2025-2026学年甘肃金昌市永昌县第一高级中学高一下学期半期考试物理试题 含答案

/2025-2026学年度下期高2028届半期考试物理试卷考试时间：75分钟总分：100分一、单项选择题（每小题4分，共28分，每个小题只有一个选项符合题目要求）1.某质点在竖直面内匀速率运动，依次经过a、b、c三点，轨迹如图所示，b为轨迹上的最高点，a、c两点距地面高度相同，取地面为零势能面。下列说法正确的是（）A.质点经过a、c两点时速度相同B.质点经过b点时的合外力为零C.质点从a点运动到c点的过程中机械能守恒D.质点在a点的机械能小于在b点的机械能【答案】D【解析】【详解】A．质点做曲线运动，速度方向发生变化，可知，质点经过a、c两点时速度不相同，故A错误；B．质点做曲线运动，速度方向发生变化，速度变化量不等于零，质点经过b点时的加速度不为零，可知，质点经过b点时的合外力不为零，故B错误；C．质点从a点运动到c点的过程中，速度大小不变，则质点的动能不变，由于质点的高度先增大后减小，则质点的重力势能先增大后减小，可知，质点从a点运动到c点的过程中机械能先增大后减小，故C错误；D．结合上述可知，质点在a点的动能等于在b点的动能，质点在a点的重力势能小于在b点的重力势能，则质点在a点的机械能小于在b点的机械能，故D正确。故选D。2.如图所示，轻质弹簧与竖直墙壁固连，一物块以初速度v0沿粗糙水平面向左运动，开始压缩弹簧，则下列说法正确的是（）A.向左运动过程中，弹簧弹力做功等于物体动能的变化量B.连续向左运动相同的位移，弹力做的功相等C.弹力对物体做负功时，弹簧的弹性势能增加D.当物体速度最大时，弹簧的弹性势能为0【答案】C【解析】【详解】A．向左运动过程中，弹簧弹力和摩擦力的合力做功等于物体动能的变化量，故A错误；B．连续向左运动相同的位移，弹簧的压缩量增大，弹力增大，弹力做的功增大，故B错误；C．弹力对物体做负功时，物体压缩弹簧，弹簧的弹性势能增加，故C正确；D．当物体速度最大时，在弹簧弹开物体前，物体加速度为零，即弹簧弹力与摩擦力平衡，此时弹簧压缩量不为零，弹簧的弹性势能不为0，故D错误。故选C。3.如图所示，某同学进行原地垫球练习，每次排球由A点被竖直向上垫出时，动能为6J，上升3m到达最高点B，再落回A点，以后再重复此过程。已知排球的质量为0.12kg，重力加速度g取10m/s2，以A点为重力势能零点，且空气阻力的大小恒定不变。则下列说法正确的是（）A.排球在最高点的重力势能为-3.6JB.排球往返一次回到A点时的动能为1.2JC.排球上升至AB中点处时，动能和重力势能相等D.空气阻力大小为2.4N【答案】B【解析】【详解】A．由题意可知，排球在最高点的重力势能为，故A错误；BD．排球上升过程，根据动能定理可得解得，空气阻力的大小为排球下降过程，根据动能定理可得解得，排球往返一次回到A点时的动能为，故B正确，D错误；C．排球上升至AB中点处时，重力势能为根据动能定理解得排球上升至AB中点处时动能为，故C错误。故选B。4.如图所示，内径为R，内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上，内壁O点有一小滑块，现给小滑块水平切向的初速度v0，小滑块沿着柱体的内壁旋转一周经过O1点后继续运动，最终落在柱体的底面上。已知小滑块的质量为m，重力加速度为g。则在整个运动过程中，下列说法正确的是（）A.小滑块的机械能不守恒 B.小滑块到达O1的速度为C.小滑块旋转一周所用的时间为 D.小滑块对内壁的弹力逐渐增大【答案】B【解析】【详解】A．小滑块受柱体的内壁支持力不做功，故小滑块的机械能守恒，故A错误；BC．小滑块的运动可看作水平方向的匀速圆周运动和竖直方向的自由落体运动，从O点到O1点的时间TO1点竖直方向的分速度为O1的速度为，故B正确，C错误；D．由牛顿第二定律由牛顿第三定律小滑块对内壁的弹力，大小不变，故D错误。故选B。5.有一绕地球做匀速圆周运动的卫星，其飞行轨道在地球表面的投影如图所示，图中标明了该卫星从北向南飞临赤道上空所对应的地面的经度，则（）A.该卫星的环绕速度大于7.9km/s B.该卫星运行1圈中1次经过赤道上空C.该卫星运行的周期比地球静止卫星长 D.该卫星的轨道高度比地球静止卫星低【答案】D【解析】【详解】A．7.9km/s是第一宇宙速度，也是卫星围绕地球做稳定匀速圆周运动的最大环绕速度，所以该卫星的环绕速度小于7.9km/s，故A错误；B．该卫星的轨道平面不是赤道平面，所以运行1圈中2次经过赤道上空，故B错误；C．由图像可以看出，卫星每转动一圈，地球自转，故飞船的周期为由于地球静止卫星的周期为24h，所以该卫星运行的周期比地球静止卫星短，故C错误；D．由开普勒第三定律可得由于，故即该卫星的轨道高度比地球静止卫星低，故D正确。故选D。6.质量均为m的两个星球A和B，相距为L，它们围绕着连线中点做匀速圆周运动。观测到两星球的运行周期T小于按照双星模型计算出的周期T0，且k。于是有人猜想在A、B连线的中点有一未知天体C，假如猜想正确，则C的质量为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】两星的角速度相同，根据万有引力充当向心力知可得r1=r2两星绕连线的中点转动，则有所以由于C的存在，双星的向心力由两个力的合力提供，则又解得可知A正确，BCD错误。故选A。7.单位行程耗能和单位时间耗能是衡量纯电动汽车性能的两个重要参量。现有某纯电动汽车在水平路段以匀速行驶时，单位行程耗能；以匀速行驶时，单位行程耗能。电动机驱动汽车匀速行驶，单位时间耗能（单位为）与阻力的功率成线性关系，即（为未知常数），汽车所受阻力与速度大小成正比。单位行程耗能最小时，汽车的速度为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】汽车匀速行驶时阻力与速度成正比，即，阻力功率单位时间耗能单位行程耗能为每行驶1米消耗的能量，1米行驶时长为，因此设，，代入两组已知条件：时，，整理得时，，整理得联立解得，，即根据均值不等式，当时取最小值，解得，即（速度取正值）。故选B。二、多项选择题（每小题6分，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分，共18分）8.如图所示，近地轨道Ⅰ和月球轨道Ⅱ的半径之比约为1：60，椭圆转移轨道Ⅲ与轨道Ⅰ和轨道Ⅱ分别相切于A点和B点，已知月球公转周期约为27天，月表重力加速度约为1.6m/s2，下列说法正确的是（）A.飞行器从轨道Ⅲ的A点减速才能进入轨道ⅠB.若以月表上某点C（图中未画出）和月心间距为直径挖一球形空腔，则C点重力加速度为1.4m/s2C.飞行器沿轨道Ⅲ从A点飞向B点的过程中，地球对它的引力做负功D.飞行器沿轨道Ⅲ从A点到B点所需时间大于5天【答案】AC【解析】【详解】A．飞行器从轨道Ⅲ的A点减速，使其机械能减小，才能进入低轨道Ⅰ，故A正确；B．用补偿法计算挖去空腔后C点的重力加速度，设月球总质量为，半径为，月表原重力加速度挖去的空腔直径为，因此空腔半径为，质量，空腔中心到C点距离为。挖去部分在C点产生的重力加速度g'=GM因此剩余部分在C点的重力加速度gC=gC．飞行器沿轨道Ⅲ从A点飞向B点的过程中，飞行器远离地球，受引力指向地心，故地球对它的引力做负功，故C正确；D．由开普勒第三定律(解得飞行器沿轨道Ⅲ从A点到B点所需时间12TⅢ≈故选AC。9.平面直角坐标系内，在A点沿y轴方向竖直上抛一质量为m的小球，初速度为v0，同时小球受一水平恒力作用；如图，经过一段时间后到达B点，速度大小为v0，方向水平向右，且B点坐标为（L，L），下列判断正确的是（）A.小球运动过程中的最小动能为B.小球运动过程中的最小动能为C.小球在最小动能的位置坐标为D.小球在最小动能的位置坐标为【答案】BD【解析】【详解】AB．设从A点到B点的时间为t，竖直方向水平方向故水平恒力大小等于合力斜向右下且与水平方向成角，当速度方向与合力垂直时，动能最小，故合速度斜向右上与水平方向成角，其沿水平方向和竖直方向的分速度相等即竖直方向水平方向联立解得，则最小速度为则最小动能为，故A错误，B正确；CD．水平方向竖直方向水平方向全过程联立解得小球在最小动能的位置坐标为,故C错误，D正确。故选BD。10.如图所示，竖直细轻杆将质量为M的光滑大圆环固定在竖直平面内，两个质量均为m的小环（可视为质点）套在大圆环上。将两个小环从大圆环的最高点由静止释放，两小环同时沿大圆环两侧下滑。从两小环开始下滑运动至大圆环最低点的过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A.每个小环所受重力的功率一直增大B.每个小环所受大圆环的弹力先减小后增大C.若，则细轻杆受到的弹力仅有一次为零D.若，则细轻杆受到的弹力有两次为零【答案】BD【解析】【详解】A．根据功率公式，小环在最高点速度为0，重力功率为0，在最低点速度方向水平，重力与速度垂直，重力功率也为0，而在中间过程重力功率不为0，所以每个小环所受重力的功率先增大后减小，故A错误；B．小环下滑过程中，开始时大圆环对小环的弹力方向背离圆心，随着下滑，速度增大，所需向心力增大，弹力先减小，当小环下滑到某一位置后，弹力方向指向圆心，且随着下滑弹力增大，所以每个小环所受大圆环的弹力先减小后增大，故B正确；CD．设小环所在半径与竖直方向的夹角为时，细轻杆受到的弹力为零，对大圆环，由平衡条件有对小环，根据径向合力提供向心力，由牛顿第二定律得由牛顿第三定律有小环对大环的弹力与大环对小环的弹力大小相等，方向相反，故小环对大环的弹力与大环对小环的弹力相等，故根据小环的机械能守恒得联立可得：若M=m,则可得：无解，故细轻杆受到的弹力不能为零；若，则可得：，或，故细轻杆受到的弹力有两次为零。故C正确，D错误。故选BD。三、实验题（每空2分，本题共14分）11.利用如图甲装置可以探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。图中直径为D的水平圆盘可绕竖直中心轴转动，盘边缘侧面上有很小一段涂有很薄的反光材料。当圆盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来，从而记录反光时间Δt。长为L的细线一端连接小滑块，另一端连到固定在转轴上的力传感器上，连接到计算机上的传感器能显示细线的拉力F，并测量出反光材料的长度Δd。（1）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和旋转半径保持不变，某次记录的反光时间为Δt，则角速度ω＝______；（2）以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示的直线，图线横截距的物理意义是______；若图线的斜率为k，则滑块的质量为______（结果用字母k、L、Δd、D表示）。【答案】（1）（2）①.摩擦力②.【解析】【小问1详解】反光材料随圆盘转动的角速度【小问2详解】[1][2]由牛顿第二定律故故图线横截距的物理意义是摩擦力斜率故滑块的质量为12.小七同学在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验，实验器材如下：分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：①在分液漏斗内盛满清水，旋松阀门，让水滴以一定的频率一滴滴的落下；②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频率为25Hz时，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度；④处理数据，得出结论；（1）该同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示，根据数据计算当地重力加速度g＝______m/s2（结果保留三位有效数字）；（2）调整阀门可以控制水滴大小，由于阻力影响，测得两次实验图像如图丙所示，假设水滴下落过程中受到的阻力大小恒定且相等，由图像可知水滴b的质量m2______（填“大于”或“小于”）水滴a的质量m1；（3）实验后，该同学打开手机上的测量APP（phyphox），利用加速度传感器测出当地的重力加速度值为9.80m/s2，你认为造成上述实验与手机加速度传感器测量有差别的原因是______（写出一种即可）；（4）利用该实验装置还可验证动能定理，不计阻力，某次下落的水滴质量为m，测得AB的距离为S1，BC的距离为S2，以此类推…已知滴水的时间间隔为T，则验证的表达式为______（用S1、S2、S3、S4、T和g表示）。【答案】（1）9.69（2）小于（3）水滴下落时受到空气阻力作用（4）2【解析】【小问1详解】由于频率由大到小逐渐调节，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴，说明闪光的时间间隔等于水滴的时间间隔，闪光的频率为25Hz，因此时间间隔为根据逐差法可得重力加速度为【小问2详解】设水滴下落过程中受到的阻力大小为，根据动能定理可得整理可得所以，图线的斜率为由图丙可知，水滴b的图线的斜率小，即水滴b的质量m2小于水滴a的质量m1。【小问3详解】造成上述实验与手机加速度传感器测量有差别的原因是：水滴下落时受到空气阻力作用。【小问4详解】水滴通过B点时的速度大小为水滴通过D点时的速度大小为根据动能定理联立，可得四、解答题（本题3个小题，共40分）13.剑桥大学领导的研究团队利用詹姆斯·韦布空间望远镜上的仪器，对距离地球124光年的K2-18b行星大气层进行分析，发现其大气层可能有二甲基硫醚（DMS）和二甲基二硫醚（DMDS）的存在，这两种化合物在地球上主要由海洋藻类产生，因此被视为外星生命存在的潜在标记。若该行星地质结构与地球非常类似，且密度与地球密度相同，已知地球半径R，地表重力加速度g。（1）假设该行星自转速度在缓慢加快，请证明其因自转瓦解时的周期为；（2）如果该行星半径为地球半径的k倍，自转周期为T0，求其静止轨道卫星离该行星表面的高度h。【答案】（1）见解析（2）【解析】【小问1详解】证明：设K2-18b行星的半径为Rₓ，且其自转周期为T时，其表面质量为m的物体刚好飞出在K2-18b行星表面对m分析联立解得在地球表面由黄金代换有解得即证【小问2详解】设K2-18b行星的静止轨道卫星质量为m0根据万有引力提供圆周运动向心力GMM在地球表面由黄金代换有联立解得14.如图所示，有一固定在水平地面上的水泥管道，儿童正在踢足球，球从最低点出发在圆筒中完整运动了若干圈。此过程可视为：一质量为m的小球沿竖直圆轨道做圆周运动，已知竖直圆轨道内壁粗糙程度相同、半径为R。若在小球某次经过最低点，运动一圈又回到最低点的过程中，测得连续两次通过最低点时筒壁对小球的弹力大小分别为9mg和7mg。（不考虑空气阻力作用）（1）求两次过最低点的速度v1和v2；（2）结合高中物理知识，求该过程中小球经过最高点时筒壁对小球的弹力N大小的范围。【答案】（1），（2）mg＜N＜2mg【解析】【小问1详解】当最低点N1＝9mg时，速度为v1，则有