2021-2022学年陕西省西安市阎良区高一（下）期末质量检测物理试题含解析

  阎良区2021~2022学年度第二学期期末质量检测

高一物理

第Ｉ卷（选择题  共52分）

一、选择题（本大题共13小题，每小题4分，计52分。在每小题给出的四个选项中，第1~9题只有一项符合题目要求；第10~13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，有选错或不选的得0分）

1. 2022年2月5日，中国短道速滑队以一场惊心动魄的胜利斩获北京冬奥会中国首金，为中国代表团在北京冬奥会实现了开门红。运动员在短道上的轨迹是曲线，关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）

A. 物体速度大小和方向一定时刻改变

B. 物体所受合力可能为零

C. 物体一定受到变力的作用

D. 物体的加速度可能是恒定的

【答案】D

【解析】

【详解】A. 做曲线运动的物体，速度方向一定时刻在改变，但速度大小不一定改变，比如匀速圆周运动，A错误；

B. 物体做曲线运动的条件是所受合外力不为零，且合外力的方向与速度方向不在同一直线上，B错误；

C. 匀变速曲线运动的物体受到的合外力为恒力，C错误；

D. 匀变速曲线运动的物体受到的合外力为恒力，物体的加速度也是恒定的，D正确。

故选D。

2. 关于生活中的圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A. 转速很高的切割砂轮半径越大越好

B. 在水平公路上转弯时汽车速度过小将做离心运动而造成事故

C. 在修筑铁路时，转弯处铁轨的内轨要低于外轨是为了减轻火车轮缘与外轨的挤压

D. 市内公共汽车转弯前提醒“车辆转弯，请拉好扶手”是防止站立的乘客转弯时向内侧倾倒

【答案】C

【解析】

【详解】A．砂轮的转速若超过规定的最大转速，砂轮的各部分将因离心运动而破碎，所以其半径不是越大越好，故A错误；

B．在水平公路上转弯时依靠静摩擦力提供向心力，当汽车转弯时速度过大，超过限制速度时，所需要的向心力大于最大静摩擦力，汽车将做离心运动，而造成事故，故B错误；

C．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨，当火车按规定速度行驶时，由重力和轨道的支持力的合力提供向心力，从而减轻火车轮缘与外轨的挤压，故C正确；

D．市内公共汽车转弯前提醒“车辆转弯，请拉好扶手”是防止站立的乘客转弯时向外侧倾斜，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，物体A无初速度放置于倾斜传送带的顶端并运动到底端，下列说法正确是（　　）

A. 若传送带顺时针转动，则传送带对物体A一定一直做正功

B. 若传送带顺时针转动，则传送带对物体A一定一直做负功

C. 若传送带逆时针转动，则传送带对物体A一定一直做正功

D. 若传送带逆时针转动，则传送带对物体A一定一直做负功

【答案】B

【解析】

【详解】AB．若传送带顺时针转动，物体沿传送带下滑并运动到底端，则物体受到的摩擦力必然沿传送带向上，则传送带对物体A一定一直做负功，故A错误，B正确；

CD．若传送带逆时针转动，当物体与传送带速度相等之前，物体相对于传送带向上运动，物体受到的摩擦力沿传送带向下，则传送带做正功，当物体与传送带速度相等之后，若最大静摩擦力小于物体重力沿传送带向下的分力，则传送带相对于传送带向下运动，物体受到的摩擦力沿传送带向上，则传送带做负功，故CD错误。

故选B。

4. 如图所示，土星沿椭圆轨道运行，在远日点离太阳的距离为a，在近日点离太阳的距离为b，过近日点时土星的速率为，则过远日点时土星的速率为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由开普勒第二定律可知，太阳和土星的连线在相等时间里扫过的面积相等，取足够短的时间，则土星时间内在远日点和近日点转过的弧长分别为

由扇形面积公式

可得

联立解得

故BCD错误，A正确。

故选A。

5. 完全相同的甲、乙两球，分别沿如图所示路径下落相同高度，此过程中（　　）

A. 重力对甲球做功多

B. 重力对乙球做功多

C. 重力对甲球做功的平均功率大

D. 重力对两球做功的平均功率相等

【答案】D

【解析】

【详解】AB．由于两球下落的高度相同，质量相同，根据重力做功特点可知，重力对两球做功一样多，故AB错误；

CD．两球在竖直方向上做自由落体运动，由于下落相同高度，所以下落的时间相同，而重力做功相同，所以重力对两球做功的平均功率相等，故C错误，D正确；

故选D

6. 《西游记》中，一只大龟浮水作舟，驮着唐僧师徒四人和白龙马渡过了通天河。已知大龟在静水中游动的速度大小与河水的流速大小之比为2∶1，出发点A到正对岸B点的距离为d，河岸平直。若大家以最短的时间渡河，则大家上岸的地点与B点的距离为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】要使渡河时间最短，大龟游动的速度应垂直河岸，渡河时间

大家上岸的地点与B点的距离

又

解得

选项B正确。

7. 迄今为止，我国有近200颗卫星在轨运行。关于在轨正常运行的这些卫星，下列说法正确的是（　　）

A. 所有卫星的运行周期都小于

B. 所有卫星在任何位置的速率都小于

C. 在轨的圆轨道卫星的向心加速度大于地球表面的重力加速度

D. 所有卫星运行轨道的半长轴（或半径）的三次方与其运行周期的二次方的比值都相等

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据周期公式可得

轨道半径越大，周期越大，因此存在周期大于24h的情况，A错误；

B．卫星在变换轨道时会加速远离地球，在加速的过程中，卫星的速度可以大于7.9km/s，故B错误；

C．根据公式可知

因为卫星轨道半径大于地球半径，因此其加速度不可能大于地球重力加速度，故C错误；

D．根据公式可得

所以

为常数，D正确。

故选D

8. 某踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，把足球视为质点，空气阻力不计。关于足球从踢出到落地的过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 足球在最高点速度为零，处于平衡状态 B. 重力势能一直增加

C 动能先减少后增加 D. 机械能先增加后减少

【答案】C

【解析】

【详解】A．足球在最高点时具有水平速度，且受重力作用，不处于平衡态，A错误；

B．整个过程中，重力先做负功再做正功，则足球的重力势能先增大后减小，B错误；

C．整个过程中，合力（即重力）先做负功再做正功，则足球的动能先减小后增大，C正确；

D．整个过程中只有重力做功，则足球的机械能保持不变，D错误。

故选C。

9. 如图所示，轻质绳索一端固定，另外一端连接到工程车的牵引装置上。绳索穿过两轻质滑轮以提升矿井中质量为的矿物。悬挂动滑轮的轻质细线竖直，不计滑轮与绳之间的摩擦。在前2s内，工程车从静止出发以的加速度匀加速行驶。则在这2s内，工程车通过绳索对矿物所做的功为（　　）

A 300J B. 315J C. 360J D. 660J

【答案】B

【解析】

【详解】矿物的末速度为

矿物上升的高度为

根据功和能的关系得

故选B。

10. 下列说法中，正确的是（   ）

A. 力做功越多，功率越大

B. 能量是守恒的，不可能消失，所以人类不需要节约能源

C. 物体做平抛运动，其在任意相等时间间隔内速度变化量相同，方向为竖直向下

D. 相对论和量子力学的出现使人们认识到经典力学的适用范围是宏观世界，低速运动

【答案】CD

【解析】

【详解】A．功率是描述做功快慢的物理量，单位时间内做功越多，功率越大，如果所用时间长，即使做功多，功率也可能较小，A错误；

B．能量是守恒的，不可能消失，但能量转化有方向，所以人类需要节约能源，B错误；

C．物体做平抛运动，加速度为重力加速度g，根据

v = gt

可知在任意相等时间间隔内速度变化量相同，方向为竖直向下，C正确；

D．相对论和量子力学的出现使人们认识到经典力学的适用范围是低速运动、宏观世界，D正确。

故选CD。

11. 据报道，科学家观察到离地球约35亿光年的OJ287星系中出现了双黑洞“共舞”现象。较大黑洞体积是太阳的180亿倍，较小黑洞体积是太阳的1.5亿倍。若双黑洞的质量分别为和，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）

A. 双黑洞的角速度之比

B. 双黑洞的线速度之比

C. 双黑洞的轨道半径之比

D. 双黑洞的向心加速度之比

【答案】C

【解析】

【详解】A．双黑洞角速度相等，故A错误；

C．设双黑洞距离为L，双黑洞的轨道半径分别为r1、r2，则有

联立可得

故C正确；

B．由线速度与角速度的关系可知

故B错误；

D．由可知

故D错误。

故选C。

12. 如图，在水平圆盘上沿半径放有质量均为m＝3kg的两物块a和b（均可视为质点），两物块与圆盘间的动摩擦因数均为，物块a到圆心的距离为，物块b到圆心的距离为。圆盘由静止开始绕通过圆心的转轴缓慢地加速转动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，重力加速度大小为。下列说法正确的是（　　）

A. 物块a、b相对圆盘滑动前所受摩擦力方向相反

B. 物块a比物块b先滑动

C. 物块b刚好要滑动时，圆盘转动的角速度为

D. 若用水平轻绳（图中未画出）将两物块连接，轻绳刚好拉直，当两物块刚好要滑动时，轻绳的拉力大小为9N

【答案】D

【解析】

【详解】A．物块a、b相对圆盘滑动前所受摩擦力提供向心力，方向相同，故A错误；

B．设物块刚好要发生相对滑动时的圆盘的角速度为ω，根据牛顿第二定律有

解得

因为，所以，即物块b比物块a先滑动，故B错误；

C．根据B项表达式可得物块b刚好要滑动时，圆盘转动的角速度为

故C错误；

D．用水平轻绳将两物块连接，轻绳刚好拉直，当两物块刚好要滑动时，两物块与圆盘间的摩擦力均达到最大静摩擦力，设此时轻绳的拉力大小为T，圆盘的角速度为ω′，则对a、b根据牛顿第二定律分别有

解得

故D正确。

故选D。

13. 固定在竖直面内的光滑圆管POQ，PO段长度为L，与水平方向的夹角为30°，在O处有插销，OQ段水平且足够长。管内PO段装满了质量均为m的小球，小球的半径远小于L，其编号如图所示，重力加速度为g。拔掉插销，1号球在下滑过程中（　　）

A. 机械能守恒 B. 做匀加速运动

C. 对2号球做的功为 D. 经过O点时速度

【答案】CD

【解析】

【详解】B．拔掉插销后，小球依次紧密排列运动，整体的加速度大小相等，设为a，设小球总数为n，运动过程中倾斜圆筒中剩余的小球个数为k（1≤k≤n），对整体根据牛顿第二定律有

解得

所以整体的加速度与k有关，则1号球在下滑过程中做加速度减小的加速运动，故B错误；

D．易知所有小球都运动到OQ段上后速度相同，且都等于1号球经过O点时的速度，以n个小球整体为研究对象，整体的重心在开始时位于PO中点，则对从拔掉插销到所有小球都到达OQ段的过程，根据机械能守恒定律有

解得

故D正确；

AC．对于1号球从P到O的运动过程，设2号球与1号球做的功为W，根据动能定理有

解得

所以1号球在下滑过程中有除了重力之外的力对1号球做了负功，其机械能不守恒，又因为1、2号球之间相互作用力始终大小相等、方向相反，且整个下滑过程位移相同，所以1号球对2号球做的功为

故A错误，C正确。

故选CD。

第Ⅱ卷（非选择题  共48分）

二、实验探究题（本大题共2小题，计16分）

14. ①在做“研究平抛物体运动”的实验中，引起实验误差的原因是___________。（填序号）

A．安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平      B．确定OY轴时，没有用重锤线

C．斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦      D．空气阻力对小球运动有较大影响

②在研究平抛运动实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格边长L = 0.0125mm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则小球平抛初速度的表达式为v0 = ___________（L、g表示），其值为___________m/s。（g = 9.8m/s2）

【答案】    ①. ABD    ②.     ③. 0.7

【解析】

【详解】①[1]A．斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后并非做平抛运动，但在实验中仍按平抛运动分析处理数据，会造成较大误差，A符合题意；

B．确定OY轴时，没有用重锤线，就不能调节斜槽末端切线水平，故会造成较大实验误差，B符合题意；

C．只要让它从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即时与槽之间存在摩擦力，仍能保证球做平抛运动的初速度相同，因此斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦，不会引起实验误差，C不符合题意；

D．空气阻力对小球运动有较大影响时，物体做的就不是平抛运动了，会引起实验误差，D符合题意。

故选ABD；

②[3][4]在竖直方向上，根据

y = L = gT2

得

则初速度

代入数据得

v0 = 0.7m/s

15. 探究弹性势能表达式的实验时，得到一根弹簧的弹力（F）—伸长量（x）图像如图乙所示，那么弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中，弹性势能的变化量为___________J。

【答案】-1.8

【解析】

【详解】[1]F—x图像与x轴包围的面积表示弹力做功的大小，故弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中，弹力的功

即弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中弹力做正功，则弹性势能减小，变化量为 - 1.8J。

16. 用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上点迹间的距离进行测量，可验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度为g。

（1）除图1中所示的装置之外，还必须使用的器材是___________ ；（填序号）

A．直流电源、刻度尺      B．直流电源、天平（含砝码）

C．交流电源、刻度尺      D．交流电源、天平（含砝码）

（2）如图2所示，在打出的纸带上选取连续的五个点A、B、C、D、E，并测量出点B距起始点O的距离为x0，B、C两点间的距离为x1，C、D两点间的距离为x2，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到打下C点时重力势能减少量Ep= ___________，动能增加量Ek= ___________ ；（均用题中已如物理量符号表示）

（3）大多数学生的实验结果显示Ep大于Ek，其原因可能是___________ ；（写出一种即可）

（4）某同学利用图2中纸带，先分别测量出A点到B、C、D、E、F、G点的距离h（其中F、G点为E点后相邻附两个点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v，绘制v2—h图像，如图3所示，并求得图线的斜率为k。如果算出k = ___________，可以验证重锤下落过程机械能守恒。

【答案】    ①. C    ②. mg(x0 + x)    ③.     ④. 由于存在空气阻力，所以机械能减少    ⑤. 2g

【解析】

【详解】（1）[1]]打点计时器需要交流电源，还需要刻度尺测量纸带上计数点间距，实验目的是“验证机械能守恒定律”，即验证重锤下落过程损失的重力势能

Ep= mgh

的数据是否与重锤动能的增加量

的数据非常接近，可以看出，重锤质量m不影响数据的比较，所以不需要天平。

故选C；

（2）[2]由纸带可以看出从释放到打下C点的距离为x0 + x，则

Ep= mg(x0 + x)

[3]重锤动能增量

重锤静止释放O为纸带上第一个计时点，所以vO = 0，C点的瞬时速度等于B到D的平均速度，有

联立有

（3）[4]由于存在空气阻力，所以机械能减少，因此重力势能的减少量略大于动能的增加量；

（4）[5]若机械能守恒，则有

公式中vA表示打A点时重锤的的速度，表示后打出的B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v，则

v2= v02 + 2gh

可以看出，只要根据v2—h图像计算出其斜率在实验误差允许范围内近似等于2g，即为验证了机械能守恒定律。

三、计算题（本大题共3小题，计32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

17. 如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地球表面的高度为h。已知地球的半径为R，地球自转的角速度为ω，地球表面的重力加速度大小为g，O为地球的中心。

（1）求卫星A的运行轨道半径r；

（2）求卫星B的运行周期T。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，设地球的质量为M，卫星A的质量为m，根据万有引力提供向心力有

又

解得

（2）同理，设卫星B的质量为，有

解得

18. 某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为图像，如图所示。已知小车运动的过程中，时间段内小车发动机的功率保持不变且前已经达到匀速，在末停止遥控而让小车自由滑行，小车的质量为，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。求：

（1）小车所受到的阻力大小；

（2）小车发动机的功率；

（3）小车在整个运动过程中位移的大小。

【答案】（1）1N；（2）4w；（3）20m

【解析】

【详解】（1）由图像可知，小车在阻力作用下做匀减速直线滚动，加速度大小为

根据牛顿第二定律

（2）t=5s时，小车所受牵引力与阻力大小相等，得

（3）时间内，由动能定理

得

时间内，图像面积等于位移

小车在整个运动过程中位移

19. 如图甲所示为北京首钢滑雪大跳台，模型简化如图乙所示，AB和EF是长为m的倾斜滑到，倾角为，CD是长为m的水平滑道，倾斜滑道AB、EF和水平滑道CD之间分别用一圆弧轨道连接，圆弧轨道半径为m，圆心角为，FG为结束区。一质量为kg的运动员从A点静止滑下沿滑道ABCD运动，从D点沿水平方向滑离轨道后，完成空翻、回转等技术动作，落到倾斜轨道，最后停在结束区。为简化运动，运动员可视为质点，不计空气阻力。

（1）运动员刚好从D点沿水平方向滑离轨道，求运动员在D点的速度；

（2）在（1）情形下，求从开始运动到完成表演落到倾斜轨道过程中摩擦阻力做的功；

（3）运动员可以在滑道ABCD滑行过程中利用滑雪杖支撑前进，获取一定的能量，要使运动员安全停留在结束区，落到倾斜轨道上的动能不能超过15250J，求大小应满足的条件。

【答案】（1）m/s；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）运动员在D点能刚好离开轨道，即运动员受到的支持力为0，在D点有

得

m/s

（2）从A点到D点的过程中，由动能定理得

AD的高度差

联立解得

（3）设水平位移x，竖直下落距离h，D点速度落到倾斜滑到上时，由平抛规律

得

由几何关系

动能

代入各量，用h表示，得

当，解得

在整个运动过程中

解得

即