【物理】湖北省鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校2024-2025学年高一下学期4月期中联考试题(解析版)

2025年春季鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校期中联考高一物理试卷考试时间：2025年4月15日上午10：30－11：45试卷满分：100分一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1－7题只有一项符合题目要求，第8－10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1.牛顿发现了万有引力定律，并给出了物体间引力大小表达式，但没有给出引力常量G的具体取值。如图为人类第一次在实验室测量出万有引力常量的实验示意图，通过此套装置比较精确测量出了万有引力常量数值，引力常量的精确测定对深入研究物体之间相互作用规律更有意义。以下说法正确的是（）A.伽利略首先测量出了万有引力常量数值B图示引力常量测量实验中运用了放大法C.图示实验中的大球对小球引力大于小球对大球引力D.根据万有引力定律表达式，当时，物体间引力将趋于无穷大【答案】B【解析】A．卡文迪许首先测量出了万有引力常量数值，A错误；B．图示引力常量测量实验中运用了放大法，B正确；C．根据牛顿第三定律，图示实验中的大球对小球引力等于小球对大球引力，C错误；D．当时，物体间引力不是无穷大，因为当时，万有引力定律不成立，D错误。故选D。2.物理来源于生活，也可以解释生活。对于如图所示生活中经常出现的情况，分析正确的是（）A.图甲中小球在水平面做匀速圆周运动时，小球的线速度保持不变B.图乙中物体随水平圆盘一起做圆周运动时，圆盘对物体的摩擦力方向一定指向圆心C.图丙中汽车过拱桥最高点时，速度越小，对桥面的压力越大D.图丁中若轿车转弯时速度过大发生侧翻，是因为受到的离心力大于向心力【答案】C【解析】A．小球在水平面做匀速圆周运动时，速度的大小不变，方向不断变化，可知，小球的速度发生变化，故A错误；B．图乙中物体随水平圆盘一起做圆周运动，对物体分析可知，重力与支持力平衡，由摩擦力提供向心力，当物体做变速圆周运动时，线速度的大小变化，切线方向加速度不为0，物体的加速度不指向圆心，即摩擦力不指向圆心，当物体做匀速圆周运动时，物体的线速度大小不变，切线方向的加速度为0，物体的加速度方向指向圆心，即摩擦力方向指向圆盘圆心，故B错误；C．汽车过拱桥最高点时，对汽车进行分析有可知速度越小，桥面对汽车支持力越大，根据牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力也越大，故C正确；D．离心力与向心力均是一种效果力，实际上根本不存在，轿车转弯时速度过大发生侧翻，是因为速度越大，所需要的向心力越大，地面对车的摩擦力不足以提供所需要的向心力，导致车做离心运动，故D错误。故选C。3.如图所示的齿轮传动装置中，主动轮与从动轮的齿大小和齿间距均相同，主动轮的齿数与从动轮的齿数的比值为3，当主动轮以角速度ω逆时针转动时，从动轮的转动情况是（）A.顺时针转动，周期为 B.逆时针转动，周期为C.顺时针转动，周期为 D.逆时针转动，周期为【答案】A【解析】当主动轮逆时针转动时，从动轮将顺时针转动，由于主动轮和从动轮边缘的线速度相同，齿数比等于半径比，即根据可得，所以从动轮的周期为故选A4.如图所示，将长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放。下列关于物块下滑过程说法中正确的是（）A.夹角θ越小，物块下滑过程摩擦力做功越多B.夹角θ越大，物块下滑过程摩擦力做功越多C.夹角θ越小，物块下滑过程重力做功越多D.夹角θ越大，物块下滑到底端时重力瞬时功率越大【答案】D【解析】AB．设P到横杆的距离为x，则物块下滑过程中摩擦力做功为由此可知，摩擦力做功与θ无关，故AB错误；C．下滑过程中重力做功为则夹角θ越小，物块下滑过程重力做功越少，故C错误；D．物块下滑到底端时重力瞬时功率为，，联立可得所以夹角θ越大，物块下滑到底端时重力瞬时功率越大，故D正确。故选D。5.2024年6月嫦娥六号在鹊桥二号中继星支持下，成功在月球背面南极着陆。以下是落月轨迹图，嫦娥六号先在距离月球表面200km的圆轨道I上运行，经过A点进入近月点离月球表面15km、远月点离月球表面200km的椭圆轨道II，最后经过B点进入距离月球表面15km的圆轨道III。已知月球半径约为1740km。下列说法正确的是（）A.嫦娥六号在地面的发射速度应大于11.2km/sB.嫦娥六号从轨道I到轨道II变轨时发动机做负功，机械能减小C.嫦娥六号在轨道I和轨道II运动相同时间内与月球连线扫过面积相等D.嫦娥六号在轨道I与轨道III的运动周期之比等于轨道半径之比【答案】B【解析】A．嫦娥六号最终绕月球运动时，并没有脱离地球引力的约束，所以嫦娥六号在地面的发射速度应大于7.9km/s，小于11.2km/s，故A错误；B．嫦娥六号从轨道I到轨道II变轨时，需要在A点点火减速，即发动机做负功，所以机械能减小，故B正确；C．根据开普勒第二定律可知，嫦娥六号在同一轨道运行时，相同时间内与月球连线扫过的面积相等，但不同轨道运行时，相同时间内与月球连线扫过的面积不相等，故C错误；D．根据开普勒第三定律可知，嫦娥六号在轨道I与轨道III的运动周期之比为故D错误。故选B。6.一只皮球从离地面一定高度由静止释放，其所受的空气阻力与速度的大小成正比，取地面为零势能面，下列图像中的v、a、Ek、E、t、h分别为皮球下落过程速度、加速度、动能、机械能、时间及下落高度。以下关于皮球下落过程中关系图像可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】AB．由牛顿第二定律可得：mg-kv=ma

解得：随着速度的增大，加速度a减小，物体做加速度减小的加速运动，v-t图像不是直线；a-t图像的斜率为随着加速度a减小，a-t图像斜率绝对值减小，所以a-t图像应该是曲线，故AB错误；

C．由动能定理得mgh-fh=Ek-0

即Ek=（mg-kv）h

随着速度v的增大，Ek-h图像的斜率减小，故C错误；

D．机械能的变化量等于克服阻力做的功随着物体的不断下降，机械能一直在减小，且图像的斜率逐渐增加，故D正确。故选D。7.如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道竖直固定，质量为m的小球静止在圆轨道的最低点，某时刻给小球一大小为的水平初速度，小球进入圆轨道运动。已知重力加速度为g，不计任何阻力，则关于小球在圆轨道内运动过程说法正确的是（）A.小球能通过圆轨道最高点B.小球在圆轨道运动过程中会脱离轨道C.小球速度减为零时，轨道对小球弹力大小为mgD.小球速度减为零时，加速度大小为【答案】D【解析】AB．根据机械能守恒定律可得解得由此可知，小球不能通过最高点，也不会脱离轨道，故AB错误；C．当小球上升到最大高度时，设小球与圆轨道圆心的连线与竖直方向的夹角为θ，则，联立可得，故C错误；D．小球速度减为零时，根据牛顿第二定律可得所以故D正确。8.强夯机是一种在建筑工程中对松土进行压实处理的机器，这种施工方法利用夯锤从高处落下，通过强大的夯击能和冲击波作用来夯实土层，从而提高地基的承载力和压缩模量，使土壤更加密实。如图是某品牌强夯机，该强夯机以恒定的功率将夯锤在t=0时刻由静止开始竖直向上提起，t1=5s时达到最大速度v=1m/s，然后夯锤以最大速度匀速上升，在t2=25s时松开夯锤。已知夯锤质量m=20t，重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（）A.在0~5s内，夯锤做匀加速直线运动B.强夯机的输出功率大小为200kWC.夯锤加速上升过程中重力对夯锤做功为9.9×104JD.夯锤离开地面的最大高度为25m【答案】BD【解析】A．0~5s内，速度增大，功率不变，根据可知，拉力减小，根据牛顿第二定律可得由此可知，加速度减小，夯锤做加速度减小的加速运动，故A错误；B．强夯机的输出功率大小为故B正确；C．夯锤加速上升过程，根据动能定理有代入数据解得故C错误；D．夯锤加速上升的位移大小为匀速上升的位移大小为松开夯锤后匀减速上升的位移大小为所以夯锤离开地面的最大高度为故D正确。故选BD。9.研究表明：在太阳系中行星绕太阳的运动轨迹是椭圆。如图为地球绕太阳的运动轨迹，BD是椭圆的长轴，AC是椭圆的短轴，O是椭圆中心，椭圆半长轴为a，地球绕太阳一周的时间为T，万有引力常量为G，忽略其他星体对地球的引力作用。则下列说法正确的是（）A.地球在B点速度小于在D点的速度B.地球在经过B点时所受的太阳引力等于向心力C.地球从A运动到B所用时间为D.根据题中条件可知，太阳的质量为【答案】BD【解析】A．根据开普勒第二定律可得，地球在B点速度大于在D点的速度，故A错误；B．地球在经过B点速度方向与万有引力方向垂直，所以此时所受的太阳引力等于向心力，故B正确；C．根据开普勒第二定律可知，地球从A运动到B速度较大，所用时间为故C错误；D．根据开普勒第三定律有若绕太阳轨道为圆轨道，则有则有联立解得故D正确。故选BD。10.一光滑斜面固定在水平面上，斜面倾角为θ，沿斜面放一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定，上端与物体A连接，物体B紧挨着A并排放置如图所示，A、B质量均为m。开始系统静止在O点，向下压缩弹簧后由静止释放，若释放时A、B的加速度为a，且，弹簧的弹性势能表达式为（其中k为劲度系数，x为形变量大小），重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.物体A、B将在距释放点处分离B.在物体A、B分离前，物体A、B组成的系统机械能守恒C.物体A向上运动到最大距离处时的弹性势能是弹簧开始释放时的D.物体B向上运动过程中最大速度大小为【答案】AD【解析】A．释放时A、B的加速度为a，设此时弹簧的压缩量为x1，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得解得分离时，物体B只受重力和支持力，所以A也只受重力和支持力，此时弹簧恢复原长，物体A、B分离时离释放点距离为，故A正确；B．分离前，弹簧弹力对物体A做正功，物体A、B组成系统机械能不守恒，故B错误；C．设释放点弹簧的弹性势能为Ep1，物体A、B分离时的速度为v，从释放点到分离过程，由于分离时弹簧处于原长状态，根据系统机械能守恒可得可得设分离后物体A向上运动到最大距离处时的弹性势能为Ep2，物体A从分离到最高点增加的重力势能为，根据机械能守恒可得可得所以故C错误；D．物体B向上运动过程中最大速度时，加速度为零，即根据系统机械能守恒定律可得联立解得故D正确。故选AD。二、非选择题：本题共5小题，共60分。11.用如图所示的实验装置来探究小球做匀速圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。（1）以下与本实验采用相同的实验方法的是（）A.探究互成角度的两个力的合成规律B.探究加速度与物体受力、质量的关系C.探究弹簧弹力与形变量之间的关系（2）在探究向心力与角速度关系实验过程中，其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则下列符合实验实际的是（）A.左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值变小B.左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值不变C.左右两标尺的示数将变小，两标尺示数的比值变小D.左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值变大（3）某次实验时，先将左右两侧塔轮半径调至相等，左侧小球置于长槽处，右侧小球置于短槽处，小球在长槽和短槽处运动时半径之比为2∶1。匀速转动时，若左边标尺露出约2格，右边标尺露出约3格，则左右两处小球质量大小之比约为（）A.1:3 B.2:3 C.4:3 D.4:9【答案】（1）B（2）B（3）A【解析】【小问1解析】本实验采用的方法是控制变量法，而探究互成角度的两个力的合成规律时采用等效替代法，探究加速度与物体受力、质量的关系时采用控制变量法，探究弹簧弹力与形变量之间的关系不是采用控制变量法。故选B。【小问2解析】其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则有两钢球所需的向心力都增大，左右两标尺的示数将变大，可是向心力之比不变，即两标尺示数的比值不变。故选B。小问3解析】匀速转动时，若左边标尺露出约2格，右边标尺露出约3格，则向心力之比为2:3，由于左右两侧塔轮半径相等，则小球转动的角速度相等，而小球转动半径之比为2:1，根据可知，左右两侧小球的质量大小之比为1:3。故选A。12.某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。调节光电门的高度，将小球每次从同一高度由静止释放，多次实验，测量出每一次实验光电门离地高度h及对应的小球通过光电门时间t，已知测得小球直径为d，当地的重力加速度为g。（1）为了减小实验误差，关于本实验以下说法正确的是A.实验中的小球应选用密度小的木球B.实验中的小球应选用密度大的铁球C.实验中需要测量小球的质量（2）若某次实验，小球通过光电门的时间为t0，则小球通过光电门时的速度大小为________。（用题目中出现的字母表示）（3）若以为纵轴，h为横轴，将所测的数据描绘在坐标系中，得到图线，测得图线的斜率的绝对值为k，截距为b，则当k=_______时表明小球下落过程中机械能守恒，小球释放的初始高度为_________。（用题目中出现的字母表示）【答案】（1）B（2）（3）【解析】【小问1解析】AB.实验中的小球应选用密度大的铁球，A错误，B正确；C.根据，解得，所以，实验中不需要测量小球的质量，C错误。故选B。【小问2解析】小球通过光电门时的速度大小为【小问3解析】设小球每次从同一高度H由静止释放，根据机械能守恒定律得，根据题意得解得根据题意得，解得13.2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器成功发射，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。若在月球表面将物体以初速度v0竖直上抛，经过t时间回到抛出点。已知探测器在登陆前绕月球圆周运动周期为T，万有引力常量为G，月球的半径为R，不考虑小球空中运动过程中所受阻力以及重力加速度随高度的变化，求：（1）月球的平均密度ρ；（2）探测器登陆前绕月球做圆周运动时离月球表面的高度h。【答案】（1）（2）【解析】【小问1解析】根据竖直上抛运动规律可得所以对月球表面质量为m0的物体，有解得所以月球的平均密度【小问2解析】探测器在月球表面上空做匀速圆周运动，有联立可得14.如图所示，光滑斜面与水平地面倾角为α=30°，一长为l的轻杆一端连接在垂直固定斜面的轴O上，另一端固定一个质量为m的小球，电动机控制轻杆使小球在斜面上绕O点做匀速圆周运动，M、N分别为圆周的最高点与最低点。已知小球通过N点时，轻杆对其弹力大小为，重力加速度为g，求：（1）小球做匀速圆周运动速度大小；（2）小球经过M点时，轻杆对小球的弹力；（3）改变斜面材质，小球在斜面运动时受到大小不变的摩擦力f=作用，小球以（1）中的相同大小速度做匀速圆周运动，求小球从N点运到M点运动过程中，轻杆对小球做功的平均功率。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小问1解析】小球在N点，根据牛顿第二定律得，解得【小问2解析】小球在M点做圆周运动所需向心力，由于，轻杆对小球弹力方向沿斜面向上，所以有解得在M点轻杆对小球弹力大小为【小问3解析】小球从N点到M点，根据动能定理得小球从N点运动到M点时间t=轻杆做功平均功率解得15.某固