精品解析：江苏省常州市金坛区第一中学2024-2025学年高一下学期阶段性调研物理试卷

金坛区第一中学2025年春学期高一年级阶段性调研 物理学科试卷 （满分：100分，时长：75分钟） 命题人：　　　审核人： 一、单项选择题（共11小题，每小题4分，合计44分） 1. 在推导太阳对行星引力的表达式的过程中，所没有用到的规律有（　　） A. 开普勒三定律 B. 牛顿第一定律 C. 牛顿第二定律 D. 牛顿第三定律 2. 如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为真空中光速）的飞船反向运动。则下列说法正确的是（　　） A. 甲乙两人相对速度为1.4c B. 甲观察到乙的身高变高 C. 甲观察到乙所乘的飞船变短 D. 甲观察到乙所带的钟表显示时间变快 3. 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统．其中北斗—G4为一颗地球静止轨道卫星，北斗—IGSO2为一颗倾斜同步轨道卫星，北斗—M3为一颗中圆地球轨道卫星（轨道半径小于静止轨道半径），下列说法正确的是（ ） A. 北斗—G4和北斗—IGSO2都相对地面静止 B. 北斗—G4和北斗—IGSO2的轨道半径相等 C. 北斗—M3与北斗—G4的周期平方之比等于高度立方之比 D. 北斗—M3的线速度比北斗—IGSO2的线速度小 4. 如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动，他们的运动均可近似看成匀速圆周运动．如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪些量 A. 地球绕太阳公转的半径和周期 B. 月球绕地球转动的半径和周期 C. 地球的半径和地球绕太阳公转的周期 D. 地球的半径和月球绕地球转动的周期 5. 某行星沿椭圆轨道运动，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为（　　） A. vb＝va B. vb＝va C. vb＝va D. vb＝va 6. 一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（　　） A. 向心加速度大小之比为4∶1 B. 角速度大小之比为2∶1 C. 周期之比为1∶8 D. 轨道半径之比为1∶2 7. 对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径三次方r3与周期平方T2的关系作出如图所示图象，则可求得地球质量为（已知引力常量为G）（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示，“嫦娥五号”卫星从地球上发射先经历绕地飞行调相轨道，再从调相轨道上的P点进入地月转移轨道，然后在地月转移轨道上的Q点进入到绕月飞行轨道段。假设调相轨道和绕月轨道分别是长半轴为a、b的椭圆轨道，卫星在两椭圆轨道上分别绕地球、月球运行的周期为、。则下列说法中正确的是（　　） A. B. 从地月转移轨道切入到绕月轨道时，卫星在Q点必须加速 C. 从调相轨道切入到绕月转移轨道时，卫星在P点必须加速 D. “嫦娥五号”卫星在地月转移轨道上运行的速度应7.9km/s≤v≤11.2km/s 9. 如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（　　） A. 重力做正功，弹力不做功 B. 重力做正功，弹力做负功，弹性势能减少 C. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功 D. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功 10. 两个物体A、B的质量之比为mA∶mB=2∶1，二者初速度相同，它们和水平桌面间的动摩擦因数相同，则二者在桌面上滑行到停止经过的距离之比为（　　） A. xA∶xB=2∶1 B. xA∶xB=1∶2 C. xA∶xB=4∶1 D. xA∶xB=1∶1 11. 物体从某一高度做初速为的平抛运动，为物体重力势能，为物体动能，h为下落高度，t为飞行时间，v为物体的速度大小。以水平地面为零势能面，不计空气阻力，下列图象中反映与各物理量之间关系可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、实验题（每小问3分，合计12分） 12. 以下是利用落体法验证机械能守恒定律的两种方案。 （1）采用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。 ①图乙中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器频率为50 Hz，打下O点（图中未标出）时，钩码开始下落，、、是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的0刻线与O点对齐，、、三个点所对刻度如图乙所示。打点计时器在打出b点时钩码下落的速度为_______m/s（计算结果保留三位有效数字）； （2）采用光电门验证机械能守恒定律，装置如图丙所示。切断电磁铁电源，让小钢球自由下落，下落过程中小钢球经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小钢球通过光电门1、2的时间、，用刻度尺测出两光电门间距离h，已知小钢球的直径为d，当地的重力加速度为g。 ①小钢球通过光电门1时的瞬时速度________（用题中所给的物理量表示）； ②保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出随h变化的图像，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率________（用题中所给的物理量表示），就可以验证小钢球下落过程中机械能守恒； ③若考虑空气阻力的影响，则实验得出的随h变化的图像的斜率一定________（填“大于”“小于”或“等于”）不考虑空气阻力时图线的斜率。 三计算题（4小题，合计44分） 13. 在圆轨道上质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，求： （1）卫星运行的速度； （2）卫星运行的周期； （3）卫星运行的加速度． 14. 设想嫦娥1号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，飞船发射的月球车在月球软着陆后，自动机器人在月球表面上沿竖直方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间t落回抛出点，已知该月球半径为R，万有引力常量为G，月球质量分布均匀。求： （1）月球表面的重力加速度大小； （2）月球的密度； （3）月球的第一宇宙速度大小。 15. 如图甲所示，质量m＝2 kg的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径R＝0.5 m的薄圆筒上。t＝0时刻，圆筒由静止开始绕竖直的中心轴转动，其角速度随时间的变化规律如图乙所示，小物体和地面间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g取10 m/s2，求： （1）小物体的速度v随时间的变化关系满足； （2）细线的拉力大小； （3）细线拉力的瞬时功率随时间的变化关系； （4）在0~4 s内，细线拉力做的功。 16. 如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R=0.5m，平台与轨道的最高点等高，一质量m=1kg的小球（可视为质点）从平台边缘的A处以一定的水平速度射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径OP与竖直线的夹角为53°，小球在最低点B对外轨压力为68N，已知，。 （1）求小球到达圆弧轨道最低点B时的速度大小。（答案可保留根号） （2）小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时，求小球对轨道的弹力。 （3）若圆轨道是粗糙的，以相同的初速度平抛，经管口Q出来后恰好到达管口P，求圆周运动中克服摩擦力做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 金坛区第一中学2025年春学期高一年级阶段性调研 物理学科试卷 （满分：100分，时长：75分钟） 命题人：　　　审核人： 一、单项选择题（共11小题，每小题4分，合计44分） 1. 在推导太阳对行星引力的表达式的过程中，所没有用到的规律有（　　） A. 开普勒三定律 B. 牛顿第一定律 C. 牛顿第二定律 D. 牛顿第三定律 【答案】B 【解析】 【详解】在推导过程中，首先依据开普勒第一定律将行星的运动近似看成圆形轨道，再由牛顿第二定律与开普勒第三定律导出太阳对行星的引力表达式，然后由牛顿第三定律导出了行星对太阳的引力与太阳质量的关系，唯一没用到的规律是牛顿第一定律，B正确。 故选B。 2. 如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为真空中光速）的飞船反向运动。则下列说法正确的是（　　） A. 甲乙两人相对速度为1.4c B. 甲观察到乙的身高变高 C. 甲观察到乙所乘的飞船变短 D. 甲观察到乙所带的钟表显示时间变快 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据狭义相对论的速度合成公式，得到相对速度，故A错误； B．相对论的尺缩效应只发生在运动方向，与运动方向垂直的尺寸不变，身高与运动方向垂直，甲观察到乙的身高不变，故B错误； C．根据相对论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确； D．根据相对论的钟慢效应，甲、乙两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙运动的速度更大，因此乙的钟要更慢一点，故D错误。 故选C。 3. 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统．其中北斗—G4为一颗地球静止轨道卫星，北斗—IGSO2为一颗倾斜同步轨道卫星，北斗—M3为一颗中圆地球轨道卫星（轨道半径小于静止轨道半径），下列说法正确的是（ ） A. 北斗—G4和北斗—IGSO2都相对地面静止 B. 北斗—G4和北斗—IGSO2的轨道半径相等 C. 北斗—M3与北斗—G4的周期平方之比等于高度立方之比 D. 北斗—M3的线速度比北斗—IGSO2的线速度小 【答案】B 【解析】 【详解】A．北斗—G4为一颗地球静止轨道卫星，可知北斗—G4相对地面静止；北斗—IGSO2为一颗倾斜同步轨道卫星，则北斗—IGSO2的周期等于地球自转周期，但北斗—IGSO2相对地面不是静止的，故A错误； B．根据万有引力提供向心力 可得 由于北斗—G4和北斗—IGSO2的周期相等，则北斗—G4和北斗—IGSO2的轨道半径相等，故B正确； C．根据开普勒第三定律 可知北斗—M3与北斗—G4的周期平方之比等于轨道半径立方之比，故C错误； D．根据万有引力提供向心力 可得 由于中圆地球轨道卫星轨道半径小于静止轨道半径，则北斗—M3的线速度比北斗—IGSO2的线速度大，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动，他们的运动均可近似看成匀速圆周运动．如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪些量 A. 地球绕太阳公转的半径和周期 B. 月球绕地球转动的半径和周期 C. 地球的半径和地球绕太阳公转的周期 D. 地球的半径和月球绕地球转动的周期 【答案】B 【解析】 【详解】试题分析：欲观测地球的质量M，根据，则需要知道围绕地球的卫星的半径和周期，而不是它绕太阳的半径与周期，故选项B正确． 考点：万有引力与航天． 5. 某行星沿椭圆轨道运动，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为（　　） A. vb＝va B. vb＝va C. vb＝va D. vb＝va 【答案】D 【解析】 【详解】由开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，设行星在近日点和远日点都经过极短时间扫过的面积相等得 得 故选D。 6. 一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（　　） A. 向心加速度大小之比为4∶1 B. 角速度大小之比为2∶1 C. 周期之比为1∶8 D. 轨道半径之比为1∶2 【答案】C 【解析】 【详解】D．卫星绕地球做匀速圆周运动 卫星动能 卫星动能减小为原来的时，卫星轨道半径变为原来的4倍，D错误。 A．卫星的速度变为原来的，根据可知向心加速度变为原来的，A错误； B．根据可知角速度变为原来的，B错误； C．根据可知，周期变为原来的8倍，C正确。 故选C。 7. 对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径三次方r3与周期平方T2的关系作出如图所示图象，则可求得地球质量为（已知引力常量为G）（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由万有引力提供向心力有 得 由图可知 所以地球的质量为 故C正确，ABD错误。 故选C。 【点睛】本题要掌握万有引力提供向心力这个关系，找到r3-T2函数关系，同时要能理解图象的物理含义，知道图象的斜率表示什么。 8. 如图所示，“嫦娥五号”卫星从地球上发射先经历绕地飞行调相轨道，再从调相轨道上的P点进入地月转移轨道，然后在地月转移轨道上的Q点进入到绕月飞行轨道段。假设调相轨道和绕月轨道分别是长半轴为a、b的椭圆轨道，卫星在两椭圆轨道上分别绕地球、月球运行的周期为、。则下列说法中正确的是（　　） A. B. 从地月转移轨道切入到绕月轨道时，卫星在Q点必须加速 C. 从调相轨道切入到绕月转移轨道时，卫星在P点必须加速 D. “嫦娥五号”卫星在地月转移轨道上运行的速度应7.9km/s≤v≤11.2km/s 【答案】C 【解析】 【详解】A．卫星在调相轨道和绕月轨道上运行时其中心天体分别为地球与月球，中心天体不同，。故A错误； B．卫星在Q点减速做向心运动，能使卫星从地月转移轨道切入到绕月轨道，故B错误； C．卫星在P点加速做离心运动，能使卫星从调相轨道切入到绕月转移轨道，故C正确； D．要使卫星离开地球，在地面的发射速度应大于11.2km/s，但卫星在地月转移轨道上运行的速度不一定大于11.2km/s，故D错误。 故选C。 9. 如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（　　） A. 重力做正功，弹力不做功 B. 重力做正功，弹力做负功，弹性势能减少 C. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功 D. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功 【答案】C 【解析】 【详解】AB．重物由A点摆向最低点B的过程中，重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加，故AB错误； CD．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，重物下降的竖直高度变小，可知重力做功减小，不可伸长的细绳拉力方向始终与速度方向垂直，可知弹力不做功，故C正确，D错误。 故选C。 10. 两个物体A、B的质量之比为mA∶mB=2∶1，二者初速度相同，它们和水平桌面间的动摩擦因数相同，则二者在桌面上滑行到停止经过的距离之比为（　　） A. xA∶xB=2∶1 B. xA∶xB=1∶2 C. xA∶xB=4∶1 D. xA∶xB=1∶1 【答案】D 【解析】 【详解】物体滑行过程中只有摩擦力做功，对利用动能定理 化简得 对利用动能定理 化简得 因此 故选D。 11. 物体从某一高度做初速为的平抛运动，为物体重力势能，为物体动能，h为下落高度，t为飞行时间，v为物体的速度大小。以水平地面为零势能面，不计空气阻力，下列图象中反映与各物理量之间关系可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．平抛运动过程由机械能守恒定律，有 则图像为倾斜直线，故A错误； B．地面为零势能参考面，设抛出点的高度为，则重力势能为 则图像为倾斜直线且为减函数，故B错误； C．平抛的竖直分运动为自由落体运动，有 故有 则图像为开口向下的抛物线，二者为二次函数关系，故C错误； D．根据动能定理有 则有 则图像为开口向下的抛物线，二者为二次函数关系，故D正确。 故选D。 二、实验题（每小问3分，合计12分） 12. 以下是利用落体法验证机械能守恒定律的两种方案。 （1）采用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。 ①图乙中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器频率为50 Hz，打下O点（图中未标出）时，钩码开始下落，、、是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的0刻线与O点对齐，、、三个点所对刻度如图乙所示。打点计时器在打出b点时钩码下落的速度为_______m/s（计算结果保留三位有效数字）； （2）采用光电门验证机械能守恒定律，装置如图丙所示。切断电磁铁电源，让小钢球自由下落，下落过程中小钢球经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小钢球通过光电门1、2的时间、，用刻度尺测出两光电门间距离h，已知小钢球的直径为d，当地的重力加速度为g。 ①小钢球通过光电门1时的瞬时速度________（用题中所给的物理量表示）； ②保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出随h变化的图像，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率________（用题中所给的物理量表示），就可以验证小钢球下落过程中机械能守恒； ③若考虑空气阻力的影响，则实验得出的随h变化的图像的斜率一定________（填“大于”“小于”或“等于”）不考虑空气阻力时图线的斜率。 【答案】（1）1.95 （2） ①. ②. ③. 小于 【解析】 【小问1详解】 ①用、两点之间的平均速度代表b点的瞬时速度，可知 【小问2详解】 ①[1]小钢球通过光电门1时的瞬时速度为 ②[2]不考虑空气阻力，小球经过两光电门过程，由动能定理可知 又 联立，可得，由此可知图像的斜率为，就可以验证小钢球下落过程中机械能守恒； ③[3]考虑空气阻力的影响，则小钢球下落的加速度小于g，由可知，实验得出的随h变化的图像的斜率一定小于不考虑空气阻力时图线的斜率。 三计算题（4小题，合计44分） 13. 在圆轨道上质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，求： （1）卫星运行的速度； （2）卫星运行的周期； （3）卫星运行的加速度． 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）在地面上，万有引力近似等于重力，则有 对地球卫星，根据万有引力提供向心力有 解得 （2）根据速度与周期的公式有 （3）根据万有引力提供向心力有 解得 14. 设想嫦娥1号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，飞船发射的月球车在月球软着陆后，自动机器人在月球表面上沿竖直方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间t落回抛出点，已知该月球半径为R，万有引力常量为G，月球质量分布均匀。求： （1）月球表面的重力加速度大小； （2）月球的密度； （3）月球的第一宇宙速度大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）小球经时间t落回抛出点，可得 月球表面的重力加速度大小为 （2）根据万有引力与重力的关系 月球的密度为 （3）根据万有引力提供向心力 月球的第一宇宙速度大小为 15. 如图甲所示，质量m＝2 kg的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径R＝0.5 m的薄圆筒上。t＝0时刻，圆筒由静止开始绕竖直的中心轴转动，其角速度随时间的变化规律如图乙所示，小物体和地面间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g取10 m/s2，求： （1）小物体的速度v随时间的变化关系满足； （2）细线的拉力大小； （3）细线拉力的瞬时功率随时间的变化关系； （4）在0~4 s内，细线拉力做的功。 【答案】（1）v=0.5t（m/s） （2）3N （3）P=1.5t（W） （4）20J 【解析】 【小问1详解】 根据图像可知，小物体做匀加速直线运动角速度随时间变化的关系式为ω=t，圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同，根据v=ωR 联立，解得v=0.5t(m/s) 【小问2详解】 物体运动的加速度 根据牛顿第二定律得F-μmg=ma 联立，解得F=3N 【小问3详解】 细线拉力的瞬时功率P=Fv=1.5t(W) 【小问4详解】 物体在4s内运动的位移 在0~4s内，细线拉力做的功W=Fx=12J 16. 如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R=0.5m，平台与轨道的最高点等高，一质量m=1kg的小球（可视为质点）从平台边缘的A处以一定的水平速度射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径OP与竖直线的夹角为53°，小球在最低点B对外轨压力为68N，已知，。 （1）求小球到达圆弧轨道最低点B时的速度大小。（答案可保留根号） （2）小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时，求小球对轨道的弹力。 （3）若圆轨道是粗糙的，以相同的初速度平抛，经管口Q出来后恰好到达管口P，求圆周运动中克服摩擦力做的功。 【答案】（1）；（2）8N，方向向上；（3）4J 【解析】 【详解】（1）根据牛顿第二定律 根据题意可得 解得小球到达圆弧轨道最低点B时的速度大小 （2）根据机械能守恒 解得 根据牛顿第二定律 解得轨道对小球的弹力 方向向下，根据牛顿第三定律，小球对轨道的弹力8N，方向向上。 （3）小球从A到P的高度差 ① 小球做平抛运动由 ② 则小球在P点的竖直分速度 ③ 把小球在P点的速度分解可得 tan53°=④ 由①②3④解得 小球平抛初速度 若圆轨道是粗糙的，以相同的初速度平抛，经管口Q出来后恰好到达管口P，水平方向位移大小 平抛速度 由A到Q的整个过程中，重力不做功，只有摩擦力做功，根据动能定理，摩擦力做功 即克服摩擦力做的功为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $