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广东省湛江市2024-2025学年高一下学期期末调研测试物理试卷
一、单选题
1．“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图，当篮球在指尖上绕轴转动时，球面上P、Q两点做圆周运动的（　　）
A．半径相等 B．线速度大小相等
C．向心加速度大小相等 D．角速度大小相等
2．一质量为M的烟花斜飞到空中，到达最高点时的速度为，此时烟花炸裂成沿直线上的两块(损失的炸药质量不计) ，两块的速度沿水平相反方向，落地时水平位移大小相等，不计空气阻力。向前一块的质量为m，向前一块的速度大小为（　　）
A． B． C． D．
3．科技发展，造福民众。近两年推出的“智能防摔马甲”是一款专门为老年人研发的科技产品。该装置的原理是通过马甲内的传感器和微处理器精准识别穿戴者的运动姿态，在其失衡瞬间迅速打开安全气囊进行主动保护，能有效地避免摔倒带来的伤害。在穿戴者着地的过程中，安全气囊可以（　　）
A．减小穿戴者动量的变化量 B．减小穿戴者动量的变化率
C．增大穿戴者所受合力的冲量 D．减小穿戴者所受合力的冲量
4．如图所示是舂米用的石臼.横梁可绕支点转动，人用力下踩，使重锤从最低点上升到最高点，上升高度为h，松开脚后重锤下落打到谷物，使米糠和白米分离.已知重锤的质量为m，重力加速度为g，横梁重力不可忽略，下列说法正确的是（　　）
A．重锤在上升过程中，速度不断增大
B．重锤在上升过程中，重力势能增加了mgh
C．重锤下落到最低点时，动能大小为mgh
D．重锤从下落到打中谷物前，重力的瞬时功率先增大后减小
5．北京环球影城霸天虎过山车被誉为北京最刺激的过山车，在项目中，过山车弹射起步，4.5 s即可到达104 km/h的时速，轨道全长1124 m，共7个翻滚轨道，令无数人望而却步。游客游玩前必须要固定好座椅上的保险装置（安全压杠和安全带）。某次运行时，游客随车在其中一个竖直平面内沿半径为22.5 m的圆轨道运动，重力加速度g = 10 m/s2，下列说法中正确的是（　　）
A．游客乘坐过山车经过圆轨道最低点时，处于失重状态
B．若某次过山车经过该圆轨道最高点时的速度为15 m/s，则游客在最高点时对座椅压力为零
C．游客乘坐过山车经过最高点时，保险装置对游客一定有向上的作用力
D．游客乘坐过山车经过与圆心等高处时，游客所受力的合力一定指向圆轨道圆心
6．当前的江门，拥有全国第三、广东唯一具备和谐号动车组生产资质的中车广东基地。如图，一列崭新的动车交付使用前测试：初速度为，以额定功率在平直轨道上行驶，经时间达到该功率下的最大速度，阻力保持不变，下列说法正确的是（　　）

A．动车在时间内牵引力逐渐减小 B．动车在时间内做匀加速直线运动
C．该动车的额定功率 D．牵引力做功
7．国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼。如图所示，“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆绳相对地面静止，箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是（　　）
A．地面基站可以建设在北京
B．箱体在上升过程中质量越来越小
C．配重的线速度大于同步空间站的线速度
D．若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做向心运动
二、多选题
8．如图甲所示，人们口中的“风车”也叫“谷扇”，是农民常用来精选谷物的农具。在同一风力作用下，精谷和瘪谷（空壳）谷粒都从洞口水平飞出，结果精谷和瘪谷落地点不同，自然分开，简化成如图乙。谷粒从洞口飞出后忽略空气阻力，对这一现象，下列分析正确的是（　　）
A．M处是瘪谷，N处为精谷
B．精谷飞出洞口到落地的时间比瘪谷短
C．精谷和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
D．精谷飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度要小些
9．精彩的飙车比赛为我们解释了什么叫速度与激情。如图为一赛车手驾驶着方程式赛车飙车的物理模型，该赛车手正以速度v=8m/s匀速经过半径为16米的半圆（为简化问题，可视为轮胎所受摩擦力指向圆心），已知人与赛车质量为1t，重力加速度为g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．赛车受到地面的作用力为4×103N
B．向心加速度a=4m/s2
C．轮胎与地面的摩擦系数至少为0.2
D．轮胎所受摩擦力不做功
10．2025年3月4日，《上观新闻》消息，我国2025年将发射神舟二十号、神舟二十一号载人飞船和一搜货运飞船，执行二次载人飞行任务的航天员乘组已经选定，正在开展相关训练。如果“神舟二十号”飞船升空后先进入停泊轨道（即近地圆形轨道），之后进入转移轨道，最后在中国空间站轨道与天和核心舱对接，如图所示。已知中国空间站轨道为圆形轨道，距地面高度为h，飞船在停泊轨道运行的周期为T，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A．从停泊轨道进入转移轨道在P点需要减速
B．天和核心舱的向心加速度大小为
C．可估得地球密度为
D．飞船从P点运行到Q点需要的时间为
三、实验题
11．实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图所示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，且轨道乙倾角较大。
（1）选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00cm的遮光条。
（2）轨道调节。
调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放，若测得小车通过光电门A和B的 。证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。
（3）碰撞测试
先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小车2通过光电门A的时间为，碰撞后小车1通过光电门B的时间为。若 ，可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。
（4）吸能材料性能测试。
将吸能材料紧贴于小车2的前端。重复步骤（3）。测得小车2通过光电门A的时间为10.00ms，两车碰撞后，依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00ms、30.00ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为 （结果保留2位有效数字）。
12．某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需向心力大小F与小球质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系。
(1)本实验采用的主要实验方法为 （填“等效替代法”或“控制变量法”）。在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与运动半径r的关系时，把两个相同 的小球放到半径r不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮的 相同，根据标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两个球所需向心力的比值。
(2)另一同学利用如图乙所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直接测量向心力的大小F，旋臂另一端的挡光杆经过光电门传感器时，系统将自动记录其挡光时间，测量挡光杆的宽度为d，挡光杆到转轴的距离为R。某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为Δt，可求得挡光杆的角速度ω的表达式为 （用题目中所给物理量的字母符号表示）。该同学保持砝码质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，作出F ω2图线如图丙所示，若砝码运动半径r=0.2m，牵引杆的质量和一切摩擦可忽略，由F ω2图线可得砝码质量m= kg。（结果保留两位有效数字）
四、解答题
13．水车是古代中国劳动人民发明的灌溉工具。图甲为赤峰市道须沟风景区内的一架水车，图乙为水车工作时的示意图。高处的水从水槽中以速度大小v 沿水平方向流出，水流出后垂直落在与水平面夹角为θ的水轮叶面上，冲击轮叶使水车转动。水在空中的运动可视为平抛运动。重力加速度为g。求：
(1)水流落在水轮叶面前瞬间的速度大小v；
(2)槽口和冲击点的高度差h；
(3)槽口和冲击点的水平距离x。
14．“路亚”是一种钓鱼方法，用这种方法钓鱼时先把鱼饵通过鱼线收到鱼竿末端，然后用力将鱼饵甩向远处。如图所示，钓鱼爱好者在a位置开始甩竿，鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，最后落在距b水平距离s=16m的水面上。已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成53°角，鱼饵的质量为m=0.02kg。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕O点转动，且O离水面高度h=1.6m、到鱼竿末端鱼饵的距离L=1.6m。鱼饵从b点抛出后，忽略鱼线对其作用力和空气阻力，重力加速度g取10m/s2，已知sin53°=0.8，cos53°=0.6。求：
（1）鱼饵在b点抛出时的速度大小；
（2）释放鱼线前，鱼饵在b点受鱼竿作用力的大小和方向；
（3）从a到b的甩竿过程，鱼竿对鱼饵做的功W。
15．图（a）是水平放置的“硬币弹射器”装置简图，图（b）是其俯视图。滑槽内的撞板通过两橡皮绳与木板相连，其厚度与一个硬币的相同。滑槽出口端的“币仓”可叠放多个相同的硬币。撞板每次被拉动至同一位置后静止释放，与底层硬币发生弹性正碰；碰后，撞板立即被锁定，底层硬币被弹出，上一层硬币掉下补位。底层硬币被撞后在摩擦力作用下减速，最后平抛落到水平地面上。已知每个硬币质量为m，撞板质量为3m；每次撞板从静止释放到撞击硬币前瞬间，克服摩擦力做功为W，两橡皮绳对撞板做的总功为4W；忽略空气阻力，硬币不翻转。
（1）求撞板撞击硬币前瞬间，撞板的速度v；
（2）当“币仓”中仅有一个硬币时，硬币被撞击后到抛出过程，克服摩擦力做功Wf为其初动能的，求；
（3）已知“币仓”中有n（n≤10）个硬币时，底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为；试讨论两次“币仓”中分别叠放多少个硬币时，可使底层硬币平抛的水平射程之比为。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C B B B A C ACD BD BC
11． 时间相等 = 0.56
【详解】（2）若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力，小车将在轨道甲上做匀速直线运动，通过两个光电门的速度相等，即通过光电门A和B的时间相等；
（3）若两个小车发生弹性碰撞，由于两个小车的质量相等，则碰撞后两个小车的速度互换，即碰撞后小车1的速度等于碰撞前小车2的速度，则有；
（4）根据题意可知，碰撞前小车2的速度为
碰撞后，小车1和小车2的速度分别为，
则碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为
12．(1) 控制变量法 质量 角速度ω
(2) 0.45
【详解】（1）[1]本实验通过控制小球质量m、运动半径r和角速度ω这三个物理量中两个量相同，探究向心力F与另一个物理量之间的关系，采用的主要实验方法为控制变量法。
[2][3]在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与运动半径r的关系时，需要控制m和ω相同，即把两个相同质量的小球放到半径r不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮的角速度相同。
（2）[1]由于d和Δt都很小，所以可用Δt时间内的平均速度来表示挡光杆的线速度，即
所以挡光杆的角速度为
[2]根据向心力公式有
所以F ω2图线的斜率为
解得m=0.45kg
13．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）如图乙，水流落在轮叶上的速度v沿水车切线方向，速度v与竖直方向的夹角为θ，有
可得
（2）竖直方向有
槽口至冲击点高度为
得
（3）槽口和冲击点的水平距离即为平抛运动的水平位移，由于平抛运动的等时性，水在水平方向的运动时间也为t，则有
解得
14．（1）20m/s；（2）4.8N，方向竖直向下；（3）4.128J
【详解】（1）鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，根据平抛运动的规律可得
联立解得
，
（2）释放鱼线前，鱼饵在b点，由于
所以鱼饵受鱼竿作用力的方向竖直向下，根据牛顿第二定律可得
解得
（3）从a到b的甩竿过程，根据动能定理可得
解得鱼竿对鱼饵做的功为
15．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）根据动能定理有
解得
（2）对撞板与硬币构成的系统，由于发生的是弹性碰撞，则有
，
解得
克服摩擦力做功Wf为其初动能的，则有
解得
（3）平抛运动过程有
，，
根据题意有
底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为，根据动能定理有
，
结合上述有
由于n≤10，则有
，或，或，

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