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河北省石家庄部分校2024-2025学年高一下学期期中考试物理试题
一、单选题
1.引力常量是物理学中几个最重要的常量之一。最先测出引力常量的是( )
A.卡文迪什 B.开普勒 C.牛顿 D.爱因斯坦
2.关于动量和冲量,下列说法正确的是( )
A.动量是矢量,冲量是标量
B.动量是标量,冲量是矢量
C.力越大,力的冲量一定越大
D.对某质量不变的物体而言,动量越大,其速度一定越大
3.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,a、c为椭圆轨道长轴的端点,b、d为椭圆轨道短轴的端点,行星沿图中箭头方向运行。若行星某时刻位于b点,则经过二分之一周期,行星位于轨道的( )
A.d、a两点之间 B.d点 C.c、d两点之间 D.c点
4.质量为50kg的小王站在升降机内,若升降机竖直上升的位移随时间变化的规律为,取重力加速度大小,则在0~2s内,升降机地板(水平)对小王的支持力做功的平均功率为( )
A.2000W B.2400W C.3000W D.3600W
5.中国计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。如图所示,探测器从地面发射后,进入地月转移轨道,经多次变轨最终进入月球表面附近的工作轨道,开始对月球进行探测。下列说法正确的是( )
A.探测器在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上经过P点时的加速度不相等
B.探测器在轨道Ⅲ上运行的周期比在轨道Ⅰ上的小
C.探测器在轨道Ⅲ上的运行速度比月球的第一宇宙速度大
D.探测器在轨道Ⅰ上经过P点时的速度比在轨道Ⅱ上经过P点时的速度小
6.一质量为2kg的物体静止在光滑水平面上,物体在两个相互垂直的水平力作用下开始运动,力对物体做的功为3J,力对物体做的功为4J,随后同时撤去这两个力。撤去这两个力的瞬间,物体的动量大小为( )
A. B. C. D.
7.月球是人类开展地外空间探索的理想基地。某宇航员在月球表面将一物体从距水平月面高度为h处以大小为的速度水平抛出,物体在水平月面上的落点到抛出点的水平距离为x。若月球的半径为R,不计月球的自转,则月球的第一宇宙速度为( )
A. B. C. D.
二、多选题
8.某物体从一定高度处由静止下落,若空气阻力不能忽略,则在物体下落的过程中,下列说法正确的是( )
A.重力对物体做正功 B.重力对物体做负功
C.物体的机械能不变 D.物体的机械能减少
9.设想宇航员随飞船绕月球飞行,飞船贴近月球表面时可视为绕月球做匀速圆周运动。已知月球表面的重力加速度大小以及引力常量,将月球看成一个球体,若宇航员测量出飞船在靠近月球表面的圆形轨道上绕行的周期,则下列物理量可求出的是( )
A.月球的质量 B.月球的半径 C.月球的自转周期 D.月球的平均密度
10.如图所示,用一水平向左的力将质量为0.4kg的滑块(视为质点)压在竖直墙面上,滑块从离地面的高度为5m处由静止开始滑下,当采用国际单位制时,力的大小F与滑块下滑的距离x之间的函数关系式为。已知滑块与墙面间的动摩擦因数为0.1,取重力加速度大小,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A.滑块下滑过程中克服摩擦力做的功为8J
B.滑块下滑过程中机械能的减少量为6J
C.滑块下滑过程中动能的增加量为14J
D.滑块滑到地面前瞬间的速度大小为10m/s
三、填空题
11.2025年2月27日15时08分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭,成功将四维高景一号03、04星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。若03、04星入轨后均环绕地球做匀速圆周运动,且03星的轨道半径比04星的轨道半径小,则03星的周期 04星的周期,03星的线速度 04星的线速度,03星的加速度 04星的加速度,03星的角速度 04星的角速度。(均填“大于”或“小于”)
四、实验题
12.学校物理兴趣小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,电火花计时器的打点周期为T,当地的重力加速度大小为g,所用钩码和夹子的总质量为m。在实验中得到一条点迹清晰的纸带,纸带中连续的四个计时点O、A、B、C之间的距离如图乙所示,其中O点是打下的第一个点。
(1)电火花计时器工作时需要的电源是_______。
A.8V直流电源 B.8V交流电源 C.220V直流电源 D.220V交流电源
(2)在电火花计时器打下O点到打下B点的过程中,钩码(包括夹子)的重力势能的减少量 ,动能的增加量 。
(3)若实验中的操作规范,则产生误差的可能原因是 (任写一条即可)。
五、解答题
13.电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,且符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境的影响相对传统汽车较小,电动汽车的前景被广泛看好。某款电动汽车进行性能测试,若关闭油门,则汽车恰好能沿一山坡向下做匀速直线运动;若汽车以恒定的功率沿该山坡向上由静止启动做加速直线运动,则最大速度。汽车的质量,认为汽车在上坡和下坡过程中所受路面的阻力大小恒定且相等,不计空气阻力。
(1)求路面对汽车的阻力大小f;
(2)采用国际单位制,求汽车上坡时从静止启动到速度刚好增至最大的过程中通过的距离s与所用时间t之间的函数关系式。
14.有a、b两颗人造地球卫星,如图所示,a在赤道上空绕地球做匀速圆周运动,对地张角,b为贴地飞行的超低空轨道卫星(图中未画出)。地球(视为质量分布均匀的球体)的半径为R,地球的密度为,地球自转的周期为,引力常量为G,球的体积公式为,其中r为球的半径。
(1)求a运行的周期以及b运行的周期;
(2)若a、b的运行方向相同,求二者不能直接通信的连续时间t。
15.如图所示,水平地面与半径的固定粗糙半圆轨道BCD相连接,且在同一竖直平面内,O点为半圆轨道的圆心,直径BOD竖直。质量的物块甲静置在B点,与物块甲相同的物块乙在水平力的作用下,从水平地面上的A点由静止开始加速运动,经时间后,在物块乙通过半圆轨道的最低点B前瞬间撤去该水平力,两物块碰撞(碰撞时间极短)后粘在一起沿半圆轨道运动并恰好能通过半圆轨道的最高点D。已知两物块碰撞后瞬间对半圆轨道的压力大小,物块乙与地面间的动摩擦因数,取重力加速度大小,两物块均视为质点,不计空气阻力。
(1)求在物块乙从A点运动到B点的过程中,该水平力的冲量大小I;
(2)求在两物块从B点运动到D点的过程中,两物块克服摩擦阻力做的功;
(3)若半圆轨道光滑,通过改变半圆轨道的半径,其他情况不变,使两物块通过D点后落到地面上的位置(不反弹)到B点的距离最大,求此种情况下半圆轨道的半径以及该最大距离。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D C B B C D AD ABD BC
11. 小于 大于 大于 大于
【详解】[1][2][3][4]设地球质量为M,卫星质量为m,根据万有引力提供向心力,则有
解得
由于03星的轨道半径比04星的轨道半径小,则03星的周期小于04星的周期,03星的线速度大于04星的线速度,03星的加速度大于04星的加速度,03星的角速度大于04星的角速度。
12.(1)D
(2)
(3)纸带与打点计时器之间存在摩擦(或空气阻力的影响)。
【详解】(1)电火花计时器工作时需要的电源是220V交流电源。
故选D。
(2)[1]在电火花计时器打下O点到打下B点的过程中,钩码(包括夹子)的重力势能的减少量;
[2]在电火花计时器打下B点时m的速度大小
在电火花计时器打下O点到打下B点的过程中,动能的增加量
(3)若实验中的操作规范,则产生误差的可能原因是钩码(包括夹子)会受到空气阻力,纸带受到计时器的摩擦力。
13.(1)
(2)
【详解】(1)设山坡的倾角为, 当汽车沿山坡向下做匀速直线运动时,由平衡条件可得
当汽车上坡达到最大速度时,驱动力为
速度最大时,汽车加速度为0,由平衡条件可得
联立解得
(2)汽车上坡时从静止启动到速度刚好增至最大的过程中,根据动能定理可得
因为
联立可得
14.(1)
(2)
【详解】(1)设地球的质量为M,a的质量为m1,根据几何关系可知,a的轨道半径为,有
地球的体积
又
解得
设b的质量为m2,对b有
解得
(2)在时间t内,a、b转过的角度分别为、
经分析可知
解得
15.(1);(2);(3),
【详解】(1)根据牛顿第三定律可知,两物块碰撞后瞬间所受半圆轨道的支持力大小
设两物块碰撞后瞬间的速度大小为,根据牛顿第二定律并结合向心力公式有
解得
设两物块碰撞前瞬间物块乙的速度大小为,对两物块碰撞的过程,根据动量守恒定律有
解得
对物块乙从A点运动到B点的过程,根据动量定理有
解得
(2)设两物块通过D点时的速度大小为,有
解得
对两物块从B点运动到D点的过程,根据动能定理有
解得
(3)设当半圆轨道的半径为时,两物块能通过D点,且两物块通过D点时的速度大小为,对两物块从B点运动到D点的过程,根据动能定理有
设两物块通过D点后在空中运动的时间为t,有
两物块通过D点后落到地面上的位置到B点的距离
可得
当时,两物块通过D点后落到地面上的位置到B点的距离最大,有
解得
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