湖北省楚天教科協(xié)作體2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期期中考試物理物理試卷（解析版）

高級中學(xué)名校試卷PAGE2025學(xué)年湖北省楚天教科協(xié)作體高一（下）期中考試物理試卷一、單選題：本大題共7小題，共28分。1.德國天文學(xué)家開普勒用20年的時間研究了丹麥天文學(xué)家第谷的行星觀測記錄，發(fā)現(xiàn)了行星的運動規(guī)律。關(guān)于行星繞太陽運動，下列說法正確的是（）A.對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。B.行星繞太陽運動，當(dāng)行星離太陽較近的時候，運行速度較小。C.所有行星軌道半長軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相等。D.所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的中心處?！敬鸢浮緼【解析】A．由開普勒第二定律，可知對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等，故A正確；B．由開普勒第二定律，可知當(dāng)行星離太陽較近的時候，運行速度較大，而離太陽較遠(yuǎn)時速度較小，故B錯誤；C．由開普勒第三定律，可知所有行星軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，故C錯誤；D．由開普勒第一定律，可知所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上，故D錯誤。故選A。2.下列有關(guān)生活中的圓周運動實例分析，其中說法正確的是（）A.公路在通過小型水庫泄洪閘的下游時，常常修建凹形橋，也叫“過水路面”，汽車通過凹形橋時，為了防止爆胎，應(yīng)快速駛過。B.雜技演員表演“水流星”，當(dāng)“水流星”通過最高點時，水不會流出，水對杯底的作用力可能為零。C.在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，目的是利用輪緣與外軌的擠壓助火車轉(zhuǎn)彎。D.洗衣機脫水桶的脫水原理是：水滴受到的離心力大于它所需的向心力，從而沿切線方向甩出?！敬鸢浮緽【解析】A．由題意得，汽車通過凹形橋的最低點時所需要的向心力由車受到的支持力和重力的合力提供，即橋?qū)嚨闹С至Υ笥谄嚨闹亓?，即車處于超重狀態(tài)，則為了防止爆胎，車應(yīng)減速駛過，故A錯誤；B．由于水隨杯子做圓周運動，所以當(dāng)在最高點，水靠重力提供向心力時，有解得此時水對杯底作用力可為零，故B正確；C．在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，當(dāng)火車按規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時，由重力和支持力的合力完全提供向心力，從而減輕輪緣對外軌的擠壓，故C錯誤；D．洗衣機脫水簡的脫水原理是：衣服對水滴的吸附力小于水滴做圓周運動所需要的向心力，因此水滴被甩出，故D錯誤。故選B。3.如圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，假設(shè)桌面處的重力勢能為0，則小球落到地面前瞬間的重力勢能為（）A.mgh B.mgH C.mg（h+H） D.-mgh【答案】D【解析】由題知，假設(shè)桌面處的重力勢能為0，則小球落到地面前瞬間所處的高度為-h，故小球的重力勢能為故選D。4.棕熊喬伊因白化病被誤認(rèn)為是北極熊，曾兩次被送到北極，還有一次被送到位于赤道的北極館，差點被凍僵，被稱為史上最慘棕熊。若喬伊質(zhì)量始終為m，它在北極和北極館的重力差為，地球半徑R，則可求出同步衛(wèi)星運動的角速度為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】喬伊在北極時有喬伊在北極館時有其中同步衛(wèi)星運動的角速度解得故選B。5.2025年3月10日1時17分，通信技術(shù)試驗衛(wèi)星十五號在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長征三號乙運載火箭成功發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預(yù)定軌道。該衛(wèi)星主要用于開展多頻段、高速率衛(wèi)星通信技術(shù)驗證。在衛(wèi)星發(fā)射過程中，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，變軌使其沿橢圓軌道2運行，最后變軌將衛(wèi)星送入預(yù)定圓軌道3，軌道1、2相切于P點，軌道2、3相切于Q點，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是（）A.三條軌道中，經(jīng)過軌道2上的Q點時線速度最小B.周期關(guān)系為C.衛(wèi)星在軌道1的線速度小于在軌道3的線速度D.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過P點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度【答案】A【解析】C．衛(wèi)星在圓軌道上運動時，萬有引力提供向心力，則有解得衛(wèi)星在軌道1的半徑小于在軌道3的半徑，所以衛(wèi)星在軌道1的線速度大于在軌道3的線速度，故C錯誤；A．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過P點時加速才能進入軌道在軌道2上經(jīng)過Q點時加速才能進入軌道3，在軌道2上從P到Q，引力做負(fù)功，速率減小，結(jié)合以上分析知衛(wèi)星在軌道1上的速率大于在軌道3上的速率，則故A正確；B．因1、2、3軌道半徑逐漸增大，根據(jù)開普勒第三定律可得，周期關(guān)系為故B錯誤；D．根據(jù)萬有引力提供向心力，有可知，衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度，故D錯誤。故選A。6.如圖所示為一皮帶傳動裝置，右輪的半徑為r，a是它邊緣上的一點，左側(cè)是一輪軸，大輪的半徑為4r，小輪的半徑為2r，b點在小輪上，到小輪中心的距離為r，c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上，若在傳動中，皮帶不打滑，則下列說法正確的是（）A.a、b兩點線速度之比為B.a、d點角速度之比為C.a、b兩點向心加速度之比為D.a、d兩點線速度之比為【答案】C【解析】AB．a(chǎn)點與c點是皮帶轉(zhuǎn)動，則線速度相等，根據(jù)可知，a點與c點角速度之比而b的角速度等于c的角速度，則因a、b半徑相等，根據(jù)可知，a、b兩點線速度之比為又因a、d同軸，有可知故AB錯誤；C．根據(jù)可知a、b兩點向心加速度之比為，故C正確D．根據(jù)可知c、d兩點線速度之比為，則a、d兩點線速度之比為，故D錯誤。故選C。7.如圖所示，長為R的輕桿一端固定一個小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)繞輕桿的另一端O做圓周運動，小球到達(dá)最高點時，受到桿的彈力為F，速度大小為v，其圖像如圖所示。則下列說法正確的是（）A.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮锽.時，小球?qū)U的彈力方向豎直向上C.時，小球受到的彈力大小等于mgD.小球的質(zhì)量為【答案】C【解析】A．由圖像可知，當(dāng)v2時，桿對小球無彈力，此時重力提供小球做圓周運動的向心力，有可得故A錯誤；BD．由圖像知，當(dāng)v2時，故有即桿對小球的彈力大小等于小球的重力，方向豎直向上，解得根據(jù)牛頓第三定律可知小球?qū)U的彈力方向豎直向下，故BD錯誤；C．當(dāng)時，有所以即小球受到的彈力大小等于mg，故C正確。故選C。二、多選題：本大題共3小題，共12分。8.2025年3月15日，金融界消息，蘇州澄富自動化設(shè)備有限公司取得“盒體自動包裝設(shè)備”專利。該設(shè)備的電機轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)盤做圓周運動，從而將盒體移動至不同工位，實現(xiàn)盒體成型、定型、放料以及扣蓋工序的一體化作業(yè)。模型簡化如圖所示，質(zhì)量均為m的小物塊A、B（可視為質(zhì)點）與轉(zhuǎn)盤保持相對靜止，跟著轉(zhuǎn)盤一起在水平面內(nèi)做圓周運動。已知小物塊A、B與轉(zhuǎn)軸的距離分別為、，物塊與轉(zhuǎn)盤間動摩擦因數(shù)相同。轉(zhuǎn)盤由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動，最終勻速轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A.小物塊A、B的向心加速度大小之比始終為B.轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動的過程中物塊受轉(zhuǎn)盤的靜摩擦力方向始終指向轉(zhuǎn)盤中心O點C.轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的最大角速度為D.轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的最大角速度為【答案】AD【解析】A．

小物塊A、B(可視為質(zhì)點與轉(zhuǎn)盤保持相對靜止，則二者角速度相等，根據(jù)知，小物塊A、B的向心加速度大小之比始終為，故A正確；B．轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動，物塊所受摩擦力沿徑向的分力提供向心力，改變速度方向，摩擦力沿切向的分力改變物體速度大小。所以摩擦力的方向并不指向轉(zhuǎn)盤中心O點，故B錯誤；CD．物塊隨著轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動過程中，靜摩擦力提供向心力，則有因，所以B先滑動，則有解得轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的最大角速度故C錯誤，D正確。故選AD。9.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的區(qū)域性三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，建成后的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括5顆同步衛(wèi)星和30顆一般軌道衛(wèi)星。關(guān)于這些衛(wèi)星，以下說法正確的是（）A.5顆同步衛(wèi)星的軌道半徑一定都相同B.5顆同步衛(wèi)星的運行軌道可能不在同一平面內(nèi)C.導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星的運行速度一定小于第一宇宙速度D.導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星中，運行軌道半徑越大，周期越小【答案】AC【解析】A．因為同步衛(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，所以運行軌道就在赤道所在平面內(nèi)，根據(jù)因為一定，所以r必須固定，所以一定位于空間同一軌道上，故A錯誤；B．同步衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點，假設(shè)實現(xiàn)了“同步”，那么它的運動軌道所在平面與受到地球的引力就不在一個平面上，這是不可能的。所以我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星必須定點在赤道上空，在同一平面內(nèi)，故B錯誤；C．第一宇畝速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是最大的圓周運動的環(huán)繞速度。導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星的運行速度一定小于第一宇畝速度，故C正確；D．根據(jù)知周期則運行軌道半徑越大，周期越大，故D錯誤。故選AC。10.我國天文學(xué)家通過“天眼”在武仙座球狀星團中發(fā)現(xiàn)一個由白矮星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點做勻速圓周運動，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，其運動周期為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【答案】BD【解析】A．雙星系統(tǒng)，彼此間的萬有引力提供向心力，故A受到的引力與B受到的引力為相互作用力，大小相等，故A錯誤；B．雙星系統(tǒng)周期相同，根據(jù)由于A的軌道半徑大于B的軌道半徑，可知A的線速度大于B的線速度，故B正確；CD．設(shè)A的質(zhì)量為，B的質(zhì)量為，由萬有引力提供向心力可得，

因為聯(lián)立解得

若L一定，M越大，T越小，若總質(zhì)量M一定，則L越大，T越大，故C錯誤，D正確。故選BD。三、實驗題：本大題共2小題，共16分。11.如圖所示為某物理興趣小組驗證“向心力與線速度大小關(guān)系”的實驗裝置。實驗步驟如下：①按照圖示安裝儀器，半徑為R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，讀出此時壓力傳感器的示數(shù)③將小鋼球從軌道適當(dāng)高度處由靜止釋放，記錄光電計時器小鋼球遮光時間t，力的傳感器示數(shù)最大值④改變小鋼球的釋放位置，重復(fù)步驟③。（1）實驗測得小鋼球直徑為d，且，小鋼球經(jīng)過光電門時線速度表達(dá)式為__________；（2）實驗中使用小鋼球的質(zhì)量為m，小鋼球運動到最低點時外界提供的向心力為__________用F，表示，所需要的向心力為__________用m，d，R，t表示?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【小問1解析】已知小鋼球的直徑為d，小鋼球遮光時間為t，則小鋼球經(jīng)過光電門時瞬時速度表達(dá)式為；【小問2解析】由題知，將小鋼球懸掛靜止不動，此時力的傳感器示數(shù)為，則有小鋼球經(jīng)過光電門時力的傳感器示數(shù)為F，則小鋼球經(jīng)過光電門時所受合力為聯(lián)立可得；鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力的表達(dá)式為又聯(lián)立可得12.蘋果落地激發(fā)了牛頓對重力的思考，他意識到，使蘋果落地的力與使月球繞地球運行的力可能是同一種力，從而有了著名的月-地檢驗。（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、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動的向心加速度大小__________。（2）若地球的半徑為R，在忽略地球自轉(zhuǎn)的情況下，蘋果做自由落體運動時的加速度大小__________。（3）若月球繞地球轉(zhuǎn)動的軌道半徑r為地球半徑R的60倍，則__________結(jié)果用數(shù)值表示。（4）當(dāng)時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動的向心加速度__________。當(dāng)時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！【答案】（1）（2）（3）3600（4）【解析】【小問1解析】月球與地球之間的萬有引力為對于月球，根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立以上兩式可得月球繞地球做勻速圓周運動的向心加速度大小?！拘?解析】蘋果受到萬有引力大小為做自由落體運動時的加速度大小為?！拘?解析】結(jié)合（1）（2）的結(jié)論，可得【小問4解析】月球繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，則有解得四、計算題：本大題共3小題，共44分。13.轉(zhuǎn)經(jīng)筒是藏傳佛教中一種重要的祈福工具，信徒通過轉(zhuǎn)動經(jīng)筒表達(dá)對佛祖的虔誠，祈求平安、吉祥和幸福。如圖所示，轉(zhuǎn)經(jīng)筒的中軸有一手柄，筒側(cè)設(shè)一小耳，耳邊用輕繩系一吊墜可視為質(zhì)點，搖動手柄旋轉(zhuǎn)經(jīng)筒，吊墜隨經(jīng)筒勻速轉(zhuǎn)動，輕繩始終與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)。已知轉(zhuǎn)經(jīng)筒的半徑為，吊墜的質(zhì)量為，輕繩長度為，不計空氣阻力，重力加速度大小。當(dāng)輕繩偏離豎直方向的角度為時，已知，，求：（1）輕繩的拉力F大小；（2）吊墜的角速度結(jié)果可用根式表示?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【小問1解析】吊墜受力如圖所示根據(jù)平衡條件，有解得輕繩的拉力大小【小問2解析】吊墜做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得聯(lián)立以上解得14.2020年11月，嫦娥五號探測器成功發(fā)射升空，歷時23天，圓滿完成了“繞、落、回”無人探測計劃后返回地球，中國探月工程即將邁入載人登月階段，一步一步將“上九天攬月”的神話變成現(xiàn)實！未來中國宇航員將會登月成功，假設(shè)宇航員在登月前后做了兩次實驗。實驗一：當(dāng)宇宙飛船貼著月球表面做勻速圓周運動時，飛船中的宇航員用秒表測量飛船完成n圈的運動時間為t，引力常量為G。實驗二：假設(shè)宇航員登上月球后，在月面讓小球做自由落體運動，從靜止開始下落的距離為h時，測得所用時間為。請根據(jù)以上條件求解：（1）月球的密度（2）月球的半徑R。【答案】（1）（2）