2021-2022学年广东省佛山市高一（下）期末物理试卷（Word解析版）

2021-2022学年广东省佛山市高一（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28分）

1. 年月科学家探测到宇宙中距离我们亿光年的两个黑洞合并而产生的引力波，填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”。关于相对论下列说法正确的是(    )

A. 经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B. 相对于观察者运动的时钟会变慢
C. 在运动的参照系中测得的光速与其运动的速度有关
D. 同一物体的长度不随观察者所处参考系的变换而改变

2. 如图所示，某运动员将排球竖直向上垫起，若排球被垫起后经又回到原出发点，则排球被垫起后上升的最大高度大约为(    )

A.  B.  C.  D.

3. 如图为某款变速自行车的变速齿轮组，前轮中有个、后轮中有个齿轮可供选择，则下列说法正确的是(    )

A. 该车共有种不同的挡位可供选择
B. 如果想骑行得更快一些，后轮应该选择更大的变速齿轮
C. 骑行时图示瞬间，前轮上、、、四点中，点对地速度最大
D. 自行车运动时，链条连接的前后齿轮边缘的加速度大小一定是相同的

4. 体育课上，某同学对着竖直墙壁练习踢足球。某次斜向上踢出的足球垂直撞在墙上点后反弹落回到地面的运动轨迹如图所示。不计空气阻力，则(    )

A. 球撞击墙壁时没有机械能损失 B. 球在空中上升的时间比下降的时间短
C. 球落地时的速率比踢出时的大 D. 图中点为出发点，为落点

5. 医用口罩的核心层为熔喷布，其本身是一种不带电的绝缘材料。如图为熔喷布生产线上监控熔喷布厚度的装置原理图：、两块固定金属极板与恒压直流电源及灵敏电流表相连，熔喷布从、两极板间穿过。若仅是穿过间的熔喷布正在变厚，则此过程中(    )

A. 间电场强度增大 B. 间的电容变大
C. 有电流自向流过表 D. 表中没有电流流过

6. 佛山电视塔顶端装有高大的避雷针，当带负电的积雨云经过其上方时，避雷针的顶端会因静电感应带上正电，如图中虚线为避雷针此时周围的等差等势线，其中、两点关于避雷针对称，下列说法正确的是(    )

A. A、两点的电场强度相同
B. 点的场强大于点的场强
C. 点的电势低于的电势
D. 带负电的雨滴经过点时的电势能小于其经点时的电势能

7. 我国首个火星探测器“天问一号”，于年月日在火星着陆，开展巡视探测。如图为“天问一号”环绕火星变轨示意图。已知地球质量为，是火星质量的倍，地球半径为，是火星半径的倍，着陆器质量为。则(    )

A. “天问一号“在三个轨道上正常运行的周期满足的关系
B. “天问一号”在轨道Ⅱ经过点的速度小于其在同一轨道经过点的速度
C. “天问一号”在轨道Ⅰ经过点的速度大于其在轨道Ⅱ经过点的速度
D. 火星表面与地球表面的重力加速度之比是：

二、多选题（本大题共3小题，共18分）

8. 在年第届北京冬奥会上，苏翊明获得了单板滑雪男子大跳台冠军。如图，某滑雪运动员从助滑坡道上两个不同位置滑下，经点以不同的速度水平飞出，分别落在斜坡的、两点。若，空气阻力相对雪面阻力非常小，可忽略不计，则运动员(    )

A. 在助滑坡道上滑行时，机械能不守恒
B. 由分别落在、两点的过程，速度的改变量相同
C. 由分别落在、两点的过程，动能的改变量不同
D. 落到点在空中运动的时间可能是落到点时间的两倍

9. 在年月日的“空中课堂”上，宇航员叶光富在距地高约的中国空间站进行了水油分离实验，在太空微重力环境下水油混合物很难自动分离，但叶老师通过使装有水油混合物的小瓶做圆周运动，实现了水和油的分离。已知地球同步卫星离地高度约为，则下列说法正确的是(    )

A. 宇航员在空间站所受重力近似为零
B. 空间站绕地球运动的速度小于
C. 空间站绕地球运动的周期大于
D. 空间站中分离水油混合物的原理和洗衣机脱水的原理类似

10. “复兴号”动车在世界上首次实现了速度状态下的自动驾驶，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。某列质量的动车，由静止开始以加速度匀加速启动，经时间达到额定功率，然后保持该功率在平直轨道上行驶，直至达到最大速度。设动车行驶过程所受到的阻力大小保持不变，则下列说法正确的是(    )

A. 动车达到额定功率后仍然做匀加速运动
B. 动车从静止加速到最大速度的过程中，牵引力做的功大于动车动能增加量
C. 动车行驶过程中所受到的阻力为
D. 动车匀加速行驶时的牵引力为

三、实验题（本大题共2小题，共16分）

11. 在“研究平抛运动”的实验中，如图是部分实验装置，图中标记了记录小球平抛运动轨迹时在坐标纸上留下的点。
    
    安装斜槽轨道时要注意使轨道末端______，且使坐标纸的竖直线与重锤线平行。
    若右图坐标原点为平抛运动的起点，请根据图中描绘的点，作出小球平抛运动的轨迹。
    根据你作出的曲线，计算出小球平抛的初速度______。计算结果保留三位有效数字
12. 某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，在气垫导轨上安装了两个光电门、，滑块上固定一遮光条，用细线跨过定滑轮将滑块与钩码相连。
    
    实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块使其从轨道右端向左端运动的过程中，发现遮光条通过光电门的时间小于通过光电门的时间。以下能够解决上述问题的措施是______。
    A.调节旋钮使轨道左端升高一些
    B.调节旋钮使轨道右端升高一些
    C.将两光电门间的距离缩短一些
    D.将遮光条的宽度增大一些
    调整气垫导轨水平后，挂上细线和钩码进行实验，由数字计时器读出遮光条通过光电门、的时间分别为、，测出遮光条的宽度为，可得遮光条通过光电门时的瞬时速度______；实验中除了还要测量滑块及遮光条的总质量外，还需测量或知道 ______填写物理量的名称及其字母符号。实验中若表达式______成立用题中和所测物理量的字母表示，当地重力加速度为，则可验证机械能守恒定律。
    实验时发现钩码减少的重力势能总比系统增加的动能大，其可能的原因是______。

四、计算题（本大题共3小题，共38分）

13. 如图所示，列车在拐弯时，弯道处的外轨会略高于内轨。当列车以“规定的行驶速度”经过弯道时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压。若两轨道所在平面的倾角为，重力加速度为，请你简要解答以下问题。
    当列车过弯速率大于时，轮缘将对哪一侧的轨道有挤压？为什么？请分析说明；
    列车分别在满载和空载两种情况下忽略重心位置变化经过弯道时，其“规定的行驶速度”是否相同？请通过推导说明；
    为了进一步提高列车经过弯道时的“规定的行驶速度”，可以对铁路的弯道处进行哪些改造？举例并说明原因。

14. 如图，在某示波管中从炽热金属丝射出的电子流初速度不计，经加速电压加速后，在处沿水平方向垂直电场飞入平行板间，若两板间的电压为，板间距离为，板长为。已知电子质量为，电荷量为。若电子能飞出偏转电场，求：
    电子离开加速电场时的速度的大小；
    电子经过偏转电场的时间；
    电子经过偏转电场的竖直位移。

15. 如图为某同学设计的弹射装置。光滑竖直细管段高；四分之一光滑圆弧弯管的半径；光滑竖直圆弧轨道的半径也为，其对应的圆心角；点在圆弧轨道圆心的正下方，并与水平地面上长的粗糙平直轨道平滑连接；处于方向水平向右、电场强度的匀强电场中。现在管中有一质量，带电量的小物块，压缩弹簧后被锁扣锁在点。打开锁扣，小物块被弹出后，从管口水平飞出，并恰好从点沿切线方向进入轨道。已知小物块到达管口时对管壁的作用力恰好为零。设小物块在运动过程中带电量始终保持不变，空气阻力忽略不计，取。试求：
    小物块到达管口时的速度大小；
    弹簧被锁扣锁住时所储存的弹性势能；
    设小物块与右端竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，则若要小物块能与右墙碰撞且只会与其发生一次碰撞，并最终停在轨道间，那么小物块与轨道之间的动摩擦因数应满足什么条件？结果保留位小数。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，故A错误。
B、根据钟慢效应，知相对论时空观认为运动的时钟会变慢，故B正确。
C、光速在任何参考系中都是不变的，故C错误；
D、根据狭义相对论的基本结论可知，长度的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，故D错误。
故选：。
、狭义相对论的两个基本假设：物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式。这叫做相对性原理。在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值这叫光速不变原理。它告诉我们光在真空中的速度是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度。
、狭义相对论的几个基本结论：钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。质量变大：质量或能量并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大。
此题考查狭义相对论的两个原理和三个效应，熟记并理解这几条，可以解决狭义相对论的一切问题。
 

2.【答案】 

【解析】解：排球被垫起后经又回到原出发点，根据竖直上抛运动的对称性，从最大高度下落的时间为，则排球被垫起后上升的最大高度，故A正确，BCD错误。
故选：。
排球做竖直上抛运动，根据对称性求出排球上升的时间，再由位移时间公式求排球被垫起后上升的最大高度。
解答本题的关键要掌握竖直上抛运动的对称性，来求解排球上升时间，灵活选择运动学公式进行处理。
 

3.【答案】 

【解析】解：根据组合规律可以算出该车可变换种不同挡位，故A错误；
B.如果想要更快一些，在踩前轮的速度一样的条件下，根据传动规律，而后车轮和后齿轮属于同轴转动，符合，解得，因此后轮应该选择更小的变速齿轮，故B错误；
C.圆心对地速度向前；前轮同一半径上的各点，相对圆心的线速度大小一样，而、、、相对于圆心速度方向分别为向前、向上、向后和向下，结合平行四边形定则可知的对地速度最大，故C正确；
D.根据，当前后齿轮边缘的半径大小不一样时，加速度大小也不一样，故D错误。
故选：。
根据前后齿轮数结合组合规律求得变换挡位数，根据相对运动的特点判断各点相对于地面得速度；根据链条相连处线速度大小相同，结合判断出加速度大小关系。
本题考查灵活选择物理规律的能力，对于圆周运动，公式较多，要根据不同的条件灵活选择公式。
 

4.【答案】 

【解析】解：、足球反弹前的运动做斜抛运动，由于足球垂直撞在墙上，末速度水平，因此其逆运动为平抛运动。足球在空中上升和下降的高度相同，根据可得，可知球在空中上升的时间和下降的时间相同，故B错误；
A、足球与墙碰撞过程中若无能量损失，则足球反弹后的速度与碰前的速度大小相等，根据可知水平位移应相等，这与题图相矛盾，故球撞击墙壁时有机械能损失，故A错误；
D、由于球撞击墙壁时机械能有损失，速度会减小，根据可知撞墙后水平位移减小，所以图中点为出发点，为落点，故D正确；
C、球落地时和踢出过程中重力做功大小相等，根据动能定理有，水平方向根据可得，由图可知球落地时的水平位移比踢出时的小，所以球落地时的水平速度比踢出时的小。所以球落地时的速率比踢出时的小，故C错误。
故选：。
足球反弹前的运动为斜抛运动，其逆过程是平抛运动，根据足球在空中上升和下降的高度相同，判断上升和下降时间关系，结合水平位移关系，判断足球反弹后的初速度与碰前的速度大小关系，即可判断球撞击墙壁时有没有机械能损失，从而确定出发点和落点位置。根据动能定理判断球落地时速率大小。
本题主要考查斜上抛运动、平抛运动和动能定理，关键是根据图象分析碰撞前后速度的大小，由此确定是否存在能量损失，能够根据逆向思维分析问题。
 

5.【答案】 

【解析】解：、由于电容器与电源保持连接，则两板间的电压保持不变，仅是穿过间的熔喷布正在变厚，电容器两极板间间距不变，由公式可知间电场强度不变，故A错误；
B、由电容的决定式可知，仅是穿过间的熔喷布正在变厚，介电常数变大，间的电容变大，故B正确；
、当熔喷布的厚度变厚时，间的电容变大，可知极板带电量增加，由充电电流从向流过表，故CD错误。
故选：。
当电容器两端与电源相连时电压保持不变，根据电容的决定式和电容的比值定义式分析出极板电荷量的变化，从而得出灵敏电流计是否有示数。
本题主要考查了电容器的动态分析，熟悉电容的公式并分析即可，属于常规题型。
 

6.【答案】 

【解析】解：电场强度是矢量，电场强度的方向与等势面垂直，可知两点电场强度方向不同，故A错误；
B.根据电场线与等势面分布特点可知，等差等势线密集的地方，电场线密集，所以点场强大于点场强，故B错误；
C.电场线垂直等势面，且从高电势指向低电势。避雷针因为带正点，其电势高于积雨云的电势，所以有电场线经过指向，点电势低于点电势。又由于、、在同一等势面，所以点电势低于点，故C正确；
D.根据电势能表达式可知，可知负电荷所处位置电势越低，其电势能越大。所以点电势能大于点电势能，故D错误。
故选：。
避雷针的顶端带正电，电场由下向上，根据电场分布情况判断电势和场强关系；根据电场力做功分析电势能变化。
本题考查电场的基础知识，首先明确电场分布情况，再进一步分析电势、场强、电势能和带电粒子的运动。
 

7.【答案】 

【解析】解：根据开普勒第三定律可知
运行轨道的半长轴
三个轨道上正常运行的周期满足的关系，故A错误：
B.根据开普勒第二定律可知，沿轨道运行至近点的速度大于运行至远点的速度，故B错误：
C.“天问一号”在轨道经过点要想运行到轨道需要加速升轨，故在轨道经过点的速度小于其在轨道经过点的速度，故C错误：
D.星球表面重力由万有引力提供
可得重力加速度为

火星表面与地球表面的重力加速度之比为：，故D正确。
故选：。
根据开普勒第三定律分析周期的关系，根据变轨原理分析不同轨道点的速度，根据万有引力近似等于重力解得重力加速度。
此题考查了万有引力定律及其应用，要熟记万有引力的公式和圆周运动的一些关系变换式，解题依据为万有引力提供向心力。
 

8.【答案】 

【解析】解：在助滑坡道上滑行时，运动员受到摩擦力作用，机械能不守恒，故A正确；
B.由分别落在、两点的过程，根据动量定理得
解得
不同，速度的改变量也不同，故B错误；
C.由分别落在、两点的过程，根据动能定理得，运动员下落的高度不同，动能的改变量不同，故C正确；
D.根据，解得：，根据题意可知，、的高度差是、高度差的倍，落到点在空中运动的时间是落到点时间的倍，故D错误。
故选：。
运动员受到摩擦力作用，机械能不守恒，明确平抛运动要分解为水平和竖直两个方向进行分析，由题意明确运动员落到斜面上时的竖直高度和水平位移大小，从而确定时间，结合动量定理解得速度的改变量，根据动能定理可分析动能的变化。
本题考查机械能守恒定律与平抛运动，解题关键掌握机械能守恒的条件，注意平抛运动的规律。
 

9.【答案】 

【解析】解：宇航员随空间站绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，所以宇航员在空间站所受重力不为零，故A错误；
B.是第一宇宙速度，是最小的发射速度，最大的环绕速度，所以空间站绕地球运动的速度小于，故B正确；
C.地球同步卫星的运行周期为，空间站的轨道高度小同步卫星的轨道高度。由万有引力提供向心力有：可得，所以空间站绕地球运动的周期小于，故C错误；
D.水的密度大于油的密度，在做圆周运动时更容易发生离心，所以空间站中分离水油混合物的原理和洗衣机脱水的原理类似，故D正确。
故选：。
宇航员随空间站绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，是第一宇宙速度，是最小的发射速度，最大的环绕速度，根据万有引力提供向心力可解得周期的表达式。
此题考查了卫星运动的相关规律，根据万有引力提供向心力可分析空间站的物理量，注意第一宇宙速度给特点。
 

10.【答案】 

【解析】解：动车达到额定功率后，根据可知随着速度的增大，牵引力减小，动车做加速度减小的加速运动，故A错误；
B.动车从静止加速到最大速度的过程中，根据动能定理有，可见牵引力做的功大于动车动能增加量，故B正确；
C.动车行驶到最大速度时，有
根据可得
解得
故C正确；
D.动车匀加速行驶时，根据牛顿第二定律有：
解得此时的牵引力为
故D正确。
故选：。
动车首先以恒定加速度启动，做匀加速直线运动，达到速度时以恒定功率在平直轨道上运动，则速度在增大，牵引力在减小，加速度在减小；当牵引力的大小等于阻力时，速度达到最大值为；根据动能定理与牛顿第二定律判断。
注意动车以恒定功率在平直轨道上运动时，牵引力是在变化的，故加速度也在变；根据动能定理求解时不要忘了阻力做的功。
 

11.【答案】水平   

【解析】解：平抛运动初速度方向必须水平，因此安装斜槽轨道时要注意使轨道末端水平；
用平滑的曲线将记录的点连接起来，得到的轨迹如图所示。

设平抛运动的初速度为，由图可知相邻两个记录点之间的水平距离均为
可知相邻两个记录点的时间差相同，则有
小球在竖直方向做自由落体运动，则有
平抛运动竖直方向的初始速度较小，记录的误差较大，应取靠的记录点进行计算，由图可知，，
则有，解得
由，，解得
故答案为：
水平；

     
。
安装斜槽轨道时要注意使轨道末端水平，保持小球离开斜槽后做平抛运动。
用平滑的曲线将记录的点连接起来，画出小球平抛运动的轨迹。
根据求出相邻相邻两个记录点的时间差，由求小球平抛的初速度。
关于平抛运动实验要掌握实验的注意事项、实验步骤、实验原理，关键要能熟练运用匀变速直线运动的推论，来求相邻两个记录点的时间差。
 

12.【答案】   两光电门之间的距离以及钩码的总质量   克服阻力做功 

【解析】解：不挂钩码和细线时，应保证滑块匀速直线运动，由于通过光电门的时间小于的时间，说明滑块在做加速运动，即点较低，需要调节点使轨道左端升高一些，A正确，B错误；
改变光电门间的距离以及遮光条宽度并不能解决问题，CD错误。
故选：。
遮光条提供光电门时间较短，根据根据速度公式
实验中还需测量两光电门之间的距离以及钩码的总质量，计算重力做功大小。根据机械能守恒定律
而
解得
如果上式成立，则可验证机械能守恒。
实验中存在阻力，减小的重力势能一部分用于克服阻力做功。
故答案为：；，两光电门之间的距离以及钩码的总质量，；克服阻力做功
根据实验原理与实验操作分析判断；
根据遮光条的宽度与遮光条经过光电门的时间求出滑块经过光电门时的速度，应用动能的计算公式求出动能的增加量，从而分析机械能守恒定律的表达式。
根据实验操作分析误差。
本题考查了“验证机械能守恒定律”实验，考查了实验数据处理与实验误差分析，理解实验原理应用重力势能与动能的计算公式即可解题；注意误差原因。
 

13.【答案】解：当列车过弯速率等于时，向心力由重力及轨道的支持力的合力提供，受力如图所示


当列车过弯速率大于时，所需要的向心力大于，根据轨道及车轮结构知，外侧轨道给轮缘一个向内的挤压力，其沿半径方向的分力与共同提供向心力，且随着速度的增大，挤压力增大，超过一定限度，车辆会有向外侧翻的危险。根据牛顿第三定律知，轮缘将对外侧的轨道有挤压力。
当以“规定的行驶速度”经过弯道时
解得
这个速度与质量无关，所以列车分别在满载和空载两种情况下经过弯道时，其“规定的行驶速度”是相同的。
根据可知，速度与弯道半径及倾角有关，所以，有两种方法提高速度，一是增大弯道的半径，二是增加内外轨道的高度差，使两轨道所在平面的倾角增大。
答：轮缘将对外侧的轨道有挤压力，原因见详解；
相同，推导过程见详解；
一是增大弯道的半径，二是增加内外轨道的高度差，原因见详解。 

【解析】火车转弯时以规定速度行驶时，由火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力。
根据表达式可知质量与速度的关系；同时改造方案。
此题考查了向心力的相关计算，解决本题的关键知道火车拐弯时对内外轨均无压力，此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力。
 

14.【答案】解：在加速电场中，由动能定理可得
解得：
电子经过偏转电场的时间
电子经过偏转电场的竖直位移
答：电子离开加速电场时的速度的大小为；；
电子经过偏转电场的时间为；
电子经过偏转电场的竖直位移为。 

【解析】根据动能定理计算出粒子的速度；
根据电子在水平方向的运动特点结合运动学公式计算出时间；
根据竖直方向的运动特点和运动学公式计算出竖直位移。
本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，理解粒子的受力特点，结合牛顿第二定律和运动学公式即可完成分析。
 

15.【答案】解：小物块到达管口时对管壁的作用力恰好为零，根据牛顿第二定律
解得：
打开锁扣，小物块被弹出后，从运动到管口过程中弹簧和小球系统机械能守恒，则有
解得
物块经过点的速度为
若小物块碰撞后恰好停在点，设此时摩擦因数为。则有
解得
若小物块碰撞后反弹恰好不从点飞出，设此时摩擦因数为。则根据动能定理有
解得
若小物块碰撞后刚好不发生第二次碰撞，再次恰好停在点，设此时摩擦因数为。则根据动能定理有
解得
综上所述
答：小物块到达管口时的速度大小为；
弹簧被锁扣锁住时所储存的弹性势能为；
小物块与轨道之间的动摩擦因数应满足。 

【解析】小物块到达管口时对管壁的作用力恰好为零，根据牛顿第二定律解得．
根据机械能守恒定律解得；
分类讨论小物块的运动情况，根据题意结合动能定理解得动摩擦因数的范围．
做物理问题应该先清楚研究对象的运动过程，根据运动性质利用物理规律解决问题；关于能量守恒的应用，要清楚物体运动过程中能量的转化．