2021-2022学年甘肃省天水市第一中学高一（下）期末物理试题含解析

天水一中高一级2021-2022学年度第二学期期末考试

物理试题

（满分：100分时间：90分钟）

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1. 关于下列四幅图中的情境（均不计空气阻力），说法正确的是（　　）

A. 甲图中，在倾斜的滑雪轨道上下滑过程中，运动员机械能守恒

B. 乙图中，孔明灯点燃后在空中加速上升过程，机械能守恒

C. 丙图中，被运动员掷出的铅球在飞行过程中，铅球的机械能守恒

D. 丁图中，接触蹦床向下运动到最低点的过程中，运动员机械能守恒

【答案】C

【解析】

【详解】A．甲图中，在倾斜的滑雪轨道上下滑过程中，轨道摩擦力对运动员做负功，运动员的机械能减少，A错误；

B．乙图中，孔明灯点燃后在空中加速上升过程，孔明灯的动能和重力势能都增加，孔明灯的机械能增加，B错误；

C．丙图中，被运动员掷出的铅球在飞行过程中，铅球只受重力作用，只有重力对铅球做功，铅球的机械能守恒，C准确；

D．丁图中，接触蹦床向下运动到最低点的过程中，蹦床弹力对运动员做负功，运动员的机械能减少，D错误。

故选C。

2. 关于电场强度，下列说法正确的是（　　）

A. 若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的场强为0

B. 由电场强度可知，点电荷周围某点场强大小与场源电荷的电荷量Q成正比

C. 由电场强度可知，某点场强大小与试探电荷的静电力F成正比

D. 由电场强度可知，某点场强大小与场源电荷的电荷量q成反比

【答案】B

【解析】

【详解】A．电场中某点的电场强度的大小取决于电场本身的性质，与是否放入试探电荷无关。若在电场中的P点不放试探电荷，该点的电场强度依然不变，故A错误；

B．点电荷的电场强度公式

表明点电荷周围某点场强大小与场源电荷的电荷量Q成正比，故B正确；

CD．公式

是电场强度的比值定义式，其中q表示试探电荷的电荷量，而电场强度的大小由电场本身性质决定，与试探电荷受到的静电力F及试探电荷的电荷量q均无关，故CD错误。

故选B。

3. 春耕选种时，常用到图示农具。风轮扇动恒定风力使种谷和瘪谷都从洞口水平飞出。结果种谷和瘪谷落地自然分开成两堆。如图所示，若不计空气阻力。对这一现象，下列分析正确的是（　　）

A. 图中M处是种谷堆，N处为瘪谷堆

B. 种谷和瘪谷从飞出洞口到落地的时间不相同

C. 种谷和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动

D. 种谷飞出口的速度比瘪谷飞出洞口的速度大些

【答案】C

【解析】

【详解】B．平抛运动在竖直方向做自由落体运动，高度相同，故运动时间相同，故B正确；

C．从洞口水平飞出，不计空气阻力，且离开洞口后不受风力影响，故谷种和瘪谷飞出洞口后都做平抛运动，则都做匀变速曲线运动，故C正确；

AD．在大小相同的风力作用下运动相同的距离，风力做的功相同，由动能定理

由于谷种的质量大，所以离开洞口时的速度小，谷种和瘪谷的运动的时间相同，根据

可得谷种的水平位移较小，瘪谷的水平位移较大，所以M处是瘪谷堆，N处是谷种堆，故AD错误。

故选C。

4. 为了研究蹦极运动过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点，另一端和游客相连。游客从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。游客从的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 从B到C过程中，游客的速度先增大后减小

B. 从B到C过程中，游客的机械能保持不变

C. 从O到C过程中，游客的重力势能减少，动能增大

D. 从B到D过程中，游客的加速度一直减小

【答案】C

【解析】

【详解】A．从B到C过程中，根据题意可知，该过程弹性绳弹力小于游客的重力，游客受到的合力向下，游客速度一直增加，A错误；

B．从B到C过程中，弹性绳对游客做功，游客机械能不守恒，B错误；

C．从O到C过程中，游客先做自由落体运动，到B点时，游客开始受到弹性绳弹力，但弹性绳的弹力小于游客的重力，游客继续向下做加速度减小的加速运动，到C点时速度最大，可知该过程重力势能减少，动能一直在增加，C正确；

D．从B到C过程中，弹性绳的弹力小于游客的重力，加速度方向向下，加速度大小逐渐减小，在C点时，加速度为零，从C到D过程中，弹性绳的弹力大于游客的重力，加速度方向向上，加速度大小逐渐增大，故从B到D过程中，游客的加速度先减小后增大，D错误。

故选C。

5. 如图（甲）所示，AB是电场中的一条电场线，一带正电粒子沿直线从A运动到B的v-t图像如图（乙）所示，则关于A、B两点的电场强度EA和EB的下列说法正确的是（　　）

A. ，电场方向从B指向A B. ，电场方向从A指向B

C. ，电场方向从A指向B D. 无法确定

【答案】B

【解析】

【详解】由v-t图像可知，粒子从A运动到B速度不断增大，即粒子做加速运动，粒子所受电场力的方向与速度方向相同，所以电场力的方向从A指向B，又由于粒子带正电，电场力的方向与场强方向相同，故电场方向从A指向B，图线切线的斜率表示加速度，由图可知，粒子从A运动到B加速度变大，即电场力变大，场强变大。

故选B。

6. 中国载人空间站，简称中国空间站，是一个在轨组装成的具有中国特色的空间实验室系统。建造计划预计于2010年至2015年间进行，预计在2022年前后建成。空间站轨道高度为公里，倾角为度，设计寿命为10年，长期驻留3人，总重量可达90吨，以进行较大规模的空间应用。假设中国空间站绕地球做匀速圆周运动，距地面的高度为，地球的半径为，第一宇宙速度为，地球表面的重力加速度为，下列判断正确的是（　　）

A. 中国空间站的发射速度小于

B. 中国空间站绕地球运行的速度为

C. 中国空间站内的物体可以自由漂浮，因为这些物体不受重力

D. 中国空间站向心加速度为

【答案】D

【解析】

【详解】A．第一宇宙速度是最小的发射速度，卫星发射速度小于第一宇宙速度发射不成功，故A错误；

B．中国空间站绕地球运行万有引力提供向心力

解得

第一宇宙速度在数值上等于近地卫星的线速度

故第一宇宙速度可表示为

联立可得，中国空间站绕地球运行的速度为

故B错误；

C．中国空间站内的物体可以自由漂浮，是因为空间站内的物体处于完全失重状态，完全失重不是不受重力，而是所受重力完全提供物体所需要的向心力，故C错误；

D．地球表面的物体万有引力近似等于重力

对于中国空间站有

联立可得，中国空间站向心加速度为

故D正确。

故选D。

7. 如图所示，把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，在悬点的正下方处钉一颗阻挡细绳的铁钉。将小球在左侧摆角为的位置由静止释放，忽略阻力和细线与铁钉碰撞时的能量损失，当绳子被钉子挡住的瞬间，绳子拉力的大小为（　　）

A. mg B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】设到达最低点时小球的速度为v

设绳子拉力为T，有

解得

故ABC错误，D正确。

故选D。

8. 三个固定的带电小球a、b和c如图所示，相互间的距离分别为ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm。小球c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线。若a、b两小球的电荷量分别为Qa、Qb，则（    ）

A. a、b所带电荷为同种电荷，

B. a、b所带电荷为异种电荷，

C. a、b所带电荷为同种电荷，

D. a、b所带电荷为异种电荷，

【答案】D

【解析】

【详解】AC．小球c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线，则a、b两小球对c小球的库仑力的竖直方向的分力平衡，必然一个是斥力一个是引力，故a、b所带电荷为异种电荷，故AC错误；

BD．根据几何关系

根据竖直方向平衡条件

解得

故B错误，D正确。

故选D。

9. 质量m=200kg的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变，在18s末汽车的速度恰好达到最大，下列说法正确的是（　　）

A. 汽车受到的阻力200N

B. 汽车的最大牵引力为600N

C. 8~18s过程中汽车牵引力做的功为

D. 汽车在做变加速运动过程中的位移大小为95.5m

【答案】CD

【解析】

【详解】A．当汽车的速度达到最大时

故A错误；

B．0~8s内，汽车的牵引力最大，在8s时

故B错误；

C．8~18s过程中汽车牵引力做功为

故C正确；

D．8~18s内汽车做变加速直线运动，根据动能定理

代入数据解得

故D正确。

故选CD。

10. 内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙。现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后（　　）

A. 下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能

B. 下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能

C. 甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点

D. 杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点

【答案】AD

【解析】

【详解】环形凹槽光滑，甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能，甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能；甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和；由于乙的质量较大，系统的重心偏向乙一端，由机械能守恒，知甲不可能滑到凹槽的最低点，杆从右向左滑回时乙一定会回到凹槽的最低点，故AD正确，BC错误。

故选AD。

11. 如图所示，用长度不等的绝缘丝线将带电小球A、B悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别是和（），两小球恰在同一水平线上，则下列说法正确的是（　　）

A. 两小球一定带同种电荷

B. A小球的质量一定小于B小球的质量

C. A小球所带电荷量一定大于B小球所带电荷量

D. A小球所受库仑力一定大于B小球所受库仑力

【答案】AB

【解析】

【详解】A．由图可知两球互斥，因此两球必定是同种电荷，故A正确；

BD．两个小球都受到重力、绳子拉力以及库仑力，而库仑力与绳子拉力构成的合力与重力相互平衡，对小球A进行研究，则其受到的库仑力为

对小球B进行研究，则其受到库仑力为

由于两球间的库仑力为相互作用力，根据牛顿第三定律知，两球受到的库仑力大小相等，方向相反，所以有

因为

所以

故B正确，D错误；

C．根据选项BD的分析可知，两球间的库仑力为相互作用力，无论电荷量大小如何，它们受到的库仑力大小都相等，因此无法判断小球电荷量的大小，故C错误；

故选AB。

12. 如图甲所示，一小木块以某一初速度冲上倾角为=37°且足够长的固定斜面。若以斜面底端为位移初始点，乙图为小木块在斜面上运动的动能Ek随位移x变化关系图像。忽略空气阻力影响，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则判断正确的是（　　）

A. 小木块从斜面底端冲到最高点的过程中，损失的机械能为40J

B. 小木块从斜面底端出发再回到底端的过程中，克服摩擦力做功为20J

C. 小木块的质量为2kg

D. 小木块与斜面间的动摩擦因数为0.25

【答案】BD

【解析】

详解】AB．小木块从底端到顶端根据动能定理有

小木块从顶端到底端有

联立解得

即小木块从斜面底端冲到最高点的过程中，损失的机械能为10J，小木块从斜面底端出发再回到底端的过程中，克服摩擦力做功为20J，故A错误，B正确；

C．因为重力做功大小

又

可得

故C错误；

D．摩擦力做功大小

代入数据解得

故D正确。

故选BD。

二、填空题（本题共2小题，共9空，每空2分，共18分。）

13. 某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素：

步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。

步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。

（1）该实验采用的方法是___________（填正确选项前的字母）

A．理想实验法          B．控制变量法             C． 等效替代法

（2）实验表明，电荷之间静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而___________（填“增大” 减小”或“不变”）

（3）若物体A的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示、质量用m表示，物体A与小球间的距离用d表示，静电力常量为k，重力加速度为g，可认为物体A与小球在同一水平线上，则小球偏离竖直方向的角度的正切值为___________。

【答案】    ①. B    ②. 减小    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]此实验中比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小，再使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小，所以是采用了控制变量的方法，故选B；

（2）[2]实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小；

（3）[3]对物体A由平衡条件可得

14. 用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。

（1）除图示器材外，下列器材中，需要的是______；

A.直流电源

B.交流电源

C.天平及砝码

D.刻度尺

（2）打点计时器打出的一条纸带的O点（图中未标出）时，重锤开始下落，a、b、c是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的零刻线与O点对齐，a、b、c三个点所对刻度如图所示。打点计时器在打出b点时重锤下落的高度______cm，下落的速度为______m/s（计算结果保留3位有效数字）

（3）若已知重锤的质量为1kg，，重锤从对应的过程中，重力势能的减少量______J，动能的增加量______J。（计算结果保留3位有效数字）

（4）某同学测出各计数点到O点的距离h，得到速度平方，并作出图像，设重力加速度为g，得到结论：“图像过原点的直线，则机械能不一定守恒（因斜率略小于g）”，上述观点是否正确：______。（填“正确”或“不正确”）

【答案】    ①. BD##DB    ②. 19.30（19.28-19.32均正确）    ③. 1.94（1.93-1.95均正确）    ④. 1.93（答案唯一）    ⑤. 1.88（1.86、1.88、1.90均正确）    ⑥. 不正确

【解析】

【详解】（1）[1]AB．电火花计时器的电压为220V，故A错误，B正确；

C．动能和势能中都有质量，可以消掉，所以不需称质量。故C错误；

D．需要用刻度尺来测量距离。故D正确。

故选BD。

（2）[2]刻度值分度值为0.1cm。a、b、c三点对应的高度为

[3]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知

（3）[4][5]，重力势能的减少量

动能的增加量

（4）[6]重锤下落过程机械能守恒，由机械能定律得

整理得

则与成正比，图像是经过原点的倾斜直线，图像的斜率为

重锤下落实际上要受阻力作用，因此图像的斜率略小于2g，所以上述观点不正确。

三.计算题（本题共3小题，共34分。）

15. 把质量为0.5kg的石块从某高处以30°角斜向上方抛出，初速度是，落地速度为（不计空气阻力），求：

（1）抛出时，人对石块做了多少功？

（2）抛出点的高度h为多大？

【答案】（1）6.25J；（2）10m

【解析】

【详解】（1）人对石块做的功等于其初始的动能增加量，故

（2）石块在抛出后，只有重力做功，根据动能定理可得

解得

16. 如图，水平地面上方存在水平向右的匀强电场，一质量为m的带电小球（大小可忽略）用轻质绝缘细线悬挂于O点，小球带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为。（，）

（1）判断小球所带电性；

（2）求匀强电场的场强大小E；

（3）现将细线剪断，求小球落地前的加速度大小a。

【答案】（1）负电；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）小球受到的电场力方向与电场强度方向相反，则小球带负电。

（2）根据受力平衡

解得

（3）细绳剪断后，小球做匀加速直线运动，所受合力与静止时细绳拉力等大反向。所以

又根据牛顿第二定律

解得

17. 如图，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直四分之一圆弧轨道相切于B点，右端与一倾角为30°的光滑斜面在C点平滑连接（即物体经过C点时速度大小不变），斜面顶端固定一轻质弹簧。一质量为2kg的滑块（可视为质点）从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道BC后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点。已知光滑圆弧轨道的半径为R = 0.45m，水平轨道BC长为0.4m，与滑块间的动摩擦因数为μ = 0.2，光滑斜面CD部分长为0.6m，不计空气阻力，重力加速度大小为g = 10m/s2。求：

（1）滑块第一次经过圆弧轨道上的B点时，圆弧轨道对滑块的支持力大小；

（2）滑块到达D点时，弹簧具有的弹性势能；

（3）滑块在水平轨道BC上停止的位置距B点的距离及滑块经过C点的次数。

【答案】（1）FN = 60N；（2）Ep = 1.4J；（3）0.15m，6次

【解析】

【详解】（1）滑块从A点到B点，由动能定理可得

解得

vB = 3m/s

滑块在B点，由牛顿第二定律得

解得

FN = 60N

（2）滑块第一次到达D点时，弹簧具有最大的弹性势能Ep，滑块从A点到D点，由动能定理可得

mgR - μmgLBC - mgLCDsin30° + W = 0

根据功能关系可得

Ep = - W

解得

Ep = 1.4J

（3）滑块只有在水平轨道BC上消耗能量，滑块最终停止在水平轨道BC间，设滑块在BC段运动的总路程为s，从滑块第一次经过B点到最终停下来的全过程，由动能定理可得

解得

s = 225m

且

s = 5LBC + 0.25

故滑块经过C点6次，最后距离B点的距离

L = 0.4m - 0.25m = 0.15m