江西省南昌市名校2024-2025学年高一（下）期中物理试卷（含解析）

江西省南昌市名校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.下列有关生活中的圆周运动实例分析，正确的是( )
A. 汽车通过凹形桥的最低点时，速度越大，越不容易爆胎
B. 洗衣机脱水桶的脱水原理是因为衣服太重，把水从衣服内压出来了
C. 在铁路的转弯处，往往使外轨高于内轨，目的是减轻火车轮缘对外轨的挤压
D. 杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时盛水容器的速度可能为零
2.某建筑工地运输装置原理图如图所示，套在竖直细杆上的环由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物相连。由于的质量较大，故在释放后，将沿杆上升，当环上升至与定滑轮的连线水平，其上升速度，若这时的速度为，则( )
A. B. C. D.
3.甲、乙两船在同一河流中同时开始渡河，河水流速为，船在静水中的速率均为，甲、乙两船船头均与河岸成角，如图所示，已知甲船恰能垂直到达河正对岸的点，乙船到达河对岸的点，、之间的距离为，则下列判断正确的是( )
A. 乙船先到达对岸
B. 若仅是河水流速增大，则两船的渡河时间都不变
C. 不论河水流速如何改变，只要适当改变角，甲船总能到达正对岸的点
D. 若仅是河水流速增大，则两船到达对岸时，两船之间的距离大于
4.如图所示，质量为的物体沿动摩擦因数为的水平面以初速度从点出发到点时速度变为，设同一物体以初速度从点先经斜面，后经斜面到点时速度变为可认为过点前后速度大小不变，两斜面在水平面上投影长度之和等于的长度，且动摩擦因数也为，则有( )
A. B. C. D. 不能确定
5.如图所示，排球队员从距地面高度为的位置发出的排球，实线为排球在空中的运动轨迹，排球上升到最高点时，距离地面高度为，若排球的质量为，重力加速度为，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 以最高点所在水平面为参考面，发球时排球的重力势能为
B. 以发球点所在水平面为参考面，排球在最高点的重力势能为
C. 从发球到落地的过程中，排球的重力势能减少了
D. 以地面为参考平面，排球的机械能为
6.如图所示，摆球质量为，悬线的长为，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从点运动到点的过程中空气阻力的大小不变，则下列说法正确的是( )
A. 重力做功为 B. 悬线拉力做负功
C. 空气阻力做功为 D. 空气阻力做功为
7.如图甲，辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成，如图乙为提水设施工作原理简化图，某次从井中汲取的水，辘轳绕绳轮轴半径为，水斗的质量为，井足够深且并绳的质量忽略不计，时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动向上提水桶，其角速度随时间变化规律如图丙所示，取，则( )
A. 水斗速度随时间变化规律为所涉及物理量均用国际单位制
B. 井绳拉力大小恒定，其值为
C. 内水斗上升的高度为
D. 内井绳拉力所做的功为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为的小球，在竖直平面内做圆周运动不计一切阻力，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为，小球在最高点的速度大小为，其图像如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 当地的重力加速度为
B. 轻质绳长为
C. 当时，轻质绳的拉力大小为
D. 当时，轻质绳的拉力大小为
9.随着“天问一号”火星探测器的发射，人类终将揭开火星的神秘面纱。“天问一号”接近火星附近时首先进入轨道、然后再经过两次变轨，最终“天问一号”在火星表面附近的轨道上环绕火星做匀速圆周运动，其简易图如图所示，已知万有引力常量为。则下列说法正确的是( )
A. “天问一号”在轨道的运行周期大于在轨道的运行周期
B. “天问一号”若从轨道变轨到轨道，需在点朝运动的反方向喷气
C. 如果已知火星的半径和“天问一号”在轨道上运行的周期，可求火星表面的重力加速度
D. 如果已知“天问一号”在轨道上运行的角速度，可求火星的平均密度
10.如图所示，四分之三圆弧形轨道的圆心为、半径为，其部分粗糙，部分光滑，为最低点，为最高点．现在点正上方高为的点处由静止释放一质量为的滑块可视为质点，滑块从点处沿切线方向进入圆弧轨道，已知滑块与部分轨道间的动摩擦因数处处相等，经过部分轨道克服摩擦力做的功为为常数，重力加速度为，则下列说法中正确的是( )
A. 若，则滑块最终将停在点
B. 滑块经过部分轨道克服摩擦力做的功小于
C. 当时，滑块能到达点
D. 当时，滑块能到达点
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某学习小组做探究平抛运动规律的实验。
甲同学在图甲中用小锤敲击铁片，观察到球水平抛出，同时球被松开自由下落，关于该实验，下列说法正确的是______。
A.两小球质量必须相等
B.两球将同时落地
C.敲击的力度越大，球在空中运动的时间就越长
D.实验说明球在竖直方向做自由落体运动
乙同学接着研究事先描出的小钢球做平抛运动的轨迹如图乙所示，以抛出点为坐标原点，取水平向右为轴，竖直向下为轴，如图乙所示，在轨迹上任取点和，坐标分别为和，使得：：，如果发现： ______，就可说明了小钢球在水平方向做匀速直线运动。
丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为，分析可知，点______填“是”或“不是”平抛运动的起点；该小球平抛运动的初速度大小为______保留两位有效数字取。
12.利用图甲中的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 。
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
除带夹子的重物、纸带、铁架台含铁夹、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 。
A.交流电源 刻度尺
C.天平含砝码 秒表
实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、，已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。设重物的质量为。从打点到打点的过程中，重物的重力势能的减少量 ，动能增加量 。
关于数据处理，下列同学提出的做法可取的是 。
A.甲同学采用多次实验取平均值的方法
B.乙同学利用公式计算重物速度
C.丙同学利用公式计算重物速度
D.丁同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点的距离，计算对应计数点的重物速度，描绘图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，且斜率为，则重物下落过程中机械能守恒
若某同学经过计算发现动能增加量略小于重力势能减少量，可能的原因是 。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.在未来，登上月球的中国年轻一代航天员，将是后。假设你经努力学习和刻苦训练后成为中国登月第一人，你站在半径为的月球表面上，从到月球表面高度为处将一个小球由静止释放，经过时间小球落到月球表面。若不考虑月球的自转，已知引力常量为，球的体积公式为为球的半径。求：
月球表面的重力加速度；
月球的质量以及平均密度。
14.歼的质量，在牵引力的作用下沿水平地面做直线运动，时间内，歼由静止开始做匀加速直线运动，此时牵引力大小，时刻歼的速度大小此时刚好达额定功率，时间内，歼以额定功率加速，且在时刻以后做匀速直线运动，已知歼在该运动过程中受到的阻力大小恒定且，求：
歼做匀加速运动的时间；
时间内歼牵引力的功率；
时刻以后的速度大小。
15.如图，光滑斜轨道和光滑圆轨道相连，固定在同一竖直平面内，圆轨道半径为，一个小球大小可忽略，从离水平面高处由静止自由下滑，由斜轨道进入圆轨道，问：
若小球到圆轨道最大高度时对圆轨道压力大小恰好等于自身重力大小，那么小球开始下滑时是多大？
为了使小球在圆轨道内运动过程中始终不脱离圆轨道，应在什么取值范围？
答案和解析
1.【答案】
【解析】、车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律有：，所以在最低点，，属于超重，且速度越大，越大，越容易爆胎。故A错误；
B、洗衣机脱水桶的脱水原理是附着在衣服上的小水滴做圆周运动所需的向心力大于衣服提供的力时，做离心运动，从而离开衣服，并不是衣服太重，把水压出。故B错误。
C、在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，由火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力，目的是减轻轮缘与外轨的挤压。故C正确；
D、杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，由自身重力提供向心力，绳子中的拉力为零，此时水的速度，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】对进行上升速度的分解，其分速度分别是垂直于绳子方向和沿绳子方向，其中与的速度由于在同一根绳子，大小相等，当环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时
所以的速度，故选D。
3.【答案】
【解析】A.将小船的运动分解为平行于河岸和垂直于河岸两个方向，抓住分运动和合运动具有等时性，知甲乙两船到达对岸的时间相等，即渡河的时间，故A错误；
B.若仅是河水流速增大，渡河的时间，则两船的渡河时间都不变，故B正确；
C.只有甲船速度大于水流速度时，不论水流速如何改变，甲船都可能到达河的正对岸点，故C错误；
D.若仅是河水流速增大，则两船到达对岸时间不变，根据速度的分解，船在水平方向的分速度仍不变，则两船之间的距离仍然为，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】设动摩擦因数为斜面的倾角为，斜面的倾角为，物体的质量为．
根据动能定理得：
对第一情况：
对第二情况：
即为
由题意知，
故比较得：
故选B
5.【答案】
【解析】、以最高点所在水平面为参考面，发球时排球的重力势能为，故A错误；
B、以发球点所在水平面为参考面，排球在最高点的重力势能为，故B错误；
C、从发球到落地的过程中，排球下落的高度为，重力做功，则排球的重力势能减少了，故C正确；
D、设排球在最高点水平方向的速度大小为，以地面为参考平面，根据机械能守恒定律可知排球的机械能为，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】A.重力做功，故A错误；
B.绳子拉力与摆球的速度方向始终垂直，故悬线拉力不做功，故B错误；
空气阻力与速度方向相反，空气阻力做负功，由微元法求变力做功可得，故C错误，D正确。
7.【答案】
【解析】A.由丙图知，水斗速度随时间变化规律为所涉及物理量均用国际单位制，A错误；
B.水斗匀加速上升时的加速度，根据牛顿第二定律，解得
井绳拉力大小，B错误；
C.内水斗上升的高度为，C错误；
D.内井绳拉力所做的功为，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】、在最高点，根据可得：，可和纵轴截距的绝对值为，解得当地的重力加速度，图线的斜率，解得绳子的长，故B错误，A正确。
、当时，轻质绳的拉力大小为：，故C错误，D正确。
故选：。
在最高点，小球靠拉力和重力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出的关系式，结合图线的斜率和纵轴截距求出当地的重力加速度和绳长．根据牛顿第二定律求出时，轻质绳的拉力大小。
解决本题的关键知道小球在最高点向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，知道图线的斜率和截距表示的含义，难度不大。
9.【答案】
【解析】A.根据开普勒第三定律可得，“天问一号”在轨道上运行的轨道半长轴大于在轨道上运行的轨道半径，则“天问一号”在轨道的运行周期大于在轨道的运行周期，故A正确；
B.天问一号”若从轨道变轨到轨道，需在点朝运动的方向喷气使其减速做近心运动，故B错误；
C.根据万有引力和重力的关系可得，解得，
根据万有引力提供向心力，则有：，解得。
联立解得：，由于“天问一号”在火星表面附近的轨道上运动，所以故可求出火星表面的重力加速度，C正确；
D.由万有引力提供向心力有：，解得：
根据密度的计算公式可得： ，同理，则，D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】、从点到点，由动能定理可得：，当时，可解得：，即滑块将在之间来回滑动，由于摩擦力做功，机械能减少，最后速度将减为，受力平衡，有可能停在点，也有可能停在或之间的某个位置，故A错误；
B、从到，由于摩擦力做功，机械能减少，则在段和段上，同一高度的两点，段上的点的速率偏小，所需向心力偏小，则滑块和轨道之间的正压力减小。而滑动摩擦力等于滑动摩擦因数乘以正压力，所以滑块经过部分轨道克服摩擦力做的功小于，故B正确；
、如果滑块能滑到点，其最小速度由牛顿第二定律可得：；从点到点，由动能定理可得：，联立解得：，故C正确，D错误．
故选：．
11.【答案】； ：； 不是；
【解析】、实验要求两个小球的最初高度相等，但对质量没有要求，故A错误；
、球做平抛运动，球做自由落体运动，球在竖直方向上的运动情况与球相同，两球同时落地，故BD正确；
C、敲击的力度越大，影响的是球水平方向的初速度，竖直方向上的运动没有影响，所以球的下落时间不变，故C错误；
故选：。
在轨迹上任取点和，坐标分别为和，使得：：，则相邻两点的时间相等，如果发现：：，就可说明了小钢球在水平方向做匀速直线运动。
由图可知，相邻两点间水平距离相等，则时间相等，竖直方向两点间距为：：，不符合匀变速直线运动初速度为的规律，则点不是平抛运动起点；
根据竖直方向上的运动特点可得：
解得：
小球的初速度为：
解得
故答案为：；：；不是；
12.【答案】 存在空气阻力和摩擦阻力做负功
【解析】重物自由下落，重力做正功，重力势能减少，动能增加，如果重力势能的减少量等于动能增加量，则机械能守恒，因此实验需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，故A正确，、C错误。
打点计时器使用交流电源；实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺；实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平；重物运动的时间由纸带上点迹间隔算出，故A、B正确，、D错误。
从打点到打点的过程中，重物的重力势能的减少量，做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点时的速度
从打点到打点的过程中，动能增加量
。
多次实验取平均值，能减小偶然误差，故A正确；由于纸带在下落过程中，重物和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，重物下落的加速度小于重力加速度，所以用与计算重物的速度不正确，故B、C错误；若重物下落过程中机械能守恒，则，则，可知图像是一条过原点的直线，且斜率为，故D错误。
实验中发现重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是纸带与打点计时器的摩擦力和空气阻力做负功。
13. 【解析】月球的质量为，半径为，月球表面重力加速度为。
小球做自由落体运动，故有位移关系，
解得月球表面重力加速度；
根据月球表面物体重力等于万有引力可得，
解得月球的质量，
月球的体积，
根据密度公式可知，
联立解得月球的平均密度。
14.【解析】时间歼做匀加速直线运动，
根据牛顿第二定律，有：，
解得：，
歼做匀加速直线运动：，
解得：；
时间内，歼以额定功率加速，牵引力的功率保持不变，有
；
时刻后歼做匀速直线运动，有：，
即：。
15.【解析】在最高点对小球由牛顿第二定律得
又有
小球由斜轨至圆轨最高点过程，由动能定理得
解得
小球不脱轨分两种情况
若小球做圆周运动刚好能过轨道最高点不脱离圆轨，在最高点由牛顿第二定律得
小球由斜轨至圆轨最高点过程，由动能定理得
联立解得
故满足不掉下的条件
小球刚好能运动到圆心等高处速度变为零，在圆轨道上摆动，由动能定理
可得
故有
或者
综上可得
或或
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