精品解析：河北省石家庄市多校2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

2024-2025学年第二学期高一年级4月期中考试 物理（A） 注意事项： 1.本试卷考试时间为75分钟，满分100分。 2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。 一、单选题：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. 某社区计划将一批总质量的健身器材从仓库运送到社区公园的小山上，两地高度差为15米。工作人员第一次采用人工沿斜坡搬运，第二次使用滑轮组竖直提升。关于两次运输中器材重力势能的增加量，下列说法正确的是（　　） A. 人工搬运时增加更多，因为需要克服斜坡摩擦力额外做功 B. 滑轮组提升时增加更多，因为机械做功效率更高 C. 两种情况下重力势能的增加量相同 D. 人工搬运时增加较少，因为斜坡降低了有效提升高度 【答案】C 【解析】 【详解】重力势能的变化由重力做功决定，仅与物体的质量、重力加速度和初末位置的高度差有关，与路径或搬运方式无关。虽然人工搬运需克服摩擦力做功，滑轮组可能消耗更多能量，但这些额外因素仅影响总能耗，不改变器材本身的重力势能增加量。 故选C。 2. 如图所示，两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，甲卫星为地球同步卫星，其轨道半径为；乙卫星为低轨道卫星，其轨道半径为。已知甲卫星的运行周期为，则乙卫星的运行周期为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据开普勒第三定律，轨道半径的三次方与周期的平方成正比，即 解得 故选A。 3. 甲、乙两辆汽车以相同初速度刹车。如图所示为两车所受合力随时间线性减小至零的图像。关于两车从开始刹车至完全静止，下列说法正确的是（　　） A. 甲车的动量变化量比乙车大 B. 甲车的动量变化量比乙车小 C. 甲车的质量比乙车大 D. 甲、乙两车的质量相等 【答案】D 【解析】 【详解】AB．动量变化量由合外力的冲量决定，即 两车的合力-时间图线与轴围成的面积（冲量）相等，则动量变化量相同，AB错误; CD．初始速度相同且最终停止，初始动量相等，根据，说明两车的质量相等，C错误，D正确。 故选D。 4. 若一颗红矮星的甲、乙两颗行星绕其做匀速圆周运动，单位时间内甲与红矮星中心连线扫过的面积大于乙与红矮星中心连线扫过的面积。下列说法正确的是（　　） A. 甲的轨道半径较大，周期较长 B. 甲的轨道半径较小，周期较短 C. 甲的轨道半径较大，周期较短 D. 甲的轨道半径较小，周期较长 【答案】A 【解析】 【详解】设红矮星质量为M，设有一极短时间，行星与红矮星中心连线扫过的面积为（其中为弧长） 根据万有引力提供向心力有 联立可得 由于相等的时间内扫过的面积大于，则； 再根据万有引力提供向心力 所以 则 故选A。 5. 工程师对质量为的汽车进行性能测试。该款汽车的额定功率为，汽车发动机提供恒定的牵引力，使汽车由静止开始在水平路面上做匀加速直线运动。汽车位移为时，汽车的功率恰好达到，汽车所受阻力恒定。下列说法正确的是（　　） A. 汽车所受的阻力大小为 B. 汽车运动的加速度大小 C. 汽车在整个过程的平均速度为 D. 汽车在整个过程所用时间为 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．汽车位移为时，汽车的功率恰好达到，此时汽车的速度 汽车在整个过程的平均速度 设汽车的加速度为，由运动学公式可得 根据牛顿第二定律可得 汽车所受的阻力大小 ABC错误； D．由运动学公式可得 D正确 故选D。 6. 如图所示，屋檐口滴下的水滴长期冲击石板可以“水滴石穿”。已知檐口到石板高度，质量为的水滴从静止下落，与石板碰撞后溅起的最大高度为，相互作用时间为。不计空气阻力，重力加速度取，则水对石板竖直方向的平均作用力大小约为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】碰撞前雨滴的速度大小 方向竖直向下；碰撞后雨滴的速度大小 方向竖直向上。取竖直向上为正方向，雨滴与石板碰撞过程中，由动量定理可得 代入数据解得 故选C。 7. 天通一号卫星是地球同步轨道卫星，距地面高度是地球半径的5.6倍，下列说法正确的是（　　） A. 该卫星的线速度与地球的第一宇宙速度的比值为 B. 该卫星的角速度与地球的近地卫星角速度的比值为 C. 该卫星轨道周期与地球自转周期的比值为 D. 该卫星所受万有引力与地球的近地卫星的万有引力比值一定为 【答案】B 【解析】 【详解】A．设地球的半径为，则天通一号轨道半径，地球的第一宇宙速度对应轨道半径为，根据万有引力公式可得 则第一宇宙速度 同理可得天通一号线速度 与第一宇宙速度比值 故A错误； B．根据万有引力公式可得： 则近地卫星角速度 同理可得天通一号角速度 比值为 故B正确； C．地球自转周期为同步卫星周期 天通一号属于地球同步卫星，二者周期相等，故C错误； D．根据万有引力公式 不确定近地卫星质量与天通一号质量的关系，无法判定引力的大小关系，故D错误。 故选B。 二、多选题：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，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选得0分。 8. 下列说法正确的是（　　） A. 哈雷运用牛顿的万有引力定律，成功推算出哈雷彗星的“按时回归” B. 动量守恒定律只适用于宏观世界、低速运动 C. 相对论和量子力学分别在微观与高速领域揭示了牛顿力学的局限性 D. 牛顿力学适用于宏观世界、低速运动 【答案】AD 【解析】 【详解】A．依据万有引力定律，哈雷预测了哈雷彗星的“按时回归”，A正确； B．动量守恒定律不仅适用于宏观世界、低速运动，还适用于微观、高速运动，B错误； CD．相对论与量子力学分别在高速与微观领域揭示牛顿力学的局限性，但相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论，牛顿力学理论在宏观世界、低速运动中仍适用，C错误，D正确。 故选AD。 9. 如图所示，某滑雪者从高的雪坡顶端由静止自由滑下，到达坡底时速度大小为。已知滑雪者及装备可视为质点，总质量为，重力加速度取。则该过程中，该滑雪者（含装备）的（　　） A. 重力势能减少12000J B. 动能增加2880J C. 机械能减少6240J D. 克服摩擦力做功转化为热能的量为5760J 【答案】AC 【解析】 【详解】A．重力势能减少量为 A正确； B．动能增加量为 B错误; CD．机械能减少量等于克服摩擦力做的功 C正确，D错误。 故选AC。 10. 某科技馆设计了一种节能摆锤装置。如图所示，质量分别为和的小球A、B通过一根长为的轻杆连接，可绕光滑水平轴在竖直平面内自由转动。初始时轻杆水平静止，释放后系统开始运动。已知小球A、B均可视为质点，二者到点的距离相等，重力加速度取，忽略空气阻力。从释放到小球B运动到最低点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 系统机械能守恒 B. 轻杆对小球B做功为 C. 小球B到达最低点时，小球B的速度大小为 D. 小球B到达最低点时，轻杆对轴的作用力大小为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．系统仅受重力（保守力）和轴的支持力（不做功），系统机械能守恒，故A正确； C．当轻杆从水平位置转到竖直位置的过程，由关联速度可知，轻杆转到竖直位置时，二者的速度大小相等，设为，由系统机械能守恒可得 解得 故C错误； B．设在该过程中，设轻杆对小球B做功为，对小球B，由动能定理可得 解得 故B正确； D．轻杆在竖直位置时，对小球B，由向心力公式可得 解得 方向竖直向上；对小球A，由向心力公式可得 解得 轴的总作用力等于两拉力之矢量和，则有 故D正确。 故选ABD。 三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某同学利用重物自由下落的方式来验证机械能守恒定律，装置如图甲所示，打点计时器为电磁打点计时器，所用交流电源频率为。 （1）实验设备装配完成后，若发现打点计时器打出的点如图乙所示，出现问题的原因可能是______； A. 电磁打点计时器安装时未保持竖直，纸带与计时器摩擦过大 B. 释放重物前，手捏纸带的位置离打点计时器过远 C. 纸带安装时只穿过了电磁打点计时器限位孔的一侧，未正确通过振针下方 D. 重物质量过小，下落时空气阻力影响显著 （2）正确操作后，为计时器打出的第一个点，、、是纸带上连续的三个计数点，已知、到点的距离分别为、，相邻两计数点间有四个点。则打下点时，重物的速度为______； （3）在实验中，某同学根据测得的数据，通过计算发现，重物动能的增加量略大于重物势能的减少量，若测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是______。 A. 重物的质量偏大 B. 交流电源的电压偏高 C. 交流电源的频率偏小 D. 重物下落时受到的阻力过大 【答案】（1）C （2）1.96 （3）C 【解析】 【小问1详解】 纸带上的点没有在同一条竖直线上，出现问题的原因可能是纸带只经过了电磁打点计时器的某一个限位孔。 故选C。 【小问2详解】 利用中间时刻速度等于平均速度，计算点速度 【小问3详解】 A．机械能是否守恒与重物的质量无关，A错误； B．交流电源的电压高低不影响打点计时器的工作频率，对测量、计算结果没有影响，B错误； C．交流电源的频率偏小，导致计算所用时间间隔偏小，则瞬时速度偏大，会使重物动能的增加量略大于重力势能的减少量，C正确； D．重物下落时受到的阻力过大，则重物动能的增加量应小于重力势能的减少量，D错误。 故选C。 【点睛】 12. 某实验小组要用如图甲所示装置验证两滑块在碰撞过程中的动量守恒。该小组选用边长均为、质量不等的正方体金属滑块进行实验。水平轨道左端平滑连接斜面轨道，斜面轨道顶端装有电磁释放器。两滑块与水平轨道间的动摩擦因数为。 ①用天平分别测量出滑块、的质量、； ②先不放滑块，电磁释放器让滑块从倾斜轨道上由静止释放，记录滑块停止时其左端到点的距离，如图乙所示。多次重复实验，求出其平均值； ③将滑块静止放在水平轨道上且其左端到点的距离为，电磁释放器让滑块从倾斜轨道上由静止释放，与碰后，、分别向右运动一段距离停下，分别测得、静止时左端与点的距离，如图丙所示。多次重复实验，求出其平均值分别为、； ④换用不同质量同一材料的滑块，重复①、②、③步骤。 请根据该实验步骤，完成下列问题： （1）为保证实现上述实验目标，应使______（填“>”“=”或“<”）； （2）若等式______成立，则说明碰撞过程、组成系统动量守恒（用、及以上步骤中测得的物理量表示）； （3）若忽略偶然因素造成的误差，重力加速度为，则碰撞过程系统损失的机械能为______（用、及以上步骤中测得的物理量表示）。 【答案】（1）＞ （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由于碰后两滑块都向右运动，为保证实现上述实验目标，应使； 【小问2详解】 若碰撞过程满足，则说明碰撞过程、组成系统动量守恒。因为碰撞后、都做匀减速直线运动到速度减为零，且根据牛顿第二定律 可知 根据运动学公式，A的初速度为 则碰撞前A的速度为 可得 A与B碰撞后，A的速度为 可得 A与B碰撞后，B的速度为 可得 则有 则化简可得： 【小问3详解】 根据能量守恒，可求得碰撞过程系统损失的机械能为 由（2）问可知，，，又因为 联立解得 13. 火星是太阳系中和地球环境最相似的行星。如图所示，在火星表面上的一个倾角为的足够长斜坡上，将小球以初速度水平抛出，经时间落到坡上。已知火星的半径为，不考虑火星的自转，万有引力常量为，求： （1）火星的表面重力加速度大小； （2）火星的密度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 小球经过时间落到斜面上，水平方向 竖直方向 又 解得 【小问2详解】 在火星表面万有引力等于重力，则有 由密度公式可得 联立可得 14. 如图所示，长度的水平轨道的端平滑连接半径的竖直光滑半圆形圆管轨道。小球甲静置于点，小球乙静置于点。质量的子弹以水平速度射入小球甲并留在其中，随后与小球乙碰撞，碰后甲速度反向，甲、乙速度大小之比为，乙进入圆管轨道。已知甲、乙质量分别为、，两小球在水平轨道所受阻力是其重力的0.5倍，重力加速度取。求： （1）子弹射入小球甲后，二者的速度大小； （2）碰后小球乙的速度大小； （3）小球乙运动到圆管轨道最高点时，圆管对其作用力的大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 子弹射入小球甲后，二者的速度大小，子弹射入甲过程中动量守恒 解得 【小问2详解】 碰后小球乙的速度大小，甲从到受阻力作用，由动能定理可得 阻力 解得 设碰后甲速度大小为，碰撞过程动量守恒，向右为正，根据动量守恒定律可得 且已知碰后甲、乙速度大小之比为 联立可得 【小问3详解】 设小球乙在最高点的圆管作用力为，小球乙在圆管内运动，从到最高点，机械能守恒 在点，由牛顿第二定律可得 联立解得 15. 如图所示，半径的光滑圆弧轨道竖直放置，圆弧轨道最底端与水平传送带平滑对接，传送带右端与光滑水平轨道平滑对接，水平轨道末端固定一轻弹簧。已知传送带长度，传送带以速度顺时针匀速转动，滑块的质量，滑块可看作质点，滑块与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度大小取。开始时滑块从圆弧顶端（与圆心等高）由静止释放。求： （1）滑块第一次运动至圆弧最低点时，轨道对它的支持力的大小； （2）滑块压缩弹簧的过程中，弹簧具有的最大弹性势能； （3）滑块第一次在传送带上滑动的过程中，带动传送带的电机多消耗的能量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 滑块第1次运动至点正下方时，根据能量守恒定律有 根据牛顿第二定律有 联立求得轨道对它的支持力的大小 【小问2详解】 滑块滑上传送带时初速度为，传送带速度为。摩擦力使滑块加速，加速度为 加速至与传送带同速所需时间 此阶段滑块位移 因为，滑块在传送带上匀速滑出，末速度为。弹簧最大弹性势能为滑块的动能 【小问3详解】 电机额外能量等于传送带克服摩擦力做功，传送带位移 摩擦力大小为 电机多消耗的能量为摩擦力与传送带位移的乘积 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年第二学期高一年级4月期中考试 物理（A） 注意事项： 1.本试卷考试时间为75分钟，满分100分。 2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。 一、单选题：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. 某社区计划将一批总质量的健身器材从仓库运送到社区公园的小山上，两地高度差为15米。工作人员第一次采用人工沿斜坡搬运，第二次使用滑轮组竖直提升。关于两次运输中器材重力势能的增加量，下列说法正确的是（　　） A. 人工搬运时增加更多，因为需要克服斜坡摩擦力额外做功 B. 滑轮组提升时增加更多，因为机械做功效率更高 C. 两种情况下重力势能的增加量相同 D. 人工搬运时增加较少，因为斜坡降低了有效提升高度 2. 如图所示，两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，甲卫星为地球同步卫星，其轨道半径为；乙卫星为低轨道卫星，其轨道半径为。已知甲卫星的运行周期为，则乙卫星的运行周期为（　　） A. B. C. D. 3. 甲、乙两辆汽车以相同初速度刹车。如图所示为两车所受合力随时间线性减小至零的图像。关于两车从开始刹车至完全静止，下列说法正确的是（　　） A. 甲车的动量变化量比乙车大 B. 甲车的动量变化量比乙车小 C. 甲车的质量比乙车大 D. 甲、乙两车的质量相等 4. 若一颗红矮星的甲、乙两颗行星绕其做匀速圆周运动，单位时间内甲与红矮星中心连线扫过的面积大于乙与红矮星中心连线扫过的面积。下列说法正确的是（　　） A. 甲的轨道半径较大，周期较长 B. 甲的轨道半径较小，周期较短 C. 甲的轨道半径较大，周期较短 D. 甲的轨道半径较小，周期较长 5. 工程师对质量为的汽车进行性能测试。该款汽车的额定功率为，汽车发动机提供恒定的牵引力，使汽车由静止开始在水平路面上做匀加速直线运动。汽车位移为时，汽车的功率恰好达到，汽车所受阻力恒定。下列说法正确的是（　　） A. 汽车所受的阻力大小为 B. 汽车运动的加速度大小 C. 汽车在整个过程的平均速度为 D. 汽车在整个过程所用时间为 6. 如图所示，屋檐口滴下的水滴长期冲击石板可以“水滴石穿”。已知檐口到石板高度，质量为的水滴从静止下落，与石板碰撞后溅起的最大高度为，相互作用时间为。不计空气阻力，重力加速度取，则水对石板竖直方向的平均作用力大小约为（　　） A. B. C. D. 7. 天通一号卫星是地球同步轨道卫星，距地面高度是地球半径的5.6倍，下列说法正确的是（　　） A. 该卫星的线速度与地球的第一宇宙速度的比值为 B. 该卫星的角速度与地球的近地卫星角速度的比值为 C. 该卫星轨道周期与地球自转周期的比值为 D. 该卫星所受万有引力与地球的近地卫星的万有引力比值一定为 二、多选题：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，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选得0分。 8. 下列说法正确的是（　　） A. 哈雷运用牛顿的万有引力定律，成功推算出哈雷彗星的“按时回归” B. 动量守恒定律只适用于宏观世界、低速运动 C. 相对论和量子力学分别在微观与高速领域揭示了牛顿力学的局限性 D. 牛顿力学适用于宏观世界、低速运动 9. 如图所示，某滑雪者从高的雪坡顶端由静止自由滑下，到达坡底时速度大小为。已知滑雪者及装备可视为质点，总质量为，重力加速度取。则该过程中，该滑雪者（含装备）的（　　） A. 重力势能减少12000J B. 动能增加2880J C. 机械能减少6240J D. 克服摩擦力做功转化为热能的量为5760J 10. 某科技馆设计了一种节能摆锤装置。如图所示，质量分别为和的小球A、B通过一根长为的轻杆连接，可绕光滑水平轴在竖直平面内自由转动。初始时轻杆水平静止，释放后系统开始运动。已知小球A、B均可视为质点，二者到点的距离相等，重力加速度取，忽略空气阻力。从释放到小球B运动到最低点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 系统机械能守恒 B. 轻杆对小球B做功为 C. 小球B到达最低点时，小球B的速度大小为 D. 小球B到达最低点时，轻杆对轴的作用力大小为 三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某同学利用重物自由下落的方式来验证机械能守恒定律，装置如图甲所示，打点计时器为电磁打点计时器，所用交流电源频率为。 （1）实验设备装配完成后，若发现打点计时器打出的点如图乙所示，出现问题的原因可能是______； A. 电磁打点计时器安装时未保持竖直，纸带与计时器摩擦过大 B. 释放重物前，手捏纸带的位置离打点计时器过远 C. 纸带安装时只穿过了电磁打点计时器限位孔的一侧，未正确通过振针下方 D. 重物质量过小，下落时空气阻力影响显著 （2）正确操作后，为计时器打出的第一个点，、、是纸带上连续的三个计数点，已知、到点的距离分别为、，相邻两计数点间有四个点。则打下点时，重物的速度为______； （3）在实验中，某同学根据测得的数据，通过计算发现，重物动能的增加量略大于重物势能的减少量，若测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是______。 A. 重物的质量偏大 B. 交流电源的电压偏高 C. 交流电源的频率偏小 D. 重物下落时受到的阻力过大 12. 某实验小组要用如图甲所示装置验证两滑块在碰撞过程中的动量守恒。该小组选用边长均为、质量不等的正方体金属滑块进行实验。水平轨道左端平滑连接斜面轨道，斜面轨道顶端装有电磁释放器。两滑块与水平轨道间的动摩擦因数为。 ①用天平分别测量出滑块、的质量、； ②先不放滑块，电磁释放器让滑块从倾斜轨道上由静止释放，记录滑块停止时其左端到点的距离，如图乙所示。多次重复实验，求出其平均值； ③将滑块静止放在水平轨道上且其左端到点的距离为，电磁释放器让滑块从倾斜轨道上由静止释放，与碰后，、分别向右运动一段距离停下，分别测得、静止时左端与点的距离，如图丙所示。多次重复实验，求出其平均值分别为、； ④换用不同质量同一材料的滑块，重复①、②、③步骤。 请根据该实验步骤，完成下列问题： （1）为保证实现上述实验目标，应使______（填“>”“=”或“<”）； （2）若等式______成立，则说明碰撞过程、组成系统动量守恒（用、及以上步骤中测得的物理量表示）； （3）若忽略偶然因素造成的误差，重力加速度为，则碰撞过程系统损失的机械能为______（用、及以上步骤中测得的物理量表示）。 13. 火星是太阳系中和地球环境最相似的行星。如图所示，在火星表面上的一个倾角为的足够长斜坡上，将小球以初速度水平抛出，经时间落到坡上。已知火星的半径为，不考虑火星的自转，万有引力常量为，求： （1）火星的表面重力加速度大小； （2）火星的密度。 14. 如图所示，长度的水平轨道的端平滑连接半径的竖直光滑半圆形圆管轨道。小球甲静置于点，小球乙静置于点。质量的子弹以水平速度射入小球甲并留在其中，随后与小球乙碰撞，碰后甲速度反向，甲、乙速度大小之比为，乙进入圆管轨道。已知甲、乙质量分别为、，两小球在水平轨道所受阻力是其重力的0.5倍，重力加速度取。求： （1）子弹射入小球甲后，二者的速度大小； （2）碰后小球乙的速度大小； （3）小球乙运动到圆管轨道最高点时，圆管对其作用力的大小。 15. 如图所示，半径的光滑圆弧轨道竖直放置，圆弧轨道最底端与水平传送带平滑对接，传送带右端与光滑水平轨道平滑对接，水平轨道末端固定一轻弹簧。已知传送带长度，传送带以速度顺时针匀速转动，滑块的质量，滑块可看作质点，滑块与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度大小取。开始时滑块从圆弧顶端（与圆心等高）由静止释放。求： （1）滑块第一次运动至圆弧最低点时，轨道对它的支持力的大小； （2）滑块压缩弹簧的过程中，弹簧具有的最大弹性势能； （3）滑块第一次在传送带上滑动的过程中，带动传送带的电机多消耗的能量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $