2021-2022学年河南省信阳市高一（下）期末教学质量检测物理试题（解析版）

2021-2022学年度高一下学期期末教学质量检测

物理试题

注意事项：

1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷相应的位置。

2.全部答案在答题卡上完成，答在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第Ⅰ卷选择题（共40分）

一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的4个选项中，第1~6题只有一个选项正确，第7~10题有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

1. 关于运动学的知识，下列说法正确的是（　　）

A. 水平地面上的物体在某一段时间内运动的路程为零，则该物体相对地面一定是静止的

B. 物体运动的加速度为正值，表示物体的速度越来越大

C. 在同一直线上运动的甲、乙两个物体速度分别为和，则甲的速度小于乙的速度

D. 高速公路上限速“”，“”指的是平均速度的大小

【答案】A

【解析】

【详解】A．水平地面上的物体在某一段时间内运动的路程为零，说明其没有运动，则该物体相对地面一定是静止的，故A正确；

B．物体运动的加速度为正值，表示物体的速度变化量沿正方向，不一定表示速度在增大，例如速度为负值，加速度为正值，故B错误；

C．速度是矢量，比较速度大小要比较速度绝对值，则甲的速度更大，故C错误；

D．高速公路_上限速“120km/h”，“120km/h”指的是瞬时速度的大小，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，倾角为的光滑斜面静止在水平面上，斜面顶端固定有光滑小滑轮，现用轻绳通过小滑轮拉住一半径为R的球体，初始时刻绳与竖直方向的夹角为，若缓慢移动绳的端点使球体往下移动，此过程中力F方向不变，斜面始终保持静止。则下列说法正确的是（　　）

A. 力F先减小后增大 B. 斜面对球体的支持力先减小后增大

C. 地面对斜面的支持力保持不变 D. 地面对斜面的摩擦力逐渐减小

【答案】D

【解析】

【分析】根据题中物理情景描述可知，本题考查动态平衡问题，根据共点力平衡的规律，运用力的三角形等，进行分析推断。

【详解】对球受力分析，将三力平移组成闭合三角形，如图

由几何关系知与竖直方向的夹角逐渐减小，则与都逐渐减小，又由整体法可知，地面对斜面的支持力和对斜面的摩擦力都逐渐减小。

故选D。

3. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与离地高度大约的天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与天和核心舱对接。则神舟十二号飞船（　　）

A. 在轨道Ⅰ运动经过A点时的速度比从轨道Ⅱ运动经过B点时的速度大

B. 在轨道Ⅱ运动经过B点时的加速度比从轨道Ⅲ运动经过B点时的加速度小

C. 在B处与天和核心舱对接后，其线速度大于第一宇宙速度

D. 在B处与天和核心舱对接后在轨道Ⅲ运动周期大于24小时

【答案】A

【解析】

【详解】A．从轨道Ⅱ变换到轨道Ⅲ需要在B点加速，即轨道Ⅲ上的线速度大于轨道Ⅱ上B点的速度，由

可知轨道Ⅰ线速度大于轨道Ⅲ上的线速度，故在轨道Ⅰ运动经过A点时的速度比从轨道Ⅱ运动经过B点时的速度大，故A正确；

B．根据可知

故神舟十二号飞船在轨道Ⅱ和在轨道Ⅲ运动经过B点时加速度相同，故B错误；

C．因为第一宇宙速度是飞船环绕地球运动的最大绕行速度，所以神舟十二号飞船在B处与天和核心舱对接后，其线速度小于第一宇宙速度，故C错误；

D．因为同步卫星离地球的高度大约为，由

可知，轨道半径越大，周期越大，则在B处与天和核心舱对接后在轨道Ⅲ运动周期小于24小时，故D错误。

故选A。

4. 如图甲所示，光滑水平面上静置一足够长的木板Q，小滑块P放置其上表面，木板Q在水平拉力F作用下，其加速度a随拉力F变化的关系图像如图乙所示，取重力加速度，则P、Q间的动摩擦因数为（　　）

A. 0.1 B. 0.2 C. 0.3 D. 0.4

【答案】B

【解析】

【详解】设P的质量为m，Q的质量为M，P、Q间动摩擦因素为，由题图可知，当时，P和Q恰好未发生相对滑动，由牛顿第二定律可得

解得

当时，对Q由牛顿第二定律得

可知时，图像的斜率

可得木板的质量为，可得小滑块P的质量

由题图可知，当a=0时，F=4N，则有

可得

ACD错误，B正确。

故选B。

5. 如图所示，斜面固定在水平面上，两个小球分别从斜面底端O点正上方A、B两点向右水平抛出，与之间的距离满足，最后两球都垂直落在斜面上，A、B两球击中斜面位置到O点的距离之比为（　　）

A. 3∶2 B. 2∶1 C. 5∶2 D. 3∶1

【答案】C

【解析】

【详解】设落到斜面上的位置分别为P、Q，如图所示

由题意知，落到斜面上时两小球的速度与水平面夹角相等，根据平抛运动的推论知，位移与水平面夹角也相等，则与相似，对应边成比例，则

故选C。

6. 如图所示，物体静止在粗糙的水平面上，若分别施加不同的力F使物体从静止开始运动，三种情形下物体的加速度相同，在发生相同位移的过程中力F的功分别为，力F的功率分别为。则（　　）

A B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】物体的加速度相同，说明物体受到的合力相同，即水平方向所受合力相同，三种情形下根据牛顿第二定律分别列式可得

通过比较可得

由于物体运动的位移x相同，加速度a相同，所以物体的速度v也相同。由做功和功率定义可得

，

，

，

结合前式可得

，

故选C。

7. 某质点做直线运动的位移一时间图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A. 该质点在时刻离出发点最远

B. 在时间内，该质点运动的加速度方向不变

C. 该质点在时间内的平均速度为零

D. 在时间内，该质点先做加速运动，后做减速运动

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由图可知，该质点在时刻回到出发点。故A错误；

BD．图线的斜率表示质点的运动速度，由图可知，该质点在时间内做正方向的匀速直线运动，时间内先减速，减至零，然后做反方向的加速运动，时间内做反方向的匀速直线运动。质点在时间内的速度，小于在时间内的速度。根据加速度与速度方向的关系可知，在时间内，该质点运动的加速度方向不变。故B正确，D错误；

C．在时间内，位移为零，平均速度为零。故C正确。

故选BC。

8. 如图所示，相同材料制成的A、B两转轮水平放置，它们靠轮边缘间的摩擦转动，两轮半径RA= 2RB，当主动轮A以恒定转速匀速转动时，在A轮边缘放置的小木块P（可看作质点）恰能与轮保持相对静止。若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮也相对静止，则木块距B轮转轴的距离可以为（）

A. RB B.  C.  D.

【答案】CD

【解析】

【详解】A和B用相同材料制成的，靠摩擦传动，边缘线速度相同，则

ωARA=ωBRB

所以

对于在A边缘的木块，最大静摩擦力恰为向心力，即为

mRAωA2=fmax

当在B轮上恰要滑动时，设此时半径为R，则有

mRωB2=fmax

解得

则能使木块相对B轮静止。

故选CD。

9. 某静电场的电场线如图中实线所示，虚线是某个带电粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子一定带正电荷

B. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度

C. 粒子在M点的动能大于它在N点的动能

D. 粒子一定是从M点运动到N点

【答案】AB

【解析】

【详解】A．由粒子的运动轨迹可知，粒子所受静电力沿着电场线的方向，所以粒子带正电荷，选项A正确；

B．电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由题图可知，N点的场强大于M点的场强，粒子在N点的受力大于在M点的受力，所以粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度，选项B正确；

C．若带正电的粒子从M点运动到N点，静电力做正功，粒子动能增大，若带正电的粒子从N点运动到M点，静电力做负功，粒子动能减小，总之粒子在M点的动能小于它在N点的动能，选项C错误；

D．根据粒子运动的轨迹可以判断其受力的方向，但不能判断其运动的方向，选项D错误。

故选AB。

10. 如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上O点的转轴上，另一端与一质量为m、套在粗糙固定直杆A处的小球（可视为质点）相连，直杆的倾角为，，B为的中点，等于弹簧原长。小球从A处由静止开始下滑，初始加速度大小为，第一次经过B处的速度大小为v，运动到C处速度为0，之后又沿杆向上滑行。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A. 小球与直杆间动摩擦因数小于 B. 若撤去弹簧，小球在直杆上可能处于静止状态

C. 弹簧具有的最大弹性势能为 D. 小球在A处的加速度满足

【答案】ACD

【解析】

【详解】ABC．设小球从A运动到B的过程克服摩擦力做功为，A、B间的竖直高度为h，弹簧具有的最大弹性势能为，根据能量守恒定律，对小球从A到B的过程有

A到C的过程有

解得

设从A运动到C摩擦力的平均值为，由得

所以

在B点，摩擦力

由于弹簧对小球有拉力（除B点外），小球对杆的压力大于，所以

可得

即

则若撤去弹簧，小球在直杆上会向下加速不能保持静止状态，故AC正确，B错误；

D．根据牛顿第二定律得，在A点有

在C点有

其中AC两点关于B点对称，杆对球的支持力相等，则两点处摩擦力相等，则两式相减得

即

故D正确。

故选ACD。

第Ⅱ卷非选择题（共60分）

二、实验题（本大题共2小题，共15分）

11. 某同学根据机械能守恒定律，探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系，实验过程如下：

①用游标卡尺测出挡光片的宽度d，用弹簧秤测出滑块和遮光条的总质量M；

②将轻弹簧一端固定气垫导轨左侧，如图甲，调整导轨至水平；

③用带有挡光片的滑块压缩弹簧（不栓接），记录弹簧的压缩量x；用计算机记录滑块通过光电门的挡光时间；

④重复③的操作，得到是与x的关系如图乙。

（1）该实验可以用（用）表示弹簧弹性势能___________。

（2）由图乙知，滑块速度v与位移x成___________比；由上述实验可得结论，对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的___________成正比。

【答案】    ①.     ②. 正    ③. 压缩量（或形变量）的平方

【解析】

【详解】（1）[1]由机械能守恒定律可知，弹簧弹性势能转化为滑块的动能，因此弹簧弹性势能为

（2）[2]图线是过原点的倾斜直线，而代表速度的大小，所以滑块的速度v与位移x成正比；

[3]弹性势能转化为动能，即

即弹性势能与速度平方成正比，而由[3]中的分析可知，速度的大小与弹簧的压缩量成正比，因此弹性势能与弹簧压缩量平方成正比。

12. 为了测量木块与桌面间的动摩擦因数，小明同学设计了如图所示的实验装置来测量。

（1）实验步骤如下：

①安装好实验器材，接通打点计时器电源，然后释放木块

②砂桶下落过程中快速读出弹簧测力计读数F

③改变砂桶中砂的质量，换用新的纸带重复多次实验

④计算出不同纸带对应的加速度值

⑤描点作出a—F图像

实验时，必须要保证砂和砂桶的质量远小于木块的质量吗？___________。（填“必须”或者“不必”）

（2）实验获得的一条纸带如图所示，用刻度尺测量数据如下：x1= 8.02cm，x2= 19.22cm，x3= 33.63cm，x4= 51.25cm。相邻两个计数点间还有四个点没有画出（电磁打点计时器打点频率为50Hz。取g= 10m/s2，结果保留两位小数）。则打这条纸带时木块的加速度大小为___________m/s2；

（3）实验得到的a—F图像如图所示，横截距为c，纵截距为 - b，已知当地的重力加速度为g，则木块和桌面间的动摩擦因数μ=___________；

（4）由图像还可以得到木块质量M=___________。

【答案】    ①. 不必    ②. 3.20    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]木块受到的拉力可由弹簧测力计读出，故不需要保证砂和砂桶的质量m远小于木块的质量M。

（2）[2]已知电磁打点计时器打点频率为50Hz，且相邻两个计数点间还有四个点没有画出，则根据逐差法有

，T= 0.1s

代入数据有

a= 3.20m/s2

（3）[3]（4）[4]对木块，根据牛顿第定律得

F - μMg=Ma

得

a—F图像纵轴截距为 - b，则

 - b= - μg

所以

a—F图像纵轴斜率为，则

则木块的质量

三、计算题（本大题共4小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

13. 如图所示，两个质量均为的小环套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为L的轻绳一端系在小环上，另一端系在质量为的木块上，两小环均保持静止。重力加速度取。

（1）求每个小环对杆的压力大小；

（2）若小环与杆之间的动摩擦因数，求两环之间的最大距离。

【答案】（1）10N；（2）L

【解析】

【详解】（1）对两个小环和木块整体由平衡条件得

解得

由牛顿第三定律可知，每个小环对杆的压力大小为

（2）小环刚好不滑动时，小环受到的静摩擦力达到最大值，设此时绳拉力大小为T，与竖直方向夹角为，对M由平衡条件得

对m由平衡条件得

联立解得

由几何关系可得，两环之间的最大距离为

14. 我国自行研制的“天问1号”火星探测器于2021年5月19日成功着陆火星。降落过程中，“天问1号”减速至距离火星表面100米时进入悬停阶段，接着探测器平移寻找合适的着陆点；找到安全着陆点后在缓冲装置和气囊保护下实行“无动力着陆”，此过程可简化为在竖直方向先自由下落，后做匀减速直线运动，到达火星表面时速度恰好为零。已知“天问1号”火星探测器总质量为m，在下面的计算中取火星的质量为地球的0.1倍，半径为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力，求：

（1）悬停阶段反推发动机提供的制动力大小；

（2）若“无动力着陆”过程经历的时间为，g取，求减速过程的加速度大小（保留两位有效数字）。

【答案】（1）0.4mg；（2）

【解析】

【详解】（1）物体在火星表面

在地球表面

解得火星表面的重力加速度

探测器受到万有引力和发动机施加的制动力的作用，处于平衡状态

（2）设探测器自由下落的末速度大小为v，则下落全过程平均速度为，由

自由下落过程

减速过程

解得

15. 如图所示，正三角形位于竖直面内，在同一水平线上。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从A点以某一初速度水平抛出，小球恰好经过N点。若在该带电小球运动的区域内加上竖直面内的匀强电场Ⅰ，仍将小球从A点以相同初速度水平抛出，小球从连线上某点经过时速率与初速度大小相同；若在该带电小球运动的区域内加上竖直面内的匀强电场Ⅱ，同时在三角形所包围的平面内固定放置一个点电荷（电荷量Q未知），仍将小球从A点以相同初速度水平抛出，小球恰好做圆周运动经过N、M点。已知正三角形的边长为L，重力加速度为g，静电力常量为k，不计空气阻力。求：

（1）小球的初速度大小；

（2）满足条件的匀强电场Ⅰ的场强最小值的大小和方向；

（3）匀强电场Ⅱ场强及点电荷的电荷量Q。

【答案】（1）；（2），方向沿方向；（3），方向竖直向上；

【解析】

【详解】（1）小球做平抛运动经过N点

得

（2）类比斜上抛运动，由题意知小球在电场Ⅰ中运动时，合力方向垂直于斜向下，则满足条件的最小电场沿方向

得

（3）粒子做匀速圆周运动，粒子轨迹如图，点电荷的库仑力提供向心力，则

得

方向竖直向上

由几何关系知

解得

16. 如图所示，一足够长的倾斜传送带以速度顺时针匀速运动，传送带与水平方向的夹角。质量的小物块P和质量的小物块Q由跨过定滑轮的轻绳连接，P与定滑轮间的绳子与传送带平行，轻绳足够长且不可伸长。某时刻物块P从传送带上端以速度冲上传送带（此时P、Q的速率相等），已知物块P与传送带间的动摩擦因数，不计滑轮的质量与摩擦，整个运动过程中物块Q都没有上升到定滑轮处。（，，）求：

（1）物块P刚冲上传送带时的加速度大小；

（2）从P刚冲上传送带到沿传送带运动到最远处的过程中，P、Q系统机械能的改变量及摩擦产生的热量。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）由题意知，物块P刚冲上传送带时相对传送带向下运动，所以P所受摩擦力方向沿传送带倾斜向上，受力分析知，对Q则有

对P则有

联立解得加速度大小

（2）设小物块P减速到与传送带共速的过程，对P分析

解得

此过程，皮带位移

当在传送带上减速到与传送带共速后，对小物块P有

由牛顿第二定律可知，小物块P继续沿传送带向下做减速运动，设此时P的加速度为，对Q有

对P有

解得加速度大小

与传送带共速到减速到0的过程中，对P得

解得

此过程，皮带位移

对系统分析知P、Q系统机械能的改变量为

代入数据解得

摩擦生热为

代入数据解得