北京市顺义区2021-2022学年高一下学期期末质量监测物理试题c

北京市顺义区2021-2022学年高一下学期期末质量监测物理试题

一、实验题

1．用质量为的重锤自由下落的过程来验证机械能守恒定律，通过实验得到的纸带如图所示，是打下的第一个点，、、为连续相邻的计时点，、、三点与点间的距离图中已标注，单位是，重力加速度取，打点时间间隔。打点计时器打下计时点时，物体的速度____；从起点到打下计时点的过程中。重力势能的减少量的数值为__________。

【答案】     0.97     0.048

【详解】[1]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于这段时间的平均速度，打点计时器打下计时点时，物体的速度为

[2]从起点到打下计时点的过程中。重力势能的减少量为

2．利用如图所示的装置可以探究影响向心力大小的因素。

将小球放置在横臂的挡板处，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，两小球随之做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供了小球做匀速圆周运动的向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，可显示两小球所受向心力的大小情况。已知长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等。若将甲、乙两个相同小球分别置于挡板A和挡板C处，匀速转动手柄，稳定后两小球所需向心力大小之比，则两小球的角速度之比______________。此时传动皮带所连接的左、右两塔轮半径之比为_______________。

若两个钢球的质量和半径都相同，则是在研究向心力的大小与_________（选填下列选项前的字母）的关系；

A．钢球质量                     B．运动半径                   C．角速度

【答案】     1:2     2:1     C

【详解】[1]对两个小球列向心力方程

联立可得

[2]两塔轮为皮带传动装置，二者线速度相同，即

又因为

所以

[3]若两个钢球的质量和半径都相同，则是在研究向心力的大小与角速度的关系。

故选C。

二、解答题

3．如图所示，用水平拉力F使质量m=2.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，加速度为5m/s2。求∶

（1）水平拉力的大小；

（2）物体开始运动后，通过前10m的位移所经历的时间。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）根据牛顿第二定律可得

（2）根据匀变速直线运动位移与时间的关系可得

4．汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不 允许超过规定的速度。 如图所示， 一辆质量 m  2.0 103kg 的汽车（可视为质点）在水平公路的弯道上 行驶，速度的大小 v 10m/s，其轨迹可视为半径 r 50m 的圆弧。

(1)求这辆汽车转弯时需要向心力的大小F；

(2)请你从道路设计者或驾驶员的角度，提出一条可避免汽车在弯道处侧滑的措施。

【答案】(1)4000N ；(2) 从驾驶员的角度：汽车在水平道路上转弯时，向心力由静摩擦力提供，为了防止最大静摩擦力小于所需的向心力，发生侧滑，转弯时要减速。

【详解】(1) 汽车转弯时需要向心力的大小

(2)从驾驶员的角度：汽车在水平道路上转弯时，向心力由静摩擦力提供，为了防止最大静摩擦力小于所需的向心力，发生侧滑，转弯时要减速。

5．如图所示，竖直平面内的一半径R＝0.5m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，质量m＝0.1kg的小球（可看作质点）从B点正上方H＝0.75m高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出，不计空气阻力，（g＝10m/s2）求：

（1）小球经过B点时的动能；

（2）小球经过最低点C时对轨道的压力大小。

【答案】（1）0.75J；（2）6N

【详解】（1）小球从A点到B点，根据机械能守恒定律得

代入数据解得

（2）小球从A点到C点，设经过C点速度为，根据机械能守恒定律得

代入数据解得

在C点，小球受到的支持力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得

代入数据解得

由牛顿第三定律有小球对轨道压力的大小

6．假如将来的某一天你成为了一名优秀的宇航员，并成功登上了月球。当你乘宇宙飞船绕月球表面附近做匀速圆周运动时，测得宇宙飞船的周期为T；已知引力常量为G，月球半径为R，忽略月球的自转。根据以上信息，求：

（1）月球的质量；

（2）月球表面的重力加速度；

（3）月球上的第一宇宙速度。

【答案】(1) ；(2) ；(3)

【详解】(1)根据

可得月球的质量

(2) 忽略月球的自转时，有

可得月球表面的重力加速度

(3)由

可得月球上的第一宇宙速度

7．将传感器安装在蹦极运动员身上，可以测量出运动员在不同时刻下落的高度及速度，如图甲所示。运动员及所携带装备的总质量为，弹性绳原长为。运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的速度—位移图像。（取）

(1)运动员下落过程中受到的空气阻力是否能忽略不计？写出你的理由。

(2)运动员下落过程中最大动能是多少？指出该位置运动员受力的特点。

(3)简述运动员下落过程中的运动情况。

(4)运动员下落过程中动能最大时和落到最低点时，绳的弹性势能分别是多少？

【答案】(1)可以忽，理由见解析；(2)，合力为零；(3)见解析；(4)，

【详解】(1)空气阻力可以忽略。        

假设运动不受空气阻力，则下落的过程为自由落体运动，根据自由落体运动公式得

与图乙中得到的数据相同，假设成立。        

(2)下落时运动员动能最大，为

该位置运动员受到的合力为零。

(3)运动员下落过程中，做自由落体运动，做加速度减少的加速运动；做加速度增加的减速运动。            

(4)根据机械能守恒定律，速度最大时

根据机械能守恒定律，在最低点有

三、选择题组

请阅读下述文字，完成试题。

一个钢球在水平面上做直线运动。从不同方向给它施加力，例如在钢球运动路线的旁边放一块磁铁，如图所示。

8．观察钢球的运动轨迹为图中弯曲虚线。钢球做曲线运动时，下列说法正确的是（　　）

A．速度一定不变 B．合力一定不变

C．合力一定不为零 D．加速度一定不变

9．通过观察，可以发现（　　）

A．钢球做曲线运动时，钢球所受合力一定与运动轨迹垂直

B．钢球做曲线运动时，钢球所受合力一定不与运动轨迹垂直

C．钢球做曲线运动时，钢球所受合力方向一定与其运动方向相同

D．钢球做曲线运动时，钢球所受合力方向一定与其运动方向不在同一直线上

10．钢球做曲线运动时，下列图示中点的速度方向可能正确的是（虚线是曲线上过点的切线）（　　）

A． B．

C． D．

【答案】8．C    9．D    10．B

【解析】8．观察钢球的运动轨迹为图中弯曲虚线。钢球做曲线运动时，速度方向时刻在发生变化，故速度一定改变；钢球受到的合力一定不为零，且合力方向与速度方向不在同一直线上，且由题图可看出小球先靠近磁铁后远离磁铁，说明小球受到的合力是一直改变的，则加速度也是一直改变的。

故选C。

9．通过观察，可以发现钢球做曲线运动时，钢球所受合力方向一定与其运动方向不在同一直线上。

故选D。

10．钢球做曲线运动时，某一位置的速度方向在该点的切线方向上。

故选B。

请阅读下述文字，完成试题。

一个质量为的小球在长为的细线牵引下，绕光滑桌面上的图钉以角速度做匀速圆周运动。

11．如图所示。小球在运动过程中保持不变的物理量是（　　）

A．速度 B．合外力

C．加速度 D．速率

12．关于小球所做的匀速圆周运动下列说法正确的是（　　）

A．匀速圆周运动是匀加速曲线运动

B．若细线的长度一定，则线速度与角速度成反比

C．如果小球在0.1s内转过30°角，则小球运动的角速度为

D．因为在相等的时间内通过的圆弧长度相等，所以小球运动的线速度大小恒定

13．关于小球的受力情况下列说法在确的是（　　）

A．小球受到的拉力不变

B．小球受到的拉力大小

C．小球受到重力、支持力、拉力和向心方的作用

D．若小球运动的角速度不断增大。则小球所受拉力不断减小

【答案】11．D    12．D    13．B

【解析】11．小球做匀速圆周运动，速度、加速度和合力大小不变，方向时刻改变。

故选D。

12．A．匀速圆周运动速度大小不变，不是匀加速曲线运动，故A错误；

B．根据可知，若细线的长度一定，则线速度与角速度成正比，故B错误；

C．小球运动的角速度为

故C错误；

D．小球运动的线速度大小恒定，方向时刻改变，故D正确。

故选D。

13．AB．由恒力提供向心力得，小球受到的拉力大小为

大小不变，方向时刻改变，故A错误，B正确；

C．分析可知，小球受到重力、支持力、拉力的作用，故C错误；

D．根据公式可知，L一定时，若小球运动的角速度不断增大。则小球所受拉力不断增大，故D错误。

故选B。

请阅读下述文字，完成试题。

在图所示的装置中，斜槽M末端水平。将钢球从斜槽中某一位置由静止释放，钢球从斜槽末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后，落到挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就可得到钢球做平抛运动的轨迹。

14．做实验时，下列操作中不必要的是（　　）

A．在斜槽轨道上涂抹润滑油，以利于减小钢球与轨道之间的摩擦

B．每次实验时，将钢球从斜槽轨道的同一位置由静止释放

C．调节斜槽出口端呈水平状态

D．调节背板呈竖直状态

15．对于钢球离开斜槽后做平抛运动的过程，下列说法正确的是（　　）

A．钢球只受重力作用，是的匀变速运动

B．钢球落到挡板N时的水平位移与平抛运动的初速度无关

C．钢球在斜槽上的释放点位置越高，做平抛运动的时间越长差

D．钢球落到挡板N时的水平位移与斜槽末端到挡板N的竖直高度无关

16．若钢球水平抛出的初速度大小为，落到挡板N时的速度大小为，重力加速度为，则钢球在空中做平抛运动的时间为（不计空气阻力）（　　）

A． B． C． D．

【答案】14．A    15．A    16．C

【解析】14．AB．小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，保证小球到斜槽末端的速度相同即可，而斜槽摩擦力的大小，不影响实验，故A错误，符合题意、B正确，不符合题意；

C．为了保证小球做平抛运动，小球的初速度需水平，即斜槽末端需水平，故C正确，不符合题意；

D．将N板插入插槽中时必须保证背板竖直，否则碰撞点水平位移相等，时间不等，故D正确，不符合题意。

故选A。

15．A．钢球离开斜槽后做平抛运动的过程，钢球只受重力作用，是的匀变速曲线运动，故A正确；

C．做平抛运动的钢球，在竖直方向上做自由落体运动，则

可得

可知做平抛运动的时间与做平抛运动下落的高度有关，与钢球在斜槽上的释放点位置无关，故C错误；

BD．钢球落到挡板N时的水平位移

可见水平位移大小与平抛运动的初速度有关，与斜槽末端到挡板N的竖直高度有关，故BD错误。

故选A。

16．落到挡板N时的竖直方向速度大小为

则钢球在空中做平抛运动的时间为

故C正确。

故选C。

请阅读下述文字，完成试题

在长为的细线下端拴一个质量为的小球，细线不可伸长且小球质量远大于细线的质量。将细线的上端固定在天花板上，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线沿圆锥面旋转形成圆锥摆。已知细线长为，重力加速度为。

17．当细线跟竖直方向的夹角为时，则（　　）

A．小球做匀速圆周运动的向心力指向

B．小球做匀速圆周运动的向心力由重力提供

C．小球做匀速圆周运动的向心力大小为

D．小球做匀速圆周运动的向心加速度大小为

18．下列说法中正确的是（　　）

A．摆球的重力不做功，绳的拉力做功

B．摆球的重力做功，绳的拉力不做功

C．摆球的重力和绳的拉力都不做功

D．摆球的重力和绳的拉力都做功

19．如果改变小球的初速度，使小球在另一个较高的水平面内做匀速圆周运动（即摆角变大，绳长不变），下列说法正确的是（　　）

A．小球运动的周期变小

B．小球运动的线速度变小

C．小球的向心加速度变小

D．细线对小球的拉力变小

【答案】17．C    18．C    19．A

【解析】17．A．小球在水平面内做匀速圆周运动，向心力指向圆轨迹的圆心，即点，A错误；

B．小球做匀速圆周运动的向心力由细线拉力与重力的合力提供，B错误；

CD．由平行四边形几何关系可得

解得向心力、向心加速度大小分别为

，

C正确，D错误。

故选C。

18．摆球受到的重力和绳的拉力始终与小球的运动方向垂直，都不做功。

故选C。

19．AB．由牛顿第二定律可得

解得

，

当小球在另一个较高的水平面内做匀速圆周运动时，变大，T变小，v变大，A正确，B错误；

C．小球的向心加速度大小为

变大，a变大，C错误；

D．细线对小球的拉力大小为

变大，T变大，D错误。

故选A。

请阅读下述文字，完成试题。

为了加快建设海洋强国，根据《中国民用空间基础设施中长期发展规划》和《海洋卫星业务发展“十三五”规划》，我国将研创和发射海洋卫星共十余颗。其中两颗海洋卫星在地球赤道平面内的轨道上绕地球做匀速圆周运动如图所示，已知海洋卫星的周期为，海洋卫星是地球静止同步卫星，运动的周期与地球的自转周期相同，均为24h。某时刻海洋卫星恰好相距最近。

20．下列说法正确的是（　　）

A．卫星的运转频率小于卫星的运转频率

B．卫星的角速度小于卫星的角速度

C．卫星的线速度大于卫星的线速度

D．卫星的加速度小于卫星的加速度

21．关于地球静止同步卫星说法正确的是（　　）

A．入轨后可以处于北京正上方

B．入轨后的速度一定大于第一宇宙速度

C．若地球半径为，则地球静止同步卫星的轨道半径约为

D．地球赤道上随地球自转物体的向心加速度比静止同步卫星的向心加速度小

22．下列说法正确的是（　　）

A．卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度

B．卫星的运行速度一定大于第二宇宙速度

C．卫星的机械能一定大于卫星的机械能

D．经过48h卫星和卫星b可能再次相距最近

【答案】20．C    21．D    22．D

【解析】20．A．根据

依题意

解得

故A错误；

BCD．根据

解得

依题意

解得

故BD错误；C正确。

故选C。

21．A．地球静止同步卫星，相对地面静止，处于赤道平面内，入轨后不可以处于北京正上方。故A错误；

B．第一宇宙速度是地球人造卫星的最大环绕速度，所以地球静止同步卫星入轨后的速度一定小于第一宇宙速度。故B错误；

C．根据

又

联立，可得

故C错误；

D．根据

依题意，地球赤道上随地球自转物体的轨道半径比静止同步卫星的轨道半径小，可知地球赤道上随地球自转物体的向心加速度比静止同步卫星的向心加速度小。故D正确。

故选D。

22．A．第一宇宙速度是地球人造卫星的最大环绕速度，卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度。故A错误；

B．第二宇宙速度是地球人造卫星的脱离地球的最小速度，所以卫星的运行速度一定小于第二宇宙速度。故B错误；

C．卫星由低轨变到高轨要加速，机械能增加，但二者质量关系不明，所以无法比较卫星和卫星的机械能大小。故C错误；

D．设卫星和卫星b再次相距最近经过时间为t，则

解得

当n=2时，。故D正确。

故选D。

请阅读下述文字，完成试题。

“平安北京，绿色出行”，地铁已成为北京的主要绿色交通工具之一。如图所示为地铁安检场景，另一图是安检时的传送带运行的示意图，某乘客把一质量为的书包无初速度地放在水平传运带的入口A处，书包随传送带从出口处运出，入口A到出口B的距离为，传送带始终绷紧并以速度匀速运动，书包与传送带间的滑动摩擦因数为。

23．关于传送带对书包的做功情况，下列说法正确的是（　　）

A．始终不做功

B．可能始终做负功

C．可能先做正功，后做负功

D．可能先做正功，后不做功

24．若书包运动距离S后与传送带速度相同（），重力加速度为。在书包从A运动到B的过程中（　　）

A．摩擦力对书包做的功为

B．摩擦力对书包做功为

C．传送带克服摩擦力做的功为

D．电动机为传送书包额外消耗的能量为

25．对于书包由静止释放到相对传送带静止这一过程，下列说法正确的是（　　）

A．书包的动能变化量为

B．摩擦力对传送带做的功为

C．书包与传送带摩擦产生的热量为

D．电动机增加的平均功率为

【答案】23．D    24．B    25．A

【解析】23．书包无初速度地放在水平传运带的入口A处，若书包先加速后匀速，则传动带对书包先做正功后不做功，若书包始终加速，传送带对书包做正功。

故选D。

24．AB．摩擦力对书包做的功为

A错误，B正确；

C．书包加速过程的位移可表示为

则该过程传送带的位移为

传送带克服摩擦力做的功为

C错误；

D．电动机为传送书包额外消耗的能量为

D错误。

故选B。

25．A．书包从静止加速至v，书包的动能变化量为，A正确；

B．对书包由动能定理可得

摩擦力对传送带做的功为

B错误；

C．书包与传送带摩擦产生的热量为

C错误；

D．书包加速过程的时间为t，有

电动机增加的平均功率为

D错误。

故选A。

请阅读下述文字，完成试题。

如图所示，用一根长为的细绳（不可伸长）与质量为的小球连接，悬挂于一固定点O，将细绳拉直并处于水平状态由静止释放小球，重力加速度为，不计空气阻力。

26．下列说法正确的是（   ）

A．小球运动到最低点的速度为

B．小球运动到最低点时的加速度为

C．小球运动到最低点时，细绳受到的拉力为

D．由于小球受到细绳的拉力，所以小球的机械能不守恒

27．下列表示细绳拉力的大小与小球下落的竖直高度之间关系的图像中，正确的是（   ）

A． B．

C． D．

【答案】26．C    27．A

【解析】26．A．根据机械能守恒定律可知

解得小球运动到最低点的速度为

选项A错误；

B．小球运动到最低点时

即加速度为2g，选项B错误；

C．小球运动到最低点时，细绳受到的拉力为

选项C正确；

D．由于细绳的拉力对小球不做功，所以小球的机械能守恒，选项D错误。

故选C。

27．小球下落h时细线的拉力为

此时的速度

解得

可知图像A正确。

故选A。

四、知识点填空题

28．平抛运动的物体，在竖直方向做______________运动，在水平方向做_________运动。

【答案】     自由落体     匀速直线

【详解】[1][2]平抛运动的物体，在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运动。