精品解析：安徽省合肥市普通高中六校联盟2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

合肥市普通高中六校联盟2024-2025学年第二学期期中联考 高一年级物理试卷 （考试时间：75分钟 满分：100分） 一、单项选择题（本大题共8小题，每小题4分，共32分） 1. 地球绕地轴自转示意如图所示。设地球上两点A、B的纬度分别是和，则这两点的线速度和之比为（ ） A. B. C. D. 2. 如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ） A. 从P到M所用的时间等于 B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C. 从P到Q阶段，速率先变小后变大 D. 从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 3. 祥源花世界——“合肥之眼”摩天轮是合肥最大摩天轮。这座摩天轮高度140米，匀速转一圈需要30分钟左右，当达到摩天轮的顶端后，视野无限开阔，在高空可以俯瞰整个合肥。下面说法正确的是（ ） A. 摩天轮在匀速转动，所以摩天轮上面的游客受力平衡 B. 该摩天轮的角速度约为 C. 该摩天轮的线速度约为 D. 游客在摩天轮的最高点对地板的压力和在最低点对地板的压力之和为游客的重量的4倍 4. 汽车发动机的额定功率，若其总质量为，在倾角为的路面向上行驶，阻力是车重的0.1倍，。若汽车启动时保持额定功率不变，则（ ） A. 最大速度 B. 最大速度 C. 当汽车的速度时，加速度 D. 当汽车的速度时，加速度 5. 汽车在平直的公路上由静止开始做匀加速运动，当速度达到后立即关闭发动机让其滑行，直至停止。汽车运动的图像如图所示。设在运动的全过程中汽车的牵引力做功为，克服阻力做功为，则（ ） A. B. C. D. 6. 在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为，用停表测得小球转过圈所用的时间为，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径。下列说法正确的是（ ） A. 小球的质量为 B 若误将圈记作圈，则所得质量偏大 C. 若测时未计入小球半径，则所得质量偏小 D. 若让小球沿着竖直平面做圆周运动，最低点线速度大小大于最高点线速度大小 7. 一艘飞船沿着围绕未知天体的圆形轨道近地飞行，航天员只用一块秒表，已知引力常数为，则下列能测量出的物理量是（ ） A. 飞船线速度 B. 飞船的加速度 C. 未知天体的质量 D. 未知天体的密度 8. 如图所示，一倾斜匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面间的夹角为30°，g取10m/s2．则ω的最大值是( ) A. rad/s B. rad/s C. 1.0rad/s D. 0.5rad/s 二、多项选择题（本大题共2小题，每题5分，共10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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 9. 某空间探测器发射后，先在圆轨道1上做匀速圆周运动，在圆轨道1上的点变轨进入椭圆轨道2，在椭圆轨道2上的远地点点变轨进入椭圆轨道，是椭圆轨道3的远地点，则下列说法正确的是（ ） A. 探测器在点的加速度可能等于在轨道1上点的加速度 B. 探测器轨道1上点速度一定大于在轨道2上点速度 C. 探测器在轨道1上点速度一定大于在轨道2上点速度 D. 探测器在点速度一定小于在轨道2上点速度 10. 冬奥会上有一种女子单板滑雪U形池项目，如图所示为U形池模型，池内各处粗糙程度相同，其中、为U形池两侧边缘，且在同一水平面，为U形池最低点。某运动员从点上方高点自由下落，由左侧切线进入池中，从右侧切线飞出后上升至最高位置点。不计空气阻力，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　） A. 第一次从点自由下落到第一次达到右侧最高点，克服摩擦力做功为 B. 第一次经过点时处于失重状态 C. 第一次从到与从到的过程中机械能损失相同 D. 从向下返回一定能越过点再上升一定高度 二、实验题（每空2分，共14分） 11. 探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系，使用的向心力演示仪如图1所示，简化示意图如图2所示。挡板B、C到转轴距离为R，挡板A到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同。 （1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的？填序号：______； A. 探究平抛运动的特点 B. 验证机械能守恒定律实验 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）探究向心力的大小与角速度的关系，可将传动皮带套在②⑤塔轮上，将质量相同的小球分别放在挡板______处（选填“A和C”或“B和C”）； （3）探究向心力的大小与运动半径之间的关系，应将皮带套在______塔轮上（选填“①④”、“②⑤”或“③⑥”）。 12. 如图1所示，学生将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验（已知当地的重力加速度为）。 （1）实验中得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、，测得它们到起始点的距离分别为、、，已知打点计时器打点的周期为，打出点时，重物的瞬时速度大小______，设重物的质量为，从打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量______，动能变化量______。 （2）该同学在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点的距离，计算对应计数点的重物速度，得到如图3所示的图像，由图像可求得当地的重力加速度______。（保留三位有效数字） 三、计算题（共44分） 13. 如图所示，P是地球遥感卫星，在赤道上空围绕地球做匀速圆周运动，Q是赤道上的观测站，某时刻卫星发出的激光束恰在Q处与地面相切，P与地心连线与夹角为，已知地球的半径为，地球表面上的重力加速度为，引力常量为，求： （1）地球的密度； （2）该遥感卫星的线速度的大小。 14. 如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速旋转,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60∘。重力加速度大小为g，求： (1)若ω=ω0，小物块受到的摩擦力恰好为零,求ω0； (2)若ω=，此时小物块仍随陶罐一起转动且相对静止。求小物块受到的摩擦力的大小和方向。 15. 如图所示，AB是一段光滑的圆弧轨道，是长为粗糙水平直轨道。已知距离地面高，小球质量（可视为质点）。现将小球以某一初速度从点水平抛出，恰好能从A点沿切线方向进入光滑圆弧形轨道。A点距水平面的高度，点为圆弧形轨道的圆心，圆心角为，圆弧形轨道最低点处与平直轨道相切。设小球每次与右侧墙壁的碰撞没有能量损失，已知重力加速度，不计空气阻力。求： （1）小球从点刚抛出时初速度的大小； （2）小球运动至圆弧形轨道最低点时，小球对轨道的压力大小； （3）若小球与墙壁发生碰撞且最终停在轨道上，则小球与轨道间的动摩擦因数应满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 合肥市普通高中六校联盟2024-2025学年第二学期期中联考 高一年级物理试卷 （考试时间：75分钟 满分：100分） 一、单项选择题（本大题共8小题，每小题4分，共32分） 1. 地球绕地轴自转示意如图所示。设地球上两点A、B的纬度分别是和，则这两点的线速度和之比为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A、B绕地轴自转属于同轴，则A、B两点的角速度之比为1：1 设地球的半径为R，则A、B两点的转动半径分别为， 根据 则有 故选B。 2. 如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ） A. 从P到M所用的时间等于 B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C. 从P到Q阶段，速率先变小后变大 D. 从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 【答案】D 【解析】 【详解】A．海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以P到M所用的时间小于，故A错误； B．从Q到N的过程中，由于只有万有引力做功，机械能守恒，故B错误； C．海王星从P到Q阶段，万有引力对它做负功，速率减小，故C错误； D．根据万有引力方向与速度方向的关系知，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，故D正确。 故选D。 3. 祥源花世界——“合肥之眼”摩天轮是合肥最大摩天轮。这座摩天轮高度140米，匀速转一圈需要30分钟左右，当达到摩天轮的顶端后，视野无限开阔，在高空可以俯瞰整个合肥。下面说法正确的是（ ） A. 摩天轮在匀速转动，所以摩天轮上面的游客受力平衡 B. 该摩天轮的角速度约为 C. 该摩天轮的线速度约为 D. 游客在摩天轮的最高点对地板的压力和在最低点对地板的压力之和为游客的重量的4倍 【答案】C 【解析】 【详解】A．游客做匀速圆周运动，则受到合力一直指向圆心，则合力大小不变，方向不断变化，故A错误； BC．该摩天轮运动的角速度大小约为rad/s=0.0035rad/s 线速度大小约为 故B错误，C正确； D．在最高点有 最低点有 根据牛顿第三定律可知，游客在摩天轮的最高点对地板的压力和在最低点对地板的压力之和为 故D错误； 故选C。 4. 汽车发动机的额定功率，若其总质量为，在倾角为的路面向上行驶，阻力是车重的0.1倍，。若汽车启动时保持额定功率不变，则（ ） A. 最大速度 B. 最大速度 C. 当汽车的速度时，加速度 D. 当汽车的速度时，加速度 【答案】B 【解析】 【详解】AB．汽车保持恒定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大。所以，此时汽车的牵引力为N 则汽车的最大速度为 故A错误，B正确； CD．当汽车的速度时，牵引力大小为N 根据牛顿第二定律可知，加速度为 故CD错误； 故选B。 5. 汽车在平直的公路上由静止开始做匀加速运动，当速度达到后立即关闭发动机让其滑行，直至停止。汽车运动的图像如图所示。设在运动的全过程中汽车的牵引力做功为，克服阻力做功为，则（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】在整个运动中汽车的牵引力做正功，克服摩擦力做功，汽车动能的变化量是零，则由动能定理可知−=0 则得:=1:1 由图像可知牵引力做功的位移与克服摩擦力做功的位移比为 则 故选C。 6. 在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为，用停表测得小球转过圈所用的时间为，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径。下列说法正确的是（ ） A. 小球的质量为 B. 若误将圈记作圈，则所得质量偏大 C. 若测时未计入小球半径，则所得质量偏小 D. 若让小球沿着竖直平面做圆周运动，最低点线速度大小大于最高点线速度大小 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球做匀速圆周运动，小球所受合力为绳上的拉力，该拉力充当向心力，则由牛顿第二定律有 周期为 联立方程得 故A错误； B．若误将圈记作圈，则变小，由可知，所得质量偏大，故B正确； C．若测时未计入小球半径，则变小，由可知，所得质量变大，故C错误； D．在太空实验室中，物体均处于完全失重状态，则小球没有重力效果，小球沿着竖直平面做圆周运动，最低点线速度大小等于最高点线速度大小，故D错误； 故选B。 7. 一艘飞船沿着围绕未知天体的圆形轨道近地飞行，航天员只用一块秒表，已知引力常数为，则下列能测量出的物理量是（ ） A. 飞船的线速度 B. 飞船的加速度 C. 未知天体的质量 D. 未知天体的密度 【答案】D 【解析】 【详解】用停表可以测出宇宙飞船绕未知天体做圆周运动的周期T，由 可求出飞船的角速度，由 可以表示出该天体的质量 又因为该天体的体积 联立得未知天体的密度 故只要知道宇宙飞船绕未知天体做圆周运动的周期，就可求出天体的密度； 根据线速度、加速度公式有、 由于天体半径未知，则飞船的线速度、加速度、质量都无法计算。 故选D。 8. 如图所示，一倾斜的匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面间的夹角为30°，g取10m/s2．则ω的最大值是( ) A. rad/s B. rad/s C. 1.0rad/s D. 0.5rad/s 【答案】C 【解析】 【详解】试题分析：随着角速度的增大，小物体最先相对于圆盘发生相对滑动的位置为转到最低点时，此时对小物体有，解得，此即为小物体在最低位置发生相对滑动的临界角速度，故选C． 二、多项选择题（本大题共2小题，每题5分，共10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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 9. 某空间探测器发射后，先在圆轨道1上做匀速圆周运动，在圆轨道1上的点变轨进入椭圆轨道2，在椭圆轨道2上的远地点点变轨进入椭圆轨道，是椭圆轨道3的远地点，则下列说法正确的是（ ） A. 探测器在点的加速度可能等于在轨道1上点的加速度 B. 探测器在轨道1上点速度一定大于在轨道2上点速度 C. 探测器在轨道1上点速度一定大于在轨道2上点速度 D. 探测器在点速度一定小于在轨道2上点速度 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据，M点和P点对应的到地心的距离不同，故两个位置加速度大小不等，故A错误； B．探测器做匀速圆周运动时，由，解得 探测器在轨道1上P点速度一定大于过Q点的圆轨道上运行的速度，而探测器在轨道2的Q点做近心运动，所以探测器在轨道2的Q点的速度小于过Q点的圆轨道上运行的速度，故探测器在轨道1上P点速度一定大于在轨道2上Q点速度，故B正确； C．探测器在轨道1上P点做匀速圆周运动，在轨道2上P点做离心运动，则在轨道1上P点速度一定小于在轨道2上P点速度，故C错误； D．探测器在M点做近心运动，速度小于过M点圆轨道上的速度，小于在圆轨道1上的速度，小于在轨道2上P点的速度，故D正确。 故选BD。 10. 冬奥会上有一种女子单板滑雪U形池项目，如图所示为U形池模型，池内各处粗糙程度相同，其中、为U形池两侧边缘，且在同一水平面，为U形池最低点。某运动员从点上方高的点自由下落，由左侧切线进入池中，从右侧切线飞出后上升至最高位置点。不计空气阻力，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　） A. 第一次从点自由下落到第一次达到右侧最高点，克服摩擦力做功为 B 第一次经过点时处于失重状态 C. 第一次从到与从到的过程中机械能损失相同 D. 从向下返回一定能越过点再上升一定高度 【答案】AD 【解析】 【详解】A．第一次从点自由下落到第一次达到右侧最高点过程，根据动能定理有 解得，故A正确； B．第一次经过点时竖直方向有向上的加速度，运动员处于超重状态，故B错误； C．由于池内各处有摩擦力作用，导致运动员在池内运动过程有机械能损耗，则左右两侧同一高度位置，运动员在左侧的速度大于在右侧的速度，运动员做圆周运动，由池对运动员的弹力与运动员重力沿半径方向的分力的合力提供向心力，根据向心力的表达式可知，运动员在左侧受到的弹力大于在右侧受到的弹力，粗糙程度相同，即动摩擦因数相同，则在同一高度，运动员在左侧所受的滑动摩擦力始终大于在右侧所受的滑动摩擦力，可知，第一次从到过程损失的机械能大于从到的过程损失的机械能，故C错误； D．第一次运动到，由于摩擦作用损失的机械能，由于摩擦作用，导致运动员返回过程运动到第一次向右运动过程同一位置的速度减小，结合上述，所需向心力减小，弹力减小，对应位置的滑动摩擦力减小，即返回过程损失的机械能一定小于，可知，从向下返回一定能越过点再上升一定高度，故D正确。 故选AD。 二、实验题（每空2分，共14分） 11. 探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系，使用的向心力演示仪如图1所示，简化示意图如图2所示。挡板B、C到转轴距离为R，挡板A到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同。 （1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的？填序号：______； A. 探究平抛运动的特点 B. 验证机械能守恒定律实验 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）探究向心力的大小与角速度的关系，可将传动皮带套在②⑤塔轮上，将质量相同的小球分别放在挡板______处（选填“A和C”或“B和C”）； （3）探究向心力的大小与运动半径之间的关系，应将皮带套在______塔轮上（选填“①④”、“②⑤”或“③⑥”）。 【答案】（1）C （2）B和C （3）①④ 【解析】 【小问1详解】 根据实验原理和实验目的可知，本实验采用的方法是控制变量方法，与探究加速度与质量和作用用的关系是相同的，验证机械能守恒定律实验和探究平抛运动的特点没有用到控制变量的方法，故AB错误，C正确。 故选C。 小问2详解】 探究向心力大小与角速度的关系，需保证半径相同，将质量相同的小球分别放在挡板B和C处； 【小问3详解】 探究向心力的大小与运动半径之间的关系，需保证角速度相同，应将皮带套在①④上。 12. 如图1所示，学生将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验（已知当地的重力加速度为）。 （1）实验中得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、，测得它们到起始点的距离分别为、、，已知打点计时器打点的周期为，打出点时，重物的瞬时速度大小______，设重物的质量为，从打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量______，动能变化量______。 （2）该同学在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点的距离，计算对应计数点的重物速度，得到如图3所示的图像，由图像可求得当地的重力加速度______。（保留三位有效数字） 【答案】（1） ①. ②. ③. （2）9.70 【解析】 【小问1详解】 [1]重物的瞬时速度大小 [2]从打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量 [3]从打点到打点的过程中，动能变化量 【小问2详解】 由，解得 则图像的斜率为 求得当地的重力加速度 三、计算题（共44分） 13. 如图所示，P是地球遥感卫星，在赤道上空围绕地球做匀速圆周运动，Q是赤道上的观测站，某时刻卫星发出的激光束恰在Q处与地面相切，P与地心连线与夹角为，已知地球的半径为，地球表面上的重力加速度为，引力常量为，求： （1）地球的密度； （2）该遥感卫星的线速度的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 对地球表面的物体有 地球的质量为 可解得地球的密度为 【小问2详解】 卫星的轨道半径为 在地球表面有 卫星运行时由万有引力充当向心力有 解得卫星的线速度为 14. 如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速旋转,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60∘。重力加速度大小为g，求： (1)若ω=ω0，小物块受到的摩擦力恰好为零,求ω0； (2)若ω=，此时小物块仍随陶罐一起转动且相对静止。求小物块受到的摩擦力的大小和方向。 【答案】(1) (2) 方向：沿着切线斜向左下 【解析】 【详解】(1)对m受力分析： 解得 （2）因为 所以小物体有相对于陶罐向上的运动趋势，静摩擦方向沿切线向下，对m受力分析如图 有平衡条件，水平方向和竖直方向有 解得小物块受到的摩擦力的大小为 方向沿着切线斜向左下。 15. 如图所示，AB是一段光滑的圆弧轨道，是长为粗糙水平直轨道。已知距离地面高，小球质量（可视为质点）。现将小球以某一初速度从点水平抛出，恰好能从A点沿切线方向进入光滑圆弧形轨道。A点距水平面的高度，点为圆弧形轨道的圆心，圆心角为，圆弧形轨道最低点处与平直轨道相切。设小球每次与右侧墙壁的碰撞没有能量损失，已知重力加速度，不计空气阻力。求： （1）小球从点刚抛出时初速度的大小； （2）小球运动至圆弧形轨道最低点时，小球对轨道的压力大小； （3）若小球与墙壁发生碰撞且最终停在轨道上，则小球与轨道间的动摩擦因数应满足的条件。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设小球经A点时的竖直分速度为，由平抛运动规律可得 解得 设在点开始平抛的初速度为，则 解得 【小问2详解】 小球从点运动至点过程，由动能定理可得 解得运动至点时速度 在点，由牛顿第二定律可得 由几何知识可得， 代入可得小球运动至点时，轨道对小球支持力大小 由牛顿第三定律，在点小球对轨道的压力大小 【小问3详解】 小球从点运动至点过程，恰好停在点，由动能定理可得 解得 若小球经与墙壁碰撞后，恰好回到A点时速度为零，由能的转化与守恒定律可得 解得 所以小球与墙壁发生碰撞且最终停在轨道上，则小球与轨道间的动摩擦因数应满足的条件 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$