河南省安阳市2024-2025学年高一下学期期中联考物理试卷（解析版）

这是一份河南省安阳市2024-2025学年高一下学期期中联考物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了答题前，考生务必将自己的姓名等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1、答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图所示，一物体在光滑水平面上受到三个水平恒力的作用，物体沿图中速度方向做匀速直线运动，图中速度方向和的方向相反，的方向与的方向垂直。下列说法正确的是（ ）
A. 撤掉，物体做加速度变化的曲线运动
B. 撤掉，物体做匀变速直线运动
C. 撤掉，物体做匀速圆周运动
D. 同时撤掉和，物体做加速度变化曲线运动
【答案】B
【解析】A．题意知合力为0，故任意一个力与另外两个力的合力等大反向，故撤去后，物体合力与等大反向，由于大小不变，故物体加速度不变，且合力方向与速度不共线，故物体做加速度不变的曲线运动，故A错误；
B．撤掉，物体合力与等大反向，即合力方向与速度方向反向，故物体做匀变速直线运动，故B正确；
C．撤掉，物体合力与等大反向，图像可知合力方向与速度方向不共线且合力为恒力，故物体做匀变速曲线运动，但不是做匀速圆周运动（匀速圆周运动合力大小不变，方向时刻改变），故C错误；
D．同时撤掉和，物体合力为且大小方向不变，此时物体速度方向与合力方向不共线，故物体做匀变速曲线运动，故D错误。
故选B。
2. 2024年12月17日，神舟十九号航天员蔡旭哲、宋令东长达9小时的太空行走，刷新了由美国宇航员保持了20多年的世界最长太空行走纪录。航天员每1.5h要经历一次日出日落，他们要适应昼夜交替的节奏，学会在黑暗中工作，在不同的光照切换中，完成各种复杂的操作，这对他们的视力和判断力都是巨大的考验。航天员在太空行走时，下列说法正确的是（ ）
A. 处于平衡状态
B. 处于超重状态
C. 绕地球运动的周期为24h
D. 线速度比同步卫星的线速度大
【答案】D
【解析】A．受到地球的引力，合力不等于零，处于非平衡状态，A错误；
B．处于完全失重状态，B错误；
C．绕地球运动的周期为1.5h，C错误；
D．根据牛顿第二定律得，解得，航天员的轨道半径比同步卫星的轨道半径小，所以航天员的线速度比同步卫星的线速度大，D正确。
故选D。
3. 如图所示，暗室中有一匀速转动的自行车轮，车轮均匀分布有8根辐条，为车轮的轴心。有一频闪发光源，发光频率为，一观察者看到车轮“不转动”，则在闪光周期内车轮转动的角度可能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】观察者看到车轮“不转动”，则在闪光周期内车轮转动角度一定是的整数倍，即可能为。
故选C。
4. 如图所示，一两岸平行的河宽为，、点为两侧河岸上正对着的两点。一艘小船从点出发渡河，渡河过程中小船保持船头始终与河岸垂直，在垂直河岸方向小船以的加速度从静止开始做匀加速直线运动。已知水流速度保持不变，小船到达对岸下游距离点20m处的点，下列说法正确的是（ ）

A. 小船到达对岸的时间为20s
B. 水流速度为
C. 只增大水流速度，过河时间变短
D. 只增大水流速度，小船到达对岸时的速度大小不变
【答案】A
【解析】A．在垂直河岸方向有
解得小船到达对岸的时间为
故A正确；
B．在沿河岸方向，有
解得水流速度为
故B错误；
C．只增大水流速度，垂直河岸的分运动不变，即渡河时间不变，故C错误；
D．只增大水流速度，根据运动的合成可知小船到达对岸时的速度大小变大，故D错误。
故选A。
5. 假设宇航员乘坐星际飞船着陆某星球后，在星球表面以初速度v0水平抛出一小球，测得小球下落的高度h与水平位移x的平方关系图像如图所示。已知引力常量为G，忽略星球表面空气阻力和星球的自转，下列说法正确的是（ ）
A. 星球表面的重力加速度为
B. 可以求得该星球的第一宇宙速度
C. 可以求得星球的质量
D. 可以求得星球的密度
【答案】A
【解析】A．根据平抛运动得 ，， 解得 ，根据图像得，解得，A正确；
B．根据 ，解得 ，星球半径未知，不能求得该星球的第一宇宙速度，B错误；
C．根据，解得 ，星球半径未知，不能求得星球的质量M，C错误；
D．根据 和，解得 ，星球质量未知，不能求得星球的密度，D错误。
故选A。
6. 如图所示，半径为R的大圆环固定在竖直面内，一质量为m的光滑小环套在大环上做圆周运动，当小环在最高点的速度分别为v0和时，大环对小环的作用力大小相同。已知重力加速度为g，该作用力的大小为（ ）
A. B. C. mgD.
【答案】B
【解析】根据牛顿第二定律得 ，，解得。
故选B。
7. 地球的两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星在卫星的外侧，绕行方向相同，测得两卫星之间的距离随时间变化的关系如图所示，图中和已知。引力常量为，则地球质量为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】设卫星a的轨道半径为，周期为，卫星b的轨道半径为，周期为，由图可知，
联立解得，
根据开普勒第三定律可知
解得
由于二者从相距最近到相距最远的时间间隔
则有
联立解得
根据万有引力提供圆周运动的向心力可得
代入上述结论解得
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 如图所示，某同学玩套圈游戏，某次套圈水平抛出，正好套中该同学正前方的一只鸭子玩具。已知此次抛出点离地高度为0.8m，套圈落地时的速度方向与水平方向的夹角为，重力加速取，不计空气阻力，忽略玩具和套圈的大小，，，下列说法正确的是（ ）
A. 套圈平抛的初速度大小为
B. 鸭子距离抛出点的水平距离为1.2m
C. 抛出速度大小不变，斜上抛也可能套中该鸭子
D. 抛出速度大小不变，斜下抛也可能套中该鸭子
【答案】BC
【解析】AB．由题可知，套圈在竖直方向上做自由落体运动，则有
解得套圈运动时间
套圈落地时竖直方向上的速度
又因为
解得套圈平抛的初速度大小为
鸭子距离抛出点的水平距离为
A错误，B正确；
CD．套圈斜抛时，尽管抛出的速度大小不变，但水平方向的分速度减小，而斜向上抛时，会使套圈在空中运动的时间变长，因此可能会使套圈水平方向的位移大小不变而套中鸭子，斜向下抛时，由于套圈水平方向的分速度和运动时间都变小，导致水平位移变小，不可能再套中鸭子，C正确，D错误。
故选BC。
9. 如图所示，在水平转台上放一可视为质点的木块，细绳的一端系在木块上，另一端穿过固定在转台圆心O处的光滑圆筒后悬挂一轻质砂桶，OM段细绳水平，木块与O点间距离r=0.1m。初始时砂桶装有质量为m=1.28kg砂子，木块和转台一起做匀速圆周运动的角速度为ω，木块和转台恰好不相对滑动。砂桶缓慢漏砂，当砂子漏完时，木块和转台也恰好不相对滑动。已知木块和转台间的动摩擦因数为μ=0.16，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计砂桶的质量，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A. 转台转动的角速度ω=4rad/s
B. 木块的质量为2kg
C. 漏砂的过程中，木块所需向心力减小
D. 漏砂的过程中，木块所受摩擦力先减小后增大
【答案】AD
【解析】A．沙子漏完时，木块和转台一起做匀速圆周运动且木块和转台恰好不相对滑动，说明最大静摩擦力来提供向心力，设木块的质量为M，则有
解得，故A正确；
B．初始时，木块与转台之间的摩擦力方向背离转轴且恰好不相对滑动，所以沙桶的重力和最大静摩擦力的合力来提供向心力，即
解得，故B错误；
C．在漏沙过程中沙桶始终随转台做匀速圆周运动，所以向心力不变，故C错误；
D．根据分析开始时
可知匀速圆周运动角速度不变，随着砂桶质量的减小，所以木块与转盘之间的摩擦力也逐渐减小，当摩擦力减小到零时，此时沙桶的重力来提供向心力即
沙桶的质量继续减小，木块与转台之间的摩擦力指向转轴，即
可知随着沙桶质量的减小，摩擦力又逐渐增大，当沙桶的质量减为零时，摩擦力达到最大静摩擦力。总之在漏沙过程中摩擦力先减小后增大，故D正确。
故选AD。
10. 一小球从距离水平地面高为处的点，以水平向右的速度抛出，抛出后小球受到水平向左的恒定风力作用，小球正好落在点正下方的点。已知重力加速度为，小球的质量为，小球可看作质点，则（ ）
A. 小球的运动为平抛运动
B. 小球在空中的运动时间为
C. 小球运动过程中距离直线的最大距离为
D. 水平风力的大小为
【答案】BC
【解析】A．由于小球受到重力和水平向左的恒定风力，故小球做的不是平抛运动，故A错误；
B．对小球，竖直方向有
解得
故B正确；
C．设小球水平方向加速度大小为，水平方向有
代入题中数据，联立解得
当小球在水平方向速度减为0时，距离直线的距离最大，则最大距离
故C正确；
D．水平风力的大小为
故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图所示是验证向心力表达式的装置。电动机的竖直转轴上固定有光滑水平直杆，直杆上距转轴中心L处固定有宽度为d的遮光条。水平直杆上套有质量为m的物块，物块与固定在转轴上的力传感器通过水平细线连接。当物块随水平直杆匀速转动时，细线拉力大小可由力传感器测得，遮光条经过光电门的遮光时间可由与光电门连接的光电计时器测得。
（1）某次电动机转动时，遮光条通过光电门的挡光时间为t，则物块的角速度为______。
（2）保持物块到转轴的距离为r不变，物块质量m不变，改变直杆转动的角速度，若力传感器示数______（填“”或“t2”），则可得。
（3）验证向心力公式时，若保证r不变，改变物块质量m，调节直杆转动的角速度，使力传感器示数F不变，则可得______（填“”或“t2”）。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
根据 ，根据题意得 ，解得
【小问2解析】
根据和 得
【小问3解析】
根据得
12. 某实验小组用如图1所示的装置探究平抛运动的规律。是一倾角为的木板，为水平台面，到水平地面的高度为。当地重力加速度为，实验步骤如下：
（a）将小滑块置于木板上的处，测出的长度；
（b）滑块从处由静止释放，然后从平台边缘点水平抛出，落在复写纸上，并在复写纸下面的白纸上印出一个印迹；
（c）用刻度尺测出平抛运动的水平位移；
（d）改变的位置，重复（a）（b）（c）。
回答下列问题：
（1）滑块平抛运动初速度大小为______（用和表示）。
（2）若及段均光滑，滑块运动到点时仅改变速度方向，速度大小不变，以的长度为横坐标，抛出后水平位移的平方为纵坐标画出图像如图2所示，测得图像的斜率为，则斜面的倾角满足______（用题中给出的物理量表示）。
（3）若滑块与及段间的动摩擦因数均为，滑块运动到点时仅改变速度方向，速度大小不变，仍将小滑块从处由静止释放，小滑块仍从水平抛出，则图2的图像将发生的变化为______（填正确选项序号）。
A. 仅图像的斜率变化
B. 仅图像的截距变化
C. 不仅图像的斜率变化，图像的截距也变化
D. 图像将变为曲线
【答案】（1） （2） （3）C
【解析】
【小问1解析】
根据，
可得滑块平抛运动的初速度大小为
【小问2解析】
滑块的斜面上运动时，
做平抛运动时，
联立解得
则
解得
【小问3解析】
若滑块与及段间的动摩擦因数均为，则从开始下滑到开始平抛则由动能定理
做平抛运动时，
解得
与对比可知，图像仍为直线，不仅图像的斜率变化，图像的截距也变化。故选C。
13. 如图所示，一中学生站在倾角的斜面上，将手中的小球沿斜面向下抛出，抛出时小球距离斜面的距离为，一段时间后小球落到斜面上。已知抛出点与落点沿斜面方向的距离为，不计空气阻力，重力加速度取，，。求小球抛出的初速度为多大。
【答案】5m/s
【解析】将小球的加速度分解，沿斜面方向
垂直于斜面方向
根据，
代入题中数据，解得初速度
14. 如图所示，某行星周围有一宽为的卫星环，卫星环中有大量绕行星做圆周运动的卫星。已知卫星环中的卫星最大线速度为，最小周期为，引力常量为，求：
（1）卫星环中卫星的最小半径及行星的质量；
（2）卫星环中卫星的最小线速度。
【答案】（1），
（2）
【解析】
【小问1解析】
根据万有引力提供圆周运动的向心力，则有
结合
可知半径越小，线速度越大，周期越小，将、代入解得
卫星环最内侧卫星的半径
小问2解析】
最外侧卫星的半径
根据
可得
即
解得
15. 如图所示，一轻质光滑圆环通过一竖直轻杆悬挂在可绕竖直轴旋转的装置上，在水平地面上的投影为，的高度为，平行于斜面。一条轻绳穿过圆环，两端分别连接物块和小球，当小球自然下垂时，静止在倾角的斜面上恰好不下滑。已知物块和斜面间的动摩擦因数，球的质量为，重力加速度取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
（1）物块的质量；
（2）若的长度为，现使在水平面内做圆周运动，要使滑块相对斜面不滑动，细绳的最大拉力为多大及小球转动的最大角速度为多大；
（3）在（2）的条件下，小球以最大角速度转动时，细绳突然断裂，小球落地时距离的距离为多少。
【答案】（1）2kg （2）15N，6rad/s （3）
【解析】
【小问1解析】
对A ，当小球自然下垂时
设B的质量为M，对B有
代入题中数据，联立解得
【小问2解析】
设细绳的最大拉力为，则有
联立解得
设角速度最大时与连接的绳子与竖直方向的夹角为，对A，由牛顿第二定律有
可知细绳拉力越大，角速度越大，当时，解得
【小问3解析】
由
几何关系有，
小球做圆周运动的半径
小球做圆周运动的速度
剪断细绳后，小球做平抛运动，平抛的高度
根据平抛规律有，
小球距离的距离为
联立解得