陕西省咸阳市实验中学2024-2025学年高一（下）阶段性检测物理试卷（一）（含解析）

陕西省咸阳市实验中学2024-2025学年高一（下）阶段性检测物理试卷（一）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，一辆汽车在公路上转弯，沿曲线由向行驶、速度逐渐增大，下面四幅图中分别画出了汽车转弯时所受合力的四种方向，你认为正确的是( )
A. B.
C. D.
2.关于物理科学史或行星的运动，下列说法正确的是
A. 卡文迪许测出了万有引力常量，从而使牛顿被称为“第一位称量地球的人”
B. 万有引力定律中的比例系数，与中心天体质量有关
C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
3.如图所示，一牵引车沿水平面以的速度向左运动，牵引车连接轻绳跨过滑轮拉升重物，使重物沿竖直杆上升。某一时刻拴在车上的绳子与水平方向的夹角，跨过滑轮的绳子恰好相互垂直，此时重物的速度大小为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，两岸平行的河宽为，、点为两侧河岸上正对着的两点。一艘小船从点出发渡河，渡河过程中小船保持船头与河岸垂直，经过到达对岸距离点处。小船的静水速度小船相对于河水的速度大小、河水各处流速大小均恒定，下列说法正确的是( )
A. 河水流速大小为
B. 小船的静水速度大小为
C. 小船渡河时的合速度大小为
D. 无论如何调整小船的船头方向，小船都无法沿路线渡河
5.有、、、、五颗地球卫星，还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，处于地面附近近地轨道上正常运动，是静止卫星，是高空探测卫星，与高空探测卫星同一轨道，各卫星排列位置如图，则下列说法中正确的是( )
A. 的向心加速度等于重力加速度
B. 五个卫星的线速度
C. 在内转过的圆心角是
D. 可加速追上
6.如图所示，放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为，质量为的带孔小球穿于环上，同时有一长为的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点绳的最大拉力为。当圆环以角速度绕竖直直径转动时，发现小球受三个力作用。则可能为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，从倾角为的足够长的斜面顶端以速度抛出一个小球，落在斜面上某处点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角，若把初速度变为，则以下说法错误的是( )
A. 空中的运动时间变为原来的倍 B. 夹角将变大
C. 间距一定大于原来间距的倍 D. 夹角与初速度大小无关
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.在银河系中，双星的数量非常多，估计不少于单星。研究双星，对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义。如图所示为由、两颗恒星组成的双星系统，、绕连线上一点做圆周运动，测得、两颗恒星间的距离为，恒星的周期为，其中一颗恒星做圆周运动的向心加速度是另一颗恒星的倍，则( )
A. 恒星的周期为 B. 恒星的向心加速度是恒星的倍
C. A、两颗恒星质量之比为 D. A、两颗恒星质量之和为
9.某游乐场内地面上有一个半径为的圆形跑道，高为的平台边缘上的点在地面上点的正上方，与跑道的圆心的距离为，、、和处于同一水平线上，如图所示。跑道上有一辆小车高度忽略不计在做圆周运动，现从点以初速度水平抛出一个小沙袋，使其落入小车中沙袋所受空气阻力不计，重力加速度为。则( )
A. 要使沙袋落入小车中，小沙袋初速度的最大值为
B. 要使沙袋落入小车中，小沙袋初速度的最小值为
C. 要使沙袋落入处的小车中，小沙袋初速度的大小为
D. 要使沙袋落入处的小车中，小沙袋初速度的大小可能为
10.如图甲所示，两个完全一样的小木块和可视为质点用轻绳连接置于水平圆盘上，与转轴的距离为。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动，木块和圆盘保持相对静止。表示圆盘转动的角速度，、与圆盘保持相对静止的过程中所受摩擦力与满足如图乙所示关系，图中。下列判断正确的是( )
A. 图线对应物体 B. 绳长为
C. D. 时绳上张力大小为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学利用如图所示的向心力演示器探究小球做圆周运动的向心力与质量、运动半径和角速度之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随两个变速轮塔匀速转动，槽内的小球随槽做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的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，标尺上的红白相间的等分标记显示出两个小球所受向心力的大小关系。
下列实验与本实验采用的方法相同的是______。
A.探究平抛运动的特点
B.探究小车速度与时间的关系
C.探究加速度与力和质量的关系
D.探究两个互成角度的力的合成规律
当皮带套在半径不同的轮盘上，两轮盘边缘处的_____选填“线速度”或“角速度”大小相同。
探究向心力的大小与圆周运动角速度的关系时，应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板与_____选填“挡板”或“挡板”处，同时选择半径_____选填“相同”或“不同”的两个塔轮。
12.某实验小组利用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。先调整斜槽轨道槽口末端切线水平，将小钢球从斜槽上某位置由静止释放。使用频闪照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，某次拍摄得到的照片局部如图乙所示。作为背景的坐标纸的最小方格为实际边长的正方形，轴竖直，重力加速度取。
下列说法正确的是________。填选项前的字母
A.选择密度大、体积小的小球
B.必须测出平抛小球的质量
C.将纸板校准到竖直方向，并使纸板平面与小球下落的竖直平面平行
D.尽量减小小球与斜槽之间的摩擦
由图乙可知平抛运动水平分运动遵从________填“匀速直线”或“匀变速直线”运动规律，频闪照相机的频闪周期为________结果保留两位有效数字。
由图乙可得小钢球平抛的初速度________。结果保留两位有效数字。
某同学误以位置为平抛初始位置，由，，得到初速度的计算式为________用测出的长度、和当地重力加速度表示，由此求得的小球平抛运动初速度________填“大于”“小于”或“等于”初速度的真实值。
四、简答题：本大题共1小题，共12分。
13.若宇航员在月球表面附近自高处以初速度水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为。已知月球半径为，万有引力常量为。求：
月球表面的重力加速度
月球的质量
月球的平均密度。
五、计算题：本大题共2小题，共26分。
14.如图甲所示，一长的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度的匀速圆周运动，重力加速度取，不计空气阻力。
小球运动到最高点时，求杆对球的作用力；
小球运动到水平位置时，求杆对球的作用力大小；
若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度抛出，如图乙所示．求从抛出小球到绳再次伸直的时间．
15.如图所示，一水平传送带以的速度顺时针转动，左右两端、间距离，右端点与水平台面平滑对接，水平台面上有一个倾角为、高度的固定斜面水平台面与斜面由平滑圆弧连接，斜面的右侧有一固定的水平桌面，桌面左侧放有一木板厚度不计。现有一可视为质点的物块以水平初速度从点滑上传送带。已知物块质量和木板质量均为，物块与传送带之间的动摩擦因数和物块与木板之间的动摩擦因数均为，其它接触面间的摩擦均不计，取。求：
物块到达点时的速度大小；
若物块离开斜面后恰好在它运动的最高点滑上木板，桌面与台面之间的高度；
若水平桌面足够长，且物块恰好不滑离木板，求木板的长度和位移大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】汽车从点运动到，曲线运动，必有些力提供向心力，向心力是指向圆心的；汽车同时加速，所以沿切向方向有与速度相同的合力；向心力和切线合力与速度的方向的夹角要小于，故ACD错误，B正确．
故选B．
2.【答案】
【解析】A.卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，从而使他被称为能“称量地球质量”的人，故A错误；
B.万有引力定律中的比例系数是常量，与中心天体质量无关，故B错误；
C.根据开普勒第三定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，故C正确；
D.因火星和木星沿不同的轨道沿太阳运动，则相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，故D错误。
3.【答案】
【解析】牵引车与重物由同一根绳连接，则牵引车沿绳方向的分速度与重物沿绳方向的分速度大小相等，小车沿绳方向的速度；由几何关系得，连接重物一侧绳与竖直方向夹角为，则重物沿绳方向的速度，联立两式解得：，故A正确，BCD错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】A.河水流速大小 ，A正确；
B.小船的静水速度大小 ，B错误；
C.小船渡河时的合速度大小 ，C错误；
D.由于 ，因此适当调整小船的船头方向就可以确保小船沿 路线渡河，D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】A.同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知与的角速度相同，根据知，的向心加速度比的向心加速度大。由，得，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于的向心加速度，而的向心加速度约为，故知的向心加速度小于重力加速度，故A错误；
B.，得，可知，卫星的轨道半径越大，线速度越小，则有
由有，，故B错误；
C.是地球同步卫星，周期是，则在内转过的圆心角是，故C正确；
D.加速后做离心运动，运动到更高的轨道，不可能追上故D错误。
6.【答案】
【解析】因为圆环光滑，所以这三个力肯定是重力、环对球的弹力、绳子的拉力，细绳要产生拉力，绳要处于拉伸状态，根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为，当圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，向心力由三个力在水平方向的合力提供，其大小为：，根据几何关系，其中一定，所以当角速度越大时，所需要的向心力越大，绳子拉力越大，所以对应的第一个临界条件是小球在此位置刚好不受拉力，此时角速度最小，需要的向心力最小，
对小球进行受力分析得：，即，
解得：，
当绳子拉力达到时，此时角速度最大，对小球进行受力分析得：
竖直方向：
水平方向：
解得：，
所以
故ACD错误，B正确。
故选B。
7.【答案】
【解析】A.根据得，，初速度变为原来的倍，则小球在空中的运动时间变为原来的倍，故A正确；
速度与水平方向夹角的正切值，可知速度方向与水平方向夹角正切值是位移与水平方向夹角正切值的倍。因为位移与水平方向夹角不变，则速度与水平方向夹角不变，所以两个角度之差，即不变，与初速度无关，故B错误，D正确；
C.根据知，初速度变为原来的倍，则水平位移变为原来的倍，则间距变为原来的倍，故C正确。本题选择错误的，故选B。
8.【答案】
【解析】解：、双星系统的周期相同，故A错误；
B、由可知做圆周运动的半径越大，向心加速度越大，则恒星的向心加速度是恒星的倍，故B错误；
C、由此得到做圆周运动的半径是做圆周运动半径的倍，由，得到、两恒星质量之比为：，故C正确；
D、由得：，同理得，因此得：，故D正确。
故选：。
双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，根据万有引力等于向心力列式分析各个量的关系。
本题的关键是理解双星系统的特点：双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的周期和角速度，运用动力学思路列式进行分析。
9.【答案】
【解析】沙袋从点被抛出后做平抛运动，由 ，
得落地时间 ，
当小车位于点时，有，
解得小沙袋的最小初速度 ，
当小车位于或点时，有 ，
解得初速度 ，
当小车位于点时，有，
小沙袋被抛出时的初速度最大，可解得 。
故AC正确，BD错误。
10.【答案】
【解析】A.由图可知，当时，绳上无拉力，木块和都由各自的静摩擦力提供向心力， ，因为，所以，故图线对应物体，故A错误；
B.又因为当时，木块恰好达到最大静摩擦力且，，，即，得，所以绳长为，故B正确；
当时，对木块有，得，当时，对木块有，联立可得，所以，，故C错误，D正确。
11.【答案】
线速度
挡板 不同
【解析】探究小球做圆周运动的向心力与质量、运动半径和角速度 之间的关系时，在研究其中两个物理量关系时，需要保持其他物理量一定，实验采用了控制变量法，探究平抛运动的特点实验中将曲线运动转化为直线运动，即采用了“化曲为直”的方法，实验中并没有采用控制变量法，故A错误；
B.探究小车速度与时间的关系仅仅研究速度与时间两个物理量的关系，并没有采用控制变量法，故B错误；
C.探究加速度与力和质量的关系，研究多个物理量之间的关系，在研究其中两个物理量关系时，需要保持其他物理量一定，实验采用了控制变量法，故C正确；
D.探究两个互成角度的力的合成规律采用了等效替代法，并没有采用控制变量法，故D错误。
故选C。
当皮带套在半径不同的轮盘上，两轮盘边缘处的线速度大小相同。
探究向心力的大小与圆周运动角速度的关系时，应选择两个质量相同的小球，同时确保圆周运动的半径相等，即分别放在挡板与挡板处；
为了使角速度不相同，实验中应选择半径不同的两个塔轮。
12.【答案】；匀速直线，；；，小于
【解析】研究平抛运动，一是尽量减小小球运动中空气阻力的影响，二是准确地描绘出小球的轨迹，故AC正确，BD错误．
故选：。
由图乙频闪照片，相邻两个位置间水平距离均为，可知水平分运动遵从匀速直线运动规律；由频闪照片可得，小球在竖直方向相邻位移之差，根据匀变速直线运动特点可得，代入数据解得：．
由水平分运动，可得。
以位置作为坐标原点，以竖直向下为轴建立直角坐标系，由，，得到初速度的计算式为，因位置并非小球平她的起始位置，拍下位置时小球已有一定的初速度，所以得到的时间比实际运动时间要长，故由测得的初速度要小；
故答案为：；匀速直线，；；，小于
13.【解析】小球做平抛运动，根据分位移公式，有：
联立解得：
在月球表面，重力等于万有引力，故：
解得：
月球的平均密度
整理可得
14. 【解析】：小球做匀速圆周运动，由合力提供向心力，
小球运动到最高点时，设杆对小球的作用力方向竖直向下，则有：，
代入数据解得：，
故杆对小球的作用力大小，方向竖直向上；
小球在点时，竖直方向有：，水平方向有：，
故杆对小球的作用力方向斜向右上方，大小为：；
小球将做平抛运动，运动轨迹如图中实线所示，有：
，，，
解得：。
15. 【解析】】物块在传送带上的加速度为
假设物块到达点前一直做匀减速运动，则
解得物块到达点时的速度大小为
故假设成立，物块到达点时的速度大小为 。
物块在斜面上滑过程，做匀减速直线运动，加速度大小为
根据运动学公式可得
可得物块离开斜面时的速度大小为
物块离开斜面时的水平分速度和竖直分速度分别为，
物块离开斜面后恰好在它运动的最高点滑上木板，竖直方向有
桌面与台面之间的高度为
物块刚滑上木板时，在摩擦力作用下，物块做匀减速直线运动，木板做匀加速直线运动，由于两者的质量相等，则两者的加速度大小相等，物块恰好不滑离木板，则物块与木板达到共速时，物块恰好运动至木板最右端。共速前，两者的加速度大小均为
设从物块滑上木板经过时间 ，两者达到共速 ，则有
解得 ，
木板的长度为
木板的位移大小为。
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