内容正文:
南海科学高中2028届高一年级第二学期物理学科第一次统测
一、单选题
1. 哈尔滨2025年第九届亚洲冬季运动会短道速滑项目上,我国选手林孝埈夺得男子500米金牌。比赛中林孝埈减速滑过弯道时,他所受合力及速度方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 某游乐园的摩天轮如图所示,摩天轮绕圆心O做匀速圆周运动,A、B是摩天轮上的两个点,且,则( )
A. A、B线速度之比为2∶1 B. A、B角速度之比为2∶1
C. A、B向心加速度之比为1∶2 D. A点所受合外力方向始终不变
3. 如图所示,汽车过拱桥可以看作圆周运动。则汽车通过拱桥最高点时,汽车( )
A. 处于平衡状态
B. 车速越快,对桥面压力越大
C. 所需要的向心力方向竖直向下
D. 竖直方向受到重力、支持力和向心力
4. 如图所示,有一条两岸平直,河水流速恒为的大河,河宽为800米。小林驾着小船过河,船在静水中的速度,船头方向始终与河岸垂直。关于小船过河,下列说法正确的是( )
A. 小船实际运动轨迹与河岸垂直
B. 过河所需时间为
C. 小船实际运动的速度大小为
D. 若水流速度变大,过河所需时间变长
5. 如图甲所示,无人机送餐服务已经在试行。通过机载传感器能描绘出无人机运动的图像,图乙是无人机在水平方向上的图像,图丙是无人机在竖直方向上的图像。则无人机的运动轨迹近似为( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,地球赤道上方有两颗卫星A、B,轨道半径分别为、,其中(),若卫星A的周期为,则卫星B的周期为( )
A. B. C. D.
7. 图甲为一种小型打夯机,利用冲击和冲击振动作用分层夯实回填土,图乙为这种打夯机的结构示意图。质量为的摆锤通过轻杆与总质量为的底座(含电动机)上的转轴相连,轻杆质量忽略不计。电动机带动摆锤绕转轴在竖直面内以角速度匀速转动,转动半径为,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 摆锤转到最低点时,底座对地面的压力可能为零
B. 摆锤转到轻杆水平时,轻杆对摆锤的作用力大小为
C. 若摆锤转到最高点时,轻杆对摆锤的弹力为0,则角速度
D. 若摆锤转到最高点时,底座对地面的压力刚好为零,则角速度
二、多选题
8. 2025年10月16日,我国成功发射互联网低轨12组卫星,这些卫星在距地面200至2000公里的低轨道绕地球做匀速圆周运动,远低于地球静止轨道卫星,如图所示。则互联网低轨卫星与静止轨道卫星相比( )
A. 运行周期较小 B. 角速度较小
C. 线速度较小 D. 加速度较大
9. “醒狮”是融武术、舞蹈、音乐等为一体的民俗文化瑰宝,在岭南地区尤为盛行。某次醒狮采青表演中,两只狮子分别站在高度不同的梅花桩上,以大小相等的初速度同时水平抛出两颗质量相等的生菜a和b,两颗生菜运动轨迹的交点为P,生菜在空中的运动可视为平抛运动.则下列说法正确的是( )
A. a生菜比b生菜晚落地
B. a、b两颗生菜经过P点时重力的瞬时功率相等
C. a生菜落地时的速度大于b生菜落地时的速度
D. a生菜的水平位移大于b生菜的水平位移
10. 国家十三五规划中提出实施新能源汽车推广计划,提高电动车产业化水平。某款电动概念汽车在平直的公路上由静止开始启动,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v-t图像如图所示,已知汽车的质量为m=2×103kg,汽车受到的阻力为车重的0.1倍,g取10m/s2,则下列说法正确的是( )
A. 汽车的额定功率为50kW
B. 汽车的速度为12m/s时,其加速度为1.5m/s2
C. 汽车在前5s内的牵引力为4×103N
D. 汽车的最大速度为30m/s
三、实验题
11. “探究平抛运动的特点”实验装置如图1所示。
(1)下列说法正确的是( )
A. 斜槽轨道不需要光滑
B. 利用铅垂线在坐标纸上画出通过坐标原点的竖直线为y轴
C. 记录点迹时,钢球从斜槽上不同位置无初速释放5~6次,落到挡板上通过挤压复写纸在白纸上留下印迹
D. 数据处理时,需要用平滑曲线把所有的点连接起来
(2)如图2所示,方格纸边长L=5cm实验记录了钢球在平抛运动中的点迹A和C,已知B1、B2两点中有一个是运动轨迹上的点,那么这个点是_________(选填“B1”或“B2”),平抛运动到C点时的时间为_________s,到A点的速度为_________m/s,g取10m/s2。(最后一空保留2位有效数字)
12. 某实验小组用图甲所示的装置,来探究向心力与角速度大小的关系。滑块套在光滑的水平杆上,可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过细绳连接滑块。滑块中心固定一宽度为d的遮光片,滑块(含遮光片)总质量为m,固定在支架上的光电门可以记录遮光片通过的时间,滑块中心到竖直杆的距离为l。
(1)滑块随杆做匀速圆周运动,经过光电门时的遮光时间为,则滑块的角速度______(用、l、d表示)。
(2)多次测量滑块随杆做匀速圆周运动的角速度,得到多组力传感器示数F和遮光时间t的数据后,以F为纵坐标,以______(选填“”或“”)为横坐标,作出图像,如图乙所示,图像是一条斜率为______(用m、l、d表示)且过原点的直线,说明向心力与______(选填“角速度”或“角速度平方”)成正比。
四、解答题
13. 如图所示,质量的滑雪运动员从高度h=30m的坡顶由静止下滑,斜坡的倾角,滑雪板与雪面之间的动摩擦因数。则运动员滑至坡底的过程中:(g取10m/s2,,,装备质量不计)
(1)滑雪运动员所受的重力对他做了多少功?
(2)滑雪运动员所受的摩擦力对他做了多少功?
(3)各力对运动员做的总功是多少?
14. 如图所示,半径R=0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内,半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点冲上竖直半圆环,沿轨道运动到B点飞出,最后落在水平地面上的C点(图上未画),g取10m/s2。
(1)能实现上述运动时,小球在B点的最小速度是多少?
(2)能实现上述运动时,A、C间的最小距离是多少?
(3)能实现上述运动时,C点的最小速度的大小是多少?
15. 如图所示摩托车做腾跃特技表演,沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台,接着以4m/s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A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为2m,人和车的总质量为200kg,特技表演的全过程中,空气阻力不计.(计算中取g=10m/s2.求:
(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离s.
(2)从平台飞出到达A点时速度大小及圆弧对应圆心角θ.
(3)若已知人和车运动到圆弧轨道最低点O速度为6m/s,求此时人和车对轨道的压力.
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南海科学高中2028届高一年级第二学期物理学科第一次统测
一、单选题
1. 哈尔滨2025年第九届亚洲冬季运动会短道速滑项目上,我国选手林孝埈夺得男子500米金牌。比赛中林孝埈减速滑过弯道时,他所受合力及速度方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】做曲线运动的物体速度沿曲线的切线方向,受力指向曲线的凹侧,且由题意知运动员做减速运动,合力方向应与速度方向成钝角,故D正确,ABC错误。
故选D。
2. 某游乐园的摩天轮如图所示,摩天轮绕圆心O做匀速圆周运动,A、B是摩天轮上的两个点,且,则( )
A. A、B线速度之比为2∶1 B. A、B角速度之比为2∶1
C. A、B向心加速度之比为1∶2 D. A点所受合外力方向始终不变
【答案】C
【解析】
【详解】B.A、B两点同轴转动,具有相同的周期和角速度,B错误;
A.根据,A、B两点角速度相同,由题意知,所以,A错误;
C.根据,A、B两点角速度相同,由题意知,所以A、B向心加速度之比为1:2,C正确;
D.匀速圆周运动中,合外力方向指向圆心,方向时刻在变化,D错误。
故选C。
3. 如图所示,汽车过拱桥可以看作圆周运动。则汽车通过拱桥最高点时,汽车( )
A. 处于平衡状态
B. 车速越快,对桥面压力越大
C. 所需要的向心力方向竖直向下
D. 竖直方向受到重力、支持力和向心力
【答案】C
【解析】
【详解】A.汽车通过拱桥最高点时,做圆周运动,合力不可能为0,即汽车不是处于平衡状态,故A错误;
B.在最高点,对车有
解得
可知车速越快,桥面给车的支持力越小,即车对桥面压力越小,故B错误;
C.汽车通过拱桥最高点时,做圆周运动,所需要的向心力方向竖直向下,故C正确;
D.车竖直方向受到重力、支持力,没有向心力,向心力是效果力,不是实际存在的力,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,有一条两岸平直,河水流速恒为的大河,河宽为800米。小林驾着小船过河,船在静水中的速度,船头方向始终与河岸垂直。关于小船过河,下列说法正确的是( )
A. 小船实际运动轨迹与河岸垂直
B. 过河所需时间为
C. 小船实际运动的速度大小为
D. 若水流速度变大,过河所需时间变长
【答案】C
【解析】
【详解】A.小船沿垂直河岸方向做匀速运动,沿水流方向也做匀速运动,则合速度方向与河岸不垂直,即实际运动轨迹与河岸不垂直,A错误;
B.过河所需时间为,B错误;
C.小船实际运动的速度大小为,C正确;
D.渡河时间只有船速决定,若水流速度变大,过河所需时间不变,D错误。
故选C。
5. 如图甲所示,无人机送餐服务已经在试行。通过机载传感器能描绘出无人机运动的图像,图乙是无人机在水平方向上的图像,图丙是无人机在竖直方向上的图像。则无人机的运动轨迹近似为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由x-t图像可知无人机在x方向做匀速直线运动;根据竖直方向的v-t图像可知,无人机在y方向向上先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动;则加速度先向上后向下,即合外力先向上后向下,因合力方向指向轨迹的凹侧,可知无人机的运动轨迹近似图像为C。
故选C。
6. 如图所示,地球赤道上方有两颗卫星A、B,轨道半径分别为、,其中(),若卫星A的周期为,则卫星B的周期为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据开普勒第三定律
得到
故选B。
7. 图甲为一种小型打夯机,利用冲击和冲击振动作用分层夯实回填土,图乙为这种打夯机的结构示意图。质量为的摆锤通过轻杆与总质量为的底座(含电动机)上的转轴相连,轻杆质量忽略不计。电动机带动摆锤绕转轴在竖直面内以角速度匀速转动,转动半径为,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 摆锤转到最低点时,底座对地面的压力可能为零
B. 摆锤转到轻杆水平时,轻杆对摆锤的作用力大小为
C. 若摆锤转到最高点时,轻杆对摆锤的弹力为0,则角速度
D. 若摆锤转到最高点时,底座对地面的压力刚好为零,则角速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.摆锤转到最低点时,摆锤的加速度方向向上,轻杆对摆锤的作用力向上,则轻杆对底座的作用力向下,所以底座对地面的压力不可能为零,故A错误;
B.摆锤转到轻杆水平时,轻杆对摆锤的作用力大小为
故B错误;
C.若摆锤转到最高点时,轻杆对摆锤的弹力为0,则有
可得
故C错误;
D.若摆锤转到最高点时,底座对地面的压力刚好为零,则轻杆对底座的作用力向上,大小为
以摆锤为对象,根据牛顿第二定律可得
联立解得
故D正确。
故选D。
二、多选题
8. 2025年10月16日,我国成功发射互联网低轨12组卫星,这些卫星在距地面200至2000公里的低轨道绕地球做匀速圆周运动,远低于地球静止轨道卫星,如图所示。则互联网低轨卫星与静止轨道卫星相比( )
A. 运行周期较小 B. 角速度较小
C. 线速度较小 D. 加速度较大
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据
可得
低轨卫星与静止轨道卫星相比运行半径较小,周期较小,A正确;
B.根据
可知低轨卫星与静止轨道卫星周期较小,角速度较大,B错误;
C.根据
可得
低轨卫星与静止轨道卫星相比运行半径较小,线速度较大,C错误;
D.由
可得
低轨卫星与静止轨道卫星相比运行半径较小,加速度较大,D正确。
故选AD。
9. “醒狮”是融武术、舞蹈、音乐等为一体的民俗文化瑰宝,在岭南地区尤为盛行。某次醒狮采青表演中,两只狮子分别站在高度不同的梅花桩上,以大小相等的初速度同时水平抛出两颗质量相等的生菜a和b,两颗生菜运动轨迹的交点为P,生菜在空中的运动可视为平抛运动.则下列说法正确的是( )
A. a生菜比b生菜晚落地
B. a、b两颗生菜经过P点时重力的瞬时功率相等
C. a生菜落地时的速度大于b生菜落地时的速度
D. a生菜的水平位移大于b生菜的水平位移
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.平抛运动的运动时间由竖直高度决定,.由于,所以,即生菜a比生菜b晚落地,故A正确;
B.重力的瞬时功率,由于两颗生菜从抛出到P点的下降高度不同,所以经过P点时,两颗生菜竖直方向的分速度不同,因此两颗生菜重力的瞬时功率不相等,故B错误;
C.落地速度,由于水平初速度大小相同,但运动时间,所以生菜a的落地时的速度更大,故C正确;
D.水平位移,由于,所以,故D正确。
故选ACD。
10. 国家十三五规划中提出实施新能源汽车推广计划,提高电动车产业化水平。某款电动概念汽车在平直的公路上由静止开始启动,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v-t图像如图所示,已知汽车的质量为m=2×103kg,汽车受到的阻力为车重的0.1倍,g取10m/s2,则下列说法正确的是( )
A. 汽车的额定功率为50kW
B. 汽车的速度为12m/s时,其加速度为1.5m/s2
C. 汽车在前5s内的牵引力为4×103N
D. 汽车的最大速度为30m/s
【答案】BD
【解析】
【详解】AC.汽车的质量为m=2×103kg,汽车受到的阻力为车重的0.1倍,可得阻力为
前5s内做匀加速直线运动,根据速度时间图像的斜率表示加速度,可得加速度为
根据牛顿第二定律可得
可得牵引力为
5s末达到额定功率,速度为,可得汽车的额定功率为
解得,故AC错误;
B.汽车的速度为12m/s时,根据
可得此时的牵引力为
根据
可得加速度为,故B正确;
D.当汽车牵引力大小等于阻力时,速度达到最大,有
可得,故D正确。
故选BD。
三、实验题
11. “探究平抛运动的特点”实验装置如图1所示。
(1)下列说法正确的是( )
A. 斜槽轨道不需要光滑
B. 利用铅垂线在坐标纸上画出通过坐标原点的竖直线为y轴
C. 记录点迹时,钢球从斜槽上不同位置无初速释放5~6次,落到挡板上通过挤压复写纸在白纸上留下印迹
D. 数据处理时,需要用平滑曲线把所有的点连接起来
(2)如图2所示,方格纸边长L=5cm实验记录了钢球在平抛运动中的点迹A和C,已知B1、B2两点中有一个是运动轨迹上的点,那么这个点是_________(选填“B1”或“B2”),平抛运动到C点时的时间为_________s,到A点的速度为_________m/s,g取10m/s2。(最后一空保留2位有效数字)
【答案】(1)AB (2) ①. B1 ②. 0.3 ③. 1.4
【解析】
【小问1详解】
A.斜槽轨道不需要光滑,只需要保证速度相同即可,故A正确;
B.利用铅垂线在坐标纸上画出通过坐标原点的竖直线为y轴,故B正确;
C.记录点迹时,钢球从斜槽上同一位置无初速释放,故C错误;
D.数据处理时,大部分点在线上,不在线上的点均匀分布两侧,故D错误。
故选AB。
【小问2详解】
[1]平抛运动在水平方向做匀速直线运动,可知B点为AC时间中点,竖直方向做匀加速直线运动,可知在竖直方向B离A点更近,故填;
[2]运动到C点的时间
[3]到A点时,水平速度
竖直速度
A点速度
12. 某实验小组用图甲所示的装置,来探究向心力与角速度大小的关系。滑块套在光滑的水平杆上,可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过细绳连接滑块。滑块中心固定一宽度为d的遮光片,滑块(含遮光片)总质量为m,固定在支架上的光电门可以记录遮光片通过的时间,滑块中心到竖直杆的距离为l。
(1)滑块随杆做匀速圆周运动,经过光电门时的遮光时间为,则滑块的角速度______(用、l、d表示)。
(2)多次测量滑块随杆做匀速圆周运动的角速度,得到多组力传感器示数F和遮光时间t的数据后,以F为纵坐标,以______(选填“”或“”)为横坐标,作出图像,如图乙所示,图像是一条斜率为______(用m、l、d表示)且过原点的直线,说明向心力与______(选填“角速度”或“角速度平方”)成正比。
【答案】(1)
(2) ①. ②. ③. 角速度平方
【解析】
【小问1详解】
滑块的线速度大小为
由
可得
【小问2详解】
[1]由向心力表达式
则
[2][3]以为横坐标,直线的斜率为,说明向心力与角速度平方成正比。
四、解答题
13. 如图所示,质量的滑雪运动员从高度h=30m的坡顶由静止下滑,斜坡的倾角,滑雪板与雪面之间的动摩擦因数。则运动员滑至坡底的过程中:(g取10m/s2,,,装备质量不计)
(1)滑雪运动员所受的重力对他做了多少功?
(2)滑雪运动员所受的摩擦力对他做了多少功?
(3)各力对运动员做的总功是多少?
【答案】(1)1.5×104J
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
运动员从坡顶滑至坡底,竖直高度下降,重力做功与运动路径无关,根据重力做功公式有
代入已知数据解得
【小问2详解】
运动员沿斜面运动的路程为
运动员垂直斜面方向受力平衡,根据平衡条件有
滑雪板与雪面间的滑动摩擦力大小为
摩擦力方向与运动方向相反,根据功的定义有
联立解得
代入已知数据解得
【小问3详解】
支持力始终与运动员的位移方向垂直,因此支持力做功为
各力对运动员所做的总功为
代入已知结果解得
14. 如图所示,半径R=0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内,半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点冲上竖直半圆环,沿轨道运动到B点飞出,最后落在水平地面上的C点(图上未画),g取10m/s2。
(1)能实现上述运动时,小球在B点的最小速度是多少?
(2)能实现上述运动时,A、C间的最小距离是多少?
(3)能实现上述运动时,C点的最小速度的大小是多少?
【答案】(1)2m/s
(2)0.8m (3)
【解析】
【小问1详解】
小球在B点时,当重力刚好提供向心力,速度最小,则有
解得小球在B点的最小速度为
【小问2详解】
小球从B点抛出后做平抛运动,竖直方向有
解得
则A、C间的最小距离为
【小问3详解】
小球落在C点时的竖直分速度为
则C点的最小速度为
15. 如图所示摩托车做腾跃特技表演,沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台,接着以4m/s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A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为2m,人和车的总质量为200kg,特技表演的全过程中,空气阻力不计.(计算中取g=10m/s2.求:
(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离s.
(2)从平台飞出到达A点时速度大小及圆弧对应圆心角θ.
(3)若已知人和车运动到圆弧轨道最低点O速度为6m/s,求此时人和车对轨道的压力.
【答案】(1)1.6m (2)m/s,90° (3)5600N
【解析】
【详解】(1)车做的是平抛运动,很据平抛运动的规律可得:
竖直方向上:
水平方向上:
可得:
.
(2)摩托车落至A点时其竖直方向的分速度:
到达A点时速度:
设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为,则:
即,所以:
(3)对摩托车受力分析可以知道,摩托车受到的指向圆心方向的合力作为圆周运动的向心力,所以有:
当时,计算得出.
由牛顿第三定律可以知道人和车在最低点O时对轨道的压力为5600 N.
答:(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离.
(2)从平台飞出到达A点时速度,圆弧对应圆心角.
(3)当最低点O速度为6m/s,人和车对轨道的压力5600 N.
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