江苏省扬州市邗江区2024-2025学年高一（下）期中物理试卷（含解析）

江苏省扬州市邗江区2024-2025学年高一（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.某计算机硬磁盘的圆形磁道如图所示，电动机使盘面匀速转动。图中点和点具有相同的物理量是( )
A. 角速度大小
B. 线速度大小
C. 线速度方向
D. 加速度大小
2.地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用符号表示。已知水星公转的轨道半径约为，则水星公转的周期约为( )
A. 年 B. 年 C. 年 D. 年
3.我国天宫空间站在距地球表面约高度做匀速圆周运动，宇航员经常在里面做一些有趣的实验，下列说法正确的是( )
A. 空间站的运行速度大于第一宇宙速度
B. 空间站内物体受到地球的万有引力充当其做圆周运动的向心力
C. 在空间站内不能使用弹簧测力计测量力的大小
D. 空间站的运行周期大于同步卫星的运行周期
4.如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，以便达到让衣物脱水的目的。假设湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A. 衣物在最低点时处于失重状态 B. 衣物通过最高点和最低点时线速度相同
C. 衣物在最低点时比最高点时脱水效果更好 D. 减小滚筒转动的转速，脱水效果更好
5.沿倾角为的斜面上推一个质量为的物体，推力与斜面平行，物体由静止开始，上升的高度为，在此过程中，对物体做功的大小是( )
A. B. C. D.
6.地球质量大约是月球质量的倍，一个宇宙飞船在地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该宇宙飞船距地心距离与距月心距离之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
7.如图所示，几位自行车运动员正在倾斜的弯道上骑车做匀速圆周运动，若圆周运动的轨道在同一水平面内，运动员连同各自的自行车均可视为质点，倾斜弯道可视为斜面，下面说法正确的是( )
A. 质点所受支持力竖直向上
B. 质点处于平衡状态
C. 质点的向心加速度方向沿斜面向下
D. 设计成内低外高的赛道可防止运动员因速度过快而发生侧滑
8.“神舟”十七号载人飞船与核心舱对接过程如图所示。“神舟”十七号飞船先在轨道Ⅰ上做圆周运动，在点变轨后，沿椭圆轨道Ⅱ运动，在点再次变轨与核心舱对接，此后一起在圆轨道Ⅲ上运动，下列说法正确的是( )
A. 飞船在轨道Ⅰ上经过点的加速度等于在轨道Ⅱ上经过点的加速度
B. 飞船在轨道Ⅱ上经过点的速度大于在轨道Ⅲ上经过点的速度
C. 飞船在轨道Ⅱ上经过点的速度小于点的速度
D. 相等时间内，在轨道Ⅲ上飞船与地心连线扫过的面积等于在轨道Ⅰ上扫过的面积
9.小汽车在平直轨道上由静止开始启动，汽车的功率保持不变，启动过程受到的牵引力随时间变化的关系图像如图所示，若汽车所受阻力恒定，则在启动过程中( )
A. 汽车在内做匀加速运动
B. 汽车在以后做匀加速运动
C. 汽车所受阻力为
D. 如果此汽车在同样道路采用恒定加速度的启动方式，可以提高汽车最终的速度
10.如图所示为背越式跳高过程的分解图，对于选手从起跳到落在垫子的全过程，下列说法正确的是( )
A. 选手的重力势能一直在增大
B. 起跳速度越大，选手在最高点重力的瞬时功率越大
C. 起跳速度越小，选手在最高点机械能越小
D. 选手落到垫子并将垫子压到最紧的过程中，垫子的弹性势能先变大后变小
11.如图所示，斜面体固定在水平面上，斜面体的两侧面与水平面平滑连接，两小木块同时从斜面体的顶端由静止下滑，最终停在水平面上。已知木块与斜面、水平面间的动摩擦因数相同，不计木块从斜面底端进入水平面时的能量损失。下列描述木块速度大小随时间变化关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.图是一款能显示转速的多功能转动平台正六边形螺母在转盘上做圆周运动，某兴趣小组的同学利用该平台研究向心力与转速的关系，重力加速度为。
仅将质量为的螺母置于水平转盘上，调节平台，螺母随转盘缓慢转动，螺母受到的______选填“静摩擦力”、“支持力”或“重力”充当其做圆周运动的向心力。
然后在螺母上固定一个无线力传感器质量不计，并用轻绳连接传感器与转轴。螺母和转盘之间的动摩擦因数为，调节装置使螺母随转盘做匀速圆周运动，力传感器示数为，由受力分析可知螺母在此运动中受到的合力 ______用、、、及相关参量表示。随后再测量出螺母做圆周运动的半径为，读出平台转速。
调节平台转速，测出多组数据并在坐标纸中描出实验点，作出和图像，如图和图所示。为了更好地研究向心力与转速的关系，图和图中的横坐标应选择______选填“”、“”、“”或“”。
某同学想借助的图像更准确地测量。
图中直线的斜率为，纵坐标截距的绝对值为，则 ______用题目给出的参量表示。
若在平台加速转动时，就进行测量，则的测量值______选填“偏大”、“偏小”或“无影响”。请简述理由：______。
三、计算题：本大题共4小题，共41分。
13.某游乐园的摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动，其半径为。一位质量为的乘客坐在摩天轮的坐椅上，重力加速度。试求：
当摩天轮的运行速率为时，乘客在最低点时坐椅对他的支持力大小；
为使乘客在最高点恰好不脱离坐椅，摩天轮的最大运行速率。
14.两段斜面和连接成字形，连接点处可以视作一段极短的光滑圆弧，两段斜面长度均为，倾角，一质量为的小物块可视为质点从段斜面顶端由静止开始运动，小物块与和段动摩擦因数均为，重力加速度，，。试求：
小物块第一次到达点时的速率；
小物块在两段斜面上运动的总路程。
15.年月日，科学家发现了行星，它距离地球约光年。假设该行星是半径为的均匀密度球体，其质量为，引力常量为，试求：
该行星表面重力加速度；
若该行星的一颗卫星在距其表面高度为的圆形轨道上运行，求卫星运行的线速度大小；
假设该行星内部存在一条穿过球心的狭窄隧道，如图所示，探测器质量为，可在隧道内运动，探测器在隧道内距离行星球心的距离为时，推导其受到的引力大小随的变化关系式。已知均匀球壳对壳内物体的引力为
16.如图所示，水平地面上固定一个倾角的斜面体顶端固定有小滑轮，一根细线绕过滑轮，一端与放在斜面上的质量为的物块相连，另一端与质量的小球连接。初始时刻，物块在斜面底端，用手控制住物块，使系统保持静止，此时小球距地面高度为，松手后，小球竖直向下运动，速率为时接触地面，且着地后立即静止在落地点。斜面足够长，忽略一切摩擦，重力加速度，试求：
小球初始时刻距地面的高度；
物块从斜面底端上升到最高点过程中，细线对物块做的功；
若物块上升到最高点后，沿斜面返回到某一位置时，细线突然拉紧，物块的速率瞬间减少一半，随后物块和细绳一起运动。在细线拉紧的瞬间，求物块和小球组成的系统损失的机械能。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、、两点属于共轴转动，角速度相同，根据，可知，线速度与加速度大小不同，故A正确，BD错误；
C、线速度沿轨迹切线方向，则线速度方向不同，故C错误；
故选：。
2.【答案】
【解析】根据开普勒第三定律有
代入数据，解得
年
故B正确，ACD错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】、第一宇宙速度，是近地卫星的环绕速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度。根据
可得
天宫空间站的轨道半径大于地球半径，所以其运行速度小于第一宇宙速度，故A错误；
B、天宫空间站在距地球表面约高度做匀速圆周运动，空间站内物体受到地球的万有引力充当其做圆周运动的向心力，故B正确；
C、在空间站内，弹簧测力计可以用来测量力的大小，比如测量拉力等，只是不能用弹簧测力计测量物体的重力，因为物体处于完全失重状态，故C错误；
D、根据
可得
同步卫星的轨道半径大于天宫空间站的轨道半径，所以空间站的运行周期小于同步卫星的运行周期，故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】衣物运动到最低点时加速度方向竖直向上，处于超重状态，故A错误；
B.衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，在最高点与最低点的线速度大小相同，方向不同，故B错误；
C.根据牛顿第二定律可知，在最低点有：，在最高点有：，则，衣物在最低点时比最高点时脱水效果更好，故C正确；
D.当衣物做匀速圆周运动时，衣上的水由于所受合外力不足以提供向心力而做离心运动，因此向心力越大，脱水效果越好，向心力，因此转速越大，脱水效果更好，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】根据做功的表达式：，故ABC错误，D正确。
故选：。
6.【答案】
【解析】设月球质量为，地球质量为，飞行器距地心距离为，飞行器距月心距离为，由于地球对它的引力和月球对它的引力相等根据万有引力定律得解得：，故B正确，ACD错误；
故选：。
7.【答案】
【解析】、支持力的方向与垂直斜面向上，不可能竖直方向上，故A错误；
B、质点做匀速圆周运动，其合力指向圆心，具有大小一定、方向指向圆心的向心加速度，不可能处于平衡状态，故B错误；
C、向心加速度指向圆心，不可能沿斜面向下，故C错误；
D、将车道设计成内低外高，主要是为了防止侧滑，故D正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】根据牛顿第二定律，可知飞船在轨道Ⅰ上经过点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过点时的加速度，故A正确；
B.根据变轨原理，飞船在轨道Ⅱ上经过点时需加速做离心运动进入轨道Ⅲ，飞船在轨道Ⅱ上经过点时的速度小于在轨道Ⅲ上经过点时的速度，故B错误；
D.根据开普勒第二定律，飞船在轨道Ⅱ上经过点的速度大于点的速度，故C错误；
D.根据开普勒第二定律可知，相等时间内飞船与地心连线扫过面积相等是指在同一个轨道上，故D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】、汽车所受阻力恒定，在内牵引力逐渐减小，加速度减小，做加速度减小的加速运动，在以后牵引力等于阻力，做匀速运动，故AB错误，C正确；
D、汽车以恒定功率和恒定加速度的方式启动，达到的最大速度是相同的，故D错误。
故选：。
、汽车所受阻力恒定，在内牵引力逐渐减小，加速度减小，在以后牵引力等于阻力；
D、汽车以恒定功率和恒定加速度的方式启动，达到的最大速度是相同的。
10.【答案】
【解析】选手从起跳到落在垫子的过程中，先上升再下降，选手的重力势能先增大再减小，故A错误；
B.重力的瞬时功率为，选手在最高点时，竖直分速度是零，则重力的瞬时功率是零，故B错误；
C.选手在跳高过程中，只受重力作用，选手的机械能守恒。起跳速度越小，起跳时选手的机械能越小，选手在最高点时机械能也越小，故C正确；
D.选手落到垫子并将垫子压到最紧的过程中，垫子的形变一直变大，垫子的弹性势能一直变大，故D错误。
故选：。
11.【答案】
【解析】、由动能定理，可得到两木块到达底端时的速度满足：，解得：，
结合图像，可知左侧木块所在斜面的角度更大，结合数学知识，可知左侧木块到达底端时的速度更大，故D错误；
、由牛顿第二定律，可得到两物块下滑时的加速度满足：，解得：，结合角度关系，可知左侧木块的加速度更大；
由匀变速直线运动的特点：，可知左侧木块下滑过程需要的时间更短；
木块在水平面上滑动时，对木块受力分析，可知两木块的加速度满足：，解得：，可知两木块在水平面滑动时加速度大小相等，
即下滑过程中，左侧木块下滑的末速度更大，时间更短；沿水平面滑动时，两木块加速度大小相等，故BC错误，A正确。
故选：。
12.【答案】静摩擦力； ； ； ；偏小；见解析
【解析】仅将质量为的螺母置于水平转盘上，调节平台，螺母随转盘缓慢转动，螺母受到的静摩擦力充当其做圆周运动的向心力。
根据受力分析可知螺母在此运动中受到的合力。
根据向心力公式与
图和图中的横坐标应选择
根据牛顿第二定律可知
解得
可知
解得
平台加速转动时，静摩擦力有沿切线方向的分力以增加螺母的速率，就进行测量，则的测量值偏小。
故答案为：静摩擦力；；；；偏小；见解析
13.【解析】设最低点座椅对乘客的支持力为，根据牛顿第二定律有，代入数据解得；
最高点不脱离座椅，则有，解得。
答：乘客在最低点时坐椅对他的支持力大小为；
摩天轮的最大运行速率为。
14.【解析】小物块第一次从点运动到点
代入数据解得
小物块多次往返运动后，停止在点
代入数据解得
答：小物块第一次到达点时的速率为；
小物块在两段斜面上运动的总路程为。
15.【解析】在该行星表面，根据黄金代换式有，解得；
根据万有引力提供向心力有，得卫星运行的线速度大小；
行星内部引力由半径为的球体质量提供，由于行星密度均匀，则该部分质量为，由万有引力公式，解得。
答：该行星表面重力加速度为；
卫星运行的线速度大小为；
引力大小随的变化关系式为。
16.【解析】对小球和物块组成的系统，根据机械能守恒定律得：
其中：
解得：
设物块从斜面底端到小球落地的过程细线对物块做的功为，根据动能定理得：
解得：
小球落地后，物块继续上升的过程细线不再做功，故物块从斜面底端上升到最高点过程中，细线对物块做的功为
由机械能守恒定律可知，细绳拉紧前瞬间物块的速率为，由题意可得细线突然拉紧后瞬间小球与物块的速率均为。根据能量守恒定律可得物块和小球组成的系统损失的机械能为：
解得：
答：小球初始时刻距地面的高度为；
物块从斜面底端上升到最高点过程中，细线对物块做的功为；
在细线拉紧的瞬间，物块和小球组成的系统损失的机械能为
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