湖北省孝感高级中学2025-2026学年高一下学期3月学情自测物理试卷（含解析）

孝感高中 2025 级高一年级
物理试题
一、单选题
1 ．关于天体运动研究的内容及物理学史以下描述正确的是( )
A ．第谷在其天文观测数据的基础上，总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律
B ．牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测出了引力常量的数值
C ．“月-地检验”成功验证了地球对月球的引力与地球对地面物体的引力都遵循相同的规律
D ．天王星是先通过理论计算，后经过实际观测发现的行星，因此被称为“笔尖下发现的行星”
2 ．如图所示，一个木块放在光滑水平面上，一颗子弹（视为质点）水平射入木块。已知子弹受到的平均阻力大小为f ，子弹射入木块的深度为d ，在此过程中木块的位移大小为s ，下列说法正确的是( )
A ．子弹克服阻力做的功为fd
B ．子弹克服阻力做的功为fs
C ．子弹对木块做的功为fd
D ．子弹对木块做的功为fs
3．宇宙中大多数恒星系都是双星系统，如图所示，两颗远离其他星系的恒星 A 和 B 在相互之间的引力作用下绕 O 点做匀速圆周运动，且 A 星距离 O 点更近。轨道平面上的观测点 P相对 O 点静止，观察发现每隔 T 时间，两颗恒星与 O 、P 共线，已知引力常量为 G，其中一颗恒星的质量为 m，另一颗恒星的质量为 3m，恒星的半径都远小于它们之间的距离。则以下说法正确的是( )
试卷第 1 页，共 8 页
A ．A 的质量为 m
B ．该双星系统的运动周期为 T
C ．A 、B 相距的距离为r
D ．在相同时间里，A 、B 两颗恒星与 O 点连线扫过的面积之比为1: 3
4 ．已知行星的平均密度为 r ，靠近行星表面运行的卫星做圆周运动的周期为 T。对于任何行星均为同一常量的是( )
A ． rT B ． rT2 C ． r2T D ． r2T3
5 ．假设地球是一个半径为R 、质量分布均匀的球体，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体 的万有引力为零。若在地球内部，以地心O 为圆心、 为半径挖一条圆形隧道，如图所示。现使一小球在隧道内做匀速圆周运动，且不与隧道壁接触，小球可视为质点，不考虑隧道宽度与阻力。已知地表重力加速度为 g，则其在隧道中做匀速圆周运动的速度大小为( )
A ． B ． C ． D ．
6 ．如图所示，轻杆一端固定一质量为 m 的小球 A，另一端与放置在粗糙水平地面上的木板B 上的铰链 O 连接。将小球 A 用轻绳绕过光滑的定滑轮O 由力 F 牵引，且定滑轮O 位于铰链 O 的正上方，整个系统处于静止状态。现改变力 F 的大小，使小球 A 绕 O 点远离O 缓慢运动，木板 B 始终保持静止，则在整个过程中( )
试卷第 2 页，共 8 页
A ．力 F 逐渐减小 B ．轻杆对小球 A 的作用力增大
C ．地面对木板 B 的摩擦力不变 D ．地面对木板 B 的作用力减小
7 ．如图所示，倾角为θ 的传送带以恒定的速率v0 逆时针转动，将一可视为质点的工件轻放在传送带上端，经时间t1 从下端以速率v1 滑出且v1 > v0 ，传送带上留下了一段长度为l1 的划痕。现清除划痕， 将传送带逆时针匀速转动的速率增大为v0' ，再次将该工件轻放在传送带上端，经时间t2 从下端以速率v2 滑出，传送带上留下的划痕长度为l2 。已知工件与传送带间的动摩擦因数为 μ ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是( )
A ． μ 一定大于tan θ B ．t2 一定小于t1
C ．v2 一定小于v1 D ．l2 一定大于l1
二、多选题
8．2020 年 10 月 14 日发生火星冲日现象，即火星、地球和太阳刚好在一条直线上，如图所示。已知火星轨道半径为地球轨道半径的 1.5 倍，地球和火星绕太阳运行的轨道都视为圆且两行星的公转方向相同，则( )
A ．火星与地球绕太阳运行的线速度大小之比为、 : 3
试卷第 3 页，共 8 页
B ．火星与地球绕太阳运行的加速度大小之比为4 : 9
C ．火星与地球的公转周期之比为 :
D ．2021 年 10 月 13 日前有可能再次发生火星冲日现象
9 ．如图所示，发射某飞船时，先将飞船发送到一个椭圆轨道上，其近地点 M 距地面
200km，远地点 N 距地面 330km。进入该轨道正常运行时， 其周期为T1 ，通过 M、N 点时的
速率分别是v1 、v2 ，加速度分别为a1 、a2 。当飞船某次通过 N 点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面 330km 的圆形轨道，开始绕地 球做匀速圆周运动，周期为T2 ，这时飞船的速率为v3 ，加速度为a3 。比较飞船在 M、N、P 三点正常运行时（不包括点火加速阶段）的速率大小和加速度大小及在两个轨道上运行的周期，则( )
A ．v1 < v3 B ．v1 > v2 C ．a2 = a3 D ．T1 > T2
10 ．如图甲所示，小木块a 和b （可视为质点）用轻绳连接置于水平圆盘上，a 的质量为
3m ，b 的质量为 m。它们分居圆心两侧，与圆心的距离分别为Ra = r ，Rb = 2r ，a 、b 与盘间的动摩擦因数相同且均为μ 。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动， 木块和圆盘保持相对静止。w 表示圆盘转动的角速度，在角速度w 增大到一定值的过程中，a 、b 与圆盘保持相对静止，所受摩擦力大小与w2 满足如图乙所示关系，图中2f2 = 3f1 。下列判断正确的是( )
试卷第 4 页，共 8 页
A ．图线（1）对应物体 a B ．ww2
C ．w D ．w = w3 时绳上张力大小为6f1
三、实验题
11 ．某兴趣小组利用如图 1 所示的装置探究向心力大小的影响因素。电动机的竖直转轴上，固定有光滑的水平直杆，水平直杆上距转轴中心L 处固定有宽度为d 的竖直遮光条，
d < L 。水平直杆上套有一质量为m 的物块，物块与固定在转轴上的力传感器通过细线连接，细线的长度为r ，不计传感器及物块的大小。当物块随水平直杆匀速转动时， 细线拉力F 的大小可由力传感器测得，遮光杆经过光电门的时间可由光电计时器测得。
(1)本实验中用到的物理方法是：_________
A ．微元法
B ．控制变量法
C ．类比法
D ．等效替代法
(2)保持物块的质量m 和细线的长度r 不变，记录遮光杆经过光电门时力传感器的示数F 和遮光时间t 。改变转轴转动的角速度， 重复试验，得到多组实验数据后，作出F 与的关系图像。物块做圆周运动的角速度为 w = __________（用 L 、d 和t 表示），作出的 F 图像如图 2 中的图线②所示，则F 与 的关系式为F = ________________（用 m 、r 、L 、d 和t 表示）；
试卷第 5 页，共 8 页
(3)若物块与水平杆之间的阻力不可忽略，则作出的F 图像为图 2 中的图线_________（选填“①”或“③”)。
12．某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度的实验装置如图所示。倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关 K，电磁铁吸住第 1 个小球。手动敲击弹性金属片 M ，M 与触头瞬间分开，第 1 个小球开始下落，M 迅速恢复，电磁铁又吸住第 2 个小球。当第 1 个小球撞击 M 时，M 与触头分开，第 2 个小球开始下落……这样就可测出多个小球下落的总时间。
（1）在实验中，下列做法正确的有_______。
A. 电路中的电源只能选用交流电源
B.实验前应将 M 调整到电磁铁的正下方
C.用直尺测量电磁铁下端到 M 的竖直距离作为小球下落的高度
D.手动敲击 M 的同时按下秒表开始计时
（2）实验测得小球下落高度 H=1.980m ，10 个小球下落的总时间 T=6.5s，则重力加速度g=_______m/s2（结果保留两位有效数字）。
（3）某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间 Δt 磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差 Δt，这导致实验误差。为此， 他分别取下落高度 H1 和 H2，测量n 个小球下落的总时间 T1 和 T2，用此法_________（填“能”或“不能”）消除 Δt 的影响。重力加速度的表达式 g=________________。
四、解答题
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13．宇航员在某行星表面以初速度v0 竖直上抛一物体，经时间 t 落回手中。已知行星半径为
R，引力常量为 G。求：
(1)该行星表面的重力加速度；
(2)该行星的第一宇宙速度。
14 ．如图所示，内壁光滑的空心圆柱体竖直固定，沿着水平切向给贴在内壁左侧 О 点的小球(视为质点)一大小v0 =2m/s 的初速度，小球沿着圆柱体的内壁旋转向下运动，最终落在圆柱体的底面上。小球的质量 m=0.5kg ，O 点距底面的高度 h=3.2m，圆柱体的内径 R=0.5m，取重力加速度大小 g=10m/s2，不计空气阻力。求：
（1）小球在圆柱体中的运动时间 t 及其加速度大小 a。
（2）小球运动中对圆柱体内壁的压力大小 F 以及小球刚到达底面时的速度大小 v。
15 ．如图（a），在光滑水平面上放置一木板 A，在 A 上放置物块B ，A 和B 的质量均为
m = 1kg 。A 与 B 之间的动摩擦因数 μ = 0.2 ，t = 0 时刻起，对 A 施加沿水平方向的力，A 和
B 由静止开始运动。取水平向右为正方向，B 相对于A 的速度用vBA = vB - vA 表示，其中vA和vB 分别为 A 和B 相对水平面的速度。在0 ~ 2s 时间内，相对速度vBA 随时间t 变化的关系如图（b）所示。运动过程中 B 始终未脱离 A，重力加速度取 g = 10m/s2 。求：
（1）0 ~ 2s 时间内，B 所受的摩擦力的方向；
（2）0 ~ 1.5s 时间内，B 相对水平面的位移；
（3）t = 2s 时刻，A 相对水平面的速度。
试卷第 7 页，共 8 页
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1 ．C
A ．第谷进行了长期的天文观测，但总结行星椭圆轨道规律的是开普勒，A 错误；
B ．牛顿发现万有引力定律，但引力常量 G 是卡文迪许通过扭秤实验测出的，B 错误；
C．“月-地检验”通过计算验证了地球对月球和地面物体的引力遵循相同规律（即万有引力定律），C 正确；
D．“笔尖下发现的行星”是海王星（通过理论预测后观测到），天王星是直接观测发现的，D错误。
故选 C。
2 ．D
AB ．该过程中子弹的位移大小为s + d因此子弹克服阻力做的功为f (s + d)
故 AB 错误；
CD ．该过程中木块的位移大小为s ，因此子弹对木块做的功为 fs故 C 错误，D 正确。
故选 D。
3 ．C
B ．观察发现每隔 T 时间，两颗恒星与 O 、P 共线，该双星系统的运动周期为 2T，故 B 错误；
AC ．根据万有引力提供向心力有
解得
mArA = mBrB
因此质量大的恒星半径较小，可知，A 的质量为 3m，又有
rA + rB = r
解得
答案第 1 页，共 10 页
故 A 错误，C 正确；
D ．单位时间内恒星与 O 点连线扫过的面积
则相等时间内，A 、B 两颗恒星与 O 点连线扫过的面积之比为
(
A A
B
)S r2 m2 1
= = =
(
B
B
A
)S r2 m2 9
故 D 错误。
故选 C。
4 ．B
根据万有引力定律和圆周运动规律， 卫星在行星表面附近运行时，万有引力提供向心力G
行星平均密度 r 联立解得 r
A ． rT 与 T 有关，非常量，故 A 错误；
B ． rT ，为常量，故 B 正确；
C ． r2T 与 T 有关，非常量，故 C 错误；
D ． r2T ，与 T 有关，非常量，故 D 错误。
故选 B。 5 ．C 地球表面由万有引力公式得
地球体积VR3 地球密度 r
半径 的球体体积为VR3半径 的球体质量M1 = rV1
答案第 2 页，共 10 页
答案第 3 页，共 10 页
隧道内，万有引力提供向心力，有
联立推导出v 故选 C。
6 ．D
A ．对小球 A 进行受力分析，三力构成矢量三角形，如图所示
根据几何关系可知两三角形相似，因此 缓慢运动过程O A越来越大，则 F 逐渐增大，故 A 错误；
B ．由于 OA 长度不变，杆对小球的作用力大小F 不变，故 B 错误；
C ．对木板，由于杆对木板的作用力大小不变，方向向右下，但杆的作用力与竖直方向的夹角θ 越来越大，地面对木板的摩擦力f = F sin θ 逐渐增大，故 C 错误；
D．木板 B 受重力、地面的支持力、杆的弹力和地面的摩擦力， 根据力的合成与分解可知地面对木板 B 的作用力与木板 B 受重力和杆的弹力的合力等大反向，杆的作用力与竖直方向的夹角越来越大，则木板 B 受重力和杆的弹力的合力逐渐减小，所以地面对木板 B 的作用力减小，故 D 正确。
故选 D。
7 ．B
A ．工件从传送带上端向下运动时，做匀加速运动，运动的加速度大小
工件滑出传送带的速度v1 > v0 ，说明工件与传送带达到共同速度后再加速运动，加速度大小
则mg sin θ > μmg cosθ即μ< tanθ ,故 A 错误；
B ．传送带以速度v0 运动时，工件运动的v - t 图像如图中 1 线。当传送带以速度v0' 运动时，工件可能一直匀加速运动，工件滑出时的速度大小v ≤ v0' ，工件运动的v - t 图像如图中 2 线；
也可能先匀加速在速度达到v0' 后再次以加速度a2 做匀加速运动，工件运动的v - t 图像如图中 3 线，如图
由于工件在传送带上运动的位移大小相等，v - t 图像与时间轴围成的面积相等，由图可知t2 C．工件的速度达到v0 前，工件在传送带上运动的位移大小x1 相等、时间 Δt相等；当传送带以速度v0' 运动时，若工件一直匀加速运动，剩下的一段位移x
当传送带以速度v0 运动时，若工件一直匀加速运动，剩下的一段位移x 由于t2 v1 ，故 C 错误；
D ．传送带上留下的划痕长度为工件与传送带相对位移的大小，当传送带以v0' 速度运动时，工件若恰好到达下端时划痕长度等于l2 传送带的长度。当传送带以v0 速度运动时，达到共同速度前，工件的速度小于传送带的速度；达到共同速度后，工件的速度大于传送带的速度，两次的划痕有重叠，最后划痕的长度l1 可能等于传送带的长度，故 D 错误。
故选 B。
8 ．AB
答案第 4 页，共 10 页
A ．由v 可知v ，则火星与地球的公转线速度大小之比为 ，故 A正确；
B ．由a 可知a ，则火星与地球的向心加速度大小之比为 4 : 9 ，故 B 正确；
C ．由T 可知T ，则火星与地球公转周期之比为 3 : 2 ，故 C 错误；
D ．再次相距最近时，地球比火星多转动一周，则据此有 t = 2τ ,其中
T火 : T地 = 3 : 2 ，解得 t ≈ 2.2 年，故下一次发生火星冲日现象的时间为 2022 年 10 月 13日前后，故 D 错误。
故选 AB。
9 ．BC
A ．飞船从椭圆轨道上的N点加速后进入离地面 330km 的圆形轨道，所以v3 > v2设地球质量为M ，飞船质量为 m ，飞船绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有G
得v
又因为r1 < r3 ，所以 v1 > v3 ，故 v1 > v3 > v2 ，A 错误，B 正确；
C ．根据牛顿第二定律，得G ma解得加速度a
因为r2 = r3 ，所以a2 = a3 ，故 C 正确；
D ．根据开普勒第三定律知 因为r1 < r2 ，所以 T1 < T2 ，故 D 错误。
故选 BC。
10 ．BD
A ．角速度较小时，两物体受静摩擦力提供向心力，对 a 有fa = 3mrw2
对 b 有fb = 2mrw2
答案第 5 页，共 10 页
则角速度较小时，b 的静摩擦力较小，则图（1）对应物体 b，故 A 错误；
B ．当角速度达到w2 时，设绳子拉力为T ，对 a 、b 有T + 3μmg = 3mrw22
T + μmg = 2mrw22
当角速度达到 w3 时，设绳子拉力为T ,对 a 、b 有T + 3μmg = 3mrw32
T = 2mrw32
解得ww2
故 B 正确；
C ．当角速度达到w1 时，b 受最大静摩擦力提供向心力，有f1 = μmg = 2mrw12
当角速度达到w2 时，设绳子拉力为T ，对 a 、b 有T + 3μmg = 3mrw22
T + μmg = 2mrw22
解得w2 = 2w1
故 C 错误；
D ．由上述分析可知ww2
w2 = 2w1
f1 = μmg = 2mrw12
T = 2mrw32
联立解得T = 6f1
故 D 正确。
故选 BD。
11 ．(1)B
(2) (3)③
（1）本实验是保持小球质量m 和细线长度r 不变，探究物体向心力 F 与角速度w 的关系，采用的实验方法为控制变量法。
故选 B。
答案第 6 页，共 10 页
（2）[1]由题意知，物块与遮光杆的角速度必相同
答案第 7 页，共 10 页
设转动时遮光时间为 t，则遮光杆的线速度又v = wL
故得遮光杆和物块的角速度w
[2]根据牛顿第二定律可得F = mw2r
1 mrd 2 1
结合上式可得F 与 t 2 的关系式为F = L2 ·t2
该关系图像是一条过原点的倾斜直线，表示向心力与角速度的平方成正比。
（3）若物块与水平杆之间的阻力不可忽略，对物块进行受力分析仍根据牛顿第二定律可得F +f = mw2r
又w
故得一次函数关系F f ，对照图 2 应为图线③。
12．
BD##DB
9.4
能
（1）[1]A ．若电源选用直流电源，电磁铁可正常工作，A 错误；
B ．实验时小球要撞击 M 断开电源，因此 M 应在电磁铁的正下方，B 正确；
C ．小球下落的高度为电磁铁下端到 M 的竖直距离与小球直径的差，C 错误；
D ．根据自由落体公式
H gt2 t 可利用累积法，即从手动敲击 M 的同时开始计时，测量出落下 n 个小球的时间T，则一个小球下落时间
T
t=
n
D 正确。
故选 BD。
（2）[2]由上述分析可解得
（3）[3][4]根据题意，小球从 H1 、H2 高处落下需要的时间
(
2
)t = T2 - Δt
n
所以有
1 2 H = 2 gt
H1 = g( - Δt)2
H2 = g( - Δt)2
联立解得
2n2 ( H1 - H2 )2
(
g
=
2
)(T1 - T2 )
因此可以消除 Δt 的影响。
13 ．(1)
(2) ·
（1）根据竖直上抛运动的规律可知 t = 解得g =
Mm v2
(
R
R
)（2）根据 G 2 = mg = m
解得第一宇宙速度v = =
14 ．（1）0.8s ，a = 2、 m/s2 ；（2）4N ，v = 2、 m/s
（1）小球在竖直方向做自由落体运动，有
1 2
h = 2 gt
解得
t=0.8s
小球在水平方向的加速度大小
2
(
v
)a = 0
x R
经分析可知
(
2
2
)a = ax + g
答案第 8 页，共 10 页
解得
a = 2、m/s2
（2）小球沿着圆柱体内壁切向的速度大小不变，所需向心力不变，设小球所受圆柱体内壁的弹力大小为 F'，有
根据牛顿第三定律有

F = F
解得
F=4N
小球到达底面时在竖直方向的速度大小
经分析可知
解得
v = 2、m/s
15 ．（1）见解析；（2）1.25m ；（3）0
（1）0 ~ 1s 时间内，由于vBA < 0 ，则 B 速率小于 A，则 B 所受的摩擦力的方向水平向右；
1s ~ 1.5s 时间内，由于vBA < 0 ，则 B 速率小于 A，则 B 所受的摩擦力的方向水平向右；
1.5s ~ 2s 时间内，由于vBA > 0 ，则 B 速率大于 A，则 B 所受的摩擦力的方向水平向左
（2）由图(b)可知，在0 ~ 1.5s 时间内，由于vBA < 0 ，则 B 速率小于 A，则B 所受的摩擦力的方向水平向右，由牛顿第二定律可得
μmg = maB
aB = 2m/s2
则B 相对水平面的位移为
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（3）由图(b)可知，在0 ~ 1s 时间内，有
aA1 = 2 - (-4) = 6m/s2
则 1s 末 A 的对地速度为
vA1 = aA1t1 = 6 × 1 = 6m/s
在1s ~ 1.5s 时间内，有
aA2 = 2 - 8 = -6m/s2
则 1.5s 末 A 的对地速度为
vA2 = vA1+aA2t2 = 6+ (-6)×0.5 = 3m/s
在1.5s ~ 2s 时间内，由于vBA > 0 ，则 B 速率大于 A，则B 所受的摩擦力的方向水平向左，A、 B 都做减速运动，并且 A 减的更快，则有

- μmg = maB
aB = -2m/s2
aA3 = -2 - 4 = -6m/s2
则 2s 末 A 的对地速度为
vA3 = vA2 +aA3t3 = 3+ (-6)×0.5 = 0
答案第 10 页，共 10 页