高級(jí)中學(xué)名校試卷PAGEPAGE1湖北省部分省級(jí)示范高中2024～2025學(xué)年下學(xué)期期中測(cè)試高一物理試卷考試時(shí)間：2025年4月24日試卷滿分：100分注意事項(xiàng)：1.答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫在試卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號(hào)條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2.選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3.非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對(duì)應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4.考試結(jié)束后，請(qǐng)將本試卷和答題卡一并上交。一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40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，第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求。每小題全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。1.關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)下列說法正確的是（）A.做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力可以為零B.物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力一定是變力C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)D.在恒力作用下，物體可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】A．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體做曲線運(yùn)動(dòng)，是變速運(yùn)動(dòng)，合外力不能為零，故A錯(cuò)誤；BD．物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力方向一定變化，即所受合力一定是變力，則在恒力作用下，物體不可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故B正確，D錯(cuò)誤；C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合力方向變化，加速度變化，不是勻變速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤。故選B。2.如圖所示，一圓柱體豎直固定于光滑水平面上，一根不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線一端連接一小球m，另一端固定于圓柱體的底部外側(cè)上某點(diǎn)。拉直細(xì)線使其水平，給小球一垂直細(xì)線的沿水平方向的初速度。則（）A.小球的動(dòng)能會(huì)越來越小B.小球的角速度保持不變C若某時(shí)刻細(xì)線斷裂，小球?qū)⒆銮€運(yùn)動(dòng)D.由于細(xì)線變短，小球運(yùn)動(dòng)半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力將變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】D【解析】A．小球的動(dòng)能不變，A錯(cuò)誤；B．小球的動(dòng)能不變，線速度大小不變，根據(jù)，由于細(xì)線變短，小球的角速度增大，B錯(cuò)誤；C．若某時(shí)刻細(xì)線斷裂，小球?qū)⒀刂芯€方向做直線運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)牛頓第二定律得，線速度大小不變，由于細(xì)線變短，小球運(yùn)動(dòng)半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力將變?yōu)樵瓉淼?倍，D正確。故選D。3.如圖所示，一條不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)軟繩跨過定滑輪，繩的兩端各系一個(gè)質(zhì)量分別為、的小球和，用手按住球靜止于地面時(shí)，球離地面的高度為。兩物體均可視為質(zhì)點(diǎn)，定滑輪的質(zhì)量及一切阻力均不計(jì)，重力加速度為。釋放球后，下列說法正確的是（）A.球落地前機(jī)械能減少 B.球的機(jī)械能守恒C.球能夠上升的最大高度為 D.球剛要落地時(shí)的速度為【答案】A【解析】AB．球落地前，由于繩子拉力對(duì)球做負(fù)功，所以球的機(jī)械能減少；繩子拉力對(duì)球做正功，所以球的機(jī)械能增加，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．球落地前，兩球組成的系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒，則有解得球剛要落地時(shí)的速度為則球能夠上升的最大高度為故CD錯(cuò)誤。故選A。4.三顆不同的人造衛(wèi)星A、B、C都在赤道正上方同方向繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A、C為地球同步衛(wèi)星，某時(shí)刻A、B相距最近，如圖所示。已知地球自轉(zhuǎn)周期為，B的周期為，則下列說法正確的是（）A.在相同時(shí)間內(nèi)，A與地心連線掃過的面積等于B與地心連線掃過的面積B.A加速可追上同一軌道上的C.A、B的軌道半徑之比為D.至少經(jīng)過時(shí)間，A、再次相距最近【答案】C【解析】A．繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星與地心連線在時(shí)間t內(nèi)掃過的面積為由萬有引力提供向心力有聯(lián)立可得由于A的軌道半徑大于B的軌道半徑，可知在相同時(shí)間內(nèi)，A與地心連線掃過的面積大于B與地心連線掃過的面積，故A錯(cuò)誤；B．衛(wèi)星A加速后做離心運(yùn)動(dòng)，軌道變高，不可能追上同一軌道上的，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)開普勒第三定律，可知A、B的軌道半徑之比為故C正確；D．根據(jù)題意可知，A、B再次相距最近時(shí)，A、B兩衛(wèi)星轉(zhuǎn)過的角度相差，設(shè)經(jīng)過的時(shí)間為t，則有解得故D錯(cuò)誤。故選C5.磁懸浮列車是一種現(xiàn)代高科技軌道交通工具，它通過電磁力實(shí)現(xiàn)列車與軌道之間的無接觸的懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車運(yùn)行。由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，運(yùn)行時(shí)不同于其他列車需要接觸地面，可認(rèn)為只受來自空氣的阻力。我國(guó)目前正在研發(fā)超導(dǎo)磁懸浮列車，設(shè)計(jì)時(shí)速可達(dá)600公里。如圖所示，磁懸浮列車的質(zhì)量為m，以某一恒定的功率在平直軌道上從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t達(dá)到該功率下的最大速度vm，已知列車所受空氣阻力滿足，其中k為已知常數(shù)，v為列車的速度，則下列說法正確的是（）A.列車的功率為kvm2B.列車達(dá)到最大速度前加速度與牽引力成正比C.列車在時(shí)間t內(nèi)克服空氣阻力做功為D.列車在時(shí)間t內(nèi)位移小于【答案】C【解析】A．列車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)功率最大根據(jù)題意得解得，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)牛頓第二定律得又因?yàn)榻獾昧熊囘_(dá)到最大速度前加速度與牽引力不成正比，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)動(dòng)能定理得解得，C正確；D．列車在時(shí)間t內(nèi)做變加速運(yùn)動(dòng)，平均速度大于，位移大于，D錯(cuò)誤。故選C6.在凡爾納科幻小說《地心游記》中，作者將嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)推測(cè)與天馬行空的幻想結(jié)合，創(chuàng)造了一個(gè)既符合地質(zhì)學(xué)邏輯又超越現(xiàn)實(shí)認(rèn)知的地下世界。已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零。如圖所示，若該地下世界地面距地球表面的深度為，地球可認(rèn)為質(zhì)量分布均勻，且半徑為，質(zhì)量為，萬有引力常量為，則該地下世界地面的重力加速度為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】由于質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零，所以該地下世界地面的重力加速度大小為半徑為R-d的球體表面的重力加速度，設(shè)半徑為R-d的球體的質(zhì)量為，則由牛頓第二定律得聯(lián)立解得該地下世界地面的重力加速度為，故選B。7.圖甲為一種小型打夯機(jī)，利用沖擊和沖擊振動(dòng)作用分層夯實(shí)回填土，圖乙為這種打夯機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。質(zhì)量為的擺錘通過輕桿與總質(zhì)量為的底座（含電動(dòng)機(jī)）上的轉(zhuǎn)軸相連，輕桿質(zhì)量忽略不計(jì)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)擺錘繞轉(zhuǎn)軸在豎直面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為，重力加速度為。下列說法正確的是（）A.擺錘轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，底座對(duì)地面的壓力可能為零B.擺錘轉(zhuǎn)到輕桿水平時(shí)，輕桿對(duì)擺錘的作用力大小為C.若擺錘轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)擺錘的彈力為0，則角速度D.若擺錘轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，底座對(duì)地面的壓力剛好為零，則角速度【答案】D【解析】A．?dāng)[錘轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，擺錘的加速度方向向上，輕桿對(duì)擺錘的作用力向上，則輕桿對(duì)底座的作用力向下，所以底座對(duì)地面的壓力不可能為零，故A錯(cuò)誤；B．?dāng)[錘轉(zhuǎn)到輕桿水平時(shí)，輕桿對(duì)擺錘的作用力大小為故B錯(cuò)誤；C．若擺錘轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)擺錘的彈力為0，則有可得故C錯(cuò)誤；D．若擺錘轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，底座對(duì)地面的壓力剛好為零，則輕桿對(duì)底座的作用力向上，大小為以擺錘為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得聯(lián)立解得故D正確。故選D。8.我國(guó)“天問二號(hào)”小行星探測(cè)器計(jì)劃于2025年5月發(fā)射，主要任務(wù)是對(duì)近地小行星2016HO3開展伴飛、探測(cè)并取樣返回。假設(shè)“天問二號(hào)”小行星探測(cè)器降落在小行星表面進(jìn)行探測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)赤道處的重力加速度與北極處的重力加速度之比為。已知小行星北極處的重力加速度為，自轉(zhuǎn)周期為，引力常量，則下列說法正確的是（）A.探測(cè)器在小行星的赤道處與北極處的萬有引力之比為 B.小行星的半徑為C.小行星的質(zhì)量為 D.小行星的密度為【答案】BD【解析】A．探測(cè)器在小行星的赤道處與北極處的萬有引力相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．在赤道處在兩極時(shí)其中可得小行星的半徑為選項(xiàng)B正確；C．小行星的質(zhì)量為選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．小行星的密度為選項(xiàng)D正確。故選BD。9.如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為2m、m的木塊A、B用恰好伸直的輕繩相連，放在水平圓盤上，A恰好處于圓盤中心，B到豎直轉(zhuǎn)軸OO'的距離為l。已知兩木塊與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度大小為g，兩木塊均可視為質(zhì)點(diǎn)。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，ω表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，則下列說法正確的是（）A.當(dāng)時(shí)，輕繩上的拉力為零B.當(dāng)時(shí)，木塊A會(huì)相對(duì)于圓盤滑動(dòng)C.當(dāng)時(shí)，木塊A受到的摩擦力大小為D.當(dāng)時(shí)，輕繩上的拉力大小為【答案】AC【解析】A.當(dāng)木塊B的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，輕繩才有拉力，根據(jù)牛頓第二定律得解得因?yàn)?，木塊B的靜摩擦力沒有達(dá)到最大值，輕繩上的拉力為零，A正確；B.當(dāng)木塊A的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，木塊A會(huì)相對(duì)于圓盤滑動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律得解得因?yàn)椋緣KA不會(huì)相對(duì)于圓盤滑動(dòng)，B錯(cuò)誤；C.當(dāng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得解得，C正確；D.當(dāng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得解得，D錯(cuò)誤。故選AC。10.如圖所示，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕桿一端連接質(zhì)量為2m的小球A，另一端固定在水平轉(zhuǎn)軸P上，輕桿可以在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。質(zhì)量為m的物塊B由繞過小定滑輪Q的細(xì)繩與小球相連，定滑輪Q與轉(zhuǎn)軸P間的水平距離，初始時(shí)輕桿水平，滑輪與小球間的細(xì)繩跟輕桿共線。已知細(xì)繩足夠長(zhǎng)，忽略一切摩擦，取重力加速度為g。由靜止釋放小球，在輕桿轉(zhuǎn)過30°角的過程中，下列說法正確的是（）A.物塊B的重力勢(shì)能增加B.輕桿轉(zhuǎn)過30°角時(shí)，小球A與物塊B的瞬時(shí)速度大小之比為2:1C.物塊B的機(jī)械能增加了D.輕繩對(duì)小球A做的功為【答案】AD【解析】A．由幾何關(guān)系可知，當(dāng)在輕桿轉(zhuǎn)過30角的過程中，此時(shí)細(xì)繩與水平方向夾角也為30°角，則物塊B的重力勢(shì)能增加A正確；B．輕桿轉(zhuǎn)過30°角時(shí)，將小球A的速度分解為沿細(xì)繩方向的速度和垂直細(xì)繩方向的速度，可知解得，B錯(cuò)誤；CD．對(duì)系統(tǒng)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得解得，物塊B增加的機(jī)械能輕繩對(duì)小球A做的功為C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。二、非選擇題：本題共5小題，共60分。11.在探究向心力大小的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)中，某小組通過如圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將一滑塊套入水平桿上，一起繞豎直桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，力傳感器通過一細(xì)繩連接滑塊，用來測(cè)量細(xì)繩上拉力F的大小?；瑝K上固定一遮光片，寬度為d，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R，固定在鐵架臺(tái)上的光電門可用來測(cè)量滑塊的線速度v。每經(jīng)過光電門一次，力傳感器和光電門就同時(shí)獲得一組拉力F和線速度v的數(shù)據(jù)。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。（1）為了探究向心力與線速度的關(guān)系，需要控制滑塊質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑保持不變，某次旋轉(zhuǎn)過程中遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的遮光時(shí)間為Δt，則線速度v=_____；（2）以F為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)，可在坐標(biāo)紙中用描點(diǎn)法作出一條直線，如圖乙所示。若測(cè)得圖乙中直線的橫截距為a，縱截距為-b。寫出滑塊質(zhì)量的表達(dá)式m=_____，以及滑塊與水平桿間動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ=_____。（結(jié)果均用a，b，R，d，g中的字母表示）【答案】（1）（2）【解析】【小問1解析】遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的遮光時(shí)間為Δt，則線速度【小問2解析】根據(jù)牛頓第二定律得解得根據(jù)圖像得，解得，12.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了圖甲所示實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證和在運(yùn)動(dòng)過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒。該小組將兩重物A和B用輕質(zhì)細(xì)繩連接并跨過輕質(zhì)定滑輪，A下端連接穿過固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，初始時(shí)托住B，使兩重物保持靜止且紙帶恰好伸直，先打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開關(guān)，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再讓由靜止開始下落，紙帶打出一系列點(diǎn)。圖乙是某次實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3到起始點(diǎn)0的距離如圖乙所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)周期為，用天平測(cè)出A、B兩物塊的質(zhì)量，，實(shí)驗(yàn)中重力加速度取則：（1）在打0和2兩點(diǎn)的過程中系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量_____J，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量_____，由此可得出的結(jié)論是_____。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）（2）該實(shí)驗(yàn)小組繼續(xù)在B下端懸掛另一重物C（圖中未畫出）后重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)出打下不同計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度和相應(yīng)的下落高度，作出圖像如圖丙所示，則可測(cè)得重物的質(zhì)量_____（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）1.181.15在誤差允許范圍內(nèi)，打0和2點(diǎn)的過程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒（2）300【解析】【小問1解析】在打0和2兩點(diǎn)的過程中系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為打2點(diǎn)時(shí)的速度為則在打0和2兩點(diǎn)的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為由此可得出的結(jié)論是：在誤差允許范圍內(nèi)，打0和2點(diǎn)的過程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。【小問2解析】根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒可得可得可知圖像的斜率為代入數(shù)據(jù)解得13.我國(guó)空間站自建成以來，已先后有5個(gè)航天員乘組、15人次在軌長(zhǎng)期駐留，在軌實(shí)施181項(xiàng)科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目，為我國(guó)科技發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。若在一個(gè)地球日，我國(guó)宇航員在空間站上正好可以經(jīng)歷16次完整的日出和日落，已知地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，不考慮地球公轉(zhuǎn)的影響，求：（1）空間站的軌道半徑；（2）若有不明飛行器或太空垃圾靠近空間站時(shí)，空間站可實(shí)施緊急避險(xiǎn)，由原先的圓軌道變到半長(zhǎng)軸為a的橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，求其在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【小問1解析】由宇航員在空間站上正好可以經(jīng)歷16次完整的日出和日落，可知空間站的在軌周期空間站由萬有引力提供向心力再根據(jù)解得【小問2解析】根據(jù)開普勒第三定律解得14.在傾角的足夠大固定斜面上，一根長(zhǎng)度的輕繩一端固定在點(diǎn)，另一端拴連一質(zhì)量的小球（可看做質(zhì)點(diǎn)）。小球在最低點(diǎn)A獲得一個(gè)初速度，并開始在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的第一周恰好可以通過最高點(diǎn)B。已知小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)不受靜摩擦力，小球與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度，，求：（1）小球第一次通過最高點(diǎn)B的速度；（2）小球在最低點(diǎn)A獲得的初速度；（3）小球第一次回到A點(diǎn)時(shí)輕繩對(duì)小球的拉力。【答案】（1）6m/s（2）18m/s（3）24N【解析】小問1解析】小球恰好通過最高點(diǎn)B時(shí)，只由重力沿斜面分力提供向心力根據(jù)牛頓第二定律得代入數(shù)據(jù)解得【小問2解析】小球從最低點(diǎn)A到最高點(diǎn)B，根據(jù)動(dòng)能定理得代入數(shù)據(jù)解得【小問3解析】設(shè)小球轉(zhuǎn)動(dòng)第一周回到A點(diǎn)時(shí)輕繩對(duì)小球的拉力為對(duì)該過程根據(jù)動(dòng)能定理得在A點(diǎn)時(shí)根據(jù)牛頓第二定律得聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得15.如圖所示，傾角、足夠長(zhǎng)的斜面底端固定有擋板P，輕質(zhì)彈簧一端固定在擋板P上，另一端拴接著物塊B。斜面右上端M處與半徑的光滑圓弧軌道連接，圓弧軌道的圓心O在斜面的延長(zhǎng)線上，圓弧上N點(diǎn)在圓心O的