安徽省皖东名校2024-2025学年高一（下）5月物理试卷（D）（含解析）

安徽省皖东名校2024-2025学年高一（下）5月物理试卷（D）
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.大量的实验事实已经验证了爱因斯坦相对论的正确性，相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性，关于牛顿力学，下列说法正确的是( )
A. 由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
B. 牛顿力学适用于微观、高速、强引力场中物体的运动
C. 牛顿提出了万有引力定律，并测量了引力常量
D. 牛顿把天体的运动与地面上物体的运动统一起来，成功的解释了天体运动的规律
2.如图所示，容器内有一半圆形光滑轨道，圆心为，半径为。小滑块放在半圆轨道上，容器以过的竖直线为轴转动。角速度从开始缓缓增大，下列说法正确的是( )
A. 若开始滑块在最低点，随着增大，需要的向心力也在增大
B. 若开始滑块偏离最低点，随着增大，在不断上升，最后会到与等高度位置
C. 无论角速度多大，都不会到达与等高的位置
D. 若容器口处粗糙，与容器间的动摩擦因数为，则能在容器口处随容器一起转动的角速度至少为
3.年月日时分，神舟十二号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道，顺利将名航天员送上太空。神舟十二号载人飞船与“天和”核心舱快速对接后，月日，在“天和”机械臂的辅助下刘伯明、杨洪波完成太空行走，如图所示。下列过程中，能把研究对象看作质点的是( )
A. 刘伯明出舱，进行太空行走的过程
B. 神舟十二号载人飞船与“天和”核心舱快速对接的过程
C. 研究神舟十二号载人飞船绕地球一圈的时间
D. “天和”机械臂的工作过程
4.某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆，每过年，该行星会从日地连线的延长线上如图甲所示运行到地日连线的延长线上如图乙所示，该行星与地球的公转半径比为( )
A. B. C. D.
5.如图所示是我国某风能发电基地，全球可利用的风能为，比地球上可开发利用的水能总量还要大倍，我国风能资源总储量约。年月日装机容量达到万千瓦的三峡水电站，已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地。下列说法正确的是( )
A. 风力发电是把风的内能转化为电能
B. 我国风能资源总储量约为个三峡水电站的装机容量
C. 风力发电过程违反能量守恒定律
D. 水能和风能都是清洁能源且都是不可再生能源
6.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.
7.如图所示，一长为 的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为的匀速圆周运动，重力加速度为，下列说法正确的是
A. 小球运动到最高点时，杆对球的作用力
B. 小球运动到最高点时，杆对小球的作用力方向竖直向下
C. 小球运动到水平位置时，求杆对球的作用力。
D. 小球运动到水平位置时，杆对小球的作用力方向与水平方向的夹角为
8.当前我国“高铁”事业发展迅猛，假设一辆质量为高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其图象如图所示，已知时间内为过原点的倾斜直线，时刻达到额定功率，此后保持功率不变，在时刻达到最大速度，以后匀速运动。下列判断正确的是( )
A. 时刻，列车的加速度
B. 从至时间内，列车的加速度和速度都一直增大
C. 在时刻以后，机车的牵引力为零
D. 该列车的机车牵引力最大值为
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9.如图所示，一颗人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运动，由于地球与卫星之间存在引力作用，而使它们之间也存在引力势能，根据课堂所学方法，判断下列说法中正确的有( )
A. 若以无穷远为零势能参照点，卫星在轨道上的势能均为负值
B. 卫星在点的引力势能比在点的引力势能大
C. 卫星从点运动到点，地球对卫星的引力做正功
D. 卫星在轨道上运动，引力势能不变
10.年月日，我国第颗北斗导航卫星成功发射，标志着北斗三号全球系统星座的部署已经全面完成。该卫星为地球同步轨道卫星。已知同步卫星围绕地球做匀速圆周运动的周期为、轨道半径为，地球半径为，引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 地球的质量为
B. 地球的平均密度为
C. 静止在赤道表面的物体随地球自转的线速度为
D. 同步卫星的加速度为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组用如图所示装置研究平抛运动。装置中，竖直硬板上依次固定着白纸和复写纸，可上下调节的水平挡板。小钢球从斜槽中某高度由静止释放，从斜槽末端飞出的钢球落到挡板上会挤压复写纸，在白纸上留下印记；上下调节挡板，通过多次实验，白纸上会留下钢球经过的多个位置，最终用平滑曲线将其连接，得到钢球做平抛运动的轨迹。
下列说法正确的是_______。
A.安装斜槽时，应保证斜槽末端的切线水平
B.钢球与斜槽间的摩擦是造成实验误差的主要原因
C.上下移动水平挡板时，其高度必须等距离变化
D.钢球每次都应从斜槽中同一高度由静止释放
一个小组的同学在实验中只画出了如图所示的一部分曲线，他们在曲线上取水平距离相等的三点、、，量得，利用这些数据，可求得
照相机的频闪周期____；
小球做平抛运动的初速度大小是________；
小球平抛运动到位置的速度大小是_________。
12.某同学用如图甲所示的装置探究向心力跟角速度的关系滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力的大小滑块上固定一遮光片，图示位置滑块正上方有一光电门固定在铁架台的横杆上滑块每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力和角速度的数据．
单选本实验采用的科学方法是__________选填选项前的字母
控制变量法 等效替代法 理想实验法 建立物理模型法
为探究向心力跟角速度的关系，实验中需要保持滑块的质量和转动的__________不变
已知滑块旋转半径为，旋转过程中每次遮光片经过光电门时的遮光时间为，滑块上固定的遮光片宽度为，则角速度__________
在探究向心力跟角速度的关系时，选用质量适当的滑块和长度适当的细线，多次改变竖直杆转速，记录多组力和计算出的对应角速度，用图像法来处理数据，画出了如图乙所示的图像，该图线是一条过原点的直线，则图像横坐标表示的物理量可能是__________选填选项前的字母
． ． ． ．
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.近日，中国第次南极科学考察活动圆满落下帷幕，备受瞩目的“雪龙”号从南极出发经赤道返回上海某同学设想，在考察船“雪龙号”上做一些简单的实验，来测定引力常量：当“雪龙号”停泊在赤道时，用弹簧测力计测量一个钩码的重力，记下弹簧测力计的读数，当“雪龙号”到达南极后，仍用弹簧测力计测量同一个钩码的重力，记下弹簧测力计的读数地球自转的周期为，地球的平均密度为，圆周率为，不考虑地球两极与赤道半径差异．
求引力常量
若已知地球的半径为，求人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度．
14.小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动．当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离后落地，如图所示．已知握绳的手离地面高度为，手与球之间的绳长为，重力加速度为。忽略手的运动半径和空气阻力。
求绳断时球的速度大小？
问绳能承受的最大拉力多大？
15.如图所示，有一个可视为质点的质量为的小物块，从光滑平台上的点以的初速度水平抛出，到达点时，恰好沿点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端点的质量为的长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数，圆弧轨道的半径为，点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角，不计空气阻力，求：
、两点的高度差
小物块刚要到达圆弧轨道末端点时对轨道的压力
要使小物块不滑出长木板，木板的最小长度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】经典力学完全适用于宏观低速运动的物体，宏观物体是相对于微观粒子而言的；在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，经典力学仍然是正确的，故不会过时也不会失去价值，故AB错误；
C.牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测量了引力常量，故C错误；
D.牛顿把天体的运动与地面上物体的运动统一起来，成功的解释了天体运动的规律，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】A.若开始滑块在最低点，对物体受力分析可得：物体受到重力和支持力，物体所处位置的圆周运动半径为，故不需要向心力，所以随着增大，需要的向心力一直为，故A错误；
若开始滑块偏离最低点，对物体受力分析可得：物体仍受到重力和支持力，两个力的合力充当向心力；假设滑块最后会到与等高度位置，则在竖直方向只受到重力作用，物体在该位置不能处于相对静止状态，故滑块最后不能到达与等高度位置，故B错误，C正确；
D.若容器口处粗糙，与容器间的动摩擦因数为，物体受到重力、支持力和摩擦力的作用，三力的合力来充当向心力，若能在容器口处随容器一起转动，则有，，联立可得：，故D错误；
故选C。
3.【答案】
【解析】A.宇航员太空行走，要关注其动作，不能将其看成质点，故A错误；
B.飞船和核心舱对接时，要注意对接位置以及对接时机等，其形状对此过程有影响，不能忽略，故不能将它们看作质点，故B错误；
C.研究神舟十二号载人飞船绕地球运行时间，可以把神舟十二号载人飞船的形状和大小忽略，把它看成质点，故C正确。
D.机械臂在工作时，要关注其每一个动作，不能将其看作质点，故D错误；
故选C。【解答】
4.【答案】
【解析】令地球的周期为，公转半径为，行星的周期为，公转半径为，根据开普勒第三定律：
得行星公转轨道半径与地球公转半径之比为：
由题意知，由图甲到图乙，地球比行星多运动半周的时间为，其中年则有：
由此可得：
整理可得：
综上可得：，故B正确，ACD错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】、风力发电机将风的机械能转化为电能，故A错误；
B、我国风能资源总储量约，三峡水电站装机容量达到万千瓦合，可知我国风能资源总储量约为个三峡水电站的装机容量，故B正确；
C、风力发电是把风的机械转化为电能，不违反能量守恒定律，故C错误；
D、水能与风能都是清洁能源且都是可再生能源，故D错误。
故选：。
风力发电机将机械能守恒为电能；结合题目中的数据比较；水能与风能都是可再生能源。
该题属于能源的开发与利用，要注意牢记两类能源的区别以及常见的能源的种类。
6.【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。
7.【答案】
【解析】、小球在竖直平面内做角速度为的匀速圆周运动，向心力为，即合力为，由于不知道的大小，故无法确定小球运动到最高点时，杆对球的作用力大小及方向，故A错误；
、在点，小球的受到的向心力为，方向水平向右，根据力的合成可知，杆对球的拉力为：
，杆对小球的作用力方向与水平方向的夹角为，故C错误，D正确；
故选：。
小球在竖直平面内做匀速圆周运动，合力提供向心力。
本题考查了竖直平面内圆周运动的问题，解题的关键是明确小球做匀速圆周运动，合力提供向心力，不是变速圆周运动。
8.【答案】
【解析】A.时刻，牵引力，根据牛顿第二定律有：，列车的加速度，故A正确；
B.从至时间内，列车的加速度减小，速度增大，故B错误；
C.在时刻以后，机车的牵引力等于，故C错误；
D.该列车的机车牵引力最大值为 ，故D错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】本题考查引力做功与引力势能的关系。可用类比法。类比重力做功与重力势能的关系分析。
A.若以无穷远为零势能参照点，卫星从无穷远靠近地球，引力做正功，引力势能减小，在轨道上的势能均为负值，A正确；
B.卫星自点向点运动，引力做正功，引力势能减少，则的引力势能比在点的引力势能大，B正确；
C.卫星从点运动到点，地球对卫星的引力做负功，C错误；
D.卫星在椭圆轨道上运动，距离地球位置发生变化，引力势能改变，D错误。
故选AB。
10.【答案】
【解析】、设地球的质量为，卫星的质量为，根据万有引力提供向心力可得：，解得：，故A错误；
B、地球的体积，根据密度计算公式可得地球的密度为，故B错误；
C、静止在赤道上的物体随地球自转的角速度等于地球自转的角速度，随地球自转的线速度，故C正确；
D、同步卫星的向心加速度大小为，故D正确。
故选：。
11.【答案】
【解析】安装斜槽时，为了保证小球做平抛运动，斜槽末端切线需水平，故A正确；
钢球与斜槽间的摩擦不会引起实验的误差，只要让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，保证到达斜槽底端的速度大小相等即可，故B错误，D正确；
C.移动水平挡板时，高度不需要等距变化，故C错误；
故选AD。
到和到的水平位移相等，则运动时间相等为，在竖直方向上，根据，
可得照相机的频闪周期为。
平抛运动的初速度为。
因竖直方向的分运动，点是和的中间时刻点，有，
则点的速度为水平速度和竖直速度的合成，有。
12.【答案】 半径； ；
【解析】本实验采用的科学方法是控制变量法。
故选；
为探究向心力跟角速度的关系，实验中需要保持滑块的质量和转动的半径不变；
每次遮光片经过光电门时的遮光时间为 ，滑块上固定的遮光片宽度为，则滑块的线速度大小为
根据 ，
可得角速度为 ；
根据
可知 图像是过原点的直线，可知图乙中横坐标表示的物理量可能是 ，故选。
13.【解析】在赤道地区：，
在地球两极地区有：，
又因为：，
解得：。
当卫星贴近地表运行时线速度最大，
由万有引力提供向心力：，
解得：。
14.【解析】由平抛运动的规律得：竖直方向，水平方向，
解得
小球做圆周运动有牛顿第二定律得：，
其中
解得
15.【解析】根据几何关系可知：小物块在点速度大小为：，
竖直分量：
下落高度：
小物块由到的过程中，由动能定理得：

代入数据解得：
小球在点时由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
由牛顿第三定律得，方向竖直向下
设小物块刚滑到木板左端达到共同速度，大小为，小物块在木板上滑行的过程中，小物块与长木板的加速度大小分别为：
，
速度分别为：，
对物块和木板系统，由能量守恒定律得：
代入数据解得：，
即木板的长度至少是。
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