湖南省益阳市2024-2025学年高一（下）期中考试物理试卷（含解析）

湖南省益阳市2024-2025学年高一（下）期中考试物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.下列对教材中的插图理解错误的是
A. 图甲中，在推导匀变速直线运动的位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
B. 图乙中，伽利略在研究力和运动的关系时，依据逻辑推理，对实验进行了理想化处理，得出了力不是维持物体运动的原因，这里采用了理想实验法
C. 图丙中桌面上的实验装置采用了放大法
D. 图丁为卡文迪许通过扭种测量引力常量的实验，主要运用了极限法的思想
2.如图所示，用两根细线悬挂于点的小球、视为质点静止时处于同一水平线上，连接小球、的轻质细弹簧处于压缩状态，两细线垂直且悬挂小球的细线与水平方向的夹角。已知小球的质量为，小
球、之间的距离为，弹簧处于弹性限度内，原长，取重力加速度大小，，。下列说法正确的是
A. 弹簧的劲度系数
B. 悬挂小球的细线拉力为
C. 小球的质量为
D. 剪断线的瞬间，球的加速度为
3.低空经济是以低空空域为依托，以通用航空产业为主导，以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。如图所示，一无人机正在运送快递，无人机可以垂直起降，也可以快速前进。假设空气阻力不变，在无人机竖直匀速上升的过程中，下列说法正确的是
A. 无人机处于超重状态 B. 无人机和快递的机械能减少
C. 空气阻力对快递做正功 D. 合力对快递做功为零
4.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是
A. 如图甲，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用
B. 如图乙，小球在竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于
C. 图丙中质量为的小球到达最高点时对管壁的压力大小为，则此时小球的速度可能为
D. 如图丁，在空间站用细绳系住小瓶做成一个“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，其中、部分是食用油
5.机器人已经发展到了应用阶段，人们开始享受科技带来的效率和成果，在电脑上模拟机器人驾驶警车的情景。某平直公路上有一酒驾检测点，嫌疑车辆匀加速闯卡时，路旁的测速仪显示车辆的速度大小，同时检测点旁机器人驾驶警车立即由静止加速追赶，不计机器人的反应时间及警车的起步时间，已知警车的加速度大小恒为，若从嫌疑车辆闯卡时开始计时，测得在警车与嫌疑车辆共速之前的一段时间内，嫌疑车辆与警车的速度大小之差与时间的关系图像如图所示，则下列说法正确的是
A. 嫌疑车辆的加速度大小为
B. 两车相距最远的距离为
C. 时，警车恰好追上嫌疑车辆
D. 警车追上嫌疑车辆时，警车通过的位移大小为
6.如图所示，甲为一长度为的均匀链条，总质量为，一半放在水平桌面上，一半竖直下垂。乙为两个质量均为的小球，中间用不计质量的细绳相连，一个放在水平桌面上，一个竖直下垂，水平部分和竖直部分细绳的长度均为，小球可以视为质点。不计一切摩擦，用外力使甲和乙静止在图示位置，撤去外力到甲、乙刚好离开桌面。取水平桌面所在的平面为零势能面，重力加速度大小为，这个过程中，下列说法不正确的是
A. 甲刚离开桌面时，甲的速度为
B. 两者刚好离开水平桌面时，甲的重力瞬时功率大于乙的重力瞬时功率
C. 甲的重力的做功为，乙的重力的做功为
D. 甲重力势能的减少量小于乙重力势能的减少量
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.年月日，由中国制队开发的人工智能软件一经发布，火爆全球。资深天文爱好者小慧同学用该软件搜索“火星冲日”，得到如下信息：年月日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几平在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星的公转轨道半径为地球公转轨道半径的倍，如图所示。根据以上信息可以得出
A. 火星与地球表面的白由落体加速度大小之比约为
B. 火星与地球绕太阳运动的周期之比约为
C. 下一次“火星冲日”将出现在年月口之后
D. 地球与火星公转的线速度大小之比为
8.我国白行研制的新一代轮式步兵装甲车已达到国际领先水平，已成为中国军方快速部署型轻装甲部队的主力装备。该装甲车在平直的公路上从静止开始加速，经过较短的时间和地离速度便可达到最大值。设在加速过程中发动机的功率恒为，装甲车所受阳力恒为，以下说法正确的是
A. 装甲车加速过程中，该装甲车做匀加速直线运动
B. 装甲车的最大速度
C. 装甲车的质量
D. 坦克从静止开始达到最大速度所用时间
9.如图所示，长木板静止放置在粗糙的水平地面上，质量为的物块视为质点静止放置在长木板的最右端，长木板的上表面光滑，下表面与地面之间的动摩擦因数为，现让长木板与木块瞬间同时获得一个水平向左的速度，经过一段时间长木板停止运动时木块正好从长木板的左端脱离。已知长木板的长度为，重力加速度为，则
A. 长木板的质量为
B. 长木板运动的时间为
C. 长本板克服摩擦力做功
D. 长木板从运动到停止克服摩擦力做功的平均功率
10.年月日，中国商飞交付的全球直架，大型各机从上海到北只飞行成功。为研制大型客机，研究人员进行了大量的风洞实验。如图所示，某次实验数据是这样的：在点以水平速度向左弹出一个质量为的小球，小球弹出后始终受到水平向右恒定风力的作用。经过一段时间小球将到达点，点位于点正下方处，重力加速度取，且小球只受重力和水平风力。下列说法正确的是
A. 风力大小为
B. 从到的运动过程中经过小球速度有最小值
C. 从到的运动过程中小球速度最小值为
D. 小球水平方向的速度为零时，距点的水平距离
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.下列是普通高中物理课程标准中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。
某物理兴趣小组用如图甲所示装置探究白由落体运动的规律。该小组在某次实验中打出一条纸带如图丁，他们在纸带上取连续的个点进行研究，并用刻度尺测出相邻两点之间的距离，，，
，，，，电磁打点计时器的电源频率为
根据实验数据计算，该重锤自由下落的加速度是 保留位有效数字。
由于有阻力的存在，使得重物运动的实际加速度小于重力加速度，所以重力加速度的测量值通常会偏小，属于 误差。
“验证力的平行四边形定则”的实验如图乙所示，同学们在操作过程中有如下议论，其中对减少实验误差有益的说法是 。
A.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
B.两根细绳必须等长
C.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置如图丙所示。在探究“向心力与半径之间的关系”过程中，将皮带绕在左右塔轮上，并
选择左右塔轮半径 填“相同”或“不同”，将质量相同的两个小球分别放在 填“、”“、”或“、”位置，然后摇动手柄进行观察和记录。
12.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探究物体所受合力做功与动能变化的关系”，某实验小组成员用将图甲装置改进为图乙所示的装置做“探究外力做功与物体动能变化关系”实验。
本实验 填“需要”或者“不需要”满足远小于的条件。
实验前测出砂和砂桶的总质量。接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数，通过纸带得出起始点初速度为零的点到某点的位移，并通过纸带算
出点的速度，已知重力加速度为，以为研究对象，所需验证的动能定理的表达式为 。
A.
B.
C.
D.
实验小组成员也采用图甲进行实验，但实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，该同学画出小车动能变化与拉力对小车所做的功的关系图像，已知小车与木板间动摩擦因数恒定不变，他得到的实验图线实线应该是 。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图，质量为的一只长方体形空铁箱在水平拉力的作用下沿水平面向右做匀加速直线运动，水平拉力大小恒为，铁箱与水平面间的动摩擦因数为。这时铁箱内一个质量为的木块恰好能静
止在铁箱后壁上。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。求木块对铁箱的压力和木块与铁箱内壁间的动摩擦因数。
14.如图所示，小物块与水平传送带之间的动摩擦因数，倾斜轨道和圆轨道光滑且位于同一竖直平面内，圆轨道半径，是倾斜轨道的最低点小物块滑过、点前后速度大小不变，是圆轨道的最低点，长。现将质量的小物块从距离高处静止释放，取重力加速度。
若，传送带不转动，求小物块第一次到达点时的速度
若，传送带仍然不转动，求小物块停在传送带的位置距点的长度
若传送带顺时针转动，传送带的速度大小为，小物块通过圆轨道的最高点时，对轨道的压力大小为，求的最小值和最大值。
15.消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水炮组成。如图甲所示，某次演练时消防水炮离地高度为，仓库的高度为，水炮出水速度为，炮口的横截面积为，建筑物上的着火点离地高度为，水炮口与着火点的
水平距离可调，忽略空气阻力的影响。
如图甲所示，水炮口与着火点的水平距离可调：
若水炮保持水平，着火点在建筑物的楼底处，求水柱离开水炮口打到着火点的时间以及水炮口与着火点之间的水平距离
若水炮倾角可以任意调节，着火点在建筑物上与水炮口等高处，求水柱能打到着火点的最远水平距离以及最远距离灭火时空中水柱的体积
如图乙所示，如果高度为的仓库起火，现需要利用仓库前方固定在地面上的消防水炮给它灭火。水炮与仓库的距离也为，出水口的横截面积不变，喷水方向可自由调节，水炮喷水功率等于单位时间内喷出的水的动能，
功率也可以变化，火势最猛的那层楼窗户上，下边缘离地高度分别为和，要使灭火效果最好，要求水喷人时的方向与窗户面垂直，问：怎么样喷水水炮功率最小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，故A正确，不符合题意
B.伽利略在研究力和运动的关系时，依据逻辑推理，对实验进行了理想化处理，采用了理想实验法，故B正确，不符合题意
C.图丁中所示的实验是用来观察桌面微小形变，其利用了光线照射后将形变“放大”，故采用了放大的思想，故C正确，不满足题意要求
D.卡文迪许通过扭秤实验测万有引力常量，采用是的放大思想方法，故 D说法错误，满足题意要求。
2.【答案】
【解析】A.对于，弹簧的劲度系数，A错误
B.对于，悬挂小球的细线拉力，B错误
C.对于，小球的质量，C正确
D.剪断线的瞬间，球的加速度为，D错误。
3.【答案】
【解析】A.无人机在竖直匀速上升的过程中，加速度不变，无人机处于平衡状态，A错误
B.快递和无人机速度不变，动能不变，重力势能增加，机械能增大， B错误
C.快递受到的空气阻力方向与快递的运动方向相反，空气阻力对快递做负功， C错误
D.快递匀速上升，动能不变，由动能定理可知，合力对快递做功为零，D正确。故选
4.【答案】
【解析】A.如图甲，火车转弯超过规定速度行驶时，重力和轨道支持力的合力不足以提供向心力，外轨和轮缘间会有挤压作用，故A错误
B.如图乙，小球在竖直面内做圆周运动，过最高点时，当杆对小球的支持力大小等于，方向竖直向上，小球的速度为，故错误
C.图两中质量为的小球到达最高点时，若对内壁的压力为，则有，解得，若对外壁的压力为，则有，解得，故C正确
D.水和食用油的密度不同，在空间站用细绳系住小瓶做成一个“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，水的密度较大，分离时远离圆心，故、部分是水，故D错误。
5.【答案】
【解析】A.嫌疑车辆与警车的速度大小之差：，结合图像可知：，即，故A错误
B.警车追上嫌疑车辆之前，当两者的速度相等时，其间距最大，由图像可知时，两者速度相等，有：，故B错误
C.警车追上嫌疑车辆时有：，可求得，故C正确警车通过的位移：，故D错误。故选C。
6.【答案】
【解析】A.甲的，，，，故A正确
B.甲的重力瞬时功率大于乙的重力瞬时功率，B正确
C.甲的重力的做功为，乙的重力的做功为，故C正确
D.，，甲重力势能的减少量大于乙重力势能的减少量，故 D错误。故选D。
7.【答案】
【解析】A.在星球表面根据万有引力定律有，由于不知道火星和地球的质量比，故无法得出火星和地球表面的自由落体加速度，故A错误
B.火星和地球均绕太阳运动，由于火星与地球的轨道半径之比约为，根据开普勒第三定律有，可得，故B错误
C.火星和地球绕太阳匀速圆周运动，有，，要发生下一次火星冲日则有，得，可知下一次“火星冲日”将出现在年月日之后，故 C正确
D.火星、地球绕太阳公转，万有引力提供向心力，可得，解得，故地球与火星公转的线速度大小之比为：，故D正确。
8.【答案】
【解析】A.当装甲车的速度为时，牵引力随速度的增大而牵引力减小根据牛顿第二定律得随牵引力的减小而加速度减小。所以当装甲车的速度增大时，加速度减小，装甲车加速过程中，装甲车做加速度变小的加速直线运动，故A错误
B.当牵引力与随力相等时，速度最大，根据知，最大速度，故B项正确
C.根据动能定理得则，装甲车的质量，故C正确
D.坦克从静止开始达到最大速度过程牵引力逐渐减小，加速度逐渐变小，所以平均速度，所以运动时间，即，故D项错误
故选
9.【答案】
【解析】A.设长木板的质量为，木块在长木板上运动，对长木板进行受力分析，长木板的合力即滑动摩擦力为，由牛顿第二定律可得长木板的加速度为，长木板运动的时间为，综合解得，，A错误
B.设长木板的运动时间为，则长木板的位移为，不块做匀速运动，位移为，两者的相对位移为，综合解得，，B正确
长木板克服摩擦力做功为板，长木板从运动到停止克服摩擦力的平均功率为，计算可得，，CD正确。
10.【答案】
【解析】A.小球竖直方向做自由落体运动，水平方向先向左匀减速后向右匀加速，水平方向运动具有对称性。由竖直方向解得，水平方向的加速度为：，风力大小：，故A正确
由图所示
，根据力的合成，可求得合力为：
将初速度分解为垂直于合外力方向的和沿合外力方向的，当减为时，速度有最小
值：，其中，解得从到的运动过程中小球速度最小值
为：，由运动学公式：，其中，解得从到的运动过
程中小球速度有最小值，所经过的时间为，故B正确，C错误
D.当水平速度减为，水平方向位移：，故D正确。故选ABD。
11.【答案】分系统分分
相同分，、分

【解析】电磁打点计时器的电源频率为，打点时间间隔，由匀变速直线运动的推论可得，重锤自由下落的加速度是：
重锤下落过程受到空气阻力作用、纸带与限位孔间存在摩擦力，重锤所受合力小于重力，因此所测加速度值偏小，属于系统误差。
为了使实验中在白纸上画出的力是同一平面内的力，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应
与木板平行，故A正确通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条时，并非要求两细绳等长，
故B错误橡皮筋不需要与两绳角平分线在同一直线上，故C错误
D.为了更加准确的记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D正确。
故选AD。
要研究向心力与半径的关系，应控制小球质量与角速度相等，半径不同，需将两个质量相同的小球分别放置在、处，将传动皮带套在半径相同的左右两个塔轮上，使小球的角速度相等。
12.【答案】不需要分
分
【解析】实验中，根据力传感器的读数可以直接求出小车受到的拉力，不需要满足小车的质量远大于砂和砂桶的总质量这一条件。
根据题意知小车开始做加速运动，对进行研究，对于单个动滑轮，其绳端速度是物体速度的两倍，小车运动距离为绳运动距离的两倍，得，根据动能定理有，
故选D。
由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，可知小车受到的合外力一定小于，则合外力做功的理论值小于实际值，则他得到的实验图线实线应该为选项的图像。故ABC错误，D正确。
故选D。
13.【答案】对木块，在竖直方向：由相对静止得
在水平方向由牛顿第二定律得：
对铁箱和木块整体：
由牛顿第三定律得：木块对铁箱的压力，方向水平向左

14.【答案】设小物块第一次经过点的速度大小为，从小物块下滑到停下来的过程中，根据动能定理有：
代入数据，解得
若，传送带任然不转动，有：，
小物块滑过点后，沿圆弧轨道向上运动，设小物块速度为零时距离点的高度为，根据动能
定理有：，代入数据，解得：
所以滑块会滑回传送带，从点向点运动，设小物块最终停止的位置距离点的距离为，根
据动能定理，有一，代入数据，解得
小物块最终停在传送带的点，距离点
小物块通过圆轨道的最高点时，对轨道的压力大小为，则根据牛顿第二定律和向心力公式
有
代入数据，小物块滑过点后，沿圆弧轨道向上运动到最高点的过程，根据动能定理：
代入数据，解得
因为传送带的速度为，若小物块在传送带上从点匀如速运动刚好到点，设小物块从离高处静止释放，根据动能定理，有
代入数据，解得
若小物块在传送带上从点做匀减速直线运动点，设小物块从离高处静止释放，根据动能定理，有
代入数据，解得，所以的最小值为，最大值为

15.【答案】如图甲所示：当水炮保持水平时，由，可得：
水炮与着火点之间的水平距离
若水炮倾角可以任意调节，设水炮倾角为，则：竖直方向：空中时间
水平距离：
所以当时，取到最大值
空中的水柱的体积
当时，取到最大值
方法由，，
可得，
当，即时，有最小值，那么喷水的功率也有最小值
此时：，
即沿着与水平方向成喷水，并且从窗子正中间喷入，喷水功率最小。
方法设水炮射击的窗户高度为，沿着与水平方向成喷水，因水喷入时的方向与窗户面垂
直反过来看，水做平抛运动，则：根据、
有
水从上边缘进入，．
水从下边缘进入，
水到达水炮时，，，则
当，，时，即沿着与水平方向成喷水，并且从窗子正中间喷入，喷
水功率最小。
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