2021-2022学年湖南省长沙市宁乡市高一下学期期末物理试题含解析

2021-2022学年湖南省长沙市宁乡市高一下学期期末

考试时量：75分钟     满分：100分

注意事项：

1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息

2.请将答案正确填写在答题卡上

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1. 2022年的北京冬奥会，任子威获得短道速滑1000米项目的金牌，如图是他比赛中正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则他（　　）

A. 所受的合力为零，做匀速运动

B. 所受的合力恒定，做匀加速运动

C. 所受的合力变化，做变加速运动

D. 所受的合力恒定，做变加速运动

【答案】C

【解析】

【详解】根据题意可知，运动员做匀速圆周运动。合力大小不变，但方向改变，合力变化，做变加速运动。故选项C正确。

2. 如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，座舱的质量为，运动半径为，角速度大小为，重力加速度为，则座舱（　　）

A. 运动周期为 B. 线速度大小为

C. 向心加速度大小为 D. 所受合力的大小始终为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于座舱做匀速圆周运动，由

解得

故A错误；

B．由圆周运动的线速度与角速度的关系可知

故B错误；

C．座舱做匀速圆周运动，向心加速度大小

故C错误；

D．由匀速圆周运动的合力提供向心力可得

故D正确。

故选D。

3. 2018年9月29日，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲固体运载火箭，成功发射微厘空间一号试验卫星．同步卫星的轨道半径比微厘空间一号试验卫星的轨道半径大，则（　　）

A. 微厘空间一号试验卫星运行速度大于同步卫星的运行速度

B. 微厘空间一号试验卫星的发射速度大于第二宇宙速度

C. 微厘空间一号试验卫星的运行周期大于同步卫星的运行周期

D. 微厘空间一号试验卫星受到的万有引力大于同步卫星受到的万有引力

【答案】A

【解析】

【详解】A．由万有引力提供向心力得

卫星的运行速度

因为试验卫星的轨道高度小于同步卫星的轨道高度，所以试验卫星运行速度大于同步卫星的运行速度，A正确；

B．试验卫星的发射速度大于第一宇宙速度，如果大于第二宇宙速度将脱离地球引力的束缚，B错误；

C．由万有引力提供向心力得

得卫星的运行周期

试验卫星的轨道高度小于同步卫星的轨道高度，所以试验卫星的运行周期小于同步卫星的运行周期，C错误；

D．由万有引力的表达式，试验卫星的轨道高度小于同步卫星的轨道高度，由于不知道卫星的质量大小关系，无法判断卫星受到的万有引力大小，D错误。

故选A。

4. 2021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层的减速，速度从减为；打开降落伞后，经过速度进一步减为；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆。若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器（　　）

A. 打开降落伞前，只受到气体阻力的作用

B. 打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上

C. 打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用

D. 悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用以及火星的引力作用，选项A错误；

B．打开降落伞至分离前做减速运动，则其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合力方向竖直向上，B正确；

C．打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力以及火星的吸引力作用，选项C错误；

D．悬停状态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，则与气体的阻力不是平衡力，选项D错误。

故选B。

5. “打水漂”是人类最古老的游戏之一，游戏者运用手腕的力量让撇出去的石头在水面上弹跳数次。如图所示，游戏者在地面上以速度抛出质量为m的石头，抛出后石头落到比抛出点低h的水平面上。若以抛出点为零势能点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A. 抛出后石头落到水平面时的势能为mgh

B. 抛出后石头落到水平面时重力对石头做的功为－mgh

C. 抛出后石头落到水平面上的机械能为

D. 抛出后石头落到水平面上的动能为

【答案】C

【解析】

【详解】A．以抛出点为零势能点，水平面低于抛出点h，所以石头在水平面上时的重力势能为－mgh，A错误；

B．抛出点与水平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对石头做功为mgh，B错误；

C．整个过程机械能守恒，以抛出点为零势能点，抛出时的机械能为，所以石头在水平面时的机械能也为，C正确；

D．根据动能定理得

可得石头在水平面上的动能

D错误。

故选C。

6. 如图所示，用带正电的绝缘棒A去靠近原来不带电的验电器B，B的金属箔张开，则（　　）

A. 金属球和金箔片均带正电 B. 金属球带负电，金箔片带正电

C. 金属球带正电，金箔片带负电 D. 金属球、金箔片均不正电

【答案】B

【解析】

【详解】用带正电的绝缘棒A去靠近原来不带电的验电器B，由于静电感应验电器（导体）两端出现等量正负感应电荷，近端的电荷的电性与A相反，带负电，所以金属球带负电，远端的金属箔片电荷与A的电性相同，带正电荷，即金属球带负电，金箔片带正电。

故选B。

7. 一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v－t图像如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图乙中的（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由图像可知，电荷从A到B做加速度增大的加速运动，由“加速”可知电荷受到的电场力向右，故场强向左，由“加速度增大”可知场强变大，即电场线变密，对比可知，C图符合题意。

故选C。

8. 下列关于电势和电势能的说法，正确的是（　　）

A. 在电势越高的位置，其电势能一定越大

B. 在电势一定的位置，放入某点电荷的电荷量越大，该点电荷的电势能一定越大

C. 正电荷在电场中某点的电势能一定大于负电荷在该点的电势能

D. 在电场中移动一电荷，若电场力对其做负功，其电势能一定增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．电势能既与电势有关，又与电荷量以及电性有关，电势越高的位置，放置的负电荷电势能越小，A错误；

B．在电势一定位置，电势能与电性和电荷量大小有关，放入某点电荷的电荷量越大，该点电荷的电势能不一定越大，比如：在电势为负的位置，放置的正电荷电荷量越大，电势能越小，B错误；

C．在电势为负的位置，放置的正电荷的电势能比负电荷具有的电势能小，C错误；

D．根据电场力做功与电势能的关系，可知在电场中移动一电荷，若电场力对其做负功，其电势能一定增大，电场力做正功，电势能减小，D正确。

故选D。

二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）

9. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）

A. 图a，汽车通过拱桥的最高点时处于失重状态

B. 图b，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘有侧向挤压作用

C. 图c，材质相同的A、B两物体相对转台静止，一起绕竖直中心轴匀速转动，若旋转半径，质量，则A、B两物体受到的摩擦力

D. 图d是一圆锥摆，增加绳长，保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度保持不变

【答案】AD

【解析】

【详解】A．汽车通过拱桥的最高点时，向心加速度竖直向下，处于失重状态，故A正确；

B．火车转弯超过规定速度行驶时，重力与支持力的合力不足以提供向心力，外轨对轮缘有侧向挤压作用，故B错误；

C．物体受到的摩擦力提供向心力，根据

若旋转半径，质量，可知

则A、B两物体受到的摩擦力相等，故C错误；

D．对摆球，根据竖直方向平衡条件

水平方向，根据牛顿第二定律

根据几何关系

整理得

增加绳长，保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度保持不变，故D正确。

故选AD。

10. 一辆汽车由静止开始功率恒定起动沿平直公路行驶，汽车所受牵引力随时间变化关系图线如图所示。若汽车的质量为，则以下说法正确的是（　　）

A. 汽车作匀加速运动 B. 汽车作加速度减小的加速运动

C. 汽车受到的阻力为 D. 汽车从静止开始运动内位移是

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题意可知，汽车所受牵引力和摩擦力的合力提供加速度，牵引力在0~12s是减小的，加速度在0~12s也是减小的，在此期间汽车做变加速运动，故A错误；

B．由A可知，汽车在0~12s做加速度减小加速运动，12s后，汽车牵引力不变，由P=Fv可知，汽车的速度不变，做匀速运动，故B错误；

C．由题意可知，12s后，汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，所以阻力大小为2×103N，故C正确；

D．由题意可知，在12s内，由动能定理可得

由于缺乏条件，无法计算v12的大小，无法判断汽车从静止开始运动 12s 内位移，故D错误。

故选C。

11. 随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后（　　）

A. 电容器的电容变小

B. 电容器的带电量增大

C. 极板间电场强度变小

D. 膜片下移过程中，电流表有从到的电流

【答案】BD

【解析】

【详解】ABD．根据电容器表达式

当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式

由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，即电容器被充电，电流表有从b到a的电流，故A错误，BD正确；

C．由匀强电场公式得

所以当电压不变，两个极板的距离减小时，极板间电场强度变大，故C错误。

故选BD。

12. 一科研团队在某次空气动力学实验中，通过传感器得到研究对象做匀变速曲线运动的轨迹如图所示，且质点运动到最低点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则质点从点运动到点的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. 质点的速率先减小后增大

B. 质点的速率先增大后减小

C. 在任意内，质点速度改变的大小相同、方向竖直向上

D. 在任意内，质点速度改变的大小相同、方向水平向右

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．依题意，知质点做匀变速曲线运动，可知所受合外力恒定，加速度恒定，由于D点的加速度方向竖直向上，则整个运动的任何位置加速度大小恒定，方向均竖直向上；由图可知沿着切线方向的瞬时速度与加速度的夹角从钝角变为直角后为锐角，则速度先减小后增大，D点时的速度最小，故A正确，B错误；

CD．由可得

即加速度恒定时，任意1s时间内速度的变化均大小相等，方向相同，与加速度方向相同为竖直向上，故C正确，D错误。

故选AC。

三、实验题（本大题共2小题，共14分）

13. 如图所示，图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的传动下匀速转动。

（1）两槽转动的角速度___________。（选填“>”“=”或“＜”=）。

（2）现有两质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为。则钢球①、②的线速度之比为___________；受到的向心力之比为___________。

【答案】    ①. =    ②. 2：1    ③. 2：1

【解析】

【详解】[1]（1）a、b两轮是同皮带转动，所以两者具有相同的线速度，根据

可知，A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同，所以A、B两槽转动的角速度相等；

[2]（2）根据

因为A、B两槽转动的角速度相等，则钢球①、②的线速度之比为

[3]根据向心力公式

受到的向心力之比为

14. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。

（1）完善下面实验步骤：

①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平。

②用游标卡尺测量挡光条的宽度l。

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x=___________cm。

④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。

⑤从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间t1和t2。则挡光条通过光电门1时滑块的速度v1=___________（选用l，x，t1和t2中的字母表示）

⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量m0，再称出托盘和砝码的总质量m。

（2）已知重力加速度为g，在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，则系统势能的减少量______。则系统动能的增加量________， （用m0、m、l，x，t1和t2表示）。

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]由图读出两光电门中心之间的距离60.00cm；

[2] 挡光条通过光电门1时用时很短，可以用平均速度代替瞬时速度，则

（2）[3] 系统势能的减少量即托盘和砝码重力势能减少量

[4]挡光条通过光电门2时速度

系统动能的增加量

四、计算题（本大题共3小题，共34分）

15. 如图所示，有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为40m的波浪形路面。

（1）汽车到达凹形路面段最底A时速度为10m/s，路面对汽车的支持力是多大？

（2）汽车以多大速度经过最高点B时，汽车恰好对路面没有压力？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）汽车在凹形路面最底端受到重力和支持力作用，根据牛顿第二定律

代入数据，解得

（2）汽车在最高点对路面没有压力时，只受到重力作用

代入数据，解得

16. 把质量为2g的带负电的小球A用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为的带电球B靠近A，当两个带电小球在同一高度相距r=30cm时，绳与竖直方向成角。重力加速度g取，静电力常量。试求：

（1）B球受到库仑力多大？

（2）A球带电荷量是多少？

【答案】（1）0.02N；（2）

【解析】

【详解】（1）对A进行受力分析，如图所示，有

则B受的库仑力大小也为0.02N。

（2）由库仑定律得

则

17. 如图所示，为一传送装置，其中AB段粗糙，AB段长为L=0.2m，动摩擦因数，BC、DEN段均可视为光滑，且BC的始末端均水平，具有h=0.1m的高度差，DEN是半径为r=0.4m的半圆形轨道，其直径DN沿竖直方向，C位于DN竖直线上，CD间的距离恰能让小球自由通过，在左端竖直墙上固定有一轻质弹簧，现有一可视为质点的小球，小球质量m=0.2kg，压缩轻质弹簧至A点后静止释放（小球和弹簧不黏连），小球刚好能沿DEN轨道滑下，求：

（1）小球刚好能通过D点时速度的大小．

（2）小球到达N点时速度的大小及受到轨道的支持力的大小

（3）压缩的弹簧所具有的弹性势能

【答案】（1）小球到达D点时速度为2m/s；

（2）小球到达N点时速度的大小是2m/s，对轨道的压力是12N；

（3）压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44J．

【解析】

【详解】试题分析：（1）小球刚好能沿DEN轨道滑下，则在半圆最高点D点必有：，则

（2）从D点到N点，由机械能守恒得：，

代入数据得：．在N点有：，得

（3）弹簧推开小球的过程中，弹簧对小球所做的功W等于弹簧所具有的弹性势能，根据动能定理得

，

即压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44J

考点：考查了圆周运动，机械能守恒，动能定理

【名师点睛】小球恰好通过D点，由牛顿第二定律求出D点的速度．从D到N由机械能守恒定律求出到达N点的速度，由牛顿运动定律求小球到达N点时速度的大小对轨道的压力．从A到C的过程中，由动能定理求出弹簧具有的弹性势能