精品解析：江苏省镇江市实验高级中学2024-2025学年高一下学期期中物理试卷

2024—2025学年高一下学期物理期中试题 一、单项选择题：共11小题，每小题4分，计44分。每小题只有一个选项最符合题意。 1. 提出万有引力定律和测出引力常量G的科学家分别是（　　） A. 牛顿、开普勒 B. 牛顿、卡文迪什 C. 牛顿、哥白尼 D. 牛顿、第谷 2. 关于圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 物体在恒力作用下不可能做圆周运动 B. 做匀速圆周运动的物体，所受合力是恒定的 C. 做圆周运动的物体，其加速度一定时刻指向圆心 D. 做圆周运动的物体所受合力总是与速度方向垂直 3. 如图所示为歼战机向上加速爬升的精彩画面，下图中曲线为爬升轨迹，则歼在轨迹上P点受到合力方向可能的是（　　） A. B. C. D. 4. 某卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径是r，速度大小为v，其绕行周期为（　　） A. B. C. D. 5. 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知： A. 太阳位于木星运行轨道的中心 B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D. 相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 6. 2024年1月，我国使用运载火箭成功将“爱因斯坦探针卫星”送入预定轨道，用于捕捉爱因斯坦预言的黑洞及引力波电磁对应体等天文现象。若卫星在距地面的轨道上绕地球稳定运行，该卫星的（　　） A. 运行周期等于地球的自转周期 B. 线速度大于地球的第一宇宙速度 C. 角速度等于地球静止卫星的角速度 D. 加速度大于地球静止卫星的加速度 7. 物体在两个相互垂直的力F1、F2作用下运动，力F1对物体做功3J，力F2对物体做功4J，则F1、F2的合力对物体做的功为（　　） A. -1J B. 1J C. 5J D. 7J 8. 质量为1kg的物体被小明同学用手由静止匀加速向上提升2m，这时物体的速度是4m/s，重力加速度g取10m/s2，则下列说法中正确的是 （　　） A. 手对物体做功12J B. 物体动能增加了20J C. 合外力对物体做功8J D. 物体克服重力做功-10J 9. 如图所示，半径为 R 的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心 O 的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为 m 的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为 0，且它和 O 点的连线与之间的夹角θ，重力加速度为 g。转台转动的角速度为（　　） A. B. C. D. 10. 如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g，质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（　　） A. mgR B. mgR C. mgR D. mgR 11. 跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的速率—时间图像如图所示。若已知和跳绳者的质量m，重力加速度为g，不计阻力，以下请估算正确的是（ ） A. 时间内完成了一次起跳 B. 上升的最大高度为 C. 克服重力的平均功率为 D. 落地前瞬间的瞬时功率为 二、非选择题：共5小题，计56分。其中第13题-第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位 12. 用如图甲所示的向心力演示仪探究向心力的大小Fn与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之转动，塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比由上至下分别是1：1，2：1和3：1（如图乙所示）。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的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短槽的C 处和长槽的A（或B）处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，他们所受向心力大小之比可由两塔轮中心标尺露出的等分格数计算出。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是 . A. 探究弹力和弹簧伸长的关系 B. 探究合力和分力的关系 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）若要探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带调至第______（填“一”、“二”“三”）层塔轮，然后将质量相等的两个小球分别放置挡板____和挡板______（填“A”、“B”、“C”） 处： （3）若传动皮带套在塔轮第二层，则塔轮转动时，AC两处的角速度之比为_____； （4）若质量相等的两小球分别放在挡板B和挡板C处，传动皮带位于第三层，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为_______。 13. 如图所示，在以角速度ω＝3rad/s匀速转动的水平圆盘上，放一质量m＝5kg的滑块，滑块离转轴的距离r＝0.2m，滑块与圆盘相对静止。已知滑块与圆盘之间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2，设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，滑块可视为质点，求： （1）滑块运动的线速度大小v和所受的摩擦力大小f； （2）要使滑块脱离圆盘，圆盘转动的最小角速度。 14. 某宇航员在火星上通过实验测量火星质量，他在火星表面h高处以初速度水平抛出一个小球，小球落到火星表面与抛出点的水平距离为L。已知火星的半径为R，引力常量为G，求： （1）火星表面的重力加速度g； （2）火星的质量M。 15. 一辆新能源汽车在专用道上进行起步测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程中速度随时间变化规律如图所示。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，求： （1）汽车在前5s内受到牵引力的大小； （2）汽车的额定功率P； （3）该车前25s内通过的位移大小为多少？ 16. 我国将于2022年举办冬会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，如图为一跳台滑雪赛道的简化示意图，图中倾角的长直助滑道AB与半径为的圆轨道BC相切于B点，A与B的竖直高度差，过圆弧轨道最低点C的切线水平，着陆坡CD倾角为（），质量的运动员（含滑板，可视为质点）从长直助滑道AB的A点由静止开始，在无助力的情况下以加速度匀加速滑下，在C点水平飞出后落在着陆坡上的D点，在B、C间运动时克服阻力做功，忽略空气阻力，取重力加速度，（，）求： （1）运动员在AB段下滑时受到阻力的大小； （2）运动员到达圆弧滑道最低点C时对轨道的压力； （3）运动员在着陆坡D点时的速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024—2025学年高一下学期物理期中试题 一、单项选择题：共11小题，每小题4分，计44分。每小题只有一个选项最符合题意。 1. 提出万有引力定律和测出引力常量G的科学家分别是（　　） A. 牛顿、开普勒 B. 牛顿、卡文迪什 C. 牛顿、哥白尼 D. 牛顿、第谷 【答案】B 【解析】 【详解】相关物理学史事实：牛顿总结前人研究成果提出了万有引力定律，卡文迪什通过扭秤实验首次精确测出了引力常量。 故选B。 2. 关于圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 物体在恒力作用下不可能做圆周运动 B. 做匀速圆周运动的物体，所受合力是恒定的 C. 做圆周运动的物体，其加速度一定时刻指向圆心 D. 做圆周运动的物体所受合力总是与速度方向垂直 【答案】A 【解析】 【详解】A．做圆周运动的物体由所受外力的合力沿半径方向的分力提供向心力，向心力方向总是指向圆心，方向不断发生改变，可知，做圆周运动的物体的合力方向不断发生变化，即物体在恒力作用下不可能做圆周运动，故A正确； B．做匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，即切向的合力为0，可知，做匀速圆周运动的物体由所受外力的合力提供向心力，其方向不断发生变化，可知，其所受合力大小不变，方向不断变化，故B错误； C．做变速圆周运动的物体，线速度大小发生变化，切向的加速度不为0，沿半径方向的合力提供向心力，可知，物体若做变速圆周运动，其加速度一定不指向圆心，故C错误； D．结合上述可知，物体若做变速圆周运动，物体所受合力方向与速度方向不垂直，故D错误。 故选A。 3. 如图所示为歼战机向上加速爬升的精彩画面，下图中曲线为爬升轨迹，则歼在轨迹上P点受到合力方向可能的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据曲线运动的条件，合力指向轨迹凹侧，又因是加速爬升，则合力与速度夹角为锐角。 故选A。 4. 某卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径是r，速度大小为v，其绕行周期为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据周期与线速度的关系有 故选D。 5. 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知： A. 太阳位于木星运行轨道的中心 B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D. 相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 【答案】C 【解析】 【详解】太阳位于木星运行轨道的焦点位置，选项A错误；根据开普勒行星运动第二定律可知，木星和火星绕太阳运行速度的大小不是始终相等，离太阳较近点速度较大，较远点的速度较小，选项B错误；根据开普勒行星运动第三定律可知， 木星与火星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，选项C正确；根据开普勒行星运动第二定律可知，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积相等，但是不等于木星与太阳连线扫过面积，选项D错误；故选C. 6. 2024年1月，我国使用运载火箭成功将“爱因斯坦探针卫星”送入预定轨道，用于捕捉爱因斯坦预言的黑洞及引力波电磁对应体等天文现象。若卫星在距地面的轨道上绕地球稳定运行，该卫星的（　　） A. 运行周期等于地球的自转周期 B. 线速度大于地球的第一宇宙速度 C. 角速度等于地球静止卫星的角速度 D. 加速度大于地球静止卫星的加速度 【答案】D 【解析】 【详解】AC．地球同步轨道的高度大约为36000km，可知地球静止卫星轨道半径大于此卫星轨道半径，根据万有引力提供向心力 则 可知，此卫星的周期小于地球静止卫星的周期，即小于地球自转的周期，由 可知，此卫星的角速度大于地球自转的角速度，故A、C错误； B．第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大速度，则此卫星的线速度小于第一宇宙速度，故B错误； D．因为地球静止卫星轨道半径大于此卫星轨道半径，由万有引力提供向心力 则 得该卫星的加速度大于地球静止卫星的加速度，故D正确。 故选D。 7. 物体在两个相互垂直的力F1、F2作用下运动，力F1对物体做功3J，力F2对物体做功4J，则F1、F2的合力对物体做的功为（　　） A. -1J B. 1J C. 5J D. 7J 【答案】D 【解析】 【详解】由于功是标量，合力对物体做的功应等于各分力做功的代数和，即F1、F2的合力对物体做的功为 W＝3J＋4J＝7J 故选D。 8. 质量为1kg的物体被小明同学用手由静止匀加速向上提升2m，这时物体的速度是4m/s，重力加速度g取10m/s2，则下列说法中正确的是 （　　） A. 手对物体做功12J B. 物体动能增加了20J C. 合外力对物体做功8J D. 物体克服重力做功-10J 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据功能关系，手对物体做功等于物体机械能的增加量，则手对物体做功为，故A错误； B．物体动能增加量等于末动能与初动能的差值，即，故B错误； C．根据动能定理，合外力对物体做功等于物体动能的变化量，即，故C正确； D．物体克服重力做功为，故D错误。 故选C。 9. 如图所示，半径为 R 的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心 O 的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为 m 的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为 0，且它和 O 点的连线与之间的夹角θ，重力加速度为 g。转台转动的角速度为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】对小物块受力分析，由题意可知，小物块受重力，和罐壁的支持力，由牛顿第二定律可得 解得 故选C。 10. 如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g，质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（　　） A. mgR B. mgR C. mgR D. mgR 【答案】C 【解析】 【详解】试题分析：据题意，质点在位置P是具有的重力势能为：；当质点沿着曲面下滑到位置Q时具有的动能为：，此时质点对轨道压力为：，由能量守恒定律得到：，故选项C正确． 考点：能量守恒定律、圆周运动 【名师点睛】本题分析的关键是找出质点在初始位置是的机械能和在末位置时的机械能，两个位置机械能只差就等于摩擦力做的功的大小即；但在球末位置时的动能时需要用到圆周运动规律，，由此式可以求出在末位置的速度，也就可以求解此位置的动能大小了． 11. 跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的速率—时间图像如图所示。若已知和跳绳者的质量m，重力加速度为g，不计阻力，以下请估算正确的是（ ） A. 时间内完成了一次起跳 B. 上升的最大高度为 C. 克服重力的平均功率为 D. 落地前瞬间的瞬时功率为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，跳绳一次时间为，在时间内完成了两次起跳，A错误； B．由题意可知，上升时间为 故上升的高度为 B错误； C．克服重力做的功为 则克服重力做功的功率为 C错误； D．落地速度为 故落地前瞬间的瞬时功率为 D正确。 故选D。 二、非选择题：共5小题，计56分。其中第13题-第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位 12. 用如图甲所示的向心力演示仪探究向心力的大小Fn与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之转动，塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比由上至下分别是1：1，2：1和3：1（如图乙所示）。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的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短槽的C 处和长槽的A（或B）处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，他们所受向心力大小之比可由两塔轮中心标尺露出的等分格数计算出。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是 . A. 探究弹力和弹簧伸长的关系 B. 探究合力和分力的关系 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）若要探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带调至第______（填“一”、“二”“三”）层塔轮，然后将质量相等的两个小球分别放置挡板____和挡板______（填“A”、“B”、“C”） 处： （3）若传动皮带套在塔轮第二层，则塔轮转动时，AC两处的角速度之比为_____； （4）若质量相等的两小球分别放在挡板B和挡板C处，传动皮带位于第三层，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为_______。 【答案】（1）C （2） ①. 一 ②. B ③. C （3）1：2 （4）2：9 【解析】 【小问1详解】 本实验探究是向心力与质量、角速度以及半径的关系，采用的实验方法是控制变量法； A．探究弹力和弹簧伸长的关系采用的实验方法是归纳法，与本实验方法不同，故A错误； B．探究合力和分力的关系采用的实验方法是等效法，与本实验的探究方法不同，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系采用的是控制变量法，分别探究质量一定时，加速度与力、以及合力一定时，加速度与质量的关系，故C正确。 故选C。 【小问2详解】 [1][2][3]若要探究向心力和半径的关系时，需要保持质量和角速度相同，应将传动皮带调至第一层塔轮，然后将质量相等的两个小球分别放置挡板B处和挡板C处； 【小问3详解】 若传动皮带套在塔轮第二层，则塔轮转动时，两塔轮边缘的线速度相等，根据线速度和角速度以及半径的关系，可知AC两处的角速度之比为1：2； 【小问4详解】 若质量相等的两小球分别放在挡板B和挡板C处，则半径之比为2：1，传动皮带位于第三层，则当塔轮匀速转动时，角速度之比为1：3，根据向心力表达式 小球所需向心力之比等于左右两标尺的露出的格子数之比，所以露出的格子数之比为2：9。 13. 如图所示，在以角速度ω＝3rad/s匀速转动的水平圆盘上，放一质量m＝5kg的滑块，滑块离转轴的距离r＝0.2m，滑块与圆盘相对静止。已知滑块与圆盘之间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2，设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，滑块可视为质点，求： （1）滑块运动的线速度大小v和所受的摩擦力大小f； （2）要使滑块脱离圆盘，圆盘转动的最小角速度。 【答案】（1）；；（2） 【解析】 【详解】（1）根据 可知滑块运动的线速度大小为。依题意，滑块所受静摩擦力提供其做匀速圆周运动的向心力，即 （2）随着圆盘转动角速度的增大，滑块所需向心力也随之增大，当滑块所受静摩擦力达到最大静摩擦时恰好脱离圆盘，即 解得 14. 某宇航员在火星上通过实验测量火星质量，他在火星表面h高处以初速度水平抛出一个小球，小球落到火星表面与抛出点的水平距离为L。已知火星的半径为R，引力常量为G，求： （1）火星表面的重力加速度g； （2）火星的质量M。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）小球做平抛运动，竖直方向有 水平方向有 联立解得火星表面的重力加速度为 （2）在火星表面有 联立解得火星的质量为 15. 一辆新能源汽车在专用道上进行起步测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程中速度随时间变化规律如图所示。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，求： （1）汽车在前5s内受到牵引力的大小； （2）汽车的额定功率P； （3）该车前25s内通过的位移大小为多少？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由图像可知，汽车在前5s做匀加速直线运动，则加速度为 根据牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 5s末汽车的功率达到额定功率，此时速度为v=20m/s 则车的额定功率 【小问3详解】 汽车前5s内的位移为 汽车行驶过程中的最大速度为 汽车5s到25s内汽车做非匀变速直线运动，根据动能定理有 解得 则该车前25s内通过的位移大小为 16. 我国将于2022年举办冬会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，如图为一跳台滑雪赛道的简化示意图，图中倾角的长直助滑道AB与半径为的圆轨道BC相切于B点，A与B的竖直高度差，过圆弧轨道最低点C的切线水平，着陆坡CD倾角为（），质量的运动员（含滑板，可视为质点）从长直助滑道AB的A点由静止开始，在无助力的情况下以加速度匀加速滑下，在C点水平飞出后落在着陆坡上的D点，在B、C间运动时克服阻力做功，忽略空气阻力，取重力加速度，（，）求： （1）运动员在AB段下滑时受到阻力的大小； （2）运动员到达圆弧滑道最低点C时对轨道的压力； （3）运动员在着陆坡D点时的速度大小。 【答案】（1）150N （2）， （3） 【解析】 【详解】（1） ① 代入数据可得 ② (2)根据动能定理，运动员从A到C过程满足 ③ 在C点： ④ 根据牛顿第三定律： ⑤ 联立并代入数据可得 ⑥ ⑦ (3)设小球在D点时速度方向与水平方向夹角为 根据平抛规律可知 ⑧ ⑨ 联立可得 ⑩ 【点睛】此题涉及到三种基本运动：匀变速直线运动、平抛运动和圆周运动；关键是掌握每种运动的研究方法，找出三种运动的关联关系，灵活运用物理规律求解. 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $