2020-2021学年河南省郑州市高一下学期期末考试 物理

这是一份2020-2021学年河南省郑州市高一下学期期末考试 物理，共10页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。
第I卷(选择题 共48分)
一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。)
1.某质点在大小为F的力作用下，从O点沿图中曲线运动到P点，经过P点时力的方向突然变为与原来方向相反，它从P点开始可能沿图中的哪一条虚线运动
A.a B.b C.c D.d
2.下列说法符合物理学史的是
A.哥白尼提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律
B.牛顿提出了万有引力定律，是第一个“能称出地球质量”的人
C.“月－地检验”表明，地面物体所受地球的引力和月球所受地球的引力遵从相同的规律
D.经典力学理论在天体力学研究中，取得了巨大的成就，大到天体，小到微观粒子均适用
3.一皮带传动装置如图所示，右轮半径为r，a是它边缘上的一点。左侧大轮和小轮固定在同一个轴上一起转动，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点和c点分别位于小轮和大轮的边缘上。传动过程中皮带不打滑，则下列说法正确的是
A.a、b、c三点的线速度之比为1：2：4 B.a、b、c三点的角速度之比为1：2：2
C.a、b、c三点的向心加速度之比为4：2：1 D.a、b、c三点的转速之比为2：1：1
4.如图所示，从A、B两点沿水平方向分别发射两个完全相同的小球甲和乙，两小球落在水平地面上的同一点P。已知A、B两点在同一竖直线上，距地面的高度分别为3h和h，忽略空气阻力，则两小球从被抛出到落地过程中，下列说法正确的是
A.两小球拋出时的速度相同 B.小球甲与小球乙运动的时间之比为：1
C.小球甲与小球乙落地时的速度方向相同 D.两小球的位移相同
5.2020年6月23日，“北斗三号”全球卫星导航系统最后一颗组网卫星被成功发射到地球同步轨道。如图所示，轨道I为圆形轨道，轨道II为椭圆形轨道，轨道III为地球同步轨道。P、Q两点为椭圆轨道与两圆形轨道的切点。该卫星在I、II、III轨道上运行的周期分别为T1、T2、T3，在轨道I和轨道III，上的线速度分别为v1、v3，在轨道2上P点的速度为v2P，Q点的速度为v2Q。下列说法不正确的是
A.T1B.v1>v3，v1>v2P，v2Q>v3
C.该卫星在轨道I上的加速度大于在轨道III上的加速度
D.该卫星在轨道II上经过P点的加速度等于在轨道I上经过P点的加速度
6.甲图是洗衣机脱水桶甩干衣服的情境，乙图是两个圆锥摆，丙图是完全相同的两个小球在内壁光滑的倒圆锥内做匀速圆周运动。关于这三种圆周运动，下列说法正确的是
A.甲图中衣服随脱水桶一起匀速转动的过程中，桶对衣服的摩擦力提供向心力
B.乙图中两小球的线速度大小相等
C.乙图中两小球具有相同的运动周期
D.丙图中a球的角速度大于b球的角速度
7.如图所示，质量为M，长为L的木板静止于光滑水平面上，质量为m的物块(可看做质点)，以某一初速度从长木板左端开始运动。已知物块与木板间的动摩擦因数为µ，重力加速度为g，最终物块刚好没从木板的右端滑下。物块相对木板滑动的过程中，木板的位移为x，则在此过程中
A.物块与木板组成的系统机械能守恒
B.物块的动能减少了μmgL
C.长木板获得的动能为μmgx
D.m与M组成的系统机械能损失了μmg(L+x)
8.2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星，我国首次火星探测任务着陆成功。“天问一号”探测器着陆前曾绕火星飞行，某段时问可认为绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为火星半径的k倍。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，地球表面重力加速度大小为g。设地球半径为R，则“天向一号”绕火星做圆周运动的速率约为
A. B. C. D.
9.如图所示，一小物块以一定的初速度从粗糙固定斜面底端开始沿斜面向上滑动，速度减为零后又返回到底端。取地面为重力势能参考平面，该过程中，物块的动能Ek和机械能E随位移x变化关系的图象正确的是
10.小球穿在光滑水平杆上，轻弹簧的一端固定在O点，另一端与小球相连。现将小球由静止释放，已知小球运动到M、N两个位置时，弹簧的形变量相等，OM的长度大于ON。则小球从M点到N点的过程中
A.弹簧的弹力对小球先做正功后做负功，总功W=0
B.弹簧的弹力对小球先做正功后做负功，总功W>0
C.小球的机械能守恒
D.小球速度最大时，弹簧的弹力对小球做功的功率为零
11.一质量为1.0×103kg的汽车在路口停车线处等信号灯。当绿灯亮时，汽车开始沿平直公路行驶，在前300m的运动过程中，加速度随位移的变化关系如图所示。若汽车行驶过程中所受阻力恒定，且在200m～300m内汽车牵引力做的功为1.2×104J，对于汽车在这个运动过程中，下列说法正确的是
A.汽车在0～100m内是以恒定功率运动的
B.汽车所受阻力大小为120N
C.汽车在0～100m内汽车牵引力所做的功为1.5×105J
D.汽汽车的最大速度约为21m/s
12如图所示，在过水平圆盘轴心的直径上，放着两个质量均为m的滑块A和B，A、B用不可伸长的细绳相连，A与圆心的距离为r，B与圆心的距离为2r。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两滑块与圆盘之间的动摩擦因数均为µ，重力加速度为g，圆盘静止时细绳伸直且拉力为零。现在使圆盘转速缓慢增加，直到两物体刚好相对圆盘滑动，在此过程中
A.当圆盘的角速度增大到时，绳子开始出现拉力
B.滑块A所受的摩擦力始终指向圆心
C.滑块B所受的摩擦力始终指向圆心
D.当圆盘的角速度增大到时，A、B开始相对圆盘发生滑动
第II卷(非选择题，共52分)
二、实验题(本题共2小题，共14分。请按题目要求作答)
13.(6分)某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括气垫导轨、上方安装有遮光片的滑块、两个与计算机相连接的光电门A和B、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：
(1)启动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等时，可认为气垫导轨水平。
(2)用天平测出砝码与砝码盘的总质量为m、滑块(含遮光片)的质量为M，光电门AB之间的距离为L，测量遮光片的宽度为d。
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块。释放砝码和砝码盘，令滑块在细线的拉动下从左边开始运动，滑块从A运动到B的过程中，砝码和砝码盘的重力势能减少了 。
(4)和计算机连接的光电门测量出遮光片经过A、B两处光电门的遮光时间分别为t1、t2，从而得出滑块经过A、B两点时的速度。通过A点时的速度为 。
(5)在滑块从A运动到B的过程中，要验证砝码和砝码盘、滑块组成的系统机械能守恒，需要满足的表达式为 。(均用题中给出的物理量对应符号及重力加速度g表示)
14.(8分)“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，小车在橡皮筋的作用下沿木板滑行。当小车在1条橡皮筋作用下时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W……，实验中小车的速度由打点计时器所打的纸带测出。
(1)本实验中 (“需要”或“不需要”)平衡小车所受摩擦力
(2)小车在一条橡皮筋作用下运动，当小车速度达到最大时，橡皮筋处于 (“伸长状态"或“原长状态”)
(3)实验中要求用完全相同的橡皮筋，每次实验不必计算出橡皮筋对小车做功的具体数值。某次实验所测数据如下表所示：
请将表中7组功与速度平方的数据标在坐标系中，并画出W－v2的关系图象
(4)根据作出的W－ v2图象，可以得到W随v2变化的关系为 。
三、计算题(本题共4题，共38分。解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数值计算的题，结果必须写出数值和单位)
15.(8分)一小型无人机模拟投弹演习，某时刻无人机将一小球以某一初速度沿水平方向抛出，小球刚好垂直打在倾角θ=37°的斜坡上，打在斜坡上的速度为50m/s，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
(1)小球的飞行时间；(2)小球的水平位移；(3)小球抛出点到落点的高度。
16.(8分)2020年10月14日发生了火星冲日，即火星、地球和太阳位于同一直线上，且火星与地球的距离达到了最近，如图所示。火星和地球的相关数据如下表所示
(1)求火星绕太阳的公转周期(计算结果保留一位小数，取=1.22)；
(2)估算相邻两次火星冲日的时间间隔。
17.(9分)某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为R的圆面。某时间内该地区的风速恒定为v0，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，假设这个风力发电机能将此圆面内10%的空气动能转化为电能。求：
(1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能；
(2)此风力发电机的发电功率。
18.(13分)如图甲所示，轻质弹簧原长为0.2m，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将质量M=0.8kg的物体由静止释放，当弹簧压缩至最短时，弹簧长度为0.1m。现将该轻质弹簧水平放置，一端固定在O点，另一端在A点与一质量为m=0.1kg的物块接触但不连接，AB是长度为1m的水平光滑轨道，B端与半径为R=0.1m的光滑竖直半圆轨道BCD相切，如图乙所示。现用力缓慢推物块m，将弹簧长度压缩至0.1m，然后由静止释放。求：
(1)弹簧的劲度系数k和弹簧压缩至0.1m时的弹性势能Ep；
(2)物块m经过D点时对轨道的压力；
(3)若在AB段铺设某种材料，物块与这种材料之间的动摩擦因数为μ，使物块在BCD上不脱离轨道，求μ的取值范围。
郑州市2020—2021学年下期期末考试
高中一年级物理 参考答案
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，第9~12小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
1.A 2.C 3.D 4.B 5.B 6.C 7.C 8.D 9.AC 10.AD 11.BD 12.AC
二、实验题(本题共2小题，共14分。请按题目要求作答。)
13. mgL（2分） （2分） （2分）
W
14.（1）需要（2分） （2）原长状态（2分）
（3）如图所示（2分） （4）W与v2成正比（2分）
v2/(m2·s-2)
O
1
2
3
4
5
6
7
8
W0
2W0
3W0
4W0
5W0
6W0
7W0
三、计算题( 本题共4小题，共38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位。)
15.（1）由速度分解可知竖直方向的速度为 vy =vcs37°
解得 vy =40 m/s （1分）
由vy=gt （1分）
可得小球的飞行时间为 t =4 s （1分）
（2）由速度分解可得vx= vsin37°
vx=30 m/s （1分）
水平方向做匀速运动x =vxt （1分）
解得小球的水平位移为 x=120 m （1分）
小球在竖直方向做自由落体运动 （1分）
代入可得小球抛出点到落点的高度为 h=80 m （1分）
16.（1）设地球绕太阳公转半径为R，由图表信息可得火星绕太阳公转半径为1.5R （1分）
根据开普勒第三定律 （2分）
代入数据得 T2 =1.8年 （1分）
设至少再经过t年会再次出现火星冲日
（3分）
代入数据得 t =2.25年 （1分）
17.（1）设单位时间内冲击发电级叶片的空气体积为V
由体积公式得 V=πR2v0 （2分）
单位时间内冲击发电机叶片的空气质量 m = ρπR2v0 （1分）
单位时间内冲击发电机叶片的空气动能
代入得 （1分）
（2）根据题意可得单位时间产生的电能E=10%Ek （1分）
由功能关系E =W
由功率公式 （2分）
代入数据得 （2分）
18.（1）轻质弹簧竖直时，静止释放M至弹簧长度压缩为0.1 m过程：弹簧形变量Δx=0.1 m
弹簧弹力做功 （1分）
对M用动能定理 （1分）
代入数据得 k =160 N/m （1分）
弹簧长度被压缩至0.1 m时弹性势能EP = Mgh
代入得 EP = 0.8 J （1分）
（2）当弹簧长度压缩至0.1 m时弹簧弹性势能EP = 0.8 J
对m，从A点到D点用动能定理
（2分）
在D点，合力提供向心力
（1分）
代入数据得 FN=11 N
由牛顿第三定律得 方向竖直向上 （1分）
第一种情况，物块m运动到C点速度刚好为零

代入数据得 （1分）
第二种情况，物块刚好能到D点
（1分）
从A点到D点的过程中

联立得 （1分）
保证物块能进入BCD轨道 （1分）
综上所述或 （1分）