高中2024-2025學年度下學期高一4月聯合考試物理試卷一選擇題（本題共10小題，共46分，第1~7小題只有一項符合題目要求，每小題4分；第8~10小題有多項符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，有選對但不全的得3分，有選錯或不選的得0分）1.如圖所示，水平圓盤A和B通過摩擦傳動正在勻速轉動，它們不發生相對滑動，物塊1和2分別相對靜止在圓盤A和B上，圓盤B的半徑是圓盤A的1.5倍，物塊2做圓周運動半徑是物塊1的2倍，則物塊1和物塊2的向心加速度之比為（）A.2：1 B.3：2 C.9：8 D.4：9【答案】C【解析】設A的角速度為ω，則物塊1的向心加速度AB同緣轉動，根據v=ωR可知則物塊2的向心加速度可得故選C。2.如圖所示，一質量為0.3kg的小球B用輕繩AB和BC系著正在做勻速轉動，豎直桿CA為轉軸，，繩AB和轉軸垂直，繩AB的拉力為2N，繩AB的長度為0.2m。，，那么小球做圓周運動的角速度為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】對小球受力分析可知，豎直方向水平方向聯立解得故選A。3.一物體在地球表面重18N，它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中的視重（即物體對火箭豎直向下的壓力）為17N，則此火箭離地球表面的距離為地球半徑的（地球表面重力加速度取10m/s2）（）A.0.5倍 B.2倍 C.3倍 D.4倍【答案】A【解析】在地球表面時G=mg升空后根據牛頓第二定律解得根據，解得h=0.5R故選A。4.人造衛星離地面距離等于地球半徑,衛星以速度沿圓軌道運動,設地面上的重力加速度為,則()A. B. C. D.【答案】A【解析】萬有引力提供衛星做圓周運動的向心力，得：在地球表面，又有：聯立上式解得：故選A．5.地球同步衛星到地心的距離為r，加速度為a1，運行速率為v1，地球半徑為R，赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，則（）A. B. C. D.【答案】B【解析】AB．同步衛星和赤道上的物體就有相同的角速度，則根據可得選項B正確，A錯誤；CD．對同步衛星和繞地球表面做圓周運動的衛星，根據解得可得選項CD錯誤。故選B。6.宇宙中有兩顆恒星S1、S2，半徑均為R0。如圖分別是兩顆恒星周圍行星公轉周期與公轉半徑r3的關系圖像，則（）A.恒星S1與恒星S2的質量之比為2∶1B.恒星S1與恒星S2的質量之比為4∶1C.恒星S1與恒星S2的密度之比為1：2D.恒星S1與恒星S2密度之比為2：1【答案】C【解析】AB．根據萬有引力提供向心力有解得可知公轉周期與公轉半徑r3的關系圖像斜率為由圖像可得則故AB錯誤；CD．星球的密度為恒星S1與恒星S2的密度之比為故C正確，D錯誤。故選C。7.如圖所示，A、B兩個天體可視為雙星系統，質量比，A、B同時繞它們連線上某點O做勻速圓周運動，由此可知，A天體繞O點運動的（）A.向心力大小為B的3倍 B.角速度大小為B的C.線速度大小為B3倍 D.軌道半徑為B的【答案】D【解析】AB．在該雙星系統中，兩個天體繞O點運動的周期相同，角速度大小相同，且兩者之間的萬有引力提供各自的向心力，所以二者向心力大小相同，故AB錯誤；CD．根據牛頓第二定律有解得根據可知故C錯誤，D正確。故選D。8.發射地球同步衛星時，先將衛星發射至近地圓軌道1，然后經點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛星送入同步圓軌道3，軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖，則當衛星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是（）A.衛星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B.衛星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C.衛星在軌道1上經過Q點時的加速度等于它在軌道2上經過Q點時的加速度D.衛星在軌道2上經過P點時的加速度大于它在軌道3上經過P點時的加速度【答案】BC【解析】AB．根據萬有引力充當向心力可知可得因r3>r1可知衛星在軌道3上的速率小于在軌道1上的速率，衛星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度，選項A錯誤，B正確；CD．根據可得可知衛星在軌道1上經過Q點時的加速度等于它在軌道2上經過Q點時的加速度；衛星在軌道2上經過P點時的加速度等于它在軌道3上經過P點時的加速度，選項C正確，D錯誤。故選BC。9.如圖1所示一個光滑的圓錐體固定在水平桌面上，其軸線豎直，母線與軸線之間夾角為，一條長度為l的輕繩，一端固定在圓錐體的頂點O處，另一端拴著一個質量為m的小球（可看作質點），小球以角速度繞圓錐體的軸線做勻速圓周運動，細線拉力F隨變化關系如圖2所示。重力加速度g取，由圖2可知（）A.小球的角速度為時，小球剛離開錐面B.母線與軸線之間夾角C.小球質量為D.繩長為【答案】AD【解析】A．根據圖乙可知，當小球的角速度滿足小球恰好要離開錐面，此時角速度為可知小球的角速度為時，小球剛離開錐面，故A正確；BCD．當小球將要離開錐面時，繩子拉力與小球重力的合力提供向心力，有即當小球離開錐面后，設繩子與豎直方向的夾角為，繩子拉力與小球重力的合力提供向心力，有即則根據圖乙，結合所得繩子拉力與的函數關系可知，當小球離開錐面后當小球未離開錐面時，分析小球受力情況，水平方向，根據牛頓第二定律有豎直方向根據平衡條件有聯立可得根據圖乙，結合所得函數關系可得，聯立解得，，故D正確，BC錯誤。故選AD。10.如圖所示，用長為L的輕繩（輕繩不可伸長）連接的A、B兩物塊（均可視為質點）放置在繞豎直軸轉動的水平圓盤上，A、B連線的延長線過圓盤的圓心O，A與圓心O的距離也為L，A、B兩物塊的質量均為m，與圓盤間的動摩擦因數均為μ，物塊與圓盤間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，A、B始終相對圓盤靜止，則下列說法正確的是（）A.A、B所受的摩擦力一定相等B.是物塊開始滑動的臨界角速度C.輕繩最大彈力為D.當時，A所受摩擦力的大小為【答案】BCD【解析】ABC．當ω較小時，甲乙均由靜摩擦力充當向心力，由F=mω2r可知，兩滑塊受摩擦力不等，當ω增大，它受到的靜摩擦力也增大，而B的圓周半徑大于A的圓周半徑，所以B受到的靜摩擦力先達到最大，此后ω繼續增大，要保證B不滑動，輕繩產生彈力并增大，A受到的靜摩擦力繼續增大，直到A受到的靜摩擦力也達到最大，此時ω最大，輕繩彈力T也最大，該過程中兩滑塊的摩擦力不相等；對B：對A：聯立解得，選項A錯誤，BC正確；D．當B恰到最大靜摩擦力細繩拉力為零時解得當時，此時對B分析對A分析解得A所受摩擦力的大小為選項D正確。故選BCD。二非選擇題（本題共4小題，共54分）11.用如圖甲所示的實驗裝置來探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系，塔輪自上而下有三層，每層左右半徑之比由上至下分別是1∶1，2∶1和3∶1（如圖乙所示）。左右塔輪通過不打滑的傳動皮帶連接，并可通過改變傳動皮帶所處的層來改變左右塔輪的角速度之比，實驗時，將兩個小球分別放在短槽的C處和長槽的A（或B）處，A、C分別到左右塔輪中心的距離相等，B到左塔輪中心的距離是A到左塔輪中心距離的2倍，轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪一起勻速轉動，槽內的球就做勻速圓周運動。請回答相關問題：（1）下列實驗的實驗方法與本實驗相同的是__________。A.探究兩個互成角度的力的合成規律B.探究加速度與力、質量關系C.伽利略對自由落體的研究D.探究平拋運動的的特點（2）某次實驗中，小吳同學把兩個質量相等的鋼球放在B、C位置，將傳動皮帶調至第一層塔輪，轉動手柄，觀察左右標出的刻度，此時可研究向心力的大小與_____的關系：A質量 B.角速度 C.半徑（3）若傳動皮帶套在塔輪第三層，則塔輪轉動時，A、C兩處角速度之比為_____；（4）在另一次實驗中，小吳同學把兩個質量相等的鋼球放在A、C位置。傳動皮帶位于第二層，轉動手柄，則當塔輪勻速轉動時，左右兩標尺的露出的格子數之比為_____。（5）某實驗小組通過如圖丙所示的裝置進行實驗。滑塊套在水平桿上，可隨水平桿一起繞豎直桿做勻速圓周運動，力傳感器通過細繩連接滑塊，可測繩上拉力大小。滑塊上固定一遮光片，寬度為，光電門可以記錄遮光片通過的時間，測出滑塊中心到豎直桿的距離為。實驗過程中細繩始終被拉直。①滑塊隨桿轉動做勻速圓周運動時，每經過光電門一次。力傳感器和光電門就同時獲得一組拉力和遮光時間，則滑塊的角速度=_____（用、、表示）。②為探究向心力大小與角速度的關系，得到多組實驗數據后，應作出與____（填“t”、“”、“”或“”）的關系圖像。若作出圖像是一條過原點的傾斜直線，表明此實驗過程中向心力與____成正比（選填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。③若作出圖像如圖丁所示，圖線不過坐標原點的原因是____________________。【答案】（1）B（2）C（3）1∶3（4）1∶4（5）①.②.角速度的平方③.滑塊與水平桿之間有摩擦力【解析】【小問1解析】該實驗采用的是控制變量的思想，與探究加速度與力、質量關系的實驗方法相同，故選B。【小問2解析】某次實驗中，小吳同學把兩個質量m相等的鋼球放在B、C位置，即轉動半徑r不同，將傳動皮帶調至第一層塔輪，角速度ω相同，此時可研究向心力的大小與轉動半徑r的關系，故選C。【小問3解析】若傳動皮帶套在塔輪第三層，因兩塔輪邊緣線速度相等，半徑之比3:1，根據v=ωr則塔輪轉動時，A、C兩處的角速度之比為1:3；【小問4解析】在另一次實驗中，小吳同學把兩個質量相等的鋼球放在A、C位置，轉動半徑相等。傳動皮帶位于第二層，因兩塔輪邊緣線速度相等，半徑之比2:1，根據v=ωR則塔輪轉動時，A、C兩處的角速度之比為1:2；根據F=mω2r可知向心力之比為1:4，即當塔輪勻速轉動時，左右兩標尺的露出的格子數之比為1:4。【小問5解析】①滑塊的角速度。②為探究向心力大小與角速度的關系，根據得到多組實驗數據后，應作出與的關系圖像。若作出圖像是一條過原點的傾斜直線，表明此實驗過程中向心力與角速度平方成正比。③由圖像可知，當角速度增加一定值時力傳感器才有示數，則圖線不過坐標原點的原因是滑塊與水平桿之間有摩擦力。12.如圖所示，將長為3L的輕桿穿過光滑水平轉軸O，兩端分別固定質量為m的球A和質量為3m的球B，A到O的距離為L，現使桿在豎直平面內轉動，當球A運動到最高點時，恰好與輕桿沒有作用力，兩球均視為質點。已知重力加速度為g，求：（1）A球在最高點的速度大小；（2）A球在最高點時，輕桿對B小球的作用力大小；【答案】（1）（2）9mg【解析】【小問1解析】A球重力充當向心力可得：【小問2解析】A球和B球角速度相等，根據可得：對B球應用牛頓第二定律：可得F=9mg13.如圖所示，傾角（）的窄斜面ABC固定在可以繞豎直軸轉動的水平轉臺上，斜面最低點A在轉軸上。轉臺以一定角速度ω勻速轉動時，質量為m的小物塊（可視為質點）放置于斜面上，與斜面一起轉動且相對斜面靜止在AB上。小物塊與斜面之間的動摩擦因數為μ，物塊與A點間的距離為L，重力加速度大小為g，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，，。（1）求ω為多大時，小物塊與斜面之間沒有摩擦力（2）若為了使小物塊始終相對斜面靜止在AB上，求ω。【答案】（1）；（2）【解析】（1）當摩擦力為0時，重力與支持力提供向心力解得（2）當角速度最小時，物塊恰好不下滑，受力分析如下圖甲所示，y軸方向根據平衡得x軸方向根據牛頓第二定律得又聯立解得當角速度最大時，物塊恰好不上滑，受力分析如圖乙所示，y軸方向根據平衡條件得x軸方向根據牛頓第二定律得又聯立解得由以上分析可知，角速度取值范圍為14.如圖所示，兩顆衛星繞某行星在同一平面內做勻速圓周運動，兩衛星繞行方向相同（圖中為逆時針方向）。已知衛星1運行的周期為T1=T0，行星