精品解析：湖北省十堰市郧阳中学2022-2023学年高一下学期期末物理试题（解析版）

郧阳中学2022级高一下期末考试

物理试题

一、选择题：共11小题，每小题4分，共44分，其中8~11题为多选，选不全得2分。

1. 下列对物理概念和规律的认识，说法正确的是（　　）

A. 重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化

B. 摩擦起电的本质是通过做功创造出电荷

C. 点电荷是指没有大小和形状的带电体，所以体积大的带电体都不能看成是点电荷

D. 动量是矢量，方向与物体运动方向相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．重力对物体所做的功多少等于重力势能变化量的负值，故A错误；

B．根据电荷守恒定律可知，摩擦起电的本质是电荷的转移，而不是创造了电荷，故B错误；

C．点电荷是一种理想化模型，指没有大小和形状的带电体，体积大的带电体若其大小和形状对所研究的问题影响可以忽略不计时，体积大的带电体也能看成是点电荷，故C错误；

D．动量矢量，方向与物体运动方向相同，D正确。

故选D。

2. “爬杆”是一项有趣的竞技运动，所用的杆早期是用粗的竹竿，现在一般用铁管，直径大约8cm，下端栽入地下少部分，上端用其他方式固定。高一物理组举行爬杆比赛，胡德军老师获得第一名。胡老师的爬杆动作很标准；上爬时，双手抓杆不打滑，其余部分悬空且不乱动，将下面的手转移动到上面，如此交替，直到爬到杆顶；下落时，两腿缠绕铁管，双手握住铁管滑下。下列关于胡老师在爬杆过程中所受摩擦力的做功情况的分析，正确的是（　　）

A. 上爬时的摩擦力做正功 B. 上爬时的摩擦力做负功

C. 下滑时的摩擦力做正功 D. 下滑时的摩擦力做负功

【答案】D

【解析】

【详解】AB．当力与位移夹角为锐角时，力对物体做正功，胡老师向上爬杆过程中，双手抓杆不打滑，其余部分悬空且不乱动，将下面的手转移动到上面，如此交替，直到爬到杆顶，此时双手与铁管间的摩擦力是静摩擦力，方向向上，手与铁杆之间没有相对滑动，即摩擦力不做功，故AB错误；

CD．胡老师下滑时，两腿缠绕铁管，双手握住铁管滑下，摩擦力向上，位移向下，夹角为钝角，摩擦力做负功，故C错误，D正确。

故选D。

3. 如图，物体质量，用与水平面夹角为的力F拉物体，物体在水平地面上向左匀速移动了5m，运动过程中物体所受地面的摩擦力大小为20N，则（）（　　）

A. 重力做的功为500J B. 拉力大小为20N

C. 物体克服摩擦力做功为100J D. 拉力做的功为125J

【答案】C

【解析】

【详解】A．物体水平运动，根据重力做功的特点，可知重力做的功为零，故A错误；

B．物体匀速运动，根据共点力平衡，有

故B错误；

C．根据功的计算公式，可得摩擦力做功为

所以物体克服摩擦力做功为100J，故C正确；

D．根据功的计算公式，有

J

故D错误。

故选C。

4. 如图所示，用绝缘细线拴住一带电荷量为－q、质量为m的小球，在方向竖直向下的匀强电场中的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动。则下列说法正确的是（　　）

A. 当小球运动到最高点a时，细线的张力最小

B. 电场强度的大小为

C. 因为小球做匀速圆周运动，所以机械能保持不变

D. 因为小球做匀速圆周运动，所以向心力不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．由于小球做匀速圆周运动，细线的张力提供小球做圆周运动的向心力，由于速度大小不变，故细线的张力大小不变，A错误；

B．小球竖直方向受到的重力与电场力平衡，由

得电场强度的大小为

B正确；

C．小球做匀速圆周运动过程，电场力做功不为零，机械能会发生改变，C错误；

D．小球做匀速圆周运动，向心力大小不变，方向改变，D错误；

故选B。

5. 在同一高处的某一点将两个质量相同的小球以相等的速率v0分别竖直上抛和平抛，下列说法正确的是（不计空气阻力）（  ）

A. 从抛出到刚着地的过程中，重力对两球做的功相等

B. 从抛出到刚着地的过程中，重力对两球的冲量相等

C. 从抛出到刚着地的过程中，重力对两球做功的平均功率相等

D. 两球刚着地时，重力的瞬时功率相等

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．在高处的某一点将两个重力相同的小球以相同速率v0分别竖直上抛和平抛，可知小球初始高度相等，质量相等，重力做功为

可知从抛出到刚着地，重力对两球所做的功相等，故A正确；

B．根据动量定理

可知，因上抛物体落地的时间较长，可知重力的冲量较大，故B错误；

C．由功率

可知，从抛出到刚着地，重力对两球的平均功率不相等，故C错误；

D．由机械能守恒定律可知

则上抛和平抛的物体落地的瞬时速度大小相同，但是由于速度的方向不同，根据

可知，重力的瞬时功率不同，故D错误。

故选A。

6. 从某一高处平抛一物体，物体着地时末速度与水平方向成角，取地面处重力势能为零，则物体刚抛出时，动能与重力势能之比为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设水平速度为v0，则落地时的竖直速度为

下落的竖直高度

则物体刚抛出时，动能与重力势能之比为

故选C。

7. 在光滑水平面上，一根原长为L的轻质弹簧的一端与竖直轴O连接，另一端与质量为m的小球连接，如图所示。当小球以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v1时，弹簧的长度为1.5L；当它以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v2时，弹簧的长度为2.0L，则v1与v2的比值为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设弹簧的劲度系数为k，当小球以v1做匀速圆周运动时，弹簧弹力提供向心力，可得

当小球以v2做匀速圆周运动时，弹簧弹力提供向心力，可得

两式之比得

故选C。

8. 将一质量为m的小球以初速度竖直上抛，运动过程中受到的空气阻力与速度的大小成正比，已知小球上升的最大高度为h，下列说法中正确的是（　　）

A. 上升过程中克服空气阻力做功为

B. 下落过程中克服空气阻力做功为

C. 下落过程中重力做功为mgh

D. 上升过程中合外力做的功为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．上升过程中，根据动能定理

则克服空气阻力做功为

A正确；

B．下落过程中由于空中阻力作用，则落地的速度小于v0，则克服空气阻力做功小于，B错误；

C．下落过程中重力做功为

WG＝mgh

C正确；

D．对小球上升过程中，根据动能定理,合外力做的功为

D错误。

故选AC。

9. 每位物理老师都有一个航天梦。2030年，郑顺杰老师乘坐由郧阳中学物理组自主研发制造的“郧中龙”号宇宙飞船实现了自己的梦想。郑老师的飞船在半径为的轨道上绕地球做匀速圆周运动时，周期为，则飞船在半径为的轨道上绕地球做匀速圆周运动时（引力常量为G）（　　）

A. 速度为

B. 周期为

C. 根据题中条件，可以计算郑老师的质量

D. 根据题中条件，可以计算地球的质量

【答案】AD

【解析】

【详解】A．根据牛第二定律可知

可得飞船绕地球做匀速圆周运动的速率为

由题意，可得

，

即

故A正确；

BCD．设郑老师的质量为，地球质量为，根据牛第二定律可知

可得地球的质量为

所以由题意，可得

或

可得

显然郑老师的质量由题目已知条件无法求出，故BC错误，D正确。

故选AD。

10. 何晖老师去学校对面的“寿康”购物，从一楼到二楼要乘坐上行自动扶梯。如果扶梯开动，何老师站在扶梯上，从一楼到达二楼需要时间30s；如果扶梯不开动，何老师沿扶梯从一楼走上二楼需要时间20s。则下列说法正确的是（　　）

A. 如果扶梯开动，同时何老师在扶梯上向上走，从一楼上到二楼需要时间10s

B. 如果扶梯开动，同时何老师在扶梯上向上走，从一楼上到二楼需要时间12s

C. 何老师沿开动着的上行扶梯从二楼走到一楼，需要时间50s

D. 何老师沿开动着的上行扶梯从二楼走到一楼，需要时间60s

【答案】BD

【解析】

【详解】设扶梯单独运行的速度为，扶梯不动，何老师运动的速度为，运动的距离为，由题意，有

AB．如果扶梯开动，同时何老师在扶梯上向上走，从一楼上到二楼需要时间为

故A错误，B正确；

CD．若何老师沿开动着的上行扶梯从二楼走到一楼，则需要时间为

故C错误，D正确。

故选BD。

11. 静止在光滑水平面上的物体，质量为m=0.5kg，从0时刻起同时受到两个水平力F1、F2的作用，F1、F2与时间t的关系如图所示，下列说法正确的是（    ）

A. 前2s内F1的冲量为2N·S

B. 物体做匀加速直线运动

C. 4s内物体的的最大速度为4m/s

D. 4s末物体的速度为0

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】A．根据

可知，图像的“面积”等于力的冲量，则前2s内F1的冲量为

选项A错误；

B．由图可知，物体所受的合外力先减小后反向增加，可知加速度先减小后反向增加，选项B错误；

C．物体在t=2s时合力为零，此时速度最大，因

由动量定理

解得

选项C正确；

D．由图可知，4s末合外力的冲量为零，则物体的速度为0，选项D正确。

故选CD

二、非选择题：共56分。

12. 黄卓华老师和他的学生们利用传感器设计“验证机械能守恒定律”实验；如图，将质量为m、直径为d的金属小球由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，测出小球释放点至计时器的高度h；改变小球下落高度h，进行多次重复实验。此方案验证机械能守恒定律方便快捷。小球的质量m和直径d已测定。

（1）要验证机械能守恒定律，只要比较______；

A．与gh是否相等         B．与2gh是否相等

C．与gh是否相等          D．与2gh是否相等

（2）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图像______；

A．图像          B．图像

C．图像          D．图像

（3）若（2）问中的图像斜率为k，则当地的重力加速度为______（用“d”、“k”表示，忽略空气阻力）。

【答案】    ①. D    ②. D    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]根据实验原理需要验证的关系为

其中

故实际需要验证的关系为

故选D。

（2）[2]由实验原理分析可知，所作图像为图像。

故选D。

（3）[3]若（2）问中的图像斜率为k，则

故

13. 某同学利用下述装置研究动量守恒定律：水平桌面上固定一直轨道，在其一端固定一劲度系数和长度合适的弹簧，另一端稍伸出桌外．用滑块甲压缩弹簧，然后由静止释放，滑块甲从轨道飞出做平抛运动，测出其平抛的水平位移为x1；接着将滑块乙放在轨道的末端，靠近弹簧的这一面粘有橡皮泥，仍然用滑块甲去压缩弹簧，然后由静止释放，甲运动至末端与乙碰后粘在一起飞出做平抛运动，测出其平抛运动的水平位移为x2，空气阻力可忽略不计．

（1）下列说法正确的是__________

A．轨道必须调整水平

B．滑块甲受到的摩擦力会引起实验误差

C．两次弹簧的压缩量应相同

D．实验桌应该尽量矮些

（2）除了题干中已测出的物理量外，还需要测出________

A．滑块甲的质量m1 B．滑块乙的质量m2

C．轨道末端离地面的高度h        D．弹簧的压缩量x

（3）验证动量守恒定律的表达式为（用上述符号表示）_____________________________

【答案】    ①. AC    ②. AB    ③. m1x1=(m1+m2)x2

【解析】

【详解】（1）轨道必须调整为水平，以保证滑块离开轨道后能做平抛运动，选项A正确；实验中只需滑块甲到达轨道末端速度相同即可，滑块甲受到的摩擦力不会引起实验误差，选项B错误；两次弹簧的压缩量应相同，以保证滑块到达轨道末端的速度相同，选项C正确；实验桌应该尽量高些，从而使得滑块平抛的水平位移大些，选项D错误；

（2）滑块做平抛运动的时间为t，则x=vt；要验证的关系式为：m1v1=(m1+m2)v2，即m1v1t=(m1+m2)v2t，即m1x1=(m1+m2)x2，除了题干中已测出的物理量外，还需要测出滑块甲的质量m1以及滑块乙的质量m2，故选AB.

（3）验证动量守恒定律的表达式为: m1x1=(m1+m2)x2.

14. 吴洁玉老师开朗活泼，童心未泯，所以很喜欢荡秋千，且边荡边唱：“在美丽的花园里荡啊荡啊荡…”。将吴老师荡秋千活动进行一下抽象；两根秋千绳的长度均为l，上端固定，质量可忽略，不可伸缩，处于静止状态时，两绳均处于竖直状态，如图；秋千板和吴老师的总质量为m，可视为质点；荡秋千过程中，绳与竖直方向的最大夹角为，不计空气阻力，求：

（1）吴老师运动到最低点时的速度大小；

（2）在最低点时，每根绳子受到的拉力的大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）从最高点到最低点过程由动能定理得

解得

（2）在最低点，设每根绳子受到的拉力大小为FT，则由牛顿第三定律可知，每根绳对秋千板和吴老师构成的整体的拉力大小也为FT，对该整体由牛顿第二定律，有

解得

15. 如图所示，足够长的光滑水平轨道的右边圆滑连接一个足够长的光滑倾斜轨道，在水平轨道的右侧放置一个质量为m2的小木块B，B的左侧固定连接一个轻弹簧。质量为m1的小木块A以初速度v0向B迎面撞来，压缩弹簧后又被弹簧弹开，此过程在水平轨道上完成。求：

（1）在弹簧压缩过程中最大的弹性势能EP；

（2）若碰后A、B不再发生二次碰撞，则两木块的质量应满足什么关系？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）当A、B速度相等时，弹簧压缩量最大，弹性势能最大。由动量守恒定律得

解得

则最大弹性势能为

（2）由动量守恒以及能量关系可知

解得

只要满足碰后A反弹且其速度大小不小于B碰后的速度大小，A、B就不会发生二次碰撞，即

≥v2

所以有

≥

解得

16. 如图，倾角为的传送带AB长为，以的速度顺时针转动。可视为质点的滑块从传送带顶端A点由静止释放，滑块与传送带之间的动摩擦因数为，，，，求：

（1）滑块从A点运动至传送带底端B点所用的时间；

（2）若在传送带底端用一小段光滑圆弧（长度不计）平滑连接一个水平轨道，滑块与轨道间的动摩擦因数为，轨道右端连接一个半径的竖直光滑圆轨道，为使滑块恰好能通过圆轨道最高点，水平轨道应该多长？

【答案】（1）2s；（2）11m

【解析】

【详解】（1）在滑块速度达到传送带速度v0前，其受力分析如图

垂直于传送带平面方向物体处于静止状态，则有

物体受到的摩擦力大小为

设物体运动到D点时速度等于v0，则从A到D，由牛顿第二定律得

所以，有

从A到D所用时间为

=1s

从A到D发生的位移

同理，从D到B过程中，根据牛顿第二定律有

所以，有

DB间的距离

设再用时间t2滑块运动至传送带底端，则有

解得

所以，滑块从A点运动至传送带底端B点所用的时间为

（2）由（1）可知，滑块运动至B点时的速度为v，有

滑块恰能滑到圆轨道最高点F，则在最高点由牛顿第二定律得

其中，有

m/s

从B至圆轨道最高点，由动能定理有

解得