湖北省“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”2024-2025学年高一下期中联考物理试卷（解析版）

这是一份湖北省“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”2024-2025学年高一下期中联考物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了答题前，先将自己的姓名，选择题的作答，非选择题的作答，保持卡面清洁，不要折叠等内容，欢迎下载使用。
物理试题
考试用时：75分钟 试卷满分：100分
注意事项：
1、答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、选择题的作答：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。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 人类对力与运动的关系的认识经历了一个漫长的过程。关于物体所受合外力的方向，下列说法正确的是（ ）
A. 物体做匀变速曲线运动时，合外力的方向一定不变
B. 物体做匀速圆周运动时，合外力的方向不变
C. 物体做变速率的曲线运动时，合外力的方向一定改变
D. 物体做匀变速直线运动时，合外力的方向与速度的方向相同
【答案】A
【解析】A．匀变速曲线运动指加速度不变的曲线运动，加速度不变，则物体所受合外力不变，故A正确；
B．匀速圆周运动，合外力提供向心力，所以合外力方向一直改变，故B错误；
C．变速率曲线运动，合外力不一定改变，如平抛运动，故C错误；
D．匀变速直线运动时，合外力的方向与速度方向可以相同，也可以相反，相同做加速运动，相反做减速运动，故D错误。
2. 质量为的物体由两根轻质细绳悬挂，处于静止状态。绳与竖直方向成角，绳水平，如图所示。绳的张力大小为，绳的张力大小为。已知重力加速度大小为，下列说法正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】B
【解析】对小球进行受力分析可得，
解得，
故选B。
3. 关于对如图所示的生活中的圆周运动实例分析，正确的是（ ）
A. 图（a）中汽车通过拱桥最高点时处于超重状态
B. 图（b）中自行车行驶时车轮上、两点相对于轮轴转动的角速度大小相等
C. 图（c）中游客们随旋转飞椅做匀速圆周运动时线速度大小都相等
D. 图（d）中火车转弯时所需向心力仅由轨道提供
【答案】B
【解析】A．图（a）中，汽车通过拱桥最高点时竖直方向的加速度向下，处于失重状态，故A错误；
B．图（b）中，自行车骑行时车轮上A、B两点同轴转动，角速度相等，故B正确；
C．图（c）中，游客随旋转飞椅做匀速圆周运动时角速度相同，飞椅的转动半径不一定相同，根据可知线速度大小不一定相等，故C错误；
D．图（d）中，火车转弯时所需的向心力由轨道对其的作用力和重力的合力提供，故D错误。
故选B。
4. 一质点在恒定外力下做匀加速直线运动，在时间间隔内位移为，动能变为原来的4倍，该质点的加速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设质点的初速度为，末速度为v，又因为末动能是初动能的4倍，则
解得
根据运动学公式可得，
解得
5. 一艘汽艇在静水中速率为，一平直河流河宽为，水流自左向右流动，速率为。现在该汽艇分别按照甲、乙两种方式渡河，两种方式与河岸的夹角都是角，船头朝向如图所示，且甲种方式刚好可以垂直渡河到达河对岸的点。下列说法正确的是（ ）
A. 两种方式渡河时间
B. 如果改变船头与河岸的夹角，汽艇的最短渡河时间等于
C. 如果河水流速增大，甲种方式不需要调整角度也可以到达点
D. 乙种方式到达河对岸时将偏离渡河垂直点距离为
【答案】D
【解析】A．两种方式渡河时间相等，均为
选项A错误；
B．如果改变船头与河岸的夹角，则当船头垂直河岸时渡河时间最短，则汽艇的最短渡河时间
选项B错误；
C．甲种方式小船能到达A点，则船速和河水流速的合速度方向指向A点，如果河水流速增大，则船速和河水流速的合速度方向不再指向A点，则不可以到达点，选项C错误；
D．乙种方式到达河对岸时将偏离渡河垂直点距离为
选项D正确。
故选D。
6. 舒新文教授研究团队发现了中等质量黑洞吞噬恒星发出的X射线准周期振荡信号（类似于黑洞的“心跳”），这是天体物理学家首次发现该类现象，提供了宇宙中存在中等质量黑洞的关键证据。如图所示，两个黑洞A、B组成的双星系统，绕其连线上的点做匀速圆周运动，若A的轨道半径大于B的轨道半径，两个黑洞质量的和为，距离为，万有引力常量为。则（ ）
A. A的质量一定大于B的质量
B. A的角速度一定小于B的角速度
C. A的线速度一定小于B的线速度
D. 双星系统的周期为
【答案】D
【解析】BC．两星绕同一转动轴转动，可知角速度和周期相等，根据v=ωr因可知A的线速度一定大于B的线速度，选项BC错误；
AD．根据万有引力等于向心力可知
可得
因，可得A的质量一定小于B的质量；由上述式子可得，
相加可知
选项A错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，轻杆两端分别固定A、B两小球，轻杆长3L，小球质量均为m，重力加速度大小为g。轻杆可绕光滑的支点O在平行于纸面的平面内无摩擦的转动，。若该装置恰好竖直放置，现发生轻微扰动，下列说法正确的是（ ）
A. 球A刚开始运动瞬间，轻杆对球A的作用力为0
B. 当轻杆第一次到达水平位置时，球B的速度大小为
C. 当轻杆第一次到达水平位置时，球A的速度大小为
D. 当轻杆第一次到达水平位置时，轻杆对球A做的功为
【答案】C
【解析】A．根据平衡条件，球A刚开始运动瞬间，轻杆对球A的作用力为mg，A错误；
BC．根据机械能守恒定律得
根据题意得，根据同轴转动可知，A、B两小球的角速度相同，由可知
解得，
C正确，B错误；
D．根据动能定理得
解得
当轻杆第一次到达水平位置时，轻杆对球A做的功为，D错误。
故选C。
8. 一足够长水平传送带以的速度沿顺时针方向转动，将一质量的小物块（可视为质点）轻放在传送带的最左端，小物块与传送带之间的动摩擦因数，则（ ）
A. 小物块先受到滑动摩擦力作用，后又受到静摩擦力作用
B. 小物块从放上去到与传送带共速用时
C. 摩擦力对小物块做功
D. 小物块与传送带因摩擦而产生的热量为
【答案】BD
【解析】A．小物块开始阶段先受到滑动摩擦力作用而做加速运动，与传送带共速后做匀速运动，此时不受静摩擦力作用，选项A错误；
B．由牛顿第二定律
可得开始阶段加速运动的加速度
加速时间
即小物块从放上去到与传送带共速用时，选项B正确；
C．摩擦力对小物块做功
选项C错误；
D．小物块与传送带因摩擦而产生的热量为
选项D正确。
故选BD。
9. 发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率，若质量为的汽车在平直公路上行驶，所受阻力恒为，当它以速度、加速度前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率。现设该汽车从静止开始以恒定加速度启动。下列说法正确的是（ ）
A. 汽车从启动开始，先做匀加速直线运动直至达到匀速运动
B. 汽车匀速运动时，牵引力大小等于
C. 如果公路足够长，汽车最后的速度为
D. 汽车速度为时，汽车的实际功率为
【答案】BD
【解析】A．汽车从启动开始，先做匀加速直线运动，达到额定功率后做加速度减小的变加速运动，当时汽车达到最大速度，接着做匀速直线运动，选项A错误；
B．汽车匀速运动时，加速度为零，牵引力和阻力相等，牵引力大小等于，选项B正确；
C．汽车的功率为
如果公路足够长，汽车最后做匀速运动的速度为
选项C错误；
D．汽车速度为时，汽车的牵引力F=ma+f
则此时汽车的实际功率为
选项D正确。
故选BD。
10. 已知地球北极和赤道上的重力加速度大小分别为和，假设地球是质量分布均匀的球体，半径为，下列说法正确的是（ ）
A. 绕地球表面做匀速圆周运动卫星的角速度大小为
B. 地球自转的角速度大小
C. 地球同步卫星的角速度大小为
D. 地球同步卫星的轨道半径
【答案】ACD
【解析】A．因为在地球北极的重力加速度大小为，则有
可得
绕地球表面做匀速圆周运动的卫星满足
解得
A正确；
BC．在地球赤道上满足
解得地球自转的角速度
地球同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，B错误，C正确；
D．地球同步卫星的轨道半径为，则有
解得
D正确。
故选ACD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 某物理兴趣小组用图（a）所示的装置“探究两个互成角度的力的合成规律”，其中为固定橡皮筋的图钉，为橡皮筋与细绳的结点，段是橡皮筋，和为细绳套。图（b）是在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）本实验采用的科学方法是_____；
A. 理想模型法B. 控制变量法C. 等效替代法
（2）关于实验操作，下列措施能减小实验误差的是_____；
A. 和两细绳套要长度相等
B. 橡皮筋应与和两细绳套夹角的角平分线在一条直线上
C. 弹簧测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且尽可能与木板平行
（3）图乙中的与两力中，方向一定沿方向的是_____。
【答案】（1）C （2）C （3）
【解析】
【小问1解析】
本实验采用的科学方法是等效替代法，故选C。
【小问2解析】
A．和两细绳套要尽量长些，但不要求长度相等，选项A错误；
B．橡皮筋应与和两细绳套夹角的角平分线不一定要在一条直线上，选项B错误；
C．弹簧测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且尽可能与木板平行，选项C正确。
故选C。
【小问3解析】
图乙中的是两个力合力的理论值，是两个力合力的实验值，则方向一定沿方向的是。
12. 某同学用图（a）所示的装置“验证机械能守恒定律”。按照正确的操作得到一条符合实验要求的纸带，如图（b）所示。重物质量为，为第1个点，、、为从合适位置开始选取连续的三个计时点。已知打点计时器每隔打一个点，当地的重力加速度大小。
（1）根据图中的数据，可得_____；（结果均保留三位有效数字）
（2）从点到点，重物重力势能的减少量_____，动能增加量_____；（结果均保留三位有效数字）
（3）实验中动能的增加量应略_____（选填“大于”“小于”或“等于”）重力势能的减少量，其主要原因是_____。
A.重物下落的实际距离大于测量值 B.重物下落的实际距离小于测量值
C.重物下落受到阻力 D.重物的实际末速度大于计算值
【答案】（1） （2） 2.04 2.00 （3）小于 C
【解析】
【小问1解析】
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得
【小问2解析】
从点到点，重物重力势能的减少量
代入数据可得
动能增加量
代入数据可得
【小问3解析】
实验中动能的增加量应略小于重力势能的减少量；
其主要原因是重物下落受到阻力。
故选C。
13. 在倾角足够长的固定斜面上有一个质量为的物块，物块与斜面间的动摩擦因数。物块在拉力作用下以开始沿斜面向上运动。已知拉力大小，方向沿斜面向上，，，重力加速度大小。求
（1）物块运动的加速度大小；
（2）内物块向上运动的位移大小。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
对物体受力分析，由牛顿第二定律，可得
解得
【小问2解析】
物块先做匀加速直线运动，由运动学公式可得
解得
14. 如图所示，一半径、圆心角的圆弧形轨道固定在光滑水平地面上，为圆弧的圆心，为圆弧轨道最低点，沿竖直方向。质量为的小滑块以初速度从轨道最高点沿切线方向进入轨道，由于沿轨道动摩擦因数不相同，滑块恰好匀速率下滑，紧靠轨道右侧有一长木板与轨道等高且靠在一起但不粘连。已知长木板质量，小滑块与长木板间的动摩擦因数为，重力加速度大小。求
（1）滑块运动到点对轨道的压力；
（2）滑块从点到点过程中克服摩擦力所做的功；
（3）为使滑块不脱离木板，木板的最小长度。
【答案】（1）56N；方向竖直向下 （2）80J （3）12m
【解析】
小问1解析】
在点，对滑块，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知：滑块对点压力大小为，方向竖直向下；
【小问2解析】
由动能定理有
解得
【小问3解析】
取水平向右为正方向，设滑块加速度大小为，则
设的加速度为，则
设经过时间，滑块与共速，速度为，对滑块有
对有
解得
上述过程中滑块位移为
木板位移为
滑块相对于木板的位移为
故为使滑块不脱离木板，木板的最小长度为12m。
15. 如图所示，点到水平地面的高度为，长为的轻绳一端固定在点，另一端悬挂质量为的小球，在最高点给小球一初速度使小球在竖直面内做圆周运动。已知轻绳能承受的最大拉力为，重力加速度大小为，忽略空气阻力。
（1）若小球运动到最低点时轻绳恰好被拉断，求的大小；
（2）保持点位置不变，改变轻绳的长度且保证小球运动到最低点时轻绳恰好被拉断，求轻绳被拉断后到小球第一次落地的水平位移最大值；
（3）保持点位置和轻绳长度不变，当小球运动到最低点时轻绳恰好被拉断，小球做平抛运动落地后与地面碰撞，每次碰撞后水平分速度不变，竖直分速度反向且大小变为碰撞前的一半，求小球开始做平抛运动到与地面发生第3次碰撞时总水平位移的大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
设小球在最低点的速度为，由牛顿第二定律
从最高点到最低点，由动能定理可得
解得
【小问2解析】
设绳长变为，由（1）中可知当绳子被拉断时小球速度为
小球落地时间为
故小球做平抛运动的水平位移为
当时，取得最大值，最大值为
【小问3解析】
由（1）中可得小球做平抛运动的初速度为，小球落地所需的时间为
故第一次水平位移为
小球第一次落地时的竖直分速度为
与地面碰撞后小球做斜抛运动，落地时间为
故第二次的水平位移为
同理可得第二次碰后到第三次落地的运动时间为
故第三次的水平位移为
总水平位移为