湖北省黄冈市十五校2024-2025学年高一下学期4月期中联考物理试卷（含解析）

湖北省黄冈市十五校2024-2025学年高一下学期4月期中联考物理试题
一、单选题
1．下列关于匀速圆周运动的描述中正确的是（　　）
A．匀速圆周运动是匀速运动
B．匀速圆周运动是匀变速运动
C．匀速圆周运动是加速度变化的运动
D．匀速圆周运动相等的时间内速度变化量相等
2．在我国汉代，劳动人民就已经发明了辘轳，如图所示，可转动的把手边缘上a点到转轴的距离为4R，辘轳边缘上b点到转轴的距离为R，忽略空气阻力和绳的粗细。在水桶离开水面后匀速上升的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．a点与b点的角速度之比为
B．a点与b的线速度大小之比为
C．a点与b点的向心加速度大小之比为
D．a点的加速度和水桶的加速度大小之比为
3．如图所示，a是赤道上放置在发射架上待发射的卫星，b是近地卫星，下列对a、b两颗卫星所做的匀速圆周运动的描述中正确的是（　　）
A．向心力 B．周期
C．线速度大小 D．向心加速度大小
4．我国古代劳动人民创造了璀璨的农耕文明。图（a）为《天工开物》中描绘的利用耕牛整理田地的场景，简化的物理模型如图（b）所示，人站立的农具视为与水平地面平行的木板，两条绳子相互平行且垂直于木板边缘。已知人与农具沿水平方向以v匀速前进时，每条绳子拉力均为F，绳子与水平地面夹角均为。则在人与农具前进距离为d的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．农具对人的支持力大小为
B．地面对农具的阻力大小为
C．耕牛对农具做的功
D．耕牛对农具做功的功率为
5．中国的二十四节气是中华民族优秀的文化传统与祖先广博智慧的世代传承，被国际气象界誉为中国“第五大发明”。如图所示为地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处的四个位置，分别对应我国的四个节气。冬至和夏至时地球中心与太阳中心的距离分别为、，下列说法正确的是（　　）
A．冬至时地球的运行速度最小
B．地球在冬至和夏至时，所受太阳的万有引力之比为
C．地球运行至冬至时，地球和太阳组成的系统势能最大
D．地球从春分运行至夏至的时间大于从秋分运行至冬至的时间
6．如图所示，汽车在足够长的平直路面上匀速行驶，通过路面b处后由于所受阻力变小，速度发生变化并最终仍匀速行驶，整个过程中汽车的输出功率保持不变，能够描述这一过程的图像是（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，竖直的杆固定在地面上，倾角为、顶端装有定滑轮的足够长斜面也固定。斜面左端与竖直杆间距为L。质量为m的小滑块A套在杆上，滑块B位于斜面上，不可伸长的轻绳绕过滑轮连接滑块A、B。最初A搁在地面上，轻绳刚好翻直，滑轮左端轻绳与杆的夹角为，滑轮右端轻绳与斜面平行。某时刻释放B滑块，A刚好可以上升到与滑轮等高的位置。不计一切摩擦，则有（　　）
A．B滑块沿斜面下降的最大距离为
B．B滑块的质量为
C．减小B滑块的质量，A上升的最大高度将增大
D．A滑块的速度最大时，B滑块的速度可能为零
二、多选题
8．牛顿在万有引力定律建立的过程中进行了著名的“月-地检验”，若月球绕地球运动轨道半径为r，向心加速度为a，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，地球对月球的引力为，地球对地面某一物体的引力为，忽略地球自转影响。关于“月-地检验”，下列说法中正确的是（　　）
A．进行“月-地检验”时不需要引力常量G的数值
B．进行“月-地检验”时一定要计算、的大小
C．若计算得，则验证了、遵循相同的规律
D．若计算得，则验证了、遵循相同的规律
9．如图甲，某人佩带腰带外侧带有轨道的呼啦圈，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为m，轻绳长为l，悬挂点P到腰带中心O点的距离为R，水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重以角速度在水平面内做匀速圆周运动。轻绳与竖直方向夹角为，运动过程中腰带可视为静止，不计配重的一切阻力，重力加速度为g，则配重所需的向心力可表示为（　　）
A． B． C． D．
10．“戴森环”是人类为了解决地球能源危机提出的一种科学构想，它通过一系列搭载太阳能接收器的卫星来接收能量。若这些卫星绕太阳公转的轨道半径均为0.4AU（1AU代表地球到太阳中心的距离）的圆周，则下列说法正确的是（　　）
A．卫星和地球运动的角速度大小之比为
B．卫星和地球运行的向心加速度大小之比为
C．卫星和地球运行的线速度大小之比为
D．卫星和地球运行的周期之比为
三、实验题
11．探究向心力大小与物体质量、角速度和轨道半径的关系，使用的向心力演示仪如图1所示，简化示意图如图2所示。挡板B、C到转轴距离为R，挡板A到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同。
(1)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的__________；
A．探究力的合成遵行的平行四边形法则
B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C．探究小车速度随时间变化的规律
(2)探究向心力的大小与角速度的关系，可将传动皮带套在②⑤塔轮上，将质量相同的小球一个放在挡板B处，另一个放在挡板 处（选填“A”或“C”中的一个）；
(3)将皮带套在①④塔轮上，在A和C处放上质量分别为2m和m的小球（不计小球大小），适当调整手柄转动的转速，稳定时使左右标尺均露出完整的格子数，则左、右标尺显示的格子数之比为 。
12．某实验小组利用重物下落验证机械能守恒定律。
(1)下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，操作最合理的是__________。
A． B．
C． D．
(2)甲同学选出一条清晰的纸带如图所示，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为，，，打点计时器的频率为50Hz，重锤的质量为0.1kg，当地重力加速度。甲同学根据以上数据计算得，当打点计时器打下B点时重锤的动能为 J，此过程中重力势能减少了 J。（结果均保留三位有效数字）
(3)由于存在空气阻力和摩擦阻力，则重锤下落过程中重力势能的减少量 动能增加量（填“”、“”或“”）。
(4)若实验中所有操作均符合要求，发现计算出的动能增加量大于重力势能的减少量，可能原因是__________。
A．重力加速度g取计算
B．实验中电源中的实际频率变大
C．实验中电源中的实际频率变小
四、解答题
13．2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器由“长征五号”遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，自此开启世界首次月球背面采样返回之旅。如图所示，探测器在近月的圆形轨道上运行。已知月球的半径为R，探测器在近月轨道运动的周期为T，万有引力常量为G，将月球看做质量分布均匀的球体，求：
(1)探测器在近月轨道上运动的加速度大小a。
(2)月球的平均密度。
14．如图所示，长为L的轻杆两端分别固定着表面有光滑涂层的A、B小球，小球可当作质点，放置在粗糙水平桌面上，杆中心O有一竖直方向的固定转动轴，A、B的质量分别为3m、m。当轻杆以角速度绕轴在水平桌面上转动时，忽略轻杆和竖直转轴之间的摩擦，重力加速度为g。
(1)求转轴受到杆拉力的大小F；
(2)若改变转轴的位置，使转轴和轻杆间没有挤压，求轴到A球的距离；
(3)若A球在运动过程中表面涂层脱落导致A与桌面间有摩擦，设摩擦因数为，忽略A球质量变化，求A球运动的总路程s。
15．某玩具厂设计玩具小车的轨道时，将位于竖直面内光滑的弧形轨道AB和圆轨道CD（轨道底端开有小口）安装在不同长度的水平粗糙轨道BC的两端，且使弧形轨道和水平轨道相切于B、C两点，如图所示。模拟玩具车的滑块从距离水平轨道高的左侧弧形轨道静止释放，滑块通过B、C两点时无能量的损失。已知圆弧半径，滑块与水平轨道的动摩擦因数，滑块的质量，滑块可视为质点，重力加速度g取。求：
(1)滑块到达B点时的速度大小；
(2)若水平轨道BC长为，滑块运动到C处时受到的轨道对它的支持力大小；
(3)要保证滑块能到达右边半圆轨道，且运动中不脱离轨道，水平轨道BC长度满足的条件。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C B C D A B AD AD BD
11．(1)B
(2)
(3)
12．(1)A
(2) 0.198 0.202
(3)
(4)C
13．(1)
(2)
14．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）设杆对A、B球的拉力大小分别为和，轴对杆的弹力为，对两球做匀速圆周运动有，
有
联立解得
由牛顿第三定律知轴受到杆的拉力
（2）设转轴到A、B两球的距离分别为和，杆对A、B球的拉力大小为，则有，
又
解得轴到A球的距离
（3）设A、B两球的线速度大小为，则有
由能量转化守恒知，系统的动能全部转化为热量，设A球运动的路程为，则有
解得
15．(1)
(2)35N
(3)或
【详解】（1）设滑块到达点的速度为，对滑块在左侧轨道下滑过程由机械能守恒，则有
代入数据得
（2）设滑块到达点的速度为，对滑块运动到过程由动能定理则有
对滑块在处，由牛顿第二定律则有
联立以上两式，解得
（3）设滑块恰好滑到处时，水平轨道长为，由动能定理则有
解得
设滑块恰好滑到处时，水平轨道长为，由动能定理则有
解得
设滑块恰好滑到处，水平轨道长为，由动能定理则有
滑块恰好到点，则有
解得
综合可得水平轨道长度必需满足或