2021-2022学年吉林省长春市朝阳区重点学校高一（下）期末物理试卷（选考）（含解析）

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2021-2022学年吉林省长春市朝阳区重点学校高一（下）期末物理试卷（选考）

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1. 如图所示，一个圆盘绕过圆心且与盘面垂直的竖直轴匀速转动，角速度为，盘面上有一质量为的物块随圆盘一起做匀速圆周运动，已知物块到转轴的距离为，下列说法正确的是(    )

A. 物块受重力、弹力、向心力作用，合力大小为
B. 物块受重力、弹力、摩擦力、向心力作用，合力大小为
C. 物块受重力、弹力、摩擦力作用，合力大小为
D. 物块只受重力、弹力作用，合力大小为零

2. 关于地球同步卫星，下列说法错误的是(    )

A. 它的周期与地球自转周期相同
B. 它的周期、高度、速度大小都是一定的
C. 我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空
D. 我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空

3. 地球近地卫星线速度约为，已知月球质量约为地球质量的，地球半径约为月球半径的倍，下列说法正确的是(    )

A. 在月球上发射卫星的最小速度约为
B. 环绕月球圆周运动的卫星的速度可能达到
C. 月球的第一宇宙速度约为
D. “近月卫星”的速度比“近地卫星”的速度大

4. 嫦娥五号完美完成中国航天史上最复杂任务后于年月日成功返回，最终收获克样本．图中椭圆轨道Ⅰ、公里环月轨道Ⅱ及月地转移轨道Ⅲ分别为嫦娥五号从月球返回地面过程中所经过的三个轨道示意图，下列关于嫦娥五号从月球返回过程中有关说法正确的是(    )

A. 在轨道Ⅱ上运行时的周期小于在轨道Ⅰ上运行时的周期
B. 在轨道Ⅰ上运行时的加速度大小始终大于在轨道Ⅱ上时的加速度大小
C. 在点时嫦娥五号经过点火加速才能从Ⅱ轨道进入Ⅲ轨道返回
D. 在月地转移轨道上飞行的过程中可能存在不受万有引力的瞬间

5. 如图甲所示，质量为的物体在水平推力作用下开始运动，推力大小随位移大小变化的情况如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数，取，则(    )

A. 物体先做加速运动，推力减小到零后才开始做减速运动
B. 运动过程中推力做的功为
C. 物体在运动过程中的加速度先变小后不变
D. 因推力是变力，无法确定推力做功的大小

6. 如图所示，质量为的木块在倾角的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为，已知：，，取，则前内重力的平均功率和末的瞬时功率分别为(    )

A.    B.    C.    D.   

7. 某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是(    )

A. 点的电场强度大于点的电场强度
B. 若将一试探电荷由点释放，它将沿电场线运动到点
C. 点的电势低于点的电势
D. 点和点的电场强度方向相同
 

8. 如图所示，、为两个等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的点自由释放一点电荷，不计重力，下列说法中正确的是(    )

A. 点电荷一定会向运动，加速度一定越来越大，速度也一定越来越大
B. 点电荷可能会向运动，加速度一定越来越小，速度一定越来越大
C. 若点电荷能越过点，则一定能运动到关于的对称点且速度再次为零
D. 若点电荷能运动到点，此时加速度达最大值，速度为零

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9. 在如图所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为：：，当齿轮转动的时候，关于小齿轮边缘的点和大齿轮边缘的点，下列说法正确的是(    )

A. 点和点的线速度大小之比为：
B. 点和点的角速度之比为：
C. 点和点的角速度之比为：
D. 点和点的线速度大小之比为：

10. 在光滑水平面上，原来静止的物体在水平力的作用下，经过时间、通过位移后动量变为、动能变为以下说法正确的是(    )

A. 在作用下，这个物体经过位移，其动量等于
B. 在作用下，这个物体经过位移，其动能等于
C. 在作用下，这个物体经过时间，其动能等于
D. 在作用下，这个物体经过时间，其动量等于

11. 和是两个不带电的物体，它们互相摩擦后带正电且所带电荷量为，下列判断正确的有(    )

A. 摩擦前在和的内部没有任何电荷
B. 摩擦的过程中电子从转移到
C. 在摩擦后一定带负电且所带电荷量为
D. 在摩擦过程中失去个电子

12. 如图所示为一匀强电场，某带电粒子从点运动到点，在这一运动过程中克服重力做的功为，静电力做的功为下列说法中正确的是(    )

A. 粒子带正电
B. 粒子在点的电势能比在点少
C. 粒子在点的动能比在点少
D. 粒子在点的机械能比在点少

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

13. 如图所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置．取
    选出一条清晰的纸带如图所示，其中点为打点计时器打下的第一个点，、、为三个计数点，打点计时器通以的交流电．用分度值为的刻度尺测得，，，在计数点和、和之间还各有一个点，重锤的质量为甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到点时重锤的重力势能比开始下落时减少了______ ；打点计时器打到点时重锤的速度 ______ ，此时重锤的动能比开始下落时增加了______ J.结果均保留三位有效数字
    某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离，算出了各计数点对应的速度，以为横轴，以为纵轴画出了如图的图线．
    图线的斜率近似等于 ______   
    A.                     
    图线未过原点的原因是______ ．
14. 某同学利用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：
    
    在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器，使其出口处切线与水平桌面相平；
    在一块长平木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘；将小球向左压缩弹簧并使其由静止释放，球碰到木板，在白纸上留下压痕；
    将木板向右水平平移适当距离，再将小球向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放，撞到木板上，在白纸上留下压痕；
    将半径相同的小球放在桌面的右边缘，仍让小球从步骤中的释放点由静止释放，与球相碰后，两球均撞在木板上，在白纸上留下压痕、。
    下列说法正确的是______。
    A.小球的质量一定要大于小球的质量
    B.弹簧发射器的内接触面及桌面一定要光滑
    C.步骤中入射小球的释放点位置一定相同
    D.把小球轻放在桌面右边缘，观察小球是否滚动来检测桌面右边缘末端是否水平
    本实验必须测量的物理量有______。
    A.小球的半径
    B.小球、的质量、
    C.弹簧的压缩量，木板距离桌子边缘的距离
    D.小球在木板上的压痕、、分别与之间的竖直距离、、
    用中所测的物理量来验证两球碰撞过程中动量是否守恒，当满足关系式______时，则证明、两球碰撞过程中动量守恒。

四、计算题（本大题共3小题，共36.0分）

15. 如图所示，粗糙水平地面与半径的光滑半圆轨道相连接，且在同一竖直平面内，是的圆心，在同一竖直线上。质量的小物块在的水平恒力的作用下，从点由静止开始做匀加速直线运动。已知，小物块与水平地面间的动摩擦因数为当小物块运动到点时撤去力取重力加速度求：
    小物块到达点时速度的大小；
    小物块运动到点时，轨道对小物块作用力的大小。
16. 北京冬奥会冰壶比赛训练中，运动员将质量为的冰壶甲推出，运动一段时间后以的速度正碰静止的冰壶乙，然后冰壶甲以的速度继续向前滑向大本营中心．若两冰壶质量相等，求：
    冰壶乙获得的速度大小；
    试判断两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞需要有判断过程；若是非弹性碰撞，能量损失多少？
17. 如图所示，倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平面上．为了使质量为、带电荷量为的小球静止在斜面上，可加一平行纸面的匀强电场未画出，重力加速度为，求：
    如果电场强度为竖直方向，其方向如何？大小是多少？
    电场强度的最小值是多少？方向如何？
    

答案和解析

1.【答案】 

【解析】

【分析】对物体受力分析，可得物体受力情况；物体做匀速圆周运动，由静摩擦力提供向心力，直接利用向心力公式求合外力的大小．
对于做匀速圆周运动的物体要正确分析其向心力来源，熟练应用向心力公式求解以及圆周运动的公式的应用．向心力不进行受力分析．
【解答】对物体受力分析，物体受重力、支持力及摩擦力作用，物体所受的合力等于摩擦力，合力提供向心力，即合力大小为，故ABD错误，C正确。
故选C。  

2.【答案】 

【解析】解：、地球同步卫星的周期与地球自转周期相同，故A正确；
B、地球同步卫星的周期与地球自转周期相同，根据，可得，，可知其轨道半径、速度大小一定，则其高度是一定的，故B正确；
、同步通讯卫星是地球同步卫星，只能定点在赤道上空，故C错误，D正确。
本题选错误的，
故选：。
地球同步卫星有几个一定：轨道平面一定、轨道半径或定高度一定、运行周期一定，运行角速度一定等等，了解地球同步卫星的条件，即地球同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，只能定点在赤道上空。
解决本题的关键要熟练掌握地球同步卫星的条件和运行特点，知道其轨道平面、轨道半径或定高度、运行周期、角速度、线速度大小都是一定的。
 

3.【答案】 

【解析】解：设地球质量，半径，月球质量，半径
由万有引力提供向心力：
解得：
则近月卫星的环绕速度
解得：；
、月球的第一宇宙速度为，即在月球上发射卫星的最小速度约为，环绕月球圆周运动的卫星的速度最大可能达到，故AB错误、C正确；
D、根据以上分析可知，“近月卫星”的速度比“近地卫星”的速度小，故D错误。
故选：。
根据万有引力给卫星提供向心力做匀速圆周运动的表达式，可以解出地球第一宇宙速度的表达式，然后与月球第一宇宙速度对比。
根据地球的第一宇宙速度的理解，去界定月球第一宇宙速度的概念并加以理解。
 

4.【答案】 

【解析】解：轨道Ⅱ的半径大于椭圆轨道Ⅰ的半长轴，根据开普勒第三定律可知，在轨道Ⅱ上运行时的周期大于轨道Ⅰ上运行时的周期，故A错误；
B.在轨道Ⅰ上的点和轨道Ⅱ上的受到的万有引力相同，所以在两个轨道上点的加速度相等，故B错误；
C.从轨道Ⅱ到月地转移轨道Ⅲ做离心运动，在点时嫦娥五号需要经过点火加速才能从Ⅱ轨道进入Ⅲ轨道返回，故C正确；
D.在地月转移轨道上飞行的过程中，始终在地球的引力范围内，不存在不受万有引力的瞬间，故D错误。
故选：。
根据开普勒第三定律分析。
同一位置，只受万有引力，加速度相等。
圆周运动的卫星加速后做离心运动，减速后做向心运动。
该题考查了人造卫星的相关知识，解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：、万有引力等于重力，、万有引力提供向心力，并能灵活运用。
 

5.【答案】 

【解析】解：、当推力大于摩擦力时，物体做加速度减小的加速运动；当推力减小到等于摩擦力以后，物体先做加速度增大的减速运动，撤去后做匀减速运动，故AC错误；
B、由图象的面积可得推力全过程做功，故B正确；
D、由可知，在图象中图象的面积可以表示力所做的功，故D错误。
故选：。
物体受到摩擦力和推力，推力小于摩擦力时物体开始减速；分析物体的运动情况：物体先加速运动，当合力为零为后做减速运动；根据知识的迁移可知，图象中的面积表示力所做的功。
本题考查牛顿第二定律以及图象的性质，要注意明确知识的迁移应用，由图象面积表示位移可知图象中面积表示力的功。
 

6.【答案】 

【解析】解：由得，木块的加速度：
前内木块的位移：
重力在前内做的功：
内平均功率
木块在第末的瞬时速度为：
第末重力的瞬时功率为：，故B正确
故选：。
通过受力分析求出物体下滑时的加速度，由运动学公式求出内下滑的位移，由求出重力做的功，由求出内平均功率；求出末的速度，由求出瞬时功率；
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式与功与功率的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁。
 

7.【答案】 

【解析】解：、根据电场线的分布可知，点的电场线比点的电场线稀疏，则点的电场强度小于点的电场强度，故A错误；
B、将一试探电荷由点释放，根据场强方向的规定可知，电荷受到与场强方向相同的电场力，它将右上方做曲线运动，而不是沿电场线运动到点，故B错误；
C、沿电场线的方向电势降低，可知点的电势低于点的电势，故C正确；
D、由图可知点和点的切线方向不同，即两点的电场强度的方向不同，故D错误。
故选：。
首先知道电场线的分布特点，电场线的疏密程度反映电场的强弱，某点切线方向表示该点的场强方向；利用曲线运动的条件，分析静止试探电荷的运动情况。
明确电场线的分布特点是解题的关键，利用场强方向的规定判断电荷所受电场力和判断电荷的运动情况是解题的核心。
 

8.【答案】 

【解析】A、若点电荷带正电，则点电荷会向背离点方向运动，故A错误；
B、若点电荷带负电，则点电荷会向运动，加速度可能先增加后减小，也可能一直减小，由于电场力做正功，则速度一定越来越大，故B错误；
C.若点电荷能越过点，则根据能量关系以及对称性可知，点电荷一定能运动到关于的对称点且速度再次为零，故C正确；
D、若点电荷能运动到点，对点电荷受力分析可知，此时加速度为零，速度达最大值，故D错误。
 

9.【答案】 

【解析】解：题图中三个齿轮边缘线速度大小相等，则点和点的线速度大小之比为：，故A正确，D错误；
由，可知，线速度一定时，角速度与半径成反比，则点和点角速度之比为：，故B错误，C正确。
故选：。
同轴转动，角速度相等，同带转动，线速度相等，由此分析角速度及线速度关系。
本题考查圆周运动，学生需结合角速度及线速度关系综合解题。
 

10.【答案】 

【解析】

【分析】
根据动量定理，得出动量的变化量，根据动能定理，得出动能的变化量．
本题考查动能定理和动量定理的基本运用，知道合力做功等于动能的变化量，合力的冲量等于动量的变化量，以及知道动能和动量的关系．
【解答】
解：、在光滑水平面上，合力等于的大小，根据动能定理知，，位移变为原来的倍，动能变为原来的倍，根据，知动量变为原来的倍。故A错误，B正确。
C、根据动量定理知，，时间变为原来的倍，则动量变为原来的倍，根据知，动能变为原来的倍。故C错误，D正确。
故选：。  

11.【答案】 

【解析】解：、摩擦前在和的内部有电荷，正负电荷相等，整体对外不带电，故A错误；
B、摩擦起电中移动的是自由电子，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故摩擦起电中失去电子，转移到了物体上，故B正确；
C、由电荷守恒定律可知，在电子的转移中电荷的总量保持不变，带正电，一定带电荷量，故C正确；
D、在摩擦中失去电子的个数个个，故D错误。
故选：。
摩擦起电的本质是电子的转移，起电过程中总电荷量保持不变，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电，由此可判定各个选项。
本题考查电荷守恒定律，要明确在起电过程中总电荷量保持不变，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电．
 

12.【答案】 

【解析】解：、由运动轨迹上来看，垂直电场方向射入的带电粒子向电场的方向偏转，说明带电粒子受到的电场力与电场方向相同，所以带电粒子应带正电。故A正确。
B、从到的过程中，电场力做正功，电势能在减少，粒子在点的电势能比在点多，故B错误。
C、从到的过程中，克服重力做功，电场力做功，由动能定理可知，代入数据解得：，所以粒子在点的动能比在点多，故C错误。
D、从到的过程中，除了重力做功以外，还有电场力做功，电场力做正功，电势能转化为机械能，带电粒子的机械能增加，由能的转化与守恒可知，机械能的增加量等于电场力做功的多少，所以机械能增加了，粒子在点的机械能比在点小，故D正确。
故选：。
在由运动的过程中，有两个力做功，一是重力做负功，一是电场力做正功。从运动轨迹上判断，粒子带正电。从到的过程中，电场力做正功为，所以电势能是减少的，点的电势能要大于点电势能。从到的过程中，克服重力做功，电场力做功，由动能定理可求出动能的变化情况。从到的过程中，做功的力有重力和电场力，应用能量的转化与守恒可比较两点的机械能。
对于本题，要明确以下几点：
、电场力对电荷做正功时，电荷的电势能减少，电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加，电势能变化的数值等于电场力做功的数值。这常是判断电荷电势能如何变化的依据。
、电势能是电荷与所在的电场所共有的，且具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能的零点。
、电荷在电场中移动时，电场力做的功与移动的路径无关，只取决于起止位置的电势差和电荷的电量，这一点与重力做功和高度差的关系相似。
 

13.【答案】；；；；该同学做实验时先释放了纸带，然后再合上打点计时器的开关． 

【解析】解：重力势能减小量；相邻两个计数点间的时间间隔，为、的时间中点，则打点计时器打到点时重锤的速度大小，此过程重锤动能的增加量；  
由机械能守恒定律：，即，可见在以为纵轴，以为横轴的图线中，斜率表示重力加速度，为。故B正确，AC错误。
图线不过原点，说明开始时，物体已经具有了动能，因此该同学做实验时先释放了纸带，然后再合上打点计时器的开关．
故答案为：；；；该同学做实验时先释放了纸带，然后再合上打点计时器的开关．
直接计算重锤重力势能的减少量，计算相邻两个计数点间的时间间隔，结合匀变速直线运动规律求出重锤的速度大小，从而求出此过程重锤动能的增加量；
根据机械能守恒得出表达式从而得出图线相邻的含义，结合题设即可判断；根据图像结合实验原理分析即可判断。
本题考查验证机械能守恒定律的实验，熟悉实验原理是解题的关键。
 

14.【答案】    

【解析】解：、为防止碰撞后入射球反弹，入射小球的质量应大于被碰小球的质量，故A正确；
B、弹簧发射器的内接触面及桌面不一定要光滑，入射小球的释放点位置相同即可保证每次实验入射球的速度相等，故B错误；
C、为保持每次实验入射球的速度相等，所以步骤中入射小球的释放点位置一定相同，故C正确；
D、为保证小球离开斜槽后做平抛运动，斜槽末端的切线必须水平，故D正确；
故选：。
小球离开轨道后做平抛运动，设木板与抛出点之间的距离为，由平抛运动规律得：
水平方向：，竖直方向：，解得：。
碰撞前，小于落在图中的点，设其水平初速度为小球和发生碰撞后，的落点在图中的点，
设其水平初速度为，的落点是图中的点，设其水平初速度为小球碰撞的过程中若动量守恒，
则：，即：，
则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为：；
所以本实验必须测量的物理量有小球、的质量、以及小球在木板上的压痕、、分别与之间的竖直距离、、，故AC错误，BD正确；
故选：
由以上的分析可知，验证两球碰撞过程中动量是否守恒，当满足关系式。
故答案为：；；。
小球和小球相撞后，小球的速度增大，小球的速度减小，所以碰撞后球的落地点距离点最近，小球离点最远，中间一个点是未放球时的落地点，小球碰撞前后都做平抛运动，竖直方向位移相等，所以运动的时间相同，水平方向做匀速直线运动，速度等于水平位移除以时间，所以可以用水平位移代替速度，根据动量的公式计算出碰撞前后动量的值，小球离开水平轨道后做平抛运动，根据题意求出小球的速度，然后由动量守恒定律求出需要验证的表达式。
本题考查了求验证动量守恒的实验，理解实验原理是正确解题的关键，应用平抛运动规律即可正确解题，验证动量守恒定律中，学会在相同高度下，水平射程来间接测出速度的方法，难度适中。
 

15.【答案】解：小物块从到，根据动能定理有  
解得。
从到，根据动能定理有

解得
在点，根据牛顿运动定律有
 
解得。
答：
小物块到达点时速度的大小是；
小物块运动到点时，轨道对小物块作用力的大小是。 

【解析】小物块从到的过程，做功为，滑动摩擦力，根据动能定理求解小物块到达点时速度的大小；
小物块从运动到点过程，只有重力做功，其机械能守恒，由机械能守恒定律或动能定理求出物块到达点时的速度，由牛顿第二定律求解轨道对小物块作用力的大小。
本题是动能定理和牛顿第二定律的综合应用，关键是确定运动过程，分析哪些力做功。
 

16.【答案】解：两冰壶碰撞的过程中动量守恒，规定向前运动方向为正方向，根据动量守恒定律有：
   
代入数据得：
解得冰壶乙获得的速度：。
碰撞过程系统动能的减少量：
解得
故动能减小，是非弹性碰撞。
答：冰壶乙获得的速度大小为。
两冰壶之间的碰撞是非弹性碰撞，能量损失。 

【解析】两冰壶在碰撞的过程中动量守恒，根据动量守恒定律求出冰壶乙获得的速度大小。
通过计算碰撞前后动能改变量来判断是否为弹性碰撞。
本题考查动量守恒定律的基本运用，运动动量守恒定律解题，关键注意速度的方向，知道动量守恒定律表达式的矢量性，同时要明确碰撞过程有弹性碰撞和非弹性碰撞之分。
 

17.【答案】解：如果电场强度为竖直方向，则电场力沿竖直方向，此时小球只能受到重力和电场力，斜面对小球没有作用力，所以小球受到的电场力必定与重力大小相等，方向相反，即：
代入数据可得：
负电荷受到的电场力的方向向上，则电场强度的方向竖直向下；
电量为的小球静止在斜面上，受重力、支持力和电场力，三力的合力为零，则三个力的首尾相连构成矢量三角形，如图所示：

由上图可知，当电场力与支持力垂直时即电场力沿斜面向上时，电场力最小，则电场强度最小，由平衡得：，
代入数据解得：，方向沿斜面向下。
答：如果电场强度为竖直方向，其方向竖直向下，大小为；
电场强度的最小值为，方向沿斜面向下。 

【解析】如果电场强度为竖直方向，则电场力沿竖直方向，由此结合二力平衡分析即可；
小球的重力沿斜面向下的分力一定，当电场力沿斜面向上时，电场力最小，电场强度最小。
本题是带电小球在电场中平衡问题类型，关键是抓住小球静止，根据平衡特点做出矢量三角形，即可分析电场力的大小和方向。