2022-2023学年黑龙江省哈尔滨市第四中学校高一下学期期中 物理 Word版解析

哈四中2025届高一下学期期中考试

物理试卷

一、选择题

1. 水星因快速运动，欧洲古代称它为墨丘利（），意为古罗马神话中飞速奔跑的信使神。中国古称辰星，西汉《史记》的作者司马迁从实际观测发现辰星呈灰色，与五行学说联系在一起，以黑色属水，将其命名为水星，如图所示，水星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知（　　）

A. 太阳位于水星运行轨道的中心

B. 水星绕太阳运行一周的时间比地球的短

C. 水星靠近太阳的过程中，运行速率减小

D. 水星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据开普勒第一定律，水星绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的焦点处，故A错误；

B．水星绕太阳运行的半长轴小于地球绕太阳运行的半长轴，根据开普勒第三定律，可知水星绕太阳运行一周的时间比地球的短，故B正确；

C．水星绕太阳运行的过程中，近日点速度最大，远日点速度最小，所以水星靠近太阳的过程中，运行速率增加，故C错误；

D．根据开普勒第二定律可知，水星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，故D错误。

故选B。

2. 关于万有引力及其计算公式，下列说法正确的是（  ）

A. 万有引力只存在于质量很大的两个物体之间

B. 根据公式知，r趋近于0时，F趋近于无穷大

C. 相距较远的两物体质量均增大为原来的2倍，他们之间的万有引力也会增加到原来的2倍

D. 地球半径为R，将一物体从地面发射至离地面高度为h处时，物体所受万有引力减小到原来的一半，则

【答案】D

【解析】

【详解】A．任意两个物体之间都存在万有引力，故A错误；

B．万有引力公式只适用于两个可以看成质点的物体，r趋近于0时，不能看作质点，万有引力的公式不适用，故B错误；

C．由万有引力公式

当质量均变为原来的2倍，则万有引力会增加为原来的4倍，故C错误；

D．在地面上，有

h处有

联立解得

故D正确。

故选D。

3. 在已知万有引力常量的情况下，利用下列哪组数据，可以计算出地球密度（）

A. 已知地球半径和地面重力加速度

B. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和周期

C. 已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期和月球质量

D. 已知同步卫星离地面高度和地球自转周期

【答案】A

【解析】

【详解】A．对地球表面物体，万有引力等于重力

可得

地球密度

A正确；

BD．对正常运行的卫星（含同步卫星，同步卫星的周期等于地球自转周期），引力提供向心力

可得

由于不知地球半径，所以无法得出地球密度，BD错误；

C．根据

可得

由于月球质量两边消去，又无法求出月球绕地球运动轨道半径，也不知道地球半径，因此无法求出地球密度，C错误。

故选A。

4. 为空间站补给物质时，我国新一代货运飞船“天舟五号”实现了2小时与“天宫空间站”快速对接，对接后的“结合体”仍在原空间站轨道运行。对接前“天宫空间站”与“天舟五号”的轨道如图所示，则（　　）

A. “天宫空间站”运行的速度始终不变

B. “天宫空间站”运行的加速度大于“天舟五号”运行的加速度

C. “天宫空间站”的运行速度小于“天舟五号”的运行速度

D. “结合体”受到地球的引力等于“天宫空间站”受到地球的引力

【答案】C

【解析】

【详解】AC．“天宫空间站”绕地运行时，万有引力提供向心力，则有

可得

由上式可知，“天宫空间站”的圆周运动半径不变时，则其运行速度大小始终不变，但速度方向一直在变，所以速度一直在变；由于“天宫空间站”的运动半径大于“天舟五号”的运动半径，所以“天宫空间站”的运行速度小于“天舟五号”的运行速度，故A错误，C正确；

B．根据

解得

可知，轨道半径越小，向心加速度越大，则“天宫空间站”的向心加速度小于“天舟五号”的向心加速度，故B错误；

D．根据

可知，轨道半径相同时，由于“结合体”的质量大于对接前“天宫空间站”的质量，则“结合体”受到地球的引力比“天宫空间站”受到地球的引力大，故D错误。

故选C。

5. 如图所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动，监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图所示，取，则（　　）

A. 物体的质量为2kg

B. 动摩擦因数μ=0.1

C. 这3s内推力F做功16J

D. 这内物体克服摩擦力做功12J

【答案】D

【解析】

【详解】A．由速度时间图像可知，在2~3s时间内，物体做匀速运动，处于平衡状态，所以滑动摩擦力的大小为

f=4N

在1~2s时间内，物体做匀加速运动，图线的斜率表示加速度，可得

由牛顿第二定律可得

F-f=ma

联立解得物体的质量为

A错误；

B．物体与水平面间的动摩擦因数为

B错误；

D．第2s内物体的位移为

x=at2=×2×12m＝1m

克服摩擦力做的功为

W=fx=4×1J=4J

速度时间图像的面积表示位移，可知第3s内物体的位移为

＝2m

故第3s内克服摩擦力做的功为

则这3s内物体克服摩擦力做功12J，D正确；

C．这3s内推力F做功

选项C错误

故选D。

6. 如图所示，质量为m的小球A沿高度为h、倾角为的光滑斜面由静止滑下，另一质量与A相同的小球B自相同高度同时由静止落下。下列说法正确的是（　　）

A. 落地前瞬间A球与B球速度相同

B. 两球重力的平均功率相等

C. 落地前的瞬间A球与B球的重力瞬时功率相同

D. 落地前的瞬间A球的重力瞬时功率比B球的瞬时功率小

【答案】D

【解析】

【详解】A．对小球A进行受力分析，得到小球A的加速度为，小球A沿斜面方向的位移为，根据运动学公式

可求出A球到达斜面底部的速度大小

同理可求出B球落地的速度大小

A、B落地时速度大小相等，但速度方向不同，一个沿斜面向下，一个竖直向下，故A错误；

B．两球均做初速度为0的匀变速直线运动，运动时间

两球落地速度大小相等，由于

可得

整个过程中A、B所受重力做功相同，根据平均功率

可以得出B球重力的平均功率大于A球重力的平均功率，故B错误；

CD．两球落地时速度大小相等，重力的瞬时功率等于重力乘以重力方向上的分速度，则

故

故C错误，D正确。

故选D。

7. 质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 物体所受阻力做功为

B. 物体重力做的功为-mgh

C. 物体重力势能减少了mgh

D. 物体动能增加了

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据牛顿第二定律

解得

物体所受阻力做功为

故A错误；

B．物体重力做的功为

故B错误；

C．物体重力势能减少量为

故C正确；

D．物体动能增加量为

故D错误

故选C。

8. 乒乓球是我国的国球，是一项集健身、竞技和娱乐为一体的运动项目。我国乒乓健儿也多次在国际赛事上取得优异成绩，如图两名运动员从乒乓球台两端的正上方不同高度处分别发出A、B两球（B球的高度大于A球的高度），假设两球都做平抛运动，都恰好能越过球网，同时落到对方台面上，则下列说法正确的是（　　）

A. A、B两球同时发出 B. A球先到达球网上端

C. A球落到球台上时，距球网更近 D. 落到球台前瞬间，B球的速度一定较大

【答案】B

【解析】

【详解】A．AB两球从不同高度处发出，B球的高度大于A球的高度，由竖直方向的位移关系可知，B球下落的时间大于A球下落时间，由于两球同时落到对方台面上，故B球比A球先发出，A错误；

B．由于B球的高度大于A球，故B球到达球网上端时的竖直方向的分速度大于A的竖直方向的分速度，故B球从网高落入台面所用的时间较少，两球同时落到对方台面上，故A球先到达球网上端，B正确；

C．B球抛出点到网的高度大于A球抛出点到网的高度，故B球从抛出点到达球网的上端所用的时间大于A球，此过程中水平位移相同，故B球的水平初速度小于A球的水平初速度。又由于B球从网高落入台面所用的时间较少，根据水平方向的位移得，B球落到球台上时，距球网更近，C错误；

D．两球落到地面时，A球的水平方向的分速度较大，B球的竖直方向分速度较大，且AB球下落高度和网的高度以及水平位移没有具体数据，故无法判断落到球台前瞬间两球的速度大小关系，D错误。

故选B。

二、多选题

9. 2021年4月29日，长征五号B遥二运载火箭搭载中国载人航天工程中第一个空间站核心舱“天和核心舱”，在海南文昌航天发射场发射升空。最终“天和核心舱”顺利进入离地约400km高的预定圆轨道，运行速率约为7.7km/s，宇航员24h内可以看到16次日出日落。已知万有引力常量G，根据以上信息能估算出（　　）

A. 地球的半径

B. 地球的质量

C. “天和核心舱”的质量

D. “天和核心舱”受到的地球引力

【答案】AB

【解析】

【详解】A．记核心舱的周期为T，距地面的高度为h，质量为m，地球的半径为R，由题意可以求出核心舱的运行周期为

由圆周运动线速度公式可得

故A正确；

B．由万有引力定律可知

故B正确；

CD．由题中信息无法求出核心舱的质量，也无法求出核心舱所受地球的引力，故CD错误。

故选AB。

10. 北京时间1月9日13时4分，谷神星一号遥五运载火箭搭载着五颗卫星在中国酒泉卫星发射中心成功发射，2023年中国商业航天首发告捷。五颗卫星中“南通中学号”卫星是我国“2050创客星座计划”的首发卫星，顺利进人高度为的极地圆轨道。下列说法正确的是（）

A. “南通中学号”卫星的线速度小于

B. “南通中学号”卫星绕地球转动一周的时间可能是

C. “南通中学号”卫星的向心加速度比地球同步卫星的向心加速度大

D. 谷神星一号遥五运载火箭的发射速度大于

【答案】AC

【解析】

【详解】A．为第一宇宙速度的大小既是围绕地球做圆周运动的卫星的最大速度，也是发射卫星的最小速度，“南通中学号”卫星的线速度小于，A正确；

B．五颗卫星中“南通中学号”卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根据

可得

可知“南通中学号”卫星绕地球转动的周期小于地球同步卫星的周期，B错误；

C．根据

可得

可知“南通中学号”卫星的向心加速度比地球同步卫星的向心加速度大，C正确；

D．是地球上的物体逃逸出地球引力场的最小速度，所以谷神星一号遥五运载火箭的发射速度小于，D错误。

故选AC。

11. 如图甲所示，一质量为4kg的物体静止在水平地面上，让物体在随位移均匀减小的水平推力作用下开始运动，推力随位移变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数，取，则下列说法正确的是（　　）

A. 物体先做加速运动，当推力小于摩擦力后开始做减速运动

B. 物体在水平地面上运动的最大位移是10m

C. 物体运动的最大速度为2m/s

D. 物体在运动中的加速度先变小后不变

【答案】AB

【解析】

【详解】A．根据题意可知，物体所受摩擦力为

初始状态推力大小为，故物体先做加速运动，当推力减小到比滑动摩擦力小后开始做减速运动。故A正确；

B．图像围成的面积表示推力做的功，则

根据动能定理

解得

故B正确；

C．当物体速度最大时，，则根据图像可知

代入，解得

由动能定理得

又

解得

故C错误；

D．物体运动中当推力由减为的过程中加速度逐渐减小，当推力由减小到的过程中，加速度又反向增大，此后加速度保持不变。故D错误。

故选AB。

12. 某兴趣小组的同学研究一辆电动小车的性能．他们让这辆小车在平直的水平轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，得到了如图所示的v﹣t图像（除2s～6s时间段内的图线为曲线外，其余时间段的图线均为直线）．已知在2s～8s时间段内小车的功率保持不变，在8s末让小车无动力自由滑行．小车质量为0.5kg，设整个过程中车所受阻力大小不变．则下列判断正确的有（）

A. 小车在运动过程中所受的阻力大小为lN

B. 小车在前2s内的牵引力为0.5N

C. 小车在6s～8s的过程中发动机的功率为3.0W

D. 小车在2s～6s内牵引力所做的功为12.0J

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】A．由图像可得，在8s﹣9.5s内

小车受到阻力大小

A正确；

B．在0﹣2s内

由

得，电动机提供的牵引力大小

B错误；

C．小车在6s～8s内匀速运动

故小车功率

C正确；

D．第2s末小车的功率为

2s～6s内功率不变，所以牵引力做的功为

D正确。

故选ACD。

三、实验题

13. 某同学用如图甲所示装置来验证铁块沿斜面向下做匀加速直线运动的牛顿第二定律，已知实验时打点计时器的周期为T，铁块与斜面间的滑动摩擦因数为，斜面的倾角为，铁块做匀加速直线运动对应的打点计时器打出的纸带如图乙所示，回答下列问题：

（1）本实验________（填“需要”或“不需要”）测量铁块的质量；

（2）铁块的加速度________（用、、、T表示）；

（3）当表达式_________成立时，牛顿第二定律得到验证。

【答案】    ①. 不需要    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]在验证牛顿第二定律时，可以把铁块的质量消去，所以不需要测量铁块的质量：

（2）[2]由纸带公式

可得

（3）[3]对铁块受力分析，根据题中所给的条件，铁块的合力

若

成立,即

成立，牛顿第二定律得到验证。

14. （1）为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图中甲所示，用小锤打击弹性金属片，B球将水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面；如图乙所示的实验：将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平。把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板连接，则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2。这两个实验说明____________。

A．甲实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动；

B．乙实验只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动

C．不能说明上述规律中的任何一条

D．甲、乙两个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质

（2）关于“研究物体平抛运动”实验，下列说法正确的是____________。

A．小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差

B．安装斜槽时其末端切线应水平

C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放

D．小球应选择密度小且体积大的材料

（3）如图，某同学利用丙装置在做平抛运动实验时得出如图丁所示的小球运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。（g取）

①小球平抛运动的初速度为____________m/s。

②小球运动到b点时，在y方向的分速度为____________m/s。

③抛出点坐标x＝____________cm，y＝____________cm

【答案】    ①. AB    ②. BC    ③. 2    ④. 1.5    ⑤. －10    ⑥. －1.25

【解析】

【详解】[1]A．在甲实验中，小球B做平抛运动，小球A做自由落体运动。两个小球同时落地，说明平抛运动在竖直方向上的分运动过程与自由落体运动过程相同，但实验无法说明平抛运动在水平方向的分运动是何种情况，故A正确。

B．在乙实验中，小球1和小球2同时由静止释放，在相同的斜面下降相同的高度，所以它们应同时到达斜面底端，并且离开斜面时具有相同的水平初速度。小球1做平抛运动，小球2做匀速直线运动。小球1落到木板上击中小球2，说明平抛运动在水平方向上的分运动过程与匀速直线运动过程相同，但实验无法说明平抛运动在竖直方向的分运动是何种情况，故B正确。

CD．根据以上分析可知CD错误。

故选AB。

[2]AC．小球与斜槽相同情况下，小球与斜槽之间的摩擦也应是相同的，只要确保每次释放小球的位置相同，就能够确保小球到达斜槽底端时具有相同的水平初速度，从而保证每次小球都是做相同的平抛运动，摩擦不会增大实验误差，故A错误，C正确。

B．安装斜槽时其末端切线应水平，以确保小球做平抛运动，故B正确。

D．应选择密度大的材料制作的体积较小的小球，以减小空气阻力的影响，故D错误。

故选BC

[3]平抛运动水平方向做匀速直线运动，由于ab，bc两段过程的水平位移都为

所以ab，bc两段过程所用时间相同，设为t。在竖直方向小球做自由落体运动，ab，bc两段过程竖直方向的位移差为

根据自由落体运动规律可知

解得

所以小球平抛运动的初速度为

[4]在竖直方向小球做自由落体运动，在ac过程中，小球在中间时刻的瞬时速度与其在整个过程中的平均速度相等，所以

[6]设小球抛出点坐标为（x，y）坐标单位为m，由图可知b点坐标为（0.20，0.10）坐标单位为m。在抛出点小球竖直方向速度为零，则有

解得

[5]小球从抛出点到点b所需时间为

则有

解得

四、解答题

15. 月球绕地球转动的周期为T，轨道半径为r，地球半径为R，引力常量为G，请写出地球质量和地球密度的表达式？

【答案】，

【解析】

【详解】月球绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得

解得地球质量为

根据

解得地球密度为

16. 一种使用氢气燃料的汽车，质量为，发动机的额定输出功率为，行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍。若汽车从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为，。试求：

（1）汽车能够达到的最大行驶速度；

（2）若汽车以做匀加速运动，可持续多长时间；

（3）当速度为6m/s时，汽车牵引力的瞬时功率P？

【答案】（1）30m/s；（2）40s；（3）18kW

【解析】

【详解】（1）当时，汽车的速度达到最大行驶速度，由

得

（2）当汽车以加速度加速到时，达到最大功率P，则由牛顿第二定律得

解得

则汽车做匀加速直线运动时间

（3）汽车速度为6m/s小于所以汽车处于匀加速阶段，由牛顿第二定律得

汽车此时的功率

联立得

17. 如图所示，在高处的光滑水平平台上，质量的小物块（可视为质点）压缩弹簧后被锁扣锁住。若打开锁扣，小物块将以一定的水平速度向右滑出平台做平抛运动，经过恰好能从光滑圆弧形轨道CD的C点沿切线方向进入圆弧形轨道。该圆弧形轨道的圆心角，半径，圆弧形轨道右侧DE是长的粗糙水平轨道，EF为一半径的光滑竖直圆轨道，各轨道间平滑连接，g取10m/s2。，。求：

（1）小物块过C点时的速度大小；

（2）小物块在D点时对轨道的压力大小；

（3）要使小物块在运动过程中不与轨道脱离，小物块与水平轨道DE段间的动摩擦因数μ应满足什么要求？

【答案】（1）；（2）16.5N；（3）或

【解析】

【详解】（1）物块离开平台后做平抛运动，恰好沿C点切线进入圆弧形轨道

由几何关系知

解得

（2）由C到D根据动能定理得

由几何关系得

解得

物块在D点由牛顿第二定律得

解得

由牛顿第三定律知，物块在D点对轨道的压力为16.5N。

（3）要使物块在运动过程中不与轨道脱离，物块恰能运动到圆周处时，由动能定理得

解得

物体恰能做完整的圆周运动时，在最高点由重力提供向心力得

解得

由动能定理得

解得

要使物块在运动过程中不与轨道脱离，DE段动摩擦因数满足

或