安徽省滁州市定远县重点中学2024-2025学年高一(下)4月检测考试物理试题（含解析）

2024-2025学年高一(下)4月检测考试物理试题
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.关于生活中的圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 如图甲，物体随水平圆盘匀速转动时，受到重力、摩擦力和向心力作用
B. 如图乙，物体在水平面上做圆周运动，若在点运动轨迹突然发生改变而沿虚线运动，则一定是因为物体的速度突然变大了
C. 如图丙，火车转弯时为避免轮缘与内外轨发生侧向挤压，倾角应根据火车的质量设计
D. 如图丁，小球在竖直放置的圆形轨道内侧做圆周运动，过点时小球对轨道的压力最大
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.年月日，在泰国举办的公路自行车亚洲锦标赛上，中国选手吕先景成功夺冠，成为该赛事历史上首位同时拥有公路及山地双料亚洲冠军的运动员自行车主要构成部件有前后轮、链条、大小齿轮等，其部分示意图如图所示，其中大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别为、和，假设脚踏板的转速为，则该自行车前进的速度大小为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，一名运动员在水平面上进行跳远比赛，腾空过程中离水平面的最大高度为，起跳点与落地点的水平距离为，运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度，则运动员( )
A. 在空中的运动时间为
B. 在最高点时的速度大小为
C. 落地时的速度大小为
D. 落地时速度方向与水平面所成的夹角为
5.如图所示，在水平地面上点的正上方高度处，将球以初速度水平向右抛出，同时在地面上点处将球以初速度竖直向上抛出，在球上升到最高点时恰与球相遇，不计空气阻力，则两球在这段过程中( )
A. 做的都是变加速运动
B. 速度变化量的大小不相等
C. 速度变化量的方向不相同
D. 相遇点在点上方处
6.如图所示为农用扬场机分离谷物示意图。某次被抛出的谷粒其中两颗的运动轨迹如图所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为，且轨迹交于点，抛出时谷粒和谷粒的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中从到的运动过程，下列说法正确的是
A. 两谷粒从到的运动时间相等
B. 谷粒的速度变化量等于谷粒的速度变化量
C. 谷粒在最高点的速度等于
D. 谷粒的最小速度大于谷粒的最小速度
7.如图所示，在一水平圆盘上，沿直径方向放着用轻绳相连的物体和，和的质量分别为、。它们分居圆心两侧，与圆心的距离分别为、，、与盘间的动摩擦因数相同且均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，开始时轻绳刚好伸直但无拉力。现圆盘转速从零缓慢增加，下列说法正确的是重力加速度为( )
A. 圆盘的角速度时，轻绳的拉力随角速度的增大而增大
B. 圆盘的角速度时，轻绳的拉力大小为
C. 圆盘的角速度时，所受摩擦力方向背离圆心
D. 圆盘的角速度时烧断轻绳，、都将做离心运动
8.如图甲所示为运动员高台滑雪的情景，过程可简化为图乙所示。若阳光垂直照射到斜面上，运动员在倾斜滑道顶端处以水平初速度飞出，刚好落在斜面底端处。点是运动过程中距离斜面的最远处，点是运动员在阳光照射下经过点的投影点。不计空气阻力，运动员可视为质点，则下列说法错误的是( )
A. 运动员在斜面上的投影做匀加速直线运动
B. 与长度之比为
C. 若点在点的正下方，则
D. 若运动员水平初速度减小，落到斜面时的速度与斜面的夹角仍不变
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图甲，风车是过滤水稻等物质的一种农具。如图乙，风车工作时，转动手动杆，扇叶转动，静止释放的谷物会受到一个水平向左的恒定风力扇叶转速越高，越大，饱满稻谷和瘪谷分别从各自出口流出。已知谷物添加口与饱满稻谷出口上端间高度差为，谷物添加口与瘪谷出口间水平距离为，瘪谷出口高度为且下端与饱满稻谷出口上端在同一水平面上，不计空气阻力，重力加速度大小为，下列说法正确的是( )
A. 饱满稻谷和瘪谷在风车内运动时间相同
B. 从瘪谷出口下端飞出的瘪谷速度与水平方向夹角的正切值为
C. 从瘪谷出口飞出的瘪谷质量满足
D. 若增大手动杆的转速，可能有饱满稻谷从瘪谷出口飞出
10.如图甲所示，某飞机在空中盘旋时由飞机受到的重力和机翼的升力大小未知来提供向心力，机翼的升力垂直于机翼所在的平面向上，其模型简化图如图乙所示。该飞机的盘旋过程可视为在水平面内做角速度大小为的匀速圆周运动，此时机翼与水平方向的夹角为。已知飞机的质量为，飞机所在高度的重力加速度大小为，则下列说法正确的是( )
A. 飞机的向心加速度大小为 B. 飞机做圆周运动的半径为
C. 飞机做圆周运动的线速度大小为 D. 飞机受到的升力大小为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学利用如图甲所示的实验装置完成平抛运动实验的数据采集：
在实验开始之前，该同学用铅垂线调节背板竖直，将一张白纸和复写纸固定在背板上。其中为可上下调节的倾斜挡板，为斜槽轨道。装置安装好后，该同学每次使钢球从斜槽上 填“同一”或“不同”位置由静止滚下，上下调节挡板，在白纸上记录钢球所经过的多个位置
实验获得的小球运动中各点位置如图乙所示，则可推断该同学在实验过程中缺少了哪一步骤
改正操作后重新实验，该同学在白纸上描出了、、、四个点，并以为坐标原点，测得各点坐标数据。经查阅，当地重力加速度大小为，为获得平抛初速度，该同学利用工具，输入实验数据并给出指令：
用函数形式对数据进行拟合
作出拟合曲线图像。
输出结果如图丙所示，则该小球平抛的初速度大小为 ，该拟合曲线在处的切线斜率为 。均保留位有效数字
12.某实验小组想验证向心力公式表达式，实验装置如图所示，一个半圆形光滑轨道，右侧所标记的刻度为该点与圆心连线和竖直方向的夹角，圆弧轨道最低点固定一个力传感器，小球达到该处时可显示小球在该处对轨道的压力大小，小球质量为，重力加速度为。
实验步骤如下：
将小球在右侧轨道某处由静止释放，记录该处的角度
小球到达轨道最低点时，记录力传感器的示数
改变小球释放的位置，重复以上操作，记录多组、的数值
以为纵坐标，为横坐标，作出的图像，如图所示。
回答以下问题：
若该图像斜率的绝对值 ，纵截距 ，则可验证在最低点的向心力表达式。
某同学认为小球运动时的轨道半径为圆轨道半径与小球半径的差值，即小球球心到轨道圆心的距离才为圆周运动的半径，因此图像斜率绝对值的测量值与真实值相比 填“偏大”“偏小”或“相等”。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，一小球从平台上抛出，恰好无碰撞地落在台的一倾角为的光滑斜面上并下滑，已知斜面顶端与平台的高度差，斜面高度取，，求：
小球落在斜面上时竖直方向速度与水平方向速度分别是多少？
斜面顶端与平台边缘的水平距离是多少？
小球沿光滑斜面下滑的时间是多大？
14.如图所示，竖直圆弧轨道固定在水平轨道上，两轨道相切于点，圆弧轨道的半径、圆心角。一质量为的小滑块放置在离点的点，现给小滑块一个水平向右的恒力，小滑块将向右做初速度为零的匀加速直线运动，在点处滑上圆弧轨道，再从点滑出圆弧轨道，最后落在水平轨道上，水平恒力始终存在。已知小滑块与水平轨道间的动摩擦因数为，小滑块在点时对轨道的压力比在点时对轨道的压力大，不计空气阻力，重力加速度为，。求：
小滑块经过点时的速度大小
小滑块经过点时的速度大小
小滑块在空中运动的最小速率结果可用根式表示。
15.如图所示，半径均为的圆心为的圆轨道和圆心为的圆形管状轨道在同一竖直平面内固定，与水平地面分别相切于、点，现让质量均为的小球均可视为质点在两轨道内运动，小球直径略小于管内径，管内径远小于轨道半径，重力加速度为，不计空气阻力．
若小球刚好能通过圆轨道最高点，求此时小球的速度大小；
若小球在圆轨道内向上运动至点时恰好脱离轨道，此时连线与水平方向间的夹角为，，，求此后小球运动的最高点到水平地面的距离结果保留分数形式；
若小球通过圆形管状轨道最高点时，对轨道的压力大小为，求此时小球在点的速度大小．
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.向心力是效果力，是由其他力提供的，而不是受到的，故A错误；
B.由图可知，物体做离心运动，是因为合外力不足以提供向心力，则有可能是物体速度变大或者合外力减小，故B错误；
C.火车转弯时为避免轮缘与内外轨发生侧向变压，重力和支持力恰好提供向心力，则有，可得，即倾角应根据火车的速度和转弯半径设置，与火车质量无关，故C错误；
D.小球在竖直放置的圆形轨道内侧做圆周运动，过点时速度最大，此时需要的指向圆心的向心力最大，且此时支持力与重力恰好反向，因此此时支持力最大，结合牛顿第三定律，小球对轨道的压力最大，故D正确。
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】大齿轮转动的角速度为，大齿轮边缘点转动的线速度为，小齿轮边缘点转动的线速度与大齿轮边缘点转动的线速度相等，即，小齿轮和车轮的角速度相等，则，所以自行车前进的速度大小，选项D正确．
4.【答案】
【解析】A.由于腾空过程中离水平面的最大高度为，在竖直方向由匀变速直线运动规律：，，由此解得其竖直分速度为：，竖直上升的时间为，故其在空中的运动时间为，A正确；
B.运动员在水平方向上做匀速直线运动，故有：，解得水平分速度为：，当物体到达最高点时其竖直分速度变为零，故在最高点时的速度大小为，B错误；
C.由于斜抛运动具有对称性，故落地的分速度大小与抛出瞬间的分速度等大，故由速度的合成可得落地时的速度大小为，C错误；
D.由于其落地时的水平分速度与竖直分速度等大，落地时速度方向与水平面所成的夹角为 ，可得即落地时速度方向与水平面所成的夹角为，D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】A、由于两个球都只受到重力的作用，加速度都是，加速度恒定不变，都是匀变速运动，故A错误。
、两个球的加速度都是重力加速度，由，知它们速度的变化量相同，即速度变化量的大小相等，方向相同，方向都竖直向下，故BC错误。
D、相遇时竖直方向有：
得：
由于相遇点在球上升的最高点，所以有：
联立得：
相遇时球的位移为：，即相遇点在点上方处，故D正确。
故选：。
6.【答案】
【解析】A.谷粒做平抛运动，谷粒做斜抛运动，故谷粒和谷粒在水平方向都做匀速直线运动，谷粒在竖直方向做自由落体运动，有，谷粒在竖直方向做竖直上抛运动，设谷粒的初速度与水平方向的夹角为，
有，可得，故A错误；
谷粒速度变化量，且，所以谷粒的速度变化量小于谷粒的速度变化量，故B错误；
C.谷粒在最高点的速度为其水平分速度，由于谷粒、的水平位移相同，，根据，所以谷粒在最高点的速度小于，故C错误；
D.由于谷粒、的水平位移相同，，所以从到中谷粒的水平速度大于谷粒的水平速度，谷粒、的最小速度都指的是两者的水平速度，谷粒的最小速度大于谷粒的最小速度，故D正确。
7.【答案】
【解析】、因为开始时、都是靠静摩擦力提供的向心力，因为的半径大，所以当受到的静摩擦达到最大静摩擦时，绳子上开始有拉力，则受到的静摩擦达到最大静摩擦时设此时的角速度为，根据牛顿第二定律有，解得，所以当时，轻绳上不产生拉力，故A错误；
、当时，所受摩擦力大小不变，随着角速度的增大，轻绳上的拉力逐渐增大，则与圆盘之间的摩擦力开始减小，当与圆盘之间的摩擦力减小为零时，设此时的角速度为，绳子上的拉力为，对有，对有，联立解得，当圆盘的角速度继续增大时，所受摩擦力方向开始背离圆心，当背离圆心的摩擦力达到最大静摩擦时，设此时的角速度大小为，设此时轻绳上的拉力为，对有，对有，联立解得，因为，所以圆盘的角速度时，所受摩擦力方向是背离圆心的，此时轻绳的拉力大小为，对有，代入数据解得，故B错误，C正确；
D、由上面的分析可知，当圆盘的角速度时，受摩擦力方向背离圆心，且达到最大静摩擦，如果此时烧断轻绳，此时所需的向心力大小为，同样是刚好等于最大静摩擦，所以此时将保持相对静止，将做离心运动，故D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】A、运动员在平行于斜面方向所受的合力为重力的下滑分力，且速度沿斜面方向的分速度与该方向合力方向相同，可见运动员在斜面上的投影做匀加速直线运动，故A正确，不符合题意；
B、运动员在垂直斜面方向做类竖直上抛运动，且点离斜面最远，由对称性知，，运动员沿斜面方向的初速度不为，结合知，，故B错误，符合题意；
C、小球抛出后做平抛运动，其水平方向做匀速直线运动，则，由于点在点的正下方，，，则，故C正确，不符合题意；
D、小球做平抛运动至落在斜面上，则，，又，由速度关系：，联立知，速度方向与水平方向的夹角满足：，可见运动员水平初速度减小时，其落在斜面时速度方向与水平方向的夹角不变，与斜面的夹角也不变，故D正确，不符合题意。
9.【答案】
【解析】A、饱满稻谷和瘪谷在风车内竖直方向上做自由落体运动，运动时间满足，饱满稻谷下落时间相同，均为，从瘪谷出口不同高度飞出的谷子运动时间不同，时间满足，项错误
B、从瘪谷出口下端飞出的瘪谷，水平方向做初速度为零的匀加速运动，有，，速度与水平方向夹角的正切值为，联立解得，，项正确
C、从瘪谷出口上端飞出的瘪谷，运动时间满足，水平方向做初速度为零的匀加速运动，有，，解得，从瘪谷出口飞出的瘪谷质量满足，项错误
D、若增大手动杆的转速，水平风力增大，由前面分析可得，饱满稻谷水平方向的加速度变大，水平位移变大，饱满稻谷可能从瘪谷出口飞出，项正确。
10.【答案】
【解析】解：对飞机进行受力分析，如图所示：
根据重力和机翼升力的合力提供向心力，得：
得： ， ，飞机受到的升力，升力大小为．
故AD正确，BC错误。
11.【答案】同一
实验前未将斜槽末端调节水平

【解析】实验中应将小球从斜槽上同一位置由静止释放，这样小球做平抛运动的初速度才能相同。
由图乙可知小球抛出后有上升现象，说明实验前未将斜槽末端调节水平。
竖直方向位移，水平方向，
上式联立可得，
由图丙知．，，
解得，
在处切线斜率即为在处速度与水平方向夹角正切。
12.【答案】 相等
【解析】小球从出发点到达最低点，由动能定理得；
由牛顿第三定律可知，最低点轨道对小球的支持力大小等于。
小球在最低点，由受力分析可得：，
联立上述二式可得，
整理可得：，即斜率的绝对值，纵截距；
通过上述方程发现，表达式与轨道半径无关，故图像斜率的绝对值不变。
13.【解析】小球落到斜面上并沿斜面下滑，说明此时小球速度方向与斜面平行，所以
， ，
代入数据解得，
根据公式，解得，
所以斜面顶端与平台边缘的水平距离为；
小球沿斜面下滑的初速度为，加速度为，斜面长度为，
由匀加速直线运动公式，
代入数据得。
14.【解析】小滑块从点到点的过程，根据牛顿第二定律有，由运动学公式有，
解得；
小滑块在点，由牛顿第二定律有，
小滑块在点，由牛顿第二定律有，，
解得；
小滑块在空中运动的过程，当合力与速度垂直时，速度最小，由题意可得小滑块速度最小时，速度方向与水平方向夹角为，将其运动分解为竖直方向的匀减速直线运动和水平方向的匀加速直线运动，
竖直方向上有，，
水平方向有，，
而，，
联立解得。
15.【解析】小球恰好到达最高点，此时满足
解得
在点恰好脱离轨道有
解得
此后小球斜抛运动，在竖直方向上有
上升高度为
故小球离地面的最大高度为
在点小球与轨道上侧有弹力时，有
解得
在点小球与轨道下侧有弹力时，有
解得

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