安徽省滁州市定远县民族中学2024-2025学年高一（下）4月检测物理试题（含解析）

定远民族中学2024-2025学年高一（下）4月检测物理试题
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.“判天地之美，析万物之理”，学习物理不仅要掌握物理知识，还要领悟并掌握处理物理问题的思想方法。下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是( )
A. 甲和乙 B. 甲和丁 C. 乙和丙 D. 乙和丁
2.如图，不可伸长的轻绳绕过光滑的钉子，一端固定在地面上，另一端吊着一个小球。在钉子沿水平方向向左匀速运动的过程中，小球始终在钉子正下方。下列说法正确的是：
A. 小球在竖直方向上做减速运动 B. 绳子对小球的拉力等于重力
C. 小球在水平方向上做匀速运动 D. 小球的运动轨迹是一条倾斜直线
3.如图所示，两个相同的小球，从斜面上的同一位置以不同的初速度、做平抛运动，斜面足够长，在斜面上的落点分别为，，空中运动的时间分别为、，碰撞斜面前瞬间的速度与斜面的夹角分别为、，已知则有( )
A. B. C. D.
4.如图是自行车传动结构图，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮，当脚踏板以角速度匀速转动时，则( )
A. 大齿轮转速为 B. 小齿轮边缘某点线速度为
C. 后轮匀速转动的角速度为 D. 后轮边缘某点的线速度为
5.估算炮弹出膛的速度时，让炮弹沿与水平面成角的方向射出，假如不计空气阻力作用，其运动轨迹如图所示。如果把一小段抛物线看成圆弧，测得在其轨迹最高点处的曲率半径为，重力加速度为，则炮弹的出膛速度为( )
A. B. C. D.
6.如图所示，卫星、绕地心做匀速圆周运动，关于卫星、的线速度、角速度、向心加速度、向心力大小关系正确的是( )
A. B. C. D.
7.随着中国航天技术的发展，中国将向月球发射更多的探测器。质量为的探测器可视为质点绕月球做线速度大小为的匀速圆周运动，探测器受到月球的万有引力大小为，已知月球的第一宇宙速度为，引力常量为，忽略月球的自转，下列说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度大小为 B. 探测器绕月球转动的半径为
C. 月球的半径为 D. 月球的质量为
8.一宇宙飞行器从地面发射，经过转移轨道后，绕太阳系另一行星运行，若再经过几次变轨后，进入如图所示的椭圆轨道Ⅰ，然后在轨道上点变轨进入圆轨道Ⅱ则飞行器
A. 从地面发射的速度小于
B. 在轨道Ⅰ上的运行周期比轨道Ⅱ上的小
C. 在轨道Ⅰ上的机械能比轨道Ⅱ上的小
D. 在轨道Ⅰ与行星中心的连线在相等时间内扫过的面积比在轨道Ⅱ上的大
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图甲，高山滑雪惊险、刺激，滑雪运动员从雪山之巅下滑，画出一道道美丽的弧线。运动图景可以简化为如图乙，在倾角为的斜面上，运动员沿斜面下滑，运动轨迹由一些圆弧组成，过、、的连线与斜面底边垂直，各圆弧分别相切于、、等点，、、分别为圆弧上最左、最右侧点，滑雪运动员运动中始终处于加速状态，他靠身体倾斜改变滑板与雪面间的倾角，忽略摩擦和空气阻力，运动员可看作质点。在滑雪运动员运动过程中
A. 重力和雪面支持力的合力一定指向圆心
B. 经过、、点时沿斜面向下的加速度相同
C. 经过、点时改变身体倾斜方向
D. 经过点时的向心力一定比经过点时的大
10.月球的自转周期和公转周期十分接近，因此月球始终以同一面朝向地球。一月球探测器分别在月球极地和赤道用弹簧秤称量一质量为的物体，弹簧秤示数分别为和，已知月球的自转周期为，引力常量为，则下列说法中正确的是
A. 月球的半径为 B. 月球的半径为
C. 月球的质量为 D. 月球的质量为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需的向心力与小球质量、运动半径和角速度之间的关系。左右塔轮自上而下有三层，每层半径之比由上至下分别是，和如图乙所示，它们通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽的处和长槽的或处，、分别到左右塔轮中心的距离相等，到左塔轮中心的距离是到左塔轮中心距离的倍，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。请回答相关问题：
本实验采用的主要实验方法为________
A.等效替代法 控制变量法 放大法
若要探究向心力的大小与半径的关系，可以将相同的钢球分别放在挡板和挡板处，将传动皮带置于第________层填“一”、“二”或“三”。
某次实验时，将质量为和的小球分别放在、位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比，由此可知________。
12.利用饮料瓶等生活中常见的材料也可以探究平抛运动特点，装置如图甲所示。
进行的操作如下，请将空白处补充完整：
A.在饮料瓶内装入红墨水，用橡皮塞塞住，插入进气管，封住进气管，插入出水管按图所示安装好仪器
B.调节喷嘴，使固定在水准仪上的喷嘴方向
C.利用铁架台将木板固定在竖直方向，将白纸固定在木板上，调整铁架台使木板靠近水准仪，用重垂线在白纸上定出轴，喷嘴的喷水处在白纸上的投影记为点，过点且垂直于轴的水平线为轴
D.打开进气管，让水从喷嘴射出，待水流稳定后，用油性笔将水的流动轨迹描绘在白纸上
E.封住进气管，取下白纸，根据水的流动轨迹求出水从喷嘴流出时的初速度
为了确保实验顺利进行，应该满足
A.水流平抛初速度稳定
B.水流的流速大
C.水流时间长
图乙是某同学根据实验画出的水流运动轨迹，在轨迹上任取三点、、，测得、两点竖直坐标为、为，、两点水平间距为，则水流平抛的初速度为 若点的竖直坐标为，则小球在点的速度为 。结果均保留位有效数字，重力加速度
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.用螺栓和螺母紧固构件，结构简单、连接可靠、装拆方便如图所示，固定的、螺距为的螺栓上有一螺母由于负荷的机械作用，螺母沿轴向平移．
若螺母沿轴向匀速平移的速度为时，求其绕轴转动的角速度
把螺母简化为半径为的圆筒，螺母从静止开始转动且沿轴向的加速度恒为，推导螺母内壁上的任意一点的速度与时间的关系．
14.年亚洲冬季运动会于月日至月日在我国哈尔滨市举行，最终中国代表团以金银铜共枚奖牌，位列金牌榜、奖牌榜第一。如图为跳台滑雪项目的简化图，试跳时，运动员先从助滑坡上加速滑下，然后从斜坡的顶端点以的速度水平飞出，飞行一段距离未知后，落在斜坡上的点。若运动员含装备可视为质点，斜坡为倾角的平直斜面且足够长，重力加速度大小取，不计空气阻力，。
求试跳时，运动员飞行的距离
正式起跳时，运动员从斜坡的顶端点以的速度水平飞出，仍落在斜坡上，正式起跳相比试跳，运动员的飞行距离增加了多少
15.中国神话故事“嫦娥奔月”源自古人对星辰的崇拜。假设你经过刻苦学习与训练，作为航天员登陆月球后，在半径为的月球表面上以大小为的初速度竖直上抛一小球视为质点，经时间 小球落回抛出点。球的体积公式为，其中 为球的半径，不计月球的自转，引力常量为。求：
月球表面的重力加速度大小；
月球的第一宇宙速度 ；
月球的质量及其平均密度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】甲图：匀变速直线运动位移公式的推导，用到了微元法；
乙图和丁图：用到了微小形变放大法；
丙图：研究合力与分力，用到了等效法。
故乙和丁包含的物理思想方法相同，选B。
2.【答案】
【解析】在钉子沿水平方向向左匀速运动的过程中，设钉子的速度为，倾斜绳子与水平方向的夹角为，将钉子速度分解为沿倾斜绳子方向分速度和垂直倾斜绳子方向分速度，则有
小球由于受到绳子拉力与重力均处于竖直方向，所以小球水平方向做匀速直线运动，水平速度等于钉子速度，竖直方向小球的速度为；
由于逐渐减小，逐渐增大，则小球在竖直方向上做加速运动；小球的合运动为曲线运动，所以小球的运动轨迹是一条曲线，故AD错误，C正确；
B.小球在竖直方向上做加速运动，根据牛顿第二定律可知，绳子对小球的拉力大于重力，故B错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】B、根据结合几何关系可知，两球运动的竖直方向位移之比，水平位移，
两球都做平抛运动，根据得：，则，故B错误，
A、水平位移为：，则，故A错误；
、两球都落在斜面上，位移与水平方向的夹角为定值，故有：
，速度与水平面的夹角相同，所以，故C正确，D错误；
故选：
根据几何关系得出两球做平抛运动的水平位移之比和竖直位移之比，根据平抛运动基本公式求出时间和初速度之比，两球都落在斜面上，位移上有限制，位移与水平方向的夹角为定值，竖直位移与水平位移的比值等于斜面倾角的正切值，由此可正确解答．
解决本题的关键抓住平抛运动落在斜面上竖直方向上的位移和水平方向上的位移的比值是定值，明确当速度方向与斜面平行时，球离斜面最远，注意几何关系在解题中的应用，难度适中
4.【答案】
【解析】A.当脚踏板以角速度匀速转动时，大齿轮的角速度为，大齿轮的转速大小为大小为，A错误
B.大齿轮和小齿轮边缘的线速度大小相等，可得小齿轮的线速度为，B错误
C.后轮转动的角速度和小齿轮转动的角速度相等，故C错误
D.后轮和小齿轮的角速度相等，故后轮的线速度大小为，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】炮弹在最高点时，向心加速度，炮弹做抛体运动过程中，水平速度不变，所以炮弹出膛速度。故选B。
6.【答案】
【解析】A、根据万有引力定律，两个卫星的质量关系不知，无法判断向心力大小关系，故A错误；
、根据万有引力提供向心力，可得
，，则，
，，则，
，，则，故C正确，AB错误。
7.【答案】
【解析】A、探测器的速度小于月球的第一宇宙速度，所以探测器并不是绕月球表面做匀速圆周运动，探测器受到的万有引力为，利用求出的重力加速度也不是月球表面的重力加速度，而是探测器所处高度的重力加速度，故A错误；
、设月球质量为，月球半径为，探测器轨道半径为，则月球表面万有引力等于物体重力，，对于探测器，，又，联立解得，，，故B正确，CD错误。
8.【答案】
【解析】A、飞行器从地面发射绕太阳系另一行星运行，即飞行器脱离地球没有脱离太阳，所以飞行器从地面发射的速度大于，小于，故A错误；
B、根据开普勒第三定律可知，：，即长半轴越大，周期越大，在轨道Ⅰ上的运行周期比轨道Ⅱ上的大，故B错误；
C、根据变轨原理，飞行器在点从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时速度减小，因此机械能减小，故C错误；
D、根据 ，在时间内扫过的面积，可得，
则在轨道Ⅰ与行星中心的连线在相等时间内扫过的面积比在轨道Ⅱ上的大，故D正确。
9.【答案】
【解析】A、由题意知，滑雪运动员受重力和雪面支持力，运动员做变速圆周运动，沿半径方向和切线方向均存在合力的分力，故重力和雪面支持力的合力一定不指向圆心，项错误
B、经过、、点时沿斜面向下方向的合力为重力的分力，大小为，切向加速度为，项正确
C、从轨迹结合做曲线运动的条件可得，经过、点时，必须改变身体倾斜方向，项正确
D、点速度比点速度小，但是对应半径小，根据向心力，无法判定向心力大小，项错误。
10.【答案】
【解析】、物体在极地，重力等于万有引力，即，
物体在赤道，重力加上向心力等于万有引力，即，
联立解得，A正确，B错误；
、由，，联立解得，故D正确，C错误。
11.【答案】
一

【解析】由实验的思想方法可知，由于研究多个变量间的关系，故应用控制变量法，故B正确；
由题意可知，由于要探究向心力的大小与半径的关系，故需使两球的角速度相同，由皮带传动可知，需使两轮的半径相同，故应将传动皮带置于第一层；
将质量为和的小球分别放在、位置，传动皮带位于第三层，则由皮带传动装置的特点可知，两轮转动的角速度之比为：，由塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比，即向心力之比为：，结合向心力表达式：可知，．
12.【答案】水平
【解析】为了探究平抛运动特点，应调节喷嘴，使固定在水准仪上的喷嘴方向水平；
为了为平抛运动轨迹，必须保证初速度稳定，为了能稳定且便利地测量数据需要较长的测量时间，从而需要较小的水流速度，故 AC正确，B错误；
由平抛运动规律可知，竖直方向有，解得即运动至点的时间，运动至点的时间水平方向有，则水平初速度，设点的竖直分速度为，由竖直方向做匀加速直线运动有可得，由速度的合成可知小球在点的速度。
13.【解析】螺母转动一周，螺母沿轴向平移一个螺距，则有
解得
对螺母内壁上的点，根据速度公式，在轴向上有
任意时刻该点绕轴的线速度有
结合上述有
则螺母内壁上的任意一点速度
解得
14.【解析】试跳时，水平位移
竖直位移
根据位移关系
解得
正式起跳时，水平位移
竖直位移
根据位移关系
解得
解得
15.【解析】结合竖直上抛运动的对称性，根据自由落体运动的规律有
，
解得；
设贴着月球表面运行的卫星的质量为，有
，
解得月球的第一宇宙速度；
对月球表面质量为的物体，由重力等于万有引力有
，
解得月球的质量，
月球的体积，又，
解得月球的平均密度。
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