北京市北京师范大学附属实验中学顺义学校2024-2025学年高一下学期期中物理试卷

北京市北京师范大学附属实验中学顺义学校 2024-2025学年高一下学期期中物理试卷 一、单选题 1．蜜蜂可以通过“舞蹈”轨迹向同伴传递信息，如图所示，摄像机记录下了一个可视为质点的蜜蜂沿轨迹甲乙丙丁飞行，图中画出了蜜蜂在甲、乙、丙和丁四处所受合力F和速度v的方向，可能正确的是（    ）    A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 2．1935年5月，红军为突破“围剩”决定强渡大渡河。首支共产党员突击队冒着枪林弹雨依托仅有的一条小木船坚决强突。若河面宽，水流速度，木船相对静水速度，则突击队渡河所需的最短时间为（　　） A． B． C． D． 3．学校门口的车牌自动识别系统如图所示，闸杆可在竖直面内绕转轴O匀速转动，汽车进入识别区时，闸杆在竖直面内绕转轴O向上转动，此过程中，关于在闸杆上的A、B两点，下列说法正确的是（    ）    A．角速度 B．角速度 C．线速度 D．向心加速度 4．中国选手刘诗颖在2020年东京奥运会田径女子标枪决赛中获得金牌。刘诗颖的“冠军一投”的运动简化图如图所示。投出去的标枪做曲线运动，忽略空气阻力作用，下列关于标枪的运动及曲线运动说法正确的是（　　） A．出手后标枪的加速度是变化的 B．标枪升到最高点时速度为零 C．标枪在相同时间内速度变化量相同 D．曲线运动不可能是匀变速运动 5．在长为l的细线下端栓一个质量为m 的小球，细线不可伸长且小球质量远大于细线的质量。细线的一段固定于O点，小球从一定高度摆下，在O点的正下方钉一个钉子，如图所示，当细线与钉子相碰时，以下说法正确的是（　　） A．小球的线速度突然变大 B．小球的角速度突然变小 C．细线上的拉力突然变大 D．小球的向心加速度突然变小 6．如图所示一个小球在力F作用下以速度v做匀速圆周运动，若从某时刻起小球的运动情况发生了变化，对于引起小球沿a、b、c三种轨迹运动的原因说法正确的是（　　） A．沿a轨迹运动，可能是F增大了 B．沿b轨迹运动，一定是v减小了 C．沿c轨迹运动，可能是v减小了 D．沿b轨迹运动，一定是F减小了 7．中国行星探测任务被命名为“天问系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”，该名称源于屈原长诗《天问》，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着。“天问一号”火星探测任务要一次性完成“绕、落、巡”三大任务。若某阶段“天问一号”绕火星做匀速圆周运动半径为r、周期为T，已知引力常量为G。仅利用这三个数据可以估算出：（　　） A．“天问一号”的质量 B．火星的密度 C．火星表面的第一宇宙速度 D．“天问一号”绕火星运行速度的大小 8．2024年9月27日，我国成功发射首颗可重复使用返回式技术试验卫星一实践十九号卫星。如图所示，实践十九号卫星和中国空间站均绕地球做匀速圆周运动，且卫星轨道半径小于空间站轨道半径。下列说法正确的是（　　） A．卫星的发射速度小于第一宇宙速度 B．卫星的线速度大于空间站的线速度 C．卫星的运行周期大于空间站的运行周期 D．卫星的向心加速度小于空间站的向心加速度 9．如图所示，斜面AC与水平方向的夹角为，在底端A正上方与顶端C等高处的E点以速度v0水平抛出一小球，小球垂直于斜面落到D点，重力加速度为g，则 A．小球在空中飞行时间为 B．小球落到斜面上时的速度大小为 C．CD与DA的比值为 D．小球的位移方向垂直于AC 10．“中国天眼”发现，在距离地球17光年处有一颗具有和地球相同自转特征的“超级地球”。如题图所示，该星球可以视为均匀圆球，绕AB轴自转，O点为其球心，半径OE与赤道平面的夹角为。已知该星球的半径为R，北极点A处的重力加速度大小为g，赤道上D处的重力加速度大小为，则E处的自转线速度大小为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 11．如图所示，质量为的小车在与竖直方向成角的恒定拉力的作用下，沿水平地面向左运动一段距离，在此过程中，小车受到的阻力大小恒为（　　） A．拉力对小车做功为 B．支持力对小车做功为零 C．小车克服阻力做功为 D．重力对小车做功为 12．关于下列四幅图中物体做圆周运动的描述正确的是（　　） A．图甲中只要铁轨外侧高于内侧，火车以任意速度转弯，铁轨对火车轮缘均不会产生作用力 B．图乙中汽车通过拱形桥最高点时，对桥的压力小于汽车自身重力 C．图丙中汽车以一定的速度通过凹形桥底端时，凹形桥半径越大，汽车越容易爆胎 D．图丁中汽车在水平路面安全转弯时，由地面对汽车的静摩擦力提供向心力 13．如图所示，某环保人员在一次检查时发现一根圆形排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平设置，管口离水面的高度为h，环保人员测量出管口中空直径为D，污水从管口落到水面的水平位移为x，该管道的排污流量为Q（流量为单位时间内流体通过某横截面的体积，流量Q=Sv，S为横截面的面积，v为液体的流动速度）。若不计一切阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．污水流速越快，水从出管口到抛入水面的时间越长 B．污水流速越快，留在空中水的体积越大 C．管道的排污流量为 D．污水抛入水面时速度方向可能与水面垂直 14．“嫦娥五号”月球探测器返回舱为了安全带回样品，采用了类似“打水漂”多段多次减速技术。如图所示，用虚线球面表示地球大气层边界，边界外侧没有大气。关闭发动机的返回舱从a点滑入大气层，然后经b点从c点“跳出”，经d点后再从e点“跃入”。d点为轨迹最高点，距离地面高度为h，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R。则下列分析正确的是（　　） A．a、c、e三点的速率满足 B．返回舱在b点有竖直向下的加速度分量 C．返回舱在d点时的角速度小于 D．返回舱在c→d点与d→e点的时间相等 三、实验题 15．某同学利用如图所示的实验装置探究小球做平抛运动的特点。 (1)用如图甲所示的装置探究平抛运动竖直分运动的特点。用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被释放自由下落，下列说法中正确的是（    ） A．若增加小锤击打的力度，可以改变A球在空中运动的时间 B．改变小球距地面的高度，可以观察到两球同时落地 C．该实验装置可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 D．该实验装置可以验证平抛运动的水平分运动是匀速直线运动 (2)该同学用图乙所示的装置描绘小球做平抛运动的轨迹，下列说法正确的是______． A．斜槽须光滑，且每次释放小球的初位置应相同 B．斜槽轨道的末端应调成水平 C．借助重垂线确定竖直方向 D．为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有的点用折线依次连接 (3)该同学描绘出小球做平抛运动的轨迹，如图丙所示。以小球的抛出点为原点，水平方向为轴，竖直方向为轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出A、B、C三点的坐标分别为（，）、（，）和（，）。若坐标，则，，满足 关系，可以证明小球的水平分运动是匀速直线运动。 (4)另一位同学拍摄小球做平抛运动频闪照片的一部分如图所示，已知每个小方格的边长为，重力加速度为，则小球平抛的初速度大小为 。 16．如图甲所示为向心力演示仪，某同学探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为、和。 (1)本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法是______； A．理想模型法 B．等效替代法 C．控制变量法 (2)在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为______。 A． B． C． D． 某实验小组探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。 (3)为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为L； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r； ③启动电动机，使凹槽AB绕转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。 （a）小钢球转动的角速度 （用L、d、表示）； （b）该同学为了探究向心力大小F与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量 kg。（结果保留2位有效数字） 四、解答题 18．将一个物体以20m/s的速度从20m的高度水平抛出（不计空气阻力，取g=10m/s2），求： （1）落地点与抛出点间的水平距离x； （2）物体落地时的速度v。 19．如图所示，质量为m的小球用长为的细线悬于固定点B，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角是θ，重力加速度为g。不计空气阻力，求 （1）细线对小球的拉力大小F； （2）小球做圆周运动的周期T； （3）若保持轨迹圆的圆心O到悬点B的距离h不变，改变绳长，小球运动周期是否变化。 20．质量m=2kg的小球在长为L=2m的细绳作用下在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力Tmax=45N，转轴离地高度h=4m。g取10m/s2.则： （1）若恰好能通过最高点，则最高点处小球的速度大小； （2）在某次运动中在最低点细绳恰好被拉断，则此时小球的速度大小； （3）若在（2）中细绳被拉断后小球继续做平抛运动，如图所示。求小球落地水平距离x。 21．利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。 （1）设行星与恒星的距离为r，请根据开普勒第三定律（）及向心力相关知识，证明恒星对行星的作用力F与r的平方成反比。 （2）为简化问题，研究太阳与火星系统时可忽略其他星体的作用，只考虑两者之间的引力作用。通常我们认为太阳静止不动，火星绕太阳做匀速圆周运动。已知火星绕太阳运动的轨道半径为r，请据此模型求火星的运行周期。已知万有引力常量为G，太阳质量为M。 （3）夜空中我们观测到的亮点，其实大部分并不是单一的一颗恒星，而是多星系统。在多星系统中，双星系统又是最常见的，双星系统是两颗恒星在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的天体系统。 事实上太阳因火星的吸引不可能静止，但二者并没有因为引力相互靠近，而是保持间距r不变。在忽略其他星体作用时，太阳与火星也可以看成“双星”模型。设火星的运行半径为，太阳的运行半径为。此模型火星的运行周期，求与的比值；并说明通常认为太阳静止不动的合理性。（太阳质量约为，火星质量约为） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．B【详解】做曲线运动的物体，速度方向为该处曲线的切线方向，合外力指向曲线的凹侧，速度与力分别在轨迹的两侧，故乙处合力方向正确。故选B。 2．C【详解】根据分运动的独立性与等时性可知，当船头指向垂直于河岸时，渡河时间最短，可知，最短时间为故选C。 3．D【详解】由于A、B两点在同一杆上，则角速度相等，即有 根据，又可得，故选D。 4．C【详解】A．忽略空气阻力，标枪出手后只受重力，由牛顿第二定律得加速度为重力加速度，加速度不变，A错误； B．标枪升到最高点时竖直方向速度为零，但水平方向速度不为零，故最高点时速度不为零，B错误； C．标枪出手后只受重力，标枪的加速度恒定，在相同时间内速度变化量相同，C正确； D．加速度不变的曲线运动是匀变速运动，例如平抛运动，D错误。故选C。 5．C【详解】A．细线与钉子相碰时，没有外力做功，小球的速度来不及改变，所以线速度保持不变，则A错误； B．根据 由于线速度不变，角速度与半径成反比，当细线与钉子相碰时，半径减小，则小球的角速度突然变大，所以B错误； C．根据解得 由于线速度不变，当细线与钉子相碰时，半径减小，则细线上的拉力突然变大，所以C正确； D．根据由于线速度不变，当细线与钉子相碰时，半径减小，则小球的向心加速度突然变大，所以D错误； 故选C。 6．C【详解】小球原来做匀速圆周运动，则 A．沿a轨迹运动，即小球沿切线飞出，则F变为了零，A错误； BD．沿b轨迹运动，小球做离心运动，则 则可能是力F减小了，或者是v变大了，BD错误； C．沿c轨迹运动，小球做向心运动，则 可能是力F增大了，或者是v减小了，C正确。故选C。 7．D【详解】A．由万有引力提供向心力，可得 因为“天问一号”的质量等式两边消掉，故无法求出“天问一号”的质量，A错误； B．由万有引力提供向心力，可得根据公式，火星的密度为 因为不知道火星的半径，故无法求出火星的密度，B错误； C．根据万有引力提供向心力，可得又 因为不知道火星的半径，故无法求出火星表面的第一宇宙速度，C错误； D．根据万有引力提供向心力，可得 又有可得D正确。故选D。 8．B【详解】A．卫星的发射速度大于第一宇宙速度，A错误； B．由，可得，卫星轨道半径小于空间站轨道半径，故卫星的线速度大于空间站的线速度，B正确； C．由，可得，卫星轨道半径小于空间站轨道半径，故卫星的运行周期小于空间站的运行周期，C错误； D．由，可得，卫星轨道半径小于空间站轨道半径，故卫星的向心加速度大于空间站的向心加速度，D错误。故选B。 9．C【详解】小球的运动轨迹图如图所示，把速度分解： A、小球垂直于斜面落到D点，所以在D点时有 ，解得 ，故A错； B、小球垂直于斜面落到D点，所以小球落到斜面上时的速度大小为 ,故B错； C、根据几何关系， ， ；整理得CD与DA的比值为，故C对； D、由图可知，位移不垂直与AC，故D错；综上所述本题答案是：C 10．B【详解】在北极点A处有在赤道上D处有 联立解得，该星球自转的角速度因此E处的自转线速度大小 故选B。 11．BC【详解】A．拉力对小车做功为选项A错误； B．支持力对小车做功为选项B正确； C．小车阻力做功则克服阻力做功为，选项C正确； D．重力对小车做功为选项D错误。故选BC。 12．BD【详解】A．火车超速，则外轨产生压力，火车速度小时，内轨产生压力，只有当火车以规定的速度转弯，铁轨对火车轮缘才均不会产生作用力，故A错误； B．汽车通过拱桥最高点时，汽车的加速度方向向下，汽车处于失重状态，对桥的压力小于汽车自身重力，故B正确； C．汽车过凹形桥时，根据 可知，对桥的压力大于汽车自身重力，凹形桥半径越大，压力越小，汽车越不容易爆胎，故C错误； D．汽车在水平路面安全转弯时，由地面对汽车的静摩擦力提供向心力，故D正确。故选BD。 13．BC【详解】A．污水离开管道后做平抛运动，则有解得 即污水从出管口到抛入水面的时间取决于管口的高度，与流速无关，故A错误； B．污水流速越快，根据可知水平位移越大，则留在空中的污水的体积越大，故B正确； C．根据定义，管道的排污流量为故C正确； D．污水抛入水面时，速度方向与竖直方向夹角的正切值为 可知，所以速度方向不可能与水面垂直，故D错误。故选BC。 14．AD【详解】A．返回舱从a点滑入大气层经b点到达c点的过程，由于有空气阻力做负功，返回舱的动能减小，故有 从c点经d点后达到e点的过程，不受空气阻力作用，返回舱在该过程机械能守恒，而c点和e点高度相等，返回舱在两点的重力势能相等，故有所以故A正确； B．返回舱由a运动到b再到c的过程中，做曲线运动，合力的方向应指向轨迹的凹侧，所以返回舱在b点有向上的加速度分量，故B错误； C．若返回舱过在过点的所在的圆轨道做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力 所以 返回舱过d点时，曲率半径为，则 返回舱只受地球给的万用引力，加速度相同，则解得故C错误； D．返回舱经过c点后做斜上抛运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，时间对称，所以在c→d点与d→e点的时间相等，故D正确。故选AD。 15．(1)BC；(2)BC；(3)；(4)1.5 【详解】（1）A．若增加小锤击打的力度，由于下落高度保持不变，所以A球在空中运动的时间不变，故A错误； BCD．改变小球距地面的高度，由于两球在竖直方向有相同的运动情况，可以观察到两球同时落地，该实验装置可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，不能验证平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，故BC正确，D错误。故选BC。 （2）A．为了保证小球每次抛出的速度相同，每次释放小球的初位置应相同，但斜槽不需要光滑，故A错误； B．为了保证小球抛出的速度处于水平方向，斜槽轨道的末端应调成水平，故B正确； C．实验时，借助重垂线确定竖直方向，故C正确； D．为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将误差较大的点舍去，将剩下的所有点用平滑的曲线依次连接，故D错误。 故选BC。 （3）设抛出点到A、B、C三点所用时间分别为、、，则有 可得 水平方向做匀速直线运动，则满足 可以证明小球的水平分运动是匀速直线运动。 （4）竖直方向根据可得 水平方向有可得小球平抛的初速度大小为 16．(1)C；(2B (3) 【详解】（1）本实验探究向心力的大小F与小球质量m关系时，保持r、ω不变，探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，保持r、m不变，探究向心力的大小F和半径r之间的关系时，保持m、ω不变，所以实验中采用的实验方法是控制变量法。故选C。 （2）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，则r、m相同，传动皮带位于第二层，角速度比值为根据向心力公式 当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比表示向心力的比值，左右两标尺露出的格子数之比约为 故选B。 （3）（a）[1]小钢球转动的角速度 （b）[2]根据由图像可知解得m=0.30kg 18．（1）x=40m；（2），方向与初速度方向成斜向右下方 【详解】（1）物体做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有解得 水平方向做匀速直线运动，则有 （2）落地时，竖直方向分速度为 所以落地时的速度为 设落地时速度与初速度的夹角为，则所以 所以落地时的速度与初速度的夹角为，斜向右下方。 19．（1）；（2）；（3）不变 【详解】（1）对小球进行受力分析如图所示 则有 （2）根据解得周期 （3）根据上述有根据几何关系有解得 可知，若保持轨迹圆的圆心O到悬点B的距离h不变，增大绳长l，小球做匀速圆周运动的角速度ω不会发生改变，周期不变。 20．（1）m/s；（2）5m/s；（3）m 【详解】（1）当小球恰好通过最高点时所以m/s （2）若细绳此时恰好被拉断，则=45N 小球在最低点时代入数据得v=5m/s （3）绳断后，小球做平抛运动，设水平距离为x，则有得t=s 水平距离m 21．（1）证明过程见解析；（2）；（3），见解析 【详解】（1）设该行星的质量为m1，行星受到恒星的作用力F提供行星做圆周运动的向心力，则有 由开普勒第三定律知联立可得 即恒星对行星的作用力F与r的平方成反比。 （2）对火星，万有引力提供向心力，有解得 （3）太阳与火星构成“双星”模型，即二者都围绕它们连线上的某一定点做周期相同的匀速圆周运动，设火星的运行半径为，太阳的运行半径为，对火星有对太阳有 半径关系为联立可得 太阳质量比火星质量大很多倍，则同时解得 在这太阳质量比火星质量大很多倍，由上式得，即太阳几乎与定点位置重合，所以通常认为太阳静止不动是合理的。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$