湖南省长沙市湖南师大附中2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题 含解析

湖南师大附中学年度高一第二学期期中考试物理时量：75分钟满分：100分得分：____________第Ⅰ卷(选择题)一、单选题(本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．下列说法不符合物理学史的是A牛顿对引力常量G进行准确测定并于1687原理》中B．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值C．20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动D．开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的2乒乓球是我国的国球也多次在国际赛事上取得优异成绩。如图，两名运动员从乒乓球台两端的正上方不同高度处分别发出AB两球(B球的高度大于A球的高度两球到球网的水平距离相等)假设两球都做平抛运动，都恰好能越过球网，同时落到对方台面上，则下列说法正确的是A．A球比B球先出发B．B球先到达球网上端C．落到球台前瞬间，B球的速度一定较大D．B球落到球台上时，距球网更近3中国天宫空间站运行在距离地球表面约400千米高的近地轨道上而地球同步卫星离地高度约为36000a为静止在地球赤道上的物体b为中国空间站c为地球同步卫星，则下列说法正确的是A．线速度的大小关系为v>v>vcB．周期关系为T>T＝TcC．向心加速度的关系a>a>aaD．同步卫星c的发射速度要大于km/s4图所示，通天河中水流的速度大小恒为v，方向平行于河岸，大龟从A处出发后沿直线AB将唐僧师徒四人和白龙马送达对岸的B处AB与河岸成37sin37°＝35cos37°＝45，则大龟在水中的速度至少为A.35v0B.45v0C.34v0D.43v05一根质量分布均匀的柔软绳子上端固定在一根竖直杆上若杆水平向左做匀加速直线运动，不计空气作用力，则绳子的形状可能是A.B.C.D.6．如图，一光滑大圆环固定在竖直平面内，质量为m的小环套在大圆环上，小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部Q程中对大圆环的作用力大小A．在Q点最大B．在Q点最小C．先减小后增大D．先增大后减小二、多选题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但选不全的得3分，有选错得0分)7．一辆小米SU7开启智驾(可视为质点)以初速度v0匀速直线行驶，检测到障碍物后开始匀减速最终在减速阶段通过三段长度均为10段10米距离(最后段)的行驶时间为t，则下列说法正确的是(假设减速至零且无碰撞发生)A．车辆的加速度大小为10t2B．车辆通过第二段10米距离用时(2－1)tC．车辆通过第三段与第二段所用时间之比为1∶(2－1)D．车辆在三段距离中的平均速度之比为(3＋2)∶(2＋1)∶18质量为m的平衡车进行空载测试时以大小为v0的初速度在水平地面上沿直线做加速运动，平衡车受到的阻力恒为车重的k倍，电动机输出功率恒为额定功率P，重力加速度大小为g，下列说法正确的是A．平衡车达到的最大速度为PkmgB．平衡车达到的最大速度为v＋PkmgC．平衡车初始时的加速度大小为Pmv0－kgD．平衡车初始时的加速度大小为Pmv09．2024年2月9日《自然·天文学》公布了清华大学物理系王晓锋教授课题组与合作者利用清华大学—马化腾巡天望远镜做出的一个重要天文发现他们在距离地球约2760光年处发现了一个周期仅20.5分钟的双星系统，如图所示。假设A星球的质量为m，B星球的质量为mA星球绕O点做圆周运动的半径为rB星球绕O点做圆周运动的半径为r引力常量为G，下列说法正确的是A．A星球和B星球的转动半径之比为r1r2＝m2m1B．A星球和B星球的运动速率之比v1v2＝m2m1C．A星球的转动周期为T＝2π（r1＋r2）3G（m1＋m2）)D．A星球和B星球的动能之和为E＋E＝Gm1m24（r1＋r2）10．如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，木板左端放置一可看成质点的物块。t＝0时对物块施加一水平向右的恒定拉力F在F的作用下物块和木板发生相对滑动t＝2s时撤去F物块恰好能到达木板右端整个过程物块运动的v－t的质量为0.5kg，物块与木板间、木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10m/s2，则在物块和木板运动的整个过程中，下列说法正确的是A．木板的长度为3mB．物块的质量为0.8kgC．拉力F对物块做的功为9.9JD．木板与地面间因摩擦产生的热量为3.3J选择题答题卡题号12345678910得分答案第Ⅱ卷(非选择题)三、实验题(本大题共2小题，共16分)(6分)如图所示是探究向心力的大小F与质量mω和半径r之间关系的实验装置。(1)下列实验的实验方法与本实验相同的是________；A．探究平抛运动的特点B．探究加速度与力、质量的关系C．探究两个互成角度的力的合成规律(2)当探究向心力的大小F与半径r的关系时需调整传动皮带的位置使得左右两侧塔轮轮盘半径________(选填“相同”或“不同”)；(3)当探究向心力的大小F与角速度的关系时，需要把质量相同的小球分别放在挡板________(选填“A、C”或“B、C”)12．(10分)图甲为某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略不计)，F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)此外该实验小组还准备了一套砝码(总质量为m＝1kg)和刻度尺等，请在以下实验步骤中按要求作答。(1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的高度差h。(2)取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码都放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降则A下落到F处的过程中其机械能是________(选填“增加”“减少”或“守恒”)的。(3)记录下遮光条通过光电门的时间t，根据所测数据可计算出A下落到F处的速度v＝________，下落过程中的加速度大小a＝________(均用d、t、h表示)。(4)改变m重复(2)(3)步骤得到多组m与a的数据作出a－mA的质量m＝________kg，B的质量m＝________kg(重力加速度大小g取10m/s2)。四、计算题(本大题共3小题，共40分)13．(10分)如图所示，一质量为m＝10kg的物体，由14光滑圆弧轨道上端从静止开始下滑到达底端后沿水平面向右滑动1m距离后停止。已知圆弧底端与水平面平滑连接圆弧轨道半径R＝0.8m，取g＝10m/s2，求：(1)物体滑至圆弧底端时的速度大小；(2)物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小；(3)物体与水平面之间的动摩擦因数和在水平面上减速的时间。14.(14分)近日全球首款支持卫星通话的大众智能手机上市该手机接入了中国自研的天通一号卫星移动通信系统，持有者即使在没有地面信号的情况下，也可以拨打，接听卫星电话。天通一号卫星属于高轨通信卫星，其发射过程可以简化为如图所示：先将卫星发射至近地圆轨道1再点火加速进入椭圆变轨轨道2最后进入预定轨道3m，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，轨道3的半径为r，当取无穷远处引力势能为零，天通一号距地心距离为r0处时的引力势能为E＝－GMmr0(G为引力常量，M为地球质量且未知)，不计地球自转，求：(1)天通一号在轨道1的线速度大小；(2)天通一号在轨道2上运动的周期；(3)天通一号从轨道1变轨到轨道3过程中，发动机需要做的功。15.(16分)质量不计的直角形支架两端分别连接质量为2m的小球A和质量为3m的小球B。支架的两直角边长度分别为2L和L，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示。开始时OA边处于水平位置，取此时OA所在水平面为零势能面，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，重力加速度为g，现将小球A由静止释放，求：(1)小球A到达最低点时的速度大小v；(2)小球A到达最低点的过程中，杆对小球A所做的功W；(3)当OA直角边与水平方向的夹角θ为多大时，小球A的速度达到最大，并求这个最大速度。湖南师大附中学年度高一第二学期期中考试物理参考答案一、单选题(本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)题号123456答案ADCAAC1.A【解析】A.牛顿发现万有引力定律，于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中，英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值，故A不符合物理学史，B符合物理学史；C.20世纪的20年代建立了量C符合物理学史；D.开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来D发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。2D【解析】A.B球下落的高度大于Ah＝12gt2，可知，B球下落的时间大于A球下落时间，由于两球同时落到对方台面上，故B球比A球AB.由于B球的高度大于AB球到达球网上端时的竖直方向的分速度大于ABABC.B球抛出点到网的高度大于A球抛出点到网的高度，故B球从抛出点到达球网的上端所用的时间大于A球，此过程中水平位移相同，故B球的水平初速度小于A球的水平初速度。两球落到地面时，A球的水平方向的分速度较大，B球的竖直方向分速度较大，且AB球下落高度和网的高度以及水平位移没有具体数据，故无法判断落到球台前瞬间两球的速度大小关系，CD.B球的水平初速度小于A球的水平初速度，又由于B球从网高落入台面所用的时间较少，根据水平方向的位移x＝vt′，B球落到球台上时，距球网更近，D正确。故选D。3C【解析】A.对acv＝ωrv>vbc根据GMmr2＝mv2r，可得v＝GMr)，可知v>v，则线速度的大小关系为v>v>v，选项A错误；B.对ac两者的周期相同T＝T，对bc根据开普勒第三定律可知r3T2＝k，可知T>T，可知周期关系为T＝T>T，选项B错误；C.对ac因为两者的角速度相同，根据a＝ω2r，可知a>a，对bc根据GMmr2＝maa＝GMr2a>a，则向心加速度的关系a>a>aC正确；D.同步卫星c没有脱离地球的引力范围，则发射速度要小于km/s，选项D错误。故选C。4．A【解析】当大龟的速度方向与合速度方向垂直时，其速度最小，则最小速度v＝vsin37°＝35v，故选A。5A向左匀加速运动的过程中，将绳子由下到上分为无数质元，对于最下方的质元，根据牛顿第二定律mgtanθ＝ma，对于最下方的两个质元，根据牛顿第二定律2mgtanθ＝2ma，由此类推可知，所有质元所在切线与竖直方向夹角相同，因此绳子应为一条斜直线且向右偏斜。故选A。6C方法一(分析法)R(P点)与圆环的作用力恰好为零，如图所示，设图中夹角为θ，从大圆环顶端到P点过程，根据机械能守恒定律mgR(1－cosθ)＝12mv2Pmgcosθ＝mv2Rcosθ＝23，从大圆环顶端到P点过程，小环速度较小，小环重力沿着大圆环圆心方向的分力大于小环所需的向心力，所以大圆环对小环的弹力背离圆心，不断减小，从P点到最低点过程，小环速度变大，小环重力和大圆环对小环的弹力合力提供向心力，所以大圆环对小环的弹力逐渐变大，根据牛顿第三定律可知小环下滑过程中对大圆环的作用力大小先减小后增大。方法二(数学法)：设大圆环半径为R，小环在大圆环上某处时，设该处与圆心的连线与竖直向上的夹角为θ(0≤θ≤π)mgR(1－cosθ)＝12mv2(0≤θ≤π)该处根据牛顿第二定律F＋mgcosθ＝mv2R(0≤θ≤π)，联立可得F＝2mg－3mgcosθ，则大圆环对小环作用力的大小|F|＝|2mg－3mgcosθ||F|的大小在cosθ＝23时最小，结合牛顿第三定律可知小环下滑过程中对大圆环的作用力大小先减小后增大。故选C。二、多选题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但选不全的得3分，有选错得0分)题号78910答案BCDACABCCD7.BCD【解析】s＝12at2，a＝20t2，时间比t∶t∶t＝(3－2)∶(2－1)∶1，平均速度比与时间比成反比，即(3＋2)∶(2＋1)∶1，故BCD正确。8．AC【解析】A.平衡车的速度达到最大时，牵引力与阻力大小相等，加速度为零，由P＝Fv＝fv，可知平衡车达到的最大速度为v＝Pkmg，故A正确，B错误；CD.初始时，由牛顿第二定律有Pv0－kmg＝ma，解得a＝Pmv0－kg，故C正确，D错误。故选AC。9．ABC【解析】A.由题知，A星球与B星球具有相同的周期和角速度，向心力大小，（r1＋r22＝mω2r＝mω2rA星球和B星球的转动半径之比为r1r2＝m2m1AB.根据v＝ωrωA星球和B星球的运动速率之比v1v2＝m2m1BC.（r1＋r22＝m\a\vs4\al\co1(\f(2πT))2r＝m\a\vs4\al\co1(\f(2πT))2rr＝（r1＋r2）2，r＝Gm1T24π2（r1＋r2）2，则有r＋r＝GT2（m1＋m2）4π2（r1＋r2）2，解得T＝2π（r1＋r2）3G（m1＋m2）)，故C正确；D.根据v＝2πrT，可得v＝rG（m1＋m2r1＋r2）3)，v＝rG（m1＋m2r1＋r2）3)，根据E＝12mv2，可得E＋E＝G（m1＋m2）m1r12（r1＋r2）2，或E＋E＝G（m1＋m2）m2r22（r1＋r2）2，故D错误。故选ABC。10CDA.0～2.5s内向右做匀加速直线运动，作出图像，如图所示，由图像可知2.5s时两者共速，则木板在0～2.5s内的加速度大小为a＝12.5m/s2＝0.4m/s20～2.0s内的加速度大小为a＝32.0m/s2＝1.5m/s22.0s～2.5s内的加速度大小为a＝μg＝3－12.5－2.0m/s2＝4m/s22.5s～3.0s内二者一起做匀减速直a＝μg＝13.0－2.5m/s2＝2m/s2μ1＝0.2，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4，木板的长度为L＝2.5×（3－0.8）2m＝2.75m，故AB.前2sμmg－μ(m＋m)g＝maF－μmg＝ma2，解得m＝0.6kg，F＝3.3N，故B错误；C.前2s内，拉力F对物块做的功为W＝Fx，结合图像可知，0～2s内物块的位移为x＝12×3×2.0m＝3m，所以W＝9.9J，故C正确；D.木板与地面间因摩擦产生的热量Q＝μ(m＋m)g·x，结合图像可知，木板的位移为x＝12×3.0×1m＝1.5m，所以Q＝3.3J，故D正确。故选CD。三、实验题(本大题共2小题，共16分)．(6分，每空2分)(1)B(2)相同(3)A、C【解析】(1)探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系，采用的实验方向是控制变量法。探究平抛运动的特点，采用的是等效思想，故A错误；探究加速度与力、质量的关系采用的实验方法是控制变量法，故B正确；探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。故选B。(2)当探究向心力的大小F与半径r的关系时，需要控制质量和角速度相同，两侧塔轮边缘的线速度大小相等，根据v＝ωr，可知需调整传动皮带的位置使得左右两侧塔轮轮盘半径相同。(3)当探究向心力的大小F相同的小球分别放在挡板A、C。12．(10分，每空2分)(2)减少(3)dtd22ht2(4)3.01.0【解析】(2)A下落到F处的过程中，受到绳子的拉力，拉力做负功，则其机械能减少(3)A下落到F处的速率为v＝dt由速度位移公式得2ah＝v2，解得a＝d22ht2(4)把三个物体m，A，B作为一个系统，根据牛顿第二定律(m＋m)g－(m＋m－m)g＝(m＋m＋m)aa＝2gm0＋mA＋mBm＋mA－m0－mBm0＋mA＋mBg斜率k＝4＝2gm0＋mA＋mBb＝2＝mA－mB－m0m0＋mA＋mBgm＝3.0kg，m＝1.0kg四、计算题(本大题共3小题，共40分)13．(10分)(1)4m/s(2)300N(3)0.80.5s【解析】(1)设物体滑至圆弧底端时速度大小为v，由动能定理可知mgR＝12mv2(2分)得v＝2gR＝4m/s(1分)(2)设物体滑至圆弧底端时受到轨道的支持力大小为F，根据牛顿第二定律得F－mg＝mv2R(1分)故F＝mg＋mv2R＝300N(1分)根据牛顿第三定律得F′＝F，所以物体对圆弧轨道底端的压力大小为300N(1分)(3)设物体沿水平面滑动过程中，根