2022银川贺兰县景博中学高一下学期期末考试物理试题含解析

景博高中2021-2022学年第二学期高一年级期末考试

物理

第Ⅰ卷（选择题）

一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。）

1. 下列物理量中，属于矢量的是（　　）

A. 功 B. 动能 C. 质量 D. 加速度

【答案】D

【解析】

【详解】功，动能和质量都是标量；加速度既有大小，又有方向，是矢量，故D正确，ABC错误。

故选D。

2. 万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律．以下说法正确的是

A. 物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的

B. 人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大

C. 人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供

D. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用

【答案】C

【解析】

【详解】物体的重力是由地球的引力而产生的，A正确；根据万有引力公式，B错误；人造地球卫星围绕地球做圆周运动，万有引力完全提供向心力，C正确；宇航员处于完全失重状态，是万有引力完全提供向心力，D错误．

3. 如图，力F大小相等，物体运动的位移s也相同，F做功最小的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】根据功的定义

可知在锐角的情况下，越大，F做的功越小，与动摩擦因数大小无关。

故选D。

4. “天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。乘客随摩天轮上的座舱运动，可视为在竖直面内的匀速圆周运动，对于乘客来说（　　）

A. 受到的合力为零 B. 加速度不变

C. 速率不变 D. 速度不变

【答案】C

【解析】

【详解】A．乘客随摩天轮上的座舱运动，可视为在竖直面内的匀速圆周运动，对于乘客来说，所受的合外力指向圆心，提供乘客作匀速圆周运动的向心力，故A错误；

B．乘客作匀速圆周运动的向心加速度大小不变，方向发生改变，总是指向圆心，故B错误；

C．乘客作匀速圆周运动速度大小不变，即速率不变，故C正确；

D．乘客作匀速圆周运动的速度大小不变，方向时刻发生改变，即速度发生了改变，故D错误。

故选C。

5. 如图，当汽车通过拱桥顶点的速度为5m/s时，车对桥顶的压力为车重的，如果汽车行驶至桥顶时，恰好对桥面没有压力作用，则汽车通过桥顶的速度应为（　　）

A. 5m/s B. 10m/s C. 15m/s D. 20m/s

【答案】B

【解析】

【详解】根据牛顿第二定律得

即

当支持力为零，有

解得

v′=2v=10m/s

故选B．

6. 由足够高处沿水平方向以的初速度抛出一个小球，忽略空气阻力，取重力加速度大小，则小球抛出后，小球的速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】竖直分速度为

合速度为

故选C。

7. 质量为m的小块在倾角为α的斜面上处于静止状态，如图所示。若斜面体和小物块一起以速度v沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移s。斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是（　　）

A. 摩擦力做正功，支持力做正功

B. 摩擦力做正功，支持力做负功

C. 摩擦力做负功，支持力做正功

D. 摩擦力做负功，支持力做负功

【答案】B

【解析】

【详解】受力分析如图所示

摩擦力斜向右上方，支持力斜向左上方，运动方向水平向右，摩擦力的水平分力向右，支持力水平分力向左。因此摩擦力做正功，支持力做负功，故ACD错误，B正确。

故选B。

8. 质量为的小球，从离桌面高处由静止下落，桌面离地面高度为，如图所示，若以桌面为参考平面，重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A. 小球在A点的重力势能为20J

B. 小球在B点的重力势能为5J

C. 整个下落过程中重力势能的减少15J

D. 若改变所选择参考平面，则小球在A、B点的重力势能改变

【答案】D

【解析】

【详解】A．若以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为

A错误；

B．若以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为

B错误；

C．若以桌面为参考平面，整个下落过程中重力势能的减少量为

C错误；

D．若改变所选择的参考平面，根据，则小球在A、B点的重力势能改变，D正确。

故选D。

9. 人造卫星离地面距离等于地球半径,卫星以速度沿圆轨道运动,设地面上的重力加速度为,则(   )

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】考查万有引力基本公式的运用

【详解】万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，得：

在地球表面，又有：

联立上式解得：

故选A．

10. 如图所示，物体沿曲面从A点无初速度滑下，滑至曲面的最低点B时，下滑的高度为5 m，速度为6 m/s，若物体的质量为1 kg。则下滑过程中物体克服阻力所做的功为（　　）

A. 50 J B. 18 J C. 32 J D. 0

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】对A到B过程运用动能定理得

解得

故选C。

11. 2020年7月23日，在我国文昌航天发射场，长征五号遥四运载火箭成功将“天问一号”火星探测器送入预定轨道，预计本次探测活动，我国将实现“环绕、着陆、巡视”三大目标。如图是探测器飞向火星过程的简略图，探测器分别在P、Q两点实现变轨，在转移轨道，探测器绕火星做椭圆运动，下列说法正确的是（　　）

A. “天问一号”在绕地轨道的环绕速度不大于

B. “天问一号”在转移轨道运行的周期小于绕火轨道周期

C. “天问一号”在沿绕火轨道运行时的速度大于火星的第一宇宙速度

D. “天问一号”在绕地轨道上P点的加速度大于在转移轨道上P点的加速度

【答案】A

【解析】

【详解】A．地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，可知“天问一号”在绕地轨道的环绕速度不大于，A正确；

B．根据开普勒第三定律

由于“天问一号”在转移轨道的半长轴大于绕火轨道的半径，可知“天问一号”在转移轨道运行的周期大于绕火轨道周期，B错误；

C．火星第一宇宙速度是卫星绕火星做匀速圆周运动的最大运行速度，可知“天问一号”在沿绕火轨道运行时的速度小于火星的第一宇宙速度，C错误；

D．根据牛顿第二定律可得

解得

由于、都相同，可知“天问一号”在绕地轨道上P点的加速度等于在转移轨道上P点的加速度，D错误。

故选A。

12. 质量为m的小球从距离水平地面高H处由静止开始自由落下，取水平地面为零势能面，重力加速度大小为g，不计空气阻力，当小球的动能等于重力势能的2倍时，经历的时间为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】设下降h时，动能等于重力势能的2倍，根据机械能守恒

即

解得

根据

解得

故选B。

二、多项选择题（本题共5小题，每题4分，共16分。每题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

13. 一个质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同.则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为（ 　　）

A. Δv=0 B. Δv=12 m/s C. W=0 D. W=10.8 J

【答案】BC

【解析】

【详解】A.规定初速度方向为正方向，初速度，碰撞后速度，则速度变化量为：

负号表示速度变化量的方向与初速度方向相反，所以碰撞前后小球速度变化量的大小为12m/s，故A错误， B正确；
C.运用动能定理研究碰撞过程，由于初、末动能相等，则：

碰撞过程中墙对小球做功的大小W为0，故C正确，D错误．

14. 火星有两颗卫星，分别为火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆．已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比(　　)

A. 火卫一距火星表面较近 B. 火卫二的角速度较大

C. 火卫一的运动速度较大 D. 火卫二的向心加速度较大

【答案】AC

【解析】

【详解】万有引力提供向心力

可知：周期越大，离火星表面越远，角速度越小，线速度越小，向心加速度越小，所以AC正确，BD错误。

故选AC。

15. 在光滑的圆锥漏斗的内壁，两个质量相同的小球A和B，分别紧贴着漏斗在水平面内做匀速圆周运动，小球A的位置在小球B的上方，如图所示．下列判断正确的是(　　)

A. A球的速率大于B球的速率

B. A球的角速度大于B球的角速度

C. A球对漏斗壁的压力大于B球对漏斗壁的压力

D. A球的转动周期大于B球的转动周期

【答案】AD

【解析】

【详解】对A、B两球进行受力分析，两球均只受重力和漏斗给的支持力FN．如图所示：

对A球由牛顿第二定律：  ①

    ②

对B球由牛顿第二定律：  ③

   ④

C、因两球质量相等可得FNA=FNB，据牛顿第三定律可知A球对漏斗壁的压力等于B球对漏斗壁的压力；C项错误．

A、由②④可知，两球所受向心力相等，，因为rA＞rB，所以vA＞vB，故A项正确．

B、mωA2rA=mωB2rB，因为rA＞rB，所以ωA＜ωB，故B项错误．

D、因可知，D正确．

故选AD．

【点睛】对物体进行受力分析，找出其中的相同的量，再利用圆周运动中各物理量的关系式分析比较；涉及物理量较多时，比较多个量中两个量的关系，必须抓住不变量，而后才能比较变量．

16. 如图甲所示，质量为的物块静止在粗糙的水平面上，用大小为的水平拉力拉动物块，其动能随位移x变化的关系图线如图乙所示。重力加速度，物块可视为质点，下列说法正确的是（　　）

A. 物块受到的合外力的大小为

B. 物块运动的加速度大小为

C. 物块与水平面间的摩擦力大小为

D. 物块与水平面间动摩擦因数为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据动能定理可得

解得物块受到的合外力的大小为

A错误；

B．根据牛顿第二定律可得，物块运动的加速度大小为

B正确；

CD．根据牛顿第二定律可得

解得物块与水平面间的摩擦力大小为

物块与水平面间的动摩擦因数为

C错误，D正确。

故选BD。

17. 如图所示，不考虑空气阻力情况下，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（　　）

A. 甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒

B. 乙图中，物体B在大小等于摩擦力大小、方向沿斜面向下的拉力作用下，沿斜面下滑时，B机械能守恒

C. 丙图中，A加速下落、B加速上升过程中，A、B系统机械能守恒

D. 丁图中，系在轻绳一端的小球向下摆动时，小球的机械能不守恒

【答案】BC

【解析】

【详解】A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，弹簧弹力对A做负功，A的机械能减少，A错误；

B．乙图中，物体B在大小等于摩擦力大小、方向沿斜面向下的拉力作用下，沿斜面下滑时，除重力做功以外，其他力做功的代数和为零，则B机械能守恒，B正确；

C．丙图中，A加速下落、B加速上升过程中，系统除重力做功以外，其他力做功的代数和为零，A、B系统机械能守恒，C正确；

D．丁图中，系在轻绳一端的小球向下摆动时，除重力做功以外，轻绳拉力对小球总是不做功，小球的机械能守恒，D错误。

故选BC。

第Ⅱ卷（非选择题）

三、实验题（本题共2小题，共16分）

18. 某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时（每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致），每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打的纸带上的点计算出．

（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________电源（填“交流”或“直流”）；

（2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是（     ）

A．放开小车，能够自由下滑即可

B．放开小车，能够匀速下滑即可

C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可

D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可

（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是（     ）

A．橡皮筋处于原长状态

B．橡皮筋仍处于伸长状态

C．小车在两个铁钉的连线处

D．小车已过两个铁钉的连线

【答案】    ①. 交流    ②. D    ③. B

【解析】

【详解】（1）[1]当橡皮筋把小车弹出时，小车的运动情况记录在纸带的点的分布上，通过测量两点间距离，除以时间即可得到速度，所以需要用刻度尺。

（2）[2]由于打点计时器的关系需要使用交流电源．摩擦力的组成部分有滚动摩擦，空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦等等，因此应放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，所以第（2）问选择D。

（3）[3]由于木板水平放置，所以摩擦力还存在．当弹力与摩擦力相等时，加速度为零，此时物体速度最大．此后弹力变小，而摩擦力不变，物体开始做减速的运动．所以答案为B。

19. 某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度g取9.8 m/s2，小球质量m=0.2 kg，结果保留三位有效数字）：

(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=________m/s。

(2)ΔEp=________J，动能减少量ΔEk=________J。

(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律。上述计算得ΔEp________ΔEk（填“＞”“＜”或“＝”），造成这种结果的主要原因是________。

【答案】    ①. 4.08    ②. 1.42    ③. 1.46    ④. ＜    ⑤. 存在空气阻力

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1] 由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度

(2)[2]由题给条件知

从t2到t5时间内，重力势能增加量

[3]动能的减少量为

(3)[4]由(2)中知

[5]因为存在空气阻力等原因，导致重力势能的增加量小于动能的减少量

四、计算题（共28分，要求写出必要的文字说明，只有答案没有过程的不得分）

20. 一台起重机的拉力F=1.2×104N，从静止起匀加速地将质量m=1.0×103kg的货物竖直吊起，物体上升的高度h=4m，在2s末货物的速度v=4m/s，g取10m/s2，则：

（1）在这2s内起重机的平均输出功率为多少？

（2）在2s末起重机的瞬时功率为多少？

【答案】（1）2.4×104W；（2）4.8×104W

【解析】

【分析】

【详解】（1）起重机做功的平均功率

P===W=2.4×104W

（2）2s末的速度

v=4m/s

起重机在2s末的瞬时功率

P=Fv=1.2×104×4W=4.8×104W

21. 某人站在悬崖上将质量m=1.0kg的石块从高h=10m高处斜向上抛出去，初速度；空气阻力可忽略不计，取，试求：

（1）石块抛出之后到落地的运动过程，机械能是否守恒；

（2）抛出石块过程，力对石块做功W多大；

（3）石块落地时速度v多大。

【答案】（1）守恒；（2）100J；（3）15m/s

【解析】

【分析】

【详解】（1）空气阻力忽略不计，石块从抛出到落地的过程中，只有重力做功，故其机械能守恒。

（2）重力做功为

（3）选地面为零势能面，设石块落地时速度大小为，由机械能守恒，可得

代入数据解得

22. 如图所示，半径R＝0.4 m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点，质量为m＝1 kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下，从静止开始由C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后做平抛运动，正好落在C点，已知xAC＝2 m，F＝15 N，g取10 m/s2，试求：

（1）物体在B点时的速度大小以及此时半圆轨道对物体的弹力大小；

（2）物体从C到A的过程中，摩擦力做的功．

【答案】（1）5 m/s   525 N （2）－9.5 J

【解析】

【详解】(1)设物体在B点的速度为v，由B到C做平抛运动，有：

2R＝gt2

xAC＝vt

解得：

v＝5 m/s

由此时受力，根据牛顿第二定律有：

FN＋mg＝

解得：

FN＝52.5 N

由牛顿第三定律知，半圆轨道对物体的弹力FN′＝52.5 N.

(2)A到B，机械能守恒：

由C到A应用动能定理可知：

(F－Ff)xAC＝

解得：

Wf＝－Ff·xAC＝－9.5 J