广东省深圳市深圳外国语学校2024-2025学年高一下学期期中物理试卷（含解析）

广东省深圳市深圳外国语学校2024-2025学年高一下学期期中物理试题
考试时间：75分钟 总分：100分
一、单项选择题（本题共7小题，每小4分，共28分）。
1．下列说法正确的是（ ）
A．匀速圆周运动是一种匀速运动
B．匀速圆周运动是一种匀变速运动
C．匀速圆周运动是一种变加速运动
D．物体做圆周运动时，其合力垂直于速度方向，不改变线速度大小
2．河水的流速随离一侧河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示。若要以最短时间渡河，则（　　）
A．船渡河的最短时间是60s
B．船在行驶过程中，船头应斜向上游
C．船在河水中航行的轨迹是一条直线
D．船在河水中的最大速度是5m/s
3．如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当汽车匀速向左运动时，物体M的受力和运动情况是（　　）
A．绳的拉力等于M的重力
B．绳的拉力大于M的重力
C．物体M向上做匀速运动
D．物体M向上做匀加速运动
4．如图甲所示，A、B两颗卫星在同一平面内围绕中心天体做匀速圆周运动，且绕行方向相同，图乙是两颗卫星的间距随时间的变化图像，时刻A、B两颗卫星相距最近。已知卫星A的周期，则A、B两颗卫星运行轨道半径之比为（　　）
A．1:2 B．1:4 C．1:7 D．1:8
5．宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星体组成的三星系统，可忽略其他星体对三星系统的影响。稳定的三星系统存在两种基本形式：一种是三颗星体位于同一直线上，两颗星体围绕中央星在同一半径为R的轨道上运行，如图甲所示，周期为；另一种是三颗星体位于边长为的等边三角形的三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆运行，如图乙所示，周期为。若每颗星的质量都相同，则的值为（　　）
A． B．
C． D．
6．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）
A．如图甲，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
B．乙所示是圆锥摆，减小θ，但保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度变大
C．如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度大小不同，但所受筒壁的支持力大小相等
D．如图丁，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用
7．如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面的夹角为，g取10m/s2，则以下说法中不正确的是（ 　）
A．小物体随圆盘做匀速圆周运动时，一定始终受到三个力的作用
B．小物体随圆盘以不同的角速度ω做匀速圆周运动时，ω越大时，小物体在最高点处受到的摩擦力一定越大
C．小物体受到的摩擦力可能背离圆心
D．ω的最大值是1.0rad/s
二、多项选择题（本题共3小，每小题6分，共18分）。
8．如图所示，一倾角为的斜面固定在地面上，将小球A从斜面顶端以速度水平向右抛出，小球击中了斜面上的点，将小球B从空中与小球A等高的某点，以速度水平向左抛出，小球恰好垂直斜面击中点，不计空气阻力，斜面足够长，重力加速度为，下列说法中正确的是（　　）
A．小球A在空中运动的时间为
B．小球B在空中运动的时间为
C．若将小球B以大小相等的初速度，从该点向各个方向抛出，则竖直下抛，落到斜面上所用时间最短
D．若将小球B以大小相等的初速度，从该点向各个方向抛出，则垂直斜面向上抛出，落到斜面上所用时间最长
9．有四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球静止卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则有（　　）
A．a的向心加速度小于重力加速度g B．线速度关系
C．d的运动周期有可能是20小时 D．c在4个小时内转过的圆心角是
10．如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动．小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F-v2图像如乙图所示．则（ ）
A．v2=c时，小球对杆的弹力方向向下
B．当地的重力加速度大小为
C．小球的质量为
D．v2=2b时，小球受到的弹力与重力大小相等
三、实验题（共18分）。
11．如图甲所示是研究平抛运动的实验装置（带传感器），在某次试验中描绘出小球平抛运动的轨迹如图乙所示，A、B、C、D是轨迹上的四个点，同时传感器也记录了小球从A到B的运动时间为T，已知方格的边长为L，回答下列问题：
（1）小球的初速度为 （用题中已知物理量表示）。
（2）A点 （选填“是”或“不是”）平抛运动的起点。
（3）计算得出重力加速度 （用题中已知物理量表示）。
（4）图丙是实验中小球从斜槽上不同位置下落获得的两条轨迹，图线①所对应的平抛运动的初速度 （选填“较小”或“较大”），图线②所对应的小球在斜槽上释放的位置 （选填“较低”或“较高”）。
12．用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动。槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
（1）在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持 相同；
A．ω和r　　B．ω和m　　C．m和r　　D．m和F
（2）图中所示，两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与 的关系；
A．质量m　　B．半径r　　C．角速度ω
（3）图中所示，两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：16，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为 。
A．1∶16　　 B．16∶1　　 C。1∶4　　 D．4∶1
四、解答题（共36分）。
13．如图所示，在某质量分布均匀的行星，其表面重力加速度未知，在该行星表面上有一个匀质转盘，转盘上两个质量均为m的物体A、B位于圆心的两侧，两物体A、B到圆心的距离分别为L、2L。当角速度为ω时，物体B刚要相对转盘发生相对滑动。已知两物体A、B与转盘间的动摩擦因数μ（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）,行星的半径为R，引力常量为G，求：
（1）B刚要滑动时，A所受的摩擦力大小是多少？
（2）此行星的质量；
（3）此行星的第一宇宙速度大小。
14．如图所示，竖直平面内的圆弧形光滑轨道半径为R，A端与圆心O等高，AD为与水平方向成45°角的斜面，B端在O的正上方，一个质量为m的小球在A点正上方某处由静止开始释放，自由下落至A点后进入圆形轨道并能沿圆形轨道到达B点，最后落到斜面上C点，且到达B处时小球对圆弧轨道顶端的压力大小为3mg（忽略空气阻力）。求：
(1)小球到达B点时的速度v0的大小；
(2)小球从B点运动到C点所用的时间t。
15．如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角，此时细绳伸直但无张力，物块与转台间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，重力加速度为g，则
(1)当水平转盘以角速度匀速转动时，绳上恰好有张力，求的值；
(2)当水平转盘以角速度匀速转动时，求物块所受的摩擦力大小；
(3)当水平转盘以角速度匀速转动时，求细绳拉力大小。
参考答案
1．C【详解】A．匀速圆周运动的速度大小不变，方向时刻改变，因此不是一种匀速运动，故A错误；
BC．匀速圆周运动的加速度大小不变，方向始终指向圆心，即加速度的方向时刻在变，不是匀变速运动，是一种变加速运动，故B错误，C正确；
D．物体做圆周运动时，其合力不一定垂直于速度方向，合力沿圆周切线方向的分力可以改变线速度大小，故D错误。故选C。
2．D【详解】B．根据分运动的等时性可知，当船头始终垂直于河岸过河时，渡河时间最短，故B错误；
A．根据图甲可知，河的宽度为300m，结合上述可知，渡河的最短时间为故A错误；
C．由于船沿河漂流的分速度的大小时刻在变化，则船的实际速度大小和方向也在时刻发生变化，即船在河水中航行的轨迹是一条曲线，故C错误；
D．结合上述可知，船沿河漂流的分速度方向与垂直与河岸的分速度方向垂直，则船在河水中的最大速度为
故D正确。故选D。
3．B【详解】CD．汽车匀速向左运动，其速度可分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度
汽车在匀速向左运动的过程中，绳子与水平方向的夹角θ减小，所以v′增大，即物体M向上做加速运动，又因为v′变化不均匀，所以不是匀加速运动，选项C、D错误；
AB．由于物体M做加速运动，由
所以绳子的拉力大于M的重力，选项A错误，B正确；故选B。
4．B【详解】时间内，A、B两卫星转过的角度关系为又
解得根据开普勒第三定律有可得故选B。
5．A【详解】第一种形式下，左边星体受到中间星体和右边星体两个万有引力作用，它们的合力充当向心力，则
解得
第二种形式下，三颗星体之间的距离均为，由几何关系知，三颗星体做圆周运动的半径为
任一星体所受的合力充当向心力，即有解得
则故选A。
6．C【详解】A．汽车通过拱桥的最高点时，汽车的加速度方向向下，汽车处于失重状态，故A错误；
B．如图乙所示是一圆锥摆，θ减小，但保持圆锥的高不变，设高度为h，根据牛顿第二定律可得
可得可知，θ减小，但保持圆锥的高h不变，则圆锥摆的角速度ω不变，故B错误；
C．如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置分别做匀速圆周运动，设圆锥筒的母线与水平方向的夹角为θ，根据牛顿第二定律可得,
由于同一小球在A、B位置做匀速圆周运动的半径不同，则角速度不同，但所受筒壁的支持力大小相等，故C正确；
D．如图丁，火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，外轨对轮缘会有挤压作用，故D错误。故选C。
7．B【详解】D．当物体转到圆盘的最低点恰好不滑动时，转盘的角速度最大。此时小物体受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面指向圆心的摩擦力。由沿斜面的合力提供向心力，支持力
摩擦力又解得故D正确。
AC．当物体在最高点时，如果只受到重力与支持力2个力的作用，合力提供向心力，则
解得
所以一定受三个力的作用，所以在最高点摩擦力方向一定背离圆心，故AC正确；
B．根据以上分析可知，在最高点，摩擦力方向背离圆心，摩擦力的方向沿斜面向上，ω越大时
小物体在最高点处受到的摩擦力一定越小，故B错误；故选B。
8．AD【详解】A．设小球A在空中运动的时间为t1，则;;解得故A正确；
B．设小球B在空中运动的时间为t2，则解得故B错误；
CD．根据运动的合成与分解可知，小球B落到斜面上所用时间取决于其在垂直于斜面方向的分运动的情况，易知小球B在垂直于斜面方向的加速度始终为gcosθ，则当小球B以垂直于斜面向下的初速度抛出时，其落到斜面上所用时间最短，当小球B以垂直于斜面向上的初速度抛出时，其落到斜面上所用的时间最长，故C错误，D正确。
故选AD。
9．AD【详解】A．由于卫星a还未发射，与静止卫星具有相同角速度，根据 可知，a的向心加速度小于静止卫星的向心加速度， 卫星c是地球静止卫星，其向心加速度是;
卫星b是近地轨道卫星，因此向心加速度有;
由以上计算分析可知，卫星b的向心加速度大于卫星c的向心加速度，也大于卫星a的向心加速度，因此卫星a的向心加速度小于重力加速度g，A正确；
B．由于a、c的角速度相等，根据可知B错误；
C．根据可知轨道半径越大，运动周期越长，c是静止卫星，运动周期为24h，因此d的运动周期大于24h，C错误；
D．c是静止卫星，运动周期为24h，因此在4h时内转过的圆心角D正确。故选AD。
10．CD【详解】由图象可知，当时，有：F＜0，则杆对小球得作用力方向向下，根据牛顿第三定律可知，小球对杆的弹力方向向上，故A错误；由图象知，当时，F=0，杆对小球无弹力，此时重力提供小球做圆周运动的向心力，有：，得,由图象知，当时，F=a，故有，解得：，故B错误，C正确；由图象可知，当时，由，得F=mg，故D正确；故选CD.
【点睛】小球在竖直面内做圆周运动，小球的重力与杆的弹力的合力提供向心力，根据图象、应用向心力公式、牛顿第二定律分析答题．
11． 是 较大 较低
【详解】（1）[1]由图乙分析可得，A、B、C、D四个点中每相邻两个点之间的水平位移相同，均为，小球在水平方向做匀速运动，相邻两点之间的运动时间相同均为T，则小球的初速度
（2）[2]由图乙可得，小球从A点运动到D点，在竖直方向，连续相邻相等时间间隔的两个点之间的竖直位移分别为2L、5L、10L，比值为1：3：5，对于初速度为零的匀加速直线运动才满足以上位移关系特点，说明在A点，小球竖直方向分速度为0，A点是平抛运动的起始点；
（3）[3]由匀变速直线运动的规律由图知可得重力加速度
（4）[4][5]图丙是平抛运动的两条轨迹，取相同的竖直高度，则平抛运动的时间相同，由
可知，图线①的水平位移长，其初速度较大，需要从较高的位置滚下获得较大的初速度，则图线②所对应的小球在斜槽上释放的位置较低。
12． A C D
【详解】（1）[1]由控制变量法可知，在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持ω和r相同。故选A。
（2）[2]两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系。故选C。
（3）[3]向心力公式为
两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：16，则角速度之比为1：4，由于两个塔轮连接皮带的轮缘线速度相等，由可知，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为4：1。故选D。
13．（1）m2L；（2）；（3）
【详解】（1）A、B是绕同一个轴圆周运动，ω相同；当B刚要滑动时fA=mω2L
（2）B刚要相对转盘发生相对滑动时fB=2mω2L且fB=μmg得出
由黄金代换公式得出
（3）由=以及得出
14．(1)(2)【详解】（1）在B点，重力和轨道的支持力提供向心力，有解得
（2）小球离开B点后做平抛运动，小球落到C点时，如图所示
根据平抛运动规律得解得
15．(1)(2)(3)
【详解】（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，绳上恰好有张力，此时物块受到的静摩擦力达到最大，由牛顿第二定律得代入数据解得
（2）当水平转盘以角速度匀速转动时，由于，由静摩擦力提供向心力，则有
解得
（3）当支持力为零时，物块所需要的向心力由重力和细绳拉力的合力提供，由牛顿第二定律得
解得
当水平转盘以角速度匀速转动时，由于，物块已经离开转台在空中做圆周运动；设细绳与竖直方向夹角为，则有解得绳上的拉力大小为