河南省部分高中2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份河南省部分高中2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题（解析版），共16页。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，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。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。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 我国自主研发的“复兴号”高速磁悬浮列车在京沪线上试运行。当列车以恒定速率通过一段半径为的圆弧弯道时，需调整电磁力以实现平稳过弯。若图中虚线为列车轨道，两实线箭头分别表示列车在点时的速度方向和所受合外力的方向，则列车所受合外力的方向为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】列车做曲线运动时，合外力方向指向轨迹的凹侧，因列车以恒定速率过弯，合外力仅提供向心力，所以合外力方向垂直于速度方向并指向圆心。
故选D。
2. 戽斗是中国古代人力提水农具，两人分站池塘两侧，通过绳索协同操作。戽斗盛水后从水面（M点）被加速拉升至离水面高h的N点，随后向农田泼水。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 从M到过程中，戽斗与水的机械能守恒
B. 水从点泼出后至落地前，机械能守恒
C. 若水泼出时的速度增大一倍，水泼出时的动能变为原来的2倍
D. 从M到过程中，人对戽斗做的功等于戽斗与水的重力势能的增加量
【答案】B
【解析】A．从M到过程中，人对戽斗做正功，戽斗与水的机械能增加，故A错误；
B．泼水后，忽略空气阻力，只有重力做功，水的机械能守恒，故B正确；
C．速度加倍，根据动能公式
可知动能变为原来的4倍，故C错误；
D．从M到N过程中，人对戽斗做的功等于戽斗与水的机械能的增加量，故D错误。
故选B。
3. 超市倾斜自动传送带用于运送货物，传送带与水平面的夹角为，运行时保持恒定速度大小为。当货物与传送带相对静止一起向上运动时，货物竖直方向的分速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】将速度按照水平和竖直方向分解，如图所示
可得竖直方向分量，故选B。
4. 如图所示为一种可折叠的四连杆晾衣架结构，四根长度均为的金属细杆通过铰链连成四边形，点固定在墙面支架上。初始时点与点重合，四根细杆紧贴墙面收起。用变力拉动点沿垂直墙面方向运动。已知某时刻点的速率为，则此时点的向心加速度大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A点绕固定点做圆周运动，速度与杆垂直，根据向心加速度公式
解得
故选D。
5. 某消防水泵每秒输送的水至高的楼层灭火，水被喷出时的速度大小为，若水泵效率为，重力加速度，则水泵功率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】每秒输送水的质量
克服重力的功率
解得
水增加的动能所需的功率
解得
需要的功率
水泵功率为，故选A。
6. 2025年天文学家报道了新发现的系外行星TauCetid，它绕母恒星TauCeti的运动可视为匀速圆周运动。已知TauCetid的轨道半径约为日地距离的，其母恒星TauCeti的质量约为太阳质量的，若地球公转周期约为365天，则TauCetid的公转周期约为（ ）
A. 8天B. 14天C. 28天D. 56天
【答案】C
【解析】根据万有引力提供向心力，有
解得
则地球和TauCetid，周期与轨道半径、恒星质量的关系为
代入数据可得TauCetid的公转周期
最接近的选项为28天，故选C。
7. 某工厂训练机械手投掷小球，使小球垂直墙面进入小孔。机械手固定在匀速运动的轨道小车上，轨道与墙面平行，轨道到墙面的距离为。墙面小孔与机械手掷球位置高度差为。机械手选择在恰当位置掷出小球，掷出后瞬间小球相对地面速率为，小球恰好垂直墙面进入小孔。重力加速度，忽略空气阻力。则速率最接近（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】因为小球垂直墙面进入小孔，所以小球被掷出后无平行于轨道方向的分速度，小球竖直方向运动位移，根据速度-位移公式
可得竖直方向速度
根据
解得飞行时间
垂直墙面方向小球做匀速直线运动，位移，根据
解得掷球速率
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，小球、通过轻绳与竖直转轴在点拴接，并与转轴一起以相同角速度匀速转动，系统稳定时，细绳与转轴夹角均为，转动半径分别为和。已知的质量大于的质量，忽略空气阻力，小球可看成质点。以下关于、两球做圆周运动时的线速度、转动半径、向心加速度和向心力的关系式一定正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】B．两球与转轴一起以相同角速度匀速转动，细绳与转轴夹角均为，设绳长为L，则转动半径
因为两球绳长关系未知，所以无法确定和的大小关系，B错误；
A．根据
由于r关系未知，也无法确定与的大小关系，A错误；
C．根据向心加速度公式
两球角速度相同，但r关系未知，不能得出
不过，对小球受力分析，竖直方向
水平方向
可得
向心加速度相等，C正确；
D．向心力
加速度相同，但
故
D错误。
故选C。
9. 我国“天问二号”探测器从地球发射后，先进入近地点高度、远地点高度的椭圆轨道，之后在远地点点火加速进入地火转移轨道，如图所示。已知地球半径约为，忽略大气阻力，忽略地球自转。下列说法正确的是（ ）
A. 探测器在椭圆轨道的运行周期小于在轨道半径为的圆轨道上的周期
B. 探测器在椭圆轨道近地点的速度大于在远地点的速度
C. 在远地点点火加速后，探测器在该点的速度大于加速前在该点的速度
D. 探测器在近地点的加速度大于在地球表面的重力加速度
【答案】BC
【解析】A．根据开普勒第三定律，近地轨道圆周运动的轨道半径小于椭圆轨道半长轴，则周期也小于椭圆轨道上的周期，故A错误；
B．探测器在近地点引力势能最小，动能最大，速度最大，故B正确；
C．点火加速动能增加，速度增大，故C正确；
D．根据万有引力定律，加速度，可知在近地点的加速度小于在地球表面的重力加速度，故D错误。
故选。
10. 某建筑工地用抛砂机将砂石从平台抛向倾斜的传送带，如图所示。倾斜传送带与水平面成角且足够长，砂石可视为质点。工人以大小为的初速度抛出砂石，抛出方向与水平方向的夹角为。忽略空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 砂石从抛出到落回传送带的时间为
B. 砂石从抛出到落回传送带的时间为
C. 砂石离传送带的最远距离为
D. 砂石离传送带的最远距离为
【答案】AC
【解析】AB．将平抛运动分解为沿斜面方向和垂直于斜面方向，重力加速度在垂直传送带方向的分量为
砂石在垂直传送带方向的初速度为
当砂石落回传送带时，垂直传送带方向的位移
由匀变速直线运动公式有
可得，故A正确，B错误；
CD．砂石在垂直传送带方向到达的最大高度出现在垂直传送带方向的速度为0时，即
解得时间
此时垂直传送带方向的位移，故C正确，D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学利用如图所示装置验证机械能守恒定律。气垫导轨固定在水平桌面上，滑块放置于导轨上表面右端，与细线拴接，细线另一端绕过定滑轮连接托盘（含砝码），滑块上表面固定有遮光条，在导轨上滑块释放位置的左侧安装光电门1和光电门2，数字计时器可测量遮光条通过光电门的时间。
实验步骤：
①调节气垫导轨水平；
②用游标卡尺测量遮光条宽度，用天平测量托盘和砝码总质量、滑块（含遮光条）质量；
③将滑块从某位置由静止释放，记录滑块释放时遮光条到光电门1的距离，以及遮光条通过光电门1的时间；
④多次改变，重复步骤③，获得多组和数据；
⑤绘制图像，分析是否满足机械能守恒定律。
（1）步骤①中调节导轨水平时，若轻推滑块后，观察到滑块通过光电门1和光电门2遮光时间___________（填“相等”或“不等”），则说明导轨已水平。理由是：水平导轨上滑块应做___________（填“加速”“减速”或“匀速”）运动。
（2）若系统机械能守恒，则图像应为直线，其斜率的理论值为___________（用和重力加速度表示）。
【答案】（1）相等 匀速 （2）
【解析】
【小问1解析】
调节导轨水平的目的是使滑块在导轨上运动时不受沿导轨方向的合力（或合力为零）。轻推滑块后，若导轨水平，滑块应做匀速运动，通过两光电门的时间相等。
【小问2解析】
机械能守恒时，系统重力势能减少量等于动能增加量，即
整理得
斜率为。
12. 某实验小组为研究平抛运动规律，采用如图所示装置记录小球运动轨迹。实验装置如下：斜槽固定在水平桌面边缘，调节末端水平；竖直坐标纸（每小格边长）紧贴斜槽末端右侧；手机固定于正对坐标纸的某处，通过某软件拍摄小球平抛过程，相邻两帧时间间隔。实验时，小球从斜槽同一位置由静止释放，水平飞出后通过坐标纸区域，视频中标记小球在各帧的坐标（x，y）。
（1）下列实验操作中，不必要的是___________。
A. 调节斜槽末端水平
B. 用重锤线校准坐标纸竖直方向
C. 测量小球的质量
（2）在某段视频中，小球连续三帧的坐标分别为：第一帧，第二帧，第三帧。
①小球的水平初速度大小为___________；
②第二帧时小球的竖直分速度大小为___________。
（3）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点为坐标原点，测量它们的水平坐标和竖直坐标，图中图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是___________。
A. B.
C. D.
【答案】（1）C （2）①. 0.5 ②. 2 （3）C
【解析】
【小问1解析】
A．通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故A必要，不符合题意；
B．用重锤线校准坐标纸竖直方向，可使坐标纸的竖直方向与重力方向平行，准确记录小球在竖直方向的位移，故B必要，不符合题意；
C．平抛运动的规律与小球的质量无关，所以测量小球的质量是不必要的，故C不必要，符合题意。
本题选不必要的，故选C。
【小问2解析】
①水平初速度
其中，
解得
②竖直分速度为中间时刻的平均速度，即
【小问3解析】
根据平抛运动特征，
解得
即图线是过原点的直线，则选项的图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线。
故选C。
13. 火星拥有两颗天然卫星——火卫一（福波斯）和火卫二（德莫斯）。火卫一轨道半径为，火卫二轨道半径为。假设两颗卫星绕火星运动可视为匀速圆周运动，忽略其他天体的引力，火星质量为，引力常量为。求：
（1）火卫一与火卫二的线速度大小之比；
（2）火卫一与火卫二的公转周期之比。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
设卫星质量为，绕火星做圆周运动时，由万有引力提供向心力，则有
解得线速度
因此，火卫一与火卫二的线速度大小之比为。
【小问2解析】
卫星公转周期
代入
解得
因此，火卫一与火卫二周期之比为。
14. 如图所示，光滑细杆一端固定在竖直转轴上的点，杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于点，另一端连接质量的小球。初始时系统静止，弹簧被压缩。已知细杆与竖直轴的夹角，弹簧原长，劲度系数，重力加速度，摩擦力不计。
（1）求静止时弹簧的压缩量；
（2）当细杆匀速转动时，弹簧恰好处于原长，求此时的角速度大小；
（3）若细杆由静止开始角速度逐渐增大至，求该过程小球与弹簧组成的系统增加的机械能。
【答案】（1） （2） （3）1.75J
【解析】
【小问1解析】
静止时，小球沿杆方向受力平衡，弹簧弹力与重力沿杆方向的分力大小相等，有
代入数据得
【小问2解析】
弹簧处于原长时，小球做圆周运动的半径
重力与支持力的合力提供向心力
有
解得此时的角速度大小
【小问3解析】
当角速度时，设此时弹簧形变量为，小球到点的距离
圆周运动半径，竖直方向受力平衡，有
水平方向合力提供向心力，有
解得
即弹簧伸长量与初始压缩量大小相等，弹簧的弹性势能不变，重力势能增加量
动能增加量
初始动能
末状态动能
其中
解得
系统增加的机械能
15. 如图所示，水平传送带左端点为，右端点为。传送带与一水平光滑平台无缝对接，传送带长度，平台长度，平台右端处固定一半径为的竖直半圆形光滑轨道，轨道底端与平台相切于点，为轨道最高点。已知水平传送带顺时针匀速转动，速度，质量的小物块从点以的初速度水平滑上传送带，物块与传送带间的动摩擦因数0.5，物块沿平台匀速运动至半圆轨道底端点，随后冲上半圆轨道，到达最高点后水平飞出。忽略空气阻力，物块可看成质点，重力加速度。
（1）求传送带对物块做的功及物块与传送带间因摩擦产生的热量；
（2）求物块在半圆形轨道最高点处的速度大小（用半圆形轨道半径表示，并写出应满足的条件）；
（3）满足（2）问条件，物块恰好落回传送带左端点，求半圆形轨道的半径的数值。
【答案】（1）， （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
物块在传送带上做匀加速直线运动，加速度由摩擦力提供，为
物块与传送带共速需要加速运动的距离设为，根据运动学公式有
解得
根据动能定理，传送带对物块做的功等于物块动能的增加量，有
物块加速时间为
传送带在时间内的位移为
物块的位移大小等于传送带的长度
二者相对位移为
因此摩擦生热为
小问2解析】
物块滑上平台后匀速运动，到达轨道底端时速度为
由于轨道光滑，物块机械能守恒，有
整理得
物块可以自S点做平抛运动，则需满足
整理得
所以应满足
【小问3解析】
物块从S点水平飞出后做平抛运动，竖直方向自由下落高度为，飞行时间为
平抛的水平位移需等于点到点的距离，即
两边平方后整理得
即
解得