安徽省黄山市2024-2025学年高一下学期期末考试物理试卷

安徽省黄山市2024-2025学年高一下学期期末物理试卷
一、单选题
1．关于质量恒定物体的运动，下列说法中正确的是（以下选项中的力均不为零）（　　）
A．物体在恒力作用下，不可能做曲线运动 B．物体在变力作用下，可能做直线运动
C．物体在恒定合力作用下，动能可能不变 D．物体在变力作用下，动能一定发生变化
2．下列说法正确的是（　　）
A．在运行的列车上的手表走过，地面上“实际”时间小于
B．牛顿力学不仅适用于宏观物体的低速运动，也适用于微观粒子的高速运动
C．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
D．在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同
3．修正带是我们生活中常用的学习用品。如图，A为修正带内部大齿轮边缘一点，B为小齿轮边缘一点，C为大齿轮上一点，且。当齿轮转动，以下说法正确的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，A、B、C三个球（可视为质点）初速度大小均相同，同时水平抛出（地面水平长度足够），A、C球抛出高度相同，不计任何阻力。假定任意球与地面碰撞后都立即消失。则下列说法正确的是（　　）
A．图中A、B不可能发生碰撞 B．图中B、C可能发生碰撞
C．图中A、C一定会发生碰撞 D．图中A、C不可能发生碰撞
5．小明在操场里打排球时，他以初速度将排球竖直向上抛出，直至落回抛出点过程中。考虑空气阻力，且空气阻力与速度成正比，方向始终与运动方向相反。重力加速度，下列说法正确的是（　　）
A．由于空气阻力，排球到达最高点时加速度大小大于
B．排球上升阶段机械能损失大于下降阶段机械能损失
C．排球上升阶段动能的减少量等于重力势能的增加量
D．排球下降阶段重力势能的减少量等于动能的增加量
6．截至2024年10月31日，我国神舟飞船已成功发射了十九次，神舟飞船发射升空后与空间站对接过程示意图如图所示，对接前飞船在圆轨道I上运动，空间站在圆轨道Ⅲ上运动，Ⅱ为对接转移轨道，下列说法正确的是（　　）
A．空间站在轨道Ⅲ上的万有引力一定比飞船在轨道Ⅱ上的万有引力大
B．飞船从轨道Ⅱ的近地点向远地点运动过程中，速度一直在增大
C．飞船从轨道I进入轨道Ⅱ的过程中，机械能增大
D．由于高纬度地区重力加速度较小，故选择发射场应该尽可能靠近两极
7．如图所示，一人站在岸上，利用绳和定滑轮拉船靠岸，若人以恒力F沿绳方向拉动小船，使其从静止开始加速至某位置时，绳端速度为v，船速为，绳段与水平面夹角为段与水平面夹角为。不计摩擦和绳的质量，船所受阻力恒为。下列说法错误的是（　　）
A．此时小船的速度 B．此时绳端拉力F的功率
C．船在此过程中加速度不断减小 D．绳对船拉力的功率先增大后减小
8．如图所示，足够长光滑轻质细管与水平面的夹角为，细管的底端在点，可绕竖直轴转动，一根轻弹簧一端固定在轻管底端，弹簧的原长是L，劲度系数均为k，另一端拴接一质量为m的小球，小球直径略小于细管直径。已知重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．夹角不变时，轻管对小球的弹力大小始终不变，与角速度大小无关
B．当轻管绕竖直轴以角速度匀速转动时，弹簧刚好恢复原长
C．若轻管从静止开始绕竖直轴转动，角速度缓慢增大，转至弹簧的弹性势能与静止时相等，外界对转动装置所做的功
D．当轻管绕竖直轴以角速度匀速转动时，为保证弹簧处于原长，调整轻管，此时
二、多选题
9．武汉渡江节是为了纪念毛主席畅游长江而举办的全民节日。2024年8月8日渡江节中，某位游泳爱好者始终保持头朝向对岸，从起点A沿直线到达终点B用时30分钟。已知该段长江宽1000米，连线距离为3000米。下列说法正确的是（　　）
A．当天水流速度约为
B．该游泳者在静水中的速度约为
C．由于风力影响导致水速增大，为了保证轨迹仍为直线，需要增大游泳者速度
D．其他条件不变的情况下，由于风力影响导致水速增大，游泳者仍能到达B点
10．某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，使球能在竖直平面内以手握住绳的端点为圆心做完整的圆周运动。小球可视为质点，当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出。已知圆心离地的高度d，圆心与球之间的绳长为，轻绳最大拉力为，重力加速度为g，忽略空气阻力。以下说法正确的是（　　）
A．小球飞出时的速度大小为
B．当小球恰好在竖直面内做完整的圆周运动时，要求球仍在最低点飞出，需要在手的正下方放置一枚钉子，钉子的位置可以在圆心下任意位置
C．绳长不变，在圆心正下方放置一刀片使小球飞出，则小球落地的水平位移
D．改变绳长，使绳仍在小球运动到最低点断裂，小球平抛的最大水平位移为
三、实验题
11．某兴趣小组在研究平抛运动规律时，受牛顿管启发定制了如图所示的玻璃管（可抽成真空）。其中平行电磁铁。实验时，小球从C开始在玻璃管内空中运动，直至落到底部。
(1)下列关于实验要求说法正确的是（　　）
A．玻璃管中轴线应调整至同一竖直平面
B．应调整至水平
C．应尽量光滑
(2)将玻璃管抽成真空，电磁铁断电后，小球开始运动，用手机记录小球在管内空中运动的轨迹，测量其下落高度h和平抛的水平距离x，如图所示。其平抛的初速度 ，实验用小球可以是 （选填“实心铁球”“铁球壳”“实心铁球或铁球壳均可”）。
12．某班级同学利用如图所示装置验证机械能守恒定律。轻绳的一端固定在O点，另一端连接一质量的小球，让小球依次从距最低点为（轻绳水平）高度处静止摆下。用测量工具测出轻绳的长度为，小球的直径为，当地重力加速度为g。
(1)一组同学在小球运动的最低点安装有一光电门装置（图中未画出），小球静止在最低点时光电门发出的红外线正对球心。将小球拉至高度处静止释放，小球经过最低点时光电门记录的挡光时间，则小球从高度处运动至最低点过程中，重力势能的减少量为 J，动能的增加量为 J；（g取，结果保留两位有效数字）
(2)另一组同学在O点处加装拉力传感器（图中未画出），小球静止在最低点时，将传感器示数清零。实验中将小球拉至h处由静止释放，记录小球到达最低点时的拉力传感器示数F，并作出图像，若小球机械能守恒，则下列图像合理的是___________；
A． B． C．
(3)第三组同学考虑到前两组同学实验时小球下摆高度相同，于是作出了图像，若小球运动过程中机械能守恒，则图像斜率为 （用表示）。
四、解答题
13．飞天一直是人类的梦想，如果有一天宇航员能登陆其他星球，且他已知引力常量G和星球半径R，手上有一个已知质量为m的钩码和一个弹簧测力计。不考虑星球自转。则：
(1)宇航员要利用手头材料测该星球的质量，如何操作，并写出星球质量的表达式；
(2)若该星球的平均密度是，靠近星球表面运行的卫星周期是T，证明：是一个常量，即对任何星球都相同。
14．质量均为的玩具车A、B进行测试时，A车在平直地面上以恒定加速度启动，A车启动的同时B车从其旁边沿相同的运动方向以匀速驶过。经过2s，A车追上B车，此时A车恰好结束匀加速直线运动，如图所示为两车的图像。已知A车的额定功率为，且A车在运动过程中所受阻力恒定为车重的0.05倍，A车从静止达到最大速度用时，求：
(1)A车达到的最大速度；
(2)A车匀加速阶段的牵引力大小；
(3)A车加速阶段牵引力做了多少功？
15．中国空间站，又名天宫空间站，是中国自主设计的多舱段在轨组装建造的空间站。科研人员在地表处和空间站内分别完成了下面两个实验。地表处重力加速度g取。
(1)在地球表面，长木板A静止在水平地面上，物块B（可视为质点）以一定初速度滑上A，在此后的运动过程中，B恰未从A上掉落。B的动能随其位移x变化关系如图所示。已知：B质量为A质量的2倍，A、B间动摩擦因数为A与水平地面间动摩擦因数的3倍，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。试求B在A上滑动时B所受摩擦力大小、A所受合力大小以及A的长度；
(2)在空间站内，将两根长均为的轻绳如图竖直悬挂在固定点O处，另一端分别连接小球a和b、小球可视为质点，的质量分别为m和，现使a获得水平初速度，后立即与小球b发生碰撞。小球碰撞时间极短，碰后瞬间速度分别为，且碰撞过程中机械能守恒。碰后，小球b运动至最高点时速度为。试求碰后经多长时间相遇。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D C A B C D B ABC AD
11．(1)AB
(2) 实心铁球或铁球壳均可
【详解】（1）为了使小球在同一竖直面内做平抛运动，则应将OA调整到水平，将玻璃管中轴线应调整至同一竖直平面，不需要保证ABC光滑，只需要每次实验时从ABC轨道的同一位置由静止下滑即可。
故选AB。
（2）[1]根据平抛运动知识，
可知小球做平抛运动的初速度为
[2]由于玻璃管内为真空状态，则没有空气阻力，即实验用的小球可以是实心铁球或铁球壳均可。
12．(1) 0.39 0.38
(2)B
(3)
【详解】（1）[1]重力势能的减少量为
[2]小球到最低点时的速度大小为
则动能的增加量为
（2）在最低点对小球由牛顿第二定律
由机械能守恒定律
联立可得
由于小球静止在最低点时，将传感器示数清零，则上式变形为
故图像是一个过原点的直线。
故选B。
（3）在最低点对小球由牛顿第二定律
其中
根据前面两组实验，小球静止在最低点时，将传感器示数清零，则上式变形化简为
由图可知满足机械能守恒定律。
13．(1)用弹簧测力计测量钩码静止时的重力F，
(2)见解析
【详解】（1）用弹簧测力计测量钩码静止时的重力F，根据平衡条件
可得该星球表面的重力加速度为
在星球表面有
解得该星球质量的表达式为
（2）由万有引力提供向心力
可得
其中该星球的体积为
则该星球的密度为
故，为常量。
14．(1)6m/s
(2)3N
(3)114J
【详解】（1）当A车的牵引力等于阻力时，速度达到最大值，此时功率为，则根据
其中
解得
（2）由于A车恰好结束匀加速运动时追上B车，可知A车追上B车时，有
此时A车功率恰好达到最大，由
联立解得A车匀加速阶段的牵引力大小为
（3）A车匀加速阶段，牵引力做的功为
A车达到最大功率后保持功率不变，A车做加速度逐渐减小的加速运动，最终达到匀速直线运动，故变加速阶段，牵引力做的功为
所以A车加速阶段牵引力做的功为
15．(1)4N，2N，2m
(2)0.63s
【详解】（1）设A与地面间的动摩擦因数为，则A、B间动摩擦因数为，A的质量为m，B质量为2m，则根据图像的斜率绝对值表示B所受合外力大小，则
对A受力分析可得A所受的合力为
由图可知，B滑行3m时，A、B共速，则
此过程中对A由动能定理
解得
故A的长度为
（2）由于空间站内物体处于完全失重环境，故b碰后瞬间的速度为
碰撞过程中由机械能守恒定律
考虑到实际情况，故a碰后速度
碰后均做匀速圆周运动，根据
代入数据解得碰后相遇时间为