2023-2024学年新疆乌鲁木齐市六校高一（下）期末联考物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年新疆乌鲁木齐市六校高一（下）期末联考物理试卷（含解析），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.一个物体做曲线运动时( )
A. 速度的大小可能不变B. 速度的方向可能不变
C. 所受外力的合力可能为0D. 所受外力的合力一定变化
2.在一端封闭的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡块，将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧。把玻璃管倒置蜡块沿玻璃管匀速上升。在蜡块匀速上升的同时，将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀速运动，观察蜡块做( )
A. 匀速直线运动B. 匀减速直线运动C. 匀变速曲线运动D. 匀加速直线运动
3.一小球以10m/s的初速度水平抛出去，下落高度为20m，水平位移大小为( )
A. 20mB. 15mC. 10mD. 12m
4.如图所示，质量相等的甲、乙两人分别站在赤道和纬度为45°的地面上，他们随地球一起绕地轴做匀速圆周运动，则甲、乙两人线速度之比和角速度之比正确的是( )
A. 1:1， 2:1B. 2:1，1: 2C. 1: 2，1:1D. 2:1，1:1
5.如图所示，内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上，小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，该小球的向心力( )
A. 由重力和支持力的合力提供B. 由重力、支持力和摩擦力的合力提供
C. 只由重力提供D. 只由支持力提供
6.质量为5t的汽车在水平路面上以v=20m/s的速度做匀速直线运动，所受的阻力为1.0×103N，则汽车发动机的瞬时功率为( )
A. 1.0×104W B. 1.1×104W
C. 2.0×104W D. 2.2×104W
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，在对以下几位物理学家所做贡献以及对其贡献的评价叙述中，正确的说法是
A. 卡文迪什在实验室里通过实验比较准确的得出引力常量G的数值
B. 开普勒根据多年的观察，总结出了开普勒行星运动三大定律，揭示了行星绕太阳运转的规律，实践表明此定律不适用于其他天体的运动
C. 牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律，把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的一次大综合
D. “日心说”认为太阳是宇宙的中心，所有行星都是绕太阳做圆周运动；现代物理学表明日心说是错误的
8.2022年2月27日，文昌航天发射场长征八号火箭托举着22颗卫星腾空而起，创造了我国“一箭多星”数量最多的纪录。用于光学遥感的启明星一号卫星距地面高度为ℎ，周期为T，地球可以看成半径为R的均匀球体，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则下列根据题中信息求出的物理量正确的是( )
A. 启明星一号卫星的质量为4π2R3GT2B. 地球的质量为4π2(R+ℎ)3GT2
C. 地球的平均密度为3π(R+ℎ)3GT2R3D. 地球的平均密度为3g4πGR
9.做匀速圆周运动的物体，下列物理量中不变的是( )
A. 角速度B. 加速度C. 周期D. 速度
10.如图所示，质量为m的物体在水平恒力F的推动下，从山坡底部A处由静止运动至高为ℎ的坡顶B，获得速度为v，AB的水平距离为s。下列说法正确的是
A. 物体重力所做的功是mgℎ
B. 合力对物体做的功是12mv2
C. 推力对物体做的功是Fs
D. 阻力对物体做的功是12mv2+mgℎ−Fs
三、填空题：本大题共4小题，共16分。
11.如图rA=2rB，A、B通过皮带传动运动时不打滑，则vA：vB= ______；
ωA：ωB= ______。
12.如图所示，A、B为两颗在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动的卫星，A的轨道半径大于B的轨道半径，用vA、vB分别表示A、B两颗卫星的线速度大小，用TA、TB分别表示A、B两颗卫星的周期，则vA______vB，TA______TB.(选填“<”“>”“=”)
13.静置在粗糙水平面上的小车，在10N的水平恒力推动下运动了4m，撤去水平推力后，小车又运动了2m才停止，则小车在整个运动过程中，推力对小车做功为______J，摩擦力对小车做功为______J.
14.第一宇宙速度大小_________，万有引力常量G最先由_________实验测得。
四、实验题：本大题共2小题，共12分。
15.用如图甲、乙所示的两种装置来分析平抛运动．
(1)图甲中用小锤击打弹性金属片C，小球A沿水平方向飞出后做平抛运动，与此同时，与球A相同的球B被松开做自由落体运动；改变实验装置离地面的高度，多次实验，两球总是________(填“同时”“A先B后”或“B先A后”)落地，这说明做平抛运动的球A在竖直方向上做________(填“自由落体运动”或“竖直下抛运动”)．
(2)图乙中，M、N是两个完全相同的轨道，轨道末端都与水平方向相切，其中，轨道N的末端与光滑水平面相切，轨道M通过支架固定在轨道N的正上方．将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端，发现两球________(填“同时”或“先后”)到达E处，发生碰撞．改变轨道M在轨道N上方的高度，再进行实验，结果两球也总是发生碰撞，这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球________(填“相同”或“不同”)，为________(填“匀速直线运动”或“匀加速直线运动”)．
16.利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。O为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图。已知重物质量m=1.00kg，重力加速度g=9.8m/s2，打点计时器打点的周期为T=0.02s，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB=__________m/s；O点到B点过程中重物的重力势能减少量为__________J，动能的增加量为___________J。(结果均保留三位有效数字)
五、简答题：本大题共3小题，共24分。
17.摩托车跨越表演是一项惊险刺激的运动，受到许多极限运动爱好者的喜爱。假设在一次跨越河流的表演中，摩托车离开平台时的速度为24m/s，成功落到对面的平台上，测得两岸平台高度差为5m，如图所示。若飞越中不计空气阻力，摩托车可以近似看成质点，g取10m/s2，求：
(1)摩托车在空中的飞行时间；
(2)摩托车的水平位移。
18.如图所示，“好奇号”火星探测器于2012年成功登陆火星表面。在登陆火星前，“好奇号”在距火星表面高度为ℎ的轨道上绕火星做匀速圆周运动，周期为T。已知火星的半径为R，引力常量为G，忽略其他天体对探测器的引力作用，求：
(1)火星的质量；
(2)火星表面的重力加速度。
19.如图所示，用10N的力F使一个质量为1kg的物体由静止开始沿水平地面从A点到达B点(图中未标出)，前进的距离为x，所用时间为t=2s。力F跟物体前进方向的夹角为α=37°，物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
(1)F作用时物体的加速度a；
(2)到B的过程中，拉力F对物体做的功W；
(3)物体到B点时立即撤去拉力F，物体继续滑行的距离x1。
六、计算题：本大题共1小题，共8分。
20.如图所示，半径R=0.9m的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置，圆弧最低点B与水平面相切于B点，质量m=1.0kg的小滑块从圆弧顶点D由静止释放，(不计空气阻力，取g=10m/s2)，求：
(1)小滑块到达B点的速度大小。
(2)小滑块在B点受到的支持力大小和方向。
答案解析
1.A
【解析】解：AB、物体做曲线运动，轨迹是曲线，任一点的切线方向为速度方向，故速度方向必定是改变的，但是速度大小可能不变，例如匀速圆周运动，故A正确B错误;
C.做曲线运动的物体速度一定发生改变，故一定有加速度，合外力一定不为零。故C错误;
D.做曲线运动的物体合力不一定变化，例如平抛运动，加速度为重力加速度，故D错误;
故选：A。
2.A
【解析】解：蜡块沿玻璃管匀速上升，同时沿水平方向向右匀速运动，两个方向的加速度均为零，即合加速度仍为零。所以观察蜡块做的是匀速直线运动。故A正确，BCD错误。
故选：A。
先确定各个运动的性质及加速度，再根据平行四边形定分析判断。
本题关键掌握根据各个运动的物理量计算合运动的物理量。
3.A
【解析】A
【详解】根据平抛运动规律
ℎ=12gt2
x=v0t
解得
x=20m
故选A。
4.D
【解析】设地球半径为R，则甲、乙的轨道半径为
R甲=R
R乙= 2R2
甲、乙随地球一起绕地轴做匀速圆周运动，则角速度相同，即角速度之比为1:1，由v=ωR
可得
v甲：v乙=R甲：R乙= 2：1
故选D。
5.A
【解析】小球沿光滑内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，小球受到重力和支持力，且重力和支持力的合力提供小球做匀速圆周运动所需的向心力，A项正确。
6.C
【解析】解：汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，即F=f
故此时功率为：P=Fv=fv=103×20W=2×104W
故选：C．
汽车匀速运动时牵引力等于阻力，根据P=Fv=fv求的发动机的功率．
本题主要考查了汽车匀速运动时的功率，抓住匀速运动时牵引力等于阻力，发动机的功率等于牵引力与速率的乘积．
7.ACD
【解析】解：A、英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值，故A正确；
B、开普勒根据多年的观察，总结出了开普勒行星运动三大定律，揭示了行星绕太阳运转的规律，实践表明此定律适用于其他天体的运动，故B错误；
C、牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律，把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的一次大综合，故C正确；
D、日心说”认为太阳是宇宙的中心，所有行星都是绕太阳做圆周运动；现代物理学表明宇宙没有绝对的中心，只不过是在不同参考系进行观察的结果。故D正确。
故选：ACD。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
8.BCD
【解析】解：ABC.对卫星绕地球做圆周运动，根据牛顿第二定律
GMm(R+ℎ)2=m4π2T2(R+ℎ)
代入可得地球质量为
M=4π2(R+ℎ)3GT2
可见卫星的质量无法解得。由密度的计算公式：ρ=MV=M43πR3=3π(R+ℎ)3GT2R3，
故A错误，BC正确；
D、由GMmR2=mg和ρ=MV=M43πR3可得地球的平均密度ρ=3g4πGR，故D正确。
故选：BCD。
万有引力提供向心力，从而求得地球的质量；无法计算卫星质量，结合密度的计算公式解得地球的平均密度，根据表面重力与万有引力关系结合密度公式得出地球的平均密度。
本题考查了万有引力定律及其应用，解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力两个理论，并能灵活运用。
9.AC
【解析】做匀速圆周运动的物体，物体的角速度不变，周期不变，加速度的方向时刻在改变，速度的方向时刻在改变。
故选AC。
10.BCD
【解析】A.在上升过程中，重力做功为−mgℎ，故A错误；
B.根据动能定理得，合力做功等于动能的变化量，则合力做功为12mv2，故B正确；
C.水平推力为恒力F，对小车做的功为W=Fs，故 C正确；
D.根据动能定理得Fs−mgℎ+Wf=12mv2，则阻力做功为Wf=12mv2+mgℎ−Fs，故D正确。
11.1：1 1：2
【解析】解：依题意，A、B两轮通过皮带传动且不打滑，可知两轮边缘点的线速度大小相等，即
vA：vB=1：1
根据线速度与角速度的关系：
ω=vr
可得：
ωA：ωB=rB：rA=1：2
故答案为1：1；1：2。
由传动装置特点：通过皮带传动且不打滑，两轮边缘点的线速度大小相等进行计算，然后根据线速度与角速度的关系解题即可。
本题考查传动装置中线速度与角速度关系，属于基础简单题目，对学生要求较低，解题关键是对模型的正确理解。
12.< >
【解析】解：根据GMmr2=mv2r，可得速度v= GMr，由于rA>rB，所以vA根据开普勒第三定律可得，r3T2=k，由于rA>rB，则TA>TB。
故答案为：<；>。
根据万有引力提供向心力得出线速度与轨道半径的关系，根据开普勒第三定律得出周期与轨道半径的关系，从而解答。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系。
13.40；−40
【解析】解：推力对小车做功W=FL1=10×4=40J；
由动能定理可知；W+Wf=0
解得：Wf=−40J；
故答案为：40；−40．
由功的公式可求得推力对小车所做的功；再由动能定理可求得摩擦力所做的功．
在功的计算中有三种方法；一是功的公式；二是动能定理；三是功率公式；要注意根据题意灵活选择．
卡文迪什扭秤
【解析】[1][2]第一宇宙速度大小7.9km/s，万有引力常量G最先由卡文迪什扭秤实验测得。
15.(1)同时；自由落体运动；(2)同时；相同；匀速直线运动。
【解析】(1)与球A相同的球B被松开做自由落体运动，改变实验装置离地面的高度，多次实验，两球总是同时落地.在同一高度改变小锤击打的力度，使球A的平抛初速度大小不同，多次实验，两球也总是同时落地.这说明做平抛运动的球A在竖直方向上的运动情况与球B相同，为自由落体运动．
(2)两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端，发现两球同时到达E处，发生碰撞.改变轨道M在轨道N上方的高度，再进行实验，结果两球也总是发生碰撞，这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球相同，为匀速直线运动．
16. 3.25 5.44 5.28
【解析】[1]打点计时器打下计数点 B 时，重物的速度为
vB=OC−OA2T=3.25m/s
[2] O 点到 B 点过程中重物的重力势能减少量为
ΔEp=mgℎOB=5.44J
[3]物体由静止开始释放，则 O 点到 B 点过程中重物动能的增加量为
ΔEk=12mvB2−0=5.28J
17.解：(1)摩托车在空中做平抛运动，在竖直方向上摩托车做自由落体运动，则有
ℎ=12gt2
可得t= 2ℎg= 2×510s=1s
(2)摩托车在水平方向做匀速直线运动，其水平位移为
x=v0t=24×1m=24m
答：(1)摩托车在空中的飞行时间为1s；
(2)摩托车的水平位移为24m。
【解析】(1)摩托车在空中做平抛运动，可以把平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动来求解，两个方向上运动的时间相同，由高度求时间；
(2)根据水平方向匀速运动的规律计算水平位移大小。
本题考查平抛运动的规律，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，根据分位移公式进行处理。
18.解：(1)设火星质量为M，“好奇号”火星探测器质量为m，由万有引力定律提供向心力有
GMm(R+ℎ)2=m4π2T2(R+ℎ)
解得
M=4π2(R+ℎ)3GT2
(2)不考虑火星自转，在火星表面上由万有引力定律等于重力有
mg=GMmR2
联立解得
g=4π2(R+ℎ)3T2R2
答：(1)火星的质量为4π2(R+ℎ)3GT2；
(2)火星表面的重力加速度4π2(R+ℎ)3T2R2。
【解析】(1)根据万有引力提供向心力列式求解火星质量；
(2)根据万有引力等于重力列式求解。
考查万有引力定律的应用，会根据题意进行准确分析和解答。
19.解：(1)对物体受力分析如下图：

水平方向由牛顿第二定律有：Fcs37°−f=ma
则摩擦力大小：f=μ(mg−Fsin37°)
代入数据可得：a=6m/s2
(2)物体运动到B点的位移大小：x=12at2=12×6×22m=12m
则A到B的过程中，拉力F对物体做的功为：W=Fcs37°⋅x=10×0.8×12J=96J
(3)物体到B点时立即撤去拉力F，此时物体的速度为：v=at=6×2m/s=12m/s
撤去力F到物体停止过程，由动能定理有：−μmgx1=0−12mv2
代入数据可得：x1=14.4m
答：(1)F作用时物体的加速度a为6m/s2；
(2)到B的过程中，拉力F对物体做的功W为96J；
(3)物体到B点时立即撤去拉力F，物体继续滑行的距离x1为14.4m。
【解析】(1)对物体受力分析，水平方向由牛顿第二定律可得物体加速度；
(2)利用运动学公式可得物体运动位移大小，由W=Flcsθ可得拉力F做的功；
(3)由运动学公式可得物体撤去F时速度大小，撤去F到物体停止过程，由动能定理可得物体继续滑行的距离。
本题考查了动能定理、牛顿第二定律、功的计算，解题的关键是熟练掌握牛顿第二定律和功的计算公式。
20.解：(1)小滑块从D点到B点的过程，由动能定理得：
mgR=12mvB2−0
解得：vB=3 2m/s
(2)在B点，对滑块，由牛顿第二定律得：
FN−mg=mvB2R
解得小滑块在B点受到的支持力：FN=30N，方向竖直向上
答：(1)小滑块到达B点的速度大小为3 2m/s。
(2)小滑块在B点受到的支持力大小为30N，方向竖直向上。
【解析】(1)小滑块从D点到B点的过程，只有重力做功，根据动能定理求出小滑块滑到B点时的速度。
(2)小滑块经过B点时，由重力和轨道的支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求解支持力。
本题是动能定理与向心力的综合应用，关键要知道它们联系的桥梁是速度，运用动能定理或机械能守恒定律求出速度。分析向心力时，重力不能遗漏。