2022-2023学年四川省泸州市泸县一中高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年四川省泸州市泸县一中高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列对功的认识，其描述正确的是( )
A. 静摩擦力可能做正功B. 摩擦力做功一定会产生热量
C. 作用力做正功时，反作用力一定做负功D. 一对摩擦力的总功一定为零
2.关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是( )
A. 其速度可以保持不变B. 其动能一定发生变化
C. 它所受的合外力一定是变力D. 它所受的合外力一定不为零
3.如图所示是某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置．当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进．若电动机的额定输出功率为80W，在平直路面上行驶的最大速度为4m/s，则汽车在以最大速度匀速行驶时所受的阻力是( )
A. 16NB. 40NC. 80ND. 20N
4.天宫一号为中国载人航天工程发射的第一个目标飞行器，也是中国第一个空间实验室。天宫一号于2011年9月29日发射升空，并于2018年4月2日再入大气层。若天宫一号运行期间的轨道可视为圆且距地面高为h(h≈343km)，运行周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，下列关于天宫一号的说法正确的是( )
A. 航天员在太空中不受地球的引力作用
B. 由题中信息可求出地球的质量为4π2(R+h)3GT2
C. 由题中信息可求出天宫一号的运行速度大小为2πRT
D. 因为天宫一号的轨道距地面很近，其加速度小于同步卫星的加速度
5.如图所示，竖直轻弹簧上端固定在天花板上，下端栓接小球，轻弹簧处于原长，小球从静止开始释放至小球到达最低点过程中，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，则( )
A. 小球的动能一直增大B. 小球的动能与弹簧弹性势能之和一直增大
C. 小球的动能与弹簧弹性势能之和一直减小D. 小球与地球构成的系统机械能守恒
6.从距地面高h处水平抛出一质量为m的水球，小球落地点至抛出点的水平距离刚好等于h，若不计空气阻力，则小球的初速度大小为( )
A. 12ghB. ghC. 2ghD. 3gh
7.物体在恒力作用下作直线运动，在t1时间内物体的速度由零增大到v，F对物体做功W1，给物体冲量I1.若在t2时间内物体的速度由v增大到2v，F对物体做功W2，给物体冲量I2，则( )
A. W1=W2，I1=I2B. W1=W2，I1>I2
C. W1W2，I1=I2
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
8.如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ，下列说法正确的是( )
A. 轨道半径越大，周期越长
B. 轨道半径越大，速度越大
C. 若测得周期和张角，可得到星球的平均密度
D. 若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度
9.如图所示，从倾角为θ的斜面顶点A将一小球以初速度v0水平抛出，小球落在斜面上B点，重力加速度为g.(不计空气阻力)则下列说法正确的有( )
A. 从A到B的运动时间为 t=4v0tanθgB. AB的长度为 L=2v02tanθgcsθ
C. 到B点的速度vB=v0 1+4tan2θD. 小球在B点时的速度分量满足vyvx=tanθ
10.如图所示，光滑水平面上的两玩具小车中间连接一被压缩的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止。对于两车及弹簧组成的系统，下列说法正确的是( )
A. 两手先后放开后，系统总动量始终为0
B. 两手都放开后，系统机械能和动量都守恒
C. 先放开左手紧接着放开右手后，系统总动量向左
D. 若两手先后放开，则在两手都放开前，系统机械能不守恒
11.如图所示，与水平面成θ=30∘的传送带正以v=3m/s的速度匀速运行，A、B两端相距l=13.5m。现把质量m=1kg的工件(视为质点)轻放在传送带上，工件与传送带间的动摩擦因数μ=2 35，传送带始终匀速运动，取g=10m/s2，A到B过程( )
A. 先加速后匀速B. 传送带对工件做的功72J
C. 因摩擦产生的热量72JD. 因传送工件多消耗的电能99J
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
12.某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行。已知小车质量为250g，打点计时器工作频率为50Hz。
(1)实验前将木板垫高是为了______。
(2)实验中，小车在1条橡皮筋的作用下弹出，打点计时器打出如图乙所示的一段纸带，相邻两计时点距离依次为：AB=3.5cm、BC=3.8cm、CD=DE=EF=FG=GH=4.00cm，1条橡皮筋对小车做功为W=______J(结果保留两位有效数字)。
(3)小车在完全相同的1条、2条、3条、⋅⋅⋅橡皮筋的作用下，每次均从相同位置从静止出发，根据多次实验获得的纸带数据，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、⋅⋅⋅作出W−v图像，则图丙中符合实际的图像是______。
13.用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：
(1)运用公式12mv2=mgh对实验条件的要求是：在打第一个点时重锤恰好由静止开始下落，为此所选择的纸带第1、2两个打点间的距离应接近2mm。某同学实验步骤如下：
A.用天平准确测出重锤的质量；
B.把打点定时器架在铁架台上，并接上直流电源；
C.将纸带一端固定在重锤上，另一端穿过打点定时器的限位孔，使重锤靠近打点定时器；
D.先释放重锤，后接通电源；
E.取下纸带，再重复几次；
F.选择纸带，测量纸带上某些点之间的距离
G.根据测量结果进行计算
你认为他实验步骤中多余的步骤是______，错误的步骤是______(均填序号)
(2)在本次验证机械能守恒定律的实验中，质量m=200g的重锤拖着纸带由静止开始下落，在下落过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上选取三个相邻计数点A、B和C，相邻计数点时间间隔为0.100s，O为重锤开始下落时记录的点，各计数点到O点的距离如图2所示，长度单位是cm，当地重力加速度g为9.80m/s2。如果根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，以v22为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图3中的______就证明机械能是守恒的，图像的斜率代表的物理量是______。
四、简答题：本大题共1小题，共12分。
14.质量为30kg的小孩坐在秋千上，小孩重心离拴绳子的横梁2.5m，如果秋千摆到最高点时，绳子与竖直方向的夹角是60∘，秋千板摆到最低点时，忽略手与绳间的作用力，求小孩对秋千板的压力大小。(g取10m/s2)
五、计算题：本大题共2小题，共32分。
15.随着环境问题的日益严重以及电池技术的发展，零排放的纯电动汽车逐渐走入了我们的生活并迅速发展。有一种超级电动汽车只需在乘客上车间隙充电30秒到1分钟，就能行驶3到5千米。假设有一辆超级电动汽车，质量m=2×103kg，额定功率P=80kW，在平直水平路面上行驶，受到的阻力Ff是车重的0.1倍，g取10m/s2。
(1)超级电动汽车以额定功率做加速运动，v=10m/s时超级电动汽车的加速度为多大？
(2)若超级电动汽车从静止开始，保持额定功率做加速运动，40s后达到最大速度，求此过程中超级电动汽车的位移大小。
16.在半径R=5000km的某星球表面，宇航员做了如下实验，实验装置如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成，将质量m=0.2kg的小球从轨道AB上高H处的某点静止滑下，用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F，改变H的大小，可测出相应的F的大小，F随H的变化关系如图乙所示，求：
(1)圆轨道的半径．
(2)该星球的第一宇宙速度．
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：A、恒力做功为W=Fscsθ知，静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，故静摩擦力可以做负功，也可以做正功，故A正确；
B、摩擦力做功不一定产生热量，根据Q=fΔx可知，如果有相对位移，那么摩擦力做的功可以转化成物体内能，若没有相对位移，那么摩擦力做功，但不产热，故B错误；
C、一对相互作用力，可能作用力做正功时，反作用力可能做负功，也可能做正功，甚至可能不做功，故C错误；
D、一对静摩擦力的总功一定为零，但一对滑动摩擦力做的总功不一定为零，故D错误。
故选：A。
功有正负，但功是标量，计算公式为W=Fscsθ，受力与力的方向上位移的乘积。
本题主要考查了功的表达式，即力与在力的方向上通过的位移的乘积。
2.【答案】D
【解析】解：A、曲线运动的速度沿轨迹上各点的切线方向，所以做曲线运动的物体其速度方向一定变化，则速度一定变化，故A错误；
B、做曲线运动的物体其速度大小可能不变，即动能可能不变，例如匀速圆周运动，故B错误；
C、做曲线运动的物体它所受的合外力可能是恒力，例如平抛运动，故C错误；
D、做曲线运动的物体速度一定变化，则加速度一定不为零，则它所受的合外力一定不为零，故D正确。
故选：D。
曲线运动的条件的是合外力与速度不一条直线上，速度方向时刻变化，故曲线运动是变速运动．曲线运动合力一定不能为零。
本题主要考查了曲线运动的条件，解题关键是掌握曲线运动的条件，合外力与速度不一条直线上，知道曲线运动合外力一定不为零，速度方向时刻变化，一定是变速运动。
3.【答案】D
【解析】解：当牵引力等于阻力时，加速度为零，汽车速度最大，根据P=Fv=fv得：
f=804=20N
故选：D
当牵引力等于阻力时，速度最大，根据P=Fv=fv即可求解．
本题解题的关键是知道当牵引力等于阻力时，速度最大，难度不大，属于基础题．
4.【答案】B
【解析】解：A.航天员在太空中处于失重状态，地球对航天员的万有引力提供向心力，仍受到地球的引力作用，故A错误；
B.根据万有引力提供向心力可得GMm(R+h)2=m(2πT)2(R+h)，解得M=4π2(R+h)3GT2，故B正确；
C.天宫一号的运行速度大小为v=2π(R+h)T，故C错误；
D.根据a=GMr2可知轨道半径越小加速度越大，由于天宫一号的轨道距地面很近，轨道半径比同步卫星轨道半径小，故天宫一号的加速度大小大于同步卫星的加速度大小，故D错误。
故选：B。
地球对航天员的万有引力提供向心力；根据万有引力提供向心力求解地球的质量；根据线速度计算公式求解天宫一号的运行速度大小；根据a=GMr2分析加速度大小。
解决天体(卫星)运动问题的基本思路：(1)在地面附近万有引力近似等于物体的重力，F引=mg，整理得GM=gR2；(2)天体运动都可近似地看成匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供，即F引=F向，根据相应的向心力表达式进行分析。
5.【答案】B
【解析】解：A、释放小球后的一段距离内，小球的重力大于弹簧的弹力，小球向下做加速运动，小球的动能增大，当弹力和重力相等时，小球的速度最大、动能最大，后来弹簧的弹力大于小球的重力，小球向下做减速运动，动能减小，故A错误；
BCD、小球下落过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，小球、弹簧和地球构成的系统机械能守恒，小球的机械能不守恒；
根据系统机械能守恒可得：小球的动能、弹簧的弹性势能与小球的重力势能之和保持不变，由于小球下落过程中重力势能减小，所以小球的动能与弹簧弹性势能之和一直增大，故B正确、CD错误。
故选：B。
根据小球的受力情况分析动能的变化情况；小球、弹簧和地球构成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律判断小球下落过程中动能与弹簧弹性势能之和的变化情况。
本题是含有弹簧的问题，要明确小球速度最大和弹簧弹性势能最大的条件，知道系统的机械能守恒，但小球的机械能并不守恒。
6.【答案】A
【解析】解：根据h=12gt2得，t= 2hg，则初速度v0=ht=h⋅ g2h= gh2.故A正确，B、C、D错误．
故选A.
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度确定运动的时间，通过水平位移和时间确定小球的初速度．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式进行求解．
7.【答案】C
【解析】解：根据动能定理得：
W1=12mv2，W2=12m(2v)2−12mv2=32mv2，则W1mgsinθ，所以此后工件做匀速直线运动，故A正确；
B、工件与传送带速度相同时，传送带运动的位移x=vt，解得：x=9m；
传送带对工件做的功W=μmgcsθ×d+mgsinθ×(l−d)，代入数据解得：W=72J，故B正确；
C、因摩擦产生的热量Q=μmgcsθ(x−d)，代入数据解得：Q=27J，故C错误；
D、因传送工件多消耗的电能W电=W+Q=72J+27J=99J，故D正确；
故选：ABD。
工件先做匀加速运动，由牛顿第二定律求出加速度。由速度-时间公式求出与传送带共速经历的时间。并求出此过程通过的位移，判断物体是否到达传送带上端，确定物体的运动情况，再由做功公式求得传送带对工件所做的功；求出工件与传送带相对运动过程中两个物体的位移，得到两者相对位移Δx，由Q=f⋅Δx求热量；由能量守恒求出电动机由于传送工件多消耗的电能。
本题一方面要分析清楚工件的运动情况，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解相对位移，即可求出摩擦产生的热量，另一方面要分析能量如何转化，由能量守恒定律求解电动机多消耗的电能。
12.【答案】平衡摩擦力 0.50D
【解析】解：(1)车与木板之间存在摩擦力，根据实验原理可知，本实验探究的合力(橡皮筋的弹力)做功与小车动能变化的关系，实验前将木板垫高，是为了平衡摩擦力，使得橡皮筋对小车做功等于合力对小车做功；
(2)橡皮筋恢复到自然长度时，小车做匀速运动，由题给条件可知，小车自C点开始匀速运动，则匀速运动的速度v1=xCDT=4.00×10−20.02m/s=2.00m/s
根据动能定理可知，橡皮筋对小车所做的功为W=12mv12=12×0.25×2.002J=0.50J
(3)根据动能定理，橡皮筋做的功等于小车动能的增量W=12mv2
因此W−v函数为二次函数，W−v图像为开口向上的抛物线，故ABC错误，D正确。
故选：D。
故答案为：(1)平衡摩擦力；(2)0.50；(3)D。
(1)小车与木板之间存在摩擦力，根据实验原理分析将木板垫高的原因；
(2)橡皮筋恢复到自然长度时，小车做匀速运动，根据匀速运动公式求解小车运动到C的瞬时速度；
根据动能定理求解1条橡皮筋对小车做功；
(3)根据动能定理求解W−v函数，然后分析作答。
本题考查了探究功与速度变化的关系实验，考查了实验数据处理问题；分析清楚小车运动过程是解题的前提，应用动能定理即可解题。
13.【答案】A BD B g
【解析】解：(1)实验中验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，质量可以约去，所以不用天平测量重锤的质量，A是多余的步骤。
打点计时器应使用交流电源，故B错误，实验时应先接通电源后释放重锤，故D错误。
(2)重锤下落过程机械能守恒，根据机械能守恒定律得：mgh=12mv2，整理得：12v2=gh，g是常数12v2与h成正比，图线为过原点的倾斜直线，故B正确，12v2−h图象的斜率k=g，即图线的斜率表示重力加速度g。
故答案为：(1)A；BD；(2)B；g。
(1)根据实验注意事项与实验步骤分析答题。
(2)应用机械能守恒定律求出图象的函数表达式，然后答题。
理解实验原理是解题的前提与关键，知道实验步骤与实验注意事项，应用机械能守恒定律可以解题。
14.【答案】解：秋千从最高点摆到最低点过程中，只有重力做功，机械能守恒，则：mgl(1−cs60∘)=12mv2，
在最低点时，设秋千对小孩的支持力为FN，由牛顿第二定律得：FN−mg=mv2l，
解得：FN=2mg=2×30×10N=600N
由牛顿第三定律得小孩对秋千板的压力大小为600N。
答：小孩对秋千板的压力大小为600N。
【解析】秋千板摆动时做圆周运动，只有重力做功，机械能守恒，以小孩为研究对象，分析受力：在最低点时，小孩受到重力和板的支持力，由两个力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求解支持力的大小。
本题是生活中的圆周运动，掌握机械能守恒定律、分析向心力来源是求解的关键.
15.【答案】解：(1)设电动汽车速度为v=10m/s时牵引力为F，有P=F⋅v
此时，加速度为a，有F−Ff=m⋅a
Ff=0.1mg
联立各式得：a=3m/s2
(2)汽车运动过程中牵引力与阻力相等时速度达最大，即F=Ff时，v=vm
所以：vm=PFf
在速度达到最大值的过程中，汽车的位移为s，据动能定理有：P⋅t−Ff⋅s=12mvm2
联立各式并代入数值得：s=800m
答：(1)v=10m/s时超级电动汽车的加速度为3m/s2；
(2)此过程中超级电动汽车的位移大小为800m。
【解析】(1)计算v=10m/s时牵引力的大小，再根据牛顿第二定律计算加速度；
(2)根据动能定理计算位移。
本题主要考查了机车启动的两种方式，恒定功率启动和恒定加速度启动，掌握恒定功率启动时功率保持不变，牵引力随速度增大而减小，恒定加速度启动时牵引力不变，功率随速度增加而增加。
16.【答案】解：
(1)设该星球表面的重力加速度为g0，圆轨道的半径为r.当H=0.4m时，小球恰能通过 C点，此时F=0
由机械能守恒得：
mg0(H−2r)=12mv02
由圆周运动可得：mg0=mv02r
由以上各式解得：r=25H=2m
(2)当H1=10m时，
mg0(H1−2r)=12mv2
mg0+F=mv2r
由F−H图象可得：g0=5m/s2
根据万有引力定律和向心力公式有：GMmR2=mv2R
GMmR2=mg0
由⑦⑧⑨得该星球的第一宇宙速度：v= g0R= 5×5000×103=5×103m/s=5km/s.
答：(1)圆弧轨道BC的半径为2m.
(2)该星球的第一宇宙速度为5km/s
【解析】(1)小球从A到C运动的过程中，只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律和牛顿第二定律求出小球对轨道C点的压力与H的关系式，然后结合F−H图线求出圆轨道的半径．
(2)第一宇宙速度与贴着星球表面做匀速圆周运动的速度相等，根据万有引力等于重力，求出该星球的第一宇宙速度．
本题是牛顿运动定律与机械能守恒定律的综合题，解决本题的关键根据该规律得出压力F与H的关系式．