河南省南陽市十校聯(lián)盟體2024-2025學年高一下學期4月期中物理試題（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE1南陽市十校聯(lián)盟體2025年春季期中模擬聯(lián)考高一年級物理試題命題學?！梅匠俏甯邔忣}學校∶菊潭高中本試卷滿分100分，考試用時75分鐘。注意事項：1.答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號、考場號、座位號填寫在答題卡上。2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。4.本試卷主要考試內(nèi)容∶人教版必修第二冊第五至七章。一、單項選擇題（本題共7個小題，每小題4分，共28分）1.光滑的水平面上固定著一個螺旋形光滑水平軌道，俯視如圖所示。一小球以一定速度沿軌道切線方向進入軌道，之后一直沿軌道運動直至軌道末端，在此過程中小球的速度方向與初速度方向相同和相反的次數(shù)分別是（）A.2；3 B.2；2 C.3；2 D.3；3【答案】A【解析】如圖所示可知在此過程中小球的速度方向與初速度方向相同的次數(shù)為兩次，相反的次數(shù)為三次。故選A2.質(zhì)量為2kg的物體在水平面內(nèi)運動，已知該物體在兩個互相垂直方向上的分運動的速度一時間圖像分別如圖甲、乙所示，則下列說法正確的是（）A.2s末物體速度大小為7m/sB.物體所受的合力大小為2NC.物體的初速度大小為5m/sD.物體初速度的方向與合力方向垂直，做勻變速曲線運動【答案】D【解析】AC．由圖可知，物體沿各方向的初速度為，所以物體的初速度大小為2s末合速度應(yīng)該為x軸方向分速度和y軸方向分速度的矢量和，此時物體沿各方向的初速度為，合速度大小為故AC錯誤；B．物體的質(zhì)量為2kg，x軸方向加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律可知，物體所受的合力大小為故B錯誤；D．物體初始時有y軸方向初速度，x軸方向初速度為0，x軸方向上受水平恒力，初速度的方向與合力方向垂直，物體做勻變速曲線運動，故D正確。故選D。3.利用航天器進行宇宙探索的過程中，經(jīng)常要對航天器進行變軌。如圖所示，先把衛(wèi)星發(fā)射至近地軌道Ⅰ，然后在軌道Ⅰ上的A點點火，使衛(wèi)星進入軌道Ⅱ做橢圓運動，再在軌道Ⅱ上的遠地點B點點火，使衛(wèi)星進入軌道Ⅲ。軌道Ⅲ的半徑約為地球半徑的4倍，下列說法正確的是（）A.衛(wèi)星從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅲ需要在B點減速B.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運行時的加速度大于在軌道Ⅰ上運行時的加速度C.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運行時經(jīng)過B點的速度小于7.9km/sD.衛(wèi)星在軌道Ⅰ上運動的周期與在軌道Ⅲ上運動的周期之比是1∶16【答案】C【解析】A．衛(wèi)星從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅲ，需要在B點加速，故A錯誤；B．根據(jù)萬有引力提供向心力有解得可知衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運行時的加速度小于在軌道Ⅰ上運行時的加速度，故B錯誤；C．根據(jù)衛(wèi)星的變軌原理可知，衛(wèi)星經(jīng)過軌道Ⅱ上B點的速度小于軌道Ⅲ上B點的速度，7.9km/s是第一宇宙速度，軌道Ⅲ上的速度小于7.9km/s，故衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運行時經(jīng)過B點的速度小于7.9km/s，故C正確；D．根據(jù)開普勒第三定律，衛(wèi)星在軌道Ⅰ上運動的周期與在軌道Ⅲ上運動的周期之比為1∶8，故D錯誤。故選C。4.如圖所示，豎直固定的錐形漏斗，內(nèi)壁上有兩個小球A和B，各自在不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，不計摩擦阻力。以下關(guān)于A、B兩球做圓周運動時的線速度、角速度、加速度和向心力的關(guān)系式一定正確的是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】支持力和重力的合力提供向心力，如圖所示根據(jù)牛頓第二定律有又因為所以，，由于小球的質(zhì)量未知，所以無法比較向心力的大小關(guān)系。故選C。5.如圖所示，豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)有一小球，內(nèi)側(cè)管壁半徑為R，小球半徑為r，質(zhì)量為m。若小球僅受重力和管道對小球的作用力，小球能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運動，已知重力加速度大小為g，下列說法正確的是（）A.小球在最高點的最小速度為B.小球在最高點的最小速度為C.若小球在圓心等高處的速度為v，則此時小球的加速度大小為D.若小球在最低點的速度為v，則管道對小球的作用力大小為【答案】D【解析】AB．該模型為桿模型，小球在豎直面內(nèi)做完整的圓周運動，在最高點的速度應(yīng)該大于等于0，故AB錯誤；C．若小球在圓心等高處的速度為v，則小球的向心加速度大小為小球還有重力產(chǎn)生的加速度，小球的加速度肯定大于故C錯誤；D．對經(jīng)過最低點小球受力分析有解得管道對小球的作用力大小故D正確。故選D。6.若火星探測器繞火星做勻速圓周運動時，其軌道距離火星表面的高度為2R，速度大小為v。已知火星的半徑為R，引力常量為G，忽略火星自轉(zhuǎn)的影響。下列選項正確的是（）A.火星的第一宇宙速度是B.火星的質(zhì)量為C.火星表面重力加速度大小為D.火星的密度為【答案】C【解析】AB．由解得又解得故AB錯誤；C．由解得故C正確；D．由解得故D錯誤。故選C。7.如圖所示，一固定斜面傾角為，斜面足夠長。將小球從斜面頂端以速率垂直于斜面向右拋出，小球最終落在斜面上，不計空氣阻力，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）A.小球在運動過程中的最小速度為B.從拋出開始到離斜面最遠時，所經(jīng)歷的時間為C.當小球離斜面最遠時，小球的位移大小為D.小球落到斜面時的位移大小為【答案】D【解析】A．小球做斜拋運動，將初速度分解為水平速度和豎直速度，小球的最小速度為選項A錯誤；B．將小球的重力分解到垂直斜面和沿斜面方向的兩個恒定分力，則小球的運動可分解為垂直斜面方向為豎直上拋運動和沿斜面方向的勻加速運動，當小球垂直斜面方向的速度等于零時，小球離斜面最遠，將重力加速度分解，垂直斜面的加速度為和沿斜面的加速度分別為，由速度公式有選項B錯誤；C．當小球離斜面最遠時，小球垂直斜面方向的位移大小為沿斜面方向的位移大小為則小球的總位移大小為選項C錯誤；D．由豎直上拋的對稱性，小球落到斜面時的位移大小選項D正確。二、多項選擇題（每小題6分，選不全得3分，選錯不得分。共18分）8.下列說法正確的是（）A.曲線運動的合力一定是變力B.變速運動不一定是曲線運動，但曲線運動一定是變速運動C.物體做圓周運動所需的向心力是恒力D.勻變速運動的軌跡可以是直線也可以是曲線【答案】BD【解析】A．勻變速曲線運動受到的合力為恒力，故A錯誤；B．變速運動可以僅改變速度大小，也可為直線運動，不一定是曲線運動，但曲線運動一定是變速運動，故B正確；C．物體做圓周運動所需的向心力的方向一定在改變，為變力，故C錯誤；D．勻變速運動可分為勻變速直線運動和勻變速曲線運動，故D正確。故選BD。9.如圖，在一個平臺上有物體A和物體B，質(zhì)量均為m，物體間系著輕質(zhì)且不可伸長的細繩。已知物體A和B與桌面間的動摩擦因數(shù)均為μ且接觸面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小為g，物體A到軸O1O2的距離為r，物體B到軸O1O2的距離為2r。若平臺繞軸O1O2轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角速度ω從0開始緩慢增大，則下列說法中正確的有（）A.當時，物體A才開始相對桌面滑動B.當時，物體A和物體B中間的繩子無拉力C.當時，物體A剛好達到最大靜摩擦力D.當時，物體A受到繩子的拉力為【答案】BD【解析】B．若A和B中間無繩，則根據(jù)公式得到A和B滑動時的臨界角速度分別為所以當時，物體A和B僅靠摩擦力提供向心力，故B正確；AC．當時，繩上開始有拉力，若物體A受到最大靜摩擦力，對物體A有對物體B有聯(lián)立得當時繩上有拉力且物塊A、B相對靜止，物體A、B均未滑動，故AC錯誤；D．當時，對物體B分析有可得故D正確。故選BD。10.如圖所示，在萬有引力作用下，a、b兩衛(wèi)星在同一平面內(nèi)繞某一行星c沿順時針方向做勻速圓周運動，a衛(wèi)星的周期為Ta，b衛(wèi)星的周期為Tb，此時兩顆衛(wèi)星與行星c連線間的夾角為θ（θ=30°），已知a、b衛(wèi)星軌道半徑之比為，則下列說法中正確的有（）A.a、b衛(wèi)星運動的周期之比為B.a、b衛(wèi)星運動的向心力大小之比為C.從圖示位置開始，到a、b衛(wèi)星第一次相距最近所需要的時間為D.從圖示位置開始，到a、b衛(wèi)星第一次相距最遠所需要的時間為【答案】AD【解析】A．根據(jù)開普勒第三定律，可知a、b衛(wèi)星運動的周期之比為故A正確；B．衛(wèi)星的質(zhì)量未知，向心力之比無法計算，故B錯誤；C．從圖示位置開始，到a、b衛(wèi)星相距最近有（，，）為a、b衛(wèi)星第一次相距最近，則有故C錯誤；D．從圖示位置開始，到a、b衛(wèi)星相距最遠有（，，）為a、b衛(wèi)星第一次相距最遠，則有故D正確。故選AD。三、實驗題（本題共2小題，共15分）11.用如圖所示的向心力演示器來探究向心力大小的表達式。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運動的軌跡半徑之比為1∶2∶1。（1）在利用該裝置做探究向心力大小與質(zhì)量之間的關(guān)系時，讓兩個小球的角速度大小和半徑相等，這種方法是______；若勻速轉(zhuǎn)動手柄時，左邊標尺露出3格，右邊標尺露出2格，則左、右小球的質(zhì)量之比為______；其他條件不變，若增大手柄轉(zhuǎn)動的速度，兩標尺示數(shù)的比值______（填“變大”“變小”或“不變”）。（2）在利用該裝置做探究向心力大小與半徑之間的關(guān)系時，應(yīng)讓質(zhì)量相同的小球分別放在_____（填“A、C”或“B、C”）處，同時選擇半徑_______（填“相等”或“不相等”）的兩個塔輪?！敬鸢浮浚?）控制變量法3∶2不變（2）B、C相等【解析】【小問1解析】有題意可知，這種方法是控制變量法；由可得左、右小球的質(zhì)量之比為其他條件不變，若增大手柄轉(zhuǎn)動的速度，角速度之比不變，則向心力之比不變，即兩標尺示數(shù)的比值不變?！拘?解析】根據(jù)控制變量法，探究向心力與半徑之間的關(guān)系時，需保持小球質(zhì)量和角速度相同，故兩個質(zhì)量相同的小球需分別放在B、C處；要保持兩個小球的角速度相同，需要兩個塔輪的半徑相等。12.某實驗小組利用如圖甲所示的裝置進行探究平拋運動規(guī)律的實驗。小組同學用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，同時B球被釋放，自由下落。（1）小球A在水平方向上做的是______。（填正確答案標號）A.勻速直線運動B勻變速直線運動C.變加速直線運動D.曲線運動（2）實驗中發(fā)現(xiàn)小球A和小球B同時落地，說明______。（3）該小組利用上圖裝置，記錄了小球經(jīng)過的O、A、B三個位置，如圖乙所示，小球可視為質(zhì)點，若以O(shè)點為坐標原點建立如圖乙所示的坐標系，小方格是邊長為20cm的正方形，g＝10m/s2，從圖像上分析，記錄小球位置的時間間隔T=______s，小球在A點的速度大小=______m/s。小球從拋出至運動到B點的過程中，已經(jīng)在空中飛行了______s?！敬鸢浮浚?）A（2）小球在豎直方向做自由落體運動（3）0.20.6【解析】【小問1解析】平拋運動的水平方向分運動是勻速直線運動。故選A?！拘?解析】A球做平拋運動，B球做自由落體運動，兩個小球同時落地，說明平拋運動的豎直方向分運動是自由落體運動?！拘?解析】小球在豎直方向上有代入題中數(shù)據(jù)，可得水平方向有代入數(shù)據(jù)得因為則因為聯(lián)立以上，可得小球從拋出至運動到B點過程，小球在空中飛行時間四、計算題（本題共3個小題，共39分）13.如圖所示，在體育課上進行籃球訓練時，兩同學將籃球甲、乙先后分別水平拋出，籃球甲、乙在空中的P點相遇，相遇時兩籃球的速度方向相互垂直，已知籃球甲的拋出點到水平地面的高度h1比籃球乙的拋出點到水平地面的高度h2大，籃球甲、乙的拋出點的水平距離L＝25m，籃球甲、乙拋出時的速度大小均為v0＝10m/s。取重力加速度大小g＝10m/s2，不計空氣阻力，籃球可看成質(zhì)點。求：（1）籃球甲、乙在相遇前運動的時間之和t；（2）籃球甲、乙拋出點的高度差h?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【小問1解析】設(shè)籃球甲、乙從拋出到相遇運動的時間分別為、水平方向有解得【小問2解析】如圖所示設(shè)籃球甲落在P點時速度與豎直方向的夾角為，則有由上問可得依題意解得14.已知地球的半徑為、質(zhì)量為，引力常量為，地球自轉(zhuǎn)的周期為。（1）求地球同步衛(wèi)星距地面的高度；（2）求地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小；（3）利用三顆位置適當?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通信，目前地球同步衛(wèi)星軌道半徑為地球半徑的6.6倍，地球的自轉(zhuǎn)周期h，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值為多少小時？（計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）【答案】（1）（2）（3）【解析】【小問1解析】設(shè)地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量為，離地面的高度為，地球質(zhì)量為，由萬有引力提供地球同步衛(wèi)星做圓周運動的向心力可得【小問2解析】由聯(lián)立可得【小問3解析】地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為，地球的自轉(zhuǎn)周期，地球同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動周期與地球的自轉(zhuǎn)周期一致，若地球的自轉(zhuǎn)周期變小，則同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動周期變小，可知，同步衛(wèi)星做圓周運動的半徑變小，由于需要三顆衛(wèi)星使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通信，因此由幾何關(guān)系可知三顆同步衛(wèi)星的連線構(gòu)成等邊三角形并且三邊與地球相切，如圖由幾何關(guān)系可知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為由開普勒第三定律得得15.如圖所示，半徑的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，圓弧軌道的端點和圓心的連線與水平方向的夾角。點為圓弧軌道的最低點。質(zhì)量的物塊從平臺上A點以的速度水平拋出，恰好從軌道的端點沿切線方向進入軌道。物塊沿著軌道運動到粗糙的水平面上（物塊經(jīng)過點前后速度不變），最后從點做平拋運動，落到半徑的圓弧軌道（圓心為）上的點（圖上未畫出）。已知物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)，點間的距離，重力加速度大小。（1）求物塊在點的速度大小以及從A點運動到點的水平位移大??；（2）求物塊經(jīng)過點時軌道