福建省南平市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编4-解答题

这是一份福建省南平市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编4-解答题，共12页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。

一、解答题
1．（2022春·福建南平·高一期末）天和核心舱是中国空间站“天宫”的组成部分。可支持3名航天员长期在轨驻留，开展舱内外空间科学实验和技术试验。若已知地球的质量为M，半径为R，核心舱的轨道距地面高度为h，万有引力常量为G。求：
（1）地球表面的重力加速度g；
（2）核心舱在该轨道处的线速度v的大小。
2．（2022春·福建南平·高一期末）2022年北京冬奥会，中国代表团在本次北京冬奥会获得了九枚金牌，获得了历史最好的成绩。冬奥会期间为了防止疫情传播，所有运动员全部采取闭环管理，运动员的转运工作全部采用氢能源车运输。下表是氢能源转运车的若干参数：
若转运车保持直线运动且受到的阻力大小恒定，重力加速度g取10m/s2.求：
（1）转运车满载运动过程中受到的阻力大小f；
（2）转运车满载后以2m/s2的加速度从静止开始做匀加速启动，转运车达到额定功率时需要的时间t；
（3）从达到额定功率开始，转运车保持额定功率继续行驶25s，速度达到满载最大速度，则该过程的位移s是多少。
3．（2022春·福建南平·高一期末）小明将如图甲所示的装置放在水平地面上，该装置由半径R=0.15m的光滑圆弧轨道、BC长=1.0m的水平传送带及水平平台衔接而成，在平台右边固定一轻质弹簧，弹簧左端恰好位于距C点右边x=1.5m处的D点。有一质量为2kg的物块从光滑圆弧轨道上端A点静止释放，传送带以v=的速度顺时针匀速转动，物块与传送带的滑动摩擦因数，物块与水平平台CD之间滑动摩擦因数，DE部分光滑。（g取10m/s2）求：
（1）滑块运动到斜面底端B点时对轨道的压力大小；
（2）滑块通过传送带BC过程系统产生的热量Q；
（3）①弹簧压缩过程最大的弹性势能EPm；
②在图乙中画出滑块从C点（坐标原点）开始全过程的动能图像（仅作图，不要求写计算过程）
4．（2021春·福建南平·高一期末）质量m=5kg的物体在如图甲所示的xOy平面上运动，其相互垂直的两个分速度和随时间变化的图线如图乙所示，求：
（1）物体的初速度大小；
（2）物体所受的合力大小；
（3）若t=0时刻物体的位置在坐标原点，求3s末物体的位置坐标。
5．（2021春·福建南平·高一期末）我国预计在2020年左右发射“嫦娥六号”卫星．以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请你解答：
（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球中心与地球中心间距离r，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的周期为T；
（2）若宇航员随“嫦娥六号”登陆月球后，站在月球表面以初速度 v0水平抛出一个小球，小球飞行一段时间 t 后恰好垂直地撞在倾角为θ=37°的的斜坡上，已知月球半径为R0，月球质量分布均匀，引力常量为G，试求月球的密度？（sin 37°=0.6，cs 37°=0.8）
6．（2021春·福建南平·高一期末）如图1所示是某游乐场的过山车，现将其简化为如图2所示的模型：倾角=37°的直轨道AB长L=60cm，与半径R=10cm的光滑圆弧轨道BCDEF在B处平滑连接，C、F为圆轨道最低点，D点与圆心等高，E为圆轨道最高点；圆轨道在F点与水平轨道FG平滑连接，整条轨道宽度不计。现将一质量m=50g的滑块（可视为质点）从A端由静止释放。已知滑块与AB段的动摩擦因数=0.25，sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度g=10m/s2
（1）求滑块到达C点时对轨道的压力；
（2）试通过计算分析滑块能否通过最高点E；
（3）若改变释放滑块的位置，使滑块第一次运动到D点时速度刚好为零，求释放后，滑块在AB轨道上运动的总路程s。
7．（2020春·福建南平·高一期末）天文观测到某行星的一颗卫星，以轨道半径r、周期T环绕该行星做圆周运动，已知万有引力常量为G。
(1)求该行星的质量M；
(2)若该行星的半径是卫星运动轨道半径的，求行星表面处的重力加速度；
(3)若在该行星表面竖直上抛一物体，经过时间t落回抛出点，求上抛初速度的大小。
8．（2020春·福建南平·高一期末）如图所示，长度为1.0m，倾角为37°的光滑斜面AB与光滑圆轨道CD固定在同一竖直平面内，其间通过一长度为6.0m的粗糙水平面BC相连，圆轨道半径为1.3m，对应的圆心角为60°，现将质量为1kg的小滑块P（可视为质点）从A点左上方某一位置以4m/s的速度水平抛出，到达A点时恰好沿AB方向向下运动，到达B点后无能量损失进入BC段运动，小滑块与BC间的动摩擦因数为0.2，经C点进入圆轨道运动。不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
(1)求小滑块水平抛出点距离A点的竖直高度；
(2)求小滑块第一次刚到C点时对圆轨道的压力大小；
(3)通过计算判断小滑块是否会从轨道的D点飞出。
9．（2020春·福建南平·高一期末）如图所示是一种电动机工作的模型示意图，物体放在足够长、倾角为37°的粗糙斜面上，并由跨过固定滑轮的足够长轻绳与电动机相连，物体的质量为1.5kg。物体在电动机牵引下由静止开始做匀加速运动，加速度大小为2m/s2，已知电动机额定功率为36W，不计空气阻力及滑轮摩擦，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，在物体沿斜面向上运动过程中，求：
（1）物体做匀加速运动的时间；
（2）物体运动过程中的最大速度；
（3）若已知物体从静止开始运动到恰好达到最大速度所用时间为1.8s，求此过程中物体通过的位移大小。
项目
电机额定输出功率（kW）
最大总重
（满载）（kg）
满载最大速度（km/h）
充满电满载续航里程
（运行的最大距离）（km）
参数
80
2000
72
120
参考答案：
1．（1）；（2）
【详解】（1）万有引力提供向心力
得

（2）万有引力提供向心力

得
2．（1）4000N；（2）5s；（3）425m
【详解】（1）满载最大速度行驶时
由功率的表达式有
解得
（2）由牛顿第二定律
设达到额定功率时的末速度为
又
解得
（3）由动能定理有
解得
s=425m
3．（1）60N；（2）3J；（3）①6J，②
【详解】（1）A到B由机械能守恒定律
解得
由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律
（2）由于滑块的速度小于传送带的速度，设经过时间t与皮带共速，由牛顿第二定律有
根据运动学公式
滑块位移
传送带位移
解得
系统产生热量
解得
（3）①由题意可知滑块将以的速度滑上平台，由功能关系
解得
②作图如下所示
【点睛】
4．（1）5m/s；（2）5N；（3）（9m，7.5m）
【详解】（1）由速度合成的平行四边形法则可知物体的初速度大小为
（2）由图象可知，x方向物体做匀速直线运动，而在y方向做初速度为4m/s，加速度大小
的匀减速直线运动，根据牛顿第二定律，则物体所受的合力大小为
（3）当t=3s时，在x方向物体的位移为
而在y方向上物体的位移为
因此t=3s时物体的位置坐标为（9m，7.5m）。
5．（1）（2）
【详解】（1）设地球的质量为M，月球的轨道半径为r，则根据万有引力提供向心力：
在地球表面有：
由以上两式得．
（2）设月球表面的重力加速度为 ，设MN的长度为L，由斜面平抛运动规律得：

解得： ．
在月球表面有：
由以上两式得：

解得月球的密度．
6．（1）3.1N，方向竖直向下；（2）能，计算过程见解析；（3）0.6m
【详解】（1）滑块从A到C，由动能定理得
代入数据得
滑块过C点，由牛顿第二定律有
代入已知得
根据牛顿第三定律，滑块对轨道的压力大小为3.1N，方向竖直向下；
（2）假设滑块能通过E点，滑块从C到E，由动能定理得
代入数据得
而滑块要能安全通过E点，轨道的支持力为零，有
解得
因，则滑块能顺利通过最高点E；
（3）若从距B点L0处释放，则从释放到刚好运动到D点过程有
代入数据解得
由于圆弧光滑，滑块最终在与B点等高处来回运动，B点速度为0，由功能关系得
解得
7．(1) ；(2) ；(3)
【详解】（1）设卫星质量为m，根据
得
（2）根据
得
根据
可知
可知加速度与成正比，卫星贴地飞行时加速度大小为g，故
联立解得
（3）由题意可知，以上抛，经过后到达最高点且速度变为零，可得
8．(1)0.45m；(2)20N；(3)不会
【详解】(1)小滑块到达A点前，做平抛运动，由于到达A点时恰好沿AB方向向下运动，由平抛运动规律有
又
联立两式代入数据求得
(2)设小滑块第一次刚到C点时速度为，则小滑块从起抛点到C点，由动能定理得
代入数据求得：
小滑块到达C点时，设圆轨道对小滑块的支持力为N，则有
由牛顿第三定律得，小滑块对圆轨道的压力大小
联立以上式子，代入数据求得
(3)设小滑块能沿光滑圆弧轨道CD到达最高点时距水平面高度为H，由动能定理得
代入数据求得
又因为D点到水平地面的高度为
故可判断小滑块恰好到达D点，所以小滑块不会从轨道的D点飞出
9．（1）1.0s；（2）2.4m/s；（3）2.832m
【详解】（1）物块由静止开始做匀加速运动，由牛顿第二定律可得
代入数据得
根据可知，物块做匀加速直线运动能达到的最大速度v为
根据运动学公式，物体做匀加速运动的时间t为
（2）当电动机的的牵引力减小到与外力相等时，物体的速度达到最大，即
代入数据可得
则物体的最大速度为
（3）物体做匀加速运动的位移为
设物体在整个过程中通过的位移大小s，物体做匀加速运动时牵引力F不变，做变加速运动时功率不变，做变加速运动的时间为
整个过程，根据动能定理得
代入数据解得