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2024-2025学年度第二学期期中考试

高一物理试卷

考试时间：75分钟    分值：100分

一、单项选择题：本大题共11小题，每题4分，共44分。每题只有一个选项符合题意。

1. 质量为的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为，受到的阻力大小为。此时，汽车发动机输出的实际功率是（　　）

A. B. C. D.

【答案】C

【解析】

【详解】汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡

汽车发动机的功率

故选C。

2. 如图所示，一个杯子放在水平餐桌转盘上随转盘做匀速圆周运动，角速度恒定，则（　　）

A. 杯子受重力、支持力、摩擦力和向心力作用

B. 杯子受到的摩擦力方向始终指向转盘中心

C. 杯子离转盘中心越近越容易做离心运动

D 若给杯子中加水，杯子更容易做离心运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．小物块受到重力、支持力和摩擦力三个力，向心力不是物体的实际受力，故A错误。

B．圆盘做匀速圆周运动，向心力由摩擦力提供，始终指向转盘中心，故B正确；

C．圆盘做匀速圆周运动

f=mω²r

离转盘中心越近，摩擦力越小，不会达到最大静摩擦力，越不容易做离心运动，故C错误；

D．根据

所以给杯子中加水，杯子不会做离心运动，故D错误。

故选B。

3. 地球的半径为R，某卫星在地球表面所受地球对其万有引力为F，则该卫是在离地面高度约5R的轨道上，受到地球对其万有引力约为（　　）

A. 5F B. 6F C. D.

【答案】D

【解析】

【详解】设地球质量为M，卫星质量为m，根据万有引力定律卫星在地球表面时有

该卫是在离地面高度约5R的轨道上时有

联立可得

故选D。

4. 飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，在到达竖直位置的过程中，飞行员重力的瞬时功率的变化情况是（  ）

A. 一直增大 B. 一直减小

C. 先增大后减小 D. 先减小后增大

【答案】C

【解析】

【详解】飞行员刚开始下摆时，因为其速度为零，故起始时刻的瞬时功率为0，当飞行员下摆到最低点时，因重力与速度的方向垂直，此时的瞬时功率也为0，摆动中的其他位置瞬时功率不为0，则重力的瞬时功率先增大后减小。

故选C。

5. 如图甲，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动。如图乙，一件小衣物（可理想化为质点）质量为m，滚筒半径为R，角速度大小为，重力加速度为g，a、b分别为小衣物经过的最高位置和最低位置。下列说法正确的是（　　）

A. 衣物所受滚筒的支持力的大小始终为

B. 衣物转到b位置时的脱水效果最好

C. 衣物所受滚筒的作用力大小始终为mg

D. 衣物在a位置对滚筒壁的压力比在b位置的大

【答案】B

【解析】

【详解】A．衣物随滚筒一起做匀速圆周运动，故在转动过程中，根据牛顿第二定律可知衣物所受合力的大小始终为

以a、b为例，由于重力方向始终竖直向下，向心力方向始终指向圆心，可知衣物所受滚筒的支持力的大小不相等，故A错误；

BD．在a、b两点，根据牛顿第二定律有

物对滚筒壁的压力在a位置比在b位置的小；衣物做匀速圆周运动，所需的向心力相同，对筒壁的压力不同，在b点最大，脱水效果最好，故B正确，D错误；

C．衣物随滚筒一起做匀速圆周运动，在转动过程中，衣物所受的重力、衣物所受滚筒的作用力大小的合力大小不变，所以衣物所受滚筒的作用力大小是在不断变化的，故C错误。

故选B。

6. 神舟十四号在轨期间开展多项航天医学实验，此项活动对航天医学领域有着重要意义。已知地球半径为R，神舟十四号的运行轨道距离地心约为1.06R，可以近似看成圆周运动。地球静止卫星距离地心约为6.6R，下列说法正确的是（　　）

A. 神舟十四号在轨运行的角速度比静止卫星大

B. 神舟十四号在轨运行的线速度比静止卫星小

C. 神舟十四号相对地面保持静止

D. 神舟十四号在轨运行的速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度

【答案】A

【解析】

【详解】AB．二者都围绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力可得

解得，

神舟十四号的轨道半径小于地球静止卫星的轨道半径，则神舟十四号的角速度、线速度均比地球静止卫星大，故A正确，B错误；

C．由万有引力提供向心力可得

解得

地球静止卫星相对地面保持静止，而神舟十四号运行周期小于地球静止卫星，不可能相对地面保持静止，故C错误；

D．当时，卫星的环绕速度等于第一宇宙速度，而神舟十四号轨道半径大于地球半径，则在轨运行速度小于第一宇宙速度，故D错误。

故选A。

7. 哈雷彗星绕太阳的运动轨道则是一个非常扁的椭圆．如图所示，天文学家成功预言了哈雷彗星的回归，椭圆轨道1是哈雷彗星的运行轨道，圆形轨道2与轨道1相切于P点，下列说法正确的是（　　）

A. 彗星沿轨道1运动时，速度大小保持不变

B. 彗星在远日地的向心加速度大于近日点的向心加速度

C. 若彗星准备从轨道1变轨到轨道2，则应该在P点加速

D. 如果彗星也能够在轨道2上运动，则它在轨道1的P点的加速度和轨道2的P点的加速度相等

【答案】D

【解析】

【详解】A．彗星沿轨道1运动时，近日点速度最大，远日点速度最小，A错误；

B．由万有引力公式可知，彗星在远日地的向心加速度小于近日点的向心加速度，B错误；

C．若彗星准备从轨道1变轨到轨道2，则应该在P点减速，C错误；

D．如果彗星也能够在轨道2上运动，则它在轨道1的P点的加速度和轨道2的P点的加速度相等，D正确。

故选D。

8. 伴随着人工智能的发展，我国部分地区已经实现无人机智能配送。如图所示，某次配送中，质量为m的货物在无人机拉力作用下匀速竖直上升，上升时速度大小为v，上升的高度为h，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A. 拉力对货物做的功为mgh

B. 货物的机械能保持不变

C. 货物的重力势能减少了mgh

D. 合外力对货物所做总功为mgh

【答案】A

【解析】

【详解】A．无人机拉力作用下匀速竖直上升，则拉力大小等于重力，上升高度h过程中，拉力对货物做功为mgh ，故A正确；

B．对于货物来说除了重力还有拉力做功，所以货物的机械能保持增加，故B错误； 

C．上升高度h的过程中货物的重力势能增加了mgh ，故C错误；

D．货物收到的合外力等于0，所以对货物所做总功为0，故D错误；

故选A。

9. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的静止卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（　　）

A. b卫星转动线速度大于7.9 km/s

B. a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为a_a>a_b>a_c

C. a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为T_a=T_c<T_b

D. 在b、c中，b的线速度大

【答案】D

【解析】

【详解】A．b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，根据万有引力定律有

解得

又

可得

与第一宇宙速度大小相同，即v=7.9km/s，A错误；

B．地球赤道上的物体与静止卫星具有相同的角速度，所以

ω_a=ω_c

根据

a=rω²

知，c的向心加速度大于a的向心加速度，根据

得b的向心加速度大于c的向心加速度，即

故B错误；

C．卫星c为地球静止卫星，所以

Ta=Tc

根据

得c的周期大于b的周期，即

故C错误；

D．在b、c中，根据

可知b的线速度比c的线速度大，故D正确。

故选D。

10. 如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物块从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是（    ）

A. 电动机做的功为

B. 摩擦力对物体做的功为mv²

C. 传送带克服摩擦力做的功为mv²

D. 小物块与传送带因摩擦产生的热量为

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．物块由静止状态到与传送带保持相对静止的过程，根据动能定理，对物块，有

对传送带，有

解得

故AB错误，C正确；

D．摩擦生热为

故D错误。

故选C。

11. 如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，g 取10 m/s²，则下列说法正确的是 

A. 小球刚接触弹簧时加速度最大

B. 该弹簧的劲度系数为20.0 N/m

C. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小

D. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的机械能守恒

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球刚接触弹簧时的加速度为g，不是最大，小球在速度减小到最小时加速度最大，A错误；

B．由图像可知，弹簧压缩量为，此时弹簧对小球的力等于小球的重力，由胡克定律，解得该弹簧的劲度系数为20.0 N/m，B正确；

CD．从小球接触弹簧到压缩至最短的过程中，刚开始弹簧对小球的力小于小球的重力，小球的速度继续增大，小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，当弹簧对小球的力大于小球的重力时，小球的速度减小，直到减为零，此时弹簧的弹性势能最大，所以整个过程，弹簧的弹性势能一直在增大，由于小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能不守恒，故CD错误．

二、实验题：本大题共1小题，共15分。

12. 利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）实验中除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是___________。

A.直流电源      B.刻度尺     C.天平（含砝码）     D.秒表

（2）实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。O为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图。已知重物质量，重力加速度，打点计时器打点的周期为，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度___________；O点到B点过程中重物的重力势能减少量为___________J。（结果均保留三位有效数字）

（3）上述实验数据显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，分析产生误差的原因 ___________________（写一条即可）。

（4）该同学根据纸带算出了其他各点对应的瞬时速度，测出与此相对应的重物下落高度，以为纵坐标，以为横坐标，建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，得到的图像的斜率为，可求得当地的重力加速度___________。

【答案】    ①. B    ②. 1.17    ③. 0.690    ④. 空气阻力与摩擦阻力的影响    ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]电磁打点计时器需要连接交流电源；验证机械能守恒表达式中重物的质量可以约掉，故不需要天平测质量；通过打点计时器可以确定计数点间的时间间隔，故不需要秒表测时间；需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离。

故选B。

（2）[2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打点计时器打下计数点B时，重物的速度为

[3]O点到B点过程中重物的重力势能减少量为

（3）[4]由于空气阻力与摩擦阻力的影响，重物下落过程中，重力势能的减少量有一部分转化为内能，则重力势能的减少量略大于动能的增加量。

（4）[5]根据机械能守恒定律可得

可得

可知图像的斜率为

解得当地的重力加速度为

三、计算题：本大题共4小题，共41分。

13. 如图所示，返回式月球软着陆器在完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到绕月球做圆周运动的轨道舱。已知月球的半径为R，轨道舱到月球表面的距离为h，引力常量为G，月球表面的重力加速度为g，不考虑月球的自转。求：

（1）月球的质量M；

（2）月球的第一宇宙速度；

（3）轨道舱绕月飞行的周期T。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设月球表面上质量为m₁的物体，其在月球表面有

月球质量

（2）根据重力和向心力的关系可知

解得

（3）轨道舱绕月球做圆周运动，设轨道舱的质量为m，由牛顿运动定律得

解得

14. 现有一质量为的小球，将其从离地处静止释放。测得小球经3s后落地，每1秒时间内下落的距离分别为、、、取地面为零势能参考平面：。求：

（1）第1秒末小球重力势能；

（2）前2秒内小球重力势能的变化量；

（3）整个下落过程中小球所受重力做功的平均功率。

【答案】（1）80J；（2）40J；（3）30W

【解析】

【详解】（1）第1秒末小球离地面的高度为

取地面为零势能参考平面，第1秒末小球重力势能

（2）前2秒内小球重力势能的变化量

（3）整个下落过程中小球所受重力做功的平均功率

15. 科技助力北京冬奥：我国自主研发的“人体高速弹射装置”几秒钟就能将一名滑冰运动员从静止状态加速到指定速度，辅助滑冰运动员训练各种滑行技术。如图所示，某次训练，弹射装置在加速阶段将质量的滑冰运动员加速到速度后水平向右抛出，运动员恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入光滑圆弧轨道AB。AB圆弧轨道的半径为，B点是圆弧轨道的最低点，圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接，A与圆心O的连线与竖直方向成37°角。MN是一段粗糙的水平轨道，滑冰运动员与MN间的动摩擦因数，水平轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为的半圆弧光滑轨道，C点是半圆弧光滑轨道的最高点，半圆弧光滑轨道与水平轨道BD在D点平滑连接．取重力加速度，，。整个运动过程中将运动员简化为一个质点。

（1）求运动员水平抛出点距A点的竖直高度；

（2）求运动员经过B点时对轨道的压力大小；

（3）若运动员恰好能通过C点，求MN的长度L。

【答案】（1）；（2）2040N；（3）

【解析】

【详解】（1）根据速度的合成与分解可得运动员经过A点时的速度大小为

   ①

设运动员水平抛出点距A点的竖直高度为h，对运动员从抛出点到A点的过程，动能定理有

   ②

联立①②解得

   ③

（2）设运动员经过B点时的速度大小为v_B，对运动员从A点到B点的过程，根据动能定理有

   ④

设运动员经过B点时所受轨道支持力大小为F_N，根据牛顿第二定律有

   ⑤

联立①④⑤解得

   ⑥

根据牛顿第三定律可知，运动员经过B点时对轨道的压力大小是2040N。

（3）设运动员刚好通过C点时的速度大小为v_C，根据牛顿第二定律有

   ⑦

对运动员从B点到C点的过程，根据动能定理有

   ⑧

联立①④⑦⑧解得

   ⑨

16. 如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切于B点，右端与一倾角为30°的光滑斜面轨道在C点平滑连接（即物体经过C点时速度的大小不变），斜面顶端固定一轻质弹簧。一质量为2kg的滑块从圆弧轨道的顶端A由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点。已知圆轨道半径R=0.45m，水平轨道BC长为0.4m，其动摩擦因数=0.2，斜面轨道上CD长为0.6m，g取10m/s²，求：

（1）滑块第一次经过圆轨道上B点时，轨道对滑块的支持力大小F_N；

（2）弹簧被压缩至D点时具有的弹性势能E_p；

（3）滑块在水平轨道BC上运动的总路程s。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）对滑块，A→B，根据动能定理有

－0

滑块在B点，根据牛顿第二定律有

解得

（2）A→D，根据能量守恒定律有

解得

（3）滑块最终停止在水平轨道BC间．对滑块，A最后静止，根据动能定理有

解得