2021-2022学年黑龙江省哈尔滨市宾县第二中学高一（下）期末物理试题含解析

宾县第二中学2021-2022学年度下学期期末考试

高一物理试题

一、选择题（1-8题为单项选择题，9-12题为不定项选择题，每小题4分，计48分）

1. 下面四个选项中的虚线均表示小鸟在竖直平面内飞行的轨迹，小鸟在图示位置时的速度v和所受合力F的方向可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由小鸟飞行的轨迹可知，小鸟做曲线运动。则小鸟在图示位置时的速度方向应沿曲线上该点的切线方向，并且小鸟所受合力的方向应指向曲线的内侧。

故选B。

2. 如图，有一条宽为20m的河道，一小船从岸边的某点渡河，渡河过程中保持船头指向与河岸垂直。小船在静水中的速度大小为4m/s，水流速度大小为3m/s。下列说法正确的是（　　）

A. 小船在河水中航行的轨迹是曲线

B. 小船渡河的时间是4s

C. 小船渡河过程中的位移大小为25m

D. 小船在河水中的速度是7m/s

【答案】C

【解析】

【详解】A．小船垂直于河岸方向做匀速直线运动，沿河岸方向也做匀速直线运动，所以小船的实际运动为匀速直线运动，A错误；

B．由于渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直，故

解得

B错误；

C．小船到达河对岸时，垂直于河岸的位移为20m，沿河岸方向的位移为

总位移为

C正确；

D．小船在河水中的速度为

D错误。

故选C。

3. 某人在地面以大小为20m/s，方向与水平地面成30°角的速度，上抛一个物体，此物体斜向上抛到最高点所用的时间是（g取10m/s2）（　　）

A. 2 s B. 0.5 s C. 4 s D. 1 s

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】根据斜抛运动的规律，可知物体在竖直方向上的速度为

则上升到最高点的时间为

故选D。

4. 如图所示的皮带传动装置，主动轮上两轮的半径分别为和，从动轮的半径为，A、B、C分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则以下说法正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】AB．A和B两点同轴转动，则

B和C分别处在用皮带传动的两轮边缘，则

根据线速度与角速度的关系，有

联立，可得

，

故A正确；B错误；

C．根据向心加速度公式，有

联立，可得

故C错误；

D．根据周期公式，有

联立，可得

故D错误。

故选A。

5. 如图所示，内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（　　）

A. 球B角速度一定小于球A的角速度

B. 球B对筒壁的压力一定大于球A对筒壁的压力

C. 球B运动的周期一定小于球A运动的周期

D. 球B的线速度一定大于球A的线速度

【答案】C

【解析】

【详解】B．对小球体进行受力分析如图所示

则筒壁对球体的支持力

由于两球体质量相等，筒壁倾角相同，则筒壁对球体的支持力大小相等，由牛顿第三定律可知球B对筒壁的压力一定等于球A对筒壁的压力，B错误；

A．小球体沿圆周径向的合力提供向心力，根据表达式

由于球B圆周的半径小于球A的半径，可知球B的角速度一定大于球A的角速度，A错误；

C．根据表达式

由于球B圆周的半径小于球A的半径，可知球B的运动周期一定小于球A的运动周期，C正确；

D．根据表达式

由于球B圆周的半径小于球A的半径，可知球B的线速度一定小于球A的线速度，D错误。

故选C。

6. 如图所示，凸形桥为一段半径为15m的圆弧，汽车运动到桥顶时对桥面的压力大小等于其所受重力大小的，则汽车通过桥顶时的速度大小为（　　）

A. 10m/s B. 15m/s

C 10m/s D. 20m/s

【答案】A

【解析】

【详解】由牛顿第二定律可得

其中

解得

v=10m/s

故选A。

7. 设地球表面重力加速度为，物体在距离地球表面（R是地球半径）处，由于地球的作用而产生的重力加速度为g，则为（　　）

A. 1 B. 4 C. 9 D. 16

【答案】D

【解析】

【详解】在地球表面

可得地球表面重力加速度

同理，在距地球表面3R处的重力加速度

则等于16。

故选D。

8. 有关开普勒行星运动定律的描述，下列说法中正确的是（　　）

A. 所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心上

B. 所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上

C. 所有的行星轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相等

D. 同一行星绕太阳运动时，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等

【答案】D

【解析】

【详解】AB．所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的焦点上，故AB错误；

C．所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，故C错误；

D．同一行星绕太阳运动时，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，故D正确。

故选D。

9. 质量为物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为，在物体下落的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 物体重力做的功为 B. 物体克服阻力做功为

C. 物体重力势能增加了 D. 物体动能增加

【答案】AB

【解析】

【详解】AB．由牛顿第二定律，可得

解得

重力做功

阻力做功

即物体克服阻力做功为。故AB正确；

C．根据重力做功与重力势能变化的关系

可知，重力做正功，物体重力势能减少了。故C错误；

D．由动能定理，可得

解得

即物体动能增加。故D错误。

故选AB。

10. 水平光滑直轨道与半径为的竖直半圆形光滑轨道相切，一小球以初速度沿直轨道向右运动，如图所示，小球进入半圆形轨道后刚好能通过最高点c，然后小球做平抛运动落在直轨道上的d点。则（　　）

A. 小球到达c点的速度为

B. 小球在b点时对轨道的压力为

C. 小球在直轨道上的落点d与b点距离为2.5R

D. 小球从c点落到d点需要时间为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由题意得，在c点时，重力提供向心力得

解得

故A正确；

B．从b点到c点，根据机械能守恒定律得

在点，由牛顿第二定律得

解得

根据牛顿第三定律得小球在点时对轨道的压力为，故B错误；

CD．c点到d点，小球做平抛运动，竖直方向

水平方向

联立解得

故C错误，D正确。

故选AD。

11. 如图所示，在光滑水平面上，一速度大小为的A球与静止的B球碰撞后，A球的速率为，B球的速率为，A、B两球的质量之比可能是（　　）

A. 3∶4 B. 4∶9 C. 4∶15 D. 4∶3

【答案】BC

【解析】

【详解】两球碰撞过程动量守恒，以A的初速度方向为正方向，如果碰撞后A球的速度方向不变，有

解得

如果碰撞后A的速度反向，有

解得

故选BC。

12. 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前4s内做匀加速直线运动，4s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　）

A. 汽车在2s时的牵引力为

B. 汽车的额定功率为72kW

C. 汽车的最大速度为24m/s

D. 汽车速度为12m/s时，加速度为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由题可知汽车所受阻力

由图像可知前内的加速度为

前内汽车做匀加速运动，由牛顿第二定律可得

代入数据得

故A错误；

B．由题可知汽车在时达到额定功率，其额定功率为

故B错误；

C．当汽车受力平衡时速度最大，其最大速度为

故C正确；

D．当汽车的速度为12m/s时，此时的牵引力为

根据牛顿第二定律得

解得

故D正确。

故选CD。

二、实验题（每一空4分，计12分）

13. 为了探究平抛运动的规律，某同学用如图（a）所示的装置进行实验。

（1）为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是________。

A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放

B．斜槽轨道必须光滑

C．斜槽轨道末端必须水平

D．本实验必需的器材还有刻度尺和停表

（2）甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图（b）所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹符合的抛物线。若坐标纸中每个小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a＝________，小球平抛运动的初速度_______。（重力加速度为g）

【答案】    ①. AC    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]A．为保证小球每次水平抛出的速度大小相同，小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放，A正确；

B．保证小球每次水平抛出的速度大小相同即可，不要求斜槽轨道必须光滑，B错误；

C．为保证平抛运动初速度方向水平，斜槽轨道末端必须水平，C正确；

D．该实验不需要秒表计时，D错误。

故选AC。

（2）[2]由可得

将点代入解得

[3]从运动到所用时间为，水平方向、竖直方向为的运动为

解得

三、解答题（10分+10分+10分+10分）

14. 如图所示，斜面倾角为θ，位于斜面底端A正上方的质量为m的小球以初速度v0正对斜面顶点B水平抛出，重力加速度为g，空气阻力不计，求：

（1）若小球以最小位移到达斜面，求小球到达斜面经过的时间为t；

（2）若小球垂直击中斜面，求小球到达斜面经过的时间为t。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小球以最小位移到达斜面时即位移与斜面垂直，位移与竖直方向的夹角为θ，则

解得

（2）小球垂直击中斜面时，速度与竖直方向的夹角为θ，则

解得

15. 某铁路转弯处的圆弧半径是500m，若规定火车通过这个弯道的速度为一质量为的机车俗称火车头通过该弯道，机车转弯时可以简化为质点做圆周运动，g取。

（1）若弯道处的铁轨铺设在水平路基上，如图1所示，求铁轨对车轮的侧向弹力大小；

（2）若弯道处的铁轨铺设在倾斜路基上，如图2所示，为了使铁轨对车轮没有侧向弹力，则路基的倾角的正切值tan等于多大？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）若在水平路基上，侧向弹力提供向心力，即

代入数据解得

（2）受力分析如图所示

可得

根据牛顿第二定律

解得

16. 已知某行星的半径为R，其表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，在不考虑自转的情况，求：（以下结果均用字母表达即可）

（1）卫星环绕其运行的第一宇宙速度；

（2）假设某卫星绕其做匀速圆周运动且运行周期为T，求该卫星距地面的高度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由

又

解得第一宇宙速度

（2）由

其中

解得卫星距地面高度

17. 如图所示的轨道由倾角的AB段、圆弧轨道BC、水平轨道CD、圆轨道以及水平轨道DF组成，将一质量为m、可视为质点的物块由轨道A点无初速释放，经过一段时间物块可由D点进入竖直的圆轨道。已知物块与轨道AB、CD、DF段的动摩擦因数均为，其余部分的摩擦力均可忽略不计。、，BC两点的高度差为0.4L，重力加速度为g，，。求：

（1）物块第一次运动到C点时对轨道的压力大小为多大？

（2）欲使物块不离开竖直圆轨道，则圆轨道的半径应满足什么条件？

【答案】（1）；（2）或

【解析】

【详解】（1）物块由到的过程，由动能定理得

解得

物块沿轨道做圆周运动，设在点时轨道对球的作用力为，由牛顿第二定律得

其中

整理得

由牛顿第三定律得，物块对点的压力大小为

方向竖直向下；

（2）物块不脱离轨道，有两种情况：

情况一：物块能滑过圆周轨道最高点，在轨道内做圆周运动，则物块在最高点应满足

物块从直到点过程，由动能定理有

解得

情况二：物块滑到与圆心等高处，速度减为零，然后物块再沿原路返回，则由动能定理有

解得

要使小球在运动过程中不脱离轨道，竖直圆周轨道的半径应该满足

l或