【物理】山东省枣庄市2024-2025学年高一下学期期中质量检测试卷（解析版）

这是一份【物理】山东省枣庄市2024-2025学年高一下学期期中质量检测试卷（解析版），共23页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。满分100分，考试用时90分钟。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目填涂在答题卡和答题纸规定的地方。
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 关于生活中圆周运动的实例分析，下列说法正确的是（ ）
A. 图1汽车在起伏山路上以较大的速度匀速率行驶，A处比B处更容易爆胎
B. 图2冬季汽车转弯，发生侧滑，是因为汽车受到了离心力的作用
C. 图3铁路转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力帮助火车转弯
D. 图4脱水桶脱水时，转速越大，贴在竖直桶壁上的衣服受到的摩擦力也越大
【答案】A
【解析】A．在最高点处，根据牛顿第二定律可得
可得
在最低点处，根据牛顿第二定律可得
可得
可知，故A正确；
B．静摩擦力不足以提供汽车转弯所需要的向心力，才离心运动，故B错误：
C.图3铁路转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对轨道的挤压，故C错误：
D.图4脱水桶脱水时，桶壁对衣物摩擦力等于衣物的重力，不会随着转速的增大而增大，故D错误。
故选A。
2. 2025年蛇年春晚的舞台上，《秧BOT》节目开场，一群穿着花棉袄的机器人在舞台上扭起了秧歌。其中机器人转手绢的动作，使手绢绕中心点O在竖直面内匀速转动，如图所示，若手绢上有质量不相等的两质点A、B，则（ ）
A. 质点A、B的线速度相同B. 质点A、B的动能可能相等
C. 质点A、B受到的合外力可能相同D. 质点A、B的机械能守恒
【答案】B
【解析】A．由于质点A、B绕中心点O在竖直面内匀速转动，则两质点具有相同的角速度，但质点A转动半径小于B的转动半径，根据可知，质点A的线速度小于质点B的线速度，故A错误；
B．质点的动能为
由于两质点质量不相等，转动半径不相等，所以二者动能可能相等，故B正确；
C．质点所受合外力大小为
由此可知，二者合外力大小可能相等，但方向指向圆心，二者方向不同，故C错误；
D．由于质点转动过程中线速度大小不变，所以动能不变，但重力势能不断变化，所以机械能不守恒，故D错误。
故选B。
3. 天舟九号是我国新一代货运飞船，为中国空间站“天和”核心舱常态化运营提供了重要保障。飞船发射后先运行在如图所示的圆轨道I上，空间站运行在圆轨道III上，要实施对接，飞船先在A点变轨到椭圆轨道Ⅱ上，在B点变轨刚好与空间站“天和”核心舱实现对接。已知轨道I、III的半径分别为、，则关于飞船在椭圆轨道II上的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船从A运动到B，飞船与地心连线变长，所以在单位时间内扫过的面积也变大
B. 飞船从A运动到B，飞船的速度减小，机械能不断减小
C. 飞船在A、B两点的线速度大小之比为
D. 飞船在A、B两点的加速度大小之比为
【答案】D
【解析】A．船从A运动到B，飞船在同一椭圆轨道上运动，根据开普勒第二定律可知，飞船与地心连线在单位时间内扫过的面积相等，故A错误：
B．飞船从A运动到B，只有万有引力做功，飞船的机械能不变，故B错误：
C．飞船在椭圆轨道Ⅱ上的运动，飞船在A、B两点时，在极短的相等时间间隔内，根据开普勒第二定律有
解得
故C错误；
D．根据万有引力提供向心力有，
解得
故D正确。
故选D。
4. 如图所示，图甲是一人站在台阶式自动扶梯上匀速向下运动（不计扶手的影响），图一是一人站在履带式自动扶梯上匀速向下运动，且两人相对扶梯均静止。下列关于力做功的说法正确的是（ ）
A. 甲图中摩擦力对人做正功
B. 甲图中支持力对人做负功
C. 乙图中摩擦力对人做正功
D. 乙图中支持力对人做负功
【答案】B
【解析】AB．对图甲中受力分析，受重力和支持力两个力，支持力与速度v的夹角为钝角，做负功，故A错误，B正确；
CD．对图乙中受力分析，受重力、支持力与静摩擦力，支持力与速度v的夹角为90°，不做功，与速度方向相反，做负功，故CD错误。
故选B。
5. 经典的“黑洞”理论认为，当恒星收缩到一定程度时，光从旁边经过时都不能逃逸，也就是其第二宇宙速度大于等于光速，此时该天体就变成了一个黑洞。若某恒星演变成一个黑洞后的密度为、半径为R，设光速为c，已知第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，引力常量为G，则黑洞密度的最小值是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】第一宇宙速度近似等于星体表面卫星的线速度，设恒星演变成一个黑洞后的质量为M，对恒星表面一个质量为m的卫星，根据万有引力提供向心力有
解得恒星的第一宇宙速度为
由题意可知，第二宇宙速度大于等于光速，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，则有
又根据恒星演变成一个黑洞后的质量为
联立解得
故选A。
6. 一小女孩在水管内踢球玩耍的短视频火爆全网。其过程可简化如右图，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个足球，现猛踢足球，使其在瞬间得到一个水平初速度。若大小不同，则足球能够上升的最大高度（距离底部）也不同。下列所有说法中错误的是（ ）
A. 如果，则足球能够上升的最大高度等于0.5R
B. 如果，则足球能够上升的最大高度小于1.5R
C. 如果，则足球能够上升的最大高度等于2R
D. 如果或，则足球在运动的过程中不与轨道分离
【答案】C
【解析】A．若小球只能在下部分圆弧运动，则
解得
若，设小球能够上升的最大高度为h，则有
解得
故A正确，不符合题意；
B．若小球恰能到达最高点，则
从最高点到最低点有
解得
如果，小球不能够在轨道上减速到0，会脱离轨道，由动能定理有
解得小球能够上升的最大高度
故B正确，不符合题意；
C．如果，根据时，小球不能在轨道上减速到0，会脱离轨道，则小球能够上升的最大高度小于2R，故C错误，符合题意；
D．由上述分析可知时，小球只能在下部分圆弧运动，不与轨道分离；
当小球小球能够通过最高点，不与轨道分离，故D正确，不符合题意。
本题选择错误选项，故选C。
7. 一个质量为m的小球拴在钢绳的一端，另一端施加大小为的拉力作用，使小球在光滑水平面上做半径为的匀速圆周运动，今将力的大小缓慢增大为，经过一段时间后，小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为。分析小球运动的半径由变为的过程中，拉力对小球做的功为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】设半径为和时小球做圆周运动的线速度大小分别为和，由向心力公式得，
由动能定理得
联立解得
故选D。
8. P、Q两个星球的质量分布均匀，它们各自重力加速度大小g随到星球中心的距离r变化的图像如图所示。已知质量分布均匀的空心球壳对内部任意位置的物体引力为0。关于P、Q星球，下列说法正确的是（ ）
A. 质量相同
B. 密度相同
C. P、Q星的第一宇宙速度大小之比为
D. 距Q星球表面处重力加速度
【答案】C
【解析】A．令星球质量为M，星球半径为，星球内部某位置到球心间距为r，则有
其中
解得
可知，此时内部某位置的重力加速度g与该位置到球心间距r成正比；而在星球外部某位置到球心间距为r，有
则有
可知，星球外部某位置的重力加速度与间距正平方反比的关系。结合图像可知P星球的半径均为，则有
对Q两星球
解得P的质量
Q的质量
所以两星球质量2：1，故A错误；
B．结合上述，P星球密度为
Q星球密度为
结合上述解得
故B错误；
C．第一宇宙速度等于星球表面卫星的环绕速度，则P星球第一宇宙速度
Q星球第一宇宙速度
解得P、Q星的第一宇宙速度大小之比
故C正确；
D．在星球外部某位置到球心间距为r，有
则有
距Q星球表面处，到球心距离
代入
可得
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，在地面上以速度抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）

A. 重力对物体做的功为mgh
B. 物体在海平面上的重力势能为mgh
C. 物体在海平面上的动能为
D. 物体在海平面上的机械能为
【答案】AD
【解析】A．重力对物体做的功只与初末位置的高度差有关，为mgh，A正确；
B．以地面为零势能面，物体到海平面时的势能为，B错误；
C．由动能定理
到达海平面时动能为
C错误；
D．物体只受重力做功，机械能守恒，等于地面时的机械能，D正确。
故选AD。
10. 如图所示，竖直圆筒内壁光滑、截面半径为R，小球在筒内壁上A上获得切线方向的水平初速度，紧贴筒内壁运动，要使小球经过A点正下方h处的B点，则小球在A点获得初速度大小可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】小球在竖直方向做自由落体运动，则有
所以小球在桶内的运动时间为
在水平方向，以圆周运动的规律来研究，得到（，2，3…）
所以（，2，3…）
当时，所以速率，当时，所以速率为。
11. “双星系统”由相距较近的星球组成，每个星球的半径均远小于两者之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在彼此的万有引力作用下，绕某一点O做匀速圆周运动。如图所示，某一双星系统中A星球的质量为，B星球的质量为，它们球心之间的距离为L，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A. A星球的轨道半径为
B. A星球运行的周期为
C. A星球和B星球的线速度大小之比为
D. 若在O点放一个质点，则它受到两星球引力之和一定为零
【答案】ABC
【解析】A．由于两星球的周期相同，则它们的角速度也相同，设两星球运行的角速度为，轨道半径分别为、，根据牛顿第二定律，对A星球有
对B星球有
得
又
得，，故A正确；
B．根据，
解得A星球运行的周期，故B正确；
C．A星球和B星球的线速度大小之比，故C正确；
D．O点处质量为m的质点受到B星球的万有引力
受到A星球的万有引力
故该质点受到两星球的引力之和不为零，故D错误。
故选ABC。
12. 随着人工智能AI技术不断创新发展，快递配送正踏入“无人+”领域。如图甲所示，无人机悬停在空中，用轻质绳索将货物由静止向上吊起，绳索对货物做功功率随时间变化如图乙所示，货物重力为G，货物作匀加速度直线运动，时刻之后货物匀速上升，运动过程中不计空气阻力，地球表面重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 时刻速度大小为
B. 时刻速度大小为
C. 时刻货物的动能大小为
D. 阶段，货物上升的高度
【答案】BD
【解析】A．货物作匀加速度直线运动，牵引力，则时刻速度大小为
故A错误：
B.货物之后货物匀速上升，则有，
得
故B正确；
C．货物作匀加速度直线运动，图像与坐标轴围成的面积代表牵引力做功，根据动能定理有
可知，时刻货物的动能小于
故C错误；
C．时间，根据动能定理有
其中
克服重力做功
结合上述解得
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题共60分）
三、非选择题题：本题共6小题，共60分。
13. 为研究系统机械能守恒，某同学设计了如图甲所示的实验装置。绕过滑轮的轻绳两端连接、两物体。在高处由静止开始下落，拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，测量纸带上的点迹，即可验证机械能守恒定律。实验中获取了如图乙所示的一条纸带，所用电源的频率为50Hz，0、1、2、3、4、5、6为七个计数点，相邻两个计数点间有四个计时点没画出。测得0点分别到3，4，5，6点的距离分别为27.10cm，48.00cm，75.10cm，108.00cm。已知、，请计算：（当地重力加速度取，计算结果均保留三位有效数字）
（1）计数点5的瞬时速度_________m/s；
（2）在计数点4到5的过程中，系统动能的增量_________J；；系统重力势能的减少量_________J，故在误差允许范围内，、系统机械能守恒。
【答案】（1）3.00 （2）0.405 0.407
【解析】
【小问1解析】
相邻两个计数点间有四个计时点没画出，则相邻计数点的时间间隔为
计数点5的瞬时速度为，
【小问2解析】
计数点4的瞬时速度为
在计数点4到5的过程中，系统动能的增量
代入数据解得
系统重力势能的减少量
代入数据解得
14. 某物理兴趣小组通过如图所示的实验装置验证“向心力与线速度大小关系”。
实验步骤如下：
①按照图示安装仪器，轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球。小钢球静止时刚好位于光电门中央；
②将小钢球悬挂静止不动，此时拉力传感器示数为F，用刻度尺量出细线长L；
③将小钢球拉到适当高度处且细线拉直，静止释放小钢球，光电计时器记录小钢球遮光时间t，拉力传感器示数最大值为；
④改变小钢球的释放位置，重复上述过程：
已知小钢球的直径是d，当地的重力加速度大小为g。
（1）小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为__________。（用d，t表示）
（2）小钢球经过光电门时所需向心力的表达式为__________。
A. B.
C. D.
（3）在误差允许的范围内，小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为__________（填“相等”或“不相等”），则能验证向心力大小与线速度大小的关系。
（4）该兴趣小组的小明同学突发奇想：将小球拉至轻绳水平位置静止释放，小球到达最低点时拉力传感器示数为。在误差允许范围内，当F和满足关系式__________时，也可验证机械能守恒。
【答案】（1） （2）C （3）相等 （4）
【解析】
【小问1解析】
已知小钢球的直径为d，小钢球遮光时间为t，则小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为；
【小问2解析】
钢球经过光电门时所需向心力的表达式为
质量为
速度为
运动半径为
联立可得
故选C。
【小问3解析】
处理实验数据时，在误差允许的范围内，小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为相等，则能验证向心力与线速度大小的关系。
【小问4解析】
在最低点，由牛顿第二定律可得
小球摆到最低点的过程，据机械能守恒定律可得
联立解得
若满足上述关系，可验证机械能守恒。
15. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为。一个质量为，长度为物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B点时，光电门（图中未画出）测出挡光时间为，之后沿半圆形导轨运动，恰好能到达C点，之后的运动不再考虑，重力加速度。求：
（1）求弹簧压缩至A点时的弹性势能；
（2）求物体沿半圆形导轨运动过程中的阻力所做的功。
【答案】（1） （2）。
【解析】
【小问1解析】
在处的速度为
解得
物体从到过程中，机械能守恒得
代入数据解得
【小问2解析】
B到C过程中，由动能定理得
恰好通过C点，根据牛顿第二定律有
解得
联立解得
16. 人类的征途是星辰大海。假如将来的你成为了一名优秀的宇航员，并成功登上了火星。当你乘宇宙飞船绕火星做匀速圆周运动时，火星在视野内两边界的夹角为74°，并测得宇宙飞船的周期为T；已知引力常量为G，火星半径为R，忽略火星的自转。求：

（1）火星的质量；
（2）火星表面的重力加速度；
（3）若考虑火星自转，自转周期为。假如人类定居火星后，需要发射与火星表面相对静止的卫星，搭建通信网络，求通信卫星到火星表面的高度h。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
由几何知识得
解得
根据万有引力提供向心力有
可得火星的质量
【小问2解析】
忽略火星的自转时，对火星表面的物体，有，
可得火星表面重力加速度
【小问3解析】
对通信卫星：与火星地面相对静止，即周期为火星自转周期，则有
代入
解得
17. “旋转飞椅”（图甲）是游乐场中颇受欢迎的游乐项目，其简化模型如图乙所示。座椅通过钢索悬挂在水平转盘的边缘，已知悬点到中心轴的距离为，缆绳竖直时，座椅恰好接触地面，长度为。装置启动后，转盘先向上抬升，再开始绕竖直轴转动，达到设定值后保持不变，稳定后缆绳与竖直方向的夹角，游客和座椅（整体可视为质点）总质量为，不考虑一切阻力和钢索的重力，重力加速度g取。求：
（1）当旋转飞椅以最大的角速度匀速旋转时，游客和座椅的速度v；（结果可以含根号）
（2）从装置启动到稳定转动的过程中，钢索对该游客和座椅做的功W；
（3）为防止游客携带的物品掉落伤人，管理员需以支架轴心为圆心设置圆形安全范围，求圆形安全范围的半径。
【答案】（1） （2）3600J （3）10m
【解析】
【小问1解析】
稳定转动时，飞椅受重力和绳的拉力，根据平衡条件可得
根据牛顿第二定律
几何关系可得半径为
联立解得
【小问2解析】
从装置启动到稳定转动的过程中，游客上升高度
根据动能定理可得
解得钢索对该游客和座椅做的功为
【小问3解析】
物品掉落后，沿切线方向做平抛运动，则切线方向
竖直方向
几何关系可知
联立可得
18. 如图甲所示，光滑台面与水平传送带平滑连接，轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，其原长时右端恰好位于A点，传送带长，且以的速率沿顺时针方向匀速转动，传送带右下方固定一半径为、圆心角的光滑圆弧轨道，轨道右侧紧贴质量的等高长木板。现用一质量的滑块P压缩弹簧至G点，静止释放，其滑上传送带后从右端B点离开，恰以切线方向进入圆弧轨道C点（无动能损失），随后滑上长木板。已知弹簧弹力与GA段的位移关系如图乙所示，滑块与传送带、长木板的动摩擦因数分别为、，地面光滑，重力加速度大小。
（1）求滑块P刚滑上传送带时的速度大小；
（2）求滑块P运动至C点时，滑块P对轨道的压力大小；
（3）若木板长度，请判断滑块P能否滑离木板。若能滑离，请给出简要证明；若不能滑离，求出最终滑块P距木板右端的距离及该过程产生的摩擦热Q。
【答案】（1） （2） （3），
【解析】
【小问1解析】
滑块P第一次从G点到A点时与弹簧分离，从A点滑上床送带，设在滑块P在A点的速度为，对滑块P由动能定理得
由F-x图像知弹簧从G点到H点对P做功
代入解得
【小问2解析】
P滑上传送带时间，可知滑块P在传送带上匀加速运动，加速度为，则
假设滑块P在传送带上一直匀加速运动到右端离开传送带，到点时的速度为，有
代入数据得
故假设成立，滑块以水平冲出传送带，在点有
解得
由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律得，压力为
【小问3解析】
滑块从到点，由动能定理得：
解得
滑上木板后，滑块加速度
木板加速度
解得
设速度相等用时为，设共速时速度为，则：
解得
共速时速度
滑块位移
解得
木板位移
解得
相对位移
故滑块未滑离木板，滑块距离木板右端
摩擦热