2021-2022学年安徽省蚌埠市高一下学期期末学业水平监测物理试题含解析

  蚌埠市2021—2022学年度第二学期期末学业水平监测

高一物理

一、选择题

1. 关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（    ）

A. 所有行星绕太阳的运动都是匀速圆周运动，太阳位于圆心处

B. 地球围绕太阳转动时，近日点速度小于远日点速度

C. 开普勒第三定律的表达式中的T代表行星的自转周期

D. 开普勒行星运动定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．由开普勒第一定律知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A错误；

B．根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳连线在相等的时间内扫过相等的面积，即地球围绕太阳转动时，近日点速度大于远日点速度，故B错误；

C．开普勒第三定律的表达式

中T代表行星的公转周期，故C错误；

D．开普勒行星运动定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故D正确。

故选D。

2. 下列说法正确的是（    ）

A. 做曲线运动的物体速度必定变化 B. 速度变化的运动必定是曲线运动

C. 加速度恒定的运动不可能是曲线运动 D. 物体在变力作用下必定做曲线运动

【答案】A

【解析】

【详解】A．做曲线运动的物体运动方向时刻变化，所以速度必定变化，故A正确；

B．速度变化有可能是大小变化而方向不变，所以速度变化的运动也可能是直线运动，故B错误；

C．曲线运动的加速度与速度方向始终不在同一直线上，但加速度可以恒定不变，故C错误；

D．物体在变力作用下运动时，有可能只是力的大小变化，而力的方向始终与速度方向共线，此时物体将做直线运动，故D错误。

故选A。

3. 如图所示的是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺上的三个点。 当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是（　　）

A. a、b和c三点的线速度大小相等

B. a、b和c三点的角速度相等

C. a、b的向心加速度大小比c的大

D. a、b的周期比c的大

【答案】BC

【解析】

【详解】AB.由于a、b和c三点在同一个陀螺上旋转，所以三者的角速度相等。由图可知，a、b和c三点的做匀速圆周运动的半径关系为ra=rb＞rc，根据线速度公式v=ωr可知，a、b和c三点线速度的大小关系为va=vb＞vc，故A错误，B正确；

C．根据向心加速度公式a=ω2r可知，a、b和c三点向心加速度的大小关系满足aa=ab＞ac，故C正确；

D．根据周期公式可知，a、b和c三点的周期相等，故D错误。

故选BC。

4. 淮河在蚌埠境内的某段平直河面宽度为100m，现有一小船由河南岸渡河，已知船在静水中速度为1m/s，当时河水速度为2m/s，下列说法正确的是（ ）

A. 小船可以垂直到达河北岸

B. 渡河的最短时间为100s

C. 渡河最短航程为100m

D. 渡河的航程最短时，船头指向与上游河岸的夹角为45°

【答案】B

【解析】

【详解】AC．因船的静水速度小于河水的速度，可知小船不可以垂直到达河对岸，则最短航程大于100m，选项AC错误；

B．当船头指向正对岸时渡河的时间最短，渡河的最短时间为

选项B正确；

D．渡河的航程最短时，船头指向与合速度方向垂直，则上游河岸的夹角

即船头与上游河岸的夹角为60°，选项D错误。

故选B。

5. 重为mg的小球用长为L的细线悬于天花板的O点，并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向成θ角，则下列说法正确的是（    ）

A. 小球受重力、拉力和向心力三个力的作用

B. 小球受重力、拉力两个力的作用

C. 小球做匀速圆周运动的向心力为mgsinθ

D. 细线的拉力大小为mgcosθ

【答案】B

【解析】

【详解】AB．摆球受重力、拉力两个力作用，且由重力和拉力的合力提供向心力，因向心力是效果力，所以不能说物体受到向心力，故A错误，B正确；

CD．重力和拉力的合力提供向心力，由几何关系得

解得

故CD错误。

故选B。

6. 如图是我国火星探测器探测火星时所经历的由轨道III变轨到II再到I的过程，不计变轨过程中探测器的质量变化，下列说法错误的是（    ）

A. 在轨道I、II上分别运动时，在P点的加速度相同

B. 在轨道II上运动的周期小于在轨道III上运动的周期

C. 在轨道III上运动到P点时的速度大于在轨道II上运动到P点的速度

D. 由轨道II变轨到I的过程中，需在P点开启发动机，故探测器的机械能增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．由

得

所以在轨道I、II上分别运动时，在P点的加速度相同，故A正确；

B．由开普勒第三定律知，轨道半长轴越大，周期越大，所以在轨道II上运动的周期小于在轨道III上运动的周期，故B正确；

C．因为从轨道II变轨到轨道III，需要在P点加速，所以在轨道III上运动到P点时的速度大于在轨道II上运动到P点的速度，故C正确；

D．由轨道II变轨到I的过程中，需在P点减速，而不是开启发动机加速，即探测器的机械能减小，故D错误。

故选D。

7. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前10s内做匀加速直线运动，10s末速度为16m/s时牵引力功率达到额定功率，之后保持功率不变继续运动，其v—t图像如图所示。已知汽车的质量为1000kg，汽车受到地面的阻力为车重的十分之一，g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）

A. 汽车在前10s内的牵引力为1600N

B. 汽车速度为20m/s时的加速度为1.08m/s2

C. 汽车的额定功率为40kW

D. 汽车的最大速度为32m/s

【答案】B

【解析】

【详解】A．汽车在前10s内做匀加速运动，加速度

由牛顿第二定律得

解得

故A错误；

CD．汽车在10s末功率达到额定功率

当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，即

F=F阻

最大速度

CD错误。

B．汽车速度为20m/s时，则有

解得

a＇=1.08m/s2

选项B正确。

故选B。

8. 如图，轻弹簧一端固定在竖直墙壁上，质量为4kg的木块以5m/s的速度沿光滑水平面运动并压缩弹簧，弹簧形变始终在弹性限度内，则（  ）

A. 弹簧的最大弹性势能为50J

B. 弹簧的最大弹性势能为20J

C. 当木块的速度减小为3m/s时，弹簧的弹性势能为32J

D. 当木块的速度减小为3m/s时，弹簧的弹性势能为18J

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．当木块的速度减为零时，弹性势能最大，根据能量守恒定律有

故A正确，B错误；

CD．当木块的速度减小为3m/s时，根据能量守恒定律有

故C正确，D错误。

故选AC。

9. 摩天轮往往是一个地方的标志性建筑，如图所示，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（    ）

A. 乘客随座舱向上转动时，乘客重力做负功，重力势能减小

B. 摩天轮匀速转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变

C. 乘客随座舱向上转动时，乘客的机械能是增加的

D. 摩天轮匀速转动过程中，乘客所受的合力大小不变

【答案】CD

【解析】

【详解】A．乘客随座舱向上转动时，乘客重力做负功，重力势能增大，故A错误；

B．摩天轮匀速转动过程中，乘客速率不变，重力不变，但速度方向与重力方向的夹角时刻在变化，根据可知乘客重力的瞬时功率时刻在变化，故B错误；

C．乘客随座舱向上转动时，乘客动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故C正确；

D．摩天轮匀速转动过程中，乘客所受的合力提供向心力，大小不变，故D正确。

故选CD。

10. 如图所示，A、B物体通过轻质细绳绕过光滑的定滑轮相连，在水平力F作用下，物体B沿粗糙水平面向右匀速运动，物体A竖直上升，设绳与水平方向的夹角为α，则此过程中（    ）

A. 当α=30°时，A、B速度大小之比

B. 绳对物体A的拉力大于物体A的重力

C. 绳对物体A做的功等于A的机械能增加量

D. 外力F做的功等于系统重力势能的增加量与摩擦产生的热量之和

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．将物体B的速度沿着绳的方向和垂直于绳的方向进行正交分解，由几何关系即可得出物体A的速度为

故A正确；

B．随着物体B向右匀速运动，α角逐渐变小，cosα逐渐变大，物体A的速度逐渐变大，物体A做加速运动，由牛顿第二定律可知，绳对物体A的拉力大于物体A的重力，故B正确；

C．对物体A进行分析，绳对物体A做的功转化为物体A的动能增加量和重力势能的增量，即绳对物体A做的功等于A的机械能增加量，故C正确；

D．外力F做的功等于系统重力势能的增加量与摩擦产生的热量以及物体A动能的增加量之和，故D错误。

故选ABC。

二、实验题

11. 如图所示是向心力演示仪的示意图，匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板小球的压力提供。球对挡板的反作用力使弹簧测力套筒7下降，标尺8露出红白相间的标记，向心力大小与标尺露出的等分格的格数成正比。

（1）要探究向心力与角速度的关系，应保证两球的质量和______都相同，并使两球以不同角速度转动。

（2）某次实验皮带套的左右两个塔轮的半径之比，A、B两球（质量相同）运动半径相同，则A、B两球的角速度之比为_________，左右标尺露出的等分格的格数之比为__________。

【答案】    ①. 转动半径    ②. 1:2    ③. 1:4

【解析】

【详解】（1）[1]要探究向心力与角速度的关系，应保证两球的质量和转动半径都相同，并使两球以不同角速度转动。

（2）[2][3]左右两个塔轮边缘的线速度相等，根据

v=ωr

因为两塔轮的半径之比，可知角速度之比为1:2；根据

F=mω2r

A、B两球质量相同，运动半径相同，则向心力之比为1:4，即左右标尺露出的等分格的格数之比为1:4。

12. 某实验小组用图示装置验证机械能守恒定律。光电门1、光电门2固定在铁架台上，两光电门分别与数字计时器连接。当地重力加速度为g。

（1）实验前先测得小球的直径为d及两光电门之间的高度差为h；

（2）让小球从光电门1正上方某位置由静止释放，小球通过光电门1和光电门2时，小球的挡光时间分别为t1、t2，则小球通过光电门1时的速度大小为________；若小铁球在下落过程中机械能守恒，则满足的表达式为________；（均用题中相应物理量符号表示）

（3）某次实验计算结果表明，小球重力势能的减少量小于动能的增加量，可能的原因是_______。

A. 由于空气阻力的影响

B. 小球经过光电门2时球心未经光电门中心，有偏差

C. 小球直径d的测量值偏大

【答案】    ①.     ②.     ③. BC##CB

【解析】

【详解】（2）[1]小球通过光电门时间极短，在极短时间内，小球通过光电门1的速度为

[2]小球通过光电门2的速度为

若小铁球在下落过程中机械能守恒，则满足的表达式为

代入、，可得

约去质量m，则有

（3）[3]A．存在空气阻力，导致减小的重力势能大于增加的动能，故A错误；

B．小球经过光电门2时球心未经光电门中心，导致遮光时间变短，算得的速度变大，可能导致增加的动能大于减小的重力势能，故B正确；

C．小球直径d的测量值偏大，则算得的速度变大，可能导致增加的动能大于减小的重力势能，故C正确。

故选BC。

13. 图甲是“研究平抛运动”的实验装置。

（1）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列操作正确的是_________；

A. 实验前要检查竖板否竖直

B. 小球运动时不应与竖板上的白纸相接触

C. 调节斜槽末端水平时，可以用眼睛仔细观察斜槽末端是否与铅锤线垂直来确定

（2）在实验中用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长2.5cm，若小球在平抛运动中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，取重力加速度大小g=10m/s2，则小球平抛运动的初速度大小为_______m/s，小球从抛出到运动至b点所用的时间为_______s。

【答案】    ①. AB##BA    ②. 1    ③. 0.075

【解析】

【详解】（1）[1]A. 实验前要检查竖板否竖直，选项A正确；

B. 小球运动时不应与竖板上白纸相接触，以防止小球改变运动轨迹，选项B正确；

C. 实验前要检查斜槽末端是否水平的方法是将小球放在斜槽末端，看小球是否滚动确定是否水平，选项C错误。

故选AB。

（2）[2][3]根据

可得

初速度

b点的竖直速度

则小球从抛出到运动至b点所用的时间为

三、计算题

14. 跳台滑雪是冬奥会比赛项目之一。如图所示，把运动员从A起跳后至B的运动看成平抛运动，倾斜直滑道AB的倾角为37°，运动员在A点的速度为20m/s，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2求：

（1）运动员在空中运动的时间；

（2）滑道AB的长度。

【答案】（1）3s；（2）75m

【解析】

【详解】（1）设运动员在B点的速度角为，由速度角和位移角关系得

则

解得

（2）由

得从A到B的竖直位移为

由几何关系得

解得

15. 嫦娥五号任务的圆满完成，标志着我国航天事业发展中里程碑式的新跨越。已知嫦娥五号绕月球做匀速圆周运动，环月轨道距月球表面的高度为h，月球半径为R，月球表面重力加速度为g0，万有引力常量为G，求：

（1）月球的质量；

（2）嫦娥五号环月运动的线速度大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）月球表面万有引力近似等于重力，有

解得

（2）嫦娥五号在圆轨道上运动时，万有引力提供向心力有

解得

16. 如图所示，水平轨道AB与半径、内壁粗糙的竖直半圆轨道BC平滑连接，BC为直径且竖直。现有质量、可视为质点的小球从水平轨道的A处以的水平初速度向右运动并恰好经过最高点C.已知小球与水平轨道的动摩擦因数，AB间距，重力加速度。求：

（1）小球在经过半圆轨道的最低点B时对轨道的压力大小；

（2）小球在半圆轨道运动过程中，摩擦力对小球做的功。

【答案】（1）100N；（2）-18J

【解析】

【分析】

【详解】（1）从A到B由动能定理

解得

vB=9m/s

在B点时

解得

FB=100N

根据牛顿第三定律可得，小球在最低点B时对轨道的压力为100N。 

（2）小球恰能经过轨道最高点，则

从B到C由能量关系

解得

Wf=-18J