四川省成都市双流区棠湖中学2025-2026学年高一下学期期末模拟 物理试题

这是一份四川省成都市双流区棠湖中学2025-2026学年高一下学期期末模拟 物理试题，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，每一级台阶的高度h=0.2m，宽度x=0.4m，将一小球从最上面台阶的边沿以某初速度水平抛出。取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。若小球落在台阶3上，则小球的初速度大小可能为（ ）
A. 1m/sB. 2m/sC. 3m/sD. 4m/s
2.如图是做斜抛运动物体的轨迹，C点是轨迹的最高点，AB是轨迹上等高的两个点．下列叙述中正确的是（不计空气阻力）（ ）
A. 物体在C点速度为零
B. 物体在A点速度与物体在B点速度相同
C. 物体在A点、B点的水平速度均大于物体在C点的速度
D. 物体在A、B、C各点的加速度都相同
3.在2022年3月23日的“天宫课堂”上，航天员王亚平摇晃装有水和油的小瓶，静置后水和油混合在一起没有分层。图甲为航天员叶光富启动“人工离心机”，即用绳子一端系住装有水油混合的瓶子，以绳子的另一端O为圆心做如图乙所示的圆周运动，一段时间后水和油成功分层（水的密度大于油的密度），以空间站为参考系，此时（ ）
A. 水和油的线速度大小相等B. 水和油的向心加速度大小相等
C. 水对油的作用力大于油对水的作用力D. 水对油有指向圆心的作用力
4.2025年2月28日，国际顶级学术期刊《自然天文学》发表了安徽师范大学物理与电子信息学院舒新文教授研究团队重大科研成果。该团队发现了中等质量黑洞吞噬恒星发出的X射线准周期振荡信号，这是天体物理学家在世界上首次发现该类现象，提供了宇宙中存在中等质量黑洞的关键证据。黑洞是一个非常致密的天体，会形成强大的引力场，连光也无法从黑洞逃逸（逃逸速度为第二宇宙速度）。已知某黑洞中心天体的质量为1.0×1040kg,光在真空中的传播速度c=3×108m/s,引力常量G=6.67×10-11N•m2/kg2，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，请估算该黑洞最大半径的数量级为（ ）
A. 107mB. 109mC. 1011mD. 1013m
5.如图所示，质量为m的小球用长为L的细绳悬于天花板的O点，并使之在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g,不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 摆球受到绳的拉力、重力和向心力
B. 摆球的向心力由重力沿细绳方向的分力提供
C. 摆球做匀速圆周运动的向心加速度大小为gtanθ
D. 若增大细绳与竖直方向的夹角，则小球运动的周期将增大
6.在水平地面上固定一斜劈，其截面如图所示，斜面的左侧水平倾角为37°，右侧水平倾角为53°，通过斜劈顶端光滑轻质定滑轮的轻绳连接物块P、Q。物块P、Q的质量分别为m1=1kg、m2=3kg,P与左侧斜面之间的动摩擦因数μ=0.25，右侧斜面光滑。开始时使两物块均保持静止，t=0时刻释放两物块，t1=1s时轻绳断开。已知两斜面均足够长，滑轮左、右两侧轻绳始终和左、右两侧斜面平行且两滑块均未与滑轮碰撞，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。下列说法正确的是（ ）
A. P上升的最大高度为3mB. 0～1s内，轻绳上的拉力大小为9N
C. t2=2s时，物块P重力的功率为12WD. 0～2s内，物块P重力做的功为-21J
7.如图，AB等高，B为可视为质点的光滑定滑轮，C为大小可忽略的轻质光滑动滑轮。AB之间距离为2d,一根足够长的轻质不可伸长的细绳一端系在A点，穿过光滑动滑轮C再绕过定滑轮B，动滑轮下挂着质量为m的小球P，绳另一端吊着质量为m的小球Q。初始时整个系统都静止，然后在外力作用下，将动滑轮C缓慢上移到与AB等高并由静止释放。已知重力加速度为g,整个过程中Q未与滑轮B相撞，不计空气阻力和一切摩擦则下列说法正确的是（ ）
A. 初始时刻，AC与BC夹角为60°
B. C可以下降的最大高度为2d
C. P下降高度为d时系统的动能最大
D. 系统运动过程中最大动能为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，乒乓球台长度为2L、中间位置的球网高度为h,运动员在球台边缘O正上方将球水平发出，球反弹后掠过球网恰好落在对方球台边缘P处。已知球落到台面上反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，不考虑乒乓球的旋转和空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 发球点距O点的高度为B. 发球点距O点的高度为
C. 发球速度大小为D. 发球速度大小为
9.我国的北斗系统可提供全球导航服务，在轨工作卫星共33颗，包含5颗地球静止同步轨道卫星，7颗倾斜地球同步轨道卫星和21颗中圆地球轨道卫星。如图所示为北斗系统中的两颗卫星，分别是中圆地球轨道卫星A和地球静止同步轨道卫星B，两卫星的环绕方向均为顺时针。已知地球自转周期为T0，地球的半径为R0，卫星A和卫星B到地球表面的距离分别为、6R0，引力常量为G，图示时刻两卫星与地心连线之间的夹角为120°，下列说法正确的是（ ）
A. 两卫星的运行速度均大于第一宇宙速度
B. 地球的质量
C. 从图示时刻开始，经过时间两卫星第一次相距最近
D. 卫星A围绕地球做圆周运动的周期
10.如图所示，内壁光滑、半径为R的四分之三圆弧轨道或细圆管轨道固定在竖直平面内，AO是水平半径，OB是竖直半径，质量为m的小球（视为质点）从A点正上方的P点由静止释放，然后进入圆弧轨道或细圆管轨道，重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 若小球恰能到达圆弧轨道的B点，则P、B两点间的高度差为0
B. 若小球恰能到达细圆管轨道的B点，则P、A两点间的高度差为R
C. 小球沿圆弧轨道运动并从B点离开，此后可能到达A点
D. 若小球离开细圆管轨道的B点后正好到达A点，则小球在A点的动能为mgR
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.图甲是研究平抛运动的实验装置示意图，小球从斜面上一定高度处从静止释放，经过一段水平轨道后落下，利用该装置可以记录小球球心的运动轨迹。
（1）在实验操作中需要小球多次重复运动，则每次小球 从同一位置由静止开始运动。轨道 光滑。（两空均选填“必须”或“不一定”）
（2）某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C，如图所示，以A为坐标原点，建立坐标系，各点坐标值已在图中标出，则小球平抛初速度大小为 m/s；B点的速度大小是 m/s（g取10m/s2）。
12.如图1所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。
图1
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（1）若忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。
①小球做匀速圆周运动所受的向心力是 （选填选项前的字母）。
A．小球所受绳子的拉力
B．小球所受的重力
C．小球所受拉力和重力的合力
②在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小Fn= （用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F= （用m、h、r及相关的常量表示）。
③保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。研究小组的同学们想用图象来处理多组实验数据，进而验证小球在做匀速圆周运动过程中，小球所受的合力F与向心力Fn大小相等。为了直观，应合理选择坐标轴的相关变量，使待验证关系是线性关系。为此不同的组员尝试选择了不同变量并预测猜想了如图2所示的图象，若小球所受的合力F与向心力Fn大小相等，则这些图象（图2）中合理的是 （选填选项的字母）。
（2）考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个实验的操作，下列说法中正确的是 （选填选项前的字母）。
A．相同体积的小球，选择密度大一些的球可以减小空气阻力对实验的影响
B．相同质量的小球，选择体积小一些的球有利于确定其圆周运动的半径
C．测量多个周期的总时间再求周期的平均值，有利于减小周期测量的偶然误差
D．在这个实验中必须测量出小球的质量
（3）上述实验中小球运动起来后撤掉平台，由于实际实验过程中存在空气阻力的影响，所以持续观察会发现小球做圆周运动的半径越来越小。经过足够长时间后，小球会停止在悬点正下方。若小球在运动中每转动一周的时间内半径变化均可忽略，即每一周都可视为匀速圆周运动。请分析说明在小球做上述圆周运动的过程中，随着细绳与竖直方向的夹角不断减小，小球做圆周运动的周期是如何变化的。

四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.2021年7月，河南郑州地区突降暴雨，道路被淹，需要调用直升飞机抢运被困人员。如图甲所示，直升飞机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地，前四秒内被困人员水平方向的v-t图和竖直方向的v-t图分别如图乙、图丙所示。不计空气阻力，g=10m/s2。以t=0时刻被困人员所在位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，竖直向上为y轴正方向，求被困人员：
（1）在4s末的速度v大小；
（2）在4s秒末的位置坐标（x,y）的值；
（3）在前4s的轨迹方程。
14.如图所示，图1是某游乐场中水上过山车的实物图片，图2是其原理示意图。在原理图中，半径为R=8.0m的圆形轨道固定在离水面高h=3.2m的水平平台上，圆轨道与水平平台相切于A点，A、B分别为圆形轨道的最低点和最高点。过山车（实际是一艘带轮子的气垫小船，可视作质点）高速行驶，先后会通过多个圆形轨道，然后从A点离开圆轨道而进入光滑的水平轨道AC，最后从C点水平飞出落入水中，整个过程刺激惊险，受到很多年轻人的喜爱。已知水面宽度为s=12m，假设运动中不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。结果可保留根号。
（1）若过山车恰好能通过圆形轨道的最高点B，则其在B点的速度为多大？
（2）为使过山车安全落入水中，则过山车在C点的最大速度为多少？
（3）某次运动过程中乘客在圆轨道最低点A对座椅的压力为自身重力的3倍，则气垫船落入水中时的速度大小是多少？
15.如图所示，足够长的斜面与水平面夹角为37°，斜面上有一质量M=3kg的长木板，斜面底端挡板高度与木板厚度相同。m=1kg的小物块从空中某点以v0=3m/s水平抛出，抛出同时木板由静止释放，小物块下降h=0.8m掉在木板前端，碰撞时间极短可忽略不计，碰后瞬间物块垂直斜面分速度立即变为零。碰后两者向下运动，小物块恰好在木板与挡板碰撞时在挡板处离开木板。已知木板与斜面间动摩擦因数μ=0.5，木板上表面光滑，木板与挡板每次碰撞均无能量损失，g=10m/s2，求：
（1）碰前瞬间小物块速度大小和方向。
（2）木板至少多长小物块才没有从木板后端离开木板？
（3）木板从开始运动到最后停在斜面底端的整过过程中通过路程多大？
1.【答案】C
2.【答案】D
3.【答案】D
4.【答案】D
5.【答案】C
6.【答案】C
7.【答案】D
8.【答案】AC
9.【答案】BC
10.【答案】BD
11.【答案】必须
不一定
1.0
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12.【答案】C
mg
B
ABC
变大，根据受力情况和向心力公式有：=mg，可解得：．因半径变小，绳长不变，h变大，故小球周期变大

13.【答案】在4s末的速度v大小5m/s 在4s秒末的位置坐标为（12m，8m） 前4s的轨迹方程x2=18y
14.【答案】解：（1）过山车恰能通过最高点，则最高点的速度vB应该满足：
mg=
解得：vB=
（2）过山车通过C点后做平抛运动，要使其落入水中，则有
水平方向 x=vCt≤S
竖直方向y==h
联立解得：vC≤15m/s
（3）在最低点A，由牛顿第二定律有：FNA-mg=
由题意及牛顿第三定律有：FNA=3mg
从A到C点速度不变，落入水中做平抛运动，
根据平抛的规律有：v==
代入数据可得：v=
答：（1）若过山车恰好能通过圆形轨道的最高点B，则其在B点的速度为；
（2）为使过山车安全落入水中，则过山车在C点的最大速度为15m/s；
（3）某次运动过程中乘客在圆轨道最低点A对座椅的压力为自身重力的3倍，则气垫船落入水中时的速度大小是；
15.【答案】解：（1）小物块平抛，根据动能定理得，mgh=mvt2-mv02
代入数据解得：vt=5m/s。
sinθ=，解得：θ=37°，即速度方向与斜面垂直。
（2）小物块平抛：h=gt12---------------------------------------------------①
木板下滑：Mgsinα-μMgcsα=Ma-------------------------------------②
v=at1-----------------------------------------------------------③
解①②③得：a=2m/s2 t1=0.4s v=0.8m/s
小物块掉到木板上后速度变为0，然后向下运动，直到与木板速度相同过程：
小物块：mgsinα=ma1----------------------------------------------------④
木 板：Mgsinα-μ（M+m）gcsα=Ma2----------------------------------⑤
速度相同时：a1△t=v+a2△t--------------------------------------------⑥
解④⑤⑥得：a1=6 m/s2，a2= m/s2，△t=0.15s。
Lmin=v△t+a2△t2-a1△t2=0.06m。
（3）小物块平抛过程木板下移：x1=v t1==0.16m，
两者相碰到小物块离开：x2=a1t22=v t2+a2 t22
代入数据解得：t2=0.3s x2=0.27m
此时木板速度：v2=v+a2 t2==1m/s，
木板与挡板碰后全程生热：
Q=μMgcsα•S=Mv22，
代入数据解得：S=0.125m。
可见木板在斜面上通过路程：
S总=x1+x2+S=0.16+0.27+0.125m=0.555m。
答：（1）碰前瞬间小物块速度大小为5m/s，方向与斜面垂直。
（2）木板至少为0.06m小物块才没有从木板后端离开木板。
（3）木板从开始运动到最后停在斜面底端的整过过程中通过路程为0.555m。