广东省广州市荔湾区2021-2022学年高一下学期期末考试物理试题（含答案）

广州市荔湾区2021-2022学年高一下学期期末考试

物理

第I部分   选择题（共46分）

一、单项选择题：本题包括7小题，每小题4分，共28分，每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，多选、错选均不得分。

1．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指(　　)

A．人眼能看到的物质世界

B．地球表面上的物质世界

C．行星、恒星、星系等巨大的物质领域

D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界

2．如图，在轨运行的空间站内宇航员将小球用不可伸长的细线系住，细线另一端系在固定支架上O点处，进行如下两次操作，第一次操作：拉开细线一个小角度后由静止释放小球；第二次操作：拉直细线给小球一个垂直于细线的速度，则

A．第一次操作中，小球绕O点做往复运动

B．第一次操作中，小球朝向O点做直线运动

C．第二次操作中，小球绕O点做匀速圆周运动

D．第二次操作中，小球相对O点做匀变速曲线运动

3．如图所示为无人机沿曲线从M点向N点飞行的过程中的一段轨迹，速度逐渐减小，在此过程无人机所受合力方向可能的是（　　）

A．    B．    C． D．

4．篮球是高中学生十分喜欢的体有运动项目。如图所示，一运动员将篮球从地面上方B点以速度v0斜向上抛出，恰好垂直击中篮板上A点。若该运动员后撤到C点投篮，还要求垂直击中篮板上A点，运动员需（　　）

A．减小抛出速度v0，同时增大抛射角θ             B．增大抛出速度v0，同时增大抛射角θ

C．减小抛射角θ，同时减小抛射速度v0                   D．减小抛射角θ，同时增大抛射速度v0

5．如图所示，摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施，上面挂在轮边缘的是供乘客乘搭的座舱；乘客坐在摩天轮慢慢的往上转，可以从高处俯瞰四周景色。最常见的摩天轮一般出现在游乐园里，是同学们喜爱的几种游乐场机动游戏之一，假设摩天轮悬挂的座舱及舱内乘客在竖直平面内做匀速圆周运动（乘客总是保持头上脚下的姿态），则下列说法正确的是（　　）

A．乘客所受的合外力始终不变

B．乘客所受重力的功率始终不变

C．乘客在最低点与最高点对水平座椅的压力之差与摩天轮转动速度无关

D．乘客在最低点与最高点对水平座椅的压力之和与摩天轮转动速度无关

6．电动自行车在平直路面上匀速行驶，某一时刻从车上掉落一货物，车行驶的功率不变，货物掉落前后车速随时间的变化图象比较符合实际的是（　　）

A．    B．    C． D．

7．北京冬奥会激发了人们参与冰雪运动热情。如图为滑雪滑道PQR，质量60kg的滑雪爱好者从顶端P静止开始滑下，从末端R滑出时速度大小为18m/s，滑行过程中姿势保持不变，P端相对滑道最低点Q高度24m，R端相对Q点高度4m。取重力加速度为10m/s2。从P到R滑行过程中，该滑雪爱好者克服阻力做功和重力做功的比值约为（　　）

A．0.1 B．0.2 C．0.8 D．1

二、多项选择题。本题共3小题，每小题6分，共18分。至少有2项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8．在校本选修课中，小明同学体验糕点制作“裱花”环节，如图示意，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸（约20cm）的蛋糕，在蛋糕边缘上每隔4s均匀“点”一滴奶油，若蛋糕转动一周被均匀“点”上15滴奶油，则下列说法正确的是（　　）

A．蛋糕边缘的奶油运动的线速度保持不变 B．蛋糕边缘的奶油线速度大小约为m/s

C．奶油随蛋糕转动的向心加速度大小不变 D．圆盘转动的角速度大小约为rad/s

9．如图是探月卫星从发射到进入工作状态四个基本步骤的示意图，卫星先由地面发射，接着从发射轨道进入停泊轨道（实际上有多个停泊轨道，这里进行了简化处理），然后由停泊轨道进入地月转移轨道；最后卫星进入工作轨道。卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则关于卫星在各轨道上的运动下列说法正确的是（　　）

A．在发射轨道上关闭推进器后，卫星的加速度保持不变

B．在停泊轨道上，卫星的线速度小于地球第一宇宙速度

C．在工作轨道上，卫星的线速度小于地球第一宇宙速度

D．在转移轨道上，卫星不受地球引力作用

10．2022年北京冬奥会跳台滑雪项目比赛在位于张家口的国家跳台滑雪中心举行，国家跳台滑雪中心是中国首座跳台滑雪场馆，主体建筑灵感来自于中国传统饰物“如意”，因此被形象地称作“雪如意”。如图所示，现有甲乙两名运动员（均视为质点）从出发区先后沿水平方向向左腾空飞出，其速度大小之比为，不计空气阻力，则甲乙两名运动员从飞出至落到着陆坡（可视为斜面）上的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．甲乙落到坡面上的瞬时速度方向相同

B．甲乙落到坡面上的瞬时速度大小相等

C．甲乙在空中飞行的时间之比为

D．甲乙在空中飞行的水平位移之比为

第Ⅱ部分非选择题（共54分）

三、实验题，本题共2小题，共16分，答案或图必须填写在答题卡上指定区域的指定位置

11．（6分）控制变量法是物理实验探究的基本方法之一。如图所示是用控制变量法探究向心力大小与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验情景图（图下方为皮带与被套住的塔轮的俯视图）：

甲图中被皮带套住的两个塔轮缘转动的_______（选填“线速度”“角速度”或“周期”）大小相等。在甲、乙、丙三幅图中，探究向心力大小与质量m之间关系的是图 ________ ；探究向心力大小与角速度之间关系的是图 ________ （后两空均选填“甲”“乙”或“丙”）。

12．（10分）某物理兴趣小组做“研究平抛运动”实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图所示的照片，已知每个小方格边长，当地的重力加速度取。其中点处的位置坐标已被污迹覆盖。

（1）下列注意事项必须要满足的是______（单选）；

A．斜槽末端水平

B．选用密度小，体积大的小球

C．尽量减小小球与斜槽之间的摩擦

D．用平滑的曲线把所有的点都连接起来

（2）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建立直角坐标系，被拍摄到的小球在点位置的坐标为______m，______m。小球平抛的初速度大小为______；

（3）另一个实验小组的同学正确地进行实验并正确地描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值.根据所测到的数据以为纵轴，以为横轴，在坐标纸上画出对应的图像，发现为过原点的直线，并测出直线斜率为2，则平抛运动的初速度______（=3.16）。

四、计算题，本题共3小题，共38分，要求写出必要的文字说朗，方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位。答案或图必须填写在答题卡上指定区域的指定位置。

13．（10分）双人滑冰是2022年北京冬奥会比赛项目之一。如图甲所示为某次训练中男运动员以自己为轴拉着女运动员做圆周运动的情形，若女运动员的质量为m，伸直的手臂与竖直方向的夹角，转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径为，如图乙所示。忽略女运动员受到的摩擦力，重力加速度为。求：

（1）当女运动员刚要离开冰面时，女运动员的角速度大小；

（2）当女运动员的角速度为时，女运动员对冰面的弹力大小。

14．（12分）某质量m＝1500kg的“双引擎”小汽车，行驶速度v<54km/h时靠电动机输出动力；当行驶速度在54km/h≤v≤90km/h范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度v >90km/h时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保．该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t变化的图线如图所示，所受阻力恒为1250N．已知汽车在t0时刻速度为54km/h，第一次自动切换动力引擎，以后保持恒定功率行驶至第t1时刻．

（1）求t0的值；

（2）求t0~ t1过程合外力对汽车所做的功。

15．（16分）如图，质量为m=1kg的小滑块（视为质点）在半径为R=0.2m的四分之一光滑圆弧的最高点A，由静止开始释放，它运动到B点时速度为v。当滑块经过B后立即将圆弧轨道撤去。滑块在光滑水平面上运动一段距离后，通过换向轨道由C点过渡到倾角为θ=37°、长L=1m的斜面CD上，CD之间铺了一层匀质特殊材料，其与滑块间的动摩擦因数可在之间调节。斜面底部D点与光滑地面平滑相连，地面上一根轻弹簧一端固定在O点，自然状态下另一端恰好在D点。认为滑块在C、D两处换向时速度大小均不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取g=10m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，不计空气阻力。

（1）求滑块运动到B点时的速度v，以及滑块经过圆弧B点时对圆弧的压力大小；

（2）若设置μ=0，求滑块从C第一次运动到D的时间及弹簧的最大弹性势能；

（3）若最终滑块停在D点，求μ的取值范围。。

参考答案：

1．D

【解析】

根据中学物理中的规定，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．故ABC错误，D正确，故选D.

2．C

【解析】

AB. 在轨运行的空间站内所有物体都处于完全失重状态，故第一次操作中小球保持静止，AB错误；

CD. 在轨运行的空间站内所有物体都处于完全失重状态，故第二次操作中小球仅受绳的拉力而做圆周运动，C正确，D错误；

故选C。

3．A

【解析】

无人机做曲线运动时，受到的合力方向处于运动轨迹的曲线凹侧，由于无人机速度逐渐减小，可知合力方向与速度方向的夹角大于，A正确，BCD错误；

故选A。

4．D

【解析】

根据题意，由逆向思维可知，该运动可以看成从A点到B、C两点做平抛运动，竖直方向上，根据，由于可知，篮球的运动时间

根据可知，B点和C点的竖直速度相等，水平方向上，根据，由于可知

根据可知

即运动员后撤到C点投篮，应增大抛射速度，根据几何关系可知

由于竖直速度相等，水平速度，则C点速度与水平方向夹角较小，即运动员后撤到C点投篮，减小抛射角θ，故ABC错误D正确。

故选D。

5．D

【解析】

A．依题意，乘客做匀速圆周运动，所受的合外力大小不变，但方向总是指向圆心，故合外力为变力，故A错误；

B．根据

知，乘客所受重力不变，但乘客在重力方向上的速度是变化的，比如：在最高点与最低点时，，，而在与圆心等高位置，速度为竖直方向，重力的瞬时功率最大，故B错误；

CD．设乘客做匀速圆周运动的速度大小为，则在最低点，根据牛顿第二定律有

根据牛顿第三定律可得，此时乘客对座椅的压力大小为

在最高点，根据牛顿第二定律有

根据牛顿第三定律可得，此时乘客对座椅的压力大小为

可得乘客在最低点与最高点对水平座椅的压力之差为

显然与摩天轮转动速度有关；

乘客在最低点与最高点对水平座椅的压力之和为

显然与摩天轮转动速度无关，故C错误，D正确。

故选D。

6．A

【解析】

电动自行车的功率P=Fv，匀速行驶时，牵引力等于阻力，即

F=f

加速度a=0。货物掉落后瞬间速度未变，车整体质量减小，阻力减小为f'，牵引力大于阻力，具有向前的加速度，车开始加速，由于功率不变，牵引力逐渐减小，加速度减小，当牵引力F'趋近于f'时，加速度趋近于0，电动自行车达到最大速度

v'=

以后继续做匀速运动。

故选A。

7．B

【解析】

由能量守恒可知从P到R滑行过程中，该滑雪爱好者克服阻力做功

解得

从P到R滑行过程中，重力做功

则

故选B。

8．CD

【解析】

A．奶油转动的线速度大小不变，方向时刻改变，故A错误；

B．蛋糕边缘的奶油线速度大小

故B错误；

C．奶油转动的向心加速度大小不变，方向时刻改变，故C正确。

D．蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油， 蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则圆盘转一圈的周期

角速度

故D正确；

故选CD。

9．BC

【解析】

A．在发射轨道上关闭推进器后，卫星继续向上运动需要克服地球万有引力做功，卫星的速度不断减小，A错误；

B．地球第一宇宙速度等于卫星在地球表面轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度，根据

解得

可知在停泊轨道上，卫星的速度小于第一宇宙速度，B正确；

C．月球第一宇宙速度等于卫星在月球表面轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度，根据

解得

可知在工作轨道上，卫星的速度小于月球第一宇宙速度，又因为月球的质量小于地球的质量，所以月球的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故C正确；

D．在转移轨道上，卫星同时受到地球引力和月球引力，一开始地球引力大于月球引力，之后地球引力小于月球引力，D错误。

故选BC。

10．AC

【解析】

A B．根据平抛运动的推论：瞬时速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的两倍，只要是落在斜面上，位移与水平方向夹角相同，所以两人落到斜坡上的瞬时速度方向一定相同，故落在斜面上的速度大小之比等于初速度之比为，则有

A正确，B错误。

C．设斜坡倾角为，则有

解得

可知他们飞行时间之比为

C正确；

D．根据

可得他们飞行的水平位移之比为

D错误；

故选AC。

11．  线速度   丙     甲

【解析】

当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，是皮带传动，因此两个塔轮边缘处的线速度大小相等；

甲乙图中都是钢球，质量相同，甲图中，钢球做圆周运动的半径相同，但塔轮半径不同，所以角速度不同；乙图钢球做圆周运动的半径不相同，塔轮半径相同，所以角速度相同；丙图钢球与铝球质量不同，做圆周运动的半径相同，塔轮半径相同，所以角速度相同，故探究向心力大小与质量m之间关系的是图丙，探究向心力大小与角速度之间关系的是图甲。

12．     A     0.6     0.6     2     1.58

【解析】

（1）AC．为了保证小球做平抛运动，斜槽可以粗糙但末端必须水平，故A正确，C错误；

B．为了减小实验误差，小球选用密度大，体积小的材料，故B错误；

D．为较准确描绘出小球的运动轨迹，应舍弃不符合要求的点，故D错误。

故选A。

（2）根据平抛运动的特点：水平方向的坐标为

竖直方向的坐标为

由得

则

（3）小球做平抛运动，在竖直方向上有

水平方向上有

则

故图象的斜率

解得

13．（1）；（2）

【解析】

（1）女运动员刚要离开地面时，受重力和男运动对女运动员的拉力

解得

（2）对女运动员受力分析可知：水平方向

竖直方向

联立解得

14．（1）6s；（2）3×105J

【解析】

（1）开始阶段，牵引力，据牛顿第二定律可得，，解得：开始阶段加速度a＝2.5m/s2．v1＝54km/h＝15m/s，据，解得t0＝6s．

（2）t0时，功率，t1时刻汽车的速度，

根据动能定理，t0~ t1过程合外力对汽车所做的功

．

15．（1）2m/s，30N；（2），8J   ；（3）0.125≤μ<0.75或μ=1

【解析】

（1）从A到B，由动能定理得

mgR＝mv2

代入数据得

v＝2m/s

滑块在B点，受到重力和支持力，在B点，根据牛顿第二定律有

代入数据解得

F＝30N

由牛顿第三定律得

＝30N

（2）在CD间运动，有

加速度

a=gsinθ=6m/s2

匀变速运动规律

得

到D点时滑块速度为

在地面上，滑块压缩弹簧，当滑块动能全部转化弹簧弹性势能时弹簧的最大弹性势能

（3）最终滑块停在D点有两种可能∶

a.滑块恰好能从C下滑到D，则有

得到

μ1=1

b.滑块在斜面CD间多次反复运动，最终静止于D点，当滑块恰好能返回C

得到

μ2=0.125

当滑块恰好静止在斜面上，则有

得到

μ3=0.75

所以，当0.125≤μ<0.75，滑块在CD间反复运动，最静止于D。

综上所，μ的取值范围是0.125≤μ<0.75或μ=1