四川绵阳市三台中学2024-2025学年高一下学期期末考试物理试卷

**基本信息** 2024-2025学年四川三台中学高一下期末物理试卷，以神舟十八号、筒车、摩托车特技等真实情境为载体，覆盖曲线运动、圆周运动、机械能等核心知识，通过模型建构与科学推理考查物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|类平抛运动、运动合成与分解|结合光滑斜面、红蜡块运动等情境，考查运动和相互作用观念| |多选题|3/18|圆周运动、天体变轨|以水平圆盘、卫星变轨为背景，体现科学推理与质疑创新| |实验题|2/16|向心力验证、重力加速度测量|设计光电门与力传感器实验，培养科学探究能力| |计算题|3/38|平抛与圆周综合、机械能守恒|摩托车特技、半球形陶罐等复杂情境，综合考查模型建构与问题解决|

（祝同学们考试成功！） 2024-2025学年度四川省三台中学高2024级高一下期末考试 物理学科试卷 命题人：李虎 审题人：张小博 注意事项：请遵守答题卡上的“注意事项”认真作答，切勿使用红笔蓝笔作答，否则后果自负！ 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1.如图所示的光滑固定斜面长为，宽为，倾角为，物块从斜面左上方顶点沿水平方向射入，同一时刻物块从斜面左方中间处点水平方向射入，最后均从底端右侧点离开斜面。物块均可看成质点，则(    ) A. 物块的速度变化量大于物块的速度变化量 B. 物块与物块的运动时间相等 C. 仅改变初速度大小，物块与物块能在斜面上相遇 D. 物块与物块射入的初速度相等 2.下列四幅图涉及不同的物理情境，以下说法正确的是(    ) A. 图甲中，船头垂直河岸匀速行驶，水流速度越大，渡河时间越长 B. 图乙中，若红蜡块在竖直方向做匀速运动，则在水平方向做匀加速运动 C. 图丙中，若小锤用力敲击弹性金属片，球会比水平弹出的球先落地 D. 图丁中，当小车向左匀速运动时，物块将加速上升 3.如图所示，某光滑容器的截面为抛物线，两完全相同小球沿容器壁在不同高度水平面内做匀速圆周运动，小球可视为质点，运动过程中两小球(    ) A. 周期相等 B. 线速度大小相等 C. 向心加速度大小相等 D. 所需向心力大小相等 4.筒车图甲是利用水流带动车轮，使装在车轮上的竹筒自动将水提上岸进行灌溉的装置。其简化模型如图乙所示，转轴为，在同一高度，分别为最低点和最高点，为水面；筒车在水流的推动下顺时针做半径为，角速度大小为的匀速圆周运动。竹筒在点开始打水，从点离开水面；假设从点到点的过程中，竹筒所装的水质量为且保持不变，重力加速度为。下列说法正确的是(    ) A. 竹筒过点时，线速度大小为 B. 竹筒从点到点的过程中，向心加速度保持不变 C. 水轮车上均匀装有个竹筒，则相邻竹筒打水的时间间隔为 D. 竹筒过点时，竹筒对水的作用力大小大于 5.年月日，神舟十八号载人飞船成功发射到预定轨道经变轨后与天和核心舱空间站完成对接．若该飞船发射过程可以简化为如图所示的过程：Ⅰ为近地圆轨道轨道半径可视为等于地球半径，Ⅲ为距地面高度为的圆形工作轨道，Ⅱ为与轨道Ⅰ、Ⅲ相切的椭圆转移轨道，切点分别为、已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，引力常量为下列说法正确的是 A. 飞船在轨道Ⅰ运行经过点时速度等于在轨道Ⅱ运行经过点时的速度 B. 飞船在轨道Ⅲ经过点时的加速度大于在轨道Ⅱ经过点时的加速度 C. 飞船从点第一次运动到点所用时间为 D. 地球的平均密度为 6.如图甲所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，一质量为的小球从与弹簧上端距离为的点处由静止释放，以点为坐标原点，竖直向下为正方向建立轴，小球所受弹力的大小随小球位置坐标的变化关系如图乙所示，其中时，。不计空气阻力，重力加速度为。下列结论正确的是(    ) A. 小球动能的最大值为 B. 弹簧弹性势能最大值为 C. 当时，小球重力势能与弹簧弹性势能之和最小 D. 小球压缩弹簧过程中重力的功率逐渐减小 7.如图所示，倾角的斜面固定在水平地面上，物块和通过不可伸长的轻绳连接并跨过轻质定滑轮，轻绳与斜面平行。已知的质量，的质量，开始时两物块均静止，距地面高度，与定滑轮间的距离足够大。现将、从静止释放，不计一切摩擦。则 A. 落地前、组成的系统机械能不守恒 B. 落地时速度的大小为 C. 落地后继续沿斜面向上运动 D. 落地瞬间，的重力瞬时功率为 二、多选题：本大题共3小题，共18分（全选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 8.如图所示，水平圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动，圆盘上距离圆心为的位置有一个质量的小物体小物体可视为质点，小物体与圆盘间的动摩擦因数，小物体始终与圆盘保持相对静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。下列说法中正确的是(    ) A. 若，圆盘的最大角速度为 B. 若，圆盘的最大转速为 C. 若圆盘角速度大小为，则一定不大于 D. 若圆盘角速度大小为，则小物块的线速度不大于 9.如图为质量为的中星卫星发射变轨过程的简化示意图，其中轨道Ⅰ为近地圆轨道，轨道Ⅲ为距离地面高度为的圆轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道，轨道Ⅱ与轨道Ⅰ和轨道Ⅲ分别相切于点和点。已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，忽略地球自转的影响。若取无穷远处引力势能为零，质量为的物体在距离地球球心为时的引力势能为地球的质量，为引力常量，下列说法正确的是(    ) A. 中星卫星在轨道Ⅱ上经过点的速度大于经过点的速度 B. 中星卫星在轨道Ⅲ上的动能为 C. 中星卫星从轨道Ⅰ运动到轨道Ⅲ机械能增加了 D. 中星卫星在轨道Ⅱ上运行的周期是在轨道Ⅲ上运行的周期的 10.如图，固定在竖直面内的光滑轨道由直线段和圆弧段组成，两段相切于点，段与水平面夹角为，段圆心为，最高点为、与的高度差等于圆弧轨道的直径。小球从点以初速度冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达点，下列说法正确的是(    ) A. 小球从到的过程中，对轨道的压力逐渐增大 B. 小球从到的过程中，重力的功率先减小后增大再减小 C. 小球从到的过程中不脱离轨道，在点的最大速度为 D. 小球从到的过程中不脱离轨道，最大速度为 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11.如图甲所示是叶紫同学设计的验证向心力大小表达式的实验装置。在处固定一力传感器，其下方用细线悬挂一重力为的小球，在小球静止的最低点处固定一光电门。含有数据采集器及配套设施的光电门和力传感器均未画出实验时，首先用刻度尺测出小球静止时悬点到球心的距离，然后将小球从最低点处拉升到一定高度后保持细线绷紧由静止释放，释放后。小球做部分圆周运动，当小球运动到处时采集一组数据：力传感器的示数和小球通过光电门的遮光时间。之后每隔采集一组、的数据，共采集组。改变小球做圆周运动的半径，重复上述步骤。根据采集的数据，作出的图像如图乙所示。（6分） 图乙是以          为纵坐标作出的用已知量和测量量的字母表示。 根据图乙中的任意一条图线均可得到：做圆周运动的物体，当质量和          一定时，向心力的大小与线速度或角速度的平方成正比。 若在图乙中横坐标上取某一值，图乙中的每一条图线对应的纵坐标的值与相应的半径的           选填“乘积”或“比值”相等，则可得：做圆周运动的物体，当质量和线速度的大小一定时，向心力的大小与半径成反比。 实验中，每次改变小球做圆周运动的半径后，小球由静止释放的位置距最低点的高度          。 A.必须相同 B.必须不同 C.可以相同，也可以不同 12.某实验小组为了测定当地的重力加速度设计了如下实验：用不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接在固定的力传感器上，装置如图甲所示，测得小球质量为，球心到悬挂点的距离为，力传感器记录下某次小球在竖直平面内摆动过程轻绳拉力的大小随时间的变化如图乙所示，其中是实验中测得的最大拉力值，是实验中测得的最小拉力值，请回答以下问题：（10分） 小球第一次运动至最低点的过程，动能的增加量           当地的重力加速度          以上均用题中所给字母表示 考虑到空气阻力的影响，重力加速度测量值          真实值选填“大于”、“小于”或“等于” 为进一步减小实验误差，该实验小组在小球球心运动的最低点安装上光电门，并借助计算机收集小球每次经过最低点时轻绳的拉力和小球的遮光时间，利用数表软件快速作出图像，如图丙所示。已知图像的纵截距为、斜率为，则当地的重力加速度          ，该小球的直径          。用、、和表示 四、计算题：本大题共3小题，共38分。（说明：如果只写出最后答案，将得0分！） 13.如图所示摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高顶部水平高台，接着以水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，、为圆弧两端点，其连线水平，已知圆弧半径为，人和车的总质量为，特技表演的全过程中，空气阻力不计。计算中取。求：（10分） 从平台飞出到点，人和车运动的水平距离； 从平台飞出到达点时的速度大小； 若已知人和车运动到圆弧轨道最低点速度为，求此时人和车对轨道的压力。 14.如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合，转台以一定角速度匀速旋转．一质量为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，它和点的连线与之间的夹角为重力加速度大小为．（12分） 求出物块线速度大小； 若时，小物块受到的摩擦力恰好为零，求； 若为第问的值，且，求小物块受到的摩擦力大小； 15.如图所示，质量为的玩具小车以恒定功率由静止开始从点到达点。已知小车在到达点前已匀速，段长度为，动摩擦因数。随后小车关闭发动机进入段，已知轨道，段水平，与小车之间的动摩擦因数均为，段长度可调，段长度，光滑竖直圆轨道段半径，在最低点处稍微错开，斜面段由特殊材料制成，水平距离，高度可调，小车与段间动摩擦因数随其水平距离的关系如图，与平滑连接。忽略其他阻力，小车可视为质点，重力加速度取。求：（16分） 小车在段的运动时间； 若要保证小车能到达竖直圆轨道且运动时不脱轨，求长度的调节范围； 调节长度为，若小车能停在斜面上，求斜面高度的范围。 2024-2025学年度四川省三台中学高2024级高一下期末考试 物理学科答案 1.【答案】  【解析】物块在斜面上做类平抛运动，沿斜面向下方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度  ，沿水平方向做匀速直线运动。 A.物块在斜面上运动时只受重力和支持力，合力沿斜面向下，加速度  恒定。速度变化量  。物块沿斜面向下的位移            物块沿斜面向下的位移  由           得  可知  ，所以  ，故A正确； B.由  得  ，  则  ，运动时间不相等，故B错误； C.若两物块同时射入，沿斜面向下方向加速度相同，初速度均为零，两者在沿斜面方向相对静止，距离始终保持  ，不可能在斜面上相遇，与初速度大小无关，故C错误； D.沿水平方向位移均为  ，由     得  因为  ，所以  ，初速度不相等，故D错误。 2.【答案】  【解析】A.图甲中，船相对水垂直河岸匀速行驶，根据 ，可知渡河时间与水流速度无关，故A错误； B.若红蜡块沿竖直方向做匀速直线运动，则有 ，水平方向若做匀加速直线运动，则有 ，联立解得 ，即  ，其运动轨迹不是一个关于的二次函数图像，故B错误； C.由于平抛运动在竖直方向为自由落体运动，因此用力敲击弹性金属片，球与水平弹出的球同时落地，故C错误； D.根据运动的分解可知 ，当小车以速度  向左匀速运动时，绳与水平方向的夹角  减小，  增大，则物块上升的速度  增大，即物块加速上升，故D正确。 3.【答案】  【解析】A、设抛物线方程为开口向上，顶点在原点，小球做匀速圆周运动的圆周半径为，对应高度为。对小球受力分析：受重力、支持力。竖直方向受力平衡：，水平方向提供向心力：，其中为抛物线在该点的切线与水平方向的夹角，由抛物线导数可得：。由受力平衡式，两式相除得：，代入，约去后得：。周期与圆周半径、高度无关，因此两小球周期相等， A正确； B、由，代入，得。半径越大位置越高，线速度越大，故线速度不相等， B错误； C、由，半径越大，向心加速度越大，故向心加速度不相等，C错误； D、向心力，半径越大，向心力越大，故向心力不相等，D错误。 4.【答案】  【解析】A.竹筒过  点时，线速度大小为  ，故A错误； B.竹筒从  点到  点的过程中，做匀速圆周运动，向心加速度大小  恒定不变，向心加速度方向不断变化，故B错误； C.相邻竹筒打水的时间间隔为  ，故C错误； D.竹筒中的水做匀速圆周运动，合力指向圆心，如图所示 可知  ，故D正确； 故选D。 5.【答案】  【解析】飞船在轨道Ⅰ运行经过点时必须加速才能变轨到轨道Ⅱ运行，所以A错误 由得，飞船在轨道Ⅲ经过点时的加速度等于在轨道Ⅱ经过点时的加速度，B错误 由，联立方程得，飞船从点第一次运动到点所用时间为，C正确 由得地球质量，地球体积，地球的平均密度为，D错误． 6.【答案】  【解析】A.小球达到最大速度的过程中，根据动能定理可知，故小球动能的最大值为，A正确 B.弹性势能最大对应最低点，初末动能为，由动能定理得：弹性势能最大值，由的结论，因此，远大于，B错误 C.系统总机械能守恒，总机械能动能重力势能弹性势能，因此动能最大时，重力势能与弹性势能之和最小；动能最大在平衡位置  处，不是  ，C错误； D.重力功率  ，压缩弹簧过程中，小球速度先增大后减小，因此重力功率先增大后减小，不是逐渐减小，D错误。 7.【答案】  【解析】根据题意可知，不计一切摩擦，则、组成的系统运动过程中，因一对绳的拉力做功代数和为零，相当于只有两物体的重力做功，则、组成的系统机械能守恒，故A错误； 设落地时速度的大小为，由关联速度可知此时的速度也为，由机械能守恒定律有 代入数据解得，故 B错误； 落地后继续沿斜面向上做匀减速直线运动，由动能定理有 解得沿斜面向上运动的距离为，故C正确； 由公式可知，落地时的重力瞬时功率为，故 D错误。 8.【答案】  【解析】小物体始终与圆盘保持相对静止，所以静摩擦力提供向心力，即。 当摩擦力等于最大静摩擦力时，角速度达到最大、转速达到最大。 即，若，，转速，故A正确、B错误； 由的分析可知，。若圆盘角速度大小为，则 由可知，，故C正确、D错误。 9.【答案】  【解析】根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道Ⅱ近地点点的速度大于在远地点点的速度，故A正确 在地球表面放一质量为的物体，有，卫星在轨道Ⅲ上，有，故动能，故B正确 卫星在轨道Ⅲ上的机械能，在轨道Ⅰ上，有，动能，机械能，卫星从轨道Ⅰ运动到轨道Ⅲ机械能增加了，故C正确 轨道Ⅱ的半长轴，由开普勒第三定律有，解得，故D错误。 10.【答案】  【解析】A.由题知，小球能沿轨道运动恰好到达点，则小球在点的速度为， 则逆向分析可知小球从到的过程中，有，， 联立有， 则从到的过程中由增大到，则逐渐减小，故F逐渐减小，而小球从到的过程中，对轨道的压力逐渐增大，A正确； B.由于到的过程中小球的速度逐渐减小，则到的过程中重力的功率为，则到的过程中小球重力的功率始终减小，则B错误； C.小球恰好在点不脱离轨道时，重力提供向心力，即，解得，这是小球在点不脱离轨道的最小速度，故 C错误； D.已知与的高度差等于圆弧轨道的直径，根据机械能守恒定律，当不脱离轨道的最小速度时，取最大值。代入可得：，段长度，从到由动能定理，从到由机械能守恒，联立解得，故D正确。 11.【答案】；半径；乘积；  【解析】根据向心力公式有，可见图乙是以为纵坐标作出的。 根据图乙中的任意一条图线的斜率，所以可得到做圆周运动的物体，当质量和半径一定时，向心力的大小与线速度或角速度的平方成正比。 由上分析，变形得，所以若在图乙中横坐标上取某一值，图乙中的每一条图线对应的纵坐标的值与相应的半径的乘积相等，则可得：做圆周运动的物体，当质量和线速度的大小一定时，向心力的大小与半径成反比。 实验中，小球到最低点的速度可以通过光电门测量，不需要保持定值，所以每次改变小球做圆周运动的半径后，小球由静止释放的位置距最低点的高度可以相同，也可以不同。故C正确，AB错误。 12.【答案】；；小于； ；  【解析】小球从最高点摆动至最低点，初速度为零，最低点速度为，由牛顿第二定律有： 解得： 在最高点，速度为零，由牛顿第二定律得： 小球从最高点摆动至最低点的过程，重心下降了，则重力势能的减少量为， 由机械能守恒定律有：，即： 联立可得重力加速度：、动能的增加量为：； 由于空气阻力做负功，导致机械能有损失，上式有；同样可得：，所以测量值偏小； 小球到达最低点的速度，在最低点由牛顿第二定律有： 代入得： 结合图象的截距和斜率有：， 所以：、 故答案为：；；小于；；。 13.【答案】解：从平台的最高点到点，做平抛运动，则由位移规律有： 代入可求得 摩托车落至点时，其竖直方向的分速度。 由于是从点恰能无碰撞地沿圆弧切线从点切入光滑竖直圆弧轨道，则由速度方向公式有： 所以 由速度矢量的合成知道： 在点，根据牛顿第二定律有： 代入求得支持力 再根据牛顿第三定律，车以轨道的压力等于支持力 答从平台飞出到点，人和车运动的水平距离是； 从平台飞出到达点时速度大小为，圆弧对应圆心角为； 若已知人和车运动到圆弧轨道最低点速度为，则此时人和车对轨道的压力为。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 14.【答案】解： 转动的线速度： 小物块在水平面内做匀速圆周运动，当小物块受到的摩擦力恰好等于零时，小物块所受的重力和陶罐的支持力的合力提供圆周运动的向心力， 有： 解得： 当时，小物块受到的摩擦力沿陶罐壁切线向下，设摩擦力的大小为，陶罐壁对小物块的支持力为，沿水平和竖直方向建立坐标系，则： 水平方向： 竖直方向： 代入数据解得： 同理，当时，小物块受到的摩擦力沿陶罐壁切线向上，则： 水平方向： 竖直方向： 代入数据解得：。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 15.【答案】小车匀速时的速度大小 小车从点运动到点过程，由动能定理： 解得小车在段的运动时间； 若甲恰能达到点，由动能定理有  解得  若甲恰能运动到圆心等高处，由动能定理有  解得  若甲恰能通过圆轨道最高点，在最高点有牛顿第二定律有  由动能定理有  解得  综上  或  因为  ，故能通过圆轨道，从，由动能定理有  解得  从冲上斜面，对任意一小段位移  ，摩擦力在  内做的功  将每一段  内摩擦力做功求和    若当  时，甲恰好不会冲出斜面，在点速度减为，由机械能守恒有  解得  检验：此时  ，故甲能在点停住。 如图，若当  时，甲在斜面上某处速度减为，且恰能停在该处  由机械能守恒有  其中  ，  所以  又因为此位置  其中  ，  联立解得  ，  所以  综上可知当  时，小车能停在斜面上。   【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $