广东省东莞市2022-2023学年高一下学期期末物理试题

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说明：本试卷分选择题和非选择题两部分，共6页，满分100分，考试时间75分钟。
第I卷选择题(共50分)
一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分，每小题的四个选项中只有一个选项符合题目要求。答案填涂在答题卡上)
1. 20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空这一全新活动领域，人类突破了大气层的阻拦，摆脱了地球引力的束缚，实现了在太空翱翔的梦想，近年来我国也在太空探索中取得多项重大突破。以下关于宇宙相关知识说法正确的是( )
A. 哥白尼对第谷观测的行星数据进行多年研究，提出了行星运动定律
B. 卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人
C. 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度
D. 开普勒经过长期研究发现了万有引力定律
【答案】B
【解析】
【详解】A．对第谷观测的行星数据进行多年研究，提出了行星运动定律的人是开普勒，哥白尼主要贡献是日心说，故A错误；
B．引力常量G的值是卡文迪许通过实验推算出来的，并且被誉为第一个能“称量地球质量”的人，故B正确；
C．地球第一宇宙速度被称为最快的环绕速度，因此人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的速度都小于第一宇宙速度，故C错误；
D．发现万有引力定律的人是牛顿，故D错误。
故选B。
2. 水平桌面上，让一个小铁球沿桌面匀速运动，在它的运动轨迹旁边放置一磁铁，在磁铁吸引力的作用下，小铁球此后的运动轨迹发生变化，如图所示，关于小铁球受力及运动情况，下列说法正确的是( )
A. 小铁球的速度方向始终指向磁铁
B. 小铁球的速度方向沿它运动轨迹的切线方向
C. 磁铁对小铁球的吸引力沿运动轨迹的切线方向
D. 磁铁对小铁球的吸引力与小铁球的速度方向在同一直线上
【答案】B
【解析】
【详解】AB．曲线运动时，速度方向沿着运动轨迹的切线方向，故A错误，B正确；
CD．磁铁对小铁球的吸引力方向是指向磁体的方向，两者不共线，球在做曲线运动，故CD错误。
故选B。
3. 如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。某受训者拖着轮胎在水平直道上前进的距离为x，已知绳与水平地面间的夹角为，拉力为F，那么下列说法正确的是( )
A. 轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功B. 轮胎受到的重力对轮胎做了正功
C. 轮胎受到的拉力对轮胎不做功D. 轮胎受到的拉力对轮胎做功大小为
【答案】A
【解析】
【详解】A．由题知，轮胎受到地面的摩擦力方向水平向左，而位移水平向右，两者夹角为180°，则轮胎受到地面的摩擦力做了负功。故A正确；
B．轮胎受到的重力竖直向下，而轮胎的位移水平向右，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，重力不做功。故B错误；
C．设拉力与水平方向的夹角为α，由于α是锐角，所以轮胎受到的拉力做正功。故C错误；
D．轮胎受到的拉力对轮胎做功大小为
故D错误。
故选A。
4. 2023年5月17日10时49分，长征三号乙运战火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，将第56颗北斗导航卫星顺利送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。若长征三号乙运载火箭在地面时，地球对它的万有引力大小为F，地球可视为球体，则当长征三号乙运载火箭上升到离地面距离等于地球半径时，地球对它的万有引力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】长征三号乙运载火箭在地面时，地球对它的万有引力大小为
当长征三号乙运载火箭上升到离地面距离等于地球半径时，地球对它的万有引力大小为
故选C。
5. 可以通过观察蜡块运动来研究运动的合成：一端封闭的玻璃管中装满清水，管中有一个红色蜡块，蜡块恰好能竖直向上做匀速直线运动，同时使玻璃管水平向右也做匀速直线运动，则在地面上的观察者看到蜡块的移动轨迹是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】两个相互垂直的匀速直线运动的合成，蜡烛仍做匀速直线运动，故运动轨迹是直线，故D正确，ABC错误。
​故选D。
6. 如图所示，为汽车越野赛的一段赛道，一辆质量为m的汽车以相同的速率先后通过三点，其中为凹形路面的最低点，三处均可近似看成圆弧且a处半径最大，下列说法正确的是( )

A. 汽车在三点的胎压大小关系为
B. 汽车在三点的胎压大小关系为
C. 汽车在c点受到重力、支持力、牵引力、阻力和向心力
D. 判断汽车在三点的胎压大小时用到的核心物理规律是牛顿第二定律
【答案】D
【解析】
【详解】AB．设路面对汽车的支持力为，汽车在a、c两点，根据牛顿第二定律有
解得
由于汽车速率相同，而
因此可得
汽车在b点，由牛顿第二定律有
解得
综上可得
而根据牛顿第三定律可知，汽车在a、b、c三点处对轮胎的弹力
因此可得汽车在a、b、c三点的胎压大小关系为
故AB错误；
C．汽车在c点受到重力、支持力、牵引力和阻力，向心力为效果力，由重力与支持力的合力提供，故C错误；
D．根据以上分析可知，在判断汽车在a、b、c三点的胎压大小时用到的核心物理规律是牛顿第二定律，故D正确。
故选D。
7. 如图所示是一种古老的舂米机。舂米时，稻谷放在石臼A中，横梁可以绕O转动，在横梁前端B处固定一舂米锤，脚踏在横梁另一端C点往下压时，舂米锤便向上抬起，然后提起脚，舂米锤就向下运动，击打A中的稻谷，使稻谷的壳脱落。已知OB>OC，则在横梁绕O转动过程中( )

A. B、C的向心加速度相等
B. B、C的角速度关系满足
C. B、C的角速度关系满足
D. B、C的线速度关系满足
【答案】D
【解析】
详解】BC．B、C同轴转动，角速度关系满足
故BC错误；
A．由于OB>OC，，所以B、C的向心加速度
故A错误；
D．由于OB>OC，，所以B、C的线速度关系
故D正确。
故选D。
8. 在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图所示，内外铁轨平面与水平面倾角为θ，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，以下说法中正确的是( )

A. 当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压
B. 当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变
C. 该弯道的半径
D. 按规定速度行驶时，火车受到的支持力小于自身的重力
【答案】C
【解析】
【详解】A．当火车以规定速率行驶时，转弯时的向心力由重力与铁轨对火车的支持力提供，受力分析如图所示

有
而当火车速率大于v时，重力与铁轨对火车的支持力不足以提供向心力，火车有向外运动的趋势，因此会对外轨产生挤压，从而外轨对火车轮缘产生一个指向圆心的反作用力，故A错误；
B．由向心力
可得
显然，火车转弯时的规定速度与火车的质量无关，因此当火车质量改变时，规定的行驶速度也不变，故B错误；
C．根据火车转弯时的向心力
可得，火车转弯时的半径为
故C正确；
D．按规定速度行驶时，火车受到的支持力大小为
显然支持力大于重力，故D错误。
故选C。
9. 节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的发射部分，通过火药剧烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中。若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功，克服炮筒阻力及空气阻力做功，高压燃气对礼花弹做功，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)( )
A. 礼花弹的动能变化量为
B. 礼花弹的动能变化量为
C. 礼花弹的机械能变化量为
D. 礼花弹的机械能变化量为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据动能定理
故B正确，A错误；
CD．根据能量守恒——机械能变化量等于除重力以外的其他力做功
故CD均错误。
故选B。
10. 爱因斯坦于1905年在德国《物理年鉴》发表了论文《论动体的电动力学》，论文首次提出狭义相对论。假设一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，根据狭义相对论，下列说法正确的是( )
A. 飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30m
B. 地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m
C. 飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D. 地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
【答案】B
【解析】
【详解】A．飞船上的观测者相对该飞船静止，飞船上的观测者测得该飞船的长度等于30m，故A错误；
B．该飞船相对地球上的观测者是运动的，地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m，故B正确；
C．根据光速不变原理，飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c，故C错误；
D．根据光速不变原理，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c，故D错误。
故选B
二、多项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分，每小题有两个以上选项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。答案填涂在答题卡上)
11. “科技让生活更美好”，洗衣机脱水原理就来自于圆周运动知识。如图所示。在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则( )
A. 加大脱水筒转动的线速度，脱水效果会更好
B. 加大脱水筒转动的角速度，衣跟对筒壁的压力增大
C. 水会从脱水筒甩出是因为水滴做离心运动的结果
D. 衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服受到的重力提供
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．加大脱水筒转动的线速度，需要提供的向心力变大，当不足以提供向心力时，水滴就会做离心运动，脱水效果会更好，故A正确；
BD．衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由筒壁对衣服的弹力提供，加大脱水筒转动的角速度，需要提供的向心力变大，筒壁对衣服的弹力也增大，根据牛顿第三定律，衣服对筒壁的压力就增大，故B正确，D错误；
C．水会从脱水筒甩出是因为衣服对水的力不足以提供水滴做圆周运动的向心力，水滴做离心运动的结果,故C正确。
故选ABC。
12. 我国复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内( )
A. 做匀加速直线运动
B. 加速度值逐渐减小
C. 牵引力的功率P=fv0
D. 牵引力的功率P=fvm
【答案】BD
【解析】
详解】AB．由可知，速度不断增大则牵引力不断减小，由牛顿第二定律可得
可知动车做加速度逐渐减小的加速运动，A错误，B正确；
CD．达到最大速度时牵引力与阻力相等，所以牵引力功率
P=fvm
C错误，D正确。
故选BD。
13. 蹦极是目前比较热门的一项运动，一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从地面上方的高台跳下，到最低点时，距地面还有一定高度，如图所示，忽略空气阻力，运动员可视为质点，下列说法正确的是( )
A. 下落过程中，运动员到达最低点前重力势能始终减小
B. 下落过程中，重力势能的变化量与重力势能零点的选取有关
C. 下落过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D. 蹦极绳张紧后的下落过程中，由于弹力做负功，运动员动能减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A．在运动的过程中，运动员一直下降，则重力势能一直减小，故A正确；
B．下落过程中重力势能的变化量由高度差决定，有
则与重力势能的零点选取无关，故B错误；
C．蹦极过程中，弹性绳的拉力做负功，运动员所受重力做正功，则运动员、地球和蹦极绳所组成的系统无其它力做功，系统的机械能守恒，故C正确；
D．运动员到达最低点前的下落过程中，弹力做负功，而重力做正功，速度先增大后减小，则动能先增大后减小，故D错误；
故选AC。
14. 嫦娥五号取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举，如图所示为嫦娥五号着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中Ⅰ是月地转移轨道，在P点由轨道Ⅰ变为绕地椭圆轨道Ⅱ，在近地点Q再变为绕地椭圆轨道Ⅲ，下列说法正确的是( )
A. 嫦娥五号沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，机械能相等
B. 嫦娥五号在P点经点火加速，由轨道Ⅰ变为绕地椭圆轨道Ⅱ
C. 在轨道Ⅱ运行时，嫦娥五号在Q点的动能比在P点的动能大
D. 嫦娥五号分别沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，经过Q点的加速度大小相等
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．嫦娥五号在P点要减速，做近心运动才能被地球捕获，由高轨轨道Ⅰ变为绕地椭圆轨道Ⅱ，而在近地点Q需再减速变为绕地椭圆轨道Ⅲ，则嫦娥五号在轨道Ⅱ上的机械能大于轨道Ⅲ的机械能，故AB错误；
C．嫦娥五号在轨道Ⅱ运行时，Q为近地点速度大，P为远地点速度小，则嫦娥五号在Q点的动能比在P点的动能大，故C正确；
D．嫦娥五号分别沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，加速度都是由万有引力提供，根据
得
经过Q点与地球距离相等，所以加速度大小相等，故D正确；
故选CD。
15. 水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明，下图为某水车模型，从槽口水平流出的水初速度大小为，垂直落在与水平面成角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为，在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，重力加速度为，以下说法正确的是( )
A. 水流在空中运动水平射程为
B. 水流在空中运动时间为
C. 水车最大角速度接近
D. 水流冲击轮叶前瞬间的线速度大小
【答案】BCD
【解析】
【详解】B．水流垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上水平方向速度和竖直方向速度满足
解得
故B正确；
A．水流在空中运动水平射程为
故A错误；
CD．水流到水轮叶面上时的速度大小为
根据
解得水车最大角速度为
故CD正确；
故选BCD。
第II卷非选择题(共50分)
三、实验与探究题(本题1题，共20分)
16. 某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，在打出的纸带上截取一段，如图所示，纸带上各相邻计时点间的距离已测出标在图中。已知各相邻计时点的时间间隔为T，重物质量为m，重力加速度为g。

(1)在打计时点2时重物的速度_________，在打计时点5时重物的速度为，从打计时点2到打计时点5的过程中重物的动能增加量大小_________(用m、、表示)，重力势能减少量大小_________，若，可验证机械能守恒定律成立。
(2)但在正确的实验操作过程中，发现结果总有，其原因是_________。
【答案】 ①. ②. ③. ④. 实验中重物要克服阻力做功
【解析】
【详解】(1)[1]匀变速中，中间时刻的瞬时速度等于这一段过程中的平均速度，因此可得
[2]动能增加量等于末动能减初动能，因此可得
[3]重力势能减少量等于重力乘以高度差
(2)[4]在正确的实验操作过程中，发现结果总有，其原因是物体在运动过程中需要克服阻力做功。
17. 某学习小组利用不同的实验装置，进行探究平抛运动规律的实验：
(1)甲同学采用如图甲所示的装置。为了验证做平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动，用小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。关于该实验，下列说法中正确的有_________。
A.两球的质量应相等
B.两球的质量可以不相等
C.两球应同时落地
D.应改变装置的高度，多次实验
E.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动

(2)乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长均为5cm，如果重力加速度g取，照相机的闪光频率为_________Hz；小球平抛的初速度大小为_________m/s，经过B点时的竖直分速度大小为_________m/s。(所有结果保留2位有效数字)
【答案】 ①. BCD ②. 10 ③. 1.5 ④. 2.0
【解析】
【详解】(1)[1]AB．根据实验结果可知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，不需要质量相等，因此实验时需要A、B两球从同一高度开始运动，不需要两球质量相等，故A错误，B正确；
C．小锤打击弹性金属片后，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，A球在竖直方向上的运动情况应该跟B球相同，因此两球同时落地，故C正确；
D．为探究实验的科学性，应改变装置的高度多次实验，故D正确；
E．本实验只能说明A球在竖直方向的运动性质，不能说明A球在水平方向做匀速直线运动，故E错误。
故选BCD。
(2)[2]由图乙可知，在竖直方向上
根据
可得
故
[3]小球平抛的初速度大小为
[4]经过B点时的竖直分速度大小为
四、计算题(本题2小题，共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
18. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，距火星表面的高度为h，周期为。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转的影响。求：
(1)“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；
(2)火星的质量M；
(3)火星表面的重力加速度的大小g。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)根据
可得
(2)根据万有引力充当向心力可知
解得

(3)根据
解得
19. 如图所示，在离水平地面CD高的光滑水平平台上，质量的物块(可视为质点)压缩弹簧后被锁扣K锁住，弹簧原长小于水平平台的长度，此时弹簧储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣K，物块与弹簧脱离后从A点离开平台，并恰好能从B点沿切线方向进入光滑圆弧形轨道BC，B点距地面CD的高度，BC圆弧对应的圆心角，圆弧半径R=30m，轨道最低点C的切线水平，并与长为L=70m的粗糙水平直轨道CD平滑连接。物块沿轨道BCD运动并与右边墙壁发生碰撞，且碰后速度等大反向，已知重力加速度。
(1)求物块从A到B的时间及物块在A点时的速度大小；
(2)求物块第一次经过圆轨道最低点C时对轨道的压力大小；
(3)若物块与墙壁只发生一次碰撞且不能从B点滑出轨道，求物块与轨道CD间的动摩擦因数的取值范围。

【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)设小物块从A运动到B的时间为t，则
解得
物块由A到B的过程为平抛运动，故
解得
(2)物块从B到C由动能定理可得
物块在C点，根据牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律，物块第一次经过C点对轨道的压力大小
(3)若物块第一次进入CD轨道后恰能与墙壁发生碰撞，从C点至第一次到D点的过程由动能定理得
解得
若物块与墙壁发生一次碰撞后恰好返回到B点时速度为零，从C点至第一次返回到B点的过程，由动能定理得
解得
若物块第二次进入CD轨道后恰好不能与墙壁发生碰撞，从C点至第二次到D点的过程，由动能定理得
解得
综上所述，的取值范围