2021-2022学年黑龙江省黑河市五大连池市沾河高级中学高一（下）期末物理试题含解析

2021-2022学年黑龙江省黑河市五大连池市沾河高级中学高一（下）期末物理试题高一物理

一、单项选择题（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. 物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下列说法正确的是（　　）

A. 伽利略利用斜面实验和逻辑推理证明了自由落体运动的加速度都相同

B. 开普勒认为“在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上”

C. 牛顿提出行星运动规律，卡文迪许发现了万有引力定律，开普勒测出了引力常量

D. 第谷将开普勒的几千个数据归纳出简洁的三定律，揭示了行星运动的规律

【答案】A

【解析】

【详解】A．伽利略通过理想斜面实验和逻辑推理，证明了自由落体运动的加速度都相同，故A正确；

B．牛顿认为“在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上”，故B错误；

C．开普勒提出行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，故C错误；

D．开普勒将第谷的几千个数据归纳出简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，故D错误。

故选A。

2. 2021年12月14日，我国成功将天链二号02星送人预定轨道，发射任务取得圆满成功。若天链二号02星进入离地一定高度的预定轨道后做圆周运动，则下列说法正确的是（　　）

A. 卫星的发射速度应小于第一宇宙速度

B. 卫星在发射升空加速的过程中机械能守恒

C. 卫星在轨道上运行的速度大于地球的第一宇宙速度

D. 开普勒行星运动定律适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕地球的运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．因为第一宇宙速度是最小发射速度，所以卫星的发射速度应大于第一宇宙速度，故A错误；

B．卫星在发射升空加速的过程中重力势能增加，动能增加，所以机械能增加，故B错误；

C．因为第一宇宙速度是最大环绕速度，所以卫星在轨道上运行的速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误；

D．开普勒行星运动定律适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕地球的运动，即适用于所有天体的运动规律，故D正确。

故选D。

3. 一艘小船要渡过一条两岸平行的河流，已知小船在静水中的速度大小为，河水的流速大小为，河宽。则小船沿最短路径渡过河所需时间和以最短时间渡过河所需时间分别为（　　）

A. 300s  150s B. 300s  240s C. 400s  150s D. 400s  240s

【答案】B

【解析】

【详解】当小船的合速度与河岸垂直时渡河位移最短，则小船的合速度为

以最短路径渡过河所需时间为

当船头的指向与河岸垂直时，渡河时间最短，则有最短时间为

B正确，ACD错误。

故选B。

4. 2022年新年小华去外婆家度假，在村里农家乐旅游地发现有驴拉磨磨玉米面，如图甲所示，假设驴拉磨的平均用力大小为800N，运动的半径为1.25m，如图乙所示，则驴拉磨转动一周所做的功为（取3）（　　）

A. 0 B. 3000J C. 6000J D. 12000J

【答案】C

【解析】

【详解】由于F的方向保持与作用点的速度方向一致，因此可把圆周划分成很多小段研究，如图所示

当各小段的弧长足够小时，在这内F的方向几乎与该小段的位移方向重合，故

ABD错误；C正确。

故选C。

5. 2022年冬奥会由北京和张家口承办，崇礼县承办雪上项目的比赛，滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图所示，跳台斜坡与水平面的夹角，滑雪运动员从斜坡的起点A点水平飞出，经过落到斜坡上的B点。不计空气阻力，重力加速度大小取，，，则运动员离开A点时的速度大小为（　　）

A. 15m/s B. 20m/s C. 25m/s D. 30m/s

【答案】B

【解析】

【详解】运动员在竖直方向做自由落体运动，设A点与B点的距离为，则有

解得

设运动员离开A点时的速度为，运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动，则有

，

解得

B正确，ACD错误。

故选B。

6. 一段铁路转弯处，内、外轨高度差为h，弯道半径为r，两轨间宽度为L，重力加速度的大小为g，该弯道的设计速度最为适宜的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】当火车以设计速度v运行时，其受力如图所示

此时火车轮与内外轨道无挤压，恰好由支持力与重力的合力作为向心力，根据牛顿第二定律可得

斜面的倾角正切值满足

联立解得

故选C。

7. 如图所示，某种类型飞机质量为，起飞滑行时从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为，当位移时达到起飞所要求的速度，滑跑时受到的阻力为，重力加速度取，则（　　）

A. 飞机起飞所要求的速度；牵引力的平均功率

B. 飞机起飞所要求的速度；牵引力的平均功率

C. 飞机起飞所要求的速度；牵引力的平均功率

D. 飞机起飞所要求的速度；牵引力的平均功率

【答案】A

【解析】

【详解】飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，则有

解得起飞所要求的速度大小为

设发动机的牵引力为F，根据牛顿第二定律有

设飞机滑跑过程中的平均速度为，则有

在滑跑阶段，牵引力的平圴功率

联立解得

A正确，BCD错误。

故选A。

8. 如图所示，某快递公司使用电动水平传输机输送快件，皮带在电动机的带动下保持大小为v的恒定速度向右运动。现将一质量为m的邮件由静止轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数为μ，邮件过一会儿能保持与传送带相对静止，对于邮件从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是（　　）

A. 邮件在传送带上的相对位移大小 B. 传送带克服摩擦力做的功为

C. 电动机多做的功为 D. 电动机增加的输出功率为

【答案】C

【解析】

【详解】A．邮件达到速度v所需的时间

在这段时间内邮件的位移

传送带的位移

则邮件相对传送带带的位移

选项A错误；

BC．电动机多做的功转化成了邮件的动能和摩擦生热的内能，邮件在这个过程中获得的动能是，由于滑动摩擦力做功，相对位移，则产生的热量

传送带克服摩擦力做的功即为电动机多做的功为，选项B错误，C正确；

D．电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率为

选项D错误。

故选C。

9. 如图所示，一个质量为的小球从光滑斜面上D点由静止滑下，恰好从光滑圆弧轨道的A点切线方向进入圆弧轨道（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）。已知圆弧的半径，，的高度差，重力加速度g取，则（　　）

A. 小球到达A点时速度的大小为

B. 小球到达A点时速度的大小为

C. 小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力大小为

D. 小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力大小为

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．小球从光滑斜面上D点运动到A点，根据机械能守恒有

可得，小球达到A点时速度的大小为

故A正确，B错误；

CD．小球从D点运动到C点，根据机械能守恒有

小球到达圆弧最高点C时，根据牛顿第二定律有

联立可得，小球到达圆弧最高点C时，轨道对小球的支持力大小为

则根据牛顿第三定律可知，小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力大小为，故C错误，D正确。

故选AD。

10. 某运行在赤道上空的人造卫星，其转动方向与地球自转方向相同，地球自转的角速度为，卫星轨道半径为地球半径R的两倍，地球极点表面处的重力加速度大小为g，则（　　）

A. 地球的密度为

B. 卫星所在处的重力加速度大小为

C. 卫星绕地球转动的角速度

D. 卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔

【答案】BD

【解析】

【详解】A．在地球极点表面处物体受到的重力等于万有引力

解得地球质量

地球的密度为

A错误；

B．在轨道半径r=2R处，仍有万有引力等于重力，即

联立解得

B正确；

C．根据万有引力提供向心力有

又

联立可得

C错误；

D．以地面为参照物，卫星再次出现在建筑物上方时建筑物随地球转过的弧度比卫星转过的弧度少，即

解得

D正确。

故选BD。

11. 壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，某同学由点正对竖直墙面击出壁球（可将其视为质点），壁球刚好水平击中竖直墙上的点，不计空气阻力。现该同学向左后退了一小段距离，击球点距竖直墙更远但高度不变，再次击球，壁球又恰好水平击中竖直墙上的点，对于再次击球，下列说法正确的是（　　）

A. 壁球在空中飞行的时间不变 B. 壁球击中点时的速度较大

C. 击球的初速度较小 D. 击球时抛射角较大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．小球击出后做斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做加速度为的匀减速直线运动，根据题意可知两次击中点时的竖直分速度为零，故竖直方向可逆向看成做自由落体运动，则有

解得

再次击球的高度不变，故再次击球，壁球在空中飞行的时间不变，A正确；

B．水平方向做匀速直线运动，则有

再次击球，壁球在空中飞行的时间不变，第二次击球的水平位移大于第一次击球的水平位移，第二次击球的水平速度大于第一次击球的水平速度，即第二次壁球击中点时的速度较大，B正确；

C．击球的初速度为

由于两次击球，壁球在空中飞行的时间相等，第二次击球的水平速度大于第一次击球的水平速度，可知第二次击球的初速度较大，C错误；

D．设击球时抛射角为，则有

由于两次击球，壁球在空中飞行的时间相等，第二次击球的水平速度大于第一次击球的水平速度，可知第二次击球时抛射角较小，D错误；

故选AB。

12. 如图所示，倾角的固定斜面顶端安装一轻质光滑定滑轮，质量为的物块A和质量的物块B用轻绳连接并跨过滑轮，一开始，在外力作用下A、B处于静止状态。已知B与斜面间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力。现撤去外力，当物块A下落高度时，下列说法正确的是（　　）

A. 物块A的加速度大小为 B. 绳子的拉力大小为15N

C. 物块A速度大小为4m/s D. 物块B的动能为2J

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．对A、B整体受力分析，由牛顿第二定律得

解得

故A正确；

B．对A受力得

解得

故B正确；

CD．由

得，此时A、B的速度均为

则B的动能为

故C错误，D正确。

故选ABD。

二、实验题（本题共2小题，共12分）

13. 实验小组的同学做研究平抛运动实验。

（1）为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图甲所示的装置进行实验，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落，关于该实验，下列说法中正确的是_________。

A.两球的质量应相等

B.应听到两次撞地声音

C.应改变装置的高度，多次实验

D.该实验能说明A球在水平方向上做匀速直线运动

（2）用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到了如图所示的照片（有意遮住了4的位置），已知每个小方格边长，当地的重力加速度为。若以拍摄的第一点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向，则遮住的小球位置坐标为（________cm，_______cm）。小球平抛的初速度大小为_________m/s。。

【答案】    ①. C    ②. 58.8    ③. 58.8    ④. 1.96

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]A．抛运动的竖直分运动是自由落体运动，与小球质量是否相等无关，故A错误；

B．平抛运动的竖直分运动是自由落体与其合运动具有等时性，所以应听到一次撞地声，故B错误；

C．为了证明此结论的普遍适用，应改变高度重复实验，故C正确；

D．此实验说明不了平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，D错误。

故选C。

（2）[2][3][4]由，得

小球平抛的初速度大小为

又

则没有被拍摄到的小球位置坐标为。

14. 利用力传感器验证系统机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示，细线一端拴一个小球，另一端连接力传感器并固定在铁架台上，传感器可记录球在摆动过程中细线拉力大小，用量角器量出释放小球时细线与竖直方向的夹角，测出球的质量为m，小球的直径为d，小球在悬挂后静止时用直尺测出绳子长度为L。已知重力加速度为g。

（1）将小球拉至图示位置，细线与竖直方向夹角为θ，由静止释放小球，发现细线拉力在小球摆动过程中作周期性变化。为求出小球在最低点的速度大小，应读取拉力的________（填“最大值”或“最小值”），其值为F。

（2）小球从静止释放运动到最低点过程中，重力势能的减少量=________，小球动能的增加量=___________。（用上述给定或测定物理量的符号表示）若两者在误差允许的范围内相等，则小球的机械能是守恒的。

（3）关于该实验，下列说法正确的是___________。

A．可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验

B．细线要选择伸缩性小的

C．小球尽量选择密度大的

D．可以不测小球的质量和细线的长度

【答案】    ①. 最大值    ②.     ③.     ④. BC##BC

【解析】

【详解】（1）[1]小球在最低点由牛顿第二定律可得

由此可知，应读出小球在最低点时绳的拉力即最大值。

（2）[2]由题意可得，重力势能减少量为

[3]动能增加量

（3）[4]

A．由于弹簧的弹力属于渐变力，所以小球摆到最低点瞬间，弹簧测力计所测的弹力不准确，且弹簧有弹性势能的转化和摆长的变化影响实验，故A错误；

B．为了减小小球做圆周运动的半径的变化，所以细线要择伸缩性小的，故B正确；

C．为了减小阻力的影响，小球尽量选择密度大的，体积小的，故C正确；

D．小球从静止释放运动到最低点过程中，满足机械能守恒的关系式为

可知，应测出小球的质量，而不用测出细线的长度，故D错误。

故选BC。

三、计算题（本题共4小题，共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

15. 如图，运行轨道在同一平面内的两颗人造卫星A、B，A的轨道半径为B的n倍，A、B同方向绕地心做匀速圆周运动。已知地球的半径为R。地球表面的重力加速度大小为g。卫星B绕地球运行的周期为T，求卫星B离地面的平均高度h和卫星B、A的角速度之比。

【答案】，

【解析】

【详解】设地球的质量为M，在地球表面附近万有引力近似等于重力

解得

由万有引力充当向心力可得

解得卫星B离地面的平均高度

由万有引力充当向心力可得

解得

卫星B、A的角速度之比

16. 如图所示，一根长m不可伸长的轻质细线的一端系着质量的可视为质点的小球，另一端固定于距地面竖直距离为1m的O点，如果使小球绕轴在水平面内做圆周运动，当细线承受的拉力为12.5N时线恰好断裂，（已知重力加速度，，）求：

（1）当细线恰好断裂时，小球的角速度；

（2）线断裂后，小球落地点与悬点的水平距离。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）当细线承受的拉力恰为最大时，对小球受力分析，如图所示。

竖直方向

得

线与水平方向平角为，向心力

解得

（2）线断裂后，小球做平抛运动，则其平抛运动的初速度为

竖直方向

水平方向

线断裂后，小球落地点与悬点的水平距离

17. 如图所示，静止的水平传送带左端与水平面相连，左端是竖直光滑半圆轨道。物块（可视为质点）以的初速度从传送带A点向左运动，物块达到圆轨道最低点时，轨道对它支持力大小为45.2N。已知传送带长度，长度，半圆轨道半径，物块与传送带及水平面之间的动摩擦因数均为，重力加速度取，不计空气阻力。求：

（1）物块的质量；

（2）若要使物块经过点抛出落在点上，则传送带逆时针转动的速度大小应为多少？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）物块从A到C的过程，由动能定理得

解得

物块在点时，根据牛顿第二定律得

解得物块的质量

（2）物块离开点后，由平抛运动规律有

又

解得

物块从点到达点，根据动能定理得，物块离开传送带的速度满足

得

物块由加速到的过程中移动

要使物块经点抛出后落在点，物块在传送带上先匀加速后匀速，所以传送带逆时针转动的速度大小为

18. 如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为的轻弹簧，轻弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐，一质量为m的滑块（可视为质点）从曲面上距BC的高度为2r处由静止开始下滑，通过CD后压缩弹簧，将弹簧压缩至最低点后竖直向上反弹，沿CD返回滑上BC冲上曲面AB后再次滑下，最后刚好停在C点。已知BC的距离为L，重力加速度为g，弹簧的弹性势能与形变量之间的关系，求：

（1）滑块与水平面BC间的动摩擦因数μ；

（2）滑块第一次运动到C点时对圆管的压力大小；

（3）弹簧被压缩至最低点时弹簧的形变量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）滑块全程运动过程中，根据动能定理

动摩擦因数为

（2）滑块第一次运动到C点的过程中，根据动能定理

根据牛顿第二定律

得

细圆管外壁对滑块有竖直向下的弹力作用，根据牛顿第三定律，滑块第一次运动到C点时对圆管外壁的压力大小为

（3）从释放滑块到弹簧被压缩至最低点过程中，根据功能关系

得