广东省佛山市南海区2024-2025学年高一下学期5月联考 物理试卷（含解析）

2024-2025学年广东省佛山市南海区高一（下）联考物理试卷（5月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.2024年11月12日歼战机在珠海航展中完成“落叶飘”动作，其运动轨迹如图所示．则轨迹上某点的速度和加速度方向标注可能正确的是
A. A点 B. B点 C. C点 D. D点
2.如图所示，汽车过拱桥可以看做圆周运动．则汽车通过拱桥最高点时，汽车
A. 处于平衡状态 B. 车速越快，对桥面压力越大
C. 所需要的向心力方向竖直向下 D. 竖直方向受到重力、支持力和向心力
3.2025年春晚舞台上最吸引人的一个节目是人机共舞的《秧BOT》．机器人的手指顶住八角巾中心点O使其做匀速圆周运动，A、C点连线过中心点O，则以下说法正确的是
A. A、C点的向心加速度相同 B. A点的角速度大于B点的角速度
C. A点的线速度是B点线速度的2倍 D. B点向心加速度小于C点的向心加速度
4.如图所示，静止于水平面的两个相同容器分别装满空气和油，两个相同铁球分别由静止开始下落相同高度h恰好至容器底．关于这两种情况的比较，下列说法错误的是
A. 铁球重力势能的变化量相等 B. 重力对铁球做的功不相等
C. 铁球动能的变化量不相等 D. 铁球机械能变化量不相等
5.滑雪倾斜直线赛道倾角为，滑雪运动员从A点由静止开始匀加速运动到B点．设CD水平面为零势能面，关于该过程中运动员运动的位移s、运动时间t、动能和重力势能的关系图像正确的是
A. B.
C. D.
6.2024年11月18日，某车企成功完成全球首次新能源SUV的环跑摩天轮极限挑战测试．总质量为m的汽车含驾驶员以速度通过半径R的圆环轨道最低点后保持恒定功率P运动，经过时间t后以速度顺利通过最高点，已知重力加速度为则由最低点运动到最高点的过程中，则汽车含驾驶员
A. 只要大于零即可安全通过最高点
B. 动能的变化量为
C. 机械能的增加量为Pt
D. 克服摩擦阻力做功为
7.科技公司为研究新型无人机在载重情况下的运动性能．以空中某位置为坐标原点O并开始计时，选定水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系．无人机在xOy平面内运动，每间隔1 s记录一次无人机的位置坐标，获得了无人机的轨迹如图所示．则无人机
A. 处于失重状态 B. 做匀变速曲线运动
C. 加速度大小为 D. 在时的速度大小为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.配备消防模块的机器狗可通过高压喷水装置进行灭火作业．如图所示，某次测试中，机器狗位于水平地面上O点，以与水平方向成角的初速度v斜向上喷水，水流恰好可以喷射到水平地面P位置的火源．忽略机械狗的大小、空气阻力和水柱粗细．若机器人向火源移动一小段距离，则在以下操作中有可能让水流恰好喷射到火源的是
A. 只减小夹角 B. 只增大夹角 C. 只减小初速度v D. 只增大初速度v
9.在工业生产中，常用圆锥形滚筒搭建水平传送带以完成转弯，其结构如图所示．圆锥滚筒两端横截面半径分别为和，转弯轨道的内外半径分别为和已知货物与滚筒间不打滑，每个圆锥筒以相同的角速度转动，则下列说法正确的是
A. 可视为质点的货物分别通过传送带内外两侧时的线速度大小相等
B. 可视为质点的货物分别通过传送带内外两侧时的角速度大小相等
C. 单个圆锥滚筒滚动时内外两端角速度之比
D. 单个圆锥滚筒滚动时内外两端横截面的半径之比
10.星下点轨迹是卫星运动轨迹垂直向下在地球表面的投影．某颗卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星轨道和绕行方向如图甲所示．图乙是卫星第Ⅰ圈、第Ⅱ圈和第Ⅲ圈的星下点轨迹展开图，横轴数值表示经度．其中P点是第Ⅰ、Ⅱ圈星下点轨迹展开图的一个交点．已知地球自转周期为24 h，卫星轨道半径约是地球半径的倍．下列说法正确的是
A. 该卫星的向心加速度约等于重力加速度g
B. 若地球没有自转，则该卫星的星下点轨迹为一个点
C. 该卫星第Ⅰ、Ⅱ圈星下点经过P点的时间间隔等于该卫星的运行周期
D. 根据赤道与星下点轨迹展开图的交点，可知该卫星的运行周期约
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某兴趣小组用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．摆锤末端固定光电门，摆锤从静止释放，依次通过A、B、C、D、E、F六个挡光片，挡光时间依次为、、、、、六个挡光片所在位置的高度如图所示．已知挡光片的宽度，忽略金属摆臂与悬挂点间的摩擦阻力，重力加速度为实验数据如下表，请回答下列问题：
挡光片所在位置 A B C D E F
挡光时间
速度
速度二次方
摆锤相对A位置下降的高度 0 2 4 12 14
本实验__________选填“需要”或者“不需要”测量摆锤含光电门的质量．
根据实验数据记录表格，摆锤通过D挡光片时的速度__________结果保留三位有效数字，此时相对A下降的高度为__________
以摆锤相对A下降的高度h为纵坐标，通过各个挡光片时的__________选填“v”或“”为横坐标作图．若在误差允许的范围内，图像为一条斜率为的倾斜直线，则验证机械能守恒定律恒成立．
12.某兴趣小组利用自制“向心力定量探究仪”研究向心力F与物体质量m、转动半径R、角速度的关系．装置如图：可调速电机驱动水平旋转杆匀速转动，旋转杆的一端固定光滑有机玻璃圆管，另一端固定拉力传感器．质量为m、半径为的小球通过不可伸长细绳与传感器连接，手机可实时读取细绳拉力旋转杆上反光纸配合铁架台上竖直固定的红外转速计测得转速实验中保持旋转杆中心到小球距离和到传感器距离不变．
小球做匀速圆周运动的转动半径__________用题中物理量符号表示；
在探究向心力大小与角速度的关系时，保持小球质量m和转动半径R不变，根据实验数据分别做和图像如下：
实验结论：由和图像可知，向心力F与__________选填“”或“”成正比．
在探究向心力大小与小球转动半径的关系时，以向心力F为纵坐标，以为横坐标作出图像如图所示，则图像的斜率__________，横截距__________结果均选用m、n、、、和表示
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.某次卫星发射任务中，卫星的变轨过程如图所示．先将卫星发射到半径为的近地圆轨道停泊轨道，在轨道Ⅰ的P点通过点火加速使卫星进入椭圆转移轨道Ⅱ，卫星运行到轨道Ⅱ的远地点Q时再次点火加速，最终进入半径为的同步轨道Ⅲ已知绕同一中心天体的所有卫星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值相等，卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ的运行速率分别为和，两位同学对此展开讨论：
甲同学认为：“卫星在变轨过程中经历了两次点火加速，动能增加，因此”
乙同学认为：“根据万有引力提供向心力可得，轨道半径越大，运行速率v越小，所以
请判断哪位同学的说法正确不需要说明理由；
请分析另一位同学说法错误的原因；
已知卫星在同步轨道Ⅲ的运行周期为，请计算卫星在轨道Ⅱ由P第一次运行到Q所需的时间、为已知
14.投石机是古代战争的武器之一．如图所示，轻质木杆AB可绕光滑转轴O在竖直面内转动，配重臂OA长为，投射臂OB长为投射石头前，固定投石机，木杆与水平面的夹角为先将石块装在B点，再将质量为M的配重挂在A点．松开绞索，木杆在配重的作用下旋转到竖直位置时，木杆会被卡住而停止转动．不计配重的体积大小、机械间的摩擦和空气阻力，已知城墙高度，顶部宽，与转轴O的水平距离为，重力加速度g取，，
第一次投射大石块，大石块在木杆旋转至竖直方向时沿水平抛出，恰好砸在城墙脚P点，求大石块水平抛出时的速度大小；
第二次投射质量为m的小石块，小石块依然在木杆旋转至竖直方向时沿水平抛出，恰好能落入城墙内，求小石块水平抛出时的速度大小；
求第二次投射时，小石块质量m与配重质量M的比值．
15.如图甲是某厂家在弯道倾角的汽车试验场测试汽车性能时汽车从水平直道进入倾斜弯道的照片，简化图如乙所示．汽车匀速过此弯道，其重心位于汽车中轴线上，重心的轨迹可视为半径为的圆弧．已知汽车含驾驶员总质量为，刹车减速时的平均阻力，汽车受到的最大静摩擦力大小可认为等于滑动摩擦力大小，重力加速度g取，忽略空气阻力，特殊材料的动摩擦因数可能大于
某时刻处于水平直道上的汽车以的速度开始减速，进入倾斜弯道后恰好没有向弯道内外两侧运动的趋势，求汽车在开始减速至弯道起始线过程中，刹车产生的内能Q和刹车距离s；
当汽车车轮与地面动摩擦因数满足什么条件时，汽车在弯道中无论多快都不会向外侧侧滑。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】做曲线运动时，速度方向沿轨迹的切线方向，且加速度方向指向曲线凹侧，故B正确，ACD错误。
2.【答案】C
【解析】A.汽车通过拱桥最高点时，加速度向下，有向心加速度，不是平衡状态，故 A错误。
B.在最高点，根据牛顿第二定律，可得，车速越快，v越大，N越小，根据牛顿第三定律，汽车对桥面压力越小，故 B错误。
C.汽车在拱桥最高点做圆周运动，圆心在下方，所以所需要的向心力方向竖直向下，故C正确。
D.向心力是效果力，不是物体实际受到的力，汽车在最高点在竖直方向受到重力、支持力，故 D错误。
3.【答案】D
【解析】A.A、C点的向心加速度方向不同，故A错误；
B. A、B点的角速度相等，故B错误；
C.根据，由于A、B两点做圆周运动的半径不知，无法确定两点线速度的具体数量关系，故C错误；
D.根据可知，B点向心加速度小于C点的向心加速度，故D正确。
4.【答案】B
【解析】A.铁球的重力势能变化量，因为两个铁球相同即质量m相同，下落高度h相同，所以重力势能的变化量相等，故A正确，不符合题意；
B.重力对铁球做的功，由于铁球质量m相同，下落高度h相同，所以重力做功相等，故 B错误，符合题意；
C.在铁球下落过程中，在油中受到的阻力比在空气中大，根据动能定理，，其中为重力做功，为克服阻力做功，重力做功相等，但在油中克服阻力做功多，所以在油中铁球动能的变化量小，即铁球动能的变化量不相等， C正确，不符合题意；
D.机械能变化量等于除重力之外的其他力做的功，也就是阻力做的功，因为在油中受到的阻力大，下落相同高度，在油中阻力做功多，所以铁球在油中机械能变化量较大，即铁球机械能变化量不相等，故 D正确，不符合题意。
5.【答案】A
【解析】A.根据动能定理，则，由于滑雪运动员做匀加速运动，合力恒定，与s成正比，图像是过原点的倾斜直线，故 A正确；
B.由可知，与s是一次函数关系，且斜率为负，故 B错误；
动能的表达式为，由可得。与t是二次函数关系，图像是抛物线，不是过原点的倾斜直线，故C错误。
D.由，，与t是二次函数关系，不是如图所示的曲线，故 D错误。
6.【答案】D
【解析】A、在竖直平面内的圆周运动中，汽车含驾驶员在最高点时，重力和轨道对汽车的支持力的合力提供向心力，即，当时，，这是汽车安全通过最高点的最小速度，而不是大于零即可安全通过最高点， A错误；
B、根据动能定理，合外力做功等于动能的变化量。汽车由最低点运动到最高点的过程中，牵引力做功为 Pt，重力做功为，还有摩擦力做功，设动能变化量为
，则，B错误；
C、机械能的增加量等于除重力之外的其他力做的功。牵引力做功为Pt，摩擦力做负功，所以机械能的增加量为， C错误；
D、由动能定理，移项可得克服摩擦阻力做功，D正确。
7.【答案】B
【解析】A、在水平方向，相邻相等时间间隔内的位移相等，，说明水平方向做匀速直线运动，。在竖直方向，相邻相等时间间隔内的位移差，根据，可得竖直方向的加速度，方向竖直向上，所以无人机处于超重状态，A错误；
B、由于水平方向做匀速直线运动，加速度为0，竖直方向做匀加速直线运动，加速度恒定为，合加速度恒定，且合初速度与合加速度不在同一直线上，所以无人机做匀变速曲线运动， B正确；
C、由前面分析可知加速度，C错误；
D、时，，，根据速度的合成，D错误。
8.【答案】ABC
【解析】A、将水流的运动看成斜抛运动，水平射程是初速度，是喷水方向与水平方向夹角，g是重力加速度。当机器狗向火源移动一小段距离，即水平射程 x减小。若只减小夹角，因为，会减小，同时机器狗靠近火源，水平射程 x有可能恰好满足要求， A正确；
B、若只增大夹角，根据，水平射程有可能减小，可能让水流恰好喷射到火源，所以 B正确；
C、若只减小初速度v，根据，水平射程会减小，机器狗靠近火源，水平射程减小，有可能让水流恰好喷射到火源， C正确；
D、若只增大初速度v，根据，水平射程会增大，机器狗靠近火源，水平射程应减小，所以D错误。
9.【答案】BD
【解析】A、外侧比内侧半径大，角速度相同，故外侧比内侧线速度大，A错误B正确；
C.单个圆锥滚筒滚动时内外两端角速度相等，C错误；
D.单个圆锥滚筒滚动时内外两端角速度相等为，线速度之比 ，内外两端横截面的半径之比，D正确。
10.【答案】AD
【解析】C、由于地球自转，卫星第Ⅰ、Ⅱ圈星下点经过P点的时间间隔不等于该卫星的运行周期，故C错误；
D、第Ⅰ圈、第Ⅱ圈间隔的经度约为，则有，故D正确；
B、若地球没有自转，则该卫星的星下点轨迹为重合的曲线，故B错误；
A、根据可知，该卫星的向心加速度约等于重力加速度g，故A正确。
11.【答案】不需要；，8 ；。
【解析】由于验证机械能守恒定律需要测量的是：重力势能的减少量： ，动能增量 ，
只要测量数据满足： ，即：，就能够验证机械能守恒定律，可知：本试验不需要测量摆锤含光电门的质量；
摆锤通过D挡光片时的速度 ，由图知：此时相对A下降的高度为：8cm ；
根据机械能守恒定律可知：，即可得： ，所以可知：以摆锤相对A下降的高度h为纵坐标，通过各个挡光片时的为横坐标作图；若在误差允许的范围内，图像为一条斜率为的倾斜直线，则验证机械能守恒定律恒成立。
12.【答案】 ； ； ，；
【解析】解析：由图可知：小球做匀速圆周运动的转动半径 ；
由图可知：向心力F与 成正比；
在探究向心力大小与小球转动半径的关系时，由受力分析可知：向心力 ，式中转速n的单位时间为，可知：图像的斜率 ，横截距 。
13.【答案】乙同学的说法正确；
甲同学说法错误的原因：卫星在变轨过程中经过两次点火加速，总机械能是增大了，在轨道Ⅱ由P运行到Q过程，部分动能转化为引力势能或重力势能，速度会减小，即，但无法说明，的大小关系.
设卫星在轨道Ⅱ的半长轴为a，由几何关系可知，，，，卫星在轨道Ⅱ由P第一次运行到Q所需的时间t是半个周期，即。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：对第一次投射的大石块有， ， ，根据几何关系可知：，联立各式，带入数据可得： ；
若小石块恰好落在城墙内，则有： ， ，
可得： ，
第二次投射时，小石块与配重组成的系统机械能守恒，可得：
，由于小石块与配重是同轴转动，所以有： ，可得： ，
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：由汽车在倾斜弯道恰好没有向弯道内外两侧运动的趋势，
可知： ，可解得：，
汽车在水平直道上时有：， ，刹车产生的内能，
联立可得：， ；
汽车在弯道上运动时根据第一问可知：当时，汽车车轮与地面的摩擦力为0 ，
当汽车在弯道上运动的速度大于v时，有： ， ，，
联立可得： ，
若要汽车在弯道中无论多快都不会向外侧侧滑，则：汽车车轮与地面动摩擦因数满足：。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】