精品解析：河北省保定市六校协作体2024-2025学年高一下学期5月期中物理试题

高一年级物理考试 试卷满分100分 考试时间75分钟 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 对做功的理解，下列说法正确的是（　　） A. 功有大小有正负，则功是矢量 B. 力对物体所做的功等于力和路程的乘积 C. 物体的位移为零，该过程中外力对物体做功一定为零 D. 恒力与位移的夹角为锐角，则该恒力做正功 【答案】D 【解析】 【详解】A．功是标量，只有大小没有方向，但有正功、负功之分，选项A错误； B．由功的定义式：可知，一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移大小及力和位移夹角的余弦三者的乘积，选项B错误： C．物体在粗糙的水平面上绕行一周的过程中，物体的位移是零，摩擦力对物体做的功不等于零，选项C错误； D．恒力与位移的夹角为锐角，由力对物体做功公式可知，则该恒力做正功，选项D正确。 故选D。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 由功率表达式可知，功率与做功成正比，与做功时间成反比 B. 重力势能的值有正负，故重力势能的变化与零势能面的选取有关 C. 某物体所受合力做功为零，则每个力做功均为零 D. 重力做负功，则重力势能一定增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．公式 是比值定义法，在相同时间内，力做功越多，功率越大，做相等的功，所用时间越少，功率越大，故A错误； B．重力势能的变化与初末位置高度差有关，与零势能面的选取无关，故B错误； C．某物体所受合力做功为零，但每个力做功不一定为零，故C错误； D．重力做负功，则重力势能一定增大，故D正确。 故选D。 3. 颠球是足球运动基本技术之一，用脚背正面击球最为常见，是最简单、最重要的颠球练习。某次颠球中，质量为m的足球以某初速度竖直向上颠出，上升的位移为x后开始向下运动，又经过一段时间足球回到颠出点，运动过程中足球受到的空气阻力大小恒为，重力加速度大小为g，则对于这一完整过程，下列说法正确的是（　　） A. 足球受到的重力在上升阶段做正功，在下降阶段做负功 B. 足球受到的空气阻力在上升阶段做正功，在下降阶段做负功 C. 足球在这一完整过程受到的重力做的功为 D. 足球在这一完整过程受到的空气阻力做的功为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由功的定义可知，足球受到的重力在上升阶段做负功，在下降阶段做正功，选项A错误； B．由于阻力方向总是与速度方向相反，则阻力在上升阶段和下降阶段都做负功，选项B错误； C．重力做的功为 选项C错误； D．空气阻力做的功为 选项D正确。 故选D。 4. 已知物体在地球赤道上的重力加速度为g，在极点处的重力加速度为，引力常量为G，地球自转周期为T，将地球视为质量均匀分布的球体，则地球的平均密度为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设地球质量为，地球半径为，地球的平均密度为；在极点处有 在赤道处有 又 联立解得 故选B。 5. 如图所示为发球机将一网球水平射出后的轨迹，其中A为出射点，网球从A到B、B到C所花时间相同，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶3 B. 网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶2 C. 网球在A处的重力势能是其在B处的重力势能的倍 D. 网球在B时重力的功率是其在C时重力的功率的2倍 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由平抛运动规律知 由W=mgh知网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶3，故A正确，B错误； C．由于未选取零势能参考面，无法比较重力势能大小的关系，故C错误； D．网球在B点时 在C点时 由重力的功率P=mgv可知，网球在B时重力的功率是其在C时重力的功率的倍，故D错误。 故选A。 6. 用轻绳系着质量为的小球并使其以加速度由静止匀加速上升，重力加速度为，不计空气阻力。则此过程中（　　） A. 绳拉力对小球做功为 B. 小球重力做功 C. 小球所受合力做功为 D. 小球重力的平均功率为 【答案】D 【解析】 【详解】A．对小球由牛顿第二定律 解得绳子的拉力大小为 则拉力做功为，故A错误。 B．重力方向与位移方向相反，重力做功为，故B错误。 C．由牛顿第二定律，小球所受合力的 大小为 则合力做功为，故C错误。 D．根据可得，小球匀加速上升时间 平均速度 重力平均功率，故D正确。 故选D。 7. 某校的物理兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道，内壁光滑的细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球（可视为质点）直径略小于细圆管的内径，小球运动到圆管最高点时，杆对圆管的作用力为零，已知细圆管和小球的质量相等，细圆管半径为，重力加速度大小取，不计空气阻力，则小球在最高点的速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意，对圆管受力分析，由平衡条件可知，小球在最高点给圆管竖直向上的作用力，大小等于圆管的重力，由牛顿第三定律可知，圆管给小球竖直向下的作用力，大小等于圆管的重力，在最高点，对小球，由牛顿第二定律有 代入数据解得 故选B。 8. 地球、火星绕太阳运动的轨道均可看成圆轨道，轨道半径之比为。现要从地球向火星发射一飞行器，其离开地球运动到火星的过程绕太阳运动的轨道为椭圆，且在该轨道的远日点被火星俘获，如图所示，则该飞行器（　　） A. 发射速度小于11.2km/s B. 离开地球运动到火星的过程速度逐渐增大 C. 到达火星时，地球在飞行器与太阳连线下方 D. 绕太阳的运行周期小于火星绕太阳的运行周期 【答案】CD 【解析】 【详解】A．该卫星的发射速度要大于地球的第二宇宙速度11.2km/s才能摆脱地球引力，选项A错误； B．飞行器脱离地球运动到火星的过程，绕太阳运动，由开普勒第二定律可知，飞行器与太阳中心的连线（逐渐变长）在相同时间内扫过的面积相同，则从离开地球运动到火星的过程飞行器速度逐渐减小，选项B错误； C．设地球绕太阳运动的轨道半径为，结合题图和题述可知，飞行器的轨道半长轴 由开普勒第三定律可知飞行器与地球绕太阳运动的周期之比为 则飞行器运动半个周期时，地球逆时针转过的角度大于小于，由题图可知，飞行器到达火星时，地球在飞行器与太阳连线下方，选项C正确； D．飞行器的轨道半长轴小于火星的轨道半径，根据开普勒第三定律可知，飞行器的周期小于火星的公转周期，选项D正确。 故选CD。 9. 部队为了训练士兵的体能，会进行一种拖轮胎跑的训练。如图所示，某次训练中，士兵在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为37°，绳子拉力大小为100N，若士兵拖着轮胎以6m/s的速度匀速直线前进3s，则（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）（　　） A. 3s内，绳子拉力对轮胎做功为1440J B. 3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为－1440J C. 3s内，轮胎所受合力做功为1800J D. 3s末，绳子拉力功率为480W 【答案】AD 【解析】 【详解】A．3s内轮胎的位移为 3s内，绳子拉力对轮胎做功为 故A正确； B．3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为 故B错误； C．3s内，因轮胎匀速运动，轮胎所受合外力为零，所以轮胎所受合力做功为零，故C错误； D．3s末，绳子拉力功率为 故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，一质量为m的物块（可视为质点）静置在水平地面上，物块上竖直安装一根原长为L、劲度系数为k的轻弹簧，现用手竖直向上缓慢拉弹簧的上端P点，直到物块离开地面一段距离后停止向上运动，测得P点到水平地面的距离为H，待整个装置在空中稳定，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 以地面为零势能面，则物块在空中的重力势能值为mgH B. 以空中P点为零势能面，则物块在空中的重力势能值为 C. 此过程中物块重力势能增加了 D. 此过程中物块重力势能增加了 【答案】BC 【解析】 【详解】A．弹簧伸长的长度 物块上升的高度 以地面为零势能面，则物块在空中的重力势能值为，A错误； B．以空中P点为零势能面，则物块在空中的重力势能值为，B正确； CD．此过程中物块重力势能增加量，C正确，D错误。 故选BC。 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 某学习小组用频闪法“研究平抛运动”： （1）图甲为实验装置，图乙为得到的频闪照片，根据频闪照片可分析得到平抛运动在竖直方向做自由落体运动的理由是______；水平方向做匀速直线运动的理由是______。 （2）已知图乙中每一方格的边长为l，那么频闪周期T＝______（用l、g表示），小球在图乙中P点位置的速度大小为______（用l、T表示）。 【答案】（1） ①. 竖直方向平抛小球始终与自由下落小球等高 ②. 平抛小球水平方向相等时间位移相等 （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]得到平抛运动在竖直方向做自由落体运动的理由是竖直方向平抛小球始终与自由下落小球等高； [2]水平方向做匀速直线运动的理由是平抛小球水平方向相等时间位移相等。 【小问2详解】 [1]根据连续相等时间，位移之差为，解得 [2]点水平速度为 竖直速度 小球在图乙中P点位置的速度大小为 12. 某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径，角速度、质量的关系”实验，转动手柄，可使塔轮，长槽和短槽随之匀速转动，塔轮自上而下有三层，每层左、右半径之比分别是1：1、2：1和3：1。左，右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比，实验时，将两个小球分别放在长槽A处和短槽的C处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。 （1）在研究向心力的大小F与质量m，角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的________。 A. 微元法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 转化放大法 （2）如图所示，实验中某同学把两个质量相等的小球放在A、C位置，将皮带处于左、右两边半径不等的塔轮上，转动手柄，观察左、右标尺的刻度，这是在探究向心力大小F与________（填选项前的字母）。 A. 质量m的关系 B. 半径r的关系 C. 角速度的关系 （3）若两个质量相等的小球放在A、C位置，与皮带连接的左、右两个变速塔轮半径之比为2：1，发现标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为1：4；再改变两个变速塔轮半径之比为3：1，则标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为________，则说明当做圆周运动的物体的质量、半径不变时，物体所受向心力大小与________（选填“”“”或“”）成正比。 【答案】（1）C （2）C （3） ①. 1：9 ②. 【解析】 【详解】（1）本实验探究一个物理量跟几个物理量的关系，应使用了控制变量法。 故选C。 （2）两个变速塔轮的线速度大小相等，小球质量相等，做圆周运动的半径相等，塔轮半径不同，导致塔轮转动角速度不同，故在探究向心力大小与角速度的关系。 故选C。 （3）[1][2]质量相等，线速度相等，塔轮半径比为2:1，则角速度比为1:2，之比为1:4，向心力之比为1:4；同理塔轮半径之比为3:1，则之比为1:9，向心力之比为1:9；重复实验仍得到此结论，说明当做圆周运动的物体的质量、半径不变时，物体所受向心力大小与成正比。 三、计算题（本题共3小题，共40分。作答时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能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 假如你将来成为一名航天员并成功登陆火星，你驾驶一艘宇宙飞船飞临火星表面轨道，当你关闭动力装置后，你的飞船紧贴着火星表面做匀速圆周运动飞行一周的间为T，已知火星的半径为R，引力常量为G，火星可视为质量分布均匀的球体，不考虑火星自转影响。求： （1）飞船绕火星表面做匀速圆周运动的向心加速度大小； （2）火星的质量； （3）火星表面重力加速度g。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由向心加速度公式，有 【小问2详解】 由万有引力提供向心力，有 解得 【小问3详解】 在火星表面，有 解得 14. 一辆列车总质量，发动机的额定功率．列车在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力f是车重力的0.01倍，重力加速度． （1）在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度时，求列车的瞬时加速度a． （2）在水平轨道上以速度36km/h匀速行驶时，求发动机的实际功率． （3）若列车从静止起动，保持的加速度做匀加速运动，求这一过程维持的最长时间． 【答案】（1） （2） （3）25s 【解析】 【小问1详解】 当行驶速度时，列车所受牵引力为 阻力 由牛顿第二定律有 得 【小问2详解】 匀速行驶时有 则 【小问3详解】 由牛顿第二定律得 得 列车匀加速直线运动的末速度为 列车匀加速直线运动过程维持的最长时间为 15. 游乐场中的大型娱乐设施旋转飞椅的简化示意图如图所示，圆形旋转支架半径为R=5m，悬挂座椅的绳子长为l=5m，游客坐在座椅上随支架一起匀速旋转时可将其和座椅组成的整体看成质点，旋转飞椅以角速度ω匀速旋转时，绳子与竖直方向的夹角为θ，不计绳子的重力，重力加速度为，。 （1）旋转飞椅以角速度ω匀速旋转时，求角速度ω与夹角θ的关系； （2）当旋转飞椅以最大角速度旋转时，，求游客运动的线速度大小； （3）在（2）的前提下，使游客携带的物品不小心掉落时不会飞出栅栏，以支架的轴心为圆心修建圆形栅栏，圆形栅栏的半径为r=10m，求绳子悬点到地面的垂直距离H。 【答案】（1） （2） （3）7m 【解析】 【小问1详解】 游客和座椅组成的整体受到绳子拉力和重力作用做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得 解得 【小问2详解】 当旋转飞椅以最大角速度旋转时，绳子与竖直方向的夹角 根据牛顿第二定律可得 解得 【小问3详解】 游客携带的物品掉落后做平抛运动，物品的落点在以轴心为圆心的一个圆周上，竖直方向有 平抛运动的水平距离为 由数学知识有 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一年级物理考试 试卷满分100分 考试时间75分钟 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 对做功的理解，下列说法正确的是（　　） A. 功有大小有正负，则功是矢量 B. 力对物体所做的功等于力和路程的乘积 C. 物体的位移为零，该过程中外力对物体做功一定为零 D. 恒力与位移的夹角为锐角，则该恒力做正功 2. 下列说法正确的是（　　） A. 由功率表达式可知，功率与做功成正比，与做功时间成反比 B. 重力势能的值有正负，故重力势能的变化与零势能面的选取有关 C. 某物体所受合力做功为零，则每个力做功均为零 D. 重力做负功，则重力势能一定增大 3. 颠球是足球运动基本技术之一，用脚背正面击球最为常见，是最简单、最重要的颠球练习。某次颠球中，质量为m的足球以某初速度竖直向上颠出，上升的位移为x后开始向下运动，又经过一段时间足球回到颠出点，运动过程中足球受到的空气阻力大小恒为，重力加速度大小为g，则对于这一完整过程，下列说法正确的是（　　） A. 足球受到的重力在上升阶段做正功，在下降阶段做负功 B. 足球受到的空气阻力在上升阶段做正功，在下降阶段做负功 C. 足球在这一完整过程受到的重力做的功为 D. 足球在这一完整过程受到的空气阻力做的功为 4. 已知物体在地球赤道上的重力加速度为g，在极点处的重力加速度为，引力常量为G，地球自转周期为T，将地球视为质量均匀分布的球体，则地球的平均密度为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示为发球机将一网球水平射出后的轨迹，其中A为出射点，网球从A到B、B到C所花时间相同，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶3 B. 网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶2 C. 网球在A处的重力势能是其在B处的重力势能的倍 D. 网球在B时重力的功率是其在C时重力的功率的2倍 6. 用轻绳系着质量为的小球并使其以加速度由静止匀加速上升，重力加速度为，不计空气阻力。则此过程中（　　） A. 绳拉力对小球做功为 B. 小球重力做功 C. 小球所受合力做功为 D. 小球重力的平均功率为 7. 某校的物理兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道，内壁光滑的细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球（可视为质点）直径略小于细圆管的内径，小球运动到圆管最高点时，杆对圆管的作用力为零，已知细圆管和小球的质量相等，细圆管半径为，重力加速度大小取，不计空气阻力，则小球在最高点的速度大小为（　　） A. B. C. D. 8. 地球、火星绕太阳运动的轨道均可看成圆轨道，轨道半径之比为。现要从地球向火星发射一飞行器，其离开地球运动到火星的过程绕太阳运动的轨道为椭圆，且在该轨道的远日点被火星俘获，如图所示，则该飞行器（　　） A. 发射速度小于11.2km/s B. 离开地球运动到火星的过程速度逐渐增大 C. 到达火星时，地球在飞行器与太阳连线下方 D. 绕太阳的运行周期小于火星绕太阳的运行周期 9. 部队为了训练士兵的体能，会进行一种拖轮胎跑的训练。如图所示，某次训练中，士兵在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为37°，绳子拉力大小为100N，若士兵拖着轮胎以6m/s的速度匀速直线前进3s，则（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）（　　） A. 3s内，绳子拉力对轮胎做功为1440J B. 3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为－1440J C. 3s内，轮胎所受合力做功为1800J D. 3s末，绳子拉力功率为480W 10. 如图所示，一质量为m的物块（可视为质点）静置在水平地面上，物块上竖直安装一根原长为L、劲度系数为k的轻弹簧，现用手竖直向上缓慢拉弹簧的上端P点，直到物块离开地面一段距离后停止向上运动，测得P点到水平地面的距离为H，待整个装置在空中稳定，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 以地面为零势能面，则物块在空中的重力势能值为mgH B. 以空中P点为零势能面，则物块在空中的重力势能值为 C. 此过程中物块重力势能增加了 D. 此过程中物块重力势能增加了 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 某学习小组用频闪法“研究平抛运动”： （1）图甲为实验装置，图乙为得到的频闪照片，根据频闪照片可分析得到平抛运动在竖直方向做自由落体运动的理由是______；水平方向做匀速直线运动的理由是______。 （2）已知图乙中每一方格的边长为l，那么频闪周期T＝______（用l、g表示），小球在图乙中P点位置的速度大小为______（用l、T表示）。 12. 某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径，角速度、质量的关系”实验，转动手柄，可使塔轮，长槽和短槽随之匀速转动，塔轮自上而下有三层，每层左、右半径之比分别是1：1、2：1和3：1。左，右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比，实验时，将两个小球分别放在长槽A处和短槽的C处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。 （1）在研究向心力的大小F与质量m，角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的________。 A. 微元法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 转化放大法 （2）如图所示，实验中某同学把两个质量相等的小球放在A、C位置，将皮带处于左、右两边半径不等的塔轮上，转动手柄，观察左、右标尺的刻度，这是在探究向心力大小F与________（填选项前的字母）。 A. 质量m的关系 B. 半径r的关系 C. 角速度的关系 （3）若两个质量相等的小球放在A、C位置，与皮带连接的左、右两个变速塔轮半径之比为2：1，发现标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为1：4；再改变两个变速塔轮半径之比为3：1，则标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为________，则说明当做圆周运动的物体的质量、半径不变时，物体所受向心力大小与________（选填“”“”或“”）成正比。 三、计算题（本题共3小题，共40分。作答时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能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 假如你将来成为一名航天员并成功登陆火星，你驾驶一艘宇宙飞船飞临火星表面轨道，当你关闭动力装置后，你的飞船紧贴着火星表面做匀速圆周运动飞行一周的间为T，已知火星的半径为R，引力常量为G，火星可视为质量分布均匀的球体，不考虑火星自转影响。求： （1）飞船绕火星表面做匀速圆周运动的向心加速度大小； （2）火星的质量； （3）火星表面重力加速度g。 14. 一辆列车总质量，发动机的额定功率．列车在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力f是车重力的0.01倍，重力加速度． （1）在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度时，求列车的瞬时加速度a． （2）在水平轨道上以速度36km/h匀速行驶时，求发动机的实际功率． （3）若列车从静止起动，保持的加速度做匀加速运动，求这一过程维持的最长时间． 15. 游乐场中的大型娱乐设施旋转飞椅的简化示意图如图所示，圆形旋转支架半径为R=5m，悬挂座椅的绳子长为l=5m，游客坐在座椅上随支架一起匀速旋转时可将其和座椅组成的整体看成质点，旋转飞椅以角速度ω匀速旋转时，绳子与竖直方向的夹角为θ，不计绳子的重力，重力加速度为，。 （1）旋转飞椅以角速度ω匀速旋转时，求角速度ω与夹角θ的关系； （2）当旋转飞椅以最大角速度旋转时，，求游客运动的线速度大小； （3）在（2）的前提下，使游客携带的物品不小心掉落时不会飞出栅栏，以支架的轴心为圆心修建圆形栅栏，圆形栅栏的半径为r=10m，求绳子悬点到地面的垂直距离H。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $