广东省清远市华侨中学四校联考2024-2025学年高一下期中物理试卷（解析版）

这是一份广东省清远市华侨中学四校联考2024-2025学年高一下期中物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 我国于2013年12月2日凌晨2时21分成功发射了“嫦娥三号”探月卫星，“嫦娥三号”精确入轨，发射取得圆满成功，标志着“嫦娥三号”朝“登月”迈出重要一步，设月球的质量为M，引力常量为G，卫星绕月球做匀速圆周运动的轨道半径为r ，则月球在圆轨道上运行的速率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】卫星绕月球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律
解得月球在圆轨道上运行的速率为
故A正确，BCD错误。
故选A。
2. 关于曲线运动的性质，以下说法中正确的是( )
A. 变速运动一定曲线运动
B. 曲线运动不一定是变速运动
C. 曲线运动一定是变加速运动
D. 物体加速度数值、速度数值都不变的运动不一定是直线运动
【答案】D
【解析】A.匀加速直线运动也是变速运动，但不是曲线运动，A错误；
B.无论是物体速度的大小变了，还是速度的方向变了，都说明速度是变化的，都是变速运动，做曲线运动的物体的速度方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动，B错误；
C.平抛运动是曲线运动，但加速度不变，是匀变速曲线运动，不是变加速运动，C错误；
D.匀速圆周运动的加速度数值、速度数值均不变，是曲线运动，D正确。
故选D。
3. 抗洪抢险应急救援时，直升机沿直线水平向右匀速飞行的同时，被救助者随着竖直钢丝绳的收缩而匀速上升，则被救助者运动的实际运动轨迹可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】被救助者水平方向做匀速直线运动，竖直方向也做匀速直线运动，则合运动也是匀速直线运动，运动轨迹为直线。
故选A。
4. 如图所示，以10m/s的水平速度抛出的物体，飞行一段时间后垂直撞在倾角为的斜面上，取，以下结论正确的是（ ）
A. 物体的飞行时间是
B. 物体飞行的时间是2s
C. 物体撞击斜面时的速度大小为20m/s
D. 物体下降的距离是10m
【答案】C
【解析】AB．物体垂直撞在斜面上，根据速度分解有
解得
故AB错误；
C．结合上述可知，物体撞击斜面时的速度大小为
故C正确；
D．物体做平抛运动，竖直方向的分运动为自由落体运动，则有
结合上述解得
故D错误。
故选C。
5. 北斗卫星系统由地球同步轨道卫星与低轨道卫星两种卫星组成，这两种卫星在轨正常运行时（ ）
A. 静止卫星运行的周期较小
B. 低轨卫星运行的角速度较大
C. 静止卫星运行可能飞越广东上空
D. 所有卫星运行速度都大于第一宇宙速度
【答案】B
【解析】根据万有引力提供向心力有
A．解得
静止卫星半径大，所以周期大，故A错误；
B．解得
低轨卫星半径小，所以角速度大，故B正确；
C．静止卫星轨道只能在赤道平面上，故C错误；
D．第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大速度，所有卫星运行速度都小于第一宇宙速度，故D错误。
故选B。
6. 甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球静止卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是（ ）
A. 甲的角速度小于乙的角速度B. 甲的加速度大于乙的加速度
C. 乙的速度大于第一宇宙速度D. 甲在运行时能经过北京的正上方
【答案】A
【解析】A．根据万有引力提供向心力
得
由甲的高度大于乙的高度，可知甲的角速度小于乙的角速度，A正确；
B．根据
解得
由甲的高度大于乙的高度，甲的加速度小于乙的加速度，B错误；
C．第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度，则乙的速度小于第一宇宙速度，C错误；
D．甲为地球静止卫星，轨道平面在赤道的上空，不可能运行时能经过北京的正上方，D错误。
故选A。
7. 民族运动会上有一骑射项目。如图所示，运动员骑在奔跑马上，弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1，运动员静止时射出的弓箭速度为v2，跑道离固定目标的最近距离为d。要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短，则（ ）

A. 运动员放箭处离目标的距离为
B. 运动员放箭处离目标的距离为
C. 箭射到固定目标的最短时间为
D. 箭射到固定目标的最短时间为
【答案】C
【解析】CD．要想命中目标且使箭在空中飞行的时间最短，v2必须垂直于v1，并且v1、v2的合速度方向指向目标，如图所示，故箭射到目标的最短时间为
故C正确，D错误；
AB．运动员放箭处离目标的距离为
又
故
故AB错误。
故选C。

二、多选题
8. 关于物体做平抛运动，下列说法中正确的（ ）
A. 经过时间t发生的位移方向跟t时刻的速度方向相同
B. 经过时间t发生的位移方向跟t时刻的速度方向不相同
C. 在时间t内发生的速度变化量方向跟t时刻的加速度方向相同
D. 在时间t内发生的速度变化量方向跟t时刻的加速度方向不相同
【答案】BC
【解析】AB．平抛运动在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，经过时间t位移与水平方向夹角的正切值为
速度与水平方向夹角的正切值为
所以经过时间t发生的位移方向跟t时刻的速度方向不相同，则A错误，B正确；
CD．速度变化量
Δv=gt
则在时间t内发生的速度变化量方向跟t时刻的加速度方向相同，故C正确，D错误。
故选BC。
9. 如图所示，横梁上一质量为M的小车以速度u 向右运动，悬绳长为 L ，悬绳下面系住的小球质量为m ,此时小球恰运动至最低点且速度为v向左，则此时小球的加速度和悬绳的拉力为（ ）
A.
B.
C. FT = mg + m
D. FT = mg + m
【答案】BD
【解析】梁上一质量为M的小车以速度u 向右运动，悬绳下面系住的小球质量为m ，此时小球恰运动至最低点且速度为v向左，小球相对小车运动为
根据牛顿第二定律可得
解得悬绳的拉力为
此时小球的加速度
故BD正确，AC错误。
故选BD．
10. 目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，因此轨道半径逐渐变小的过程中，则下列判断正确的是 （ ）
A. 卫星变轨后环绕的动能逐渐减小
B. 由于地球引力做正功，引力势能一定减小
C. 由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变
D. 卫星克服气体阻力做的功小于地球引力所做的功，因此环绕速度增大
【答案】BD
【解析】A．卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，由此可得卫星线速度v＝，卫星轨道半径减小，线速度增加，故卫星动能增加，故A错误；
B．由于卫星高度逐渐降低，所以地球引力对卫星做正功，引力势能减小，故B正确；
C．由于气体阻力做负功，所以卫星与地球组成的系统机械能减少，故C错误．
D．卫星的动能增加，根据动能定理可知引力与空气阻力对卫星做的总功应为正值，即卫星克服气体阻力做的功小于地球引力所做的功，故D正确；
故选BD．
【点睛】本题关键是首先根据地球对卫星的万有引力等于卫星需要的向心力，得出卫星的动能随轨道半径的减小而增大，然后再根据动能定理和功能原理讨论即可．
三、实验题
11. 某学习小组利用如图所示的装置“探究向心力大小的表达式”实验，所用向心力演示器如图（a）所示，待选小球是质量均为2m的球1、球2和质量为m的球3，标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小。图（b）是演示器部分原理示意图，其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.6倍，轮③的半径是轮①的2倍，轮⑤的半径是轮④的0.8倍，轮⑥的半径是轮④的0.5倍；两转臂上黑白格的长度相等；A、B、C为三根固定在转臂上的挡板可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力。
（1）在探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的（ ）
A. 理想实验法B. 等效替代法C. 控制变量法D. 演绎法
（2）若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1:4，则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为____。
（3）若将球1、2分别放在挡板B、C位置，将皮带与轮①和轮④相连则是在研究向心力的大小F与（ ）的关系。
A. 转动半径rB. 质量mC. 角速度ωD. 线速度v
（4）若将球1、3分别放在挡板B、C位置，转动手柄时标尺1和标尺2示数的比值为1:4，则可判断与皮带连接的变速塔轮为（ ）
A. ①和④B. ②和⑤C. ③和⑥D. ③和④
【答案】（1）C （2）1：2 （3）A （4）C
【解析】
【小问1解析】
在研究向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法，即研究向心力的大小F与质量m的关系时，需要保证角速度ω和半径r不变。
故选C。
【小问2解析】
若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1:4，即
则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为
小问3解析】
若将球1、2分别放在挡板B、C位置，则两小球做圆周运动的半径不同；将皮带与轮①和轮④相连，两小球转动的角速度相等，则是在研究向心力的大小F与转动半径的关系。故A正确，BCD错误。
故选A。
【小问4解析】
若将球1、3分别放在挡板B、C位置，则球1、3的轨道半径之比为
转动手柄时标尺1和标尺2示数的比值为1:4，则球1、3所受向心力之比为
球1、3的质量之比为
由可知球1、3转动的角速度之比为
由皮带传动的变速塔轮的边缘的线速度大小相等，，所以球1、3所在变速塔轮的半径之比为
由于轮①、④的半径相同，轮③的半径是轮①的2倍，轮⑥的半径是轮④的0.5倍，可知轮③的半径是轮⑥的4倍，则可判断与皮带连接的变速塔轮为③和⑥。
故选C。
12. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_____，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛_____。
(2)图乙是实验取得的数据，其中O点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度_____m/s。（）
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长，实验记录了小球在运动中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平拋运动的初速度为_____m/s，小球运动到B点的竖直分速度为_____m/s（如图丙所示，以O点为原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，）。
【答案】 (1)水平 初速度相同 (2)1.2 (3)2.0 2.0
【解析】(1)平抛物体的初速度方向为水平方向，故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水平；每次让小球从同一位置由静止释放，小球下落高度相同才能保证每次平抛得到相同的初速度。
(2)平抛运动可看成沿水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动
代入数据可得小球做平抛运动的初速度
(3)由图丙可知从A到B和从B到C时水平距离相等，因此时间间隔相同，设时间间隔为T，在竖直方向上，根据
代入数据
由于水平方向是匀速直线运动
代入数据
B点的竖直速度等于AC段竖直方向的平均速度
四、解答题
13. 如图甲所示，一辆质量的小汽车驶上圆弧半径的拱桥，g取。
（1）在图甲中画出汽车经过桥顶时，在竖直方向上的受力示意图；
（2）若汽车到达桥顶时的速度为，求此时桥对汽车的支持力的大小；
（3）如图乙所示，假如拱桥的半径增大到与地球半径一样，当汽车的速度不断地增大就会在桥上腾空，形成绕地球做圆周运动的卫星，求使汽车成为地球卫星的最小速度。
【答案】（1） （2）8000N；（3）
【解析】（1）汽车经过桥顶时，在竖直方向受到重力、桥面支持力作用，受力示意图如图所示
（2）若汽车到达桥顶时的速度为，由牛顿第二定律可得
代入数据解得
（3）当汽车恰好成为绕地球做圆周运动的卫星时，由重力作为向心力
解得使汽车成为地球卫星的最小速度为
14. “太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时，健身者半马步站立，手持太极球拍，拍上放一橡胶太极球，健身者舞动球拍时，球却不会掉落。现将太极球拍和球简化成如图所示的平板和小球，熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动，且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势，在A、C位置时球拍均水平。A为圆周的最高点，C为最低点，B、D与圆心O等高。已知太极球的质量为m，太极球做圆周运动的半径为R，在最高点时对球拍恰好无压力，重力加速度大小为g。求：
（1）太极球的速度大小v；
（2）在最低点时球拍对太极球的弹力大小F1；
（3）在B处球拍与水平方向的夹角θ的正切值。
【答案】（1） ；（2） ；（3）1
【解析】（1）太极球在最高点时对球拍恰好无压力，根据牛顿第二定律得
解得
（2）太极球在最低点时，根据牛顿第二定律得
解得
（3）在B处，根据牛顿第二定律得
解得
15. 宇航员站在某一星球表面上H高处的位置，沿水平方向以初速度v0水平抛出一个小球，小球落在星球表面，测得水平位移为x，已知该星球的半径为R，万有引力常量为G，求该星球：
(1)表面的重力加速度g；
(2)该星球的密度ρ；
(3)该星球的第一宇宙速度v。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】(1)近似认为小球受到万有引力恒定，由星球表面物体受到的重力等于万有引力可知小球只受重力作用，故小球做平抛运动，那么由平抛运动位移规律可得
，
所以该星球表面的重力加速度为

(2)由星球表面物体受到的重力等于万有引力可得

所以该星球的质量为

(3)近地卫星绕星球运动的速度为第一宇宙速度，故由万有引力做向心力可得
所以有
【点睛】万有引力问题的运动，一般通过万有引力做向心力得到半径和周期、速度、角速度的关系，然后通过比较半径来求解，若是变轨问题则由能量守恒来求解。