精品解析：浙江省湖州市某校2024-2025学年高一上学期12月阶段性测试物理（选考）试题

高一年级阶段性测试 物理学科试卷（选考） 满分100分，考试时间90分钟 考生注意： 1.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 2.可能用到的相关参数：无特殊说明，重力加速度g均取。 选择题部分 一、单选题（本题共18小题，每小题3分，共54分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列说法符合史实的是（　　） A. 开普勒在第谷的基础上，总结出了行星运动的规律 B. 卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量 C. 牛顿建立的经典力学可以解决自然界中所有的问题 D. “和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短 【答案】AB 【解析】 【详解】A．开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故A正确； B．万有引力常量由卡文迪许在实验室里测出，故B正确； C．牛顿建立的经典力学也有其适用范围，没有那个理论能完全解决自然界中所有的问题，故C错误； D．根据爱因斯坦相对论可知，当物体的速度接近光速时，沿着运动方向的长度才明显缩短，然而“和谐号”动车组高速行驶时，速度仍达不到光速，则其车厢长度不变，故D错误。 故选AB。 2. 关于万有引力与宇宙航行，下列说法正确的是（　　） A. 天王星被称为“笔尖下发现的行星” B. 第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度 C. 地球上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚 D. 开普勒第三定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．海王星被称为“笔尖下发现的行星”，故A错误； B．第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度，故B正确； C．地球上的物体其发射速度达到第三宇宙速度时，其将脱离太阳引力的束缚，故C错误； D．开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，同样也适用于卫星绕行星的运动，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，秒针绕O点转动，A、B为秒针的两个端点。在转动时，A、B的角速度和线速度分别记为、和、则（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB两点绕O点共轴转动，可知角速度相等，即 根据 因为 可知 故选C。 4. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对筒壁静止。则以下说法正确的是（　　） A. 物体受到个力的作用 B. 物体所需向心力是物体所受的重力 C. 物体所需向心力是物体所受的弹力 D. 物体所需向心力是物体所受的静摩擦力 【答案】C 【解析】 【详解】A．物体受到重力、筒壁的支持力和摩擦力共3个力的作用，选项A错误； BCD．物体所需向心力是物体所受的弹力，物体的重力与筒壁对物体的摩擦力相平衡，选项C正确，BD错误。 故选C。 5. 如图所示，神州十四号载人飞船绕地球沿椭圆轨道运动，运动周期为T，图中虚线为飞船的运行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A点距离地球最近，C点距离地球最远。B点和D点是弧线ABC和ADC的中点，下列说法正确的是（　　） A. 飞船在C点速度最大 B. 飞船在C点所受引力最大 C. 飞船从A点经D到C点的运动时间为 D. 飞船从D点经C到B点的运动时间为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据开普勒第二定律可知，飞船在远点C点速度最小，选项A错误； B．根据万有引力定律可知，飞船在最远点C所受引力最小，选项B错误； C．由对称性可知，飞船从A点经D到C点的运动时间为，选项C正确； D．根据开普勒第二定律可知，飞船从D点经C到B点运动的平均速率小于从B经A点到D点的平均速率，可知飞船从D点经C到B点的运动时间大于，选项D错误。 故选C。 6. 下列说法中正确的是（　　） A. 只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功 B. 力很大，位移很大，这个力所做的功可能等于0 C. 机器做功越多，其功率越大 D. 汽车上坡的时候，司机必须换高速挡，其目的是增大速度，得到较小的牵引力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．力对物体做功的条件是，在力的方向发生了位移，力才对物体做功，所以只要物体受力的同时又有位移发生，则不一定有力对物体做功，所以A错误； B．力很大，位移很大，这个力所做的功可能等于0，因为如果这个力与位移方向垂直时，这个力做功就为0，所以B正确； C．机器做功越多，其功率不一定越大，如果此功所用时间也很长时，功率则减小了，所以C错误； D．汽车上坡的时候，司机必须换低速挡，其目的是减小速度，得到较大的牵引力，所以D错误； 故选B。 7. 2019年春晚在舞蹈《春海》中拉开帷幕，如图所示。五名领舞者在钢丝绳的拉动下同时以相同速度缓缓升起，领舞者上升过程中（　　） A. 机械能守恒 B. 重力势能增加 C. 彼此的动能相等 D. 重力对她们做正功 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．她们在上升过程中，钢丝绳的拉力对她们做功，所以她们的机械能不守恒，故A错误； BD．她们在上升过程中，重力做负功，故她们的重力势能都增加，故B正确，D错误； C．由于不知道她们的质量关系，故无法判断她们的动能是否相等，故C错误。 故选B。 8. 中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统．目前，启用的是北斗第三代卫星——北斗三号，计划部署35颗，到2020年全部部署完成，届时可以像GPS一样覆盖全球．其35颗卫星包含5颗静止轨道静止卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星．关于该卫星系统下列说法正确的是(已知静止卫星轨道高于中轨道)(　　) A. 静止轨道静止卫星的周期大于中轨道卫星的周期 B. 上述三种卫星的运行速度可能大于7.9km/s C. 中轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时 D. 中轨道卫星的线速度小于静止轨道静止卫星的线速度 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据T＝2π可知静止卫星的周期较大，选项A正确； B．第一宇宙速度是最大的环绕速度，则卫星运行速度小于第一宇宙速度7.9km/s，选项B错误； C．静止卫星周期为24小时，故中轨道卫星周期小于24小时，选项C错误； D．根据v＝可知，中轨道卫星线速度大于静止卫星，选项D错误． 9. 如图是生活中的圆周运动实例，下列选项说法正确的是（　　） A. 图甲中，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用 B. 图乙中，汽车通过拱桥的最高点时，无论汽车速度多大，汽车对桥始终有压力 C. 图丙中，汽车通过凹形路面的最低点时受到的支持力大于重力 D. 图丁中，“水流星”可以在竖直平面内以任意大小的速度做完整的圆周运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．分析可知火车转弯时，火车自身受到的重力和轨道对其的支持力的合力提供向心力，当超过规定速度行驶时，此时该合力不足以提供此时所需的向心力大小，火车有离心运动的趋势，此时外轨对轮缘会有挤压作用，A错误； B．汽车通过拱桥的最高点时，有 当，有 结合牛顿第三定律可得当速度大于等于时，此时汽车对桥没有压力，B错误； C．图丙中，汽车通过凹形路面的最低点时竖直向上支持力与竖直向下的重力的合力提供向心力，所以此时受到的支持力大于重力，C正确； D．“水流星”在竖直平面内做完整的圆周运动，在最高点时当重力充当向心力时有 即 可知“水流星”可以在竖直平面内做完整的圆周运动时速度不能小于，D错误。 故选C。 10. 如图所示，质量为m的小球从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，重力加速度为g，以释放位置所在平面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的减小量分别为（　　） A. 0， B. 0， C. ， D. ， 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】以释放位置所在平面为参考平面，那么小球落地时的重力势能为 Ep1=-mg(H+h) 整个过程中小球重力势能的减少量为 △Ep=mg•△h=mg（H+h） 故选D。 11. 质量10g、以0.80km/s飞行的子弹与质量60kg、以10m/s奔跑的运动员相比（ ） A. 运动员的动能较大 B. 子弹的动能较大 C. 二者的动能一样大 D. 无法比较它们的动能 【答案】B 【解析】 【详解】试题分析：子弹的动能为； 运动员的动能为，所以子弹的动能较大，故选项B正确． 考点：动能 名师点睛；本题是对动能公式的直接应用，题目比较简单． 12. 用100N的力将质量为0.5kg，静止在地面上的足球以8m/s的初速度沿水平方向踢出20m，则人对球做功为（　　） A. 200J B. 16J C. 2000J D. 无法确定 【答案】B 【解析】 【详解】人对球做的功全部转化为球的初动能，根据动能定理得 ACD错误，B正确。 故选B。 13. 质量为1kg的铅球从离地高6m处无初速度释放，到达地面时速度为10m/s，则（　　） A. 铅球释放后作自由落体运动 B. 铅球落地时具有的动能为100J C. 铅球整个下落过程重力做功60J D. 铅球整个下落过程合外力做功5J 【答案】C 【解析】 【详解】A．若铅球释放后作自由落体运动，则落地的速度为 可知铅球的运动不是自由落体，选项A错误； B．铅球落地时具有的动能为 选项B错误； C．铅球整个下落过程重力做功 选项C正确； D．铅球整个下落过程合外力做功等于动能增加量，即50J，选项D错误。 故选C。 14. 宇航员站在某一星球距离表面高度为h处，以初速度沿水平方向抛出一个小球，经过时间t后小球落到星球表面，已知该星球的半径为R，引力常量为G，则该星球的质量为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由平抛运动可知，竖直方向 根据 联立可得 故选A。 15. 质量为1kg的物块以10m/s的初速度沿斜面向上滑行，上升的最大高度为4m，以斜面底端所在平面为零势能面。下列说法正确的是（　　） A. 物块上升到最大高度过程中摩擦力做功-40J B. 物块所处高度为2m时，机械能为45J C. 若物块能再滑回斜面底端，其速度为5m/s D. 若物块能再滑回斜面底端，其机械能为40J 【答案】B 【解析】 【详解】A．由能量关系可知，物块上升到最大高度过程中摩擦力做功 选项A错误； B．物块所处高度为2m时，机械能损失5J，则此时的机械能为 选项B正确； CD．若物块能再滑回斜面底端，则机械能损失20J，此时的机械能为 解得其速度为 选项CD错误。 故选B。 16. 一质量为的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的最大静摩擦力为，当汽车经过半径为100m的弯道时，下列判断正确的是（　　） A. 汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B. 汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为 C. 汽车转弯的速度为30m/s时汽车会发生侧滑 D. 汽车能安全转弯的向心加速度可以超过 【答案】C 【解析】 【详解】A．汽车在水平面转弯时，做圆周运动，所受的力有重力、弹力、静摩擦力，重力与支持力平衡，静摩擦力提供向心力，故A错误； B．汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为 故B错误； C．汽车转弯的速度为30m/s时所需的向心力为 路面对轮胎的最大静摩擦力为，小于汽车转弯的速度为30m/s时需要的向心力，所以会发生侧滑，故C正确； D．汽车转弯时的最大向心加速度为 故汽车能安全转弯的向心加速度不可以超过，故D错误。 故选C。 17. 如图所示，某机车在运动过程中的图像，已知其在水平路面沿直线行驶，规定初速度的方向为正方向，已知机车的质量为5t，运动过程中所受阻力恒定为。下列说法正确的是（　　） A. 该机车做匀加速直线运动 B. 该机车的加速度大小为 C. 该机车在前3秒的位移是24m D. 零时刻机车的牵引力的功率为 【答案】D 【解析】 【详解】根据匀变速直线运动的位移与时间关系 则的关系式为 AB．图像的斜率为初速度v0，则 纵轴截距为，则 即 a与v0反向，所以该机车做匀减速直线运动，故AB错误； C．该机车速度减为0所用的时间为t，则 解得 该机车在前3秒的位移是前2.5s内的位移，则 故C错误； D．根据牛顿第二定律可知 解得 所以零时刻机车的牵引力的功率为 故D正确。 故选D。 18. 如图所示，浅色传送带A、B两端距离，以速度逆时针匀速转动，并且传送带与水平面的夹角为，现将一质量为的煤块轻放在传送带的A端，煤块与传送带间动摩擦因数，则下列叙述正确的是（　　） A. 煤块从A端运动到B端所经历时间为1s B. 煤块从A端运动到B端时重力的瞬时功率为240W C. 煤块从A端运动到B端留下的黑色痕迹为8m D. 煤块从A端运动到B端因摩擦产生的热量为48J 【答案】D 【解析】 【详解】A．煤块刚放上传送带时的加速度大小为 a1=gsin30°+μgcos30°=8m/s2 则煤块速度达到传送带速度的时间为 位移为 煤块速度达到传送带速度后的加速度为 a2=gsin30°-μgcos30°=2m/s2 位移 代入数据解得 t2=2s 则煤块从A端运动到B端所经历的时间为 t=t1+t2=3s 故A错误； C．煤块速度达到传送带时，煤块相对于传送带间的位移大小 Δx1=v0t1-x1=8×1m-4m=4m 方向沿传送带向上；物块的速度达到传送带的速度后相对于传送带的位移大小 Δx2=（L-x1）-v0t2=（24-4-8×2）m=4m 方向沿传送带向下，所以煤块从A端运动到B端留下的黑色痕迹为4m，故C错误； B．煤块从A端运动到B端时速度 v=v0+a2t2=（8+4）m/s=12m/s 煤块从A端运动到B端时重力的功率为 P=mgvsin30°=2×10×12×0.5W=120W 故B错误。 D．煤块与传送带相对路程 Δs=Δx1+Δx2=8m 摩擦产生的热量 Q=μmgcos30°Δs=48J 故D正确。 故选D。 二、不定项选择题（本题共2小题，每小题2分，共4分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，漏选得1分） 19. 年月日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在中国文昌航天发射场点火升空，并将于年登陆火星。假设如图所示为载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆。探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运动后在点登陆火星，点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的、、三点与火星中心在同一直线上，、两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为，，探测器在轨道Ⅱ上经过点时的速度为下列说法正确的是 （　　） A. 相等时间内，在轨道Ⅰ上，探测器与火星中心的连线扫过的面积与在轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积相等 B. 探测器在轨道Ⅱ上运动时，经过点的加速度等于 C. 探测器在轨道Ⅰ上运动时，经过点的速度小于 D. 探测器在轨道Ⅱ上第一次由点到点与在轨道Ⅲ上第一次由点到点运动的时间之比是 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据开普勒第二定律可知，在同一轨道上探测器与火星中心的连线在相等的时间内扫过相等的面积，在不同的轨道上，不具备上述关系，即在相等时间内，轨道I上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道II上探测器与火星中心的连线扫过的面积不一定相等，故A错误； B．轨道II是圆轨道，半径为3R，经过O点的速度为v，根据圆周运动的规律可知，探测器经过O点加速度为 故B正确； C．探测器在轨道I上运动，经过O点时减速变轨到轨道II，则经过O点的速度大于v，故C错误； D．轨道III的半长轴为2R，根据开普勒第三定律可知 解得 则在轨道II上第一次由O点到P点与轨道III上第一个由O点到Q点的时间之比为，故D错误。 故选B。 20. 如图所示，一轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，自然伸长时弹簧上端处于A点。时将小球从A点正上方O点由静止释放，时到达A点，时弹簧被压缩到最低点B。以O为原点，向下为正方向建立x坐标轴，以B点为重力势能零点，弹簧形变始终处于弹性限度内。小球在运动过程中的动能、重力势能、机械能及弹簧的弹性势能变化图像不正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．小球在到达A点前做自由落体运动，速度一直在增大，动能一直在增大。在到达A点后受到重力和弹簧的弹力，弹簧的弹力先小于小球重力，合力向下，加速度向下，小球仍然向下做加速运动，经过平衡位置后弹簧的弹力大于小球重力，合力向上，加速度向上，小球做减速运动，动能在减小，所以t1时动能不是最大，故A错误； B．以B点为重力势能零点，可知小球在下降的过程中有 EP1=mg（x2-x）=mgx2-mgx 可知EP1-x图像为一条向下倾斜的直线，故B正确； C．小球在到达A点前，只有重力做功，其机械能守恒。接触弹簧后，弹力对小球做负功，小球的机械能在减小，故C错误； D．设弹簧的劲度系数为k，小球接触到弹簧后，根据弹簧的弹性势能公式有 可知EP2-x图像是曲线，故D错误。 此题选择不正确的，故选ACD。 三、非选择题（本题共5小题，共42分） 21. 如图为向心力演示器，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。 （1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的_____。 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与_____的关系； A. 钢球质量m B. 运动半径r C. 角速度ω （3）若两个钢球质量和运动半径相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1：9，则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为_____。 A. 1：3 B. 3：1 C. 1：9 D. 9：1 【答案】（1）C （2）C （3）B 【解析】 【小问1详解】 探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系实验中，采用 “控制变量法”，即两个钢球在两个变量完全相同的情况下，第三个变量与向心力F之间的关系。 故选C。 【小问2详解】 若两个钢球质量m和运动半径r相等，则是在研究向心力的大小F与角速度之间的关系。 故选C。 【小问3详解】 根据 可知变速塔轮1和变速塔轮2的角速度之比 两个变速塔轮通过皮带连接，边缘的线速度相等，根据 可知半径之比 故选B。 22. （1）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。在下面所列举的几个实验操作步骤中，你认为没有必要进行或错误的步骤是______________（填序号） A．按照图示的装置安装器件 B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上 C．用天平测量出重物的质量 D．先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关 E．选择一条纸带，用刻度尺测出重物从起始点（此时重物的速度为零）下落的高度、、、…、，计算出对应的瞬时速度、、……. F．分别算出和，在实验误差允许范围内看是否相等。 （2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点周期为，自由下落的重物质量为，打出一条理想的纸带，数据如图乙所示，取，之间有多个点没画出。从起始点（此时重物的速度为零）到打下B点的过程中，重力势能的减少量___________，此过程中物体动能的增量__________J。分析数据得出实验结论。（结果均保留两位有效数字） 【答案】 ①. BCD ②. 0.49 ③. 0.48 【解析】 【详解】（1）[1]B．打点计时器应接到学生电源的交流输出端上，选项B错误； C．验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，不必要用天平测量物体的质量，选项C错误； D．实验时应先接通电源，再释放纸带，选项D错误。 故选BCD。 （2）[2]重力势能的减小量 △Ep=mgh=1×9.8×0.0501J=0.49J [3]根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度 动能的增加量 23. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。已知地球绕太阳公转的轨道半径为，木星绕太阳公转的轨道半径为。地球公转周期为，（不计行星之间的引力，已知引力常量G）试求下列问题： （1）太阳质量； （2）木星绕太阳公转周期约为多少年（结果保留两位有效数字）； （3）当地球恰好运行到木星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”，如图所示。从地球、太阳和木星第一次出现“行星冲日”开始计时，第n次出现“行星冲日”需要多长时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 地球围绕太阳近似看为圆周运动，由万有引力提供向心力，则有 解得 【小问2详解】 根据开普勒第三定律有 解得 【小问3详解】 当地球恰好运行到木星和太阳之间，三者几乎排成一条直线，令从地球、太阳和木星第一次出现“行星冲日”开始计时，第n次出现“行星冲日”需要时间为，则有 解得 24. 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，悬挂座椅的绳子长为，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，旋转飞椅以角速度匀速旋转时，绳子与竖直方向的夹角为，不计绳子的重力，重力加速度为。 （1）旋转飞椅以角速度匀速旋转时，分析角速度与夹角的关系（关系式用、g、R、l、等符号表示）； （2）当旋转飞椅以最大角速度旋转时，绳子与竖直方向的夹角，求圆形旋转支架边缘游客运动的线速度大小（，计算结果可用根式表示）； （3）为防止游客携带的物品掉落伤人，需以支架的轴心为圆心修建圆形栅栏，圆形栅栏的半径为，求旋转飞椅角速度最大时，绳子悬点到地面的垂直距离H。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）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 （2）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 （3）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 25. 如图所示为某弹射游戏装置图。水平枪管中弹簧被弹射杆P用线拉着，处于压缩状态，质量为m的小钢球紧靠弹簧，枪口上边缘与半圆形光滑竖直轨道最高点A的内侧对齐。水平轨道BC在B、C两点分别与半圆轨道内侧和倾角的斜面平滑连接。扣动扳机，弹射杆P立即松开弹簧，小球射出，经轨道到达斜面上最高点D。已知点D距水平轨道BC高为，半圆轨道半径为R，BC长，球与斜面CD、水平面BC的动摩擦因数均为，重力加速度为g，小球受到的摩擦力视为滑动摩擦力。求 （1）小球射出前弹簧储存的弹性势能； （2）小球第一次经过B点时对轨道的压力； （3）通过计算说明小球第二次经过半圆形光滑竖直轨道时，是否会脱轨。 【答案】（1） （2），方向竖直向下。 （3）不会脱离轨道 【解析】 【小问1详解】 从A到D由动能定理得 根据机械能守恒定律 【小问2详解】 从A到B由动能定理得 解得 根据圆周运动向心力公式 由牛顿第三定律得 方向竖直向下。 【小问3详解】 从D到O点等高处由动能定理得 解得 可知小钢球过O点等高点； 从D到A由动能定理得 解得 此时小钢球恰好只受重力作用，因此不会脱离轨道。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一年级阶段性测试 物理学科试卷（选考） 满分100分，考试时间90分钟 考生注意： 1.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 2.可能用到的相关参数：无特殊说明，重力加速度g均取。 选择题部分 一、单选题（本题共18小题，每小题3分，共54分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列说法符合史实的是（　　） A. 开普勒在第谷的基础上，总结出了行星运动的规律 B. 卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量 C. 牛顿建立的经典力学可以解决自然界中所有的问题 D. “和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短 2. 关于万有引力与宇宙航行，下列说法正确的是（　　） A. 天王星被称为“笔尖下发现的行星” B. 第一宇宙速度是人造地球卫星在圆轨道运行时的最大速度 C. 地球上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚 D. 开普勒第三定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动 3. 如图所示，秒针绕O点转动，A、B为秒针的两个端点。在转动时，A、B的角速度和线速度分别记为、和、则（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对筒壁静止。则以下说法正确的是（　　） A. 物体受到个力的作用 B. 物体所需向心力是物体所受的重力 C. 物体所需向心力是物体所受的弹力 D. 物体所需向心力是物体所受的静摩擦力 5. 如图所示，神州十四号载人飞船绕地球沿椭圆轨道运动，运动周期为T，图中虚线为飞船的运行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A点距离地球最近，C点距离地球最远。B点和D点是弧线ABC和ADC的中点，下列说法正确的是（　　） A. 飞船在C点速度最大 B. 飞船在C点所受引力最大 C. 飞船从A点经D到C点的运动时间为 D. 飞船从D点经C到B点的运动时间为 6. 下列说法中正确的是（　　） A. 只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功 B. 力很大，位移很大，这个力所做的功可能等于0 C. 机器做功越多，其功率越大 D. 汽车上坡的时候，司机必须换高速挡，其目的是增大速度，得到较小的牵引力 7. 2019年春晚在舞蹈《春海》中拉开帷幕，如图所示。五名领舞者在钢丝绳的拉动下同时以相同速度缓缓升起，领舞者上升过程中（　　） A. 机械能守恒 B. 重力势能增加 C. 彼此的动能相等 D. 重力对她们做正功 8. 中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统．目前，启用的是北斗第三代卫星——北斗三号，计划部署35颗，到2020年全部部署完成，届时可以像GPS一样覆盖全球．其35颗卫星包含5颗静止轨道静止卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星．关于该卫星系统下列说法正确的是(已知静止卫星轨道高于中轨道)(　　) A. 静止轨道静止卫星的周期大于中轨道卫星的周期 B. 上述三种卫星的运行速度可能大于7.9km/s C. 中轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时 D. 中轨道卫星的线速度小于静止轨道静止卫星的线速度 9. 如图是生活中的圆周运动实例，下列选项说法正确的是（　　） A. 图甲中，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用 B. 图乙中，汽车通过拱桥的最高点时，无论汽车速度多大，汽车对桥始终有压力 C. 图丙中，汽车通过凹形路面的最低点时受到的支持力大于重力 D. 图丁中，“水流星”可以在竖直平面内以任意大小的速度做完整的圆周运动 10. 如图所示，质量为m的小球从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，重力加速度为g，以释放位置所在平面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的减小量分别为（　　） A. 0， B. 0， C. ， D. ， 11. 质量10g、以0.80km/s飞行的子弹与质量60kg、以10m/s奔跑的运动员相比（ ） A. 运动员的动能较大 B. 子弹的动能较大 C. 二者的动能一样大 D. 无法比较它们的动能 12. 用100N的力将质量为0.5kg，静止在地面上的足球以8m/s的初速度沿水平方向踢出20m，则人对球做功为（　　） A. 200J B. 16J C. 2000J D. 无法确定 13. 质量为1kg的铅球从离地高6m处无初速度释放，到达地面时速度为10m/s，则（　　） A. 铅球释放后作自由落体运动 B. 铅球落地时具有的动能为100J C. 铅球整个下落过程重力做功60J D. 铅球整个下落过程合外力做功5J 14. 宇航员站在某一星球距离表面高度为h处，以初速度沿水平方向抛出一个小球，经过时间t后小球落到星球表面，已知该星球的半径为R，引力常量为G，则该星球的质量为（　　） A. B. C. D. 15. 质量为1kg的物块以10m/s的初速度沿斜面向上滑行，上升的最大高度为4m，以斜面底端所在平面为零势能面。下列说法正确的是（　　） A. 物块上升到最大高度过程中摩擦力做功-40J B. 物块所处高度为2m时，机械能为45J C. 若物块能再滑回斜面底端，其速度为5m/s D. 若物块能再滑回斜面底端，其机械能为40J 16. 一质量为的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的最大静摩擦力为，当汽车经过半径为100m的弯道时，下列判断正确的是（　　） A. 汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B. 汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为 C. 汽车转弯的速度为30m/s时汽车会发生侧滑 D. 汽车能安全转弯的向心加速度可以超过 17. 如图所示，某机车在运动过程中的图像，已知其在水平路面沿直线行驶，规定初速度的方向为正方向，已知机车的质量为5t，运动过程中所受阻力恒定为。下列说法正确的是（　　） A. 该机车做匀加速直线运动 B. 该机车的加速度大小为 C. 该机车在前3秒的位移是24m D. 零时刻机车的牵引力的功率为 18. 如图所示，浅色传送带A、B两端距离，以速度逆时针匀速转动，并且传送带与水平面的夹角为，现将一质量为的煤块轻放在传送带的A端，煤块与传送带间动摩擦因数，则下列叙述正确的是（　　） A. 煤块从A端运动到B端所经历时间为1s B. 煤块从A端运动到B端时重力的瞬时功率为240W C. 煤块从A端运动到B端留下的黑色痕迹为8m D. 煤块从A端运动到B端因摩擦产生的热量为48J 二、不定项选择题（本题共2小题，每小题2分，共4分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，漏选得1分） 19. 年月日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在中国文昌航天发射场点火升空，并将于年登陆火星。假设如图所示为载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆。探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运动后在点登陆火星，点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的、、三点与火星中心在同一直线上，、两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为，，探测器在轨道Ⅱ上经过点时的速度为下列说法正确的是 （　　） A. 相等时间内，在轨道Ⅰ上，探测器与火星中心的连线扫过的面积与在轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积相等 B. 探测器在轨道Ⅱ上运动时，经过点的加速度等于 C. 探测器在轨道Ⅰ上运动时，经过点的速度小于 D. 探测器在轨道Ⅱ上第一次由点到点与在轨道Ⅲ上第一次由点到点运动的时间之比是 20. 如图所示，一轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，自然伸长时弹簧上端处于A点。时将小球从A点正上方O点由静止释放，时到达A点，时弹簧被压缩到最低点B。以O为原点，向下为正方向建立x坐标轴，以B点为重力势能零点，弹簧形变始终处于弹性限度内。小球在运动过程中的动能、重力势能、机械能及弹簧的弹性势能变化图像不正确的是（　　） A. B. C. D. 三、非选择题（本题共5小题，共42分） 21. 如图为向心力演示器，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。 （1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的_____。 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与_____的关系； A. 钢球质量m B. 运动半径r C. 角速度ω （3）若两个钢球质量和运动半径相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1：9，则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为_____。 A. 1：3 B. 3：1 C. 1：9 D. 9：1 22. （1）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。在下面所列举的几个实验操作步骤中，你认为没有必要进行或错误的步骤是______________（填序号） A．按照图示的装置安装器件 B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上 C．用天平测量出重物的质量 D．先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关 E．选择一条纸带，用刻度尺测出重物从起始点（此时重物的速度为零）下落的高度、、、…、，计算出对应的瞬时速度、、……. F．分别算出和，在实验误差允许范围内看是否相等。 （2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点周期为，自由下落的重物质量为，打出一条理想的纸带，数据如图乙所示，取，之间有多个点没画出。从起始点（此时重物的速度为零）到打下B点的过程中，重力势能的减少量___________，此过程中物体动能的增量__________J。分析数据得出实验结论。（结果均保留两位有效数字） 23. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。已知地球绕太阳公转的轨道半径为，木星绕太阳公转的轨道半径为。地球公转周期为，（不计行星之间的引力，已知引力常量G）试求下列问题： （1）太阳质量； （2）木星绕太阳公转周期约为多少年（结果保留两位有效数字）； （3）当地球恰好运行到木星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”，如图所示。从地球、太阳和木星第一次出现“行星冲日”开始计时，第n次出现“行星冲日”需要多长时间。 24. 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，悬挂座椅的绳子长为，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，旋转飞椅以角速度匀速旋转时，绳子与竖直方向的夹角为，不计绳子的重力，重力加速度为。 （1）旋转飞椅以角速度匀速旋转时，分析角速度与夹角的关系（关系式用、g、R、l、等符号表示）； （2）当旋转飞椅以最大角速度旋转时，绳子与竖直方向的夹角，求圆形旋转支架边缘游客运动的线速度大小（，计算结果可用根式表示）； （3）为防止游客携带的物品掉落伤人，需以支架的轴心为圆心修建圆形栅栏，圆形栅栏的半径为，求旋转飞椅角速度最大时，绳子悬点到地面的垂直距离H。 25. 如图所示为某弹射游戏装置图。水平枪管中弹簧被弹射杆P用线拉着，处于压缩状态，质量为m的小钢球紧靠弹簧，枪口上边缘与半圆形光滑竖直轨道最高点A的内侧对齐。水平轨道BC在B、C两点分别与半圆轨道内侧和倾角的斜面平滑连接。扣动扳机，弹射杆P立即松开弹簧，小球射出，经轨道到达斜面上最高点D。已知点D距水平轨道BC高为，半圆轨道半径为R，BC长，球与斜面CD、水平面BC的动摩擦因数均为，重力加速度为g，小球受到的摩擦力视为滑动摩擦力。求 （1）小球射出前弹簧储存的弹性势能； （2）小球第一次经过B点时对轨道的压力； （3）通过计算说明小球第二次经过半圆形光滑竖直轨道时，是否会脱轨。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $