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湖北省孝感市高级中学2025届物理高一下期末学业水平测试试题注意事项:1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型(B)填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新答案;不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。4.考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题:本大题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的四个选项中,有的只有一项符合题目要求,有的有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。1、德国天文学家们曾于2008年证实,位于银河系中心,与地球相距2.6万光年的“人马座A”其实是一个质量超大的黑洞.假设银河系中心仅此一个黑洞,太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动,则根据下列哪组数据可以估算出该黑洞的质量(引力常量已知)A.太阳系的质量和太阳系绕该黑洞公转的周期B.太阳系的质量和太阳系到该黑洞的距离C.太阳系的运行速度和该黑洞的半径D.太阳系绕该黑洞公转的周期和公转的半径2、如图所示,半径为R的光滑圆环竖直放置,N为圆环的最低点。在环上套有两个小球A和B,A、B之间用一根长为R的轻杆相连,使两小球能在环上自由滑动。已知A球质量为4m,B球质量为m,重力加速度为g。现将杆从图示的水平位置由静止释放,在A球滑到N点的过程中,轻杆对B球做的功为A.mgR B.1.2mgR C.1.4mgR D.1.6mgR3、A、B两颗卫星都绕地球做匀速圆周运动,已知卫星A的运周期小于卫星B的运行周期,则下列说法正确的是A.卫星A的轨道半径大于卫星B的轨道半径B.卫星A的运行速度小于卫星B的运行速度C.卫星A的向心加速度大于卫星B的向心加速度D.卫星A所需的向心力大于卫星B所需的向心力4、(本题9分)如图所示,圆轨道与椭圆轨道相切于点,点是椭圆轨道的远地点.人造地球卫星在圆轨道上运行的速率为,在椭圆轨道上运行经过点时速率为,在圆轨道上运行的加速度大小为,在椭圆轨道上点的加速度大小,则()A. B. C. D.5、下列关于力的叙述正确的是A.放在桌面上的书对桌面的压力就是书受到的重力B.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反C.放在水平桌面上的书受到一个向上的支持力,这是由于桌面发生微小弹性形变而产生的D.由磁铁间有相互作用可知:力可以离开物体而单独存在6、(本题9分)研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22小时.假设这种趋势会持续下去,地球的其他条件都不变,未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比()A.向心加速度变大 B.距地面的高度变大C.线速度变小 D.角速度变大7、(本题9分)如图所示,一个小球从高处自由下落到达轻质弹簧顶端A处起,弹簧开始被压缩。在小球与弹簧接触,到弹簧被压缩到最短的过程中,关于小球的动能、重力势能,弹簧的弹性势能的说法中正确的是()A.小球的动能先增大后减小B.小球的动能一直在减小C.小球的重力势能逐渐减小,弹簧的弹性势能逐渐增加D.小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和逐渐增加8、(本题9分)如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球,在水平拉力F作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点的过程中()A.小球的机械能保持不变B.小球受的合力对小球不做功C.水平拉力F的瞬时功率逐渐减小D.小球克服重力做功的瞬时功率逐渐增大9、(本题9分)若人造卫星绕地球作匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.卫星的轨道半径越大,它的运行周期越大B.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越大C.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越大D.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越小10、(本题9分)在同一高度将质量相等的三个小球以大小相同的速度分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出,不计空气阻力.则三个小球从抛出到落地过程中:A.运动时间相同B.运动中的加速度相同C.落地时重力的功率相同D.落地时的动能相同二、实验题11、(4分)(本题9分)(1)某同学用图示装置做“验证机械能守恒定律”的实验,下列物理量中需要且能够直接测量的量有________________(填字母序号).A.重锤下落的加速度B.与下落高度相对应的重锤的势能C.计时器打下某两个点的时间内重锤下落的高度D.与下落高度相对应的重锤的瞬时速度(2)质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出一系列如下图所示的点,A为第一个点,B、C、D为相邻的点,相邻点的时间间隔为0.04s,长度单位是cm,取,求:①打点计时器打下计数点C时,物体的速度______m/s(保留三位有效数字);②从打下起点A到打下计数点C的过程中,物体重力势能减少量_______J,此过程中,物体动能增加量____________J(保留三位有效数字)③根据以上实验数据可得出实验结论:________________________12、(10分)如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP,然后把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复,分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N.接下来要完成的必要步骤是______(填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量小球m1开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度HD.测量平抛射程OM、ON(2)经测定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示.碰撞前后m1的动量分别为p1与p1',碰撞结束时m2的动量为p2(3)有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大.请你用纸带中已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为_____cm.(保留两位小数)三、计算题:解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位13、(9分)(本题9分)如图所示,在绝缘水平面上,相距为L的A、B两点处分别固定着两个等量正电荷.a、b是AB连线上两点,其中Aa=Bb=,O为AB连线的中点.一质量为m带电量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能E0从a点出发,沿AB直线向b运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(n>1),到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数μ.(2)Ob两点间的电势差Uob.(3)小滑块运动的总路程S.14、(14分)(本题9分)2019年4月20日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第44颗北斗导航卫星。这是北斗三号系统的首颗倾斜地球同步轨道卫星。卫星进入工作轨道并进行一系列在轨测试后,将与此前发射的18颗中圆地球轨道卫星和1颗地球同步轨道卫星进行组网运行。已知中圆地球轨道卫星运行轨道距地面的高度为h,绕地球做匀速圆周运动的加速度为a,第44颗北斗导航卫星与地球同步轨道卫星轨道距地面的高度均为H,地球半径为R,求:(1)第44颗北斗导航卫星绕地球做匀速圆周运动的速度大小;(2)地球自转周期。15、(13分)(本题9分)质量0.2kg的球,从5.0m高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起,弹起后能达的最大高度为4.05m.如果球从开始下落到弹起达最大高度所用时间为1.95s,不考虑空气阻力,g取10m/s2.求小球对钢板的作用力.
参考答案一、选择题:本大题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的四个选项中,有的只有一项符合题目要求,有的有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。1、D【解析】
设太阳系的质量为m,黑洞的质量为M,太阳系绕黑洞做圆周运动的向心力由万有引力提供,则,解得黑洞的质量M:,则已知太阳系绕该黑洞公转的周期T和公转的半径r可求解黑洞的质量;或者已知太阳系的运行速度v和公转的半径r可求解黑洞的质量M,故选项D正确,ABC错误.2、B【解析】
根据几何知识可得:AO与竖直方向的夹角为60°。在A球滑到N点时,由系统的机械能守恒得:4mgR(1-cos60°)-mgR=,其中vA=vB;对B,运用动能定理得:-mgR+W=,联立以上各式得轻杆对B球做的功W=1.2mgR。3、C【解析】
A.两卫星均由万有引力提供向心力,,解得轨道半径,卫星A的周期小,则轨道半径小,故A错误.B.根据,卫星A的轨道半径小,则运行速度大,故B错误.C.根据万有引力定律可知,向心加速度,卫星A的轨道半径小,则A的向心加速度大,故C正确.D.两卫星的质量m未知,则向心力,大小无法比较,故D错误.4、C【解析】
根据开普勒行星运动第二定律,则在椭圆轨道上运动时;从圆轨道到椭圆轨道,在A点要加速,则在椭圆轨道上A点的速度vA大于圆轨道上的速度v1,故无法比较卫星在圆轨道上的速度v1和在椭圆轨道上运行经过B点时速率为v2的大小,选项AB错误;根据可得,则在圆轨道上运行的加速度大小a1等于在椭圆轨道上A点的加速度a2,选项C正确,D错误;故选C.5、C【解析】
放在桌面上的书对桌面的压力大小等于书的重力,不能说就是书受到的重力,选项A错误;摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,不一定与运动方向相反,选项B错误;放在水平桌面上的书受到一个向上的支持力,这是由于桌面发生微小弹性形变而产生的,选项C正确;力是物体对物体的作用,不能离开物体单独存在,选项D错误.6、BC【解析】
地球同步卫星绕地球圆周运动时万有引力提供圆周运动向心力有:可得卫星周期,可知周期变大时,卫星距地面高度h增大;卫星的线速度,可知卫星离地高度h变大时,卫星的线速度变小;向心加速度,可知卫星离地高度h变大时,卫星的向心加速度变小;角速度,可知周期变大时,角速度变小.所以BC正确,AD错误.故选BC.7、AC【解析】
AB.小球刚接触弹簧时,弹簧形变量较小,弹力小于重力,对小球而言受重力和弹力作用,合力方向向下,故小球先向下做加速运动;当弹力大于重力时,合力向上,则小球做减速运动,则小球的动能先增加后减小,故A正确;B错误;
C.由于将弹簧压缩至最低的过程中,小球一直在向下运动,相对地面的高度是越来越小,故重力势能一直减小,而小球接触弹簧至弹簧压缩最低点的过程中弹簧的形变量越来越大,弹性势能也越来越大,故C正确;D.因为整个过程中忽略阻力,只有重力和弹力做功,满足系统机械能守恒,即小球的动能与重力势能及弹簧的弹性势能之和不变,而在小球压缩弹簧的过程中,小球的动能先增大后减少,所以小球的重力势能和弹簧的之和先减小后增大。故D错误。8、BD【解析】试题分析:由于以恒定速率从A到B,说明动能没变,由于重力做负功,拉力不做功,所以外力F应做正功.因此机械能不守恒A错,B对.因为小球是以恒定速率运动,即它是做匀速圆周运动,那么小球受到的重力G、水平拉力F、绳子拉力T三者的合力必是沿绳子指向O点.设绳子与竖直方向夹角是θ,则(F与G的合力必与绳子拉力在同一直线上)得而水平拉力F的方向与速度V的方向夹角也是θ,所以水平力F的瞬时功率是即显然,从A到B的过程中,θ是不断增大的,所以水平拉力F的瞬时功率是一直增大的,C错D对.考点:动能定理、功率点评:本题考查了动能定理,通过功率公式分析瞬时功率的大小问题,本题综合程度较高,属于难题9、AD【解析】
卫星的向心力由万有引力提供得;由万有引力公式可得运行周期,故半径越大,运行周期越大,故A正确.由万有引力公式可得运行线速度,故半径越大,运行速度越小;故B错误;由可知,卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越小,选项C错误,D正确.10、BD【解析】试题分析:小球沿着不同的方向抛出,都只有重力做功,机械能守恒,故可得到落地时动能相等,但方向不同;根据瞬时功率表达式P=Fvcosθ判断瞬时功率的大小.解:A、落地的时间不同,竖直上抛时间最长,竖直下抛时间最短,故A错误;BD、小球运动过程中,机械能守恒,初动能相等,根据机械能守恒定律知,落地的动能相等,但是速度方向不同,故B正确,D错误.C、落地时速度相等,但方向不同,根据P=Gvcosθ可知,重力的瞬时功率不等,故C错误.故选:B.二、实验题11、(1)C(2)①2.13②2.272.27③在误差范围内,重锤下落过程中机械能守恒.【解析】(1)重力加速度不需要测量,由当地的重力加速度代入计算,故A错误;与下落高度相对应的重锤的势能,需要但得计算,故B错误;计时器打下某两个点的时间内重锤下落的高度,需要可以直接测量,故C正确;与下落高度相对应的重锤的瞬时速度,需要但得计算,故D错误.所以选C.(2)C点的瞬时速度等于BD段的平均速度,则.(3)从打下起点A到打下计数点C的过程中,物体重力势能减少量:;物体动能增加量.(4)根据以上实验数据可以得出实验结论:在误差范围内重物下落机械能守恒.12、AD1.0176.80【解析】
(1)[1]根据动量守恒定律,有m小球碰前碰后从同一高度做平抛运动,即平抛运动时间相等,根据平抛运动特点有mmx1表示碰前小球平抛运动水平位移,x1'、x2分别表示碰后两小球的位移。整
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