广东省肇庆市荣源龙高级中学2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷（含解析）

广东省肇庆市荣源龙高级中学2024-2025学年高一下学期期中考试物理试题
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．关于行星运动的规律和万有引力定律，下列说法符合史实的是（ ）
A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
C．牛顿在开普勒总结的行星运动规律基础上通过推理发现了万有引力定律
D．万有引力定律至今还不能用实验验证
2．关于物体的运动，下列说法中不正确的是（　　）
A．曲线运动一定是变速运动
B．变速运动一定是曲线运动
C．物体在变力作用下的运动可能是曲线运动
D．运动物体的加速度大小、速度大小都变化的运动不一定是曲线运动
3．飞机水平飞行时向下投弹，不计空气阻力，下列四幅图中正确表示炮弹加速度方向的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，O1、O2两轮通过皮带传动，两轮半径之比r1：r2=2：1，点A在O1轮边缘上，点B在O2轮边缘上，则A、B两点的角速度大小之比为（ ）
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．1：4
5．如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球，某次乒乓球与墙壁上A点碰撞后水平弹离，恰好垂直落在球拍上的B点，已知球拍与水平方向夹角，AB两点竖直高度h＝1m，重力加速度，忽略空气阻力，则乒乓球在A点反弹时速度大小为（　　）
A． B．
C． D．
6．质量为25kg的小孩坐在秋千板上，小孩离系绳子的横梁2.5m。如果秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是5m/s，她对秋千板的压力大小为（　　）
A．250N B．500N C．750N D．1000N
7．“嫦娥七号”探测器将于2026年前后发射，准备在月球南极登陆，登陆月球前假设探测器绕月球做周期为的匀速圆周运动，轨道半径可认为等于月球半径。月球绕地球做周期为的匀速圆周运动，其轨道半径为月球半径的倍。引力常量为，则（　　）
A．根据题中所给信息可求出地球的质量 B．根据题中所给信息可求出月球的质量
C．周期和满足 D．地球质量与月球质量之比
二、多项选择题（本题共3小，每小题6分，共18分）。
8．2023年10月26日，神舟十七号航天员乘组进驻中国空间站，航天员汤洪波、唐胜杰和江新林承担着多项空间实验任务。若中国空间站绕地球做匀速圆周运动，一名宇航员手拿一个小球“静立”在“舱底面”上，如图所示。下列说法正确的是（ ）

A．宇航员不受地球引力的作用
B．宇航员处于完全失重状态，对“舱底面”的压力为零
C．若宇航员相对于太空舱无初速度地释放小球，小球将做自由落体运动
D．空间站运行的线速度小于第一宇宙速度
9．关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（　　）
A．如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B．如图b所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C．如图c所示，长为l的轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，到达最高点时速度为，此时小球所受的弹力方向向下
D．如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
10．“套圈圈”是许多人都喜爱的一种游戏。如图所示，小孩和大人直立在同一位置。在同一竖直线上不同高度先后水平抛出相同的小圆环，并恰好套中前方同一物体。假设小圆环的运动可视为平抛运动，则（　　）
A．小孩抛出的圆环速度较大 B．两人抛出的圆环速度大小相等
C．小孩抛出的圆环在空中运动的时间较短 D．大人抛出的圆环落地速度一定较大
三、实验题（共18分）。
11．图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放Q小球，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。
(1)关于实验条件的说法，正确的有________。
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末段N端必须水平
C．P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
D．P小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
(2)该实验结果可表明________。
A．两小球落地速度的大小相同
B．P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
C．P小球在竖直方向的分运动是匀速直线运动
D．P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同
(3)利用该实验装置研究a球平抛运动的速度，从斜槽同一位置释放小球，实验得到小球运动轨迹中的三个点A、B、C，如图乙所示，图中O为抛出点，B点在两坐标线交点，坐标，，，，，，则a小球从A运动至B所用的时间为 s，a小球水平飞出时的初速度大小为 m/s（g取10m/s2）。
12．用如图所示的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄1使长槽4和短槽5分别随变速轮塔2、3匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂6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筒7下降，从而露出标尺8，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。
（1）本实验采用的科学研究方法是 （填字母代号）；
A．控制变量法　　B．累积法　　C．微元法
（2）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们的转动半径相同，将塔轮上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，可以探究 （填字母代号）；
A．向心力的大小与质量的关系
B．向心力的大小与半径的关系
C．向心力的大小与角速度的关系
（3）某次实验中把两个大小相同的钢球和铝球（钢球质量更大）分别放在长槽和短槽如图中所在位置，皮带所在左、右塔轮的半径相等，在逐渐加速转动手柄过程中，观察左、右标尺露出红白等分标记长度，发现露出的长度之比会 （选填“变大”、“不变”、“变小”或“无法确定”）。
四、解答题（共36分）。
13．地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为多少？
14．消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水枪组成，如图所示，某次消防演练时消防水枪离地高度H=3m，建筑物上的着火点A离地高度h=1.2m，水从水枪枪口中水平射出后，恰好击中着火点A，此时水的速度与水平方向的夹角θ=37°。不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
(1)水从水枪枪口运动到着火点A的时间t；
(2)水落到着火点A前瞬间竖直方向速度大小vy；
(3)水枪枪口与着火点A的水平距离x。
15．如图所示，一质量m=2kg的小球，用一长为L=2m的细绳系住，使其与竖直方向成60°角做匀速圆周运动．重力加速度g=10m/s2，求：
（1）绳子受到的拉力大小；
（2）小球运动的线速度；
（3）小球运动的周期．
参考答案
1．C【详解】ABC．开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，研究总结出了行星运动的规律，但并未找出了行星按照这些规律运动的原因；牛顿在开普勒行星运动定律的基础上，发现了出万有引力定律，AB错误C正确；
D．卡文迪许利用扭秤装置测定了引力常量的数值，也证明了万有引力定律的存在，D错误。故选C。
2．B【详解】A．曲线运动的速度方向一定变化，则曲线运动一定是变速运动，选项A正确，不符合题意；
B．变速运动不一定是曲线运动，例如自由落体运动，选项B错误，符合题意；
C．物体在变力作用下的运动可能是曲线运动，例如匀速圆周运动，选项C正确，不符合题意；
D．运动物体的加速度大小、速度大小都变化的运动不一定是曲线运动，可能是直线运动，若非匀变速直线运动，选项D正确，不符合题意。故选B。
3．C【详解】不计空气阻力，炮弹投出后做平抛运动，只受重力作用，所以加速度为重力加速度，方向竖直向下。
故选C。
4．B【详解】A、B两点是轮子边缘上的点，靠传送带传动，两点的线速度相等，根据v=ωr求解角速度之比为
ωA：ωB=r2：r1=1：2故选B。
5．B【详解】由平抛运动的规律，对小球落到B点的速度进行分解，如图所示
根据动力学公式
小球垂直于斜面落到B点时的竖直分速度为
根据平行四边形定则知，球在A点反弹时速度为故选B。
6．B【详解】秋千板摆到最低点时，根据牛顿第二定律有解得
根据牛顿第三定律，她对秋千的压力为500N。故选B。
7．D【详解】A．月球绕地球近似做匀速圆周运动的周期为，则有
解得由于不知道月球的半径，故不能求出地球的质量，故A错误；
B．嫦娥七号绕月球表面做匀速圆周运动的周期为，则有解得
由于不知道月球的半径，故不能求出月球的质量，故B错误；
C．开普勒第三定律是相对于同一个中心天体的，不同的中心天体该表达式不正确，故C错误；
D．地球的质量与月球的质量之比等于故D正确。故选D。
8．BD【详解】A．宇航员随空间站一起绕地球做圆周运动，地球对空间站及宇航员的引力提供空间站和宇航员各自随地球一起做圆周运动的向心力，故A错误；
B．宇航员处于完全失重状态，对“舱底面”的压力为零，故B正确；
C．由于空间站处于完全失重状态空间站内的所有物体也都处于完全失重状态，其原因是由于万有引力完全充当向心力，因此，若宇航员相对于太空舱无初速度地释放小球，则小球将和宇航员保持相对静止，随宇航员一起绕地球做圆周运动，故C错误；
D．第一宇宙速度为最小发射速度，最大环绕速度，根据万有引力充当向心力可得
当物体环绕地球表面做圆周运动时，即环绕半径近似等于地球半径时其速度为第一宇宙速度，而空间站环绕半径大于地球半径，而环绕半径越大线速度越小，则可知，空间站运行的线速度小于第一宇宙速度，故D正确。故选BD。
9．AD【详解】A．图a汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向竖直向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B．图b沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是二者的合力，故B错误；
C．图c中轻质细杆一端固定的小球，当小球在最高点压力为零时，重力提供向心力，有
解得
当速度小于v时，杆对小球有支持力，方向竖直向上；当速度大于v时，杆对小球有拉力，方向竖直向下，故C错误；
D．如图d，设外轨与内轨所在斜面与水平地面夹角为，车轮若对内外轨均无侧向压力，此时
可得速度为故D正确。故选AD。
10．AC【详解】C．平抛运动竖直方向上是自由落体运动，由得
可知小孩抛出的圆环在空中运动的时间较短，故C正确；
AB．平抛运动水平方向上是匀速直线运动，由
可知小孩抛出的圆环速度较大，故A正确，B错误；
D．圆环落地时，竖直方向的速度
可知，大人抛出的圆环落地时竖直方向的速度较大。则圆环落地的速度
无法判断大人还是小孩抛出的圆环落地速度较大，故D错误。故选AC。
11．(1)BC(2)D(3) 0.1 2
【详解】（1）A．本实验只要求保证小球做平抛运动，斜槽轨道是否光滑不影响实验结果。故A错误；
B．斜槽轨道末段N端必须水平，以保证小球做平抛运动的初速度水平，故B正确；
CD．实验不用保证每次小球的初速度大小相等，P小球每次可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，故C正确，D错误。故选BC。
（2）A．两球同时落地且下落高度相同，根据
可知两球在空中运动的时间相等，P做平抛运动，Q做自由落体运动，落地时竖直分速度相等，但是平抛运动有水平分速度，则落地时速度不相等，故A错误；
B．本实验不能说明P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动，故B错误；
CD．两球同时落地，可知P小球在竖直方向上的运动规律与Q小球相同，竖直方向做自由落体运动，故C错误，D正确。故选D。
（3）[1]小球P在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运功，在竖直方向，根据匀变速直线运功的推论可得解得a小球从A运动至B所用的时间为
[2]a小球水平飞出时的初速度大小为
12． A C 不变
【详解】（1）[1]在研究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需要分别保持质量m、角速度和半径r中的两个量不变，研究向心力F与另一个量的关系，所以该实验采用的科学研究方法是控制变量法。
故选A。
（2）[2]两个小球质量相同，它们的转动半径相同，将塔轮上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，从而改变小球的转动角速度，这可以探究向心力的大小与角速度的关系。
故选C。
（3）[3]钢球质量大于铝球质量，分别放在如图中所在位置，则圆周运动半径相同，皮带所在左、右塔轮的半径相等，则转动的角速度相同，由向心力公式可知，露出的长度之比为
所以逐渐加速转动手柄过程中，即角速度增大时，露出的长度之比不变。
13．【详解】设月球质量为M，地球质量就为81M， 飞行器距地心距离为r1，飞行器距月心距离为r2，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
14．(1)(2)(3)
【详解】（1）水从水枪枪口运动到着火点A的过程中做平抛运动，竖直方向上有解得
（2）落到着火点A前瞬间竖直方向上的分速度大小解得
（3）根据解得水枪枪口与着火点A的水平距离为解得
15．（1）40N（2）m/s（3）s
【详解】（1）小球受重力和拉力两个力作用，其受力分析图如图所示：
根据平行四边形定则知，绳对小球的拉力：
（2）根据牛顿第二定律有：解得：m/s
（3）根据：代入数据解得：s