陕西省西安市莲湖区2021-2022学年高一物理下学期期末试题（Word版附解析）

莲湖区2021~2022学年度第二学期期末质量检测

高一物理试题

注意事项：

1.本试卷共6页，总分100分，答题时间90分钟；

2.答卷前，考生须准确填写自己的姓名、准考证号，并认真核准条形码上的姓名、准考证号：

3.第I卷选择题必须使用2B铅笔填涂，第Ⅱ卷非选择题必须使用0.5毫米黑色墨水签字笔书写，涂写要工整、清晰；

4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理：试题卷不回收。

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. 在珠海航展上，歼击机进行了空中表演，其轨迹是曲线，如图所示。歼击机在运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 歼击机的速度可能不变

B. 歼击机所受合力大小一定不变

C. 歼击机所受合力方向与它的速度方向可能在一条直线上

D. 歼击机在曲线运动过程中所受合力一定指向曲线凹侧

【答案】D

【解析】

【详解】A．歼击机做是曲线运动，速度方向时刻发生改变，故A错误；

B．物体做曲线运动的条件：物体的初速度方向与力的方向不在同一条直线上，力的大小可以不变，也可以变化，故B错误；

C．歼击机所受合力方向与它的速度方向存在夹角时，才能做曲线运动，在同一条直线上是做直线运动，故C错误；

D．在曲线运动过程中所受合外力一定指向曲线凹侧，故D正确；

故选D。

2. 如图所示，光滑的斜劈放在水平面上，斜面上用固定的竖直板挡住一个光滑球，整个装置沿水平面向左以速度v匀速运动，以下说法中正确的是（　　）

A. 挡板对球的弹力不做功 B. 挡板对球的弹力做负功

C. 斜面对球的弹力不做功 D. 斜面对球的弹力做负功

【答案】B

【解析】

【详解】对小球进行受力分析：小球受到竖直向下的重力，斜面对它垂直斜面向上的弹力，挡板对它水平向右的弹力，而小球位移方向水平向左，所以挡板对球的弹力做负功，斜面对它垂直斜面向上的弹力做正功，故选B。

3. 下列说法中正确的是（　　）

A. 汽车转弯时要减速是为了避免做近心运动

B. 卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律

C. 能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性

D. 经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用

【答案】C

【解析】

【详解】A．汽车转弯时要减速是为了避免做离心运动，A错误；

B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测量出万有引力常量，B错误；

C．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性，机械能可以自发地转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，C正确；

D．经典物理学只适用于宏观、低速运动，不适用于微观、高速运动，D错误。

故选C。

4. 如图所示，质量m=10kg的物体在F=100N斜向下的推力作用下，沿水平面以v=1m/s的速度匀速前进x=1m，已知F与水平方向的夹角θ=30°，重力加速度g=10m/s2.以下说法中正确的是（　　）

A. 物体与水平面间的动摩擦因数为 B. 推力F做的功为100J

C. 推力F的平均功率为50W D. 摩擦力对物体做功为50J

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据力的平衡条件，有

代入数据解得

故A错误；

B．推力F做的功为

故B错误；

C．推力F的平均功率为

故C正确；

D．根据动能定理

可知物体克服摩擦力做功为，即摩擦力对物体做功为，故D错误。

故选C。

5. 2022年3月5日，我国成功将银河航天02批卫星（6颗）发射升空，六颗卫星是我国自主研发的低轨宽带通信卫星。已知地球同步卫星轨道半径为低轨宽带通信卫星轨道半径的6倍，则该低轨宽带通信卫星绕地球一圈需要的时间约为（　　）

A.  B.  C. 4h D. 2h

【答案】B

【解析】

【详解】已知地球同步卫星的周期为T同=24h，设低轨宽带通信卫星的周期为T卫，根据开普勒第三定律有

解得

故选B。

6. 如图所示，拖拉机后轮的半径是前轮半径的两倍，A和B是前轮和后轮边缘上的点，若车行进时轮与路面没有滑动，则(　　)

A. A点和B点的线速度大小之比为1∶2

B. 前轮和后轮的角速度之比为2∶1

C. 两轮转动的周期相等

D. A点和B点的向心加速度大小相等

【答案】B

【解析】

【详解】轮A、B分别为同一传动装置前轮和后轮边缘上的一点，所以，故A错误；根据和，可知A、B两点的角速度之比为2∶1；由，所以转速也是2∶1，故B正确；据和前轮与后轮的角速度之比2∶1，求得两轮的转动周期为1∶2，故C错误；由，可知，向心加速度与半径成反比，则A与B点的向心加速度不等，故D错误．

7. 如图所示，同一物体m分别放在A、B两个位置，A在二楼天花板下方，B在一楼地面上，以二楼地面为参考平面，下列说法正确的是（　　）

A. 物体m在B位置的重力势能大于0

B. 将物体m从移到A过程中，重力做负功，重力势能减小

C. 选不同的参考平面，物体m在A位置的重力势能都相同

D. 选不同的参考平面，物体m从A移到B的过程中，重力势能的变化量都相同

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．物体m的位置在参考平面下方，重力势能小于0，选项A错误；

B．将物体m从B移到A的过程中，重力做负功，重力势能增大，选项B错误；

C．选不同的参考平面，物体m在A位置的重力势能不相同，选项C错误；

D．重力势能的变化量只和重力做功有关，而重力对同一物体做功只和初末位置的高度差有关，与参考平面的选择无关，选项D正确。

故选D。

8. 如图所示，将质量为m的小球从倾角为θ=30°的光滑斜面上A点以速度v0=10m/s水平抛出（即v0∥CD），小球运动到B点，已知AB间的高度h=5m，g取10m/s2，则小球从A点运动到B点所用的时间和到达B点时的速度大小分别为（　　）

A. 1s，20m/s B. 1s，m/s

C. 2s，20m/s D. 2s，m/s

【答案】D

【解析】

【详解】小球在斜面上做类平抛运动，平行于CE方向，由牛顿第二定律及位移公式分别可得

联立解得小球从A点运动到B点所用的时间为

到达B点时的速度大小为

代入数据解得

故选D。

9. 如图所示，人通过滑轮将质量为m的物体，沿粗糙的斜面由静止开始匀加速地由底端拉上斜面，物体上升的高度为h时，速度为v。在此过程中（　　）

A. 重力对物体做的功为mgh B. 物体所受的合力做功等于mgh+

C. 人的拉力做功等于mgh+ D. 人的拉力做功大于mgh+

【答案】D

【解析】

【详解】A．重力对物体做的功为-mgh，故A错误；

B．根据动能定理，物体所受的合力做功等于物体的动能变化量，即为，故B错误；

CD．根据动能定理

则人的拉力做功等于

故C错误，D正确。

故选D。

10. 我国航天事业的快速发展，充分体现了民族智慧、经济实力、综合国力，也大大促进了我国生产力的发展。下列关于我国航天器的发射速度、绕行速度的说法正确的是（　　）

A. 火星探测器“天问一号”的发射速度大于第三宇宙速度

B. 探月工程中“嫦娥五号”的发射速度大于第二宇宙速度

C. 北斗卫星导航系统中“地球静止轨道卫星”的绕行速度小于第一宇宙速度

D. 中国空间站中“天和核心舱”的发射速度大于第一宇宙速度

【答案】CD

【解析】

【详解】A．火星探测器并没有脱离太阳引力束缚，发射速度应该小于第三宇宙速度，故A错误；

B．探月工程中“嫦娥五号”没有脱离地球引力束缚，发射速度小于第二宇宙速度，故B错误；

C．第一宇宙速度是最大的环绕速度，“地球静止轨道卫星”的绕行速度小于第一宇宙速度，故C正确；

D．第一宇宙速度是最小的发射速度，中国空间站中“天和核心舱”的发射速度大于第一宇宙速度，故D正确。

故选CD。

11. 如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量均为m的球A和B，光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球A运动到最高点时，球A的速率为，忽略空气阻力。重力加速度为g，则球A在最高点时（　　）

A. 杆对球A提供是拉力

B. 球B的速度大小为

C. 水平转轴对杆的作用力为2.25mg

D. 水平转轴对杆的作用力为0.75mg

【答案】BC

【解析】

详解】A．球A运动到最高点时，假设杆对A作用力方向向上，则有

解得

由于F为正值，所以其方向向上，即杆对A提供的是支持力，故A错误；

B．由于A、B两球的角速度相等，可知球B的速度大小为

故B正确；

CD．杆对B球的作用力满足

则

由牛顿第三定律可知，A、B球对杆的作用力均竖直向下，所以水平轴对杆的作用力为

故C正确，D错误。

故选BC。

12. 如图，射击训练场内，飞靶从水平地面A点以仰角θ斜向上飞出，落在相距100m的B点，最高点距地面20m，忽略空气阻力，重力加速度取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A. 飞靶从A到B的飞行时间为2s B. 飞靶在最高点的速度大小为25m/s

C. 抬高仰角θ，飞靶的飞行时间增大 D. 抬高仰角θ，飞靶的飞行距离增大

【答案】BC

【解析】

【详解】A．飞靶在竖直方向做竖直上抛运动，根据对称性可得飞靶从A到B的飞行时间为

故A错误；

B．飞靶在水平方向的速度

在最高点竖直方向速度为零，则飞靶在最高点的速度为，故B正确；

CD．根据运动的分解可得

飞靶飞行的时间

可知抬高仰角，飞靶的飞行时间增大，故C正确；

飞行距离

可知时，飞行距离有最大值，故D错误。

故选BC。

13. 如图甲，在蹦极者身上装好传感器，可测量他在不同时刻下落的高度及速度。蹦极者从蹦极台自由下落，利用传感器与计算机结合得到图乙所示的速度（v）—位移（l）图像。蹦极者及所携带设备的总质量为60kg，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列表述正确的是（   ）

A. 整个下落过程中，蹦极者及携带设备与弹性绳组成的系统机械能守恒

B. 从弹性绳刚伸直开始，蹦极者做减速运动

C. 蹦极者动能最大时，弹性绳的拉力大于蹦极者及设备的总重力

D. 弹性绳的弹性势能最大值为15600J

【答案】AD

【解析】

【详解】A．不计空气阻力，只有重力和弹性绳弹力做功，整个下落过程中蹦极者及设备组成的系统机械能守恒，A正确；

BC．弹性绳刚伸直时，弹性绳的拉力小于蹦极者及设备的总重力，蹦极者继续做加速运动。当拉力等于蹦极者及设备的总重力时，蹦极者所受合外力为0，速度达到最大，动能达到最大。当拉力大于蹦极者及设备的总重力时，蹦极者开始做减速运动，到最低点时速度为0，BC错误；

D．从图像可知，下落的最大高度为26m，下落到最低点时重力势能全部转化为弹性势能，即

E = mgh = 60 × 10 × 26J = 15600J

D正确。

故选AD。

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. 图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，g取10m/s2

（1）实验前应对实验装置进行调节，直到斜槽末端切线______，为了每次平抛都具有相同的初速度，需让小球每次都从同一位置由静止滚下。

（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______m/s。

（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球在B点的竖直分速度为______m/s。

（4）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体______。（填序号）

A.在水平方向上做匀速直线运动

B.在竖直方向上做自由落体运动

C.在下落过程中机械能守恒

【答案】    ①. 水平    ②. 1.6    ③. 2    ④. B

【解析】

【详解】（1）[1]了保证小球的初速度水平，小球做平抛运动，斜槽末端应切线水平。

（2）[2]分析图乙，O点为抛出点，取坐标点

x=32.00cm=0.32m

y=20.0cm=0.200m

在竖直方向上

水平方向上

代入数据解得小球平抛初速度

（3）[3][4]分析图丙

L=5cm=0.05m

由图可知，小球由A到B和由B到C在水平方向位移相等，均为3L，则运动时间T相等，在竖直方向，由图示可知

由由匀变速直线运动的推论

可得

根据匀变速直线运动中，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，在B点竖直分速度

（4）[4]炮弹无论初速度多大，落地时间相同，说明竖直方向上是自由落体运动。故选B。

15. 如图1所示为“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验装置。

（1）实验中得到的一条清晰纸带如图2，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、，重物质量用表示，已知当地重力加速度为，打点计时器打点的频率为，从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量______，动能的增加量______；（均用已知物理量符号表示）

（2）由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到的阻力较大，这样会导致实验结果______（选填“<”“=”或“>”）；

（3）在实验过程中，下列实验操作和数据处理错误的是______；（填序号）

A. 重物下落的起始位置靠近打点计时器

B. 做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重物

C. 用刻度尺测量某点到O点的距离，利用公式计算重力势能的减少量

D. 利用公式计算打点计时器打下某点时重物的瞬时速度（为某点到O点的距离）

（4）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到初速度为零起始点的距离，并计算出打相应计数点时重物的速度，通过描绘去研究机械能是否守恒。若实验中重物所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的图像是下图中的______。（填序号）

A. B. C. D.

【答案】    ①.     ②.     ③. <    ④. D    ⑤. C

【解析】

【详解】（1）[1]从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量

[2]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，可得

动能的增加量为

（2）[3]由于阻力作用，重力势能转化为动能和内能，因此

（3）[4]AB．为了充分利用纸带，重物下落的起始位置靠近打点计时器，先接通打点计时器的电源，再释放重锤，故AB正确，不满足题意要求；

C．用刻度尺测量某点到O点的距离，利用公式算重力势能的减少量，其中应取当地的重力加速度，故C正确，不满足题意要求；

D．由于重物下落时不可避免受到一定的阻力作用，使得重物的加速度小于重力加速度，故不能利用公式计算打点计时器打下某点时重物的瞬时速度，D错误，满足题意要求。

故选D。

（4）[5]根据动能定理

整理得

因此图像为正比例函数，故C正确，ABD错误。

故选C。

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）

16. 木卫二是一个温和的世界，其表面被冰层覆盖，底层是一片海洋。科学家认为，地球海洋孕育了生命，而与地球有类似环境的木卫二，也有可能孕育生命。科学家向木卫二发射探测器寻找地外生命。已知木卫二的半径为R，距木卫二高度为h的探测器绕行周期为T。万有引力常量为G。求：

（1）木卫二的质量M和密度ρ；

（2）木卫二的第一宇宙速度v。

【答案】（1），；（2）

【解析】

【详解】（1）万有引力提供探测器做圆周运动的向心力，设探测器的质量为m，有

可得

由

可得

（2）万有引力提供探测器在木卫二表面做圆周运动的向心力，有

可得

代入

17. 新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题．一辆质量的小型电动汽车在水平的公路上由静止启动且沿直线前行，该小型电动汽车运动的速度与时间的关系如图甲所示，小型电动汽车所受牵引力的功率与时间的关系如图乙所示。设小型电动汽车在运动过程中所受阻力不变，在0～8s内小型电动汽车匀加速运动，在18s末汽车的速度恰好达到最大．重力加速度g取。求：

（1）小型电动汽车在运动过程中所受阻力大小；

（2）小型电动汽车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小；

（3）小型电动汽车在0～18s内运动过程中的位移大小。

【答案】（1）720N；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当牵引力等于阻力时，速度达到最大值，则有阻力

（2）匀加速阶段加速度

汽车在运动过程中所受阻力不变，联立解得

（3）0～8s内汽车匀加速运动的位移

变加速过程中，即8～18s内，汽车牵引力的功率恒为，所以该过程中牵引力做的功为

根据动能定理得

解得位移大小

故共发生的位移为

18. 如图所示，半径R的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与光滑的水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点右侧冲上竖直半圆环，沿轨道运动到B点飞出，已知小球在B点时对轨道的压力为mg，最后落在水平地面的C点（图中未画出），求下列问题：

（1）小球实现上述运动过程时，小球出发时速度为多大？

（2）小球落回地面时，AC间的水平距离为多少？

（3）以A为起点的水平轨道上铺一段长为2R的粗糙轨道，已知新铺轨道动摩擦因数为μ，现将小球距离A点右侧为4R的P点以多大速度水平抛出，小球沿圆轨道运动并且不会脱离轨道。

【答案】（1）；（2）；（3）或者

【解析】

【详解】（1）对小球在最高点受力分析，由牛顿第二定律可知

由牛顿第三定律可知

对小球从出发到B点由动能定理可知：

联立可得

（2）小球离开B后做平抛运动，设小球由B到C运动时间为t，由平抛知识可知：

联立得

要使小球不脱离轨道，

（3）①小球刚好通过最高点B，设最高点速度速度为v1，在最高点应该有

从P点到B点由动能定理可知

联立得

②如果小球沿轨道刚好到达与圆心等高处速度为0，小球的运动也可以不脱离轨道，对小球由P点到达与圆心等高处由动能定理

由得

小球要能滑上轨道，应该满足条件为

得

则要使小球能沿轨道运动且不脱离轨道，则小球在P点速度必须满足   

或者