内容正文:
高一物理学科练习
1.本卷共6页满分100分,考试时间90分钟;
2.答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字;
3.所有答案必须写在答题纸上的相应区域内,写在试卷上无效;
4.考试结束后,需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30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. 下列四组物理量中均为矢量的是( )
A. 速度的变化量 加速度 B. 功 功率
C. 力 动能 D. 电量 电场强度
【答案】A
【解析】
【详解】矢量的定义为既有大小又有方向的物理量,标量只有大小,则速度的变化量、加速度、力、电场强度为矢量,动能、电量、功、功率是标量。
故选A。
2. 表面张力大小,其中L为长度、为表面张力系数,则物理量的单位用国际单位制中的基本单位表示为( )
A. N/m B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题给表达式可知
根据上式可得物理量的单位为
故选C。
3. 如图是北京时间2026年4月2号清晨6:35分,阿尔忒弥斯2号发射场景,在大约10天的时间里,乘坐“阿尔忒弥斯2号”的4名宇航员将绕地球飞行两圈,然后绕月球背面飞行,最后返回地球,这是时隔54年人类准备重返月球的一次壮举。下列说法正确的是( )
A. 火箭点火起飞瞬间,发射速度达到
B. 火箭点火起飞瞬间,火箭受到的重力与喷出的气体对火箭的作用力是一对平衡力
C. 火箭绕月飞行时加速度不变
D. 火箭发射升空的动力,来自其尾部喷出的气体对火箭的反作用力
【答案】D
【解析】
【详解】A.火箭点火起飞瞬间,此时火箭速度为0,故A错误;
B.火箭点火起飞瞬间,做加速运动,所以火箭受到的重力小于喷出的气体对火箭的作用力,故B错误;
C.火箭绕月飞行时做曲线运动,其加速度方向一直在变,故C错误;
D.火箭发射升空的动力,来自其尾部喷出的气体对火箭的反作用力,故D正确。
故选D。
4. 2026年意大利米兰冬奥会赛场上,中国冰雪健儿奋勇拼搏、再创辉煌。关于他们比赛过程中的动作与物理规律,下列说法正确的是( )
A. 甲图苏翊鸣在空中完成高难度动作时,处于失重状态
B. 乙图研究谷爱凌在空中转体动作时可以将其视为质点
C. 丙图徐梦桃从起跳到落地的轨迹长度,等于她此次运动的位移大小
D. 丁图研究宁忠岩在速度滑冰弯道转弯时,受到重力、支持力、摩擦力和向心力
【答案】A
【解析】
【详解】A.甲图中苏翊鸣在空中完成动作时,只受重力作用,加速度为,方向竖直向下,处于完全失重状态,故A正确;
B.乙图中研究谷爱凌在空中转体动作时,需要观察其肢体动作,不能忽略其形状和大小,不能将其视为质点,故B错误;
C.丙图中徐梦桃从起跳到落地的轨迹长度是路程,位移大小是初末位置间的直线距离,曲线运动中路程大于位移大小,故C错误;
D.丁图中宁忠岩在弯道转弯时,向心力是效果力,受力分析时不应包含向心力,他受到重力、支持力和摩擦力,故D错误。
故选A。
5. 如图所示,在考虑空气阻力的情况下,一个小球从点抛出沿轨迹运动,其中是最高点。若小球受到空气阻力大小与瞬时速度大小成正比,则( )
A. 小球做抛体运动
B. 小球竖直方向分运动的加速度在O点最大
C. 小球在P点的加速度方向与速度方向垂直
D. 小球在整个运动过程中机械能保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.抛体运动是指只受重力作用的运动,其加速度恒为重力加速度。本题中小球受重力和空气阻力作用,且阻力随速度变化,加速度是变化的,不是抛体运动。故A错误;
B.小球在点时速率最大,空气阻力最大。在上升阶段,空气阻力方向与速度方向相反,斜向下,其竖直分力向下。根据牛顿第二定律,竖直方向有
解得
在最高点,速度水平,阻力水平向左,竖直方向只受重力,加速度为。在下降阶段,阻力斜向上,竖直方向
加速度小于。因此在点竖直方向分运动的加速度最大。故B正确;
C.在点,小球速度水平向右,受重力竖直向下,空气阻力水平向左。合力斜向左下方,加速度方向斜向左下方,与速度方向不垂直。故C错误;
D.运动过程中空气阻力一直做负功,根据功能关系,小球的机械能一直减小。故D错误。
故选B。
6. 有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A. 如图a汽车停在拱桥最高点时对桥的压力就是重力
B. 如图b悬挂于同一点的两个小球在同一水平面做圆锥摆运动,则两小球做匀速圆周运动的周期相等
C. 如图c同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的、位置先后分别做匀速圆周运动,则小球在位置的角速度等于在位置时的角速度
D. 如图d火车转弯超过规定速度行驶时,外侧轮子的轮缘受到外轨水平向外的弹力
【答案】B
【解析】
【详解】A.如图a汽车停在拱桥最高点时,支持力与重力平衡,大小相等,方向相反。由牛顿第三定律,压力大小与支持力大小相等。故压力大小等于汽车的重力,但压力是弹力,重力是物体由于地球吸引而受到的力,不能说压力就是重力,故A错误;
B.对圆锥摆小球受力分析,重力和拉力的合力提供向心力
设悬挂点到圆周圆心的竖直高度为h,由几何关系得
解得周期
两球处于同一水平面,h相同,因此周期相等,故B正确;
C.对圆锥筒内小球受力分析,设侧棱与中轴线夹角为,合力提供向心力得
化简得
由图可知A位置圆周半径,因此,故C错误;
D.火车转弯时,重力与支持力的合力刚好提供规定速度的向心力。当速度超过规定速度时,所需向心力更大,合力不足,火车会向外偏移挤压外轨,外轨与轮缘间产生挤压作用,外侧轮子的轮缘受到外轨沿斜面向内的弹力,故D错误。
故选B。
7. 嫦娥六号探测器着陆月球表面的过程示意图如图所示,探测器先在半径为的轨道Ⅰ做匀速圆周运动,周期为。从点变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达近月点B点再次变轨到近月圆轨道Ⅲ,最后安全落在月球上。已知嫦娥六号探测器质量为m,月球质量为,半径为,引力常量为。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号探测器绕月球做匀速圆周运动过程中,线速度保持不变
B. 探测器在轨道Ⅱ上从到的最短时间为
C. 在近月圆轨道上,嫦娥六号探测器做匀速圆周运动的线速度大小为
D. 嫦娥六号探测器从点变轨进入椭圆轨道Ⅱ需要向后喷火加速
【答案】B
【解析】
【详解】A.线速度是矢量,嫦娥六号探测器绕月球做匀速圆周运动过程中,线速度大小不变,但方向时刻改变,因此线速度是变化的,故A错误;
B.设探测器在轨道Ⅱ上的周期为,根据开普勒第三定律,由
解得
探测器在轨道Ⅱ上从到,扫过的面积为半个椭圆,根据开普勒第二定律,可知探测器从到的最短时间为,故B正确;
C.近月圆轨道上,万有引力提供向心力,嫦娥六号探测器做匀速圆周运动的线速度大小满足
解得,故C错误;
D.从圆轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ,探测器需要做近心运动,因此要减速,需向前喷火减速;向后喷火加速会使探测器做离心运动,进入更高轨道,故D错误。
故选B。
8. 如图某同学自制了一个简易动滑轮演示仪器,柔软的轻质细绳左端固定在竖直圆环上点,右端可在竖直圆环上自由移动,右端的位置比左端略高,均高于圆心且位于竖直直径的两侧,位置低于圆心。动滑轮下面悬挂了质量为的物块,不计动滑轮的摩擦,下列说法正确的是( )
A. 若如图所示时绳OA上的弹力大小为
B. 若绳右端缓慢下移到的过程中,绳OA上的力大于绳OB上的力
C. 若绳右端缓慢左移至和左端位置A重合,则绳上张力先增大后减小
D. 若保持右端在位置不变,绕过圆心且垂直于圆面的轴顺时针缓慢转动圆环,直到点运动至最高点的过程中,当左右两端等高时绳上张力最大
【答案】D
【解析】
【详解】A.动滑轮两侧绳子张力大小相等,设为T,夹角,竖直方向受力平衡,有
解得,故A错误;
B.当绳右端缓慢下移到的过程中,两侧绳子张力大小始终相等,故B错误;
C.若绳右端缓慢左移至和A重合,绳子总长度不变,圆环半径固定,两侧绳子的夹角一直减小,根据
因此绳上张力一直减小,故C错误;
D.若保持右端在位置不变,直到点运动至最高点的过程中,绳子总长度不变,根据
当左右两端等高时,两侧绳子夹角最大,此时绳上张力最大,故D正确。
故选D。
9. 如图所示,在光滑水平面上,一质量为做匀速直线运动的小球,经过a点时受一水平恒力的作用,经过点时速度方向偏转。已知经过点的速度大小为、方向与连线夹角为,连线长度为。对小球从到的运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球在点的速度为
B. 所用的时间为
C. 最小速度大小为
D. 若仅改变小球在点的速度大小,小球下一次经过连线时的速度偏转角也发生变化
【答案】C
【解析】
【详解】A B.将恒力F分解为水平分力和竖直分力,从a到b,水平分速度减为零,根据匀变速规律
解得
竖直方向与水平方向运动时间相等,根据匀变速规律
解得,故AB错误;
C.根据牛顿第二定律,水平方向
竖直方向
设小球受到的恒力为,则有
设与竖直方向夹角为,则有,即
当速度与垂直时速度最小,则最小速度,故C正确;
D.a点速度变化,但恒力不变,小球水平和竖直方向的加速度不变
当小球水平速度减为零时,
此时竖直位移,即小球在ab连线上某个位置,此时小球水平速度减为零,只有竖直方向速度,即速度的偏转角仍是,故D错误。
故选C。
10. 在一次训练中,滑雪运动员(可视为质点)以某一水平速度从半径为的圆弧轨道最高点开始下滑,至点脱离轨道,与的夹角,最终落在地面上的点,如图所示。其中段为光滑圆轨道(圆心为),不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 在点时,该运动员所受支持力大于重力
B. 从点到点的过程中,运动员的速度大小变化得越来越慢
C. 落到P点时重力的功率为
D. 运动员在点的速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.在点时,有速度,有向心力,重力和支持力充当向心力,向心力指向圆心,即竖直向下,所以重力大于支持力,故A错误;
B.从点到点的过程中,设运动员与圆心的连线和OM的夹角为,则切线方向的受力为,切线方向的加速度
切线方向的加速度改变速度的大小,向心加速度改变速度的方向。随着运动,在范围内逐渐增大,逐渐增大,逐渐增大,所以运动员的速度大小变化得越来越快,故B错误;
C.在点脱离轨道,重力指向圆心的分量充当向心力,即
解得
竖直方向的分速度
从点到点,做斜抛运动,初速度斜向下。
竖直方向做匀加速直线运动,根据速度-位移公式得
解得
落到P点时重力的功率为,故C错误;
D.从点到点,根据动能定理得
解得,故D正确。
故选D。
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分,每小题至少有一个选项是符合题目要求的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11. 下列有关物理思想方法的说法正确的是( )
A. 动能定理的得出运用了演绎推理
B. 质点和重心概念的得出都是应用了理想化模型的思想方法
C. 加速度公式与电场强度公式都采用了比值定义法
D. 卡文迪什利用扭秤测量引力常量的实验中用到了放大的思想
【答案】AD
【解析】
【详解】A.动能定理是由牛顿第二定律通过积分推导得出的,属于由一般到个别的演绎推理过程,故A正确;
B.质点概念的得出是应用了理想化模型的思想方法,重心是将物体各部分重力等效作用于一点,是等效替代法,故B错误;
C.比值定义法的核心是被定义的物理量与定义式中的物理量无关,由自身性质决定。是加速度的决定式,由和共同决定,不属于比值定义法,故C错误;
D.卡文迪什利用扭秤测量引力常量的实验中,微小引力导致悬丝发生微小扭转,通过光杠杆放大系统将微小角度放大便于观测,用到了放大思想,故D正确。
故选AD。
12. 如图所示,电荷量为的点电荷放在原本不带电、长度为的导体棒的左侧,点电荷在导体棒的中心轴线上距离棒左端处的位置,导体棒内达到静电平衡。已知点为导体棒的中心,静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 导体棒左端带正电,右端带负电
B. 导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度大小为
C. 与导体棒左端间的电场为匀强电场
D. 将导体棒左端接地后再断开,最后移走点电荷,导体棒最终带负电
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由于静电感应,带正电的点电荷会吸引导体棒中的自由电子向左端移动,导致导体棒左端带负电,右端带正电,故A错误;
B.导体棒处于静电平衡状态,内部合场强为零。即感应电荷在点产生的场强与点电荷在点产生的场强大小相等。点电荷到点的距离为
则
所以,故B正确;
C.点电荷产生的电场是非匀强电场,导体棒左端与点电荷间的电场也是非匀强电场,故C错误;
D.将导体棒接地,大地中的电子会在点电荷的吸引下流向导体棒,中和掉导体棒右端的正电荷,使得导体棒带负电。断开接地线后,导体棒带负电。移走点电荷,导体棒仍带负电,故D正确。
故选BD。
13. 如图所示,在水平地面上固定一倾角为的斜面,一劲度系数的轻质弹簧,其下端固定在斜面底端,整根弹簧足够长且处于自然状态且与斜面平行。质量为的滑块(视为质点)与斜面间动摩擦因数为,从距离弹簧上端处由静止释放。设滑块与弹簧接触瞬间无机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,取重力加速度大小为。规定滑块释放处为坐标原点O、沿斜面向下为位移正方向。则( )
A. 滑块下滑过程中以滑块与弹簧为系统,则该系统机械能守恒
B. 当滑块下滑位移时,其加速度为
C. 滑块下滑到距离O点时,重力的功率最大
D. 滑块运动至最低点距O的距离为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.滑块下滑过程中以滑块与弹簧为系统,摩擦力对滑块做负功,可知机械能不守恒,故A错误;
B.当滑块下滑位移时,根据牛顿第二定律有
解得,故B正确;
C.根据
可知速度最大时,重力功率最大,此时加速度为零,根据
可得,即滑块下滑到距离O点时,重力的功率最大,故C错误;
D.设最低点距O点的距离为,由能量关系
解得 ,故D正确。
故选BD。
非选择题部分
三、非选择题(本题共7小题,共58分)
14. 某同学用如图所示的实验装置来做“探究平抛运动特点”的实验;
(1)为探究平抛运动竖直分运动的特点,用如图甲所示的装置进行实验。用小锤打击弹性金属片后,A球水平抛出,同时B球被释放,做自由落体运动,下列说法正确的是( )
A. 同学应该用眼睛仔细“看”两小球是否同时落地
B. 应改变装置的高度,多次实验
C. 高度不变,用比较大的力敲击弹性金属片,A球落地点变远,A球在空中运动时间也变大
(2)如图乙所示,某同学在做平抛运动实验时得出如图丙所示的小球运动轨迹,、、三点的位置在运动轨迹上且坐标已标出。(取)则:
①小球平抛运动的初速度为_____。(结果保留2位有效数字)
②小球运动到点的速度为_____。(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)B (2) ①. 2.0 ②. 2.5
【解析】
【小问1详解】
A.同学应该用耳朵听落地声,一个声音说明同时落地,两个声音说明不同时,故A错误;
B.需要改变小球下落的高度进行多次实验,确保实验结论的准确性,故B正确;
C.高度不变,A球在空中运动时间不变,用比较大的力敲击弹性金属片,则A球初速度变大,落地点变远,故C错误。
故选B。
【小问2详解】
[1][2]平抛运动在竖直方向上做匀加速直线运动,根据逐差法可得、、三点相邻两点间的时间间隔
水平方向做匀速直线运动,则小球平抛运动的初速度
小球运动到点时沿竖直方向的分速度
则小球运动到点的速度
15. 在探究“加速度与力和质量的关系”实验中,某同学设计了甲、乙、丙三种实验方案,试回答下列问题:
(1)(多选)关于本实验的要求,下列说法正确的是( )
A. 本实验与“探究向心力与角速度、半径、质量的关系”实验的思想原理是一样的
B. 三个方案中细线都应与水平桌面平行
C. 丙方案中必须满足小车的质量远大于重物的质量
D. 甲、乙、丙方案都需要补偿阻力
(2)该同学根据乙方案(已合理补偿阻力,定滑轮质量不计),在验证加速度与质量的关系时,改变小车上砝码质量,测出对应的加速度,做出的图像如图所示。已知弹簧测力计的读数恒为,图中纵轴的截距为,斜率为,则小车的质量为_____(请用、两个字母来表示)
【答案】(1)AD (2)
【解析】
【小问1详解】
A.本实验探究加速度与力和质量的关系,采用控制变量法,与“探究向心力与角速度、半径、质量的关系”实验的思想原理是一样的,故A正确;
B.为了保证细线拉力方向与小车运动方向一致,且在补偿阻力后拉力等于合外力,三个方案中细线都应与木板平行,故B错误;
C.丙方案中使用了力传感器,可以直接测量细线拉力,不需要满足小车的质量远大于重物的质量,故C错误;
D.为了使细线拉力等于小车受到的合外力,甲、乙、丙方案都需要补偿阻力,故D正确。
故选AD。
【小问2详解】
根据牛顿第二定律,对小车和车上砝码整体分析,设小车质量为,砝码质量为,拉力为,则有
变形可得
结合图像可知,图线斜率
纵轴截距
联立解得小车质量
16. 某同学用水平气垫导轨来“验证机械能守恒定律”,实验方案如下图:
(1)该同学的数据记录如下,遮光条宽度为,气垫导轨上滑块(含遮光条)的质量为,钩码的质量为,两光电门中心的间距为,滑块通过两光电门的挡光时间分别为、,当地的重力加速度为,滑块经过光电门1的速度_________,滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统的重力势能减少量_________,系统的动能增加量_________,若在误差允许的范围内两者相等,则系统机械能守恒。
(2)此装置气垫导轨的气流充足,多次实验总是发现减小的重力势能总小于系统动能的增量,可能的原因有( )
A. 没有保证 B. 定滑轮质量不可忽略
C. 滑轮转动中转轴摩擦 D. 导轨其实不水平,且左低右高
【答案】(1) ①. ②. ③. (2)D
【解析】
【小问1详解】
[1]滑块经过光电门时的瞬时速度可用极短时间内的平均速度代替,故滑块经过光电门1的速度
[2]滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,钩码下降的高度为,滑块在水平导轨上运动势能不变,故系统重力势能减少量
[3]系统动能增加量等于末动能减初动能,即
其中
代入得
【小问2详解】
A.验证系统机械能守恒定律时,研究对象是滑块和钩码组成的系统,不需要满足的条件,与题意不符,故A错误;
B.若定滑轮质量不可忽略,部分重力势能会转化为滑轮的转动动能,导致滑块和钩码的动能增量小于重力势能减少量,与题意不符,故B错误;
C.滑轮转动中转轴摩擦会消耗机械能,导致动能增量小于重力势能减少量,与题意不符,故C错误;
D.若导轨左低右高,滑块从右向左运动过程中高度下降,重力对滑块做正功,系统重力势能的减少量应为,而计算时只计入了,导致计算出的势能减少量小于动能增加量,符合题意,故D正确。
故选D。
17. 如图所示,绝缘细线将质量为的足够小的带电小球悬挂在O点,当空中竖直平面内加上如图所示斜向上与水平方向成角,大小为的匀强电场时,小球能在图示位置处于静止状态,此时细线与竖直方向成角。(取 ,)求:
(1)小球是正电荷还是负电荷?
(2)带电小球所带电荷量大小为多少?
(3)剪断细线后经过,带电小球的位移是多少?
【答案】(1)正电荷 (2)
(3)16m
【解析】
【小问1详解】
对小球受力分析,可知其受重力、细线的拉力和电场力,根据平衡条件,可知电场力方向与电场强度方向相同时,小球才能处于平衡状态。可知小球带正电荷。
【小问2详解】
小球受力平衡,则有
解得
【小问3详解】
剪断细线后,重力和电场力不变,根据牛顿第二定律有
带电小球做初速度为0的匀加速直线运动,位移
解得x=16m
18. 一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其图像如图所示。已知汽车的质量,汽车受到的阻力为车重的0.2倍,取。
(1)求汽车的额定功率和最大速度;
(2)当汽车的速度大小为时,求此时加速度大小;
(3)若当时汽车达到最大速度,求汽车启动过程的总位移;
【答案】(1)80kW;20m/s
(2)
(3)150m
【解析】
【小问1详解】
已知阻力为车重的0.2倍,即
前汽车做匀加速直线运动,匀加速加速度
由牛顿第二定律
可得
5s末汽车达到额定功率,有
当汽车达到最大速度时,牵引力与阻力平衡,即,由可得最大速度
【小问2详解】
速度时,汽车已达到额定功率,由可得此时的牵引力
再由牛顿第二定律
解得
【小问3详解】
汽车启动过程分为两个阶段:0~5s匀加速阶段、5~15s额定功率行驶阶段,总位移为两阶段位移之和
①匀加速阶段,由匀变速直线运动位移公式计算位移,则
② 额定功率行驶阶段,由动能定理
解得
③总位移
19. 某小组设计了一传送装置,其竖直截面如图所示。半径为的四分之一圆弧轨道通过水平短轨道与倾角为的传送带平滑连接,轨道和传送带均固定在地面上。传送带以恒定速率顺时针转动。现有一质量为的物块,在圆弧轨道最高点静止下滑,到达轨道最低点,再经点滑上传送带。物块与传送带间的动摩擦因数为,其余轨道均光滑。已知,,,。不计空气阻力,物块可视为质点,传送带足够长,取。求物块:
(1)第一次运动到点时轨道对物块的支持力大小;
(2)第一次冲上传送带的最大距离;
(3)物块从最高点第一次下滑回到B过程中电动机多消耗的电能;
【答案】(1)
(2)2.8m (3)
【解析】
【小问1详解】
物块由P点运动至A点的过程机械能守恒,有
物块在A点时,由牛顿第二定律可得
解得
【小问2详解】
物块滑上传送带速度,摩擦力方向沿传送带向下,根据牛顿第二定律有
解得
上滑的距离
当速度达到后,摩擦力方向沿传送带向上,根据牛顿第二定律有
解得
上滑的距离
第一次冲上传送带的最大距离
【小问3详解】
物块从最高点返回点的过程中,加速度大小仍为,根据
解得
该过程传送带发生的位移
物块从最高点第一次下滑回到过程中电动机多消耗的电能
20. 如图所示,一装置由的倾斜直轨道AB、水平直轨道BC、“雨滴”形曲线轨道CDE、水平直轨道EF和木板组成,除木板外,其余轨道均固定在地面上,和轨道平滑连接。“雨滴”形曲线轨道CDE左右对称,D为最高点。图中圆1和圆2分别为、两点的曲率圆,半径分别为、。对于一般曲线上的某点,若存在一个最接近该点附近曲线的圆,则这个圆叫做曲率圆,它的半径叫做该点的曲率半径。一质量的滑块(可视为质点)从A点静止滑下,其与AB、BC轨道的动摩擦因数,长为,BC长,滑块全程不脱离轨道。木板质量,长为,上表面的动摩擦因数,上表面与EF轨道等高,下表面与地面的摩擦力不计,其余轨道均光滑。取。则:
(1)求滑块到达C点时的速度大小;
(2)求最终滑块与木板间产生的热量;
(3)滑块在轨道CDE内侧运动时的向心加速度大小恰好始终恒为,求曲线轨道CDE任意高度处的曲率半径与的关系。
【答案】(1)
(2)
(3)()
【解析】
【小问1详解】
滑块从A点下滑到C点可得
解得
【小问2详解】
由机械能守恒定律可知滑块以滑上木板,对滑块
解得
且 ,
对木板
解得
且 ,
当两者速度相等时,解得
可得 ,
最终滑块与木板间产生的热量
解得
【小问3详解】
从C点到P点
解得
在P点
可得
在点
解得
从C点到D点
解得
所以
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高一物理学科练习
1.本卷共6页满分100分,考试时间90分钟;
2.答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字;
3.所有答案必须写在答题纸上的相应区域内,写在试卷上无效;
4.考试结束后,需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30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. 下列四组物理量中均为矢量的是( )
A. 速度的变化量 加速度 B. 功 功率
C. 力 动能 D. 电量 电场强度
2. 表面张力大小,其中L为长度、为表面张力系数,则物理量的单位用国际单位制中的基本单位表示为( )
A. N/m B. C. D.
3. 如图是北京时间2026年4月2号清晨6:35分,阿尔忒弥斯2号发射场景,在大约10天的时间里,乘坐“阿尔忒弥斯2号”的4名宇航员将绕地球飞行两圈,然后绕月球背面飞行,最后返回地球,这是时隔54年人类准备重返月球的一次壮举。下列说法正确的是( )
A. 火箭点火起飞瞬间,发射速度达到
B. 火箭点火起飞瞬间,火箭受到的重力与喷出的气体对火箭的作用力是一对平衡力
C. 火箭绕月飞行时加速度不变
D. 火箭发射升空的动力,来自其尾部喷出的气体对火箭的反作用力
4. 2026年意大利米兰冬奥会赛场上,中国冰雪健儿奋勇拼搏、再创辉煌。关于他们比赛过程中的动作与物理规律,下列说法正确的是( )
A. 甲图苏翊鸣在空中完成高难度动作时,处于失重状态
B. 乙图研究谷爱凌在空中转体动作时可以将其视为质点
C. 丙图徐梦桃从起跳到落地的轨迹长度,等于她此次运动的位移大小
D. 丁图研究宁忠岩在速度滑冰弯道转弯时,受到重力、支持力、摩擦力和向心力
5. 如图所示,在考虑空气阻力的情况下,一个小球从点抛出沿轨迹运动,其中是最高点。若小球受到空气阻力大小与瞬时速度大小成正比,则( )
A. 小球做抛体运动
B. 小球竖直方向分运动的加速度在O点最大
C. 小球在P点的加速度方向与速度方向垂直
D. 小球在整个运动过程中机械能保持不变
6. 有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A. 如图a汽车停在拱桥最高点时对桥的压力就是重力
B. 如图b悬挂于同一点的两个小球在同一水平面做圆锥摆运动,则两小球做匀速圆周运动的周期相等
C. 如图c同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的、位置先后分别做匀速圆周运动,则小球在位置的角速度等于在位置时的角速度
D. 如图d火车转弯超过规定速度行驶时,外侧轮子的轮缘受到外轨水平向外的弹力
7. 嫦娥六号探测器着陆月球表面的过程示意图如图所示,探测器先在半径为的轨道Ⅰ做匀速圆周运动,周期为。从点变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达近月点B点再次变轨到近月圆轨道Ⅲ,最后安全落在月球上。已知嫦娥六号探测器质量为m,月球质量为,半径为,引力常量为。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号探测器绕月球做匀速圆周运动过程中,线速度保持不变
B. 探测器在轨道Ⅱ上从到的最短时间为
C. 在近月圆轨道上,嫦娥六号探测器做匀速圆周运动的线速度大小为
D. 嫦娥六号探测器从点变轨进入椭圆轨道Ⅱ需要向后喷火加速
8. 如图某同学自制了一个简易动滑轮演示仪器,柔软的轻质细绳左端固定在竖直圆环上点,右端可在竖直圆环上自由移动,右端的位置比左端略高,均高于圆心且位于竖直直径的两侧,位置低于圆心。动滑轮下面悬挂了质量为的物块,不计动滑轮的摩擦,下列说法正确的是( )
A. 若如图所示时绳OA上的弹力大小为
B. 若绳右端缓慢下移到的过程中,绳OA上的力大于绳OB上的力
C. 若绳右端缓慢左移至和左端位置A重合,则绳上张力先增大后减小
D. 若保持右端在位置不变,绕过圆心且垂直于圆面的轴顺时针缓慢转动圆环,直到点运动至最高点的过程中,当左右两端等高时绳上张力最大
9. 如图所示,在光滑水平面上,一质量为做匀速直线运动的小球,经过a点时受一水平恒力的作用,经过点时速度方向偏转。已知经过点的速度大小为、方向与连线夹角为,连线长度为。对小球从到的运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球在点的速度为
B. 所用的时间为
C. 最小速度大小为
D. 若仅改变小球在点的速度大小,小球下一次经过连线时的速度偏转角也发生变化
10. 在一次训练中,滑雪运动员(可视为质点)以某一水平速度从半径为的圆弧轨道最高点开始下滑,至点脱离轨道,与的夹角,最终落在地面上的点,如图所示。其中段为光滑圆轨道(圆心为),不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 在点时,该运动员所受支持力大于重力
B. 从点到点的过程中,运动员的速度大小变化得越来越慢
C. 落到P点时重力的功率为
D. 运动员在点的速度为
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分,每小题至少有一个选项是符合题目要求的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11. 下列有关物理思想方法的说法正确的是( )
A. 动能定理的得出运用了演绎推理
B. 质点和重心概念的得出都是应用了理想化模型的思想方法
C. 加速度公式与电场强度公式都采用了比值定义法
D. 卡文迪什利用扭秤测量引力常量的实验中用到了放大的思想
12. 如图所示,电荷量为的点电荷放在原本不带电、长度为的导体棒的左侧,点电荷在导体棒的中心轴线上距离棒左端处的位置,导体棒内达到静电平衡。已知点为导体棒的中心,静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 导体棒左端带正电,右端带负电
B. 导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度大小为
C. 与导体棒左端间的电场为匀强电场
D. 将导体棒左端接地后再断开,最后移走点电荷,导体棒最终带负电
13. 如图所示,在水平地面上固定一倾角为的斜面,一劲度系数的轻质弹簧,其下端固定在斜面底端,整根弹簧足够长且处于自然状态且与斜面平行。质量为的滑块(视为质点)与斜面间动摩擦因数为,从距离弹簧上端处由静止释放。设滑块与弹簧接触瞬间无机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,取重力加速度大小为。规定滑块释放处为坐标原点O、沿斜面向下为位移正方向。则( )
A. 滑块下滑过程中以滑块与弹簧为系统,则该系统机械能守恒
B. 当滑块下滑位移时,其加速度为
C. 滑块下滑到距离O点时,重力的功率最大
D. 滑块运动至最低点距O的距离为
非选择题部分
三、非选择题(本题共7小题,共58分)
14. 某同学用如图所示的实验装置来做“探究平抛运动特点”的实验;
(1)为探究平抛运动竖直分运动的特点,用如图甲所示的装置进行实验。用小锤打击弹性金属片后,A球水平抛出,同时B球被释放,做自由落体运动,下列说法正确的是( )
A. 同学应该用眼睛仔细“看”两小球是否同时落地
B. 应改变装置的高度,多次实验
C. 高度不变,用比较大的力敲击弹性金属片,A球落地点变远,A球在空中运动时间也变大
(2)如图乙所示,某同学在做平抛运动实验时得出如图丙所示的小球运动轨迹,、、三点的位置在运动轨迹上且坐标已标出。(取)则:
①小球平抛运动的初速度为_____。(结果保留2位有效数字)
②小球运动到点的速度为_____。(结果保留2位有效数字)
15. 在探究“加速度与力和质量的关系”实验中,某同学设计了甲、乙、丙三种实验方案,试回答下列问题:
(1)(多选)关于本实验的要求,下列说法正确的是( )
A. 本实验与“探究向心力与角速度、半径、质量的关系”实验的思想原理是一样的
B. 三个方案中细线都应与水平桌面平行
C. 丙方案中必须满足小车的质量远大于重物的质量
D. 甲、乙、丙方案都需要补偿阻力
(2)该同学根据乙方案(已合理补偿阻力,定滑轮质量不计),在验证加速度与质量的关系时,改变小车上砝码质量,测出对应的加速度,做出的图像如图所示。已知弹簧测力计的读数恒为,图中纵轴的截距为,斜率为,则小车的质量为_____(请用、两个字母来表示)
16. 某同学用水平气垫导轨来“验证机械能守恒定律”,实验方案如下图:
(1)该同学的数据记录如下,遮光条宽度为,气垫导轨上滑块(含遮光条)的质量为,钩码的质量为,两光电门中心的间距为,滑块通过两光电门的挡光时间分别为、,当地的重力加速度为,滑块经过光电门1的速度_________,滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统的重力势能减少量_________,系统的动能增加量_________,若在误差允许的范围内两者相等,则系统机械能守恒。
(2)此装置气垫导轨的气流充足,多次实验总是发现减小的重力势能总小于系统动能的增量,可能的原因有( )
A. 没有保证 B. 定滑轮质量不可忽略
C. 滑轮转动中转轴摩擦 D. 导轨其实不水平,且左低右高
17. 如图所示,绝缘细线将质量为的足够小的带电小球悬挂在O点,当空中竖直平面内加上如图所示斜向上与水平方向成角,大小为的匀强电场时,小球能在图示位置处于静止状态,此时细线与竖直方向成角。(取 ,)求:
(1)小球是正电荷还是负电荷?
(2)带电小球所带电荷量大小为多少?
(3)剪断细线后经过,带电小球的位移是多少?
18. 一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其图像如图所示。已知汽车的质量,汽车受到的阻力为车重的0.2倍,取。
(1)求汽车的额定功率和最大速度;
(2)当汽车的速度大小为时,求此时加速度大小;
(3)若当时汽车达到最大速度,求汽车启动过程的总位移;
19. 某小组设计了一传送装置,其竖直截面如图所示。半径为的四分之一圆弧轨道通过水平短轨道与倾角为的传送带平滑连接,轨道和传送带均固定在地面上。传送带以恒定速率顺时针转动。现有一质量为的物块,在圆弧轨道最高点静止下滑,到达轨道最低点,再经点滑上传送带。物块与传送带间的动摩擦因数为,其余轨道均光滑。已知,,,。不计空气阻力,物块可视为质点,传送带足够长,取。求物块:
(1)第一次运动到点时轨道对物块的支持力大小;
(2)第一次冲上传送带的最大距离;
(3)物块从最高点第一次下滑回到B过程中电动机多消耗的电能;
20. 如图所示,一装置由的倾斜直轨道AB、水平直轨道BC、“雨滴”形曲线轨道CDE、水平直轨道EF和木板组成,除木板外,其余轨道均固定在地面上,和轨道平滑连接。“雨滴”形曲线轨道CDE左右对称,D为最高点。图中圆1和圆2分别为、两点的曲率圆,半径分别为、。对于一般曲线上的某点,若存在一个最接近该点附近曲线的圆,则这个圆叫做曲率圆,它的半径叫做该点的曲率半径。一质量的滑块(可视为质点)从A点静止滑下,其与AB、BC轨道的动摩擦因数,长为,BC长,滑块全程不脱离轨道。木板质量,长为,上表面的动摩擦因数,上表面与EF轨道等高,下表面与地面的摩擦力不计,其余轨道均光滑。取。则:
(1)求滑块到达C点时的速度大小;
(2)求最终滑块与木板间产生的热量;
(3)滑块在轨道CDE内侧运动时的向心加速度大小恰好始终恒为,求曲线轨道CDE任意高度处的曲率半径与的关系。
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