河南省信阳市2024-2025学年高一下学期期中教学质量检测物理试卷（解析版）

这是一份河南省信阳市2024-2025学年高一下学期期中教学质量检测物理试卷（解析版），共12页。
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米的短道竞赛．运动员比赛过程中在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线．图中圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向（研究时可将运动员看做质点）．下列论述正确的是（ ）
A. 发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
B. 发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力
C. 若在O发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧
D. 若在O发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间
【答案】D
【解析】试题分析：发生侧滑是因为运动员的速度过大，所需要的向心力过大，运动员受到的合力小于所需要的向心力，而受到的合力方向仍指向圆心，故AB错误．若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动，实际上运动员要受摩擦力作用，所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间，故C错误，D正确．故选D．
考点：圆周运动的实例分析
2. 天问一号是由中国航天科技集团公司下属中国空间技术研究院总研制的探测器，负责执行中国第一次自主火星探测任务。于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，2021年2月到达火星附近，实施火星捕获。2021年5月择机实施降轨，着陆巡视器与环绕器分离，软着陆火星表面，火星车驶离着陆平台，开展对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等科学探测，实现中国在深空探测领域的技术跨越。下图为天问一号着陆前的一些准备。下列说法正确的是（ ）
A. 天问一号在停泊轨道上运行周期比在调相轨道上大
B. 天问一号在停泊轨道上P点的加速度比在N点小
C. 天问一号从调相轨道进入停泊轨道时需在P点处加速
D. 若探测器在离火星表面高度为h、近似为圆形的轨道上运行，周期为T，已知火星半径为R，万有引力常量为G，则火星的密度为
【答案】D
【解析】A．根据牛顿第二定律有
解得
由于停泊轨道半径小于调相轨道半径，则天问一号在停泊轨道上运行周期比在调相轨道上小，故A错误；
B．根据牛顿第二定律有
解得
由于P点距离火星球心更近，则天问一号在停泊轨道上P点加速度比在N点大，故B错误；
C．天问一号从调相轨道进入停泊轨道时，由于是从高轨变到低轨，则需在P点处减速，故C错误；
D．探测器在离火星表面高度为h、近似为圆形的轨道上运行，周期为T，根据牛顿第二定律可得
解得
又因为火星体积为
火星密度为
联立方程，解得
故D正确。
故选D。
3. 第十一届全国杂技展演于2023年3月在山东省举办，如图所示，水平固定的细长杆上套有一遥控电动小车P，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的细线一端连接P，另一端悬挂一杂技演员Q。设初始时细线的右边部分与水平方向的夹角为θ，现在遥控作用下使电动小车P开始向左匀速运动，电动小车和演员均可视为质点，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A. 当时，杂技演员Q速度为零，处于平衡状态
B. 当时，P、Q的速度大小之比是2∶1
C. 在θ向90°增大的过程中，绳子的拉力始终等于演员的重力
D. 在θ向90°增大的过程中，演员Q一直处于失重状态
【答案】B
【解析】A．当时，即为电动小车P到达O点正下方时，此时演员Q的速度为零，但Q的合外力向上，处于向下减速的末端，此时
故A错误；
B．由题可知，P、Q用同一根细线连接，则电动小车P沿细线方向的速度与演员Q的速度相等，则当时有
解得
故B正确；
CD．演员Q从开始运动到最低点的过程中，向下做减速运动，加速度向上，处于超重状态，绳子的拉力始终大于演员的重力，故CD错误。
故选B。
4. 深圳大疆公司是全球知名的无人机生产商，其生产的无人机在各行业中得到广泛应用。某同学应用大疆无人机搭载的加速度传感器进行飞行测试。图a为在测试软件中设定的x、y、z轴的正方向，其中z轴沿竖直方向，无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行，0时刻起该同学进行变速操作，软件生成了图b的三个维度的a-t（加速度-时间）图像，可以推断2s~4s的时间内无人机（ ）
A. 沿向x方向一直加速B. 沿y方向的飞行速度在增大
C. 加速下降D. 处于超重状态
【答案】D
【解析】A．由图可知，0~2s无人机有沿x轴负方向的速度，2s~4s的时间内沿x轴的加速度为正，则沿向x方向速度会减小，故A错误；
B．无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行，2s~4s的时间内沿y轴的加速度为负，速度减小，故B错误；
CD．2s~4s的时间内沿z轴的加速度向上为正，无人机加速上升，处于超重状态，故C错误，D正确；
故选D。
5. 如图所示为人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸，科学家一般通过观测绕黑洞运行的天体的运动规律间接研究黑洞。已知某黑洞的逃逸速度为v＝ ，其中引力常量为G，M是该黑洞的质量，R是该黑洞的半径。若天文学家观测到与该黑洞相距为r的天体以周期T绕该黑洞做匀速圆周运动，则下列关于该黑洞的说法正确的是（ ）
A. 该黑洞的质量为 B. 该黑洞的质量为
C. 该黑洞的最大半径为 D. 该黑洞的最大半径为
【答案】D
【解析】AB．天体绕黑洞运动时，有
＝m2r
解得
M＝
选项A、B错误；
CD．黑洞的逃逸速度不小于光速，则有
≥c
解得
R≤＝
选项C错误，D正确。
故选D。
6. 辽宁舰质量约为，如图是辽宁舰在海上转弯时的照片，忽略水的阻力，假设整个过程中辽宁舰做匀速圆周运动，速度大小为，圆周运动的半径为，重力加速度，下列说法中正确的是（ ）
A. 在A点时水对舰的作用力指向圆心
B. 在A点时舰所受水的合力大小约为
C. 在A点时的加速度大小为
D. 完全掉头需要
【答案】B
【解析】A B．辽宁舰在运动的过程中受到重力与水的合力，总的合力的方向沿水平方向，提供向心力，有
代入数据解得
由于总合力的方向指向圆心，所以水的合力的方向为斜向上方，水的合力的大小
代入数据可得
故A错误，B正确；
C．根据向心加速度公式
代入数据可得
故C错误；
D．辽宁舰做圆周运动的周期为
完全掉头需要的时间为
故D错误。
故选B。
7. 平面内质量为1kg的物体沿x、y方向的运动图像分别如图1、2所示，其中沿x方向的图像为顶点在原点的抛物线。关于物体的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 物体加速度大小为
B. 物体做匀变速直线运动
C. 物体做变加速运动
D. t=1s时物体速度最小，大小为
【答案】D
【解析】A．根据题意可知，在x方向上，有
结合图线可得
在y方向上，有
所以物体运动的加速度大小为
故A错误；
BC．由于合加速度的方向和合初速度的方向不共线，所以物体做匀变速曲线运动，故BC错误；
D．物体运动的速度大小为
根据二次函数知识可知，当t=1s时物体速度最小，其值为
故D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 为了锻炼儿童的协调性，父子俩一起玩投掷小球的游戏。如图所示，父子分别从A、B两点水平抛出一个小球，小球均能从立在地面上的竖直管子的管口O落入管中，A、B、O三点恰在一条直线上，且AB:BO=2:3。从A点抛出的小球初速度大小为v1，在O点的速度与水平方向的夹角为α，从B点抛出的小球初速度大小为v2，在O点的速度与水平方向的夹角为β，空气阻力不计，则下列判断正确的是（ ）
A. B.
C. v1：v2=3：2D.
【答案】BD
【解析】AB．根据题意，由平抛运动的推论有
所以
故A错误，B正确；
CD．根据平抛运动的规律有
所以
故C错误，D正确。
故选BD。
9. 如图所示，a为地球赤道上的物体；b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星；c为地球静止卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（ ）
A. 角速度大小关系为
B. 向心加速度的大小关系为
C. 线速度的大小关系为
D. 周期关系为
【答案】AB
【解析】A．静止卫星与地球角速度相同，即
而
rb＜rc
根据
可知
所以
故A正确；
B．由
得
aa＜ac
对于b和c，根据
ab>ac
即
故B正确；
C．a、c角速度相等，由
可知
va＜vc
对于b和c，根据
vb>vc
即
故C错误；
D．卫星c为静止卫星，所以
Ta=Tc
根据
可知
Tc＞Tb
所以
故D错误。
故选AB。
10. 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量为m的两个物体A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为RA=r，RB=2r，与盘间的动摩擦因数μ相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速从零缓慢增大到两物体刚好还未发生滑动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. A受到的摩擦力一直增大
B. 角速度为ω=时物块恰好相对圆盘滑动
C. A受到摩擦力方向指向圆心
D. 细线最大拉力是
【答案】BD
【解析】AC．当圆盘转速从零缓慢转动，A、B做圆周运动，所以静摩擦力指向圆心，随着转速增大，静摩擦力增大，当B受到的静摩擦达到最大时，绳对A有拉力，则A的合力为
可看出，转速越大A受的静摩擦越小，当转速达到一定值时，A受的指向圆心的静摩擦等于零，转速继续增大，A受的静摩擦方向沿半径向外，故AC错误；
BD．物体恰好滑动时，有
则
此时
故BD正确。
故选BD
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。某实验小组通过如图甲所示装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一轻绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片，测得滑块与遮光片总质量为 m，遮光片宽度为d，光电门可以记录遮光片的通过时间，测得旋转半径为r，滑块随杆匀速圆周运动，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F和角速度ω 的数据。
（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是______。
A. 探究两个互成角度的力的合成规律
B. 探究加速度与力、质量的关系
C. 伽利略对自由落体的研究
（2）某次测量时测得遮光片的遮光时间为t1，则角速度ω=______。
（3） 小华同学测出滑块做圆周运动向心力F的大小和对应的遮光时间为t，获得多组数据，画出了如图乙所示图像，则图像横坐标代表的是______（填下面选项前字母），该图像是一条不过原点的直线，图线不过坐标原点的原因是______。
A. t B. r2 C. D.
【答案】（1） B （2） （3）D 滑块受到摩擦力
【解析】（1）实验探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系的实验方法是控制变量法。
A．探究两个互成角度的力的合成规律的实验方法是等效替代法，故A错误；
B．探究加速度与力、质量的关系的实验方法是控制变量法，故B正确；
C．伽利略对自由落体的研究的实验方法是实验推理法，故C错误。
故选B。
（2）根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，滑块的线速度为
滑块的角速度为
（3）滑块做圆周运动有
整理得
如图乙所示图像，则图像横坐标代表的是。
图像是一条不过原点的直线，图线不过坐标原点的原因是滑块受到摩擦力。
12. 在做“研究平抛物体的运动”的实验中
（1）同学甲为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图实所示的装置，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处。使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C。若测得木板每次移动距离均为x＝5.00cm。A、B间距离y1＝4.90cm，B、C间距离y2＝14.70cm。(g取9.80m/s2)
①实验前，需要将斜槽轨道的末端调至_______（填“水平”或“倾斜”）；
②为了得到图中的A、B、C三点，每次释放小球时的初位置应该______（填“相同”或“不同”）；
③小球从A下落到B，与从B下落到C所用时间_____（填“相等”或“不等”）；
④根据以上直接测量的物理量求得小球初速度为v0＝________m/s（结果保留两位有效数字）。
（2）同学乙研究小球在斜面上的平抛运动，实验装置如图a，每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的水平射程x，最后作出了如图b所示的x-tanθ图象，g=10m/s2。则：由图b可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0 =_______m/s（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）①. 水平 ②. 相同 ③. 相等 ④. 0.50（2）1.0
【解析】
小问1解析】
为使小球每次从斜槽轨道末端飞出后做平抛运动，需要将斜槽轨道的末端调至水平。
为了得到图中的A、B、C三点，实验需保证小球每次做平抛运动的初速度相同，故每次释放小球时的初位置应相同。
小球从A下落到B，与从B下落到C水平位移相同，平抛运动的水平方向的运动是匀速直线运动，根据
可知小球从A下落到B，与从B下落到C所用时间相等。
小球做平抛运动，竖直方向，根据匀变速直线运动的推论
解得
小球初速度为
【小问2解析】
小球做平抛运动，则
小球落在斜面上，则
整理得
图像的斜率为
解得小球在斜面顶端水平抛出时的初速度
13. 图甲为北京2022年冬奥会的雪如意跳台滑雪场地，其简化示意图如图乙所示，某滑雪运动员从跳台a处沿水平方向飞出，落点在斜坡b处，测得ab间的距离为40m，斜坡与水平方向的夹角为30°，不计空气阻力，，求（计算结果均可带根号）：
（1）运动员在空中飞行的时间；
（2）运动员从a处飞出的速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意可知，运动员从a点做平抛运动，竖直位移为
竖直方向上，由运动学公式得，运动员在空中飞行的时间
（2）水平方向上的位移为
水平方向上，由运动学公式得，运动员从a处飞出的速度大小为
14. 2021年12月14日，我国成功将天链二号02卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。假设该卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为地球半径R的1.5倍。已知地球表面处的重力加速度大小为g，引力常量为G，忽略地球的自转，求：
（1）地球的质量和密度；
（2）卫星绕地球转动的角速度；
（3）卫星所在处的重力加速度大小。
【答案】（1）；；（2）；（3）
【解析】（1）在地球表面处物体受到的重力等于万有引力
得地球质量
地球密度
又
解得
（2）根据万有引力提供向心力，有
联立可得卫星绕地球转动的角速度
（3）在轨道半径为处，仍有万有引力等于重力，即
联立解得卫星所在处的重力加速度大小
15. 水平转台AB上固定一侧面光滑的圆锥，圆锥的高，轴截面如图所示，轴截面顶角的一半。一根长为的细线，一端系一质量为的小球，另一端固定在圆锥顶端。平台绕圆锥轴线OO′匀速转动，小球随平台一起转动。已知，，重力加速度大小取。
（1）若小球恰好对锥面无压力，求平台转动的角速度；
（2）若平台的角速度，求小球受到的拉力和支持力；
（3）若平台的角速度，小球突然从绳上脱落，求小球的落地点到圆锥底面圆心的距离s。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）小球恰好对锥面无压力，则小球只受到重力和拉力，其做圆周运动的向心力由重力与拉力的合力提供，由牛顿第二定律有
解得
（2）由于
则此时小球未离开锥面，设小球受到的支持力为FN，细线张力为F1，沿竖直方向有
沿水平方向有
代入数据解得
，
（3）由于
则此时小球离开锥面，设细线与轴线的夹角为α由牛顿第二定律有
解得
小球脱落瞬间的线速度
小球到地面的高度
设小球落到平台所用时间为t，则
小球平抛的水平位移
小球的落地点到圆锥底面圆心的距离
代入数据解得