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华清中学2024-2025学年度下学期高一年级第一次考试
物理试题
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。1-8小题只有一个选项正确，9-12小题有多个选项正确）
1.陶瓷是中华瑰宝，是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯，如图（a）所示。将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上，用刀旋削，使坯体厚度适当，表里光洁。对应的简化模型如图（b）所示，粗坯的对称轴与转台转轴OO重合。当转台转速恒定时，关于粗坯上 P、 Q两质点，下列说法正确的是（　　）
A． P的周期比 Q的大
B．相同时间内，P通过的路程比 Q的大
C．任意相等时间内 P通过的位移大小比 Q的大
D.同一时刻 P的向心加速度的方向与 Q的相同
2.如图所示，空中飞椅在水平面内做匀速圆周运动。飞椅和人的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，钢绳与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为9.下列说法正确的是（　　）
A．运动周期为
B．线速度大小为ωR
C．钢绳拉力的大小为m R
D.角速度ω与夹角θ的关系为
3.如图所示，质量为 m的小明（可视为质点）坐摩天轮。小明乘坐的座舱与摩天轮的转轴间的距离为r，摩天轮以大小为 （常数k<1，g为重力加速度）的角速度做匀速圆周运动。若小明坐在座舱水平座垫上且双脚不接触底板，则下列说法正确的是（　　）
A．小明通过最高点时不受重力
B．小明做匀速圆周运动的周期为
C．小明通过最高点时处于完全失重状态
D.小明通过最低点时对座舱座垫的压力大小为 k mg
4.2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的火箭成功发射升空，6名中国航天员在太空顺利会师。如图是飞船发射至对接的原理图，载人飞船进入预定轨道1后，与轨道2的天宫空间站完成自主快速交会对接，以下说法正确的是（　　）
A．飞船在轨道1近地点A的线速度大小等于第一宇宙速度
B．飞船从地面发射进入轨道1的速度应超过 11.2km/s
C．飞船先进入轨道2，再加速即可完成对接
D.天宫空间站的运行周期大于飞船在轨道1的运行周期
5.中国空间站（ SpaceStation）又称“天宫空间站”，它是一种在近地轨道长时间运行，可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。2022年11月30 日我国神舟十五号航天员乘组入驻天宫空间站，意味着中国空间站建设阶段性圆满收官，2023年将进入运营阶段。已知空间站离地面的高度为h（约400km），地球的半径为 R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为 G，忽略地球自转。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）
A．以地球为参考系，空间站中的航天员处于平衡状态
B．空间站的线速度大小为
C．空间站的周期为
D.空间站的加速度小于地球同步卫星的加速度
6.如图所示的传动装置，皮带轮O和O'上有三点A、B、C，O和（ 半径之比为 1：4，C 是（ 上某半径的中点，则皮带轮转动时，关于 A、B、C三点的线速度、角速度之比，正确的是（　　）
A.
B.
C.
D.
7.有a、b、c、d四颗地球卫星：a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动；b在地球的近地圆轨道上正常运行；c是地球同步卫星；d是高空探测卫星。各卫星排列位置如图，则下列说法正确的是（　　）
A． a的向心加速度大于b的向心加速度
B．四颗卫星的速度大小关系是： Va>Vb>Vc>Vd
C．在相同时间内 b转过的弧长最长
D. d的运动周期可能是20h
8.场地自行车比赛场地通常在圆形盆状赛道上进行，这个场地称为圆形场地，看上去像个碗。如图所示为某场地自行车比赛中图片，倾斜赛道与水平面的夹角为 度，其中某运动员骑自行车（可视为质点）在该赛道上做半径为R的水平面内匀速圆周运动，当自行车的速度为 16时，自行车恰好不受侧向摩擦力作用。已知车轮与赛道间的侧向动摩擦因数 不考虑空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，自行车在赛道上不做侧向滑动的最小速率为（　　）
A. B. C. D.
9.1916年爱因斯坦建立广义相对论后预曺了引力波的存在，2017年引力波的直接探测获得了诺贝尔物理学奖，科学家们其实是通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，如图所示为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，A星的轨道半径大于B星的轨道半径，则下列说法中正确的是（　　）
A． A的质量一定大于 B的质量
B． A的线速度一定大于B的线速度
C． A的角速度等于 B的角速度
D.A的向心力大于8的向心力
10.将一质量为m的物体放在地球赤道上时，该物体的重力为n ；将该物体放在地球的北极点时，该物体的重力为 mg。地球可视为质量分布均匀的球体，地球的半径为R。已知引力常量为 G，下列判断正确的是（　　）
A．地球的质量为 B．地球的自转周期为
C．地球的平均密度为 D.地球同步卫星的高度为R
11.如图所示，水平圆盘绕过圆心O的竖直轴以角速度ω匀速转动，A、B、C三个小木块放置在圆盘上面的同一直径上，已知A、B和C的质量均为 m，三个小木块与圆盘间动摩擦因数均为μ，OA、OB、BC之间的距离均为L，若圆盘从静止开始缓慢加速，A、B、C均和圆盘保持相对静止，重力加速度为g，设滑动摩擦力大小等于最大静摩擦力，则下列说法中正确的是（　　）
A．圆盘转速增大到某一值时，A、B，两木块将同时打滑
B．随着角速度ω不断增大，木块打滑的顺序依次是A、B、C
C．若A、B之间用一根长2L的轻绳连接起来，则当圆盘转动的角速度大于 时，A、 B将一起滑动
D.若B、C之间用一根长∠的轻绳连接起来，则当圆盘转动的角速度大于 时，B将滑动
12.如图甲所示，轻绳一端固定在 O点，另一端固定一小球（可看成质点），让小球在竖直平面内做圆周运动。改变小球通过最高点时的速度大小 v，测得小球在最高点时轻绳的拉力大小 F，得到 F-v 图像如图乙所示，已知图线的延长线与纵轴交点坐标为{0，-4，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．该小球的质量为 bg
B．小球运动的轨道半径为
C．图线与横轴的交点表示小球所受的合外力为零
D. 当 时，小球的向心加速度为2g
二、实验题 （每空3分，共12分）
13.用图示装置探究向心力大小的表达式。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，当皮带分别套在塔轮2和3的不同圆盘上时，两个槽内的小球分别以不同的角速度做匀速圆周运动，小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供，两球所受向心力大小之比可从标尺7上得知。
（1）下列实验与本实验中采用的实验方法一致的是___________
A．探究平抛运动的特点
B．探究两个互成角度力的合成规律
C．探究加速度与力和质量的关系
（2）实验中，某同学将质量相等的甲、乙两小钢球放在图示位置上且甲球到左塔轮中心距离等于乙球到右塔轮中心距离，将皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，目的是研究向心力大小与___________的关系。
A．半径 B．角速度 C．向心加速度
（3）在（2）条件下，转动手柄1，由标尺7得知甲、乙两球所受向心力之比为4：9，则皮带连接的左右圆盘半径之比为___________ 。
三、计算题（共40分）
14.（12分小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为 m 的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞离水平距离 d 后落地，如图所示。已知握绳的手离地面高度为 d ，手与球之间的绳长为3/4 d ，重力加速度为 g 。忽略手的运动半径和空气阻力。求：
（1）绳断时球的速度大小y；
（2）绳断时绳子拉力的大小；
（3）小球击中木箱时的速度大小。
（4）改变绳长，使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？
15.宇航员在某星球表面将一小钢球以某一初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升的最大高度为h，小钢球从抛出到落回星球表面的时间为t。不计空气阻力，忽略该星球的自转，已知该星球的半径为 R（R远大于h），该星球为密度均匀的球体，引力常量为 G。求：
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
16.如图所示，内壁粗糙、半径为R的半球形容器固定在水平转台上，转台可以绕过容器球心O的竖直轴线以角速度ω匀速转动。半球形容器的直径MON水平，OA与轴线的夹角（ OB与轴线的夹角β=30Y，小物块质量为m，重力加速度为g，则：
（1）若转台静止不动，小物块从M处由静止释放，到达A点时速率为 求小物块到达A点时对轨道的压力大小；
（2）若转台以角速度ω匀速转动时，小物块恰好在A处随容器一起转动，且所受摩擦力恰好为0，求角速度ω的值；
（3）保持转台以第（2）问中的角速度ω值转动，当小物块在 B处时也可以随容器一起匀速转动，求小物块在B处时所受支持力的大小及摩擦力的大小和方向。
物理
1.B
2.B
3.B
4.D
5.B
6.D
7.C
8.D
9.BC
10.ACD
11.BD
12.BD
13.（1）本实验的实验目的是探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度、轨道半径之间的关系，应用了控制变量法，故正确，错误。（2）探究金属球的向心力的大小与轨道半径之间的关系时，应该保持两小球的质量相等、半径相同、轨道半径不同，故错误，正确。（3）根据，两球的向心力之比为，半径和质量相等，则转动的角速度之比为，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为。
故答案为：（1）C；（2）B；（3）3:2
14.（1）根据得，，
则绳断时小球速度大小。
（2）根据牛顿第二定律得，，
解得。
（3）小球落地时竖直分速度，小球落地时速度大小
（4）设绳长为，绳断时球的速度大小为，绳承受的最大拉力不变，
由牛顿第二定律得：，解得：
绳断后球做平抛运动，竖直位移为，水平位移为
竖直方向：，水平方向：，
解得：，
当时，有极大值，最大值：。
答：（1）绳断时小球速度的大小为；
（2）绳断前瞬间绳对小球拉力的大小为；
（3）小球落地时速度的大小；
（4）若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为，最大水平距离为。
15.根据自由落体运动公式，有：
解得该星球表面的重力加速度为：
（2）静止在该星球表面的物体，根据重力等于万有引力，有：
解得星球的质量为：
星球的体积为：
故该星球的密度为：
（3）根据万有引力提供向心力，有：
解得第一宇宙速度：
答：（1）该星球表面的重力加速度为；
（2）该星球的密度为；
（3）该星球的第一宇宙速度为。
16.（1）若转台静止不动，对小物块到达点时进行受力分析，如图所示：
则小物块受的指向圆心的合力提供向心力有：
代入数据解得：
由牛顿第三定律：物块对轨道的压力为。
（2）若转台以角速度匀速转动时，对小物块在处进行受力分析
向心力：，圆周运动半径
由向心力公式有：
代入数据解得：
（3）假设小物块在处受的摩擦力方向垂直于向上，则其受力情况如下所示：
则小物块所受的合力提供其在水平方向做匀速
圆周运动的向心力，即
小物块在竖直方向的合力为0，即：
联立两式解得：
摩擦力的方向垂直于向下。
答：（1）若转台静止不动，小物块到达点时对轨道的压力大小为；
（2）若转台以角速度匀速转动时，小物块恰好在处随容器一起转动，且所受摩擦力恰好为0，角速度的值为；
（3）保持转台以第（2）问中的角速度值转动，当小物块在处时也可以随容器一起匀速转动，小物块在处时所受支持力的大小为，摩擦力的大小为，方向垂直于向下。

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