2021-2022学年新疆乌鲁木齐四中高一（下）期末物理试卷（Word解析版）

2021-2022学年新疆乌鲁木齐四中高一（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共8小题，共24分）

1. 年月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球的过程中，用表示探测器与地球表面的距离，表示它所受的地球引力，能够描述随变化关系的图象是(    )

A.  B.
C.  D.

2. 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为，该同学和秋千踏板的总质量约为。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为，此时每根绳子平均承受的拉力约为(    )

A.
B.
C.
D.

3. 某大瀑布的平均水流量为，水的落差为。已知水的密度为在大瀑布水流下落过程中，重力做功的平均功率约为(    )

A.  B.  C.  D.

4. 如图所示，在竖直平面内，截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处，一玩具枪的枪口与小积木上点等高且相距为。当玩具子弹以水平速度从枪口向点射出时，小积木恰好由静止释放，子弹从射出至击中积木所用时间为。不计空气阻力。下列关于子弹的说法正确的是(    )
    

A. 将击中点，大于 B. 将击中点，等于
C. 将击中点上方，大于 D. 将击中点下方，等于

5. 地下车库为了限制车辆高度，现已采用如图所示曲杆道闸。道闸总长，由相同长度的转动杆与横杆组成。、为横杆的两个端点，道闸工作期间，横杆始终保持水平，转动杆绕点匀速转动过程中，下列说法正确的是(    )

A. 点加速度大小一直在变 B. 点的加速度不变
C. 点的运动轨迹为一条直线 D. 杆上各点的角速度均相等

6. 一小球由如图所示轨道的点以初速度水平向左运动，经一段时间达到轨道的最高点，该点距离地面的高度为，。若小球与轨道之间的摩擦力不能忽略，则小球返回点的速度为(    )

A.  B.  C.  D.

7. 如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为，其左边缘点比右边缘点高。若摩托车经过点时的动能为，它会落到坑内点，与的水平距离和高度差均为；若经过点时的动能为，该摩托车恰能越过坑到达点。等于(    )

A.  B.  C.  D.

8. 如图所示，三个完全相同的金属小球、、固定在等边三角形的三个顶点上。、球带等量异号电荷，球受到的静电力大小为，带电小球、、均可视为点电荷，则将球移至、球连线的中点时，球受到的静电力大小为(    )

A.  B.  C.  D.

二、多选题（本大题共4小题，共16分）

9. 关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是(    )

A. 如图所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B. 如图所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C. 如图所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上
D. 如图所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力

10. 如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环．小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力

A. 一直不做功 B. 一直做正功
C. 一定指向大圆环圆心 D. 可能背离大圆环圆心

11. 石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。现假设有一“太空电梯”悬在赤道上空某处，相对地球静止，如图所示，那么关于“太空电梯”，下列说法正确的是(    )

A. “太空电梯”各点均处于完全失重状态
B. “太空电梯”各点运行周期相同
C. “太空电梯”上各点线速度与该点离地球球心距离的开方成反比
D. “太空电梯”上各点线速度与该点离地球球心距离成正比
 

12. 从地面竖直向上抛出一物体，该物体的机械能和重力势能随它离开地面的高度的变化如图所示取地面为重力势能零点。取重力加速度大小，下列说法正确的是(    )

1. 该物体上抛的过程机械能守恒
   B. 物体的质量为
   C. 物体上抛的初速度为
   D. 从地面至，物体的动能减少

三、实验题（本大题共2小题，共22分）

13. 用如图所示实验装置验证、组成的系统机械能守恒。打点计时器连接频率为交流电，从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图给出的是实验中获取的一条纸带：是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有个打点图中未标出，计数点间的距离如图所示。已知，，则：
    
    
    纸带上打下记数点时的速度______。
    从打下第“”点到打下第“”点的过程中系统动能的增量______，系统势能的减少量______J.取当地的重力加速度，结果均保留三位有效数字。
    若某同学作出图象如图，则由图象可得当地的重力加速度______。
14. 某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
    步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
    步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。
    图甲中实验采用的方法是______填正确选项前的字母，单选；
    A.理想实验法
    B.等效替代法
    C.微小量放大法
    D.控制变量法
    图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而______填“增大”“减小”或“不变”。
    接着该组同学使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。如图乙，悬挂在点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球，当球到达悬点的正下方并与在同一水平线上，处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为，若两次实验中的电量分别为和，分别为和，则为______。

四、计算题（本大题共4小题，共38分）

15. 一质量为，发动机额定功率为的汽车从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，后以额定功率运动，它在运动中所受阻力为车重的倍，取，求：
    汽车在此路面上行驶的最大速度。
    起动后末发动机的输出功率。
    它以的加速度做匀加速运动的时间。
16. 我国发射的火星探测器“天问一号”正绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为，周期为，探测器的质量为，已知火星的半径为，引力常量为，求：
    火星的质量；
    火星的表面重力加速度；
    火星的第一宇宙速度。
17. 如图所示，用水平向右、大小为的恒力，将质量为的物体视为质点沿半径为的粗糙的竖直圆弧轨道从点推到点，已知重力加速度大小为，。
    求恒力对物体做的功和物体克服重力做的功；
    若用大小为、方向始终与物体速度方向一致的推力，将物体由静止开始从点推到点，物体到达点时速度为零。求推力对物体做的功和物体克服摩擦力做的功。
18. 如图所示，半径的竖直固定光滑圆轨道与水平地面相切于点，在水平地面上距点处的点放一质量的小物块，小物块与水平地面间的动摩擦因数。小物块在倾角的斜向上拉力作用下，由静止向点运动，当运动到点时撤去，小物块沿圆轨道上滑，且恰能到圆轨道最高点，圆轨道的圆心为，为圆轨道上与圆心等高的位置。重力加速度，，求：
    小物块在点的速度的大小；
    拉力的大小；
    小物块在点时对轨道的压力大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：设地球半径为，地球的质量为，探测的质量为，根据万有引力定律可得地球对探测器的引力为：，可知随的变化应该是图，故D正确，ABC错误。
故选：。
先找出探测器到地心的距离，根据万有引力定律得出地球对探测的引力随的函数表达式，即可分析。
本题的关键是根据万有引力定律得到地球对探测器的引力的表达式，对于图象问题的分析，一般情况下是要先得出横、纵两轴所代表的物理量间的函数关系。
 

2.【答案】 

【解析】解：以同学和秋千整体作为研究对象，整体受到竖直向下的重力以及竖直向上的绳子的拉力，令每根绳子的拉力为，绳长为，
根据牛顿第二定律有：，
代入数据解得每根绳子的拉力为，选项最为接近，故ACD错误，B正确。
故选：。
秋千荡到最低点时，需要竖直向上的向心力，分析秋千和同学整体的受力，根据牛顿第二定律列式子求解每根绳子平均承受的拉力。
解决该题的关键是明确知道秋千运动到最低点时其合力不为零，且合力方向竖直向上，正确分析秋千和同学整体的受力情况。
 

3.【答案】 

【解析】解：设在很短时间内有质量为的水落下，重力做功的平均功率
水的质量
代入数据解得，；
故选：。
根据平均功率，，求解。
此题考查平均功率的定义应用，属于简单题目，注意设一下时间来表示质量。
 

4.【答案】 

【解析】解：当玩具子弹以水平速度从枪口向点射出时，小积木恰好由静止释放，子弹和小积木在竖直方向上都做自由落体，在竖直方向上保持相对静止，因此子弹将击中点，且根据水平方向的运动特点可知，，故B正确，ACD错误；
故选：。
根据子弹和积木在竖直方向的运动特点可知在竖直方向上保持相对静止，结合水平方向的运动特点得出击中的时间和位置。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，理解平抛运动在不同方向的运动特点，同时要注意运动的相对性和独立性，结合运动学公式即可完成分析。
 

5.【答案】 

【解析】解：、转动杆绕点匀速转动过程中，横杆始终保持水平，两个端点相对静止，因此端点做匀速圆周运动，加速度大小不变，故A错误；
B、点做匀速圆周运动，加速度大小不变，方向指向圆心，时刻改变，故B错误；
C、根据前面选项分析，点做匀速圆周运动。故C错误；
D、根据前面选项分析，转动杆上各点属于共轴传动，角速度相等，故D正确。
故选：。
匀速圆周运动的向心加速度大小不变，方向改变；杆属于共轴传动，角速度相等。
本题考查匀速圆周运动的基础知识，解题关键是合理建立模型。属于基础简单题目。
 

6.【答案】 

【解析】解：因小球往返的路径相同，则摩擦力做功的大小相等为，从出发点到最高点，由动能定理得

从最高点返回出发点时，由动能定理得

代入数据得解得：，
故A正确，BCD错误。
故选：。
小球从出发点到最高点的过程，利用动能定理列式。从最高点到出发点的过程，再利用动能定理列式，抓住两个过程摩擦力做功相等，即可求解。
本题涉及力在空间的积累效果要求速度，要优先考虑动能定理。运用动能定理时，要灵活选择研究过程，分析各个力做功情况。
 

7.【答案】 

【解析】

【分析】
根据竖直方向的运动规律求出落到坑内点时和到达点时竖直方向的速度，再根据平抛运动的规律求解水平方向的速度，由此求解动能之比。
本题主要是考查平抛运动的规律和动能的计算公式，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
【解答】
设落到坑内点时竖直方向的速度为，则有：

根据平抛运动的规律可得：

解得：
则有：
同理，设摩托车恰能越过坑到达点时竖直方向的速度为，则有：

根据平抛运动的规律可得：

解得：
则有：
所以，故B正确、ACD错误。
故选：。  

8.【答案】 

【解析】解：设三角形的边长为，根据题意得


解得：，故C正确，ABD错误。
故选：。
根据库仑定律求解库仑力，将球移至、球连线的中点时，球受到的静电力也根据库仑力求解。
本题考查的是电荷间的相互作用力，根据库仑定律的内容，找出变化量和不变量求出问题。
 

9.【答案】 

【解析】解：、图中，汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向向下，支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B、图中，沿固定光滑的圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是由重力和弹力的合力提供的，故B错误；
C、图中，轻质细杆一端固定的小球，如果在最高点速度较大时，杆对小球产生竖直向下的拉力，即在最高点小球所受的弹力方向向下，故C错误；
D、图中，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选：。
分析每种模型的受力情况，根据合力提供向心力求出相关的物理量，进行分析即可。
向心力是由物体所受到的力来提供，不是物体受到的力。
此题考查了圆周运动的相关知识，解决匀速度圆周运动类的题，要能正确对物体进行受力分析，根据受力分析结合向心力的特征去求解所受的某些力。
 

10.【答案】 

【解析】解：、大圆环是光滑的，则小环和大环之间没有摩擦力；大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方向，所以大环对小环没有做功，故A正确，B错误；
、小环在运动过程中，在大环的上半部分运动时，大环对小环的支持力背离大环圆心，运动到大环的下半部分时，支持力指向大环的圆心，故C错误，D正确。
故选：。
小环在运动过程中，大环是固定在桌面上的，大环没有动，大环对小环的作用力垂直于小环的运动方向，根据功的定义分析做功情况
本题考查了功的两要素：第一是有力作用在物体上；第二是物体在力的作用下产生位移，要注意分析物体的运动过程以及受力情况．
 

11.【答案】 

【解析】解：“太空电梯各点随地球一起做匀速圆周运动，万有引力和电梯的支持力的合力提供向心力，只有位置达到同步卫星的高度的点才处于失重状态，故A错误；
B.“太空电梯相对地球静止，各点做圆周运动的角速度相同，各点运行周期相同，故B正确；
“太空电梯相对地球静止，各点角速度相等，各点线速度，与该点离地球球离成正比，故C错误，D正确。
故选：。
太空电梯相对于地球静止，各点角速度相同，周期相同；万有引力和电梯的支持力的合力提供向心力；可以根据线速度与角速度的关系作出判断。
本题主要考查了圆周运动的相关知识以及万有引力定律的运用。
 

12.【答案】 

【解析】解：、由图可知，上抛过程中物体的机械能减少，故A错误；
B、由图知，时，根据，解得，故B错误；
C、物体上抛瞬间，初动能为，由，解得物体的初速度为，故C正确；
D、根据，可知在时，则物体动能减少了，故D正确。
故选：。
根据图像直接分析物体上抛过程中机械能的变化情况；根据时的值和公式求出物体的质量；根据动能与机械能、重力势能的关系求物体的初动能，从而求得初速度；从地面至，读出物体在时的动能，即可求出物体的动能减少量。
解决本题的关键要从图像读取有效信息，明确动能、重力势能和机械能的关系，结合动能表达式进行解答。
 

13.【答案】
；
  

【解析】解：计数点的瞬时速度。
系统动能的增加量，
系统重力势能的减小量。
根据系统机械能守恒得：，解得：，则图线的斜率，代入数据解得。
故答案为：；，；
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出计数点的瞬时速度。
根据计数点的瞬时速度求出系统动能的增加量，根据下降的高度求出系统重力势能的减小量。
根据系统机械能守恒得出的表达式，结合图线的斜率求出当地的重力加速度。
本题考查了系统机械能守恒定律得验证，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求出重力势能的减小量。
对于图线问题，关键通过物理规律得出物理量之间的关系式，结合图线的斜率或截距进行求解。
 

14.【答案】  增大  

【解析】解：图甲中保持电荷量不变，只改变距离，研究力的变化情况，所以用的是控制变量法，故ABC错误，D正确；
故选：。
本实验中，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力的大小关系，由图可知，电荷量越大，距离越小，细线偏离竖直方向的角度越大，根据对小球受力分析可知电荷之间的静电力随着电荷量的增大，距离的减小而增大；
对小球受力分析，根据库伦定律结合平衡条件有

解得：
可得两次实验中的电荷量之比为

故答案为：；增大；
根据实验原理分析出对应的实验方法；
根据小球的偏转角度的大小关系分析出静电力与距离的关系；
根据库伦定律和几何关系分析出前后两次电荷量的比值关系。
本题主要考查了库仑定律的相关应用，熟悉角度关系，结合受力分析即可完成解答。
 

15.【答案】解：汽车受到的阻力
当牵引力等于阻力时速度达到最大，可得：
代入数据可得：
汽车加速的过程中受到牵引力与阻力，牛顿第二定律可知：
代入数据得：
末的速度为：
起动后末发动机的输出功率
汽车做匀加速运动过程中，当汽车的实际功率达到额定功率时，由
得匀加速运动的末速度：
汽车做匀加速运动的时间：
答：汽车在此路面上行驶的最大速度为。
起动后末发动机的输出功率为。
它以的加速度做匀加速运动的时间是。 

【解析】当汽车以额定功率做匀速运动时，速度最大，此时牵引力与阻力大小相等，由牵引力功率公式，求出最大速度；
汽车做匀加速直线运动过程中，由牵引力和阻力的合力产生加速度，根据牛顿第二定律求出牵引力．汽车的速度大小，由求解；
汽车做匀加速运动过程中，当汽车的实际功率达到额定功率时，匀加速运动结束，由求出匀加速运动的末速度，由公式求解匀加速运动的时间。
本题是交通工具的启动问题，关键抓住两点：一是汽车运动过程的分析；二是两个临界条件：匀加速运动结束和速度最大的条件．
 

16.【答案】解：根据万有引力提供向心力，有
解得
在火星表面，万有引力等于重力，有
解得
火星的第一宇宙速度为卫星贴近火星做匀速圆周运动时的速度，有
解得
答：火星的质量为；
火星的表面重力加速度为；
火星的第一宇宙速度为。 

【解析】根据万有引力提供向心力列出等式计算出火星的质量；
在火星表面，物体受到的万有引力等于重力，由此计算出重力加速度的大小；
根据第一宇宙速度定义，根据万有引力提供向心力解得。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解在不同情况下万有引力提供的力的类型，结合不同的公式完成计算即可，难度不大。
 

17.【答案】解：根据恒力功公式可得：
恒力对物体做的功
物体克服重力做的功
从到过程力推力对物体做的功等于力与路程的乘积，即
物体被从点缓慢推到点，其合力始终为零，总功为零，设克服摩擦力做功为
由动能定理得：
解得：
答：恒力对物体做的功为，物体克服重力做的功为；
推力对物体做的功为，物体克服摩擦力做的功为。 

【解析】根据恒力功的计算公式求出力对物体做的功和物体克服重力做功；
根据动能定理可以求出物体克服摩擦力做的功。
根据题意分析清楚物体的运动过程是解题的前提，应用功的计算公式与动能定理即可解题；本题的难点与易错点是求力对物体做的功。
 

18.【答案】解：小物块恰能到圆轨道最高点时，物块与轨道间无弹力。设最高点物块速度为，
根据牛顿第二定律可得：
解得：
物块从运动到，由动能定理得：
解得：
物块从到过程分析

从到，根据动能定理可得：
解得
物块从到由动能定理可得：
解得
在点由牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律可知，小物块在点对轨道的压力大小为
答：小物块在点的速度的大小为；
拉力的大小为；
小物块在点时对轨道的压力大小为。 

【解析】小物块恰能通过最高点，根据牛顿第二定律求得在点的速度，从到根据牛顿第二定律求得在点的速度；
从到，根据动能定理求得拉力；
从到，根据动能定理求得在点的速度，在点，根据牛顿定律求得相互作用力。
对于力学问题，一般先对物体进行受力分析和运动情况分析，把握隐含的临界条件，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿运动定律、动能定理及几何关系求解。