湖北省部分高中协作体2024-2025学年高一下学期4月期中联考物理试卷（含解析）

湖北省部分高中协作体2024--2025学年下学期期中联考
高一物理试题
本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项：
1、答题前，请将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的制定位置。
2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、非选择题作答：用黑色签字笔直接答在答题卡对应的答题区域内，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后，请将答题卡上交。
一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分）
1、如图所示，轻质不可伸长的细绳绕过光滑定滑轮C与质量为m的物体A连接，A放在倾角为θ的光滑斜面上，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体B连接。现BC连线恰沿水平方向，从当前位置开始B以速度v0匀速下滑。设绳子的张力为T，在此后的运动过程中，下列说法正确的是(　　)
A.物体A做减速运动 B.物体A做匀速运动
C.T可能小于mgsin θ D.T一定大于mgsin θ
2、如图所示，A、B两点在同一条竖直线上，A点离地面的高度为3h，B点离地面的高度为2h。将两个小球分别从A、B两点水平抛出，它们在C点相遇，C点离地面的高度为h。已知重力加速度为g，则(　　)
A.两个小球一定同时抛出
B.两个小球一定同时落地
C.两个小球抛出的时间间隔为(2－)
D.两个小球抛出的初速度之比＝
3、在未来太空探测过程中，若航天员乘飞船来到了某星球，在星球表面将一个物体竖直向上以初速度v0抛出，经过t时间落回抛出点，已知该星球的半径为地球半径的k倍，地球表面重力加速度为g，则该星球的密度与地球的密度之比为(　　)
A.　　　 B.　　　
C.　　　 D.
4、2023年5月11日，“天舟六号”货运飞船成功对接中国空间站天和核心舱，空间站和另一地球卫星的轨道如图所示，二者的运动均可看成匀速圆周运动。已知卫星—地心的连线与卫星—空间站的连线的最大夹角为θ，地球半径为R，空间站距地面的高度为h，万有引力常量为G，重力加速度为g，忽略地球自转。下列判断正确的是(　　)
A.中国空间站的运行周期为
B.卫星的轨道半径为
C.空间站与卫星的线速度之比为∶1
D.空间站与卫星的角速度之比为1∶
5、关于某力做功的功率，下列说法正确的是(　　)
A.该力越大，其功率就越大
B.该力在单位时间内做的功越多，其功率就越大
C.功率越大，说明该力做的功越多
D.功率越小，说明该力做功的时间越少
6、如图，一小物块(可视为质点)从斜面上的A点由静止开始沿斜面自由下滑，经过B点后进入水平面，经过B点前后速度大小不变，小物块最终停在C点。已知小物块与斜面、水平面间的动摩擦因数相等，初始时斜面与水平面之间的夹角为α＝15°，现保证小物块初始释放位置的投影始终在A′，增大斜面与水平面之间的夹角α至60°，不计空气阻力，则小物块最终(　　)
A.停在C点左侧
B.仍然停在C点
C.停在C点右侧
D.可能停在C点左侧，也可能停在C点右侧
7、水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，滑梯顶端到末端的高度H＝4.0 m，末端到水面的高度h＝1.0 m。取重力加速度g＝10 m/s2，将人视为质点，不计摩擦和空气阻力。则人的落水点到滑梯末端的水平距离为(　　)
A.4.0 m B.4.5 m
C.5.0 m D.5.5 m
8、(多选)如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑。一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω′匀速转动时，小球均相对PQ杆静止。若ω′＞ω，则与以ω匀速转动时相比，以ω′匀速转动时(　　)
A.小球的高度一定降低 B.弹簧弹力的大小一定不变
C.小球对杆压力的大小一定变大 D.小球所受合外力的大小一定变大
9、(多选)银河系的恒星大约四分之一是双星。某双星是由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一点O做匀速圆周运动，已知S1、S2两星体到O点的距离之比为1∶3，若S1星体的质量为m，做圆周运动的线速度为v，向心力大小为F，向心加速度大小为a，则 S2星体的(　　)
A.质量为m B.线速度为v
C.向心力大小为F D.向心加速度大小为a
10、(多选)如图所示，质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将B由静止释放，当B下降到最低点时(未着地)，A对水平桌面的压力刚好为零。轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是(　　)
A.M<2m
B.2mC.在B从释放位置运动到最低点的过程中，所受合力对B先做正功后做负功
D.在B从释放位置运动到速度最大的过程中，B克服弹簧弹力做的功等于B机械能的减少量
二、非选择题：（本大题共5小题，共60分）
11、(12分)
在探究平抛运动规律实验中，利用一管口直径略大于小球直径的直管来确定平抛小球的落点及速度方向(只有当小球速度方向沿直管方向才能飞入管中)，重力加速度为g。
实验一：如图(a)所示，一倾斜角度为θ的斜面AB，A点为斜面最低点，直管保持与斜面垂直，管口与斜面在同一平面内，平抛运动实验轨道抛出口位于A点正上方某处。为让小球能够落入直管，可以根据需要沿斜面移动直管。
(b)
(1)以下是实验中的一些做法，合理的是　　　。
A.斜槽轨道必须光滑
B.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
C.调整轨道角度平衡摩擦力
D.选择密度更小的小球
(2)某次平抛运动中，直管移动至P点时小球恰好可以落入其中，测量出P点至A点距离为L，根据以上数据可以计算出此次平抛运动在空中飞行时间t＝　　　　，初速度v0＝　　　　(用L，g，θ表示)。
实验二：如图(b)所示，一半径为R的四分之一圆弧面AB，圆心为O，OA竖直，直管保持沿圆弧面的半径方向，管口在圆弧面内，直管可以根据需要沿圆弧面移动。平抛运动实验轨道抛出口位于OA线上可以上下移动，抛出口至O点的距离为h。
(3)上下移动轨道，多次重复实验，记录每次实验抛出口至O点的距离，不断调节直管位置以及小球平抛初速度，让小球能够落入直管。为提高小球能够落入直管的成功率及实验的可操作性，可以按如下步骤进行：首先确定能够落入直管小球在圆弧面上的落点，当h确定时，理论上小球在圆弧面上的落点位置是　　　　(填“确定”或“不确定”)的，再调节小球释放位置，让小球获得合适的平抛初速度，平抛至该位置即可落入直管。满足上述条件的平抛运动初速度满足v02＝　　　　(用h，R，g表示)。
12、(12分)
如图所示，一倾斜轨道AB，通过微小圆弧与足够长的水平轨道BC平滑连接，水平轨道与一半径为R的圆弧轨道相切于C点，A、B、C、D均在同一竖直面内。质量m＝1 kg的小球(可视为质点)压紧轻质弹簧并被锁定，解锁后小球以v0＝4 m/s的速度离开弹簧，从光滑水平平台飞出，经A点时恰好无碰撞沿AB方向进入倾斜轨道滑下。已知轨道AB长L＝6 m，与水平方向夹角θ＝37°，小球与轨道AB间的动摩擦因数μ＝0.5，其余轨道部分均光滑，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)未解锁时弹簧的弹性势能；
(2)小球在C点时速度的大小；
(3)要使小球不脱离圆轨道，轨道半径R应满足什么条件。
13、(12分)
用弹簧秤称量一个相对地球静止的小物体受到的重力，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，自转周期为T，引力常量为G。将地球视为半径为R，质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0。
(1)若在北极上空高出地面h处称量，弹簧秤读数为F1，求比值的表达式，并就h＝1.0%R的情形算出具体数值。(计算结果保留2位有效数字)
(2)若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值的表达式。
14、(12分)
如图为某游戏装置的示意图，CD、DE均为四分之一光滑圆管，E为圆管DEG的最高点，圆轨道半径均为R＝0.6 m，各圆管轨道与直轨道相接处均相切，GH是与水平面成θ＝37°的斜面，底端H处有一弹性挡板，O2、D、O3、H在同一水平面内。一质量为0.01 kg的小物体，其直径稍小于圆管内径，可视作质点，小物体从C点所在水平面出发通过圆管最高点E后，最后停在斜面GH上，小物体和GH之间的动摩擦因数μ＝0.625，其余轨道均光滑，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2，则：
(1)小物体的速度v0满足什么条件？
(2)当小物体的速度为v0＝ m/s，小物体最后停在斜面上的何处？在斜面上运动的总路程为多大？
15、(12分)
如图所示，小车右端有一半圆形光滑轨道BC相切车表面于B点，一个质量为m＝1.0 kg 可以视为质点的物块放置在A点，随小车一起以速度v0＝5.0 m/s沿光滑水平面上向右匀速运动。劲度系数较大的轻质弹簧固定在右侧竖直挡板上。当小车压缩弹簧到最短时，弹簧自锁(即不再压缩也不恢复形变)，此时，物块恰好在小车的B处，此后物块恰能沿圆弧轨道运动到最高点C。已知小车的质量为M＝1.0 kg，小车的长度为l＝0.25 m，半圆形轨道半径为R＝0.4 m，物块与小车间的动摩擦因数为μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)物块在小车上滑行时的加速度大小a；
(2)物块运动到B点时的速度大小vB；
(3)弹簧在压缩到最短时具有的弹性势能Ep以及弹簧被压缩的距离x。
高一物理试题答案
一、单项选择题：
1、解析：D　由题意可知，将B的实际运动分解成两个分运动，如图所示，根据平行四边形定则，可有vBsin α＝v绳，因B以速度v0匀速下滑，又α在增大，所以绳子速度在增大，而A的速度大小等于v绳，则A处于加速运动，故AB错误；对物体A，根据受力分析，结合牛顿第二定律，有T－mgsin θ＝ma，则有T>mgsin θ，故C错误，D正确。故选D。
2、解析：C　平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，由h＝gt2，得t＝ ，由于A到C的竖直高度较大，所以从A点抛出的小球运动时间较长，应A先抛出；它们在C点相遇时A的竖直方向速度较大，离地面的高度相同，所以A小球一定先落地，故A、B错误；由t＝得两个小球抛出的时间间隔为Δt＝tA－tB＝－ ＝(2－) ，故C正确；由x＝v0t得v0＝x ，x相等，则小球A、B抛出的初速度之比＝ ＝ ＝，故D错误。
3、解析：B　星球表面的重力加速度g′＝，由G＝mg，ρ＝，得ρ＝，因此＝·＝。故选B。
4、解析：D　在地表附近万有引力近似等于重力，则＝mg，根据万有引力提供向心力可知＝m(R＋h)，解得T＝，故A错误；根据题意结合几何关系可知卫星的轨道半径为r＝，故B错误；由万有引力提供向心力可得＝m＝mrω2，解得v＝，ω＝，所以空间站与卫星的线速度之比为1∶，角速度之比为1∶，故C错误，D正确；故选D。
5、解析：B　由功率公式P＝Fvcos α可知，功率的大小由F、v及它们间的夹角共同决定，F越大，功率P不一定大，A错误；由P＝可知，单位时间内力做的功越多，其功率就越大，但功率越大，该力做功不一定越多，功率越小，该力的作用时间不一定越少，故B正确，C、D均错误。
6、解析：C　设A′B的距离为d，从A点到B点，由动能定理可得(mgsin α－μmgcos α)·＝mvB2，小物块在B点的速度为vB＝，增大α至60°，tan α增大，vB增大，根据运动学公式可知，到达B点的速度越大，将运动得越远，ABD错误，C正确。故选C。
7、解析：A　设人从滑梯由静止滑到滑梯末端速度为v，根据机械能守恒定律可知mgH＝mv2，解得v＝4 m/s，从滑梯末端水平飞出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据h＝gt2可知t＝ ＝ s＝ s，水平方向做匀速直线运动，则人的落水点距离滑梯末端的水平距离为x＝vt＝4× m＝4.0 m，故选A。
8、解析：BD　设弹簧的劲度系数为k，形变量为x，弹簧与竖直方向的夹角为θ，MN、PQ间的距离为L，对小球受力分析有kxcos θ－mg＝0，即竖直方向受力为0，水平方向有kxsin θ±N＝mω2L，当金属框以ω′绕MN轴转动时，假设小球的位置升高，则kx减小，cos θ减小，小球受力不能平衡；假设小球的位置降低，则kx增大，cos θ增大，小球受力同样不能平衡，则小球的位置不会变化，弹簧弹力的大小一定不变，故A错误，B正确；小球对杆的压力大小F压＝N＝mω2L－kxsin θ或F压＝N＝kxsin θ－mω2L，所以当角速度变大时压力大小不一定变大，故C错误；由F合＝mω2r知，当角速度变大时小球受到的合外力一定变大，故D正确。
9、解析：AC　双星做圆周运动的角速度相等，向心力由两星之间的万有引力提供，则G＝m1ω2r1＝m2ω2r2，则＝＝，可得m2＝m，选项A正确；根据v＝ωr可知，线速度之比＝＝，则v2＝3v，选项B错误；向心力大小相等，即为F，选项C正确；根据F＝ma，可知a2＝a1＝3a，选项D错误。故选AC。
10、解析：ACD　由题意可知钩码B可以在开始位置到最低点之间做简谐振动，故在最低点时弹簧弹力F＝2mg，对A分析，设绳子与桌面间夹角为θ，则依题意有2mgsin θ＝Mg，故有M<2m，故A正确，B错误；由题意可知B从释放位置到最低点的过程中，开始弹簧弹力小于重力，钩码加速，合力做正功，后来弹簧弹力大于重力，钩码减速，合力做负功，故C正确；对于B，在从释放到速度最大的过程中，B机械能的减少量等于弹簧弹力所做的负功，即等于B克服弹簧弹力所做的功，故D正确。
二、非选择题：
11、解析：(1)斜槽轨道不需要光滑也不需要平衡摩擦力，只要抛出时每次速度相同即可，故AC错误；为保证小球做的是平抛运动，抛出时速度要水平，则安装斜槽轨道，使其末端保持水平，故B正确；为减小空气阻力的影响，应选择密度更大的小球，故D错误。故选B。
(2)由抛出到P点过程，根据平抛运动规律有tan θ＝＝，Lcos θ＝v0t，解得t＝ ，v0＝。
(3)h一定时，设落点与O点连线与水平方向夹角为α，根据位移规律tan α＝，落点处速度方向的反向延长线过O点，则tan α＝，联立解得h＝gt2，h一定，则用时一定，则竖直方向下落高度一定，则落点位置是确定的。由以上分析可知，竖直方向下落高度为gt2＝h，用时t＝ ，根据几何关系(h＋h)2＋(v0t)2＝R2，解得v02＝g。
答案：(1)B　(2) 　　(3)确定　g
12、解析：(1)对小球与弹簧，由机械能守恒定律有Ep＝mv02
解得弹簧的弹性势能Ep＝8 J。
(2)对小球：离开台面至A点的过程做平抛运动，在A处的速度为vA＝
从A到C的过程，由动能定理可得
mgLsin θ－μmgLcos θ＝mvC2－mvA2
解得vC＝7 m/s。
(3)要使小球不脱离轨道，小球或通过圆轨道最高点，或沿圆轨道到达最大高度小于半径后返回。设小球恰好能通过最高点时，速度为v，轨道半径为R1，在最高点mg＝
从C至最高点的过程
－2mgR1＝mv2－mvC2
解得R1＝0.98 m
设小球恰好能在圆轨道上到达圆心等高处，轨道半径为R2，从C至圆心等高处的过程
－mgR2＝0－mvC2
解得R2＝2.45 m
综上所述，要使小球不脱离轨道，则竖直圆弧轨道的半径R必须满足0答案：(1)8 J　(2)7 m/s　(3)013、解析：(1)在北极，物体受到的重力等于地球的引力，则G ＝F0
在北极上空高出地面h处测量，有G ＝F1，
则＝
当h＝1.0%R时，＝＝≈0.98。
(2)在赤道，考虑地球的自转，地球的引力提供重力(大小等于弹簧秤示数)与物体随地球自转需要的向心力；在赤道上小物体随地球自转做匀速圆周运动，受到万有引力和弹簧秤的作用力，有
G －F2＝mR
得＝1－＝1－。
答案：(1)　0.98　(2)1－
14、解析：(1)小物体在E点处做圆周运动，当其恰好通过E点时，小物体速度为零，从C到E的运动过程，根据动能定理有
0－mvC2＝－mg·2R
解得vC＝2 m/s
设小物体刚好反弹到E点，斜面长度为L，全过程对小物体运动，根据动能定理有
0－mvC′2＝－mg·2R－2μmgLcos θ
L＝
解得vC′＝2 m/s
故小物体在水平面上的速度范围为
2 m/s(2)由于2 m/s< m/s<2 m/s，mgsin θ>μmgcos θ
故小物体最后停在H处，从小物体开始运动到小物体最后停止，全过程用动能定理
－mgR－μmgscos θ＝0－mv02
解得s＝1.8 m。
答案：(1)2 m/s15、解析：(1)物块在小车上滑行时，由牛顿第二定律得
μmg＝ma
解得a＝2 m/s2。
(2)根据题意，物块恰能沿圆弧轨道运动到最高点C，由重力提供向心力，则有
mg＝m
物块从B运动到C的过程，由机械能守恒定律得
2mgR＋mvC2＝mvB2
联立解得vB＝2 m/s。
(3)根据能量守恒定律得
Ep＝(M＋m)v02－mvB2－μmgl
解得Ep＝14.5 J
从开始接触弹簧到弹簧压缩到最短时，物块A相对地面的位移
x1＝＝ m＝1.25 m
则小车的位移x＝x1－l＝1 m
即弹簧被压缩的距离为1 m。
答案：(1)2 m/s2　(2)2 m/s　(3)14.5 J　1 m