精品解析：天津市滨海新区天津经济技术开发区第一中学2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

高一物理 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1. “投壶”是古代六艺之一，如图所示，投者在一定距离外，将箭水平投向壶中，不计空气阻力，则箭头（　　） A. 在空中的轨迹是直线 B. 速度的方向时刻在改变 C. 速度的大小可以保持不变 D. 入壶时速度方向竖直向下 【答案】B 【解析】 【详解】AB．箭头的初速度沿水平方向，且只受重力，所以箭头做平抛运动，轨迹是曲线，速度的方向时刻在改变，故A错误，B正确； C．箭头运动中水平速度不变，竖直速度增加，则箭头速度的大小不断增加，故C错误； D．入壶时箭头有水平速度，则速度方向不可能竖直向下，故D错误。 故选B。 2. 小船在静水中的速度大小为，河水的流速大小为，且，若船渡河过程中、均保持不变，则能到达对岸且渡河位移最小的是图中的（　　）。 A B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由于，静水中的速度沿河岸的分速度等于河水流速时，小船可以垂直渡河，即两速度的合速度垂直于河岸。 故选A。 3. 如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点。若大轮半径是小轮的两倍，则使用修正带时A、B两点（　　） A. 线速度之比是 B. 角速度之比是 C. 向心加速度之比是 D. 转速之比是 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．修正带的传动属于齿轮传动，A点与B点的线速度大小相等，A错误； B．A点与B点二者的线速度大小相等，半径不同，由v=ωr可知，角速度与半径成反比，因此角速度之比是 B正确； C．由公式an=ωv可知，向心加速度之比是 C错误； D．因转速n与角速度的关系ω=2πn，所以有转速之比是 D错误。 故选B。 4. 2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（　　） A. 线速度为 B. 角速度为 C. 周期为 D. 向心加速度为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供向心力有得探测器环绕月球的线速度 故A错误； B．根据万有引力提供向心力有得探测器环绕月球的角速度 故B正确； C．根据万有引力提供向心力有得，探测器环绕月球的周期 故C正确； D．根据万有引力提供向心力有得探测器环绕月球的向心加速度 故D错误。 故选BC。 5. 我国将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是 A. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 【答案】C 【解析】 【详解】A．若飞船与空间实验室同一轨道上运行，加速时，飞船速度增大，所需向心力大于飞船所受万有引力，飞船将做离心运动，不能够实现对接，故A错误； B．若飞船与空间实验室在同一轨道上运行，减速时，飞船速度减小，所需向心力小于飞船所受万有引力，飞船将做近心运动，不能够实现对接，故B错误； C．结合上述可知，飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，则其做离心运动可使飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接，故C正确； D．结合上述可知，飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，则其做近心运动，飞船逐渐远离空间实验室，不可能与空间实验室实现对接，故D错误。 故选C。 【名师点睛】此题是关于人造卫星的变轨问题，明确正常运行的卫星加速做离心运动会达到高轨道，若减速则会做向心运动达到低轨道。 6. 如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为m0，货物的质量为m，货车向左做匀速直线运动，在将货物提升到图示的位置时，货箱速度为v，连接货车的缆绳与水平方向夹角为θ，不计一切摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 货车速度 B. 货物做匀速直线运动 C. 货车对地面的压力大于货车的重力 D. 缆绳中的拉力 【答案】A 【解析】 【详解】A．将货车的速度沿着绳和垂直于绳正交分解，货车速度为 A正确； B．根据得 随着θ减小，货物的速度v增大，货物向上做加速直线运动，B错误； C．因为绳的拉力斜向上，所以货车对地面的压力小于货车的重力，C错误； D．因为货物向上做加速直线运动，加速度向上，合力向上，所以缆绳中的拉力 D错误。 故选A。 二、多选题：本大题共4小题，共16分。 7. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 甲图：汽车水平转弯时速度过大，可能因离心运动造成交通事故 B. 乙图：秋千摆至最低点时，秋千对儿童的支持力大小等于其重力 C. 丙图：汽车安全通过半径为R的拱桥的最高点时速度应满足 D. 丁图：铁路弯道处的外轨比内轨高，是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯 【答案】AC 【解析】 【详解】A．甲图：汽车水平转弯时速度过大，可能摩擦力不足以提供向心力，汽车因离心运动造成交通事故，故A正确； B．乙图：秋千摆至最低点时，加速度方向向上，若儿童在圆心方向板只有支持力，儿童处于超重状态，秋千对儿童的支持力大小大于其重力，故B错误； C．丙图：汽车安全通过半径为R的拱桥的最高点时，根据牛顿第二定律可得 可得速度应满足 故C正确； D．丁图：铁路弯道处的外轨比内轨高，是为了利用重力和支持力的合力提供向心力，减小轮缘与轨道的侧压力，故D错误。 故选AC。 8. 如图所示，赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球静止卫星C，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三个物体的运动情况，以下判断正确的是（ ） A. 三者的周期关系为TA＜TB＜TC B. 三者向心加速度大小关系为aA＞aB＞aC C. 三者角速度的大小关系为ωA＝ωC＜ωB D. 三者线速度的大小关系为vA＜vC＜vB 【答案】CD 【解析】 【详解】A．因为静止卫星转动周期与地球自转周期相同，故 TA=TC 故A错误； B．因为静止卫星的周期和地球自转相同，故 ωA=ωC 根据a=rω2知，A和C的向心加速度大小关系为 aA＜aC 故B错误； C．B、C间万有引力提供圆周运动向心力有 可得角速度 因为C的半径比B的大，所以C的角速度小于B的角速度，又因为A、C的角速度相同，即 ωA=ωC＜ωB 故C正确； D．由，解得线速度 知 vC＜vB 由v=rω，知C半径比A的半径大，所以C的线速度比A的线速度大，故有 vA＜vC＜vB 故D正确。 故选CD。 9. 在太空中，有一个由两个质量分别为M和的恒星组成的双星系统，这两个恒星围绕它们连线上的某一点O以相同的角速度做匀速圆周运动，某时刻双星位置如图所示。忽略其它星体的影响，下列说法正确的是（　　） A. 恒星M和m的向心力大小相等 B. 恒星M和m的向心加速度大小相等 C. 恒星M和m的轨道半径之比为 D. 图中A为恒星M 【答案】AC 【解析】 【详解】A．双星系统中，两个恒星之间的万有引力是它们之间的相互作用力，大小相等，方向相反，这两个力分别作为各自做圆周运动的向心力，所以向心力大小相等，故A正确； B．双星系统中，两恒星具有大小相等的向心力，但质量不同，根据牛顿第二定律，所以向心加速度大小不相等，故B错误； CD．根据万有引力定律有 它们具有相同的角速度，所以 图中为恒星，故C正确，D错误。 故选AC。 10. 如图甲所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R的圆周运动小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为，小球在最高点的速度大小为v，图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 当地重力加速度大小为 B. 小球的质量为 C. 当时，杆对小球弹力方向向上 D. 若，则杆对小球弹力大小为2a 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图乙可知，当时，对小球在最高点由牛顿第二定律得 可得当地的重力加速度大小为，故A错误； B．当时，在最高点有 可得小球的质量 故B正确； C．当时，在最高点对小球由牛顿第二定律得 则杆对小球弹力方向向下，故C错误； D．在最高点对小球由牛顿第二定律得 则 则杆对小球的弹力大小为a，故D错误。 故选B。 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11. 小萌同学用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，她的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。 （1）甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明平抛运动竖直方向的运动是_____； （2）现将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，则在空中运动的时间_____（填“变大”、“不变”或“变小”）； （3）然后该同学用图乙所示的装置探究平抛运动特点。 ①为了完成该实验，下列操作中必要的是_____ A.斜槽必须光滑 B.斜槽末端必须保持水平 C.小球每次必须从斜槽上同一位置静止释放 ②由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），丙图中小方格的边长均为20cm，重力加速度g取10m/s²，则小球平抛初速度的大小为________m/s（保留两位有效数字）。 【答案】（1）自由落体运动 （2）不变 （3） ①. BC##CB ②. 3.0 【解析】 小问1详解】 小球A做平抛运动，小球B做自由落体运动，则实验现象是小球A、B同时落地，说明小球A在竖直方向的运动是自由落体运动。 【小问2详解】 由，得 A球在空中做平抛运动的时间由竖直方向的高度决定，则在空中运动的时间不变。 【小问3详解】 ①[1]B．为了保证小球离开斜槽后做平抛运动，必须保持斜槽末端水平，故B正确； AC．实验中只要保证小球每次必须从斜槽上同一位置静止释放，小球做平抛运动的初速度就相同，斜槽不需要光滑，故A错误，C正确。 故选BC。 ②[2]小球在竖直方向做自由落体运动，由图可知， 根据匀变速直线运动的推论 代入数据解得 小球的水平初速度 12. 探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。 （1）在这个实验中，利用了_______（选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系； （2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板C与挡板B处，同时选择半径_______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮； （3）当用两个质量相等小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为，则左、右两边塔轮的半径之比为__________。 【答案】 ①. 控制变量法 ②. 相同 ③. 【解析】 【分析】 【详解】（1） [1]本实验中要分别探究向心力大小与质量m、角速度ω、半径r之间的关系，所以需要用到控制变量法。 （2）[2]探究向心力大小与圆周运动半径的关系时，需要控制小球的质量和运动角速度相同，所以应选择两个质量相同的小球选择相同半径的塔轮，则线速度大小相同，当塔轮半径相同时，角速度相同。 （3）[3]根据 F=mω2R 由题意可知 F右=2F左 R左=2R右 可得 ω左：ω右=1:2 由 v=ωr 可得 r左轮：r右轮=2:1 左、右两边塔轮的半径之比是2:1 四、计算题：本大题共3小题，共46分。 13. 如图所示，一小球从距地面h=5m高处水平抛出，初速度，不计空气阻力，取。求： （1）小球在空中运动的时间t； （2）小球落地点距抛出点水平位移x的大小； （3）小球落地时速度v的大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）小球在竖直方向做自由落体 小球在空中运动的时间为 （2）小球落地点距抛出点水平位移为 （3）小球落地的速度大小为 14. 火星是距离太阳第四近的行星，其半径为 R，我国发射的火星探测器“天问一号”在登陆火星之前围绕火星做圆周运动，其环绕速度为 v，轨道半径r，已知引力常量为求火星的： （1）质量 （2）表面重力加速度 （3）第一宇宙速度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由万有引力提供向心力得 解得 小问2详解】 由万有引力等于重力得 解得 【小问3详解】 由万有引力提供向心力得 解得 15. 如图所示，光滑的圆锥体固定在水平地面上，其轴线沿竖直方向，在圆锥体顶用长L=0.5m的细线悬挂一质量m=0.6kg的小球（可视为质点），小球静止时细线与圆锥表面平行且细线与轴线的夹角θ=37°。已知圆锥体的高度H=0.75m，细线能承受的最大拉力，取重力加速度大，，，现使圆锥体绕其轴线缓慢加速转动，小球也随圆锥体一起做角速度缓慢增大的圆周运动（不同时间内均可视为匀速圆周运动）。 （1）求小球即将离开圆锥体表面时的角速度大小ω1； （2）求小球刚好离开圆锥体表面时细线上的拉力大小F1； （3）若细线上的拉力达到最大拉力的瞬间细线绷断，此瞬间小球速度不受影响，求小球落到水平地面的位置到圆锥体轴线的距离d。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当小球即将离开圆锥体表面时，圆锥体表面对小球的支持力 小球仅受重力和细线的拉力的作用，二力的合力提供圆周运动的向心力。设圆周运动的半径为，则有 沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，竖直方向列平衡方程有 解得 水平方向列向心力方程有 代入上面数据解得 【小问2详解】 根据（1）可知当小球刚好离开圆锥体表面时细线上的拉力大小 【小问3详解】 由分析可知当细线即将断裂时细线的拉力已到达最大值，此时小球的圆周运动已脱离圆锥体表面，设此时细线与轴线的夹角为，则竖直方向列平衡方程有 解得 即 设此时小球做圆周运动的半径为，则有 设此时小球做圆周运动的速度为，水平方向列向心力方程有 解得 细绳断裂后小球沿切线方向做平抛运动，设下落高度为，则有 设平抛运动下落时间为，由竖直方向自由落体运动有 解得 设平抛运动水平位移为，则有 小球落到水平地面的位置到圆锥体轴线的距离d为圆周运动半径与平抛运动水平位移构成的直角三角形的斜边，所以 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高一物理 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1. “投壶”是古代六艺之一，如图所示，投者在一定距离外，将箭水平投向壶中，不计空气阻力，则箭头（　　） A. 在空中的轨迹是直线 B. 速度的方向时刻在改变 C. 速度的大小可以保持不变 D. 入壶时速度方向竖直向下 2. 小船在静水中的速度大小为，河水的流速大小为，且，若船渡河过程中、均保持不变，则能到达对岸且渡河位移最小的是图中的（　　）。 A. B. C D. 3. 如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点。若大轮半径是小轮的两倍，则使用修正带时A、B两点（　　） A. 线速度之比是 B. 角速度之比是 C. 向心加速度之比是 D. 转速之比是 4. 2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（　　） A. 线速度为 B. 角速度为 C. 周期为 D. 向心加速度为 5. 我国将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是 A. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B. 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D. 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 6. 如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为m0，货物的质量为m，货车向左做匀速直线运动，在将货物提升到图示的位置时，货箱速度为v，连接货车的缆绳与水平方向夹角为θ，不计一切摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 货车速度 B. 货物做匀速直线运动 C. 货车对地面的压力大于货车的重力 D. 缆绳中的拉力 二、多选题：本大题共4小题，共16分。 7. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 甲图：汽车水平转弯时速度过大，可能因离心运动造成交通事故 B. 乙图：秋千摆至最低点时，秋千对儿童的支持力大小等于其重力 C. 丙图：汽车安全通过半径为R拱桥的最高点时速度应满足 D. 丁图：铁路弯道处的外轨比内轨高，是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯 8. 如图所示，赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球静止卫星C，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三个物体的运动情况，以下判断正确的是（ ） A. 三者的周期关系为TA＜TB＜TC B. 三者向心加速度大小关系为aA＞aB＞aC C. 三者角速度的大小关系为ωA＝ωC＜ωB D. 三者线速度的大小关系为vA＜vC＜vB 9. 在太空中，有一个由两个质量分别为M和的恒星组成的双星系统，这两个恒星围绕它们连线上的某一点O以相同的角速度做匀速圆周运动，某时刻双星位置如图所示。忽略其它星体的影响，下列说法正确的是（　　） A. 恒星M和m的向心力大小相等 B. 恒星M和m的向心加速度大小相等 C. 恒星M和m的轨道半径之比为 D. 图中A为恒星M 10. 如图甲所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R圆周运动小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为，小球在最高点的速度大小为v，图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 当地重力加速度大小为 B. 小球的质量为 C. 当时，杆对小球弹力方向向上 D. 若，则杆对小球弹力大小为2a 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11. 小萌同学用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，她的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。 （1）甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明平抛运动竖直方向的运动是_____； （2）现将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，则在空中运动的时间_____（填“变大”、“不变”或“变小”）； （3）然后该同学用图乙所示的装置探究平抛运动特点。 ①为了完成该实验，下列操作中必要的是_____ A.斜槽必须光滑 B.斜槽末端必须保持水平 C.小球每次必须从斜槽上同一位置静止释放 ②由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），丙图中小方格的边长均为20cm，重力加速度g取10m/s²，则小球平抛初速度的大小为________m/s（保留两位有效数字）。 12. 探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。 （1）在这个实验中，利用了_______（选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系； （2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板C与挡板B处，同时选择半径_______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮； （3）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为，则左、右两边塔轮的半径之比为__________。 四、计算题：本大题共3小题，共46分。 13. 如图所示，一小球从距地面h=5m高处水平抛出，初速度，不计空气阻力，取。求： （1）小球在空中运动的时间t； （2）小球落地点距抛出点水平位移x的大小； （3）小球落地时速度v的大小。 14. 火星是距离太阳第四近的行星，其半径为 R，我国发射的火星探测器“天问一号”在登陆火星之前围绕火星做圆周运动，其环绕速度为 v，轨道半径r，已知引力常量为求火星的： （1）质量 （2）表面重力加速度 （3）第一宇宙速度。 15. 如图所示，光滑的圆锥体固定在水平地面上，其轴线沿竖直方向，在圆锥体顶用长L=0.5m的细线悬挂一质量m=0.6kg的小球（可视为质点），小球静止时细线与圆锥表面平行且细线与轴线的夹角θ=37°。已知圆锥体的高度H=0.75m，细线能承受的最大拉力，取重力加速度大，，，现使圆锥体绕其轴线缓慢加速转动，小球也随圆锥体一起做角速度缓慢增大的圆周运动（不同时间内均可视为匀速圆周运动）。 （1）求小球即将离开圆锥体表面时角速度大小ω1； （2）求小球刚好离开圆锥体表面时细线上的拉力大小F1； （3）若细线上的拉力达到最大拉力的瞬间细线绷断，此瞬间小球速度不受影响，求小球落到水平地面的位置到圆锥体轴线的距离d。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$