精品解析：河北省保定市唐县第一中学2024-2025学年高一上学期12月期末物理试题

2024级高一上学期12月考试 物理试题 本试卷满分100分考试时间75分钟 一、单项选择题：本题共7小题，每题4分，共28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. 2023年10月7日，杭州亚运会上中国女排以六战全胜的战绩夺冠。图为女排运动员跳起击球瞬间，假设排球被斜向上击出，忽略空气阻力，关于排球在空中运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 排球沿击出方向做匀速直线运动 B. 排球在竖直方向做自由落体运动 C. 排球运动的加速度为重力加速度 D. 排球落地时速度方向可能竖直向下 【答案】C 【解析】 【详解】AC．排球击出后在空中只受重力作用，加速度为重力加速度，则将做斜抛运动，即匀变速曲线运动，选项A错误，C正确； B．排球在竖直方向初速度方向向上，则在竖直方向做竖直上抛运动，选项B错误； D．排球落地时因水平速度不为零，则速度方向不可能竖直向下，选项D错误。 故选C。 2. 如图甲所示，A、B两物体的质量之比，它们以初速度和在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其图像如图乙所示。关于此过程，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，A、B两物体的动能相同 B. A、B两物体所受摩擦力的大小相等 C. 整个过程中，A、B两物体所受的摩擦力做功之比为 D. 整个过程中，A、B两物体与地面摩擦产生的热量之比为 【答案】C 【解析】 【详解】A．时刻，由动能 可得 故A错误： B．A、B两物体均做匀减速直线运动。由图像可知二者的加速度相同，则由 可得 故B错误； CD．由能量守恒可知，整个过程中动能因为摩擦力做功完全用来产生热量，则A、B两物体克服摩擦力做功之比为，摩擦产生的热量之比也为，故C正确，D错误。 故选C。 3. 自行车的部分结构如图所示，已知大齿轮的半径为R，小齿轮的半径为r，后轮半径为，A、B、C分别为大齿轮、小齿轮、后轮边缘上一点，设某时刻自行车后轮上C点的速度大小为v，下列选项正确的是（　　） A. A、B、C三点的线速度大小相等 B. A、B、C三点的角速度大小相等 C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．A、B两点为同缘转动，则线速度大小相等；根据v=ωr可知A、B两点角速度不等；B、C两点为同轴转动，角速度相等，根据v=ωr可知B、C两点线速度不等，选项AB错误； CD．C点的角速度 则 因 可得 选项C错误，D正确。 故选D。 4. 在地球表面以一定的初速度竖直上抛一小球，经过时间t落回原处；若在某星球表面以相同的速度竖直上抛一小球，则需经4t时间落回原处。不计空气阻力，忽略星球和地球自转。已知该星球半径与地球半径之比为1：4，则（　　） A. 该星球密度与地球密度之比为1：1 B. 该星球质量与地球质量之比为64：1 C. 该星球表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为4：1 D. 该星球表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为1：4 【答案】AD 【解析】 【详解】CD．地球和星球上遵循的理论是一样的，不考虑自转，万有引力等于重力。设地球表面重力加速度为g，设该星球表面附近的重力加速度为，根据竖直上抛回到原处，有 以相同初速度竖直上抛，重力加速度之比等于它们所需时间之反比，星球上的时间与地球上的时间比为，则星球表面重力加速度和地球表面的重力加速度之比 故C错误，D正确； B．根据万有引力等于重力，有 得 星球和地球表面的重力加速度之比为，半径比为，所以星球和地球的质量比 故B错误； A．根据密度的定义 所以 所以该星球密度与地球密度之比为 故A正确。 故选AD 5. 一辆新能源汽车在平直路面上启动，汽车在启动过程中的图像如图所示，段为直线。时汽车的速度大小且汽车达到额定功率，此后保持额定功率不变，（未知）时刻汽车的速度达到最大值，整个过程中，汽车受到的阻力不变，则下列说法正确的是（　　） A. 时间内，汽车的牵引力大小为 B. 汽车所受的阻力大小为 C. 若已知，则也不能求出时间内汽车运动的距离 D. 时间内，汽车的位移大小为720m 【答案】B 【解析】 【详解】B．汽车的最大速度 汽车所受的阻力大小为 故B正确； A．时间内，汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，由 解得 故A错误； D．图像与坐标轴围成的面积表示位移，时间内，汽车的位移大小为 故D错误； C．设汽车在时间内位移为，时间内对汽车由动能定理得 时间内，对汽车由动能定理得 又 所以 上式中除、外都是已知量或可求量，若已知，则可以求出时间内汽车运动的距离，故若已知，可求出时间内汽车运动的距离，C错误。 故选B。 6. 如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，初始时处于原长状态。质量为m的小球，从弹簧上方处自由下落。若以小球开始下落的位置为坐标原点O，建立竖直向下的坐标轴，小球向下运动至最低点过程中的图像如图乙所示，不计空气阻力，其中g为重力加速度。关于小球向下运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 在段，小球的动能先增大后减小 B. 小球在位置的动能最大 C. 小球机械能守恒 D. 在段，小球的动能减少量等于弹簧弹性势能增加量 【答案】B 【解析】 【详解】AB．在段，小球的加速度方向一直向下，小球一直做加速运动，小球的动能一直增大；在位置，小球的加速度为0，小球的动能达到最大，之后小球的加速度向上，小球向下减速运动，小球的动能减小，故A错误，B正确； C．压缩弹簧过程，由于弹簧弹力对小球做负功，小球的机械能减少，故C错误； D．根据系统机械能守恒可知，在段，小球的动能减少量与重力势能减少量之和等于弹簧弹性势能增加量，故D错误。 故选B。 7. 已知质量分布均匀的球壳对内部任一质点的万有引力为零。如图所示，若通过地球球心打通一条光滑的细通道，一个质量为m，可看作质点的小球从入口M点处由静止释放，沿着通道到达另一端N。已知地球半径为R，小球在M点释放瞬间的加速度为a，地球质量分布均匀，不计细通道对地球质量分布的影响，则小球运动过程中的最大动能为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】小球到达距O点为r处时，以r为半径的球的质量 则小球受到的引力 则 即F与距球心的距离r成正比。小球到达O点时引力为0，动能最大，则由M到O的过程，小球受到的平均力为 根据动能定理得 故最大动能 故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8. 内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙。现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后（　　） A. 下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能 B. 下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能 C. 甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点 D. 杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点 【答案】AD 【解析】 【详解】环形凹槽光滑，甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能，甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能；甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和；由于乙的质量较大，系统的重心偏向乙一端，由机械能守恒，知甲不可能滑到凹槽的最低点，杆从右向左滑回时乙一定会回到凹槽的最低点，故AD正确，BC错误。 故选AD。 9. 如图所示，在某次军事演习中，轰炸机（图中未画出）沿水平方向投放了一颗炸弹，炸弹被投出后经时间t恰好垂直击中倾角为的山坡上的目标。重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 炸弹被投出时的初速度大小为 B. 炸弹击中目标时的竖直分速度与水平分速度的大小之比为 C. 炸弹击中目标时的速度大小为 D. 炸弹被投出后，在空中的水平位移与竖直位移的大小之比为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．炸弹击中目标时的竖直分速度大小 设炸弹被投出时的初速度大小为，根据几何关系有 解得 故A正确，B错误； C．炸弹击中目标时的速度大小 故C错误； D．炸弹被投出后，在空中的水平位移与竖直位移的大小之比 故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，水平面上固定一倾角为的光滑斜面，跨过定滑轮的轻绳两端各系一物块a和b，a、b的质量分别为2m和m。用手托住a，使b静止在斜面上，此时a离地高度为h，拉b的轻绳平行斜面。不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为g，现自由释放a，则（　　） A. a落地前，轻绳张力为2mg B. a落地前，轻绳张力为mg C. a落地时，a的速度为 D. a下落过程的机械能减少了mgh 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．在a下落过程中，设绳的张力为，对a根据牛顿第二定律有 对b根据牛顿第二定律有 联立上式解得 ， 故A错误，B正确； C．根据可得，a落地时的速度为 故C错误； D．根据功能关系，a下落过程机械能的减少量等于绳子拉力做的负功的大小，即 故D正确。 故选BD。 三、非选择题：共54分。 11. 如图所示为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。 主要实验步骤如下： A．将气垫导轨放在水平桌面上，并调至水平； B．测出遮光条的宽度d； C．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离l； D．释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t； E．用天平称出托盘和砝码的总质量m； F．.…… 已知重力加速度为g，回答下列问题： （1）为验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是___________。 （2）若以上测得的物理量满足关系式___________（用测得的物理量符号表示），则可以得出机械能守恒的结论。 【答案】（1）滑块和遮光条的总质量M （2） 【解析】 【小问1详解】 托盘、砝码以及滑块和遮光条组成的系统机械能守恒，所以还需要测量滑块和遮光条的总质量M。 【小问2详解】 根据系统机械能守恒，动能的增量等于势能的减少量，则可得 又 联立可得 12. 如图甲所示，长木板与实验台水平桌面的夹角θ可以在之间调节，顶端用螺栓固定一圆弧轨道并调节末端水平。某实验小组利用这套器材研究小球从斜面顶端做平抛运动的水平射程跟斜面倾角的关系。将小球从圆弧轨道某位置由静止释放，然后从轨道末端飞出，最后落在斜面的某位置，用刻度尺测量小球落在斜面上的水平射程x。改变斜面倾角θ，再次调节圆弧轨道末端水平，将小球从圆弧轨道同一位置由静止释放，多次测量小球落在斜面上的水平射程。 （1）某次测量水平射程时，刻度尺的0刻度线跟过斜面顶端的竖直线对齐，测量时刻度尺与落点如图乙所示，小球的水平射程_______cm。 （2）根据所学物理知识知道，小球水平射程除了跟斜面倾角有关之外，还跟_______有关。从圆弧轨道同一位置由静止释放的目的是_______。 （3）根据测量的水平射程和倾斜角，通过数据处理得到如图丙所示的图像，由此可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度为_______m/s。（取，结果保留一位小数） 【答案】（1）10.20 （2） ①. 初速度 ②. 保证初速度相同 （3）1.0 【解析】 【小问1详解】 刻度尺的最小刻度为0.1cm，小球的水平射程10.20cm； 【小问2详解】 根据 可得 则小球水平射程除了跟斜面倾角有关之外，还跟小球抛出的初速度有关；从圆弧轨道同一位置由静止释放的目的是保证小球抛出时的初速度相同。 【小问3详解】 根据 可知斜率 解得水平抛出时的初速度为 13. 北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，它由5颗地球静止轨道卫星和30颗中轨道卫星组成，它们均为圆轨道卫星。已知地球表面附近的重力加速度为g，地球半径为R，地球自转的角速度为，求静止同步轨道卫星离地高度。 【答案】 【解析】 【详解】静止轨道卫星角速度等于地球自转角速度，根据万有引力定律提供向心力 在地球表面附近有 联立解得静止同步轨道卫星离地高度为 14. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C，C、O、B三点在同一竖直线上。（不计空气阻力）试求： （1）物体到达B点时的速度大小； （2）物体在A点时弹簧的弹性势能； （3）物体从B点运动至C点的过程中克服摩擦力做的功。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 在B点根据牛顿第二定律得 由牛顿第三定律 解得物体到达B点时的速度大小 【小问2详解】 从A点到B点，由系统机械能守恒可得，物体在A点时弹簧的弹性势能为 【小问3详解】 物体恰好到达最高点C，重力提供向心力，则有 从B点到C点，由动能定理可得 联立解得克服摩擦力做的功为 15. 如图所示，AB是一个倾角为的足够长倾斜轨道，在B处与水平面平滑连接，CDE是由两个半径为R的半圆管组成的“S”形轨道，EFG是以C为圆心的四分之一圆弧面。从AB某位置由静止释放一个质量为m的小物块，小物块恰好能运动到E点。已知小物块和斜面间动摩擦因数为0.25，其余部分摩擦不计，重力加速度为g。求： （1）小物块在C点对轨道的压力大小； （2）小物块从轨道释放点到水平面的高度； （3）若小物块停在E点后给小物块一个微小扰动（视为从静止出发）使其向右运动，小物块在下滑高度为多少时与轨道脱离。 【答案】（1）9mg （2）6R （3） 【解析】 【小问1详解】 小物块恰好能运动到E点，可知在E点时的速度为零，则由C到E由机械能守恒定律 在C点时，根据牛顿第二定律，有 解得 FNC=9mg 由牛顿第三定律得，小物块在C点对轨道的压力大小为9mg； 【小问2详解】 从释放点到水平面由动能定理 解得小物块从轨道释放点到水平面的高度为 h=6R 【小问3详解】 物块在F点脱离，设该位置与C点连线与水平方向夹角为θ，根据牛顿第二定律，有 由机械能守恒 解得 则小物块下落的高度为 联立可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024级高一上学期12月考试 物理试题 本试卷满分100分考试时间75分钟 一、单项选择题：本题共7小题，每题4分，共28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. 2023年10月7日，杭州亚运会上中国女排以六战全胜的战绩夺冠。图为女排运动员跳起击球瞬间，假设排球被斜向上击出，忽略空气阻力，关于排球在空中运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 排球沿击出方向做匀速直线运动 B. 排球在竖直方向做自由落体运动 C. 排球运动的加速度为重力加速度 D. 排球落地时速度方向可能竖直向下 2. 如图甲所示，A、B两物体的质量之比，它们以初速度和在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其图像如图乙所示。关于此过程，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，A、B两物体的动能相同 B. A、B两物体所受摩擦力的大小相等 C. 整个过程中，A、B两物体所受的摩擦力做功之比为 D. 整个过程中，A、B两物体与地面摩擦产生的热量之比为 3. 自行车的部分结构如图所示，已知大齿轮的半径为R，小齿轮的半径为r，后轮半径为，A、B、C分别为大齿轮、小齿轮、后轮边缘上一点，设某时刻自行车后轮上C点的速度大小为v，下列选项正确的是（　　） A. A、B、C三点的线速度大小相等 B. A、B、C三点的角速度大小相等 C. D. 4. 在地球表面以一定的初速度竖直上抛一小球，经过时间t落回原处；若在某星球表面以相同的速度竖直上抛一小球，则需经4t时间落回原处。不计空气阻力，忽略星球和地球自转。已知该星球半径与地球半径之比为1：4，则（　　） A. 该星球密度与地球密度之比为1：1 B. 该星球质量与地球质量之比为64：1 C. 该星球表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为4：1 D. 该星球表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为1：4 5. 一辆新能源汽车在平直路面上启动，汽车在启动过程中的图像如图所示，段为直线。时汽车的速度大小且汽车达到额定功率，此后保持额定功率不变，（未知）时刻汽车的速度达到最大值，整个过程中，汽车受到的阻力不变，则下列说法正确的是（　　） A. 时间内，汽车的牵引力大小为 B. 汽车所受的阻力大小为 C. 若已知，则也不能求出时间内汽车运动的距离 D. 时间内，汽车的位移大小为720m 6. 如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，初始时处于原长状态。质量为m的小球，从弹簧上方处自由下落。若以小球开始下落的位置为坐标原点O，建立竖直向下的坐标轴，小球向下运动至最低点过程中的图像如图乙所示，不计空气阻力，其中g为重力加速度。关于小球向下运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 在段，小球的动能先增大后减小 B. 小球在位置的动能最大 C. 小球机械能守恒 D. 在段，小球的动能减少量等于弹簧弹性势能增加量 7. 已知质量分布均匀的球壳对内部任一质点的万有引力为零。如图所示，若通过地球球心打通一条光滑的细通道，一个质量为m，可看作质点的小球从入口M点处由静止释放，沿着通道到达另一端N。已知地球半径为R，小球在M点释放瞬间的加速度为a，地球质量分布均匀，不计细通道对地球质量分布的影响，则小球运动过程中的最大动能为（ ） A. B. C. D. 二、多项选择题：本题共3小题，每题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8. 内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙。现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后（　　） A. 下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能 B. 下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能 C. 甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点 D. 杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点 9. 如图所示，在某次军事演习中，轰炸机（图中未画出）沿水平方向投放了一颗炸弹，炸弹被投出后经时间t恰好垂直击中倾角为的山坡上的目标。重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 炸弹被投出时的初速度大小为 B. 炸弹击中目标时的竖直分速度与水平分速度的大小之比为 C. 炸弹击中目标时的速度大小为 D. 炸弹被投出后，在空中的水平位移与竖直位移的大小之比为 10. 如图所示，水平面上固定一倾角为的光滑斜面，跨过定滑轮的轻绳两端各系一物块a和b，a、b的质量分别为2m和m。用手托住a，使b静止在斜面上，此时a离地高度为h，拉b的轻绳平行斜面。不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为g，现自由释放a，则（　　） A. a落地前，轻绳张力为2mg B. a落地前，轻绳张力为mg C. a落地时，a的速度为 D. a下落过程的机械能减少了mgh 三、非选择题：共54分。 11. 如图所示为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。 主要实验步骤如下： A．将气垫导轨放在水平桌面上，并调至水平； B．测出遮光条的宽度d； C．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离l； D．释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t； E．用天平称出托盘和砝码的总质量m； F．.…… 已知重力加速度为g，回答下列问题： （1）为验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是___________。 （2）若以上测得的物理量满足关系式___________（用测得的物理量符号表示），则可以得出机械能守恒的结论。 12. 如图甲所示，长木板与实验台水平桌面的夹角θ可以在之间调节，顶端用螺栓固定一圆弧轨道并调节末端水平。某实验小组利用这套器材研究小球从斜面顶端做平抛运动的水平射程跟斜面倾角的关系。将小球从圆弧轨道某位置由静止释放，然后从轨道末端飞出，最后落在斜面的某位置，用刻度尺测量小球落在斜面上的水平射程x。改变斜面倾角θ，再次调节圆弧轨道末端水平，将小球从圆弧轨道同一位置由静止释放，多次测量小球落在斜面上的水平射程。 （1）某次测量水平射程时，刻度尺的0刻度线跟过斜面顶端的竖直线对齐，测量时刻度尺与落点如图乙所示，小球的水平射程_______cm。 （2）根据所学物理知识知道，小球水平射程除了跟斜面倾角有关之外，还跟_______有关。从圆弧轨道同一位置由静止释放的目的是_______。 （3）根据测量的水平射程和倾斜角，通过数据处理得到如图丙所示的图像，由此可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度为_______m/s。（取，结果保留一位小数） 13. 北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，它由5颗地球静止轨道卫星和30颗中轨道卫星组成，它们均为圆轨道卫星。已知地球表面附近的重力加速度为g，地球半径为R，地球自转的角速度为，求静止同步轨道卫星离地高度。 14. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C，C、O、B三点在同一竖直线上。（不计空气阻力）试求： （1）物体到达B点时的速度大小； （2）物体在A点时弹簧的弹性势能； （3）物体从B点运动至C点的过程中克服摩擦力做的功。 15. 如图所示，AB是一个倾角为的足够长倾斜轨道，在B处与水平面平滑连接，CDE是由两个半径为R的半圆管组成的“S”形轨道，EFG是以C为圆心的四分之一圆弧面。从AB某位置由静止释放一个质量为m的小物块，小物块恰好能运动到E点。已知小物块和斜面间动摩擦因数为0.25，其余部分摩擦不计，重力加速度为g。求： （1）小物块在C点对轨道的压力大小； （2）小物块从轨道释放点到水平面的高度； （3）若小物块停在E点后给小物块一个微小扰动（视为从静止出发）使其向右运动，小物块在下滑高度为多少时与轨道脱离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $