吉林地区普通高中友好学校联合体2024-2025学年高一下期中物理试卷（解析版）

这是一份吉林地区普通高中友好学校联合体2024-2025学年高一下期中物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了物理试题等内容，欢迎下载使用。
（2024—2025学年度下学期）高一 物理试题
全卷共4页，共100分，考试时间为75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡上。
2.考试结束，将答题卡交回。
第I卷（选择题）
一、选择题(本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7小题，每小题4分，只有一项符合题目要求，第8-10小题多选，至少有两个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全者得3分，有选错或不答的得0分)
1. 关于向心力，下列说法正确的是（ ）
A. 向心力既可以改变物体运动的方向，又可以改变物体运动的快慢
B. 向心力可以由各力的合力提供，也可以由某一个力或一个力的分力提供
C. 匀速圆周运动的向心力是恒定不变的，是一种新形式的某一性质的力
D. 做圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力
【答案】B
【解析】A．向心力方向垂直于速度方向，可知，向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故A错误；
B．向心力是一个效果力，由物体沿半径方向的合力提供，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某一力的分力，故B正确；
C．匀速圆周运动的向心力方向始终指向圆心，方向不断改变，不是恒力，向心力是一种效果力，故C错误；
D．只有做匀速圆周运动的物体才是由合外力提供向心力，变速圆周运动的物体线速度大小与方向均在变化，则其合外力沿半径方向的分力提供向心力，沿切向的分力改变线速度大小，即合外力方向并没有沿半径方向，故D错误。
故选B。
2. 飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，在到达竖直位置的过程中，飞行员重力的瞬时功率的变化情况是（ ）
A. 一直增大B. 一直减小
C. 先增大后减小D. 先减小后增大
【答案】C
【解析】飞行员刚开始下摆时，因为其速度为零，故起始时刻的瞬时功率为0，当飞行员下摆到最低点时，因重力与速度的方向垂直，此时的瞬时功率也为0，摆动中的其他位置瞬时功率不为0，则重力的瞬时功率先增大后减小。
故选C。
3. 如图所示，内壁粗糙的半径的圆弧轨道竖直固定在水平地面上，最底端与足够长的水平地面相切。将一质量的滑块（视为质点）从与圆心O等高处沿圆弧轨道由静止释放，滑块经过圆弧轨道最低点P后最终停止在Q点，已知P、Q间的距离，滑块与水平地面间的动摩擦因数，取，下列说法正确的是（ ）
A. 滑块经过P点时速度大小为2m/s
B. 滑块在水平地面上运动的时间为0.2s
C. 滑块经过圆弧轨道最低点P时，对轨道的压力大小为15N
D. 滑块沿圆弧轨道滑动的过程中，克服摩擦力做的功为0.5J
【答案】D
【解析】A．滑块从P点到Q点，做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有
解得
由匀变速运动规律，可知
解得
故A错误；
B．滑块在水平地面上运动的时间
故B错误；
C．在圆弧轨道最低点P时，根据牛顿第二定律，有
解得
根据牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小
故C错误；
D．滑块沿圆弧轨道滑动过程中，根据动能定理，有
解得
故D正确。
故选D。
4. 中国首次火星探测任务工程总设计师表示，我国将在2028年实施“天问三号”火星探测与取样返回任务。“天问三号”探测器从地球发射后进入地火转移轨道，逐渐远离地球，成为一颗人造行星，运行轨迹简化如图所示，I是地球运行轨道，II是地火转移轨道，III是火星运行轨道，轨道I与轨道II相切于点，轨道II与轨道III相切于点。已知火星公转轨道半径是地球公转轨道半径的1.5倍，则（ ）
A. 点处，“天问三号”在轨道I上的速度大于轨道II上的速度
B. 点处，“天问三号”在轨道II上的加速度大于轨道III上的加速度
C. “天问三号”在轨道II上点速度小于点速度
D. 火星运行周期是地球运行周期的倍
【答案】D
【解析】A．“天问三号”在轨道I上的点加速做离心运动才能进入轨道II，可知在轨道I上P点的速度小于轨道II上P点的速度，选项A错误；
B．根据
可知
在点处，“天问三号”在轨道II上的加速度等于轨道III上的加速度，选项B错误；
C．根据开普勒第二定律可知，在近点的速度大于远点的速度，可知“天问三号”在轨道II上点速度大于点速度，选项C错误；
D．根据开普勒第三定律
可得
可知火星运行周期是地球运行周期的倍，选项D正确。
故选D。
5. 地球同步轨道卫星的轨道半径为r。某火星探测器绕火星运行的椭圆轨道半长轴为a，运行周期为地球同步轨道卫星运行周期的2倍。则地球质量与火星质量之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据开普勒第三定律，常数，设地球的质量为，火星的质量为。对于地球同步轨道卫星：，
对于火星探测器：，
根据题意，，
解得，
故选A。
6. 如图所示，水平圆盘A和B通过摩擦传动正在匀速转动，它们不发生相对滑动，物块1和2分别相对静止在圆盘A和B上，圆盘B的半径是圆盘A的1.5倍，物块2做圆周运动半径是物块1的2倍，则物块1和物块2的向心加速度之比为（ ）
A. 2：1B. 3：2C. 9：8D. 4：9
【答案】C
【解析】设A的角速度为ω，则物块1的向心加速度
AB同缘转动，根据v=ωR可知
则物块2的向心加速度
可得
故选C。
7. 如图所示，一小球在轻杆的作用下绕点做竖直面内的匀速圆周运动，线速度大小为，其中A、B两点与点等高。已知轻杆的长度为，小球的质量为且可视为质点，重力加速度为，则（ ）
A. 在最高点轻杆对小球的作用力一定竖直向下
B. 轻杆在A、B两点对小球的作用力相同
C. 小球所需向心力大小恒定为
D. 若，小球在最高点受到轻杆作用力竖直向上
【答案】C
【解析】A．若在最高点若轻杆对小球无作用力，则，
小球的速度，则轻杆对小球的作用力竖直向上，选项A错误；
B．轻杆在两点对小球的作用力大小相同，但是方向不同，选项B错误；
C．根据牛顿第二定律可知，小球所需向心力大小恒定为
选项C正确；
D．若，则
可知F>0，即小球在最高点受到轻杆的作用力竖直向下，选项D错误。
故选C。
8. 在光滑水平面上，质量为小球1以速度与质量为静止的小球2发生正碰，碰后小球1的速度大小是。则小球2的速度大小可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】碰撞过程中由动量守恒定律
根据碰撞过程中，机械能不增加原理得
碰后若速度若同向，则满足
其中
或
综上所述可得，小球2的速度大小可能是
或
故选AB。
9. 一质量不计的直角形支架两端分别连接质量均为m的小球A和B，支架的两直角边长度分别为和，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示。开始时OA边处于水平位置，由静止释放OA，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 运动过程中，A、B两球的速度大小总相等
B. 运动过程中，A、B和支架系统机械能守恒
C. A运动至最低点时速度大小为
D. A运动至最低点的过程中，杆对B做功为
【答案】BC
【解析】A．A、B两球同轴转动，角速度相等，根据
可得
故运动过程中，A、B两球的速度大小不相等，故A错误；
B．运动过程中，系统中只有重力做功，A、B和支架系统机械能守恒，故B正确；
C．A运动至最低点时，根据机械能守恒
联立解得
，
故C正确；
D．A运动至最低点的过程中，对B，根据动能定理有
解得
故D错误。
故选BC。
10. 质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t=0时刻开始受到水平力的作用，力F与时间t的关系如图所示，则（ ）
A. 时间内水平力F冲量为
B. t0时刻物体的动量为
C. 2t0时刻物体的速度为
D. 2t0时刻物体的速度为
【答案】AC
【解析】A．根据公式可知，在图像中，图线与横轴围成的面积表示冲量的大小，则由图可知，时间内水平力F的冲量为
故A正确；
B．根据题意，由动量定理可得，t0时刻物体的动量为
故B错误；
CD．由图可知，力在时间内的冲量为
由动量定理可得，2t0时刻物体的动量为
可得，2t0时刻物体的速度为
故D错误C正确。
故选AC。
第II卷（非选择题）
二、实验题(本题共2小题，8个空，每空2分，共16分。)
11. 如某实验 小组利用图甲所示的实验装置探究恒力做功与动能改变量的关系，所挂砝码质量为，重力加速度为。
（1）平衡小车所受阻力的操作如下：取下砝码，把木板不带滑轮的一端垫高；接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动，如果打出的纸带如图乙所示，则应适当_________（选填“增大”或“减小”）木板的倾角，直到纸带上打出的点迹_______为止。
（2）在满足砝码质量远小于小车质量的情况下，某次实验正确操作后，根据测得的实验数据描绘出的图线如图丙所示，其中横坐标为小车从静止开始发生的位移，纵坐标为小车运动速度大小的平方，若已知图中直线的斜率为，小车质量__________。（用、、和表示）
【答案】（1）减小 均匀 （2）
【解析】 (1)从纸带上来看，纸带相等时间内的位移越来越大，做加速运动，要平衡摩擦力，则需
减小木板的倾角，使小车做匀速直线运动，即打出的点迹均匀。
(2)根据
整理，可得
在图像中，有
对系统研究，根据牛顿第二定律得
联立可得
12. 某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为h的光滑水平桌面上，放置两个小球a和b、其中b与轻弹簧紧挨着但不拴接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为O点。实验时，先将a球移开，弹簧解除锁定，b沿桌面运动后水平飞出。再将a放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验10次。实验中，小球落点记为A、B、C。
（1）若a球质量为，半径为；b球质量为，半径为。b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出，则___________。
A. ，B. ，
C. ，D. ，
（2）为了验证碰撞过程遵循动量守恒，本实验中必须测量的物理量有___________。（填选项前的字母）
A. 小球a的质量和小球b的质量
B. 小球飞出的水平距离、、
C. 桌面离地面的高度h
D. 小球飞行的时间
（3）关于本实验的实验操作，下列说法中不正确的是___________。（填选项前的字母）
A. 重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同
B. 重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中一定出现了错误
C. 用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
D. 仅调节桌面的高度，桌面越高，线段的长度越长
（4）在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式___________，即说明碰撞过程遵循动量守恒。（用题中已测量的物理量表示）
（5）该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度h，该地的重力加速度为g，则弹簧锁定时具有的弹性势能为___________。（用题中已测量的物理量表示）
【答案】（1）A （2）AB
（3）B （4） （5）
【解析】
【小问1解析】
为保证两球碰后均向前水平飞出，则必须满足，为保证两球发生对心正碰，则必须满足。
故选A。
小问2解析】
小球沿桌面飞出后做平抛运动，水平方向有
求得
由于各小球沿桌面飞出后竖直方向下落的高度相等，所以在空中运动的时间t相等，本实验需要验证的表达式为
即
即
因此，本实验中必须测量的物理量有小球a的质量和小球b的质量，小球飞出的水平距离、、。
故选AB。
【小问3解析】
A．为保证小球b每次与小球a碰撞前的速度相等，所以重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同，故A正确；
B．因实验存在误差，所以重复操作时小球的落点并不完全重合，这是正常现象，并不说明实验操作中一定出现了错误，故B错误；
C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故C正确；
D．由于小球b在未与小球a碰撞的情况下沿桌面水平飞出时的速度相同，桌面越高，小球b在空中运动时间越长，线段的长度就越长，故D正确。
故选B。
【小问4解析】
由（2）的推导可得，本实验最终需要验证的表达式为
【小问5解析】
根据机械能守恒，可得
根据平抛运动知识，可得
联立，求得
三、解答题(本题共3小题，其中14题12分，15题12分，16题14分，总计38分。要求有必要的文字说明和原始公式，直接写出结果的不给分)
13. 如图所示，长度为L=10m的绳，系一小球在竖直面内做圆周运动，小球的质量为M=4kg，小球半径不计，小球在通过最低点时的速度大小为v=20m/s，试求：
（1）小球在最低点的向心加速度大小；
（2）小球在最低点所受绳的拉力。
【答案】（1）；（2），竖直向上
【解析】（1）小球在最低点的向心加速度
（2）根据牛顿第二定律得
解得
14. 一辆小汽车的额定功率为，在水平直路面上由静止启动，已知汽车的质量为，汽车受到的阻力恒为车重的0.2倍，g取
（1）求汽车能达到的最大速度；
（2）若汽车以的恒定加速度启动，求匀加速维持的时间。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
当牵引力等于阻力时，汽车的速度达到最大，则有
又
可得汽车能达到的最大速度为
【小问2解析】
若汽车以的恒定加速度启动，根据牛顿第二定律可得
解得
当汽车功率达到额定功率时，汽车结束匀加速运动，此时的速度为
则匀加速维持的时间为
15. 如图所示，一小车上表面由粗糙的水平部分AB和光滑的圆弧轨道BC组成，小车紧靠台阶静止在光滑水平地面上，且小车的左端与固定的光滑圆弧轨道MN末端等高，圆弧轨道MN末端水平。一质量的物块P从距圆弧轨道MN末端高度处由静止开始滑下，与静止在小车左端的质量的物块Q发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。AB的长度，圆弧BC的半径，小车的质量，物块P、Q均可视为质点，取重力加速度大小。
（1）求碰撞后瞬间，物块Q的速度大小v；
（2）若物块Q恰好能滑到小车右端的C点，求物块Q与水平轨道AB间的动摩擦因数；
【答案】（1）9m/s （2）0.07
【解析】
【小问1解析】
设物块P滑到N点时的速度大小为，由机械能守恒定律有
解得
取向右为正方向，设碰后物块P的速度为，根据动量守恒
根据能量守恒
解得
，v=9m/s
【小问2解析】
物块Q运动至C点时水平速度与小车的速度相等，竖直速度为零，设共同速度为，根据动量守恒，有
解得
又由能量关系有
解得