精品解析：江西省南昌市南昌中学2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

2024~2025学年度第二学期南昌中学三经路校区期中考试 高一物理 一。选择题（共7小题，满分28分，每小题4分） 1. 如题图所示，两个小孩在玩跷跷板游戏，此时跷跷板静止并且恰好平衡，女孩到支点的距离大于男孩到支点的距离。当跷跷板转动时，这两个小孩做圆周运动的（　　） A. 周期不相等 B. 线速度大小相等 C. 加速度大小相等 D. 向心力大小相等 2. 2024年央视春晚舞蹈节目《锦鲤》华丽登场，展现出别样的东方美，寓意鱼跃龙门好运连连，如图甲所示。图乙为简化示意图，工作人员A沿水平地面向左运动拉绳时，表演者B在空中升起，当绳与水平方向之间的夹角为时，A与B的速度大小之比为（ ） A B. C. D. 3. 2023年11月珠海航展表演中，我国自主研发的歼-35A正式亮相，展示了其卓越的飞行性能和隐身能力。如图所示，歼-35A沿着近似圆弧的曲线从a运动到b后沿陡斜线直入云霄。设此段飞行路径在同一竖直面内，飞行速率保持不变。关于战机从a运动到b这一段，下列说法正确的是（　　） A. 战斗机合力可能一直竖直向上 B. 战斗机的速度一直在变化 C. 战斗机的加速度可能保持不变 D. 战斗机做匀变速曲线连动 4. 如图所示，质量为0.5kg的小球（视为质点）用长度为0.5m的轻质直杆连接，在竖直平面内做圆周运动。若小球在最高点时的速度大小为2m/s，取重力加速度大小，则此时小球所受杆的作用力是（ ） A. 大小为1N的拉力 B. 大小为1N的支持力 C. 大小为5N的支持力 D. 大小为4N的拉力 5. 科学家通过研究双中子星合并的引力波，发现：两颗中子星在合并前相距为时，两者绕连线上的某点每秒转圈；经过缓慢演化一段时间后，两者的距离变为，每秒转圈，则演化前后（　　） A. 两中子星运动周期为之前倍 B. 两中子星运动的角速度为之前倍 C. 两中子星质量之和为之前倍 D. 两中子星运动的线速度平方之和为之前倍 6. 2024年4月26日，神舟十八号飞船与天宫空间站顺利对接。运载火箭先将飞船送入圆轨道I，通过变轨进入预定圆轨道。如图所示，飞船与空间站对接前在各自预定的圆轨道I、III上运动，II为对接转移轨道，不考虑飞船质量的变化，下列说法正确的是（　　） A. 飞船从I轨道进入II轨道需要减速 B. 飞船在I轨道与II轨道相切处的加速度相同 C. 飞船在III轨道上的速度大于在I轨道上的速度 D. 飞船在II轨道上的运行周期大于其在I、III轨道上的运行周期 7. 2024年6月25日，嫦娥六号返回器携带月背样品重返地球，中国成为第一个从月球背面带回月壤的国家。图为嫦娥六号奔月的示意图，图为嫦娥六号在地球轨道和月球轨道上运行周期的平方与轨道半长轴的三次方的关系图，图线Ⅰ和图线Ⅱ的斜率分别为和。若地球质量为M，则月球的质量为 A. B. C. D. 二。多选题（共3小题，满分18分，每小题6分，漏选得3分） 8. 在修筑铁路时，为了消除轮缘与铁轨间挤压，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，设计适当的倾斜轨道，即两个轨道存在一定的高度差。火车轨道在某转弯处其轨道平面倾角为，转弯半径为r，在该转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法中正确的是（　　） A. 列车受到重力、轨道的支持力和向心力 B. 若列车以大于v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压外轨 C. 列车运动的圆周平面为右图中的a D. 列车在该转弯处规定行驶的速率为 9. 两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线拴在天花板上同一点并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则关于a、b两小球说法正确的是（ ） A. a球角速度大于b球角速度 B. a球线速度大于b球线速度 C a球向心力大于b球向心力 D. a球向心加速度小于b球向心加速度 10. 如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球静止卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法正确的是（　　） A. 角速度关系为 B. 向心加速度的大小关系为 C. 周期关系为 D. 线速度的大小关系为 三。实验题（共2小题，满分16分） 11. 一同学设计了一个有关圆周运动的实验，如图所示，质量为的小滑块的中心固定一个遮光片，遮光片宽度为，滑块套在水平杆上，滑块用细线与力传感器相连，杆和滑块在外力驱动下一起绕竖直轴做匀速圆周运动，滑块每经过光电门一次，通过光电门和力传感器就同时获得一组挡光时间和拉力F的数据。 （1）若滑块（质量分布均匀）中心到转轴的距离为，光电门测得挡光时间为，则滑块转动的角速度是______，向心力是______N。 （2）按上述实验测得拉力F和计算得到的向心力不相等的原因可能是______。 （3）本实验若不用光电门，可用秒表测得滑块转n圈所用的时间t，则角速度为______。 12. 以下为某学习小组在“探究平抛运动规律”时的实验操作： （1）先用如图甲所示装置研究平抛物体的竖直分运动，最终听到两小球同时落地，改变H大小，重复实验，a、b仍同时落地，该实验结果可表明______。 A. 两小球落地时速度大小相同 B. 两小球在空中运动的时间相等 C. a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同 D. a小球在水平方向的分运动是匀速直线运动 （2）接着用如图乙所示装置获得钢球的平抛轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出的操作要求正确的是______。 A. 斜槽的末端必须调节成水平 B. 每次释放小球的位置必须相同 C 记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降 D. 小球运动时不应与木板上的白纸相接触 （3）按正确的操作步骤得到了如图丙所示的物体运动轨迹，在轨迹上取A、B、C三点，以A点为坐标原点，B、C坐标如图，则小球平抛的初速度v0=______m/s（g取10m/s2，结果保留二位有效数字）；抛出点的坐标为（________cm，______cm）（g取10m/s2，结果保留三位有效数字）。 四。解答题（共3小题，满分38分） 13. 黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c）。若黑洞的质量为M，半径为R，引力常量为G。如果天文学家观测到一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动，求黑洞的质量？ 14. 质量的小球在长为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，转轴离地高度取。忽略空气阻力的影响。 （1）若小球恰好通过最高点，则其在最高点处的速度为多大？ （2）某次运动中小球在最低点时细绳恰好被拉断，绳断后小球做平抛运动，如图所示，求小球做平抛运动的水平位移的大小。 15. 已知某星球半径为R且质量分布均匀，星球两极表面的重力加速度大小为g，赤道表面重力加速度大小为，引力常量为G。求： （1）静止在该星球赤道水平面上质量为m的物体所受支持力大小； （2）该星球的密度； （3）该星球自转的周期T。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024~2025学年度第二学期南昌中学三经路校区期中考试 高一物理 一。选择题（共7小题，满分28分，每小题4分） 1. 如题图所示，两个小孩在玩跷跷板游戏，此时跷跷板静止并且恰好平衡，女孩到支点的距离大于男孩到支点的距离。当跷跷板转动时，这两个小孩做圆周运动的（　　） A. 周期不相等 B. 线速度大小相等 C. 加速度大小相等 D. 向心力大小相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．两个小孩绕同一支点转动，他们做圆周运动的角速度和周期均相同，选项 A错误； B．由于女孩的转动半径较大，由可知，女孩的线速度较大，选项 B错误； C．由可知，女孩的向心加速度较大，选项 C错误； D．静止时由杠杆平衡条件有 转动时有 可知两个小孩的向心力大小相等，选项 D正确。 故选D。 2. 2024年央视春晚舞蹈节目《锦鲤》华丽登场，展现出别样的东方美，寓意鱼跃龙门好运连连，如图甲所示。图乙为简化示意图，工作人员A沿水平地面向左运动拉绳时，表演者B在空中升起，当绳与水平方向之间的夹角为时，A与B的速度大小之比为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设此时A与B的速度分别为、，将A的速度分解为沿绳子分速度和垂直绳子分速度，则有 可得 故选C。 3. 2023年11月珠海航展表演中，我国自主研发的歼-35A正式亮相，展示了其卓越的飞行性能和隐身能力。如图所示，歼-35A沿着近似圆弧的曲线从a运动到b后沿陡斜线直入云霄。设此段飞行路径在同一竖直面内，飞行速率保持不变。关于战机从a运动到b这一段，下列说法正确的是（　　） A. 战斗机合力可能一直竖直向上 B. 战斗机的速度一直在变化 C. 战斗机的加速度可能保持不变 D. 战斗机做匀变速曲线连动 【答案】B 【解析】 【详解】B．战斗机的速率保持不变，但方向随时在改变，所以战斗机的速度方向一直在变化，即战斗机的速度一直在变化。选项B正确。 ACD．因为战斗机的速度大小不变，所以战斗机所受合力只有垂直于速度方向的分量，没有沿着速度方向的分量，战斗机的合力方向垂直于速度方向，一直在改变，战斗机的加速度方向不可能保持不变，不可能做匀变速曲线运动。合力方向不可能一直沿竖直向上方向。选项ACD错误。 故选B。 4. 如图所示，质量为0.5kg的小球（视为质点）用长度为0.5m的轻质直杆连接，在竖直平面内做圆周运动。若小球在最高点时的速度大小为2m/s，取重力加速度大小，则此时小球所受杆的作用力是（ ） A. 大小为1N的拉力 B. 大小为1N的支持力 C. 大小为5N的支持力 D. 大小为4N的拉力 【答案】B 【解析】 【详解】设小球在最高点时所受杆的作用力为拉力，有 解得 可知此时小球所受杆的作用力是大小为1N的支持力。 故选B。 5. 科学家通过研究双中子星合并的引力波，发现：两颗中子星在合并前相距为时，两者绕连线上的某点每秒转圈；经过缓慢演化一段时间后，两者的距离变为，每秒转圈，则演化前后（　　） A. 两中子星运动周期为之前倍 B. 两中子星运动的角速度为之前倍 C. 两中子星质量之和为之前倍 D. 两中子星运动的线速度平方之和为之前倍 【答案】C 【解析】 【详解】A．合并前相距为时，周期 缓慢演化一段时间后，周期 故A错误； B．角速度之比即转速之比，两中子星运动的角速度为之前倍，故B错误； C．对，根据万有引力提供向心力 对，根据万有引力提供向心力 得 可得 转速之比为p且距离变为，所以总质量 故C正确； D． 根据 可得 只有当M=m时 两者距离变为时，线速度平方之和为之前倍，但现在质量关系不确定，则线速度平方之和不一定为之前倍，故D错误。 故选C。 6. 2024年4月26日，神舟十八号飞船与天宫空间站顺利对接。运载火箭先将飞船送入圆轨道I，通过变轨进入预定圆轨道。如图所示，飞船与空间站对接前在各自预定的圆轨道I、III上运动，II为对接转移轨道，不考虑飞船质量的变化，下列说法正确的是（　　） A. 飞船从I轨道进入II轨道需要减速 B. 飞船在I轨道与II轨道相切处的加速度相同 C. 飞船在III轨道上的速度大于在I轨道上的速度 D. 飞船在II轨道上的运行周期大于其在I、III轨道上的运行周期 【答案】B 【解析】 【详解】A．飞船从I轨道进入II轨道是由低轨道变轨到高轨道，需要加速，故A错误； B．根据万有引力提供向心力有 解得 可知，船在I轨道与Ⅱ轨道相切处，位置相同，则加速度相同，故B正确； C．根据万有引力提供向心力有 解得 由于III轨道轨道半径大于I轨道轨道半径，故飞船在III轨道上的速度小于在I轨道上的速度，故C错误； D．由开普勒第三定律可知，半长轴越长，周期越大，III轨道半长轴最长，I轨道半长轴最短，则飞船在Ⅱ轨道上的运行周期大于其在I轨道上的运行周期，而小于在III轨道上的运行周期，故D错误。 故选B。 7. 2024年6月25日，嫦娥六号返回器携带月背样品重返地球，中国成为第一个从月球背面带回月壤的国家。图为嫦娥六号奔月的示意图，图为嫦娥六号在地球轨道和月球轨道上运行周期的平方与轨道半长轴的三次方的关系图，图线Ⅰ和图线Ⅱ的斜率分别为和。若地球质量为M，则月球的质量为 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设中心天体质量为m，环绕天体绕中心天体做椭圆运动，轨道半长轴为 a，运行周期为T 根据万有引力提供向心力可得环 对上述式子进行整理得 由此可知，与的关系图线斜率 则中心天体的质量越大，斜率k越小。 对于图线Ⅰ，其对应的中心天体是地球，已知地球质量为M，则 对于图线Ⅱ，其对应的中心天体是月球，设月球质量为，则 联立解得 故选A。 二。多选题（共3小题，满分18分，每小题6分，漏选得3分） 8. 在修筑铁路时，为了消除轮缘与铁轨间的挤压，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，设计适当的倾斜轨道，即两个轨道存在一定的高度差。火车轨道在某转弯处其轨道平面倾角为，转弯半径为r，在该转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法中正确的是（　　） A. 列车受到重力、轨道的支持力和向心力 B. 若列车以大于v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压外轨 C. 列车运动的圆周平面为右图中的a D. 列车在该转弯处规定行驶的速率为 【答案】BD 【解析】 【详解】AC．列车受重力、轨道的支持力，如图所示 所以列车运动的圆周平面为右图中的b，故AC错误； D．根据牛顿第二定律可得 所以 故D正确； B．若列车以大于v的速度通过该圆弧轨道，支持力和重力的合力不足以提供做圆周运动所需向心力，车轮将侧向挤压外轨，轮缘将受到向内的压力，故B正确。 故选BD。 9. 两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线拴在天花板上同一点并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则关于a、b两小球说法正确的是（ ） A. a球角速度大于b球角速度 B. a球线速度大于b球线速度 C. a球向心力大于b球向心力 D. a球向心加速度小于b球向心加速度 【答案】BC 【解析】 【详解】A．如图所示，对其中一个小球受力分析，重力和细线的拉力的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力。设细线与竖直方向夹角为，受力分析，如图所示 则有 设小球与悬挂点的高度差为h，则有 联立可得 由此可知两球的角速度相等，即，故A错误； B．由图可知，根据 可得，故B正确； C．两球质量相等且，根据 可得，故C正确； D．根据 可知，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球静止卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法正确的是（　　） A. 角速度关系为 B. 向心加速度的大小关系为 C. 周期关系为 D. 线速度的大小关系为 【答案】CD 【解析】 【详解】AC．静止卫星和地球赤道上的物体具有相同的角速度，即 根据 可得 可知 即它们的角速度大小关系为 根据 可知周期大小关系为 选项A错误，C正确； B．根据 可知 根据 可得 可知 向心加速度大小关系为 选项B错误； D．根据 可知 根据 可得 可知 线速度大小关系为 选项D正确。 故选CD。 三。实验题（共2小题，满分16分） 11. 一同学设计了一个有关圆周运动的实验，如图所示，质量为的小滑块的中心固定一个遮光片，遮光片宽度为，滑块套在水平杆上，滑块用细线与力传感器相连，杆和滑块在外力驱动下一起绕竖直轴做匀速圆周运动，滑块每经过光电门一次，通过光电门和力传感器就同时获得一组挡光时间和拉力F的数据。 （1）若滑块（质量分布均匀）中心到转轴的距离为，光电门测得挡光时间为，则滑块转动的角速度是______，向心力是______N。 （2）按上述实验测得拉力F和计算得到向心力不相等的原因可能是______。 （3）本实验若不用光电门，可用秒表测得滑块转n圈所用的时间t，则角速度为______。 【答案】 ①. 1 ②. ③. 滑块与杆之间存在摩擦力 ④. 【解析】 【详解】（1）[1]滑块通过光电门时的线速度大小为 故滑块转动角速度为 [2]向心力为 （2）[3]按上述实验测得拉力F和计算得到的向心力不相等的原因可能是滑块与杆之间存在摩擦力。 （3）[4]滑块转n圈所用的时间t，可得滑块做圆周运动的周期为 故角速度 12. 以下为某学习小组在“探究平抛运动规律”时的实验操作： （1）先用如图甲所示装置研究平抛物体的竖直分运动，最终听到两小球同时落地，改变H大小，重复实验，a、b仍同时落地，该实验结果可表明______。 A. 两小球落地时的速度大小相同 B. 两小球在空中运动的时间相等 C. a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同 D. a小球在水平方向的分运动是匀速直线运动 （2）接着用如图乙所示装置获得钢球的平抛轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出的操作要求正确的是______。 A. 斜槽的末端必须调节成水平 B. 每次释放小球的位置必须相同 C. 记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降 D. 小球运动时不应与木板上的白纸相接触 （3）按正确的操作步骤得到了如图丙所示的物体运动轨迹，在轨迹上取A、B、C三点，以A点为坐标原点，B、C坐标如图，则小球平抛的初速度v0=______m/s（g取10m/s2，结果保留二位有效数字）；抛出点的坐标为（________cm，______cm）（g取10m/s2，结果保留三位有效数字）。 【答案】（1）BC （2）ABD （3） ①. 2.0 ②. −10.0 ③. −1.25 【解析】 【小问1详解】 该实验中总是最终听到两小球同时落地，即两球在空中运动时间相同，表明a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同。 故选BC。 【小问2详解】 A．斜槽的末端必须调节成水平，以保证球做平抛运动，故A正确； B．每次释放小球的位置必须相同，以保证小球到达底端时的速度相同，故B正确； C．记录小球位置时，每次不一定要必须严格地等距离下降，故C错误； D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触，以免改变运动方向，故D正确。 故选ABD。 【小问3详解】 [1]根据 可得 将x=20cm，∆y=10cm代入可得t=0.1s，v0=2.0m/s [2][3]B点的竖直速度 则到达B点的时间 则抛出点的横坐标 纵坐标 四。解答题（共3小题，满分38分） 13. 黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c）。若黑洞的质量为M，半径为R，引力常量为G。如果天文学家观测到一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动，求黑洞的质量？ 【答案】 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力有 得黑洞的质量 14. 质量的小球在长为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，转轴离地高度取。忽略空气阻力的影响。 （1）若小球恰好通过最高点，则其在最高点处的速度为多大？ （2）某次运动中小球在最低点时细绳恰好被拉断，绳断后小球做平抛运动，如图所示，求小球做平抛运动的水平位移的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 当小球恰好通过最高点时 所以 【小问2详解】 若细绳此时恰好被拉断，则=170N 小球在最低点时 代入数据得v=16m/s 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。 15. 已知某星球半径为R且质量分布均匀，星球两极表面的重力加速度大小为g，赤道表面重力加速度大小为，引力常量为G。求： （1）静止在该星球赤道水平面上质量为m的物体所受支持力大小； （2）该星球的密度； （3）该星球自转周期T。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据平衡条件，静止在该星球赤道水平面上质量为m的物体所受支持力大小等于物体的重力，为 【小问2详解】 在星球两极表面，根据万有引力与重力的关系 地该星球的体积为 该星球的密度为 联立解得 【小问3详解】 对静止在该星球赤道水平面上质量为m的物体，根据牛顿第二定律 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$