资源简介

2024-2025学年高一下学期期末考试
物理试卷
时间：75分钟 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，并将自己的姓名、准考证号、座位号填写在本试卷上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。涂写在本试卷上无效。
3.作答非选择题时，将答案书写在答题卡上，书写在本试卷上无效。
4.考试结束后，将答题卡交回。
一、单选题（共7小题，每题4分）
1.某跳台滑雪赛道简化为如图所示模型，AB为直道，BCD为半径为R的圆弧道，两滑道在B点平滑连接，圆弧道与水平地面相切于C点，CD段圆弧所对的圆心角θ＝60°，不计一切摩擦，一个小球从直道上离地面高为H处由静止释放，小球从D点飞出后上升到的最高点离地面的高度为(　　)
A. H＋R B. H＋R C. H＋R D. H＋R
2.2024年1月11日，我国在酒泉卫星发射中心使用“快舟一号”甲运载火箭，成功将“天行一号”02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，该星主要用于开展空间环境探测等试验。“天行一号”02星的定位过程可简化为如图所示的情境，椭圆轨道1为变轨的轨道，圆形轨道2为正常运行的轨道，两轨道相切于B点，A点在地面附近，是轨道1的近地点，若不考虑大气阻力的影响，则下列说法正确的是(　　)
A. 卫星在轨道1上B点的加速度大于卫星在轨道2上B点的加速度
B. 卫星在轨道1上的机械能大于在轨道2上的机械能
C. 卫星在轨道1上经过A点时的速度大于其经过轨道2上B点时的速度
D. 卫星在轨道1和轨道2上与地球的连线每秒扫过的面积相等
3.如图所示，两个完全相同的小木块a和b(可视为质点)用轻绳连接置于水平圆盘上，a到转轴的距离为l，轻绳长为2l。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动，若物块a、b与圆盘间的动摩擦因数皆为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。若要使绳子张紧且木块和圆盘始终保持相对静止，则圆盘转动的角速度应满足(　　)
A. B.
C. D.
4.如图所示为某消防车喷水救火的场面。已知消防车的喷水口离水箱的竖直高度，喷水口的横截面积，喷水速度，水的密度，当地重力加速度，不计水的阻力，则(　　)
A. 单位时间内出水口喷出水的质量为 B. 单位时间内出水口喷出水的动能为
C. 消防车的水泵在时间内做的功为 D. 消防车的水泵输出功率为
5.地球的自转速度与地球内部物质的运动和分布有着密切关系，科学家们通过计算得知，因为某次地壳活动导致地球自转变慢了(1s的百万分之一)，通过理论分析下列说法正确的是(　　)
A. 地球赤道上物体的重力会略变小
B. 地球静止卫星的高度略变大
C. 地球静止卫星的向心加速度略变大
D. 地球静止卫星的线速度略变大
6.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
7.在某次军事演习中，两枚炮弹自山坡底端O点斜向上发射，炮弹分别水平命中山坡上的目标、，运动时间分别为、，初速度分别为、。如图所示，已知位于山坡正中间位置，位于山坡顶端，山坡与地面间的夹角为30°，不计空气阻力，则(　　)
　
A. 两枚炮弹飞行时间 B. 两枚炮弹的发射速度方向相同
C. 两枚炮弹的发射速度大小之比 D. 两枚炮弹的发射速度大小之比
二、多选题（共3小题，每题6分）
8.2021年2月，“天问一号”探测器成功实施近火制动，进入环火椭圆轨道，并于5月实施降轨，软着陆火星表面。如图“天问一号”在P点被火星捕获后，假设进入大椭圆环火轨道Ⅲ，一段时间后，在近火点Q变轨至中椭圆环火轨道Ⅱ运行，再次经过Q点变轨至近火圆轨道Ⅰ运行。下列说法正确的是（ ）
A. “天问一号”在轨道Ⅲ上经过Q的加速度小于在轨道Ⅱ上经过Q的加速度
B. “天问一号”在轨道Ⅲ上运行时，经过P点的线速度小于Q点的线速度
C. 在地球上发射“天问一号”环火卫星速度必须小于11.2km/s
D. “天问一号”从轨道Ⅲ变轨至轨道Ⅱ需要在Q点减速
9.一种射箭游戏的示意图如图所示，已知竖直圆盘的直径D＝5 m，箭头距圆盘的水平距离L＝10 m，对准圆盘上的最高点水平射出箭，圆盘绕轴OO′做匀速圆周运动，箭射出瞬间，圆盘的最高点为P点，箭头、轴OO′和P点在同一竖直平面内。取重力加速度大小g＝10 m/s2，不计空气阻力。若箭刚好射中P点，则下列说法正确的是(　　)
A. 圆盘转动的角速度可能为π rad/s
B. 圆盘转动的角速度可能为2π rad/s
C. 箭水平射出时的初速度大小为10 m/s
D. 箭水平射出时的初速度大小为20 m/s
10.如图所示，滑块A、B的质量均为m，A套在固定倾斜直杆上，倾斜直杆与水平面成角，B套在固定水平直杆上，两直杆分离不接触，两直杆间的距离忽略不计且杆足够长，A、B通过铰链用长度为L的刚性轻杆(初始时轻杆与水平面成角)连接，A、B从静止释放，B沿水平面向右运动，不计一切摩擦，滑块A、B均视为质点，重力加速度大小为g，在运动的过程中，下列说法正确的是(　　)
A. 当A到达B所在水平面时 B. 当A到达B所在水平面时，B的速度为
C. 滑块B到达最右端时，A的速度为 D. 滑块B的最大动能为
三、实验题（共2小题，共16分）
11.用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。
(1)关于本实验﹐下列说法正确的是________(填字母代号)。
A．应选择质量大、体积小的重物进行实验
B．释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C．先释放纸带，后接通电源
(2)实验中，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O(O点与下一点的间距接近2 mm)的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打О点到B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝________，动能变化量ΔEk＝________。(用已知字母表示)
(3)某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F0。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式________时，可验证机械能守恒。
12.某物理兴趣小组用如图甲所示装置研究平拋运动，其中M为斜槽，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。
　
(1)下列器材中，实验时不需要的是　　　。(填选项前的字母)
A.弹簧测力计　B.重垂线　C.打点计时器
(2)关于此实验，以下说法正确的是　　　。(填选项前的字母)
A.要求斜槽轨道光滑且末端要保持水平
B.每次小球应从同一高度由静止释放
C.小球释放的位置越高越好
D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
(3)本实验需要选择合适的点作为坐标原点O，建立直角坐标系。下面四幅图中，原点选择正确的是　　　　。
(4)实验中，坐标纸应当固定在竖直的木板上，下列坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是　　　　。
(5)若实验时得到小球的平抛运动轨迹如图乙所示，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向，O为小球的抛出点。在轨迹上取点A(x1，y1)和B(x2，y2)(B点图中未画出)，为了确保小球从O到A的时间等于从A到B的时间，y1和y2应满足的关系式为　　　　；若此时x1和x2满足关系式　　　　　　，即可证明小球在水平方向上做的是匀速直线运动。
四、计算题（共3小题，共38分）
13.土星是太阳系中第二大行星，也是一个气态巨行星，图示为绕土星飞行的飞行器近距离拍摄的土星表面的气体涡旋。假设飞行器绕土星做匀速圆周运动，距离土星表面高度为h。土星可视为均匀球体，已知土星质量为M，半径为R，引力常量为G 。求：
(1)土星表面的重力加速度g；
(2)飞行器的运行速度v；
(3)若土星的自转周期为T，求土星同步卫星距土星表面的高度H。
14.一辆质量为800 kg的汽车在圆弧半径为50 m的拱形桥上行驶，g取10 m/s2。
(1)若汽车到达桥顶时速度为v1=5 m/s，汽车对桥面的压力是多大
(2)汽车以多大速度经过桥顶时，恰好对桥面没有压力
(3)汽车对桥面的压力过小是不安全的，因此汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱形桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全
(4)如果拱形桥的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为多大 (已知地球半径为6 400 km)
15.如图所示，在粗糙水平地面上A点固定一个半径为R的光滑竖直圆轨道，在A点与地面平滑连接．轻弹簧左端固定在竖直墙上，自然伸长时右端恰好在O点，OA＝3R.现将质量为m的物块P从与圆心等高处的B点由静止释放，物块压缩弹簧至E点时速度为0(E点未标出)，第一次弹回后恰好停在A点．已知物块与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.125，重力加速度为g，求：
(1)物块P第一次到达圆轨道A点时受到的弹力大小；
(2)OE的长度及弹簧的最大弹性势能；
(3)若换一个材料相同的物块Q，在弹簧右端将弹簧压缩到E点由静止释放，物块Q质量多大时恰好过圆轨道最高点C.参考答案
一、单选题
1.【答案】A
【解析】小球由A点运动到D点过程，由动能定理有mg[H－(R－R cos θ)]＝，小球飞出D后做斜抛运动，到达最高点的速度v1＝v0cos θ，小球由A点运动到斜抛的最高点的过程，由动能定理有mg(H－H′)＝，解得H′＝H＋R，A正确，B、C、D错误。
2.【答案】C
【解析】根据牛顿第二定律可得，，可得，，可知卫星在轨道1上B点的加速度等于卫星在轨道2上B点的加速度，故A错误；从轨道1进入轨道2，在B点点火加速，因此卫星在轨道2的机械能大于在轨道1上的机械能，B错误；卫星在轨道1上经过A点时的速度大于地球的第一宇宙速度，而地球的第一宇宙速度又大于卫星在轨道2上的速率，所以卫星在轨道1上经过A点时的速度大于其经过轨道2上B点时的速度，故C正确；由开普勒第二定律可知，同一轨道上卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等，卫星1与卫星2不在同一轨道，则在相等时间内，卫星1与地心连线扫过的面积不等于卫星2与地心连线扫过的面积，故D错误。
3.【答案】A
【解析】依题意，细绳刚有张力时圆盘转动的角速度最小，对b受力分析，由牛顿第二定律可知，解得，角速度有最大值时，对a满足，对b满足，解得，即，故选A。
4.【答案】D
【解析】单位时间内出水口喷出水的质量为，单位时间内出水口喷出水的动能为，故AB错误；结合题意，喷水救火过程中，水有动能变化量与重力势能变化量，根据能量守恒可知，消防车的水泵在时间内做的功为，结合水泵做功的多少，消防车的水泵输出功率为，故C错误，D正确。故选D。
5.【答案】B
【解析】由题可知地球自转慢了，故地球自转的周期变大。以赤道地面的物体来分析：根据受力分析结合牛顿第二定律，有，由于地球自转的周期变大，万有引力的大小不变，所以地球赤道上物体的重力会略变大，A错误；对地球静止卫星而言，卫星的运行周期等于地球的自转周期。由万有引力提供向心力，有，地球自转的周期T变大，卫星的高度要略大些，向心加速度略变小，B正确，C错误；由于地球质量不变，由万有引力提供向心力，有，解得卫星的线速度，轨道半径增大，线速度会变小，D错误。
6.【答案】B
【解析】由题意可知，粗坯上P、Q两质点属于同轴转动，故P、Q两质点的角速度相等，P、Q两质点的周期相等，A错误；根据，由于P质点的半径大于Q质点的半径，则P质点的线速度大于Q质点的线速度，所以相同时间内，P通过的路程比Q的大，B正确；由于P、Q两质点的周期相等，在一个周期内P、Q两质点通过的位移均为0，C错误；向心加速度的方向指向圆心，所以同一时刻P的向心加速度的方向与Q的相反，D错误。
7.【答案】B
【解析】设山坡顶端距离底端高度为，则，，则，故A错误；设山坡底边长为，两炮弹初速度的水平方向分速度分别为和，则，，则，两炮弹初速度的竖直方向分速度分别为和，则，，得，设初速度、与水平方向的夹角分别为和，则，，得，则，两枚炮弹的发射速度方向相同。故B正确；根据速度的合成，，得，故CD错误。故选B。
二、多选题
8.【答案】BD
【解析】根据牛顿第二定律和万有引力公式，有，可知“天问一号”在轨道Ⅲ上经过Q的加速度等于在轨道Ⅱ上经过Q的加速度，A错误；根据开普勒第二定律可知，“天问一号”在轨道Ⅲ上运行时与地球的连线在相同时间扫过的面积相等，故“天问一号”经过远点P点的线速度小于经过近点Q点的线速度，B正确；在地球上发射“天问一号”环火卫星要脱离地球的引力，则发射速度必须大于第二宇宙速度，即11.2km/s，C错误；根据轨道变轨原理，“天问一号”从轨道Ⅲ变轨至轨道Ⅱ需要在Q点减速做向心运动，以减小轨道半径，D正确。故选BD。
9.【答案】AC
【解析】由D＝gt2，解得t＝1 s，时间关系满足t＝(n＋)(n＝0,1,2，…)，当n＝0时，ω＝π rad/s，当n＝1时，ω＝3π rad/s，故A正确，B错误；箭水平射出时的初速度大小v0＝＝10 m/s，故C正确，D错误。
10.【答案】ABD
【解析】当A到达B所在水平面时，由运动的合成与分解有，vAcos 45°=vB，解得，，故A正确；
从开始到A到达B所在的水平面的过程中，A、B两滑块组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律有，，解得，，故B正确；
滑块B到达最右端时，此时轻杆与倾斜直杆垂直，则此时滑块B的速度为零，由机械能守恒可得，，解得，，故C错误；
由题意可知，B的加速度为零时速度最大，当轻杆与水平直杆垂直时B的合力为零，速度最大，此时A的速度为零，由系统机械能守恒可得，mgL(1+sin 30°)=EkB，解得，，故D正确。故选ABD。
三、实验题
11.【答案】(1)AB　(2)－mghB　m2　(3)F0＝3mg
【解析】(1)重物体积小，所受空气阻力小，质量越大，空气阻力引起的相对误差就越小，所以应选择质量大，体积小的重物进行实验，故A正确；为减小纸带与限位孔间的摩擦，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；由实验步骤可知，应先接通电源，当打点计时器工作稳定后，再释放纸带，故C错误。
(2)由重力做功与重力势能的关系可知，从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝－mghB，由平均速度解得打B点时重物的瞬时速度vB＝，该过程的动能增量为ΔEk＝mvB2，所以ΔEk＝m2。
(3)设细线长为r，在最低点，由牛顿第二定律可得F0－mg＝m
解得此时球的动能为Ek＝mv2＝(F0－mg)r，球由静止释放到达最低点过程中，若满足机械能守恒，则有mv2＝mgr，联立解得mgr＝(F0－mg)r，解得F0＝3mg。
12.【答案】(1)AC　(2)B　(3)C　(4)D　(5)y2=4y1　　x2=2x1
【解析】(1)该实验不需要测量小球的重力，所以不需要弹簧测力计，A符合题意；实验时需要用重垂线确定竖直方向，B不符合题意；该实验用刻度尺来测量位移，根据小球在竖直方向做自由落体运动求解时间，不需要打点计时器，C符合题意。
(2)该实验要保证斜槽轨道末端切线水平，以使小球抛出时初速度水平，但斜槽轨道不必光滑，A错误；在描绘小球运动的轨迹过程中，需要保证每次小球平抛的初速度相同，因此必须保证每次小球都从同一高度由静止释放，B正确；探究平抛运动的特点实验中，需要使小球运动轨迹大体落在纸面中间位置附近，小球初始位置越高，轨迹越偏上部，因此释放位置要适当，C错误；为描出小球的运动轨迹，应将各点用平滑的曲线连接，不能用折线或直线连接，D错误。
(3)小球离开斜槽末端瞬间开始做平抛运动，所以平抛运动的初位置为小球在斜槽末端时球心的投影点，选C。
(4)小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动，所以坐标纸的竖线要沿竖直方向，小球在斜槽末端静止时的投影应该在坐标纸上，D正确。
(5)小球在竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动的规律可得y=gt2，可知y2=4y1，水平方向上小球做匀速直线运动，有x2=2x1。
四、计算题
13.【答案】(1)　(2)　(3)－R
【解析】(1)在土星表面，物体的重力等于其所受的万有引力，有mg＝
可得g＝。
(2)由万有引力提供飞行器绕土星做匀速圆周运动的向心力，有＝
可得v＝。
(3)土星同步卫星绕土星做匀速圆周运动的周期等于土星的自转周期，根据万有引力提供向心力，有＝m(R＋H)解得，H＝－R。
14.【答案】(1)7 600 N　(2)22.4 m/s　(3)拱形桥圆弧的半径大些比较安全　(4)8 000 m/s
【解析】汽车到达拱形桥桥顶时，受到重力mg和桥面对它的支持力FN的作用，如图所示。
(1)汽车过拱形桥时做圆周运动，重力和支持力的合力提供向心力，
根据牛顿第二定律有
mg-FN=m
所以FN=mg-m=7 600 N
由牛顿第三定律知汽车对桥面的压力为7 600 N。
(2)当汽车做圆周运动的向心力完全由自身重力来提供时，汽车经过拱形桥桥顶时恰好对桥面没有压力，则FN=0，所以有mg=m，解得v==22.4 m/s。
(3)由(2)问可知，当FN=0时，汽车会离开桥面，这是不安全的，所以对于同样的车速，拱形桥圆弧的半径大些比较安全。
(4)由(2)问可知，若拱形桥的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为v'= m/s=8 000 m/s。
15.【答案】(1)3mg　(2)R　mgR　(3)m
【解析】(1)物块从B点到A点时的速度为vA，根据动能定理有mgR＝mvA2－0①
在A点物块受到的弹力大小为F，根据牛顿第二定律有F－mg＝m②
解得F＝3mg③
(2)设到E点弹簧的压缩量为x，最大弹性势能为Ep，根据功能关系得
由B到E，mgR－μ·mg(3R＋x)－Ep＝0④
由E到A，Ep－μ·mg(3R＋x)＝0⑤
联立解得x＝R⑥
Ep＝mgR⑦
(3)物块Q的质量为mQ ，物块Q恰好到达C点时有mQg＝mQ⑧
物块Q从E点到C点，根据功能关系得Ep－μ·mQg(3R＋x)－mQg·2R＝mQvC2⑨
解得mQ＝m.

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