河南省实验中学2024-2025学年高一（下）期中物理试卷（含解析）

河南省实验中学2024-2025学年高一（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.体育课上两位同学在室内羽毛球场进行羽毛球比赛，羽毛球在空中上升的运动轨迹如图中虚线所示，羽毛球加速度方向示意图可能正确的是( )
A. B. C. D.
2.如图所示，一名运动员在参加跳远比赛，他腾空过程中离地面的最大高度为，成绩为。假设跳远运动员落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为，运动员可视为质点，不计空气阻力。则等于( )
A. B. C. D.
3.如图所示，汽车以不变的速率通过路面。段为平直上坡路，段为水平路，段为平直下坡路。设汽车在、、段行驶时发动机的输出功率分别为、、，不计空气阻力和摩擦阻力的大小变化，则( )
A. B. C. D.
4.如图所示是地球赤道上的一点，时刻在的正上空有、、三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向顺时针转动相同，其中是地球同步卫星设卫星绕地球运行的周期为，则在时刻这些卫星相对的位置最接近实际的是( )
A. B. C. D.
5.如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，灯就会发光。下列说法正确的是( )
A. 安装时端比端更远离圆心
B. 高速旋转时，重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触，电路导通，灯发光
C. 增大重物质量可使灯在较低转速下也能发光
D. 匀速行驶时，若灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光
6.如图所示，两个质量均为的小木块和均可视为质点放在水平圆盘上，与转轴的距离为，与转轴的距离为。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的倍，取重力加速度，圆盘绕转轴以的角速度匀速转动。下列说法正确的是( )
A. 受到的摩擦力大小为
B. 正在远离转轴
C. 若要使相对圆盘运动，则圆盘绕转轴转动的角速度应大于
D. 改变圆盘绕转轴转动的角速度，可能向转轴靠近
7.如图所示，很多游乐场有长、短两种滑梯，它们的高度相同。某同学先后通过长、短两种滑梯滑到底端的过程中，不计任何阻力，下列说法正确的是( )
A. 沿长滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率大
B. 沿短滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率大
C. 沿长滑梯滑到底端过程中，重力势能的减少量大
D. 沿短滑梯滑到底端过程中，重力势能的减少量大
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，直杆斜靠在墙角，，，。现从距点正下方的点以初速度水平抛出一小球可视为质点。已知重力加速度取，，，空气阻力不计。若使小球不能碰到杆，则的值可能为( )
A. B. C. D.
9.如图所示，太阳系外的一颗行星绕恒星做匀速圆周运动。由于的遮挡，探测器探测到的亮度随时间做如图所示的周期性变化，该周期与的公转周期相同。已知的质量为，引力常量为。关于的公转，下列说法正确的是( )
A. 周期为 B. 半径为
C. 角速度的大小为 D. 加速度的大小为
10.如图甲所示，在水平面上固定倾角为、底端带有挡板的足够长的斜面，斜面底端静止一质量为的物块可视为质点，从某时刻起，物块受到一个沿斜面向上的拉力作用向上运动，拉力随位移变化的关系图像如图乙所示，当拉力变为时，物块恰好静止。重力加速度为，，。对于整个过程，下列说法正确的是( )
A. 拉力对物块做功 B. 物块机械能一直增加
C. 物块的重力势能增加了 D. 物块克服摩擦力做功
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某兴趣小组利用智能手机验证向心加速度与角速度、半径的关系。如图甲所示，用双股细绳将手机竖直悬挂，手机平面与水平面平行，用手搓动细绳带动手机旋转。利用手机内置传感器得到角速度和向心加速度。图乙为某次实验中利用手机软件绘制的图像。
仅由图乙中的图像可以得到的结论是：半径一定时，增大转动的角速度，向心加速度______选填“增大”“减小”或“不变”；
半径一定时，为了研究向心加速度和角速度的定量关系，利用软件生成了图丙所示的图像，则横坐标应为______选填“”或“；
下列哪种操作，可能对图丙中直线的斜率产生较大影响______。
A.增大手机的转速
B.更换不同大小的手机
C.改变手机转动的总时间
D.改变细绳的长度
12.用落体法验证机械能守恒定律，器材安装如图甲。正确实验操作后打出如图乙所示的纸带。已知打点计时器所用电源频率为，根据纸带所给数据。
打点时重物速度为______；
只要验证______等式成立，即可验证重物由到下落过程机械能守恒；
大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，其原因是______。
某同学用两个形状相同质量不同的重物和进行实验，测得物体运动的速度和对应下落的高度，图像如图丙所示，由图像可知的质量 ______的质量选填“大于”或“小于”。
四、简答题：本大题共1小题，共15分。
13.设想利用载人飞船探索行星，飞船上备有计时器、质量为的物体、测力计等实验器材。该飞船到达很靠近行星表面的圆形轨道轨道半径近似等于行星半径绕行数圈后着陆。宇航员测得飞船绕行周期为，物体处于行星表面的重力为。已知万有引力常量为。不考虑行星自转。根据这些已知量，求：
行星表面的重力加速度；
行星的密度；
行星的半径。
五、计算题：本大题共2小题，共25分。
14.半径为的光滑半圆轨道竖直放置，一小球以某一速度进入半圆轨道，通过最高点时，小球对轨道的压力为其重力的一半，不计空气阻力，重力加速度为。求：
小球通过最高点时的速度；
小球落地点到点的水平距离。
15.一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮、和质量的小球连接，另一端与套在光滑直杆上质量的小物块连接，已知直杆两端固定，与两定滑轮在同一竖直平面内，开始使小物块静止在直杆的点，此时轻绳与水平面的夹角，直杆与定滑轮、的竖直距离为，重力加速度为，设直杆足够长，小球运动过程中不会与直杆相碰。现将小物块从点由静止释放，已知：，。试求：
小物块从点刚运动到点时，轻绳与杆的夹角，求刚到达点时小物块与小球的速度大小之比，及小物块在点时的速度的大小；
运动过程中小物块的最大速度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】羽毛球做曲线运动，所以加速度方向与速度方向不共线，且指向轨迹的内侧，羽毛球在上升阶段做减速运动，所以加速度方向与速度方向的夹角大于，故C正确，ABD错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】运动员从最高点到落地的过程做平抛运动，根据对称性知从最高点到落地的过程的水平位移为，则有：
得：
运动员通过最高点时的速度为：
则有：，
所以，故C正确，ABD错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】设上下坡夹角为，汽车受到的摩擦力为，在段，根据受力平衡可得，
，此时的功率为：
在段，根据受力平衡可得：，此时的功率为：
在段，根据受力平衡可得：，此时的功率为：
所以，故D正确，ABC错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】根据万有引力提供向心力，解得，知轨道半径越大，周期越大，角速度越小，经过到达水平位置，、的周期大于的周期，则、的角速度小于的角速度，知、转过的角度小于，因为的角速度大于的角速度，则转过的角度大于转过的角度。同步卫星与地球保持相对静止，则、转过的角度相等。故C正确，、、D错误。
故选：。
、、都绕地球做圆周运动，根据万有引力提供向心力，得出周期与轨道半径的关系，从而确定经过卫星转过的角度大小关系．同步卫星与地球保持相对静止．
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，知道周期与轨道半径的关系，以及知道同步卫星的特点．
5.【答案】
【解析】、要使重物做离心运动，、接触，则端应靠近圆心，因此安装时端比端更远离气嘴，故A错误；
B、转速越大，所需向心力越大，弹簧拉伸的越长，、接触时灯就会发光，不能说重物受到离心力作用，故B错误；
C、灯在最低点时，
解得：，因此增大重物的质量可使灯在较低转速下也能发光，故C正确；
D、灯在最低点时，
灯在最高点时，
匀速行驶时，在最低点时弹簧对重物的弹力大于在最高点时对重物的弹力，因此匀速行驶时，若灯转到最低点时能发光，则在最高点时不一定能发光，故D错误；
故选：。
6.【答案】
【解析】、根据牛顿第二定律可知转动的最大角速度为，则，解得
故此时物体随圆盘匀速圆周运动，，故A错误；
B、根据牛顿第二定律可知转动的最大角速度为，则，解得，故随圆盘匀速圆周运动，故B错误；
C、若要使相对圆盘运动，则圆盘绕转轴转动的角速度应大于 ，故C正确；
D、改变圆盘绕转轴转动的角速度，不可能向转轴靠近，故D错误；
故选：。
未滑动前，角速度相等，根据静摩擦力提供向心力，比较摩擦力的大小。根据最大静摩擦力提供向心力求出发生相对滑动的临界角速度，从而判断哪个木块先滑动。根据临界角速度的大小判断摩擦力是否达到最大，从而得出摩擦力的大小。
7.【答案】
【解析】根据机械能守恒定律，解得，设滑梯与水平方向的夹角为，滑到底端时重力的瞬时功率为，由于短滑梯的倾角较大，则沿短滑梯滑到底端时，重力的瞬时功率大，故A错误，B正确；
由于长、短两种滑梯高度相同，重力做功相同，则重力势能的减少量相同，故CD错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】若小球刚与杆接触时的末速度与水平方向夹角为，即小球运动轨迹与杆相切，设此时小球竖直方向下落高度为，水平位移为，则根据平抛运动相关推论有，由几何关系可得，联立解得，，则由，，联立解得，故CD错误，AB正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】根据图可知，的亮度变化的周期，即的公转周期为：
，
则的角速度的大小为：
，
故A正确，C错误；
B.对于行星，根据万有引力提供向心力可得：
，
解得：
，
故B正确；
D.根据向心加速度与角速度的关系可知，行星的加速度的大小为：
，
解得：
，
故D错误；
故选：。
10.【答案】
【解析】、根据题意可知，拉力对物块做的功等于图线与横轴所围区域的面积，即，故A错误；
B、根据功能关系可知，除重力以外的其它力做功等于机械能的变化量，而其它力即外力和摩擦力的合力，初始一段时间内外力沿斜面向上，摩擦力一直沿斜面向下，外力与摩擦力的合力沿斜面向上，即其它力做正功，机械能增大，之后外力小于摩擦力，外力与摩擦力的合力沿斜面向下，即其它力做负功，机械能减小，故B错误；
C、重力势能的增加量为，故C正确；
D、根据能量守恒定律可知，克服摩擦力做功，故D正确。
故选：。
11.【答案】增大； ；
【解析】由图乙中的图像可以得到的结论是：半径一定时，增大转动的角速度，向心加速度增大；
根据可知，为了研究向心加速度和角速度的定量关系，利用软件生成了图丙所示的图像，则横坐标应为；
根据可知，图像斜率为手机尺寸，则更换不同大小的手机可对图丙中直线的斜率产生较大影响，故B正确，ACD错误；
故选：。
故答案为：增大；；
12.【答案】； ； 重物和纸带运动过程中克服阻力做功，机械能减少； 大于
【解析】根据纸带的数据处理知识，打点时重物速度为；
如果重物由到下落过程机械能守恒，则有，即；
大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，其原因是重物和纸带运动过程中克服阻力做功，机械能减少；
根据，得，可知质量越大，斜率越大，由图像可知的质量大于的质量。
故答案为：；；重物和纸带运动过程中克服阻力做功，机械能减少；大于。
13.【答案】行星表面的重力加速度为
飞船在行星表面做圆周运动，万有引力等于向心力，则有
行星的密度
解得
飞船在行星表面做圆周运动，重力加速度等于向心加速度
解得
答：行星表面的重力加速度为；
行星的密度为；
行星的半径为。
14.【答案】小球通过最高点时的速度为；
小球落地点到点的水平距离
【解析】根据题意，小球在点，
由牛顿第三、第二定律有，
解得；
根据平抛运动的规律有，，
联立得水平距离。
答：小球通过最高点时的速度为；
小球落地点到点的水平距离。
15.【答案】刚到达点时小物块与小球的速度大小之比为：，小物块在点时的速度的大小为；
运动过程中小物块的最大速度为
【解析】小物块从点刚运动到点时，小物块与小球的速度关系为
故
：：
小球下降的高度为
解得
小物块与小球组成的系统机械能守恒，则有
联立方程解得
当小物块运动到正下方时，的速度达到最大，此时小球的速度刚好为零，此时小球下降的高度为
根据机械能守恒定律，可得
解得
答：刚到达点时小物块与小球的速度大小之比为：，小物块在点时的速度的大小为；
运动过程中小物块的最大速度为。
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