2021-2022学年湖南省部分校高一（下）期末物理试卷（含解析）

绝密★启用前

2021-2022学年湖南省部分校高一（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）

1. 明代出版的天工开物一书中，有牛力齿轮牛转翻车的图画，如图所示，这说明勤劳勇敢的先辈们已经掌握了齿轮传动技术。甲、乙两轮的半径不相同，在两轮转动过程中不打滑，下列说法正确的是(    )

A. 两轮边缘质点的加速度大小相等
B. 两轮边缘质点的线速度大小相等
C. 两轮的角速度相等
D. 两轮的转速相等

2. 等量异种电荷的电场如图所示，、、是电场中的三个点，是两电荷连线的中点，也是、连线的中点，且垂直两电荷连线，下列说法正确的是(    )

A. 点的电场强度大于点的电场强度
B. 点的电场强度等于点的电场强度
C. 点的电势高于点的电势
D. 点的电势比、两点的电势都低

3. 如图所示，在体育课上进行篮球训练时，甲、乙两同学将两个篮球分别水平抛出后两篮球在空中的点相遇，已知甲同学抛出点的高度比乙同学抛出点的高度大，不计空气阻力，篮球可看成质点，则下列说法正确的是(    )

A. 乙同学比甲同学先将篮球抛出
B. 两篮球相遇前，甲同学抛出的篮球在空中运动的时间长
C. 乙同学抛出的篮球初速度一定大
D. 甲同学抛出的篮球在相遇前的水平位移一定小

4. 越来越多的城市有了地铁，截至年月日，中国内地已开通城轨交通线路长度共计公里，地铁公里。某地铁的最高行驶速度为，加速和减速时的加速度大小均为，若甲、乙两站在同一直线上，且两站间的距离为，则该地铁从甲站行驶到乙站的最短时间为(    )

A.  B.  C.  D.

5. 某游乐场中的水滑梯如图所示，可视为由倾斜的光滑轨道和水平的阻力轨道组成。若人视为质点从距水平轨道高的水滑梯的顶端滑下，人在水平轨道上受到的平均阻力为其所受重力的。出于安全考虑，要求人不能碰撞水平轨道的末端，则水平轨道的长度至少为(    )

A.  B.  C.  D.

6. 小船曾是人们过河的主要工具。如图所示，已知河的两岸平行，宽度为，河水以大小为的速度匀速流动，小船在静水中的速度大小为，且。下列说法正确的是(    )

A. 要使小船渡河的位移最小，渡河时小船的船头应垂直河岸
B. 要使小船渡河的时间最短，小船的船头应与河岸成一定夹角小于
C. 小船渡河的最短时间为
D. 若小船船头垂直河岸渡河，则小船渡河的实际速度大小为

二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）

7. 如图所示，运动员把铅球视为质点从点斜向上抛出，不计空气阻力，点是轨迹的最高点，点比点的位置低是下落过程中的点，下列说法正确的是(    )

A. 铅球在点的动能小于在点的动能
B. 铅球在最高点的速度为
C. 铅球从点运动到点的过程中机械能守恒
D. 若铅球在点的速度方向与竖直方向的夹角越小，则落地点到点的水平距离一定越大

8. 北京时间年月日时分，“神舟十四号”名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲全都顺利进入“天和”核心舱。已知核心舱距地球的高度为，绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为，地球的半径为，引力常量为，把地球看成质量分布均匀的球体，球体的体积公式为球体的半径，不考虑地球自转的影响。下列说法正确的是(    )

A. 地球的质量为
B. 核心舱转动的角速度为
C. 地球表面的重力加速度大小为
D. 地球的密度为

9. 如图甲所示，、两块相互平行的金属板板间距离足够大，其中板接地，、板间的电势差随时间的变化关系如图乙所示，靠近板有一带正电粒子，从开始，只在电场力作用下从点由静止开始运动。关于该粒子的运动情况，下列说法正确的是(    )

A. 粒子在、板间可能做往复运动
B. 粒子一直向板运动
C. 在一个周期内，粒子一直做加速运动
D. 在一个周期内，电场力对粒子做功为

10. 如图所示，一质量为的小球用线悬挂于点，开始时悬线竖直，对小球施加一与水平方向夹角为的力将小球缓慢拉离竖直位置，直至悬线水平。拉动过程中，悬线始终处于伸直状态，已知重力加速度为，，则在此过程中，下列说法正确的是(    )

A. 拉力的最大值为 B. 拉力的最小值为
C. 悬线上拉力的最小值为 D. 悬线上拉力的最小值为

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11. 某学习小组的同学利用如图甲所示的装置进行“验证力的平行四边形定则”实验，结点连接三条细线其中一条细线另一端与橡皮条连接，橡皮条的另一端固定在钉子上，另外两条细线分别连接着弹簧测力计、。实验时需要记录弹簧测力计和力传感器的示数以及三条细线的方向。
    
    某次实验时弹簧测力计的示数如图甲所示，则该示数为______。
    另一小组同学做该实验时，记录两条细线的拉力，并在图乙中画出了力的示意图，根据平行四边形定则，这两个力的合力大小为______。结果保留三位有效数字
12. 某实验小组同学利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度大小。
    
    小组同学想测重物的质量，但没有天平，该小组同学用弹簧测力计测出重物受到的重力如图乙所示，则重物受到的重力______，再算出重物的质量。
    按图甲中所示，用手拉住纸带使之静止，之后应该______。
    A.先闭合打点计时器所接的电源开关，后松开手指让纸带自由下落
    B.先松开手指让纸带自由下落，后闭合打点计时器所接的电源开关
    重复三次中的正确操作，在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带如图丙所示。将打出的第一个点记作，从点后某个点开始，依次标为、、、，分别测出部分计时点到点的距离，已知打点计时器打点周期，则打计时点“”时重物的速度大小______。保留三位有效数字
    
    从重物开始下落到打计时点“”时，重物减少的重力势能为______保留三位有效数字。比较打计时点“”时重物的动能，可以发现，在误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒。

四、计算题（本大题共3小题，共41.0分）

13. 年月日，中国商飞公司即将交付的首家用户的首架大飞机首次飞行试验成功。该飞机的质量为，起飞过程中从静止开始沿直线滑跑，当位移大小为时，飞机的速度大小为。在此过程中飞机的牵引力和受到的阻力均为恒力，且阻力为飞机受到的重力的倍，重力加速度大小为。求：
    飞机的牵引力大小；
    飞机的速度大小为时，牵引力的功率。
14. 如图所示，甲从点由静止开始做加速度大小的匀加速直线运动，后，乙以的初速度，的加速度从点匀加速追赶甲，且恰好在点追上甲。
    求、两点间的距离及甲从点运动到点所用的时间；
    若乙追上甲后立即做匀速直线运动，甲的运动情况不变，求乙与甲再次相遇时甲的速度大小。

15. 如图所示，轻弹簧上端系在点，下端连接一不可伸长的轻质细绳，绳下端绕过处的小定滑轮，系着质量的滑块视为质点。滑块静止在点正下方水平地面的处，定滑轮的离地高度。给滑块施加一大小为的水平恒力未画出，使滑块从点运动距离到点。已知弹簧的劲度系数，滑块与水平地面间的动摩擦因数，重力加速度大小为。弹簧原长时绳下端刚好到达点，弹簧始终处于弹性限度内且下端未到点。求：
    滑块静止时对地面的压力大小；
    滑块从点运动到点的过程中摩擦力做的功；
    滑块从点运动到点的过程中的最大速度。
    

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、在两轮转动过程中不打滑，在相等时间内两轮边缘上的质点在相等时间内转过的弧长相等，两轮边缘质点的线速度大小相等，故B正确；
A、两轮边缘质点的线速度大小相等，两轮的半径不同，由可知，两轮边缘质点的加速度大小不相等，故A错误；
C、两轮边缘质点的线速度大小相等，两轮的半径不同，由可知，两轮的角速度不相等，故C错误；
D、两轮的转速，两轮边缘质点的线速度大小相等，两轮的半径不同，两轮的转速不相等，故D错误。
故选：。
在两轮转动过程中轮不打滑，两轮边缘上各点的线速度大小相等，根据线速度与角速度、转速的关系、向心加速度公式分析答题。
解决本题的关键知道共轴转动，角速度大小相等，靠传送带传动，轮子上各点的线速度大小相等；根据题意应用基础知识即可解题。
 

2.【答案】 

【解析】解：、根据等量异号点电荷电场线的分布可知，点的电场强度小于点的电场强度，故A错误；
B、根据等量异号点电荷电场线的对称性可知，、两处电场线疏密程度相同，则场强大小相同，场强方向水平向右，所以、两点的电场强度相同，故B正确；
、等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，所以点、点和点的电势相等，故CD错误。
故选：。
根据等量异种电荷周围电场线的分布确定各点电场强度的方向是否相同，抓住沿着电场线电势逐渐降低以及等量异种电荷连线的垂直平分线是等势线确定各点电势的高低。
解决本题的关键是要知道等量异种电荷周围电场线的特点，会根据电场线分析电势的高低，掌握判断电势能高低的方法。
 

3.【答案】 

【解析】解：、根据竖直方向的运动规律可得，下落高度为时，有：，解得：；
由于两篮球相遇时甲同学抛出的篮球运动的竖直高度大，所以甲同学抛出的篮球运动时间长，甲同学比乙同学先将篮球抛出，故A错误、B正确；
C、根据题中条件无法判断两个篮球初速度的大小关系，故C错误；
D、设水平方向的速度大小为时，水平方向的位移，由于水平方向的初速度大小不知道，无法判断水平位移的大小，故D错误。
故选：。
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，根据平抛运动的规律进行解答。
本题主要是考查了平抛运动规律的应用，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，能够根据平抛运动的规律结合运动学公式解答。
 

4.【答案】 

【解析】解：地铁的最高行驶速度：
由可知，加速到最大速度所需要的最短时间为：
加速阶段位移：
由可知，减速阶段需要的最短时间为：
减速阶段位移：
故匀速阶段的位移：
匀速阶段所需要的最短时间：
则该地铁从甲站行驶到乙站的最短时间：
故D正确，ABC错误。
故选：。
根据匀变速直线运动速度时间公式求解加减速运动时间，然后根据匀速直线运动规律求解匀速运动时间，即可求出最短时间。
本题考查匀变速直线运动规律和推论，关键是熟练掌握公式，根据已知条件灵活选择公式即可解决，属于基础题。
 

5.【答案】 

【解析】解：对人从距水平轨道高的水滑梯的顶端滑下到水平轨道的末端时由动能定理可知

代入数据解得：
即水平轨道的长度至少为。故A正确，BCD错误；
故选：。
人由静止从水滑梯上滑下到水平轨道的末端速度为零，由动能定理即可计算出水平轨道的长度。
本题要有建立物理模型的能力，运用机械能守恒定律、动能定理解答时，要灵活选择研究的过程．
 

6.【答案】 

【解析】解：、船速大于水流的速度，要使小船渡河的位移最小，则需要使小船到达河的正对岸，即合速度方向指向对岸，此时船头应与河岸上游有一个适当的夹角为，故A错误；

B、要使小船渡河的时间最短，则需要始终保持小船船头的指向垂直于河岸，故B错误；
C、小船船头的指向垂直于河岸渡河的时间最短，则渡过时间为：，故C正确；
D、若小船船头垂直河岸渡河，则小船渡河的实际速度大小为，故D错误。
故选：。
小船航行时速度为静水中的速度与河水流速二者合速度，当以静水中的速度垂直河岸过河的时候渡河时间最短；根据匀速直线运动的位移时间关系计算时间；欲使小船到达河的正对岸，即合速度方向指向对岸，结合运动学公式，及矢量的合成法则，即可解答。
小船过河问题属于运动的合成问题，要明确分运动的等时性、独立性，运用分解的思想，看过河时间只分析垂直河岸的速度，分析过河位移时，要分析合速度．
 

7.【答案】 

【解析】解：、不计空气阻力，运动员把铅球抛出后铅球只受重力作用，抛出到落地整个过程中机械能守恒，取地面为零势能面，点比点的位置低，点重力势能比点小，则点动能比点大，故AC正确；
B、铅球抛出后做斜抛运动，在最高点时竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，故B错误；
D、铅球被抛出后做斜抛运动，竖直方向上做竖直上抛运动，水平方向上做匀速直线运动，在点的速度方向与竖直方向的夹角越小，竖直方向分速度越小，竖直上抛到落地时间就越短，落地水平距离与水平方向初速度和时间有关，则落地点到点的水平距离不一定越大，故D错误。
故选：。
铅球被抛出后只受重力作用，机械能守恒，做斜抛运动，竖直方向上做竖直上抛运动，水平方向上做匀速直线运动，根据抛体运动规律分析即可。
本题考查机械能守恒定律和抛体运动的结合，对于斜抛和平抛这些抛体运动，研究的基本方法是运动的合成和分解，本题关键知道水平射程与什么因素有关。
 

8.【答案】 

【解析】解：根据万有引力提供向心力可得，解得：；；
由于
可得
故AD正确，BC错误。
故选：。
根据万有引力提供向下力可解得质量、加速度、角速度的表达式，根据密度的公式解得密度。
本题考查了人造卫星的相关知识，解决本题的关键要建立模型，掌握万有引力提供向心力。
 

9.【答案】 

【解析】解：由图可知，前一半周期内板电势高，则粒子向板做匀加速运动，后一半周期内板电势低，则粒子向板做匀减速直线运动，由对称性可知，在一个周期末粒子的速度减为，由周期性可知，粒子一直向板运动，故AC错误，B正确；
D.由于粒子在一个周期内先做匀加速后做匀减速且一个周期末粒子的速度刚好减为，由动能定理可知，在一个周期内，电场力对粒子做功为，故D正确。
故选：。
时间内粒子向板做匀加速直线运动，时间内粒子向板做匀减速直线运动，根据对称性，在时刻速度最大，在时刻速度恰好为零，接下来，粒子重复上述运动，所以粒子一直向板运动。
粒子在交变电场作用下做匀变速运动，当电场改变方向时粒子所受电场力同时改变方向，根据运动规律求解粒子的运动情况，掌握规律是解决问题的关键。
 

10.【答案】 

【解析】解：由于小球缓慢拉离竖直位置，直至悬线水平过程中小球始终处于平衡状态，且拉力的方向不变，以小球为研究对象，根据矢量三角形法则得到小球在不同位置处的受力情况如图所示。
A、根据图象可知，当细线处于水平方向时拉力最大，根据图中几何关系可得拉力的最大值为，故A正确；
B、初始位置时拉力最小，最小值为，故B错误；
、根据图象可知，当拉力方向与悬线垂直时拉力最小，根据图中几何关系可得悬线上拉力的最小值为，故C正确、D错误。
故选：。
以小球为研究对象进行受力分析，根据受力情况作出各力所在的矢量三角形，根据线段长短分析力的变化，根据几何关系进行求解。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的关键是能清楚各力随角度的变化情况，能够利用矢量三角形法进行分析。
 

11.【答案】   

【解析】解：弹簧秤的最小分度为，则读数为根据平行四边形定则，做出了合力如图所示

取如图所示方格每边的长度表示，由上图得出两力的方向互相垂直；作出平行四边形，即其对角线的长度表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，
则合力为
故答案为：；。
做探究共点力合成的规律实验：我们是让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，测出两个力的大小和方向以及一个力的大小和方向，用力的图示画出这三个力，用平行四边形做出两个力的合力的理论值。
本题考查了弹簧秤的读数及作力的图示，都属对基础技能的考查；应注意读数时要注意精度及题目的要求．
 

12.【答案】       

【解析】解：由图示弹簧测力计可知，其分度值是，读数是。
为充分利用纸带，应先接通电源然后再释放纸带，故A正确，B错误。
故选：。
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，
打点时重物的速度大小
从重物开始下落到打计时点“”时，重物减少的重力势能
故答案为：均正确；；；。
根据图示弹簧测力计确定其分度值，然后读出其读数。
根据实验注意事项分析答题。
应用匀变速直线运动的推论求出瞬时速度大小。
根据重力势能的计算公式求解。
理解实验原理、掌握基础知识是解题的前提与关键，应用匀变速直线运动的推论、重力势能的计算公式即可解题；解题时注意单位换算与有效数字的保留。
 

13.【答案】解：飞机从静止开始沿直线滑跑，当位移大小为时，飞机的速度大小为。在此过程根据动能定理有：

解得：。
机的速度大小为时，牵引力的功率由
解得：。
答：飞机的牵引力大小为。；
飞机的速度大小为时，牵引力的功率为。 

【解析】根据牛顿第二定律求飞机受到推力的大小；
飞机的速度大小为时，受到牵引力的功率，由此求出功率。
解决本题的关键要掌握匀变速直线运动的速度位移公式，并能灵活运用，要知道加速度是联系力和运动的桥梁。
 

14.【答案】解：由位移一时间关系，对甲分析有，
对乙分析有
解得

设甲、乙第一次相遇时的速度大小分别为、，有



解得
答：、两点间的距离为，甲从点运动到点所用的时间为；
乙与甲再次相遇时甲的速度大小为。 

【解析】根据甲和乙的位移相同，时间相差计算距离和时间的大小；
乙与甲再次相遇，位移相等，计算此时速度的大小。
本题考查追击相遇问题，注意利用位移相等这个关键条件，从而计算时间速度。
 

15.【答案】解：滑块静止在处时，弹簧伸长量为，由共点力平衡条件得
  
可得地面对滑块的支持力为
根据牛顿第三定律知，滑块静止时对地面的压力大小为
设滑块运动过程中，绳与水平方向的夹角为，则弹簧伸长量为
滑块竖直方向处于平衡状态
则得：，保持不变，则滑块从点运动到点的过程中摩擦力做的功为
解得：
当滑块加速度为零时，滑块的速度最大，设此时绳与水平方向夹角为，则
解得：
此时，弹簧伸长量为
解得：
滑块运动距离为
根据动能定理得
  
最大速度为
答：滑块静止时对地面的压力大小为；
滑块从点运动到点的过程中摩擦力做的功为；
滑块从点运动到点的过程中的最大速度为。 

【解析】滑块静止在处时，受到重力、弹簧的拉力和地面的支持力，由胡克定律求出弹簧的拉力，再由平衡条件求地面对滑块的支持力，根据牛顿第三定律得到滑块静止时对地面的压力大小。
滑块竖直方向处于平衡状态，由平衡条件求出地面对滑块的支持力，从而求得滑动摩擦力，再求解摩擦力做的功。
当滑块加速度为零时，滑块的速度最大，根据平衡条件和几何关系求出此时绳与水平方向夹角，从而求得弹簧的伸长量和滑块运动距离，再由动能定理求最大速度。
解决本题的关键要根据平衡条件得出地面对滑块的支持力保持不变，从而求出滑动摩擦力。要知道滑块的加速度为零时速度最大，运用动能定理可求出最大速度。