辽宁省鞍山市2024-2025学年高一下学期期末考试 物理试卷（含答案）

辽宁省鞍山市 2024-2025 学年高一下学期期末考试物理试卷
一、单选题
关于运动和力，下列说法正确的是（ ） A．物体受到的力不为恒力，物体一定做曲线运动 B．物体受到变化的合力作用时，它的速度大小一定改变 C．物体在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变 D．当物体受到与初速度方向不在同一条直线的合力作用时，物体一定做曲线运动
如图为直升飞机吊装全地形车的情景，飞机水平匀速飞行的同时把全地形车往上提升，让全地形车竖直向上做匀加速直线运动。若以全地形车刚开始向上运动的位置为坐标原点，竖直向上为 y 轴正方向，飞机飞行方向为 x 轴正方向，则全地形车的运动轨迹为（ ）
B． C． D．
我国北斗卫星导航系统（BDS）可以为全球提供定位、导航、授时、5G 传输等服务。A、B 为“北斗”系统中的两颗卫星，这两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动。A、B 两颗卫星在轨运行周期之比为 k，则 A、B两颗卫星与地心连线在单位时间内扫过的面积之比为（ ）
1
A．k B． k 2
1
C． k 3
2
D． k 3
4．2024 年第 11 号台风“摩羯”于 9 月 6 日在海南文昌登陆，登陆时中心附近最大风力有 17 级以上，造成具大破坏．已知 11 级台风的风速范围为28.5m/s~32.6m/s ，17 级台风的风速范围为56.1m/s~61.2m/s ．若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则 17 级台风对该标志牌的作用力大小约为 11 级台风的（ ）
A．2 倍 B．4 倍 C．8 倍 D．16 倍
5．如图所示，楔形木块 ABC 固定在水平面上，光滑斜面 AB 与水平面的夹角为 60°，粗糙斜面 BC 与水平面的夹角为 30°， AB 与 BC 均足够长。长为 l、质量为 m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳放置于 BC 上，其上端与 B 齐平。质量为 2m 的物块通过一根不计质量的细线与软绳上端相连，并放置于 AB 上，物块由静止释放后沿 AB 下滑（重力加速度为 g），直到软绳刚好离开 BC 完全进入 AB ，在此过程中（ ）
A．物块和软绳组成的系统机械能守恒 B．软绳的重力势能减少 3 1
4
C．物块的重力势能减少mgl
mgl
D．软绳克服摩擦力做的功等于软绳的机械能减少量
6．2024 年 9 月 24 日，我国全球首个医学遥感卫星（珞珈四号 01 星）成功发射，卫星在离地面约500 km
的高度绕地球做匀速圆周运动；2022 年 4 月 15 日，我国新一代地球同步轨道通信卫星（中星6D 卫星）成功发射，卫星在离地面约3.6 104 km 的高度绕地球做匀速圆周运动；地球赤道上有一物体。关于赤道上物体、珞珈四号 01 星、中星6D 卫星，下列说法正确的是（ ）
A．赤道上物体的线速度最大 B．赤道上物体的周期小于中星6D 卫星的周期
C．珞珈四号 01 星的角速度小于中星 6D 卫星的角速度
D．珞珈四号 01 星的向心加速度大于中星6D 卫星的向心加速度
如图所示，光滑水平面上甲、乙两球间粘少许炸药，一起以速度 0.5 m/s 向右做匀速直线运动。已知甲、乙两球质量分别为 0.1 kg 和 0.2 kg。某时刻炸药突然爆炸，分开后两球仍沿原直线运动，从爆炸开始计时经过 3.0 s，两球之间的距离为 x = 2.7 m，则说法正确的是（ ）
刚分离时，甲、乙两球的速度方向相同 B．刚分离时，甲球的速度大小为 0.1 m/s，方向水平向左
刚分离时，乙球的速度大小为 0.3 m/s
爆炸过程中释放的能量为 0.27 J
二、多选题
水车是中国最古老的农业灌溉工具，是珍贵的历史文化遗产。水车的简易模型如图所示，水流自水平放置的水管流出，水流轨迹与水车车轮的边缘相切，可使车轮持续转动，切点与所在车轮横截面的圆心的连
线与水平方向的夹角为37 。若水管出水口处水流的速度大小为v0 6m / s ，车轮半径 R 2m ，不计空气阻
力，重力加速度大小 g 取10m/ s2,sin37 0.6,cos37 0.8，水流到达车轮边缘时的速度与车轮边缘切点的线速度相同，则下列说法正确的是（ ）
水管出水口距轮轴O 的水平距离为4.8m
水管出水口距轮轴O 的竖直距离为4.4m C．车轮的角速度是10rad / s D．从出水口到车轮边缘的过程中，水流速度变化量的大小为8m / s
我国首次火星探测任务已取得圆满成功。着陆器着陆前的模拟轨迹如图所示，先在轨道 I 上运动，经过 P点启动变轨发动机切换到圆轨道 II 上运动，经过一段时间后，再次经过 P 点时启动变轨发动机切换到圆轨道 III 上运动。轨道上的 P、Q、S 三点与火星中心位于同一直线上， P、Q 两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点，且 PQ 2QS 4R （R 为火星的半径）。着陆器在轨道 I、Ⅱ、III 上经过 P 点的速度分别为
v1、v2、v3 ，在轨道Ⅱ上的运行周期为T ，引力常量为G ，下列说法正确的是（ ）
v1 v2 v3
火星的密度为 81π
GT 2
v2
着陆器变轨前在轨道 I 上运动时，经过 P 点的加速度为 2
3R
着陆器在轨道Ⅱ上经过S 点的机械能小于轨道 III 上经过Q 点的机械能 10．中国目前拥有世界上最完善的高铁系统，高铁是中国科技发展的一张世界名片。假设有一动车组由四节车厢连接而成，每节车厢的质量均为m 、阻力均恒为 f ，其中第一节和第四节为动力车厢，功率均恒为 P，重力加速度为 g。该动车组由静止开始恒定功率启动，下列说法正确的是（ ）
P
该动车组的最大行驶速度为 2 f
P
由静止到最大速度过程的平均速度为 4 f
该动车组速度达到最大时，第二、三两节车厢之间的作用力大小为2 f
当速度为最大值的一半时，动车组运行的加速度大小为 f
m
某学习小组采用如图所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。
用天平测得滑块 A、B（均包括挡光片）的质量分别为m1 、m2 。
接通充气泵电源后，导轨左侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门 1、2 相连的计时器测得的挡光时间分别为 0.07s、0.06s，则应将导轨右端 （选填“调高”或“调低”），直至滑块通
过两个光电门的 ，说明气垫导轨已经调节水平。
滑块 B 放在两个光电门之间，滑块 A 向左挤压导轨架上的弹片后释放滑块 A，碰后滑块 A、B 均一直向右运动。与光电门 1 相连的计时器的示数只有一个，为t1 ，与光电门 2 相连的计时器的示数有两个，先后
为t2 、t3 。
已知两挡光片的宽度相同，在实验误差允许的范围内，若等式 m1 （用测得的物理量表示）
t1
成立，说明滑块 A、B 碰撞过程中动量守恒；若表达式 （仅用 t1、t2 和 t3 表示）成立，说明滑块 A、 B 碰撞过程中机械能和动量均守恒。
四、实验题
如图甲所示的装置叫作阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示，已知重力加速度为 g。
实验时，该同学进行了如下搰作：
①将质量均为 M（A 的含挡光片，B 的含挂钩）的重物用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出 （填“A 的上表面”“A 的下表面”或“遮光片中心”）到光电门中心的竖直距离 h 及遮光
片的宽度 d；
②在 B 的下端挂上质量为 m 的物块 C，让系统（重物 A、B 以及物块 C）由静止开始运动，光电门记录挡光片遮光的时间为 t；
如果系统（重物 A、B 以及物块 C）的机械能守恒，应满足的关系式为 ；
如果系统（重物 A、B 以及物块 C）的机械能守恒，不断增大物块 C 的质量 m，重物 B 的加速度 a 也将不断增大，那么 a 与 m 之间的定量关系是 ，m 不断增大时，a 会趋于 。
五、解答题
图甲是传统儿童玩具拨浪鼓，图乙是其结构示意图，在圆形鼓的直径两端系两根轻绳，轻绳下端连着两个相同的小球。鼓的半径为 r，轻绳长度为 r，小球的质量为 m，重力加速度为 g，当手柄竖直时，匀速转动手柄，轻绳与竖直方向的夹角为 30°。不计空气阻力，求：
轻绳对球的拉力大小。
波浪鼓转动的角速度大小。
北京时间 2024 年 7 月 31 日，在巴黎奥运会自由式小轮车女子公园赛决赛中，中国选手邓雅文夺得金牌。这也是中国运动员第一次参加奥运会自由式小轮车项目。其部分场地可以简化为如图所示的模型，平
台 A 左右弧面对称，右侧为半径r 3m 的部分圆弧面，圆心角θ满足sinθ 0.8 ，平台 B
1
为 4 的圆弧面，半
径 R 3.2m ，邓雅文以一定的初速度v0 从平台的左下端冲向平台 A，从 M 点腾空后沿切线从 N 点进入赛道，
再经过一段水平骑行从 Q 点进入平台 B，恰好到达平台 B 的上端边缘，平台 A 上端 MN 间的距离为 2.4m，邓雅文和独轮车总质量为 75kg，运动过程中可视为质点，整个过程邓雅文只在 PQ 段进行了骑行做功，不计一切阻力，重力加速度取 g 10m / s2 ，求：
邓雅文和独轮车到达 Q 点时赛道给独轮车的支持力大小；
邓雅文和独轮车在 MN 段腾空最高处的速度；
邓雅文在 PQ 段骑行过程中所做的功。
足够长的光滑水平面右侧有一固定的竖直挡板。物块 A、B 用一细线连接，二者之间压缩着一段轻弹簧
（弹性限度内），弹簧与物块 A 拴接，但与物块 B 不栓接。烧断细线，物块 A、B 向两侧弹开，当弹簧恢复原长后，物块 A、B 将在水平面上分别向左、向右做匀速运动，直至物块 B 撞上右侧的竖直挡板被反弹，每次碰撞挡板后，物块 B 的动能都变为碰撞前的 81%。物块 A 的质量为 4kg，物块 B 的质量为 1kg。弹簧
第一次恢复原长时，物块 A 的速度为 5m/s。物块 B 反弹后追上物块 A 时，挤压弹簧并再次被弹开。反复几次，直至不再追上物块 A，求：
烧断细线前，弹簧的弹性势能；
物块 B 第一次被反弹后，追上物块 A 后弹簧弹性势能最大时，物块 A 的速度大小；
物块 B 第二次被反弹后，试计算物块 B 能否追上物块 A。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C C B B D B BD ABC AD
调高 时间相等
m1 m2
1 1 1
t1 t3
t1 t3 t2
【详解】（2）同一滑块通过两个光电门，由v d 知，时间长的速度小，可知滑块做加速运动，导轨右端应
t
调高一点，直至两个计时器显示的时间相等，即说明滑块做匀速直线运动，导轨已调成水平。
v d
v d
v d
滑块A 碰前速度
，碰后速度 1
1
，滑块B 碰后速度 2
3
，在实验误差允许的范围内，若碰撞
2
前后动量守恒，即m v m v m v ，联立以上可得 m1 m1 m2 ；若碰撞过程中机械能守恒，需满足
1 1 1 2 2
t1 t3 t2
m v2 1 m v2 1 m v2 ，整理得 m1 m1 m2 ，联立解得 1 1 1 ，故 1 1 1 成立，说明滑块A 、 B 碰撞
1 1 1 2 2
t2 t2 t2
t t t
t t t
2 2 2
过程中机械能和动量均守恒。
1 3 2
1 3 2
1 3 2
1 d 2
a g
遮光片中心
mgh 2 m 2M t
1 2M g
m
【详解】（1）①[1]实验时，因测量出的速度可视为挡光片中心的速度，所以测量出遮光片中心到光电门中心的竖直距离 h。
（2）[2]重物 A 经过光电门时的速度为
v d
t
如果系统（重物 A、B 以及物块 C）的机械能守恒，应满足的关系式为
1 d 2
mgh 2 m 2M t
（3）[3][4]根据牛顿第二定律可知
mg m 2M a
解得 a 与 m 之间的定量关系是
a mg m 2M
g
1 2M
m
当 m 增大时，式子的分母趋近于 1，则 a 的值会趋于重力加速度 g。
13．(1) T 2 3mg
3
(2)ω
【详解】（1）对球进行受力分析，在竖直方向上
T cos 30o mg
解得绳子的拉力
（2）在水平方向上，根据牛顿第二定律
T 2 3mg 3
T sin 30o mω2 r(1 sin 30o )
可得波浪鼓转动的角速度
ω
14．(1)2250N
(2)3m/s (3)562.5J
【详解】（1）由于运动员恰好到达平台 B 的上端边缘，根据机械能守恒
mgR 1 mv2
Q
根据牛顿第二定律
联立解得支持力大小
2
FN mg m R
FN 2250N
运动员从 M 点做斜抛运动，设初速度为 v，则
vt cosθ 2.4
2v sinθ gt
解得
v 5m/s
因此在最高点的速度
v水平 v cosθ 3m/s
从 M 到 Q 的过程中，根据动能定理
mgr(1 cosθ) W 1 mv2 1 mv2
2 Q 2
解得
W 562.5J
15．（1） 250J ；（2） 7.6m/s ；（3）不能，见解析
【详解】（1）烧断细线，物块 A、B 向两侧弹开，物块 A、B 动量守恒，则
mA vA0 mBvB0 0
解得
vB0 20m/s
根据能量守恒，烧断细线前，弹簧的弹性势能
E 1 m v2 1 m v2 1 4 52 1 1 202 J 250J
p 2 A A0 2 B B0 2 2
物块 B 第一次被反弹后，物块 B 的动能都变为碰撞前的 81%，则
1 m v 2 81% 1 m v2
2 B B1
解得
2 B B0
v B1 18m/s
物块 B 第一次被反弹后，追上物块 A 后弹簧弹性势能最大时，物块 A、B 共速，根据动量守恒可得
mA vA0 mBv B1 (mA mB )v
解得物块 A 的速度大小为
v 7.6m/s
设物块 A、B 第二次被弹簧向两侧弹开时速度为vA1 、vB1 ，根据动量守恒以及机械能守恒可得
mA vA0 mBv B1 mA vA1 mBvB1
m v2
1 m v 2 1 m v2
1 m v2
A A0
解得
2 B B1 2 A A1
2 B B1
vA1 10.2m/s ， vB1 2.8m/s
由于第二次被弹簧向两侧弹开时物块 A 的速度大小大于物块 B 的速度大小，物块 B 第二次被反弹后，物块 B 不能追上物块 A。