精品解析：天津市汇文中学2024-2025学年高一下学期5月期中物理试题

汇文中学2024-2025学年度第二学期高一年级物理学科期中考试试卷 一、单项选择题(1—6题，每小题4分，总计24分) 1. 中国的面食种类繁多，其中“刀削面”广为人知。如图所示，厨师将小面片沿锅的某条半径方向水平削出，小面片削出时距锅的高度，与锅沿的最近水平距离，锅可视为半径的半球壳（球心为，不计锅的厚度），小面片恰好从点落入锅内。小面片的运动可视为平抛运动，取重力加速度大小，则小面片被削出时的速度大小为（　　） A. B. C. D. 2. 人造卫星A、B在轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是（ ） A. A的速度较小 B. A所受的引力较大 C. B的周期较小 D. B的加速度较小 3. 如图甲所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行步作的，其原理可简化为图乙所示。C为A盘上的一点，已知，。以下关于不A、B、C三点的线速度大小角速度大小、向心加速度大小a之间关系的说法正确的是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 4. 2023年11月23日《中国日报》消息，11月23日18时00分04秒，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭及远征三号上面级成功将互联网技术试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。如果互联网技术试验卫星的轨道半径为r，周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，则（ ） A. 地球的质量为 B. 地球的质量为 C. 地球的密度为 D. 地球的密度为 5. 在我国，汽车已进入寻常百姓家，一种新车从研发到正式上路，要经过各种各样的测试，其中一种是在专用道上进行起步过程测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程速度随时间变化规律图像，如图所示，已知OA为直线、AB为曲线、BC为平行于横轴的直线。5s时汽车功率达到额定功率且保持不变，该车总质量为所受到的阻力恒为，则下列说法正确的是（　　） A. 该车的最大速度为 B. 该车起步过程的牵引力为 C. 该车的额定功率为 D. 该车前25s内通过的位移大小为400m 6. 在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g，圆环的半径为r，宇航员可视为质点。以下说法正确的是（　　） A. 宇航员处于平衡状态 B. 宇航员的向心加速度大小应为g C. 旋转舱绕其轴线转动的角速度大小应为 D. 旋转舱绕其轴线转动的线速度大小应为 二、多选题(7—10题，每题4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分，总计16分) 7. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功地将聂海胜、刘伯明、汤洪波三名宇航员送上太空，并与中国空间站对接。中国人首次进入了自己的空间站。已知地球的质量为M、半径为R，空间站的质量为m，引力常量为G，空间站围绕地球做半径为r的匀速圆周运动，则空间站的（　　） A. 周期为 B. 动能为 C. 角速度为 D. 向心加速度为 8. 设地球半径为R，地球表面重力加速度为g，地球自转周期为T，自转角速度为ω，地球质量为M，地球的第一宇宙速度为v1，静止卫星离地球表面的高度为h，万有引力常量为G，则静止卫星的线速度大小v是（　　） A. B. C. v1 D. 9. 下列说法正确的是（　　） A. 图甲中滚筒洗衣机脱水时，利用了水滴做离心运动的原理 B. 图乙中汽车通过拱形桥的最高点时，汽车处于超重状态 C. 图丙中当火车以大于规定速率转弯时，内轨对车轮有侧向压力 D. 图丁是在太空中用细线悬挂的小球，把小球拉到一定位置后用手指沿切线方向轻推，小球就会绕轴做匀速圆周运动 10. 如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度）。则在圆环下滑到最大距离的过程中（　　） A. 圆环的机械能守恒 B. 弹簧弹性势能变化了mgL C. 圆环下滑到最大距离时，所受合力为零 D 圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大 三、实验题(每空2分，总计14分) 11. 如图所示，向心力演示仪挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1：2：3，④⑤⑥半径之比为3：2：1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径，质量的关系。 （1）当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板______处（选填“A”、“ B”或“C”中的两个）；此时的两个小球向心力大小之比是______。 （2）将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为______。 12. 如图所示，如图为在实验室中“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。 （1）实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减小量_______，动能增加量_______。 （2）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_______。 A. 利用公式计算重物速度 B. 利用公式计算重物速度 C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D. 没有采用多次实验取平均值的方法 （3）该同学继续应用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度v，以h为横轴、为纵轴作出了如图所示的图线，当地重力加速度为g，该图线的斜率应_______。（填写正确答案的选项符号） A. 略小于g B. 等于g C. 略小于 D. 等于 四、解答题(13题12分 14题16分 15题18分) 13. 如图所示，质量为m=4kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为，大小F=50N的拉力作用，物体移动的距离物体与地面间的动摩擦因数，g取。（，）求： （1）拉力所做功； （2）摩擦力所做的功； （3）处拉力做功的瞬时功率。 14. 如图所示,半径为圆管BCD竖直放置,一可视为质点的质量为的小球以某一初速度从A点水平抛出,恰好从B点沿切线方向进入圆管,从B点再经时间到达圆管最高点D后水平射出．已知小球在D点对管下壁压力大小为 (为重力加速度大小),且A、D两点在同一水平线上,BC弧对应的圆心角θ=60°,不计空气阻力．求: （1）小球在A点初速度的大小; （2）小球在D点的角速度的大小; （3）小球在圆管内运动过程中克服阻力做功的功率． 15. 质量均为 的物体A和B分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为 的斜面顶端的宽滑轮上，斜面固定在水平地面上，开始时把物体B拉到斜面底端，这时物体A离地面的高度为 如图所示。若斜面足够长，B与斜面、细绳与滑轮间的摩擦不计，从静止开始放手让它们运动。(g取 求： （1）物体A着地前绳中拉力； （2）物体A.着地时的速度大小； （3）物体A 从运动到落地过程绳中拉力做的功； （4）若物体A着地瞬间物体B与细绳之间的连接断开，则从此时刻起物体B又回到斜面的底端所需的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 汇文中学2024-2025学年度第二学期高一年级物理学科期中考试试卷 一、单项选择题(1—6题，每小题4分，总计24分) 1. 中国的面食种类繁多，其中“刀削面”广为人知。如图所示，厨师将小面片沿锅的某条半径方向水平削出，小面片削出时距锅的高度，与锅沿的最近水平距离，锅可视为半径的半球壳（球心为，不计锅的厚度），小面片恰好从点落入锅内。小面片的运动可视为平抛运动，取重力加速度大小，则小面片被削出时的速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】小面片做平抛运动，根据平抛运动规律有 ， 解得 故选A。 2. 人造卫星A、B在轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确是（ ） A. A的速度较小 B. A所受的引力较大 C. B的周期较小 D. B的加速度较小 【答案】D 【解析】 【详解】ACD．设中心天体的质量为M，卫星的质量为m，轨道半径为r，根据万有引力提供向心力得 求得 所以，轨道半径越大，线速度越小，加速度越小，周期越大，故A、C错误，D正确； B．卫星所受引力的计算式为 因不知道两卫星质量的大小关系，所以无法比较二者所受引力的大小，故B错误。 故选D。 3. 如图甲所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行步作的，其原理可简化为图乙所示。C为A盘上的一点，已知，。以下关于不A、B、C三点的线速度大小角速度大小、向心加速度大小a之间关系的说法正确的是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】B 【解析】 【详解】A、C是同轴转动，有 ， ， 又因 故 ， B、A是同缘传动，有 又因 所以 故ACD错，B对。 故选B。 4. 2023年11月23日《中国日报》消息，11月23日18时00分04秒，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭及远征三号上面级成功将互联网技术试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。如果互联网技术试验卫星的轨道半径为r，周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，则（ ） A. 地球的质量为 B. 地球的质量为 C. 地球的密度为 D. 地球的密度为 【答案】D 【解析】 【详解】根据 可得地球质量 地球密度 故选D。 5. 在我国，汽车已进入寻常百姓家，一种新车从研发到正式上路，要经过各种各样的测试，其中一种是在专用道上进行起步过程测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程速度随时间变化规律图像，如图所示，已知OA为直线、AB为曲线、BC为平行于横轴的直线。5s时汽车功率达到额定功率且保持不变，该车总质量为所受到的阻力恒为，则下列说法正确的是（　　） A. 该车的最大速度为 B. 该车起步过程的牵引力为 C. 该车的额定功率为 D. 该车前25s内通过的位移大小为400m 【答案】C 【解析】 【详解】B．由图可知，汽车匀加速时的加速度大小为 该车匀加速阶段，根据牛顿第二定律 解得，故B错误； C．该车的额定功率为，故C正确； A．当速度最大时，有 代入数据，解得，故A错误； D．对该车运动前25s过程，根据动能定理 解得，故D错误。 故选C。 6. 在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g，圆环的半径为r，宇航员可视为质点。以下说法正确的是（　　） A. 宇航员处于平衡状态 B. 宇航员的向心加速度大小应为g C. 旋转舱绕其轴线转动的角速度大小应为 D. 旋转舱绕其轴线转动的线速度大小应为 【答案】B 【解析】 【详解】旋转舱中的宇航员做匀速圆周运动，圆环绕中心匀速旋转使宇航员感受到与地球一样的“重力”是向心力所致，向心加速度大小应为g，合力指向圆心，处于非平衡状态；根据 解得 ， 故B正确，ACD错误。 故选B。 二、多选题(7—10题，每题4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分，总计16分) 7. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功地将聂海胜、刘伯明、汤洪波三名宇航员送上太空，并与中国空间站对接。中国人首次进入了自己的空间站。已知地球的质量为M、半径为R，空间站的质量为m，引力常量为G，空间站围绕地球做半径为r的匀速圆周运动，则空间站的（　　） A. 周期 B. 动能为 C. 角速度 D. 向心加速度为 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】A．由公式 可得周期 故A正确； B．由 联立可得动能为 故B正确； C．由公式 可得角速度为 故C错误； D．有公式 可得向心加速度 故D错误。 故选AB。 8. 设地球半径为R，地球表面重力加速度为g，地球自转周期为T，自转角速度为ω，地球质量为M，地球的第一宇宙速度为v1，静止卫星离地球表面的高度为h，万有引力常量为G，则静止卫星的线速度大小v是（　　） A. B. C. v1 D. 【答案】AD 【解析】 【详解】A．静止卫星的轨道半径为 其运动周期等于地球自转的周期T，则线速度 故A正确； B．根据牛顿第二定律得 得 又 联立得到 故B错误； C．地球的第一宇宙速度为 结合B选项分析联立解得 故C错误； D．由 又 联立得到 故D正确。 故选AD。 9. 下列说法正确的是（　　） A. 图甲中滚筒洗衣机脱水时，利用了水滴做离心运动的原理 B. 图乙中汽车通过拱形桥的最高点时，汽车处于超重状态 C. 图丙中当火车以大于规定速率转弯时，内轨对车轮有侧向压力 D. 图丁是在太空中用细线悬挂的小球，把小球拉到一定位置后用手指沿切线方向轻推，小球就会绕轴做匀速圆周运动 【答案】AD 【解析】 【详解】A．图甲中滚筒洗衣机脱水时，利用了水滴做离心运动的原理，A 正确； B．图乙中汽车通过拱形桥的最高点时，汽车的加速度竖直向下，汽车处于矢量状态， B错误； C．图丙中当火车以大于规定速率转弯时，外轨对车轮有侧向压力， C错误； D．图丁是在太空中用细线悬挂的小球，把小球拉到一定位置后用手指沿切线方向轻推，小球就会绕轴做匀速圆周运动，因为小球处于完全失重状态， D正确。 故选AD。 10. 如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度）。则在圆环下滑到最大距离的过程中（　　） A. 圆环的机械能守恒 B. 弹簧弹性势能变化了mgL C. 圆环下滑到最大距离时，所受合力为零 D. 圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．圆环沿杆滑下过程中，弹簧的拉力对圆环做功，圆环的机械能不守恒，故A错误； D．圆环沿杆滑下过程中，弹簧和圆环系统满足机械能守恒条件：只有弹簧弹力和重力做功，故系统的机械能守恒，根据圆环与弹簧组成的系统机械能守恒可知，圆环的动能先增大后减小，则圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，故D正确； B．图中弹簧水平时恰好处于原长状态，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L，可得物体下降的高度为 根据圆环和弹簧系统的机械能守恒，得弹簧的弹性势能增加值为 故B正确； C．圆环所受合力为零时，加速度为0，速度达最大，此后圆环将继续向下运动，则弹簧的弹力继续增大，所以当圆环下滑到最大距离时，所受合力不为零，故C错误。 故选BD。 三、实验题(每空2分，总计14分) 11. 如图所示，向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1：2：3，④⑤⑥半径之比为3：2：1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径，质量的关系。 （1）当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板______处（选填“A”、“ B”或“C”中的两个）；此时的两个小球向心力大小之比是______。 （2）将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为______。 【答案】（1） ①. AC##CA ②. 1：4 （2）3：1 【解析】 【小问1详解】 [1]根据图（b）可知，当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在挡板A、C处，故选AC； [2]根据题已知，塔轮①④半径相同，而①②半径之比为1：2，则塔伦②④半径之比为2：1，将传动皮带套在②④塔轮上，两塔轮线速度相同，则可得两塔轮轴的角速度之比为1：2，而两小球做圆周运动的半径相同，可得两小球做圆周运动的线速度之比为1：2，根据向心力公式 可得两小球做圆周运动的向心力之大小比为1：4。 【小问2详解】 将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，则两球做圆周运动的半径相同，传动皮带套在①④两个塔轮上，而根据题意，塔轮①④半径相同，则塔轮转动的角速度相同，因此可知两小球做圆周运动的线速度相同，而图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，根据向心力公式 可知，铁球与橡胶球的质量之比为3：1。 12. 如图所示，如图为在实验室中“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。 （1）实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减小量_______，动能增加量_______。 （2）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_______。 A. 利用公式计算重物速度 B. 利用公式计算重物速度 C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D. 没有采用多次实验取平均值的方法 （3）该同学继续应用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度v，以h为横轴、为纵轴作出了如图所示的图线，当地重力加速度为g，该图线的斜率应_______。（填写正确答案的选项符号） A. 略小于g B. 等于g C. 略小于 D. 等于 【答案】（1） ①. ②. （2）C （3）C 【解析】 【小问1详解】 [1]重力势能变化量可以由重力做功的多少来表示，则 [2]先计算B点瞬时速度 代入动能表达式可得 【小问2详解】 在实验过程中，存在空气阻力和各种摩擦阻力，会导致重力势能减少量略大于动能增加量。 故选C。 【小问3详解】 根据动能定理可知 可得 由此可知，在图像中，斜率为，因此小于2g。 故选C。 四、解答题(13题12分 14题16分 15题18分) 13. 如图所示，质量为m=4kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为，大小F=50N的拉力作用，物体移动的距离物体与地面间的动摩擦因数，g取。（，）求： （1）拉力所做功； （2）摩擦力所做功； （3）处拉力做功的瞬时功率。 【答案】（1）160J （2）-32J （3）320W 【解析】 【小问1详解】 根据题意可得，拉力做功为==160J 【小问2详解】 根据题意，由平衡条件有 又有 则摩擦力做功为 联立代入数据解-32J 【小问3详解】 根据题意，由牛顿第二定律有 又有 拉力做功的瞬时功率为 联立代入数据解得=320W 14. 如图所示,半径为的圆管BCD竖直放置,一可视为质点的质量为的小球以某一初速度从A点水平抛出,恰好从B点沿切线方向进入圆管,从B点再经时间到达圆管最高点D后水平射出．已知小球在D点对管下壁压力大小为 (为重力加速度大小),且A、D两点在同一水平线上,BC弧对应的圆心角θ=60°,不计空气阻力．求: （1）小球在A点的初速度的大小; （2）小球在D点的角速度的大小; （3）小球在圆管内运动过程中克服阻力做功的功率． 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】15.解:(1)小球从A到B做平抛运动,竖直方向由速度与位移的关系式得： 解得： 在B点:将速度分解,由几何关系得： (2)在D点,由向心力公式得： 解得： 根据角速度与线速度的关系得: (3)从A到D全过程由动能定理得： 解得： 小球在圆管内运动过程中克服阻力做功的功率： 15. 质量均为 的物体A和B分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为 的斜面顶端的宽滑轮上，斜面固定在水平地面上，开始时把物体B拉到斜面底端，这时物体A离地面的高度为 如图所示。若斜面足够长，B与斜面、细绳与滑轮间的摩擦不计，从静止开始放手让它们运动。(g取 求： （1）物体A着地前绳中拉力； （2）物体A.着地时的速度大小； （3）物体A 从运动到落地过程绳中拉力做的功； （4）若物体A着地瞬间物体B与细绳之间的连接断开，则从此时刻起物体B又回到斜面的底端所需的时间。 【答案】（1）8N （2）2m/s （3）-8J （4）1s 【解析】 【小问1详解】 设物体A着地前，整体的加速度大小为，对物体A分析，根据牛顿第二定律有 对B分析，根据牛顿第二定律有 联立解得， 【小问2详解】 设物块A着地的速度为，根据速度位移公式有 解得 【小问3详解】 物体A 从运动到落地过程绳中拉力做的功为 【小问4详解】 由题意分析，可知在绳断之前，物体B的速度等于物体A的速度为； 设物体B回到斜面底端的速度为，根据机械能守恒定律有 解得 绳断开之后，设物体B在斜面上运动的加速度为，根据牛顿第二定律有 解得 取沿斜面向下的方向为正方向，知，根据速度时间公式 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$