2025-2026学年湖北省武汉市四区联考高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2025-2026学年湖北省武汉市四区联考高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共11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.在物理学的发展过程中，许多科学家做出了重要贡献，下列说法正确的是( )
A. 天王星是根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下的行星”
B. 开普勒在万有引力定律的基础上推导出行星运动规律
C. 牛顿通过月地检验，得出月球与地球间的力、苹果与地球间的力是同一种性质力，从而证明万有引力是普遍存在的
D. 牛顿发现了万有引力定律之后并率先在实验室中测出了万有引力常量的数值
2.以下关于功与能量的关系描述正确的是( )
A. 当物体所受合力做功为零时，物体的机械能一定守恒
B. 物体减速上升时，机械能可能增大
C. 物体克服摩擦力做功的多少等于产生的热量
D. 一对相互作用力做功之和一定为零
3.如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向左为正方向，振子的位移x随时间t的变化关系如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 该弹簧振子做简谐运动的振幅为40cm
B. t=0到t=2s时间内，振子经过的路程为零
C. t=7s时，振子的加速度最大，且沿负方向
D. t=1.25s和t=3.25s时，振子的速度一定等大反向
4.A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA=1kg，mB=4kg，vA=8m/s，vB=4m/s，当A追上B并发生碰撞后，A、B两球速度的可能值是( )
A. vA′=5m/s，vB′=5m/sB. vA′=4m/s，vB′=5m/s
C. vA′=0m/s，vB′=6m/sD. vA′=−2m/s，vB′= 31m/s
5.如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时，对轨道的压力大小等于小球的重力。已知AP=3R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 重力做功mgR
B. 动能增加2mgR
C. 克服摩擦力做功mgR
D. 机械能减少32mgR
6.如图甲所示，传感器固定在天花板上，将单摆一端固定在传感器上的O点。t=0时刻，将摆球拉到A点由静止释放，让其在A、C之间来回摆动(摆角小于5∘)，其中B点为最低点。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 单摆的周期为0.3πsB. 单摆的摆长为0.9m
C. 根据所给数据不能求出摆球的质量D. 摆球所受合力提供摆球振动的回复力
7.如图，将小物块放上以5m/s速度匀速运动的电动传送带，一段时间内小物块从1m/s匀加速至2m/s，不计空气阻力。则这段时间内物块增加的动能、系统因摩擦而产生的热量、传送带因传送物块而多消耗的电能之比为( )
A. 3：7：10B. 1：1：2C. 1：2：3D. 3：4：5
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径，如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为r的圆面。该地区的风速为v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，假如该发电机将空气动能转化为电能的效率为η。则下列说法正确的是( )
A. 单位时间内冲击发电机叶片圆面的空气的质量为2πrρv
B. 单位时间内该发电机产生的电能为πr2v3ρη
C. 若只将叶片半径r变为原来的3倍，则发电功率变为原来的9倍
D. 若只将风速v变为原来的3倍，则发电功率变为原来的27倍
9.汽车的安全气囊是有效保护乘客的装置。如图甲，在安全气囊的性能测试中，质量为m=10kg的头锤从离气囊表面正上方高H=5m处做自由落体运动，与气囊发生碰撞后反向弹起，以头锤碰到气囊表面为计时零点，气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化如图乙所示，重力加速度g=10m/s2，忽略空气阻力的影响。则下列说法正确的是( )
A. 头锤与气囊作用过程中头锤先失重后超重
B. 碰撞结束后头锤上升的最大高度为0.2m
C. 碰撞过程头锤动量变化量大小为80kg⋅m/s
D. 气囊对头锤在竖直方向的作用力最大值为2200N
10.如图甲所示，a、b两物块(均视为质点)用劲度系数为k的轻质弹簧连接并放置在光滑的水平面上，t=0时，使a获得水平向右、大小为v0的速度，a、b运动的速度一时间关系图像如图乙所示，已知阴影部分的面积为S0，弹簧的弹性势能EP与弹簧的形变量x以及弹簧的劲度系数k之间的关系式为Ep=12kx2，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是( )
A. t1和t3时刻，弹簧弹性势能一样大
B. t3时刻弹簧处于最长状态
C. 0∼t1时间内a的位移大小S0+2v0t13
D. 0∼t3时间内，a所受冲量的大小为2kS02v0
三、实验题：本大题共2小题，共24分。
11.某学习小组“利用单摆测定重力加速度”的实验装置如图1所示，请在横线上完成相应内容。
(1)若该同学测得的重力加速度值偏大，其原因可能是______。
A.单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了
B.将t时间内50次摆动误记成49次
C.摆球做圆锥摆运动
D.测摆线长时摆线拉得过紧
(2)若实验过程中没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将摆线的长度作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出T2−l图像，如图2所示。(令π2=10)
①实验得到的T2−l图像是______(选填：“a”、“b”或“c”)；
②小球的直径是______ cm；(保留2位有效数字)
③实验测得当地重力加速度大小是______m/s2(保留2位有效数字)。
12.小明用图1所示装置验证小球与物块碰撞过程中的动量守恒。小球的质量为m，半径为R的圆弧形轨道固定在水平桌面上，下端与桌面相切，轨道的底端固定一压力传感器。质量为M的小物块放置在紧靠轨道底端的桌面上，在桌面另一端装一位移传感器。将小球从轨道上某点由静止释放，在轨道底端与物块发生碰撞后反弹。位移传感器测出物块在一段时间内做匀减速运动的位移x随时间t变化的图像，如图2所示。通过压力传感器测出碰前和碰后小球对传感器的压力分别为F1和F2，重力加速度为g。
(1)实验中小球和物块的质量关系是m M(选填“>”、“1)，卫星Q轨道距地面的高度远小于地球半径(可认为其轨道半径等于地球半径)，引力常量为G，不计空气阻力。求：
(1)卫星Q绕地球运行的周期；
(2)地球的平均密度。
14.随着我国科学技术的不断发展进步，无人机已广泛应用于我们的生产和生活当中。如图所示，某无人机质量为m，当它从水平地面竖直升空时，所受空气阻力恒为f，所能达到的最大速度为vm，已知重力加速度g。求：
(1)无人机的额定功率。
(2)若无人机以额定功率从地面上的A点竖直启动，并飞行了t0时间到达A点上方的B点，已知无人机在到达B点之前已达到最大速度，求A点与B点的距离。
(3)若无人机从静止开始以加速度a竖直做匀加速直线运动，求该匀加速过程能够持续的最长时间。
15.如图所示，长为d=1m的细线一端固定，另一端系着质量为m=1kg的小球，细线竖直时，小球恰好与静止在光滑水平面上的足够长的木板左端接触，长木板C的质量为4kg，在长木板上放有质量分别为1kg、3kg的A、B两个物体，两物体相距为L=0.5m。现把细线向左侧拉离平衡位置后释放，小球以v0=9m/s的速度水平向右撞击木板，木板被撞击后获得速度为3m/s。设B物体与木板间的摩擦不计，A与B碰撞为弹性正碰，重力加速度为g=10m/s2。
(1)求小球碰撞木板后的瞬间细线的拉力大小T；
(2)要使物体A在与C相对静止后碰撞物体B，求物体A与木板间的动摩擦因数最小值μ0；
(3)若物体A与木板间的动摩擦因数为第(2)问中的最小值μ0，求物体A、B发生第一次碰撞到第二次碰撞所需时间。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：A.被称为“笔尖下的行星”的是海王星，天王星是通过观测直接发现的，故A错误；
B.开普勒首先通过分析第谷的天文观测数据总结出了行星运动三大定律，故B错误；
C.牛顿通过月地-检验，证明了月球与地球间的引力、地面物体与地球间的引力遵从相同的平方反比规律，属于同一种性质的力，故C正确；
D.牛顿发现了万有引力定律，但万有引力常量是卡文迪许首次通过扭秤实验在实验室中测得的，故D错误。
故选：C。
根据开普勒、牛顿、卡文迪什等人的贡献和取得的成就以及海王星的发现过程等知识就逐一分析判断个选项正误。
考查人类对天体运动的探索历程，了解相应的物理学史，理解科学家的社会责任，属于较低难度考题。
2.【答案】B
【解析】解：A.根据动能定理，合力做功为零只能说明物体动能不变，而机械能是动能与势能的总和，因此机械能不一定守恒，故A错误；
B.除重力和系统内弹力之外的其他力做的功等于机械能的变化量。物体减速上升时，若受到小于重力的向上拉力，拉力做正功就会使机械能增大，因此机械能可能增大，故B正确；
C.摩擦产生的热量Q=fs相对，而物体克服摩擦力做功为W=f⋅s对地，因此二者不一定相等，且克服静摩擦力做功不会产生热量，故C错误；
D.相互作用力作用在两个不同物体上，两个物体的位移不一定相等，因此一对相互作用力做功之和不一定为零，故D错误。
故选：B。
根据动能定理和机械能守恒的条件进行判断；根据机械能变化与除重力或弹力以外的其它力做功有关的知识分析解答；根据摩擦生热公式和克服摩擦力做功的公式分析判断；根据一对相互作用力作用在不同物体上产生不同位移分析解答。
考查动能定理和机械能守恒的条件，知道静摩擦力和滑动摩擦力做功的区别，涉及知识点较多，属于较低难度考题。
3.【答案】D
【解析】解：A.由图像，结合振幅的定义可知，弹簧振子做简谐运动的振幅为20cm，故A错误；
B.从t=0到t=2s时间内，振子经过的路程s=2A=40cm，故B错误；
C.在t=7s时，振子的位移为负向最大值，则加速度为正向最大值，故C错误；
D.t=1.25s与t=3.25s两个时刻的时间间隔Δt=2s，解得：Δt=T2，振子的速度等大反向，故D正确。
故选：D。
解题需明确图像中振幅、周期等基本参数，通过比较不同时刻的位移关系，结合时间间隔与周期的关系，可判断速度等大反向的条件。
本题以弹簧振子的位移-时间图像为载体，综合考查了简谐运动的核心概念。题目要求学生准确从x−t图像中提取振幅、周期等关键信息，并深入理解简谐运动中位移、速度、加速度之间的相位关系及其变化规律。本题计算量小，但思维要求较高，重点考查了学生的图像分析能力和物理模型构建能力。其中，判断特定时刻的速度关系需要学生灵活运用简谐运动的对称性和周期性，是本题的思维亮点。对加速度方向与位移方向关系的辨析，则是学生容易出错的关键点。
4.【答案】B
【解析】解：首先计算碰撞前系统的总动量和总动能：总动量p=mAvA+mBvB=1×8kg⋅m/s+4×4kg⋅m/s=24kg⋅m/s
总动能Ek=12mAvA2+12mBvB2=12×1×82J+12×4×42J=64J
碰撞需要满足三个条件：①碰撞后vA′≤vB′；②系统动量守恒；③碰撞后总动能不大于碰撞前总动能。
A、碰撞后总动量p′=1×5kg⋅m/s+4×5kg⋅m/s=25kg⋅m/s≠24kg⋅m/s，动量不守恒，故A错误；
B、碰撞后vA′=4m/s