甘肃省兰州市第四片区2024-2025学年高一（下）期中物理试卷（含解析）

甘肃省兰州市第四片区2024-2025学年高一（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是( )
A. B. C. D.
2.如图所示，一根长直轻杆在墙角沿竖直墙和水平地面滑动，当杆和墙的夹角为时，杆的端沿墙下滑的速度大小为，端沿地面的速度大小为则、的关系是( )
A. B. C. D.
3.某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的水池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的( )
A.
B.
C.
D.
4.如图所示，民族运动会上有一个骑射项目，运动员骑在奔驰的马背上沿跑道运动，拉弓放箭射向他左侧的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为，运动员静止时射出的箭速度为，跑道到固定目标的最近距离。若不计空气阻力的影响，要想命中目标靶心且射出的箭在空中飞行时间最短不考虑箭的竖直运动，则( )
A. 运动员放箭处到目标的距离为
B. 运动员放箭处到目标的距离为
C. 箭射到靶的最短时间为
D. 箭射到靶的最短时间为
5.一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，小球和小球沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，的运动半径较大，则下列判断正确的是( )
A. 球的加速度大于球的加速度
B. 球的线速度大于球的线速度
C. 球的角速度等于球角速度
D. 球的向心力等于球的向心力
6.圆周运动在生活中处处可见，关于下面四幅图所示情境，用圆周运动知识来描述，其中正确的是( )
A. 图甲表示荡秋千，人在竖直平面内做圆周运动由人受到的重力和绳子的拉力提供向心力
B. 图乙表示一列拐弯的火车，火车拐弯时速度越小，车轮对铁路路基磨损就一定越小
C. 图丙表示一座拱形桥，若有一车以一定速度安全过桥，桥受到车的压力一定小于车受到的重力
D. 图丁表示在室内自行车比赛中自行车在水平赛道上做匀速圆周运动，将运动员和自行车看作一个整体时其受四个力作用
7.如图所示，轴在水平地面内，轴沿竖直方向，图中画出了从轴上沿轴正向抛出的三个小球、和的运动轨迹，其中和是从同一点抛出的，不计空气阻力，则( )
A. 的飞行时间比的长
B. 的初速度可能比的小
C. 的飞行时间比的长
D. 与的飞行时间相同
8.质量为的小球用长为的轻质细线悬挂在点，在点的正下方处有一光滑小钉子，把细线沿水平方向拉直，如图所示，无初速度地释放小球，在细线碰到钉子的瞬间，若细线没有断裂，则下列说法正确的是( )
A. 小球的线速度突然增大 B. 小球的角速度突然减小
C. 小球对细线的拉力突然增大 D. 小球对细线的拉力保持不变
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处，( )
A. 路面外侧高内侧低
B. 车速只要低于，车辆便会向内侧滑动
C. 当路面结冰时，与未结冰时相比，的值变小
D. 车速虽然高于，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
10.如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过点的水平轴自由转动。现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中、分别表示小球轨道的最低点和最高点。则杆对球的作用力可能是( )
A. 处为推力，处为推力
B. 处为拉力，处为推力
C. 处为推力，处为拉力
D. 处为拉力，处为拉力
11.质点在三个恒力、、的共同作用下保持平衡状态，若突然撤去，保持其他力不变，则质点( )
A. 一定做匀变速运动 B. 一定做直线运动
C. 一定做非匀变速运动 D. 可能做曲线运动
12.有一物体在离水平地面高处以初速度水平抛出，落地时速度为，竖直分速度为，水平射程为，不计空气阻力，则物体在空中飞行的时间为( )
A. B. C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共19分。
13.为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验。如图甲所示，击打金属片把球沿水平方向弹出，同时球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变球被弹出时的速度，两球仍然同时落地。如图乙所示，两个相同的弧形轨道、，分别用于发射小铁球、，其中的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁、；调节电磁铁、的高度使，从而保证小铁球、在轨道出口处的水平初速度相等，现将小铁球、分别吸在电磁铁、上，然后切断电源，使两小球同时以相同的初速度分别从轨道、的末端射出，实验可观察到球击中球，仅仅改变弧形轨道的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象。这两个实验说明______。
A.甲实验只能说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
B.乙实验只能说明平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
C.不能说明上述规律中的任何一条
D.两个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上分运动的性质
用丙图所示的装置研究平抛运动，下列说法正确的是______。
A.小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差
B.安装斜槽时其末端切线应水平
C.小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放
D.小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些
E.将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
某同学用丙图所示装置研究平抛运动的规律，描绘出小球运动轨迹并建立坐标系，如图丁所示，、、三点的位置在运动轨迹上已标出。请你根据平抛运动的规律推算以下问题取：小球平抛运动的初速度大小为______；小球运动到点的速度大小为______；小球抛出点的坐标 ______， ______。
14.如图甲、图乙所示，某实验小组探究影响向心力大小的因素。用细绳系一纸杯杯中有的水，将手举过头顶，尽量使纸杯在水平面内做圆周运动。
下列说法中正确的是______。
A.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变
B.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大
C.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大
如图乙，绳离杯心处打一结点，处打一结点，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作。
操作一：手握绳结，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小；
操作二：手握绳结，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小；
操作三：手握绳结，使杯在水平面内每秒运动二周，体会向心力的大小；
操作四：手握绳结，再向杯中添加的水，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小。
对以上操作分析如下
操作二与操作一相比较，可知：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关。
______与______相比较，可知：质量、半径相同，向心力的大小与角速度有关。
操作四与操作一相比较，可知：______相同，向心力的大小与______有关。
用图丙所示的装置也可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
本实验采用的科学方法是______。
A.控制变量法
B.累积法
C.微元法
D.放大法
图示情景正在探究的是______。
A.向心力的大小与半径的关系
B.向心力的大小与线速度大小的关系
C.向心力的大小与角速度的关系
D.向心力的大小与物体质量的关系
通过本实验可以得到的结论是______。
A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
四、简答题：本大题共1小题，共9分。
15.如图所示，一个人用一根长为米，能承受最大拉力为的绳子，系着一个质量为的小球，在竖直平面内做圆周运动，已知圆心离地面高米．运动中小球在圆周的最低点时绳子刚好被拉断，绳子的质量和空气阻力均忽略不计，求：
绳子被拉断的瞬间，小球的速度的大小？
绳断后，小球落地点与圆周的最低点间的水平距离多大？
五、计算题：本大题共3小题，共24分。
16.在救灾过程中，有时不得不出动军用直升机为被困灾民空投物资。直升机空投物资时，可以停留在空中不动，设投出的物资离开直升机后由于降落伞的作用在空中能匀速下落，无风时落地速度为。若直升机停留在离地高处空投物资，由于在水平方向上受风的作用，使降落伞和物资在水平方向上以的速度做匀速运动。求：
物资在空中运动的时间；
物资落地时速度的大小结果保留根式；
物资在下落过程中沿水平方向移动的位移大小。
17.在用高级沥青铺设的高速公路上，对汽车的设计限速是。汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面间的最大静摩擦力等于车重的倍。
如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？
如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥，要使汽车能够安全通过车轮不离地圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径至少是多少？
如果弯道的路面设计为倾斜外高内低，转弯半径，要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则弯道路面的倾斜角度是多少？
18.跳台滑雪是一项勇敢者的运动，它需要利用山势特点建造一个特殊跳台。一运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖，在滑雪道上获得较高速度后从点沿水平方向飞出，在空中飞行一段距离后在山坡上点着陆，如图所示。已知可视为质点的运动员从点水平飞出的速度，山坡可看成倾角为的斜面，不考虑空气阻力，求：
运动员在空中的飞行时间；
运动员从飞出至落在斜面上的位移大小；
运动员落到斜面上时的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据曲线运动的特点可知，曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向指向运动轨迹的凹侧。小车做曲线运动，且动能一直增加，则小车所受合力方向与运动方向夹角为锐角，故ABC错误，D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】将点的速度分解为沿杆方向和垂直于杆子方向，在沿杆方向上的分速度为，将点的速度分解为沿杆方向和垂直于杆方向，在沿杆子方向上的分速度由于，所以故C正确，ABD错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】由题意可知，水流出后做平抛运动的水平位移和竖直位移均变为原来的，由，得，所以时间变为实际的四分之一，水流出的速度，由于水平位移变为实际的，时间变为实际的四分之一，则水流出的速度为实际的四分之一，故选B
4.【答案】
【解析】要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短，则运动员射出的箭速度的方向与线段平行，运动员骑马奔驰的速度和运动员相对静止时射出的箭速度的合速度的方向指向固定目标如图所示：
箭射到靶的最短时间为：
动员放箭处到目标的距离为：
联立可得：。
故选：。
5.【答案】
【解析】对小球受力分析，小球受重力和支持力，两者的合力提供向心力，如图所示：
根据牛顿第二定律有：
A.由上式可得小球的加速度为，可知、两球的加速度相等，故A错误；
B.由上式可得小球的线速度为，由球的转动半径大，所以球的线速度大，故B正确；
C.由上式可得小球的角速度为，由球的转动半径大，所以球的角速度小，故C错误；
D.因为两球的质量未知，所以两球的向心力不一定相等，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】荡秋千时，绳子拉力和重力在沿绳方向上分力的合力提供向心力，故A错误；
B.火车转弯时，如果速度，是由重力与支持力的合力提供向心力，火车的速度小于该值时，火车拐弯时速度越小，则铁路路基磨损就越大，故B错误；
C.车过拱形桥有，结合牛顿第三定律知。桥受到车的压力一定小于车的重力，故C正确；
D.在室内自行车比赛中，自行车在赛道上做匀速圆周运动，将运动员和自行车看作一个整体，受重力、支持力以及摩擦力三个力作用，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】、根据得：平抛运动的时间：。、的高度相同，大于的高度，可知的飞行时间小于、的时间，、的运动时间相同，故AC错误，D正确；
B、、相比较，因为的飞行时间短，但是水平位移大，根据知，的水平初速度大于的水平初速度，故B错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】、当细线碰到钉子的瞬间，线速度不变，半径减小，根据可知，角速度增大，故AB错误；
、在最低点，根据牛顿第二定律得
小球对细线的拉力突然增大，故C正确，D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】、路面应建成外高内低，此时重力和支持力的合力指向内侧，可以提供圆周运动向心力。故A正确。
B、车速低于，所需的向心力减小，此时摩擦力可以指向外侧，减小提供的力，车辆不会向内侧滑动。故B错误。
C、当路面结冰时，与未结冰时相比，由于支持力和重力不变，则的值不变。故C错误。
D、当速度为时，静摩擦力为零，靠重力和支持力的合力提供向心力，速度高于时，摩擦力指向内侧，只有速度不超出最高限度，车辆不会侧滑。故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】小球做圆周运动，在最高点和最低点时，由合力提供向心力；设细杆长度为，在最高点处，小球受重力和杆的弹力，假设弹力向下，如图所示；
根据牛顿第二定律得到，；
当，则，为支持力，向上；
当时，，为拉力，向下；
当，，无弹力；
由以上分析可知，在处杆对球可能为拉力，也可能为推力。
球经过最低点时，受重力和杆的弹力，如图
由于合力提供向心力，即合力向上，故杆只能为向上的拉力。
故BD正确，AC错误。
故选：。
11.【答案】
【解析】物体受到三个共点的恒力作用而处于平衡状态，当撤去某个恒力时，物体的合力与大小相等、方向相反，说明物体受到的合力恒定不变，加速度不变，物体做匀变速运动；
若原来的与速度方向相反时，撤去后，物体的合力与速度方向相同，物体做匀加速直线运动；
若原来的与速度方向相同时，撤去后，物体的合力与速度方向相反，物体做匀减速直线运动；
若物体原来做匀速直线运动，而且原来的与速度不在同一直线上时，撤去后，物体的合力与速度方向不在同一直线上，则物体做匀变速曲线运动。
故知物体可能做直线运动，也可能做曲线运动。故AD正确，BC错误。
故选：。
12.【答案】
【解析】水平方向上匀速运动，故：，所以运动时间：，故A正确；
B.竖直方向上做自由落体运动，故：，所以时间为：，故B错误，
C.根据：，而且：，可得：，故C正确；
D.又因为：，所以运动时间为：，故D正确；
故选：。
13.【答案】； ； ；；；
【解析】用小锤击打弹性金属片，使球沿水平方向弹出，同时球被松开，自由下落，将观察到、两球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上做自由落体运动；
将小铁球、分别吸在电磁铁、上，然后切断电源，使两小球同时以相同的初速度分别从轨道、的末端射出．实验可观察到的现象应是球将能击中球，说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，故AB正确，CD错误；
故选：。
小球与斜槽之间有摩擦对实验结果无影响，故A错误；
B.安装斜槽时其末端切线应水平，确保小球初速度水平，故B正确；
C.小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放，确保小球初速度相等，故C正确；
D.小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度适当高一些，故D错误；
E.将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，故E正确；
故选：。
在竖直方向上
解得
小球平抛运动的水平位移
则初速度
点在竖直方向上的分速度
小球运动到点的速度是
解得
运动到点的时间
水平方向上的位移
竖直方向上的位移是
解得，
所以开始做平抛运动的位置坐标，。
故答案为：；；；；；
14.【答案】；操作三；操作一；角速度、半径；质量； ；；
【解析】由题意知，根据向心力公式，结合牛顿第三定律，有，保持质量、绳长不变，增大转速，角速度增大，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；
保持质量、角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。
故选：。
操作三与操作一相比较，可知：质量、半径相同，向心力的大小与角速度有关
操作四与一相比较：角速度、半径相同，根据向心力公式可知，向心力大小与质量大小有关；
物理学中这种实验方法叫控制变量法，故A正确，BCD错误。
故选：。
由图可知两球质量不同，则实验正在探究的是向心力的大小与物体质量的关系，故ABC错误，D正确；
故选：。
通过本实验可以得到的结论是在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故C正确，ABD错误；
故选：。
故答案为：；操作三；操作一；角速度、半径；质量；；；
15【解析】由题意，绳子被拉断前的瞬间，由牛顿第二定律有

将，，代入解得
绳断后，小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，则由平抛运动的规律有


得
答：绳子被拉断的瞬间，小球的速度的大小是．
绳断后，小球落地点与圆周的最低点间的水平距离是．
16.【解析】如图所示，物资在空中运动的时间；
物资落地时，，由平行四边形定则得物资落地时速度的大小为；
物资在下落过程中沿水平方向移动的位移大小为。
答：物资在空中运动的时间为；
物资落地时速度的大小为；
物资在下落过程中沿水平方向移动的位移大小为。
17.【解析】汽车在水平路面上拐弯，可视为汽车做匀速圆周运动，其向心力由汽车与路面间的静摩擦力提供，有，由速度，得弯道半径，故弯道的最小半径为；
汽车过拱桥，可以看作在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时，有，为了保证安全，车对路面的压力必须大于等于零，有，则；
设弯道倾斜角度为，汽车通过此弯道时向心力由重力及支持力的合力提供，有，解得，故弯道路面的倾斜角度。
答：弯道的最小半径是；
圆弧拱桥的半径至少是；
弯道路面的倾斜角度是。
18.【解析】运动员在空中的飞行时间为；
运动员从飞出至落在斜面上的位移大小为；
运动员落到斜面上时的速度大小为
【解析】运动员做平抛运动，落在点时，
有，，由几何关系可得：，
代入数据解得：，；
运动员从飞出至落在斜面上的位移大小
；
运动员落在斜面上点时竖直分速度大小为，
运动员落在斜面上的速度大小为
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