海南省海口市琼山区海南中学2024-2025学年高一（下）期中物理试卷（含解析）

海南省海口市琼山区海南中学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24分。
1.我国古代的天文学著作甘石星经中记载了金、木、水、火、土五大行星的运行情况及规律，即使与现在的观察结果来比对，仍然是相当准确的。关于五大行星的运行情况，下列说法正确的是( )
A. 均绕地球运行，做匀速圆周运动
B. 均绕太阳运行，且到太阳的距离始终不变
C. 均绕太阳运行，且运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上
D. 均绕太阳运行，且运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的中心
2.下列关于运动的说法正确的是( )
A. 曲线运动一定是变速运动，但不可能是匀变速运动
B. 两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动
C. 做平抛运动的物体，在相同时间内速度的变化量相同
D. 匀速圆周运动的向心力指向圆心，但非匀速圆周运动的向心力不一定指向圆心
3.如图所示，质量为的小球视为质点从距桌面高度为处的点下落到水平地面上的点，与地面碰撞后恰好能上升到与桌面等高的点，点距地面的高度为。重力加速度大小取，下列说法正确的是( )
A. 在小球从点经点运动到点的过程中，重力对小球做的功为
B. 在小球从点运动到点的过程中，重力对小球做的功为
C. 以桌面为重力势能的参考平面，小球在点时的重力势能为
D. 以桌面为重力势能的参考平面，小球在点时的重力势能为
4.鸿鹄卫星是我国的一颗近地卫星，离地高度约为。若此卫星绕地球做匀速圆周运动，则其( )
A. 发射速度小于 B. 与月球相比，周期更大
C. 与同步卫星相比，角速度更小 D. 与赤道上的建筑物相比，向心加速度更大
5.如图所示，在“嫦娥”探月工程中，设月球半径为，月球表面的重力加速度为。飞船在半径为的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，不计飞船的质量变化，则( )
A. 飞船在点由轨道Ⅱ变到轨道Ⅲ需要点火加速
B. 飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为：
C. 飞船在轨道Ⅰ上经过处的加速度小于在轨道Ⅱ上经过处的加速度
D. 飞船在轨道Ⅰ上经过处的运行速率小于飞船在轨道Ⅱ上经过处的运行速率
6.如图所示，在倾角为的斜面上，质量为的物块受到沿斜面向上的恒力的作用，沿斜面以速度匀速上升了高度。已知物块与斜面间的动摩擦因数为、重力加速度为。关于上述过程，下列说法正确的是( )
A. 合力对物块做功为恒力与摩擦力对物块做功之和
B. 合力对物块做功为
C. 摩擦力对物块做功为
D. 恒力与摩擦力对物块做功之和为
7.如图所示，在时质量的小球自高的平台上以的初速度水平抛出，运动后，突然受到大小恒为的水平向右的风力作用，最后落至水平地面，不计其他阻力，取，则以下说法正确的是( )
A. 小球从抛出至落地的过程中重力的平均功率小于
B. 小球受到风力作用后，在落地前做匀变速曲线运动
C. 落地瞬间小球速度方向与水平方向成角
D. 落地瞬间小球所受重力的瞬时功率为
8.设地球自转周期为，质量为，引力常量为假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
9.低空经济是以低空空域为依托，以通用航空产业为主导，以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。如图所示，一无人机正在运送快递，无人机可以垂直起降，也可以快速前进。无人机在竖直匀速上升的过程中，下列说法正确的是( )
A. 无人机对快递做正功
B. 重力对快递做负功
C. 空气阻力对快递做正功
D. 合力对快递做正功
10.如图所示，物体和分别用不可伸长的轻绳连接跨过定滑轮不计摩擦，轻绳足够长。当用水平力拉物体水平向右做匀速直线运动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 物体速度在减小
B. 物体的速率大于物体的速率
C. 物体的速率小于物体的速率
D. 绳子的拉力始终大于物体所受的重力
11.如图所示，、恒星构成的双星系统，一颗质量为，另一颗质量为，两星均视为质点且距离保持不变，均绕它们连线上的点做匀速圆周运动。轨道平面上的观测点相对于点静止，连续两次出现、与、共线的时间间隔为。仅考虑双星间的万有引力，引力常量为。则( )
A. 恒星的质量为
B. 恒星圆周运动的角速度为
C. 任意时间内两星与点的连线扫过的面积相等
D. 恒星、之间的距离为
12.复兴号电力动车组是由中国铁路总公司牵头组织研制，具有完全自主知识产权，达到世界先进水平的电力动车组的统称，其中由系列担当的部分车次是世界上商业运营时速最高的动车组列车。若某“复兴号”列车的额定功率为，列车的质量为，列车在水平路面上行驶时，阻力是车重的倍，。列车在水平轨道上行驶，受到的阻力保持不变，重力加速度取。下列选项正确的是( )
A. 若列车保持额定功率行驶，当列车行驶速度为时，列车的加速度大小为
B. 列车保持额定功率行驶，列车能达到的最大速度
C. 若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动的最长时间为
D. 若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动则秒末列车的瞬时功率为
13.如图所示，用长为的轻绳轻绳不可伸长连接的、两物块均可视为质点放置在绕竖直轴转动的水平圆盘上，、连线的延长线过圆盘的圆心，与圆心的距离也为，、两物块的质量均为，与圆盘间的动摩擦因数均为，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，、始终相对圆盘静止，则下列说法正确的是( )
A. A、所受的摩擦力一定相等
B. 是物块开始滑动的临界角速度
C. 轻绳最大弹力为
D. 当时，所受摩擦力的大小为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
14.实验一：图甲所示装置为“向心力演示器”，已知挡板、到左右塔轮中心轴的距离相等，到左塔轮中心轴距离是到左塔轮中心轴距离的倍，皮带连接的左右每层变速塔轮对应的半径之比均已知。某实验小组用此装置来探究向心力的决定因素。
如果要探究向心力与角速度的关系，则应该将质量相同的小球分别放在挡板______填“、”，“、”或“、”处，并且确保左右变速塔轮的半径______填“相同”或“不同”。
实验二：同学们又设计了如图乙所示的装置探究圆周运动向心力的大小与质量、线速度和半径之间的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动，套在水平直杆上的滑块，通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接。水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为的边缘处安装了宽度为的遮光片，光电门可以测出遮光片经过光电门所用的时间。
若某次实验中滑块到竖直转轴的距离为，测得遮光片的挡光时间为，则滑块的线速度表达式为 ______用、、、表示；
实验小组保持滑块质量和运动半径不变，探究向心力与线速度的关系时，以为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据作一条倾斜直线如图丙所示，已测得遮光片的宽度，遮光片到竖直转轴的距离，滑块到竖直转轴的距离，则滑块的质量 ______。
15.某物理小组做“探究平抛运动的特点”的实验：
在该实验中，下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端可以不水平
C.应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放
D.将描出的点用刻度尺连成折线
若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得、、、后，需要验证的关系是______用、、、表示。
在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长，通过频闪照相机，记录了小球在运动途中的三个位置，建立直角坐标系来进行分析，如图所示，则与照相机的闪光频率对应的周期为______，该小球做平抛运动的初速度为______，抛出点在方格纸上的位置坐标应为______均取。
四、简答题：本大题共1小题，共12分。
16.假设你是一名中国宇航员，在未来的某一天，你登上了月球，并在月球表面做了如下实验：你将一个质量为的小球在距地面高为处自由释放，经过时间落地。已知引力常量为，月球的直径为。求：
月球表面的重力加速度；
月球的质量；
月球的第一宇宙速度。
五、计算题：本大题共2小题，共26分。
17.如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合，转台以一定角速度匀速旋转，一质量为的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和点的连线与之间的夹角为。已知重力加速度大小为，小物块与陶罐之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，动摩擦因数计算结果可保留根号。
若小物块受到的摩擦力恰好为零，求此时小物块对陶罐的压力大小；
若小物块受到的摩擦力恰好为零，求此时的角速度；
若陶罐角速度逐渐增大，且小物块能一直相对陶罐静止，求陶罐旋转的角速度最大值。
18.如图所示，半径为的圆弧形轨道竖直固定在水平地面上，为其最高点，为其最低点，为其圆心，倾斜轨道与圆弧轨道相切与点，倾斜轨道与水平地面的夹角。质量的小球从倾斜轨道上某处由静止开始滑下，重力加速度，，两段轨道均不计摩擦。
若小球恰好能通过点，求小球在倾斜轨道上刚开始滑下时的距地高度；
若小球能到达点，请判断小球能否落到点，若能，计算小球到达点的速度大小，若不能，请说明理由；
改变小球释放的高度使其以不同速度从点水平抛出并落到倾斜轨道上，为了使其垂直落到倾斜轨道上，求小球在圆弧轨道上经过点时对轨道压力的大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】五大行星的均绕太阳运行，由开普勒第一定律可知它们的轨道为椭圆，并非做匀速圆周运动，故A错误；
由开普勒第一定律，五大行星的均绕太阳运行，因它们的轨道为椭圆，它们到太阳的距离在不断变化，太阳不在椭圆的中心，而是在椭圆的一个焦点上，故C正确，BD错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】对于曲线运动，其速度方向不断变化，因此一定是变速运动，若加速度恒定如平抛运动中加速度恒为重力加速度，则属于匀变速运动，因此曲线运动可能是匀变速运动，故A错误；
B.两个匀变速直线运动的合加速度恒定，但合运动的轨迹取决于合速度与合加速度的方向关系，若两者方向不共线如平抛运动的合成，合运动为匀变速曲线运动，故B错误；
C.平抛运动中加速度恒为重力加速度，则做平抛运动的物体，在相同时间内速度的变化量相同，故C正确；
D.无论匀速还是非匀速圆周运动，向心力始终指向圆心，故D错误；
故选：。
3.【答案】
【解析】、重力做功
是初末位置的高度差。从点经点运动到点，重力做功
，故A错误；
B、从点运动到点，重力做功
，故B正确；
C、以桌面为重力势能的参考平面，点距桌面，则小球在点时的重力势能
，故C错误；
D、以桌面为参考平面，点在桌面下方处，小球在点时的重力势能
，故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】地球的第一宇宙速度，是使卫星绕地球做匀速圆周运动的最小地面发射速度，则鸿鹄卫星的发射速度不可能小于，故A错误；
B.鸿鹄卫星是我国的一颗近地卫星，离地高度约为，则月球轨道半径大于鸿鹄卫星的轨道半径，由“高轨长周期”可知，与月球相比，鸿鹄卫星周期更小，故B错误；
C.鸿鹄卫星是我国的一颗近地卫星，离地高度约为，则同步卫星轨道半径大于鸿鹄卫星的轨道半径，由“高轨长周期”可知，与同步卫星相比，鸿鹄卫星周期更小，又因为角速度与周期的关系为：，则鸿鹄卫星的角速度比同步卫星大，故C错误；
D.赤道上的建筑物与同步卫星的角速度相同，则鸿鹄卫星的角速度比赤道上的建筑物大，
又因为向心加速度与角速度的关系为：，且鸿鹄卫星离地高度约为，则与赤道上的建筑物相比，鸿鹄卫星向心加速度更大，故D正确；
故选：。
5.【答案】
【解析】、飞船在点由轨道Ⅱ变到轨道Ⅲ做近心运动，需要点火减速，故A错误；
B、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得，则，故B正确；
C、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得，经过点时相等，则飞船在轨道Ⅰ上经过处的加速度等于在轨道Ⅱ上经过处的加速度，故C错误；
D、由轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，飞船在点需要减速，则飞船在轨道Ⅰ上经过处的运行速率小大飞船在轨道Ⅱ上经过处的运行速率，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】合力对物块做功为恒力与摩擦力以及重力对物块做功之和，故A错误；
B.因物块匀速上升，物体所受合外力为零，根据动能定理可知合力对物块做功为零，故B错误；
C.摩擦力对物块做功为
故C错误；
D.根据动能定理
可知
即恒力与摩擦力对物块做功之和为，故D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】、小球在竖直方向的分运动为自由落体运动，与是否受到风力无关，设小球下落的时间为，则有
解得
小球从抛出至落地的过程中重力的平均功率为
故A错误；
、小球抛出
时，速度方向与水平方向的夹角满足
可得
受到水平风力后，小球受到的合力与水平方向的夹角满足
故小球受到风力作用后，所受合力与速度方向相同，小球做匀加速直线运动，故落地瞬间小球速度方向与水平方向成角，故BC错误；
D、小球落地时竖直方向速度落地瞬间小球所受重力的瞬时功率
故D正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】【分析】
在赤道上物体所受的万有引力与支持力提供向心力可求得支持力，在南极支持力等于万有引力。
考查物体受力分析及圆周运动向心力的表达式，明确在两极物体没有向心力。
【解答】
在赤道上：，可得
在南极：
由式可得：故A正确，BCD错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】、无人机竖直匀速上升，快递受到无人机向上的作用力，且在该力方向上有位移，根据功的计算公式
以及
判断可知无人机对快递做正功，故A正确；
B、重力方向竖直向下，快递向上运动，位移方向与重力方向夹角根据可知重力对快递做负功，故B正确；
C、空气阻力方向与快递运动方向相反，夹角所以空气阻力对快递做负功，故C错误；
D、因为快递匀速上升，合力为，根据可知合力做功为，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】根据速度的分解，可得，
可知物体的速率小于物体的速率，向右移动的过程中，减小，增大，物体速度增大，不是匀速直线运动，故AB错误，C正确；
D.根据上述分析可知，做加速运动，加速度向上，处于超重状态，故绳子的拉力始终大于物体所受的重力，故D正确。
故选：。
11.【答案】
【解析】双星系统中，根据，可知双星的质量与绕行半径成反比，由图中、两星的绕行半径可知恒星的质量更大，故A正确；
B.双星的角速度相同，因此连续两次出现、、共线的间隔角度应为，角速度，故B错误；
C.双星的角速度相同而的绕行半径更大，因此相同时间内连线扫过的面积一定更大，故C错误；
D.假设双星距离为，根据双星系统中万有引力提供向心力，可知，
联立可解得双星距离
故D正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】、当列车行驶速度为时，牵引力为
根据牛顿第二定律有
解得
故A错误；
B、当列车的牵引力与阻力大小相等时，列车速度达到最大，列车做匀速运动，根据力的平衡可知牵引力
列车能达到的最大速度
解得
故B正确；
、列车从静止开始以的加速度做匀加速运动，设这种加速运动能达到的最大速度为，所需的时间为，当列车达到速度时，列车的实际功率恰好达到额定功率，根据功率公式有
根据牛顿第二定律有
根据运动学公式有
解得
秒末列车的速度为
功率为
解得
故C错误，D正确；
故选：。
13.【答案】
【解析】、、两物块绕轴做匀速圆周运动，且、始终相对圆盘静止，角速度相等，当较小时，静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律可得，，由于，、两物块的质量相等，故此时、所受的摩擦力不相等。
当较小时，甲、乙均由静摩擦力提供向心力，增大，由可知，受到的静摩擦力增大，由于，所以受到的静摩擦力先达到最大，此后继续增大，要保证不滑动，轻绳产生弹力并增大，受到的静摩擦力继续增大，直到受到的静摩擦力达到最大。此时达到最大，轻绳弹力也达到最大，故A错误。
B、将由、组成的系统等效看成“质量为、总质量，位置在质心处”的质点，有，且，解
得，则质点做圆周运动的半径为，故A、物块开始滑动的临界角速度，故B正确。
C、轻绳达到最大弹力时即物块达到临界角速度的时刻，对进行受力分析有得，。故C错误。
D、当时，向心力，轻绳张力大小，向心力，又，得所受摩擦力的大小为，故D正确。
故选：。
14.【答案】B、；不同； ；
【解析】根据，要探究向心力与角速度的关系，应保持小球的质量和半径相等，角速度不等，所以应该将质量相同的小球分别放在挡板、处。用皮带连接的两个塔轮边缘处的线速度大小相等，根据可知，当左右塔轮半径不相同时，可以保证小球的角速度不相同；
滑块和光片是同轴转动，则滑块的角速度等于遮光片的角速度，遮光片的速度为，则滑块的线速度表达式，解得；
根据向心力公式，结合，可知，根据图像的斜率可知，代入数据解得。
故答案为：、；不同；；
15.【解析】、每次必须从同一位置静止释放小球，保证每次轨迹都相同，斜槽的光滑与否对实验没有影响，故C正确，A错误；
B、斜槽轨道末端可以不水平，确保初速度水平，故C错误；
D、描绘小球的运动轨迹时要用平滑的曲线，故D错误；
故选：。
若小球在水平方向上做匀速直线运动，则相邻的两张照片间的水平间距相等，即；
在竖直方向上，根据
得：
小球平抛运动的初速度
点的竖直分速度
从抛出点到点的时间
根据位移时间公式有，
解得，
抛出点在方格纸上的位置坐标满足，
则坐标位置为
16.【答案】设月球表面的重力加速度为，根据自由落体运动可得：
解得：
在月球表面，根据万有引力等于重力得：
解得：
第一宇宙速度为卫星环绕的最大速度，即卫星绕月球表面做匀速圆周运动的线速度，根据牛顿第二定律可知
解得：
答：月球表面的重力加速度是
月球的质量是
17.【解析】当小物块受到的摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有
解得，
根据牛顿第三定律可知，此时小物块对陶罐的压力大小为；
当时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，当角速度最大时，摩擦力方向沿罐壁切线向下时摩擦力达到最大值，设此时最大角速度为，由牛顿第二定律得
水平方向上
竖直方向上
联立以上三式解得
答：此时小物块对陶罐的压力大小为；
此时的角速度为；
陶罐旋转的角速度最大值为。
18.【解析】小球恰好可以通过半圆轨道最高点，则在最高点满足：
故小球在点的速度：
从开始到恰到点，由机械能守恒定律有：
代入数据得：
设小球以上述最小速度到达点，之后做平抛运动，所以
由几何关系有：
联立以上各式可得：
代入数据得：
所以小球落不会落在点，而是落在点的右下方
假设当小球垂直落到斜面上时，设从点到落到斜面的时间为，由平抛的规律有：
，
由几何关系有：
在点，根据牛顿第二定律有：
联立代入数据得：，
再由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力：
答：小球恰好能通过点，求小球在倾斜轨道上刚开始滑下时的距地高度为；
小球能到达点，判断小球不能落到点，请说明理由见解析
改变小球释放的高度使其以不同速度从点水平抛出并落到倾斜轨道上，为了使其垂直落到倾斜轨道上，小球在圆弧轨道上经过点时对轨道压力的大小为。
第11页，共15页