\o"江蘇省蘇州市2024-2025學年高一下學期4月期中調(diào)研物理試卷"\t"/h/papers-type4105-g10/_blank"江蘇省蘇州市2024-2025學年高一下學期4月期中調(diào)研物理試卷一、單項選擇題：共10題，每題4分，共40分，每題只有一個選項最符合題意。1．開普勒用20年時間研究了丹麥一位天文學家的行星觀測記錄，最終發(fā)表了著名的開普勒三定律，這位天文學家是（）A．伽利略 B．第谷 C．托勒密 D．哥白尼【分析】根據(jù)開普勒對天體運動規(guī)律的研究過程進行分析解答。【解答】解：開普勒用20年時間研究了丹麥一位天文學家第谷的行星觀測記錄，最終發(fā)表了著名的開普勒三定律，故B正確，ACD錯誤。故選：B?！军c評】考查開普勒對天體運動規(guī)律的研究過程，會根據(jù)題意進行準確分析解答。2．下列選項中所運用的主要研究方法與卡文迪什測量引力常量的主要研究方法相同的是（）A．圖甲中，通過平面鏡的反射光線觀察桌面的微小形變 B．圖乙中，利用作用效果相同研究合力與分力的關(guān)系 C．圖丙中，通過物體沿曲面運動研究重力做功的特點 D．圖丁中，利用該裝置研究力與運動的關(guān)系【分析】根據(jù)各實驗和重力沿曲面運動做功涉及到的物理思想和方法進行分析判斷?！窘獯稹拷猓嚎ㄎ牡鲜才こ訉嶒炦\用了放大的思想方法。圖甲中，借助激光器及平面鏡觀察桌面微小形變運用了放大法；圖乙中，應(yīng)用等效替代的實驗方法；圖丙中，運用微元法的物理思想；圖丁中運用實驗和邏輯推理相結(jié)合的方法，故A正確，BCD錯誤。故選：A?！军c評】考查物理思想和思維方法，會根據(jù)題意進行準確分析和判斷。3．2021年12月9日，航天員王亞平再次進行太空授課，展示了一個奇妙現(xiàn)象：浸在水中的乒乓球因浮力消失而不會浮出水面。下列說法正確的是（）A．水處于完全失重狀態(tài) B．乒乓球不受任何力的作用 C．乒乓球所受的合力為零 D．在空間站若將裝滿水的杯子轉(zhuǎn)動至杯口朝下，水會自動流出【分析】根據(jù)物體的受力情況分析物體的狀態(tài)，判斷物體的運動情況?！窘獯稹拷猓篈．水在太空中只受重力，故處于完全失重狀態(tài)，故A正確；B．乒乓球受地球的萬有引力的作用，故B錯誤；C．乒乓球所受的合力不為零，提供向心力，故C錯誤；D．在空間站若將裝滿水的杯子轉(zhuǎn)動至杯口朝下，水不會自動流出，故D錯誤。故選：A?！军c評】考查物體的受力情況分析物體的狀態(tài)，判斷物體的運動情況，會根據(jù)題意進行準確分析解答。4．旋轉(zhuǎn)飛椅可簡化成如圖所示模型。長為L的鋼繩一端系有質(zhì)量為m可視為質(zhì)點的小球，另一端固定在直徑為a的水平轉(zhuǎn)盤邊緣，轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向夾角為θ，不計鋼繩的重力，此時鋼繩的拉力為T。下列說法正確的是（）A．小球做圓周運動的半徑為L B．小球做圓周運動的軌跡圓心為O點 C．鋼繩拉力T的大小與向心力大小相等 D．鋼繩拉力T沿水平方向的分力提供向心力【分析】小球做勻速圓周運動，根據(jù)圖示情景確定其圓心，求出軌道半徑；根據(jù)小球的受力情況確定向心力來源?！窘獯稹拷猓篈、小球做圓周運動的半徑r＝Lsinθ+a2，故B、小球做圓周運動的圓心為轉(zhuǎn)軸與小球所在水平面的交點，不是點O，故B錯誤；CD、鋼繩拉力T沿水平方向的分力提供向心力，向心力大小F＝Tsinθ＜T，故C錯誤，D正確。故選：D?！军c評】本題考查了圓周運動問題，根據(jù)圖示情景分析清楚小球的運動情況與受力情況即可解題。5．據(jù)報道，“天問一號”火星探測器以及“祝融號”火星車在2021年9月份失聯(lián)了一個月，失聯(lián)的原因是由于太陽處在地球與火星中間，出現(xiàn)嚴重的“日凌干擾”現(xiàn)象，情景如圖所示。已知地球、火星均沿軌道逆時針運動，地球公轉(zhuǎn)周期為1年，火星公轉(zhuǎn)周期為1.8年，試估算下次“日凌干擾”大約出現(xiàn)在（）A．2024年12月 B．2023年9月 C．2023年12月 D．2022年9月【分析】根據(jù)地球與火星軌道周期關(guān)系，結(jié)合下一次“日凌干擾”時地球比火星多轉(zhuǎn)動一周，列式計算即可?！窘獯稹拷猓涸O(shè)下一次“日凌干擾”的時間間隔為Δt，在該時間內(nèi)地球比火星多轉(zhuǎn)一圈，(2πT地解得：Δt=T地T火T火-T地=1×1.81.8-1年＝2.2年，即下一次故選：C?！军c評】本題考查天體中的追擊問題，關(guān)鍵要注意下一次日凌干擾時地球比火星多轉(zhuǎn)一圈。6．2023年10月，“空中出租車”在上海試飛成功，完成首秀。質(zhì)量為m的“空中出租車”在豎直方向的牽引力作用下，從靜止開始豎直上升，其運動圖像如圖所示，0﹣t1為勻加速階段，t1時刻“空中出租車”達到功率P并保持不變，運動過程中阻力大小恒定。下列說法正確的是（）A．整個過程牽引力保持不變 B．0﹣t2過程，牽引力做功為Pt2 C．阻力大小為PvD．t12時刻“空中出租車”【分析】根據(jù)機車的勻加速啟動結(jié)合牛頓第二定律和功率的公式列式解答?！窘獯稹拷猓篈．根據(jù)題意可知，勻加速過程牽引力保持不變，功率達到P后牽引力逐漸減小，最后保持不變，故A錯誤；B．0﹣t2過程，勻加速階段功率小于P，則整個過程中牽引力做功小于Pt2，故B錯誤；C．當速度達到最大速度v2時，根據(jù)平衡條件有f+mg=Pv2，則阻力大小f=PD．根據(jù)圖像可知t12時刻“空中出租車”的速度為v12，牽引力F牽=Pv1，則該時刻的功率為P′＝F牽故選：D?！军c評】考查機車的兩種啟動方式的相關(guān)計算，會根據(jù)題意進行準確分析解答。7．據(jù)報道，“TRAPPIST﹣1恒星系統(tǒng)”由1顆紅矮星和7顆（如圖所示）圍繞它運行的行星組成，若地球半徑為R，則行星的半徑如表。據(jù)推測行星g和h的密度大致相同，若行星g的第一宇宙速度為v，則行星h的第一宇宙速度約為（）行星bcdefgh半徑1.12R1.10R0.78R0.91R1.05R1.15R0.77RA．0.5v B．0.7v C．1.5v D．2.3v【分析】根據(jù)萬有引力和重力相等推導(dǎo)行星的質(zhì)量，根據(jù)密度公式推導(dǎo)行星的密度，根據(jù)萬有引力提供向心力推導(dǎo)第一宇宙速度判斷。【解答】解：設(shè)行星的半徑為R′，在行星表面重力與萬有引力相等，則有GMmR可得行星的質(zhì)量為M=g'R行星的體積為V=4可得行星的密度為ρ=M由于行星g和h的密度大致相同，可得行星h和g表面的重力加速度之比為g'h由萬有引力提供向心力GMm可得行星的第一宇宙速度為v1即行星h和g的第一宇宙速度之比為vh1其中行星g的第一宇宙速度為v，則行星h的第一宇宙速度約為vh1＝0.7v故B正確，ACD錯誤。故選：B?！军c評】本題關(guān)鍵掌握萬有引力在天體運動中的應(yīng)用。8．某種變速自行車有六個飛輪和三個鏈輪，鏈輪和飛輪的齒數(shù)如下表所示，前后輪直徑為660mm，人騎該車行進速度為5m/s，腳踩踏板做勻速圓周運動的最大角速度約為（）名稱鏈輪飛輪齒數(shù)N/個483828151618212428A．7.6rad/s B．15.2rad/s C．24.2rad/s D．48.5rad/s【分析】共軸的點具有相同的角速度，靠鏈條傳動的兩個輪子邊緣具有相同的線速度大?。蓑T該車行進速度為4m/s，知后輪的角速度一定，即飛輪的角速度一定．由于R鏈ω鏈＝R飛ω飛，求出鏈輪的角速度，即腳踩踏板做勻速圓周運動的角速度．【解答】解：后輪的角速度一定，即飛輪的角速度一定。由于R鏈ω鏈＝R飛ω飛，鏈輪的角速度與腳踏板的角速度相同，要想腳踏板的角速度最大，則飛輪的半徑最大，鏈輪的半徑最小，ω鏈=R所以ω腳=ω鏈=N飛ω飛N鏈=2828故選：B。【點評】解決本題的關(guān)鍵知道共軸的點具有相同的角速度，靠鏈條傳動的兩個輪子邊緣具有相同的線速度大小．9．豎直細圓桿頂端附近有一小孔，光滑細繩穿過小孔，細繩兩端分別系有A、B兩小球，已知A球質(zhì)量小于B球質(zhì)量。調(diào)節(jié)細繩并轉(zhuǎn)動圓桿，使得兩球與圓桿能以相同角速度在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，下列圖樣大致正確的是（）A． B． C． D．【分析】根據(jù)受力情況結(jié)合向心力的計算公式推導(dǎo)角速度表達式，由此分析?！窘獯稹拷猓簝蓚€小球均做勻速圓周運動，設(shè)其中一個小球懸線長為L，懸線與桿的夾角為θ，小球的質(zhì)量為m，做勻速圓周運動的角速度為ω，受力情況如圖所示：根據(jù)牛頓第二定律可得：mgtanθ＝mLsinθ?ω2解得：ω=由于ω相同，則Lcosθ相等，即懸線在豎直方向的分量相等，兩個小球的軌跡平面在同一水平面內(nèi)，故C正確、ABD錯誤。故選：C?！军c評】本題主要是考查圓周運動的知識，解答此類問題的關(guān)鍵是能夠?qū)ξ矬w進行受力分析，確定哪些力的合力或哪個力的分力提供了向心力，根據(jù)向心力的計算公式進行解答。10．如圖所示，質(zhì)量為m的小球從與輕彈簧上端相距x處靜止釋放，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度為g，不計一切阻力，則小球在向下運動的過程中（）A．最大加速度為g B．最大加速度小于g C．最大速度為gx+mD．最大速度為2gx+【分析】小球在下落的過程做自由落體運動，與彈簧接觸后受到向上的彈力，當彈力小于重力時，做加速度減小的加速運動，當彈力等于重力時，加速度為0，速度達到最大，之后彈力大于重力，加速度方向改變，做加速度變大的減速運動至速度為0。根據(jù)簡諧運動的對稱性分析最大加速度大?。桓鶕?jù)系統(tǒng)機械能守恒和平衡條件相結(jié)合求最大速度?！窘獯稹拷猓篈B、小球接觸彈簧后，借助簡諧運動模型，若小球從彈簧原長處由靜止釋放，根據(jù)簡諧運動的對稱性可知，小球到達最低點時加速度最大，等于剛釋放時的加速度大小g。現(xiàn)小球從輕彈簧上端相距x處靜止釋放，到達最低點時彈簧的壓縮量增大，彈力增大，合力增大，最大加速度增大，則最大加速度大于g，故AB錯誤；CD、小球的加速度為零時，速度最大，則有kx0＝mg小球從釋放到速度最大處，根據(jù)小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒得mg（x+x0）=1解得最大速度為v=2gx+mg2k故選：D?！军c評】解答本題時，要建立模型，根據(jù)簡諧運動的對稱性分析小球最大加速度。本題也可以根據(jù)通過作出a﹣x圖像進行分析。二、非選擇題：共5題，共60分。其中第12題~第15題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計算時，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11．（15分）某同學利用如圖1所示的向心力演示器探究小球做圓周運動的向心力F與質(zhì)量m、運動半徑r和角速度ω之間的關(guān)系。（1）下列實驗與本實驗采用的研究方法相同的是C。A.探究平拋運動的特點B.探究小車速度隨時間變化的規(guī)律C.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系D.探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律（2）探究向心力和質(zhì)量的關(guān)系時，將傳動皮帶套在半徑相同的兩塔輪輪盤上，應(yīng)將質(zhì)量不同的小球分別放在擋板A和C處（選填“A和B”、“A和C”、“B和C”）。（3）實驗中若將傳動皮帶套在半徑不同的兩塔輪輪盤上，是為了探究向心力大小與角速度（選填“角速度”、“半徑”、“質(zhì)量”）的關(guān)系。（4）器材說明書上說第二層塔輪半徑之比為2：1，如圖2所示.在進行實驗探究前，如果僅使用向心力演示儀來驗證這個半徑關(guān)系，你打算怎么做？控制小球的質(zhì)量與圓周運動的半徑相同，測量出向心力的大小關(guān)系，由F＝mω2r，得到角速度的關(guān)系，再根據(jù)v＝ωR，驗證塔輪半徑的關(guān)系。（5）某興趣小組用如圖3所示的傳感器裝置定量驗證向心力的表達式。圖4中①②兩條曲線為相同半徑、不同質(zhì)量下向心力與角速度的關(guān)系圖線，可知曲線①對應(yīng)的金屬塊質(zhì)量小于（選填“大于”、“小于”、“等于”）曲線②對應(yīng)的金屬塊質(zhì)量。【分析】（1）本實驗采用的研究方法是控制變量法，據(jù)此選擇正確的選項。（2）探究向心力和質(zhì)量的關(guān)系時，要控制角速度和圓周運動的半徑相同，故應(yīng)將質(zhì)量不同的小球分別放在擋板上圓周運動半徑相同的位置。（3）若將傳動皮帶套在半徑不同的兩塔輪輪盤上，則小球的角速度不同，根據(jù)控制變量法解答。（4）用向心力演示儀來驗證這個塔輪半徑關(guān)系，就是要驗證小球的角速度的關(guān)系，根據(jù)控制變量法，結(jié)合線速度與角速度的關(guān)系分析解答。（5）當角速度相同時，根據(jù)圖4得到曲線①②對應(yīng)的向心力的大小關(guān)系，根據(jù)F＝mω2r，分析曲線①②對應(yīng)的金屬塊質(zhì)量的大小關(guān)系?！窘獯稹拷猓海?）本實驗采用的研究方法是控制變量法，四個選項只有探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗采用的是控制變量法，故C正確，ABD錯誤。故選：C。（2）探究向心力和質(zhì)量的關(guān)系時，將傳動皮帶套在半徑相同的兩塔輪輪盤上，是控制角速度相同，還應(yīng)控制小球做圓周運動的半徑相同，故應(yīng)將質(zhì)量不同的小球分別放在擋板的A和C處。（3）若將傳動皮帶套在半徑不同的兩塔輪輪盤上，則小球的角速度不同，故是為了探究向心力大小與角速度的關(guān)系。（4）用向心力演示儀來驗證這個塔輪半徑關(guān)系，就是要驗證小球的角速度的關(guān)系，故要控制小球的質(zhì)量與圓周運動的半徑相同，測量出向心力的大小關(guān)系，由F＝mω2r，得到角速度的關(guān)系，再根據(jù)v＝ωR，驗證塔輪半徑的關(guān)系。（5）圖4中①②兩條曲線為相同半徑、不同質(zhì)量下向心力與角速度的關(guān)系圖線，當角速度相同時由圖4可知，曲線①對應(yīng)的向心力小于曲線②對應(yīng)的向心力，根據(jù)：F＝mω2r，可知曲線①對應(yīng)的金屬塊質(zhì)量小于曲線②對應(yīng)的金屬塊質(zhì)量。故答案為：（1）C；（2）A和C；（3）角速度；（4）控制小球的質(zhì)量與圓周運動的半徑相同，測量出向心力的大小關(guān)系，由F＝mω2r，得到角速度的關(guān)系，再根據(jù)v＝ωR，驗證塔輪半徑的關(guān)系；（5）小于【點評】本題考查了探究小球做圓周運動的向心力與質(zhì)量、運動半徑和角速度之間的關(guān)系的實驗，掌握實驗原理，掌握控制變量法的應(yīng)用。12．（8分）隨著航天科技的飛速發(fā)展，我國向火星發(fā)射多枚探測器。如圖所示，假設(shè)質(zhì)量為m的某一探測器繞火星做勻速圓周運動。已知火星的質(zhì)量為M，半徑為R，探測器距離火星表面的高度也等于R，萬有引力常量為G。求：（1）探測器受到火星的萬有引力大小F；（2）探測器的運行速度大小v。【分析】（1）（2）根據(jù)萬有引力公式和萬有引力提供向心力列式解答。【解答】解：（1）（2）根據(jù)萬有引力定律，探測器受到火星的萬有引力大小F=GMm(2R)2=mv22R答：（1）探測器受到火星的萬有引力大小F為GMm4（2）探測器的運行速度大小v為GM2R【點評】考查萬有引力定律的應(yīng)用，會根據(jù)題意進行準確分析解答。13．（8分）如圖所示，飛輪半徑為R，質(zhì)量為M，OO′為豎直轉(zhuǎn)動軸。正常工作時轉(zhuǎn)動軸受到的水平作用力可以認為是0。如果高速轉(zhuǎn)動的飛輪的重心不在轉(zhuǎn)軸上，運行將不穩(wěn)定，而且軸承會受到很大的作用力，加速磨損。假想在飛輪的邊緣固定一個質(zhì)量m的小螺絲釘P，此時飛輪轉(zhuǎn)速為n（單位為r/s）。求：（1）螺絲釘?shù)木€速度大小v；（2）轉(zhuǎn)動軸OO′受到的水平作用力的大小F。【分析】（1）根據(jù)線速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系求出線速度。（2）應(yīng)用牛頓第二定律求解?！窘獯稹拷猓海?）螺絲釘?shù)木€速度大小v＝2πnR（2）螺絲釘做勻速圓周運動，螺絲釘受到的彈力提供向心力，由牛頓第二定律得F＝mv解得F＝4π2n2mR答：（1）螺絲釘?shù)木€速度大小是2πnR；（2）轉(zhuǎn)動軸OO′受到的水平作用力的大小是4π2n2mR?！军c評】本題考查了牛頓第二定律的應(yīng)用，分析清楚螺絲釘?shù)倪\動過程與受力情況，應(yīng)用牛頓第二定律即可解題。14．（13分）如圖所示為某彈射裝置的示意圖。半徑為R的光滑半圓形軌道豎直固定放置，軌道最高點A處有一彈射裝置，軌道下端B與水平軌道相切，水平軌道左側(cè)x處有一固定擋板C（x未知且不為零）?？梢暈橘|(zhì)點的物塊P被彈簧彈射后從A處進入半圓形軌道，恰好能夠沿半圓軌道運動，進入水平軌道后與擋板C發(fā)生彈性碰撞（碰撞前后速度大小不變）。已知物塊的質(zhì)量為m，物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。求：（1）初始時刻彈簧的彈性勢能Ep；（2）物塊第一次到達圓軌道下端時對軌道的壓力F；（3）若物塊被擋板C反彈后不脫離軌道，則x應(yīng)滿足什么條件?！痉治觥浚?）物塊恰好能沿半圓軌道運動，在最高點重力提供向心力，應(yīng)用牛頓第二定律求出速度，然后求出彈簧的彈性勢能。（2）應(yīng)用動能定理求出物塊到達B點時的速度，然后應(yīng)用牛頓第二定律求解。（3）求出物塊恰好不脫離軌道的臨界條件，然后分析答題。【解答】解：（1）恰好能夠沿半圓軌道運動，物塊在A點重力提供向心力，由牛頓第二定律得mg＝mv物塊被彈出過程，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為物塊的動能，則Ep=解得vA=gR，Ep=（2）物塊從A第一次運動到B過程，由動能定理得mg×2R=在B點，對物塊，由牛頓第二定律得F′﹣mg＝mvB2R，解得F′由牛頓第三定律可知，物塊對軌道的壓力大小F＝F′＝6mg，方向豎直向下（3）物塊被擋板C反彈后恰好不脫離軌道，物塊從第一次到達B點到恰好不脫離軌道過程，由動能定理得﹣μmg×2x0﹣mgR＝0-解得x0=則物塊被擋板C反彈后不脫離軌道，x滿足的條件是x≥答：（1）初始時刻彈簧的彈性勢能是12mgR（2）物塊第一次到達圓軌道下端時對軌道的壓力大小是6mg，方向豎直向下；（3）若物塊被擋板C反彈后不脫離軌道，則x應(yīng)滿足的條件是x≥3R【點評】根據(jù)題意分析清楚物塊的運動過程，應(yīng)用動能定理與牛頓第二定律即可