2021-2022学年河南省许昌市高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年河南省许昌市高一（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 北京时间年月日时分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。这是我国载人航天工程立项实施以来的第次飞行任务，也是空间站阶段的第次载人飞行任务。如图所示，飞船内的平台上放有一个测量仪器。已知飞船在发射过程中存在一个竖直向上的匀加速直线运动过程，用表示飞船与地球表面之间的距离，用表示测量仪器对平台的压力大小。在飞船竖直向上的匀加速直线运动过程中，能够描述随变化关系的大致图像是(    )

A.  B.
C.  D.

2. 如图所示，细绳的一端固定在悬点，细绳的另一端连接一个小球，小球绕点在竖直平面内沿顺时针方向做完整的圆周运动。当小球运动到最高点时，突然剪断细绳，则关于小球以后运动的大致轨迹，下列说法正确的是不计空气阻力(    )

A. 小球的运动轨迹可能是
B. 小球的运动轨迹可能是
C. 小球的运动轨迹可能是
D. 小球沿着原来的运动轨迹运动到点后，再竖直向下运动

3. 如图所示，工厂生产流水线上的玻璃以某一速度连续不断地随流水线向右匀速运动，在切割工序的处有一玻璃割刀。为了使割下的玻璃都成规定尺寸的矩形，关于割刀相对地的速度方向，图中画出了割刀相对地的速度方向的四条大致的方向，其中与玻璃运动方向垂直。下列说法正确的是(    )

A. 割刀相对地的速度方向一定沿方向 B. 割刀相对地的速度方向可能沿方向
C. 割刀相对地的速度方向可能沿方向 D. 割刀相对地的速度方向可能沿方向

4. 某研究性学习小组进行了如下实验：如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与轴重合，在从坐标原点以速度匀速上浮的同时，玻璃管沿轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动．视为质点在上升过程中运动轨迹的示意图是(    )

A.  B.  C.  D.

5. 发射航天器带来的轨道碎片等被人们称为太空垃圾，太空垃圾会给航天器带来巨大隐患。一颗迎面而来的直径毫米的金属微粒，足以戳穿密封的航天服，所以太空垃圾的回收是各个国家急需解决的问题。当这些太空垃圾绕地球运动的轨道半径逐渐变小的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 这些太空垃圾绕地球运动的角速度大小逐渐减小
B. 这些太空垃圾绕地球运动的线速度大小逐渐减小
C. 这些太空垃圾绕地球运动的向心加速度大小逐渐减小
D. 这些太空垃圾绕地球运动的周期逐渐减小

6. 从地面斜向上以某一速度抛出一物体，空气阻力不计。取地面为坐标原点，竖直向上为物体竖直方向位移的正方向。则物体从抛出到运动到最高点的运动过程中，物体的机械能随物体竖直位移的关系图像，下列大致正确的是(    )

A.  B.
C.  D.

7. 如图所示，一倾斜固定传送带以恒定速度顺时针转动。在传送带底端无初速度地放一个工件，工件在摩擦力的作用下从传送带底端滑动到顶端，然后进入平台装箱打包。则当工件从传送带底端滑动到顶端的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 摩擦力对工件所做的功等于工件动能的增量
B. 摩擦力对工件所做的功等于工件重力势能的增量
C. 摩擦力对工件所做的功等于工件机械能的增量
D. 摩擦力对工件所做的功等于工件和传送带之间的摩擦生热

二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）

8. 如图所示，在地面附近上方某点，将一小球以一定的初速度沿水平方向抛出，小球最后落在水平地面上的点，、是小球运动轨迹上的两点。不计空气阻力，则小球从到的运动中，下列说法正确的是(    )

A. 小球的速度大小和方向都在不断变化
B. 小球的加速度大小和方向都在不断变化
C. 小球的速度方向和加速度方向之间的夹角逐渐变小
D. 小球运动到点时重力的功率等于小球运动到点时重力的功率

9. 用长度均为的细线把小球和小球悬挂起来，二者静止时的状态如图所示。今对小球加一水平向左的恒力，对小球加一水平向右的恒力，且，物体在运动过程中和空气之间由于摩擦而生热，最后两个小球再次静止不动。则当两个小球从最初静止状态到最后再次静止不动的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 恒力对小球做正功
B. 恒力对小球做正功
C. 小球和小球的重力势能均增加
D. 小球的重力势能不变，小球的重力势能增加

10. 如图所示为离心机原理装置示意图，离心机上装有水平横杆，杆上套有两个质量相同的小球、，小球、用细线相连，小球所在的左端横杆粗糙，小球所在的右端横杆光滑。当该离心装置绕竖直转轴以角速度匀速转动时，、小球相对离心装置静止不动，且到转轴的距离为，到转轴的距离为。在两个小球随该离心装置转动过程中，下列说法正确的是(    )

A. 小球所受的摩擦力方向背离转轴
B. 小球所受的摩擦力方向指向转轴
C. 小球所受的摩擦力大小等于小球所受的拉力大小
D. 小球所受的摩擦力大小小于小球所受的拉力大小

第II卷（非选择题）

三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）

11. 研究平抛运动的实验装置示意图如图甲所示。小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可在竖直木板上的坐标纸上描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图甲中的、、位置，在坐标纸上描绘出、、三个落点，如图乙所示。若三次实验中，小球三个落点、、相邻之间的水平位移之差分别是和、运动时间之差分别是和，忽略空气阻力的影响，则______，______。均选填“大于”、“等于”或“小于”

四、实验题（本大题共1小题，共9.0分）

12. 某同学利用如图所示的实验装置探究系统机械能变化量与摩擦阻力做功的关系，所用器材有：一端带光滑轻质滑轮且各处粗糙程度相同的长木板、轻细绳、的钩码若干、光电门个、数字计时器、带遮光条的滑块总质量为，其上可放钩码、刻度尺，当地重力加速度为，实验操作步骤如下：
    
    安装器材，调整两个光电门距离为，轻细绳下端悬挂个钩码，如图所示；
    接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；
    每次在最下端悬挂的钩码中去掉一个，把其放在滑块上，不断重复上述步骤；
    完成次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量、系统包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂的钩码总动能的增加量及系统总机械能的减少量，结果如下表所示：

回答下列问题：
实验中，当轻细绳悬挂个钩码时，在滑块通过两个光电门之间的过程中，系统总重力势能的减少量为______；
实验中，当轻细绳悬挂个钩码时，滑块通过两个光电门之间由于摩擦而产生的热量为______；
若以为横轴，为纵轴，在的坐标图中绘出图像；
则根据你所绘出的图像，滑块与木板之间的动摩擦因数为______。

五、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

13. 如图所示，班上物理课外探究小组在一起做抛球游戏。一个水平光滑固定平台与光滑斜面在点相连接。在某一次抛球过程中，他们拿一个小球在水平平台上以某一速度大小水平抛出，小球沿平台运动一段时间后，从离开，最后小球恰好落在斜面上的底端处。已知重力加速度大小为，空气阻力不计。同学们用一把尺子测出斜面顶端到斜面底端的水平距离和竖直高度后，并再利用重力加速度，求小球在平台上水平抛出时的速度大小。请你正确建立方程，帮助该同学求出小球在平台上水平抛出时的速度大小。

14. 如图甲所示为北斗七星位置示意图，它们只是宇宙中七颗普通的恒星，而且它们之间没有任何关系。其中天玑星是一个双星系统的天体结构，在天玑星周围还有一颗质量较小的伴星，天玑星和它的伴星绕着它们二者之间连线的某点做相同周期的匀速圆周运动，如图乙所示。现测得天玑星的质量为，二者之间连线的间距为，二者绕点做匀速圆周运动的周期为。万有引力常量为。试求天玑星的伴星的质量。

15. 如图所示，光滑固定斜面的倾角为，一劲度系数为的轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧上端与质量为的物体相连。用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体，滑轮右侧绳子与斜面平行。当静止不动时，弹簧的弹性势能为。已知重力加速度为。现用恒力竖直向下拉绳的另一端，使由静止开始沿斜面向上运动。试求：当弹簧恢复到原长时，物体的速度大小。

16. 如图所示，一半径为的光滑半球开口向下，固定在水平面上。一质量为的小球在球面上做水平的匀速圆周运动，圆心为。球心到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为。小球在运动过程中始终受到一个指向圆心、大小与其线速度大小成正比的力。为了使小球能够在半球面上做水平的匀速圆周运动，试求指向圆心的力与线速度的比例系数的最小值。重力加速度大小为。
    

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：根据牛顿第三定律可知。测量仪器对平台的压力与平台对测量仪器的支持力等大，飞船竖直向上做匀加速直线运动，有


联立可得：

故ACD错误，B正确。
故选：。
根据万有引力定律结合运动学公式得出的表达式，结合选项完成分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，熟悉万有引力定律，结合运动学公式即可完成分析，难度不大。
 

2.【答案】 

【解析】解：、小球经过点时，速度最小值满足，解得
绳子断裂后小球做平抛运动，则运动轨迹为抛物线，当下落到水平线上时，根据

解得
小球的运动轨迹可能是，故A正确，BCD错误。
故选：。
小球经过点时，根据牛顿第二定律求得最高点的最小速度，绳子断裂后做平抛运动，根据平抛运动的特点即可判断。
本题主要考查了平抛运动，抓住小球能最通过最高点，根据牛顿第二定律求得通过最高点的最小速度，即可判断。
 

3.【答案】 

【解析】解：根据题意，割刀相对于玻璃的运动速度垂直玻璃向上，即割刀对地的速度竖直向上；割刀沿玻璃运动方向与玻璃相对静止，所以割刀对地的水平速度与玻璃速度相同，然后根据平四边形定则，可知割刀相对地的速度方向可能沿方向，故C正确，ABD错误。
故选C。
为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形，则割刀相对于玻璃的运动速度应垂直玻璃，即当割刀沿玻璃运动方向移动的分速度等于玻璃移动的速度时，然后根据速度合成即可求解。
本题考查速度的合成，注意弄清割刀对地的两个分速度。
 

4.【答案】 

【解析】解：、初速度竖直向上，而受力水平方向，轨迹一定是曲线，故A错误；
B、由于力的方向始终向右，没有发生变化，故曲线的弯曲方向也不会发生变化，故B错误；
C、由于竖直向上的分速度大小不变，但水平向右的分速度逐渐变大，故曲线应向右弯曲，而非向上弯曲，故C错误；
D、因合外力沿轴，由合外力指向曲线弯曲的内侧来判断轨迹示意图是，故D正确。
故选：。
竖直方向的匀速运动与水平方向的匀加速运动的合运动一定是曲线运动，由合速度的方向变化趋势，及合外力指向曲线弯曲的内侧来判断运动轨迹．
分析好小圆柱体的两个分运动，由运动的合成与分解求其合速度；讨论两个分运动的合运动的性质，要看两个分运动的合加速度与两个分运动的合速度是否在一条直线上，如果在一条直线上，则合运动是直线运动，否则为曲线运动，由合外力的方向判断曲线弯曲的方向．
 

5.【答案】 

【解析】解：根据万有引力提供向心力有：
A.解得：，太空垃圾绕地球运动的轨道半径变小时，太空垃圾绕地球运动的角速度大小逐渐变大，故A错误；
B.解得：，太空垃圾绕地球运动的轨道半径变小时，太空垃圾绕地球运动的线速度大小逐渐变大，故B错误；
C.解得：，太空垃圾绕地球运动的轨道半径变小时，太空垃圾绕地球运动的加速度大小逐渐变大，故C错误；
D.解得：，太空垃圾绕地球运动的轨道半径变小时，太空垃圾绕地球运动的周期逐渐变小，故D正确；
故选：。
根据万有引力提供向心力，推导出太空垃圾运行周期、线速度、角速度与运动半径的关系进行求解。
太空垃圾的运动都看成匀速圆周运动，圆周运动的一切规律都适用，只是向心力的来源是唯一的，由万有引力提供．
 

6.【答案】 

【解析】解：因为不计空气阻力，物体在运动过程中只有重力做功，所以物体的机械能守恒，则图像为水平直线，故B正确，ACD错误。
故选：。
空气阻力不计，物体从抛出到运动到最高点的运动过程中，物体的机械能守恒，由此确定图像的形状。
解决本题的关键要掌握机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功，判断知道物体的机械能守恒。
 

7.【答案】 

【解析】解：、由动能定理可知，合外力对工件所做的功等于工件动能的增量，即重力与摩擦力对工件所做的总功等于工件动能的增量，故A错误；
、根据功能关系可知，摩擦力对工件所做的功等于工件机械能的增量，即摩擦力对工件所做的功等于工件的动能的增量和重力势能的增量之和，故B错误，C正确；
D、摩擦力对工件所做的功等于摩擦力与工件相对地面的位移的乘积，而摩擦生热等于摩擦力与工件相对皮带滑动的距离的乘积，本题中没有给出相关数据，故无法判断工件相对地面的位移与工件相对皮带滑动的距离的大小关系，则摩擦力对工件所做的功与工件和传送带之间的摩擦生热的关系无法判断，故D错误。
故选：。
合外力做功等于动能的增量。克服重力做功等于重力势能的增量。除重力以外的力对物体做的功等于物体机械能的增量；摩擦生热等于摩擦力与工件相对皮带滑动的距离的乘积。
解决本题的关键要掌握功能关系，知道除重力以外其它力做功等于机械能的增加量，知道摩擦产生的内能等于摩擦力与相对位移的乘积。
 

8.【答案】 

【解析】解：、平抛运动是匀加速曲线运动，所以小球的加速度不变，速度大小和方向都在不断变化，故A正确，B错误；
C、小球的速度方向和加速度方向之间的夹角的正切为，可知小球的速度方向和加速度方向之间的夹角逐渐变小，故C正确；
D.小球运动到点时的竖直速度小于小球运动到点时的竖直速度，由可知小球运动到点时重力的功率小于小球运动到点时重力的功率，故D错误。
故选：。
平抛运动时加速度恒定的匀加速曲线运动，速度大小和方向时刻在变，根据，可知小球的速度方向和加速度方向之间的夹角逐渐变小，利用可知小球运动到点时重力的功率小于小球运动到点时重力的功率。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，知道重力的瞬时功率即可求得。
 

9.【答案】 

【解析】解：、把看成整体，因为，水平方向、平衡，则竖直方向细线对向上的拉力与、的总重力平衡，所以最后再次静止不动时，上段细线竖直，不动，向右偏离原位置，所以恒力对小球不做功，恒力对小球做正功，故A错误，B正确；
、的位置不动，所以小球的重力势能不变，小球向右上方偏，小球的重力势能增加，故C错误，D正确。
故选：。
把看成整体，根据整体的受力情况，判断和的位置变化情况，再判断两个力做功情况以及重力做功情况，从而确定重力势能增加量关系。
解决本题的关键要灵活选择研究对象，采用整体法判断最后和的位置，能根据高度变化判断重力做功正负。
 

10.【答案】 

【解析】解：、细线的拉力大小为，细线的拉力提供做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：；做匀速圆周运动需要的向心力，做圆周运动的向心力由细线的拉力与摩擦力的合力提供，则，小球所受的摩擦力方向背离转轴，故A正确，B错误；
、球做圆周运动的向心力，所以小球所受的摩擦力大小小于小球所受的拉力大小，故C错误，D正确。
故选：。
两小球同轴转动，角速度相等，根据小球的受力情况，分析清楚向心力来源，应用向心力公式求解。
对小球正确受力分析、找出小球做圆周运动的向心力来源是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律即可解题。
 

11.【答案】等于  等于 

【解析】解：由图乙可知，等于；
平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动，由
可知等于。
故答案为：等于，等于
根据平抛运动水平方向做匀速直线运动规律解答。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解平抛运动在不同方向的运动特点结合运动学公式即可完成分析。
 

12.【答案】     

【解析】解：钩码下降的高度，每个钩码的质量
实验中，当轻细绳悬挂个钩码时，在滑块通过两个光电门之间的过程中，系统总重力势能的减少量为
实验中，当轻细绳悬挂个钩码时，滑块上有个钩码，滑块与钩码的总质量为
由能量守恒定律得：，代入数据解得：。
滑块通过两个光电门之间由于摩擦而产生的热量等于机械能的减少量
以为横轴，为纵轴，在的坐标图中绘出图像，图象如图所示

由可知图像的斜率
动摩擦因数
故答案为：；；图象如上图所示； 之间均正确。
根据重力势能的计算公式求出轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量。
根据能量守恒定律求出系统机械能的减少量。
应用描点法作出图象。
系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，求出图象的函数表达式，根据图示图象求出动摩擦因数。
理解实验原理是解题的前提；应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，要掌握描点法作图的方法；计算时要注意有效数字的保留。
 

13.【答案】解：设小球在平台上水平抛出时的速度大小为，小球从运动到的时间为，有水平方向
竖直方向
联立解得
答：小球在平台上水平抛出时的速度大小为。 

【解析】小球做平抛运动，我们可以把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动，竖直方向上的自由落体运动来求解，两个方向上运动的时间相同；根据平抛运动的规律进行判断。
本题主要是考查了平抛运动的规律，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，结合运动学公式灵活求解。
 

14.【答案】解：设伴星的质量为，天玑星的轨道半径为，伴星的轨道半径为，对伴星，有
对天玑星，有
由题意知

以上联合求解得
答：天玑星的伴星的质量为。 

【解析】双星在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的点做周期相同的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律分别对两恒星进行列式，从而解得天玑星的伴星的质量．
双星是圆周运动在万有引力运用中典型问题，关键抓住它们之间的关系：角速度和周期相同，由相互之间的万有引力提供向心力．
 

15.【答案】解：设物体处于静止状态时弹簧的压缩量为，弹簧恢复原长时物体的速度为。
当物体处于静止状态时，以物体为研究对象，由平衡条件有
  
从开始运动到弹簧恢复原长的过程中，对，由动能定理得
 
由弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系得
联立解得
答：当弹簧恢复到原长时，物体的速度大小为。 

【解析】当物体处于静止状态时，根据共点力平衡条件和胡克定律求出弹簧的压缩量。从开始运动到弹簧恢复原长的过程中，对，利用动能定理列方程，即可求解当弹簧恢复到原长时物体的速度大小。
解决本题时，要明确物体的受力情况，判断各力的做功情况，运用动能定理处理。
 

16.【答案】解：设半球面对小球的支持力大小为，指向圆心的力与线速度的比例系数为。根据题意，小球在半球面上做水平的匀速圆周运动，受到向下的重力、半球面对它的支持力和指向圆心的力。设轨道半径为，有竖直方向
沿方向
由题意知
联立解得
由于是实数，必须满足
由此得
可见，为了使小球能够在该圆周上运动，指向圆心的力与线速度的比例系数的最小值为
答：指向圆心的力与线速度的比例系数的最小值。 

【解析】球在球面上做水平的匀速圆周运动，需要正确地对其进行受力分析并结合向心力的公式，求出相应的结果．
该题中，正确地进行受力分析是解题的关键．