河北省保定市名校聯(lián)盟2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期4月期中物理試題（含答案）

一、選擇題：本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，每小題4分；第8～10小題有多項(xiàng)符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。1．1798年英國物理學(xué)家卡文迪什精確地測出了引力常量G的數(shù)值。若用國際單位中的基本單位表示引力常量G的單位，下列選項(xiàng)正確的是()A．N.m/kg2B．N.m2/kgC．m3/(kg.s2)D．m2/(kg.2．如圖甲，某河寬為200m，小船在靜水中的速度為4m/s，水流速度為3m/s.假設(shè)小船從P點(diǎn)出發(fā)，在勻速行駛過程中船頭方向不變。下列說法中正確的是()A．若想以最短時(shí)間過河，小船過河位移大小為150mB．若想以最小位移過河，小船過河時(shí)間為40sC．若大暴雨導(dǎo)致水流速度增大到5m/s，小船過河的最小位移為150mD．如圖乙，若出發(fā)點(diǎn)m以下均為危險(xiǎn)區(qū),小船過河的最短時(shí)間為s3．如圖，直桿OA的O端抵在墻角，A端始終靠在物塊右側(cè)的光滑豎直側(cè)壁上，可以沿著側(cè)壁滑動(dòng)。用外力使物塊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，直桿上的A點(diǎn)會(huì)在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其軌跡為圓，圓心在O點(diǎn)。若當(dāng)直桿與水平方向夾角為θ時(shí)A點(diǎn)的速度大小為v，則該時(shí)刻物塊的速度大小為()4．a(chǎn)、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，向心加速度為a1，b處于地面附近近地軌道上，運(yùn)行速度為v1，c是地球靜止衛(wèi)星，離地心距離為r，運(yùn)行速度為v2，加速度為a2，d是高空探測衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，地球的半徑為R，則有（地球表面的重力加速度為g）()A．a(chǎn)的向心加速度等于重力加速度gB．d的運(yùn)動(dòng)周期有可能是20小時(shí)5．一位同學(xué)做飛鏢游戲，已知圓盤的直徑為d，飛鏢距圓盤的水平距離為L。將飛鏢對準(zhǔn)A點(diǎn)以初速度v0水平拋出，在飛鏢拋出的同時(shí)，圓盤以角速度①繞垂直圓盤過盤心O的水平軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).要使飛鏢恰好擊中A點(diǎn)，則飛鏢的初速度和圓盤的角速度應(yīng)滿足()D．只要就一定能擊中圓盤上的A點(diǎn)6.若火星探測器繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道距離火星表面的高度為2R，速度大小為v。已知火星的半徑為R，引力常量為G，忽略火星自轉(zhuǎn)的影響。下列選項(xiàng)正確的是()A.火星的第一宇宙速度是vB.火星的質(zhì)量為C.火星表面重力加速度大小為D.火星的密度為7.如圖所示，一固定斜面傾角為θ,斜面足夠長。將小球從斜面頂端以速率v0垂直于斜面向右拋出，小球最終落在斜面上，不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g。下列說法正確的是 A.小球在運(yùn)動(dòng)過程中的最小速度為v0cosθB.從拋出開始到離斜面最遠(yuǎn)時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間為C.當(dāng)小球離斜面最遠(yuǎn)時(shí)，小球的位移大小為D.小球落到斜面時(shí)的位移大小為8．如圖甲所示，河外星系中有兩個(gè)黑洞，質(zhì)量分別為M1和M2，它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。為研究方便簡化為如圖乙所示示意圖，黑洞A和黑洞B均可看成球體，OA>OB，且黑洞A的半徑大于黑洞B的半徑。根據(jù)你所學(xué)的知識(shí)，下列說法正A．黑洞A的運(yùn)行角速度小于黑洞B的運(yùn)行角速度B．兩個(gè)黑洞質(zhì)量之間的關(guān)系一定是M1<M2C．人類要把航天器發(fā)射到距黑洞A較近的區(qū)域進(jìn)行探索，發(fā)射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度D．若雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大在圓管內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度大小為g，則下列說法C.當(dāng)小球以速率v經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，圓管對小球的彈力大小一定為D.當(dāng)小球以速率v經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，圓管對小球的10.我國天文學(xué)家通過“天眼”在武仙座球狀星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)一個(gè)由白矮星A、脈沖星B組成的雙星系統(tǒng)。如圖所示，A、B繞兩者連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略其他天體對A、B的影響。A星的軌道半徑大于B星的軌道半徑，雙星的總質(zhì)量為M，雙星間的距離為L，其運(yùn)動(dòng)周期為T，則下列說法正確的是()A.A星所受萬有引力大于B星所受萬有引力B.A的線速度大于B的線速度C.L一定，M越大，T越大D.M一定，L越大，T越大二、實(shí)驗(yàn)題（14分）11.（6分）如圖所示為某物理興趣小組驗(yàn)證“向心力與線速度大小關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按照圖示安裝儀器，半徑為R的圓弧形軌道固定在壓力傳感器上，軌道上放置一小鋼球，小鋼球靜止時(shí)剛好位于光電門中央;②將小鋼球放置在軌道最低處A處，讀出此時(shí)壓力傳感器的示數(shù)F0;③將小鋼球從軌道適當(dāng)高度處由靜止釋放，記錄光電計(jì)時(shí)器小鋼球遮光時(shí)間t，力的傳感器示數(shù)最大值F;④改變小鋼球的釋放位置，重復(fù)步驟③。(1)實(shí)驗(yàn)測得小鋼球直徑為d，且d?R，小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)線速度表達(dá)式為;(2)實(shí)驗(yàn)中使用的小鋼球的質(zhì)量為m，小鋼球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)外界提供的向心力為(用F，F(xiàn)0表示)，所需要的向心力為(用m，d，R，t表示)。12.（8分）蘋果落地激發(fā)了牛頓對重力的思考，他意識(shí)到，使蘋果落地的力與使月球繞地球運(yùn)行的力可能是同一種力，從而有了著名的月-地檢驗(yàn)。(1)假設(shè)地球和月球之間的作用力也滿足萬有引力定律，即式中m地、m月分別是地球和月球的質(zhì)量，r是地球中心與月球中心的距離，G是引力常量，根據(jù)牛頓第二定律可知，月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小a月=。(2)若地球的半徑為R，在忽略地球自轉(zhuǎn)的情況下，蘋果做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小a蘋=。(3)若月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑r為地球半徑R的60倍，則結(jié)果用數(shù)月值表示)。(4)當(dāng)時(shí)人們能比較精確地測定月球與地球間的距離r，月球的公轉(zhuǎn)周期T，從而能夠算出月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度a=。當(dāng)時(shí)人們也能比較精確地測定自由落體加速度g，g與a的比值結(jié)果與預(yù)期符合得很好，這表明，地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力，真的遵循相同的規(guī)律!四、解答題1310分）2020年11月，嫦娥五號(hào)探測器成功發(fā)射升空，歷時(shí)23天，圓滿完成了“繞、落、回”無人探測計(jì)劃后返回地球，中國探月工程即將邁入載人登月階段，一步一步將“上九天攬?jiān)隆钡纳裨捵兂涩F(xiàn)實(shí)!未來中國宇航員將會(huì)登月成功，假設(shè)宇航員在登月前后做了兩次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一：當(dāng)宇宙飛船貼著月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，飛船中的宇航員用秒表測量飛船完成n圈的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，引力常量為G。實(shí)驗(yàn)二：假設(shè)宇航員登上月球后，在月面讓小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，從靜止開始下落的距離為h時(shí)，測得所用時(shí)間為t1。請根據(jù)以上條件求解：(1)月球的密度ρ;(2)月球的半徑R。1414分）我國空間站第三批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品2022年12月4日晚隨神舟十四號(hào)飛船返回艙返回地面，5日凌晨運(yùn)送抵達(dá)北京中科院空間應(yīng)用中心，已順利交接相關(guān)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家.空間站繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于地球遮擋陽光，會(huì)經(jīng)歷“日全食”過程，如圖所示，太陽光可看作平行光，航天員在A點(diǎn)測出地球的張角為α=60°,已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，不考慮地球公轉(zhuǎn)的影響.求最后結(jié)果用g、R表示）(1)空間站的線速度多大？(2)空間站繞地球一周經(jīng)歷“日全食”的時(shí)間多大？1516分）如圖，半徑為5r的水平圓形轉(zhuǎn)盤可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤上放有質(zhì)量均為m的小物體A、B。A、B到轉(zhuǎn)盤中心O的距離分別為3r、5r，A、B間用一輕質(zhì)細(xì)線相連，圓盤靜止時(shí)，細(xì)線剛好伸直無拉力。已知A與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,B與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2μ。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g，A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，現(xiàn)讓圓盤從靜止開始逐漸緩慢加速：（1）求細(xì)線上開始產(chǎn)生拉力時(shí)，圓盤角速度w1；（2）圓盤角速度時(shí)，求A與水平圓盤之間的摩擦力大小f；（3）圓盤角速度時(shí)，剪斷繩子，同時(shí)讓轉(zhuǎn)盤立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，若圓盤距離水平地面高為求A、B落地時(shí)兩者間的距離d。參考答案題號(hào)123456789答案CDCDBCDBDBDBDF-F0mrEQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(地),2)mr360013.(1)宇宙飛船貼著月表做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，萬有引力充當(dāng)宇宙飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，有m()2R，月球的質(zhì)量月球的密度(2)設(shè)月球表面的重力加速度為g月，hg月tEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up4(2),1)根據(jù)月月球的半徑解得r=2R又解得得由vg可得即（1）當(dāng)A剛要產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)，則EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),A)1解得同理，當(dāng)B剛要產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)，則EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),B)1.5r=2μmg解得由于A、B角速度相等，故求細(xì)線上開始產(chǎn)生拉力時(shí)，圓盤角速度為μgrμgr時(shí)，A所需的向心力為EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),2)B所需的向心力為FB2=mEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),2)由于B所需向心力更大，因此B受到的摩擦力方向沿B指向圓心，故繩子的拉力為T=FB2fmB=5μmg2μmg=3μmg對AT=3μmg=FA2故A與水平圓盤之間的摩擦力大小f=0（3）剪斷繩子，同時(shí)讓轉(zhuǎn)盤立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，B沿轉(zhuǎn)盤邊緣飛出，A在盤上減速運(yùn)動(dòng)到盤邊緣后飛出，如下圖根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得A、B下落的時(shí)間都為對B，飛出時(shí)的速度為故B沿速度方向運(yùn)動(dòng)的水平距離為xB=vBt=10r轉(zhuǎn)盤停止時(shí)A的速度為根據(jù)幾何知識(shí)可得轉(zhuǎn)盤停止后A在轉(zhuǎn)盤上勻減速運(yùn)動(dòng)的距離為A做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為aA=μg設(shè)A飛出時(shí)的速度為vA2，則vEQ\*jc3\*hps11\o