2025-2026学年天津市五区县重点校高一（下）期末物理试卷(含详细答案解析)

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1.下列说法中正确的是( )
A. 一个匀速直线运动和一个初速度为零的匀变速直线运动一定合成为匀变速曲线运动
B. 平抛运动中，相同时间内物体的速度变化量相同
C. 赤道上的物体随着地球一起运动，所需的向心力等于地球对它的万有引力
D. 由开普勒第三定律可知，所有行星绕太阳运动做椭圆运动时，半长轴与周期满足以下关系：a2T3=k
2.如图甲所示，静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴正方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为一条倾斜直线。则小物块运动到x=4m处时获得的动能为( )
A. 1JB. 2JC. 3JD. 4J
3.如图所示，倾角为30∘的斜面上，质量为m的物块在恒定拉力作用下沿斜面以加速度a=g2(g为重力加速度)向上加速运动距离s的过程中，下列说法正确的( )
A. 重力势能增加mgsB. 动能增加14mgsC. 机械能增加mgsD. 拉力做功为12mgs
4.信使号水星探测器按计划将陨落在水星表面，工程师通过向后释放推进系统中的高压氦气来提升轨道，使其寿命再延长一个月。如图所示，释放氦气前，探测器在贴近水星表面的圆形轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，释放氦气后探测器进入椭圆轨道Ⅱ，忽略探测器在椭圆轨道上所受阻力。则下列说法正确的是( )
A. 探测器在Ⅰ号和Ⅱ号轨道上运行时单位时间内与水星球心连线扫过的面积相等
B. 探测器在轨道Ⅱ上F点的速率大于在轨道Ⅱ上E点的速率
C. 探测器在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上的E处加速度相同
D. 探测器在轨道Ⅱ上靠近水星过程中，势能增加，动能减少
5.如图所示，摩天轮在竖直平面内逆时针匀速转动，转动过程中每个轿厢的姿态均保持不变。轿厢A中的乘客始终保持站立姿态并相对轿厢静止，轿厢通过某位置时对应的半径与竖直向下方向的夹角为θ。下列说法正确的是( )
A. 轿厢通过最高点时，乘客对轿箱的压力等于重力
B. 轿厢从最高点运动到最低点的过程中，乘客所受重力的瞬时功率先增大后减小
C. 轿厢转动一周的过程中，乘客的机械能守恒
D. θ从0到π2的过程中，摩擦力对乘客做正功
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
6.如图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，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若小车在平直的水泥路上从静止开始加速行驶，经过时间t前进距离s，速度达到最大值vm，设这一过程中电动机的功率恒为P，小车所受阻力恒为F，那么( )
A. 这段时间内电动机所做的功为Pt
B. 这段时间内小车先匀加速运动，然后匀速运动
C. 这段时间内电动机所做的功为12mvm2+Fs
D. 这段时间内阻力所做的功为Fs
7.如图所示，小明同学把A、B两个相同的小球，在离地面同一高度处，以相同大小的初速度v0分别水平抛出和竖直向下抛出，不计空气阻力，则下列正确的是( )
A. 从开始运动至落地，重力对两小球做的功不相同
B. 两小球落地时速度大小相等
C. 两小球落地时，重力的瞬时功率不相同
D. 从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同
8.小明把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A位置，如图甲所示；迅速松手后，弹簧把小球弹起，升至最高位置C，如图丙所示；途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态，如图乙所示；已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，弹簧的质量和空气阻力均忽略不计。重力加速度g取10m/s2，下列说法不正确的是( )
A. 图甲状态时弹簧的弹性势能为0.6J
B. 球经过B点时的速度最大
C. 球经过B点时的动能为0.4J
D. 小球从A运动到C过程中，小球的机械能守恒
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
9.在探究平抛运动规律的研究中：某同学用如图1所示的装置进行实验。
①下列操作中，必要的是______；
A.通过调节使斜槽末端保持水平
B.每次需要从不同位置静止释放小球
C.通过调节使木板保持竖直
D.尽可能减小斜槽与小球之间的摩擦
②该同学得到的痕迹点如图2所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验时______；
A.小球释放的高度偏高
B.小球释放的高度偏低
C.小球没有被静止释放
D.挡板MN未水平放置
③如图所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点O水平抛出的，经测量A点的坐标为(40cm,20cm)，g取10m/s2，则小球平抛的初速度v0=______m/s。
10.在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示。他舍弃前面密集的点，以O为起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C…，测出O到A、B、C……的距离分别为ℎ1、ℎ2、ℎ3……已知电源的频率为f，当地重力加速度为g。
(1)打B点时，重锤的速度vB为______。
(2)小明利用数据描出的v2−ℎ图线如图乙所示。图线不过坐标原点的原因是______。
(3)根据v2−ℎ图象计算出该直线斜率为k，在实验误差允许范围内，当k=______时，重锤在下落过程中机械能守恒。
四、计算题：本大题共3小题，共48分。
11.我国航天事业进展稳步，2020年7月23日，我国使用长征五号遥四火箭托举着“天问一号”执行首次火星探测任务，如果火星的质量为M，半径是R，万有引力常量为G，探测卫星在火星表面附近环绕火星飞行时，求：
(1)探测卫星的飞行速度；
(2)探测卫星绕火星运行一圈所用时间。
12.如图所示，一根轻质细杆的两端分别固定着A、B两只质量均为m=1kg的小球，O点是一光滑水平轴，已知AO=1m，BO=2m，使细杆从水平位置由静止开始转动，当B球转到O点正下方时，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
(1)两个小球的速度大小；
(2)小球B对细杆的作用力；
(2)这个过程细杆对两个小球各做了多少功。
13.某种弹射装置如图所示，左端固定的轻弹簧处于压缩状态且锁定，弹簧具有的弹性势能Ep1=5J，质量m=0.4kg的小滑块(视为质点)静止于弹簧右端，光滑水平导轨OA的右端与水平传送带平滑连接，传送带长度L=8m，传送带以恒定速率v0=7m/s顺时针转动。某时刻解除锁定，滑块被弹簧弹射后滑上传送带，并从传送带右端水平滑离落至水平地面上的P点。已知滑块到达A点前已经离开弹簧，滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。
(1)求滑块到达A点时的速度大小v1；
(2)求滑块通过传送带的过程中，滑块与传送带间因摩擦产生的热量Q；
(3)若每次开始时弹射装置具有不同的弹性势能Ep′，要使滑块滑离传送带后总能落至P点，求Ep′的取值范围。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、一个匀速直线运动与一个初速度为零的匀变速直线运动合成时，若两运动方向在同一直线上，其合初速度与合加速度共线，此时合运动为匀变速直线运动，不一定是曲线运动，故A错误；
B、平抛运动是只受重力作用的匀变速曲线运动，其加速度恒为重力加速度g，根据加速度定义式变形可得速度变化量Δv=gΔt，由于重力加速度大小和方向均恒定不变，因此在相同的时间Δt内物体的速度变化量相同，故B正确；
C、赤道上的物体随着地球一起自转时，地球对它的万有引力产生两个效果，一个是物体的重力，另一个是提供物体随地球自转所需的向心力，因此向心力只是万有引力的一个分力，远小于万有引力，故C错误；
D、根据开普勒第三定律可知，所有行星绕太阳做椭圆运动时，轨道的半长轴a的立方与其运行周期T的平方成正比，满足关系式a3T2=k，故D错误。
故选：B。
一个匀速直线运动与一个初速度为零的匀变速直线运动合成，其合运动的性质取决于两个分运动的方向关系，若两者共线则合运动为直线运动，不一定是曲线运动，故A的说法不全面。平抛运动的加速度恒为重力加速度，根据加速度的定义，单位时间内速度的变化量恒定，因此相同时间内速度变化量相同，这是匀变速运动的特征。对于赤道上的物体，地球对它的万有引力一部分提供重力，另一部分提供其随地球自转所需的向心力，因此向心力不等于万有引力。开普勒第三定律的正确表述是轨道半长轴的三次方与周期的平方成正比，而非平方与三次方之比为常数。
本题综合考查运动的合成与分解、平抛运动、万有引力与圆周运动以及开普勒第三定律，知识点覆盖较广，对学生的理解辨析能力提出了较高要求。题目计算量小，但概念辨析的难度中等偏上，需要学生准确掌握各知识点的内涵与适用条件。A选项考查合运动性质的判断，关键在于分析初速度与加速度的方向关系；C选项考查万有引力与重力的关系，需明确向心力是引力的一个分力；D选项则是对开普勒第三定律数学表达式的直接记忆考查。B选项正确揭示了平抛运动的本质特征，即匀变速曲线运动中加速度恒定导致的速度变化均匀性，这是理解此类运动的核心。
2.【答案】D
【解析】解：根据F−x图象与x轴所围的面积表示拉力F做的功，则拉力做功为：W=2×42J=4J，根据动能定理得小物块运动到x=4m处时的动能为：Ek=W=4J，故ABC错误，D正确。
故选：D。
先根据F−x图象与x轴所围的面积表示拉力F做的功，求出拉力F做的功，再根据动能定理求解小物块运动到x=4m处时的动能。
本题的关键要抓住与x轴所围的面积表示拉力F做的功，根据几何关系求出拉力做的功，也可以根据拉力的平均值来求其做功。
3.【答案】C
【解析】【分析】
重力势能增加等于克服重力做功．动能增加等于合外力做功．根据重力势能增加和动能增加分析机械能的增加．拉力做功等于机械能增加．解决本题的关键要掌握常见的功与能的关系，知道重力势能变化与重力做功的关系、动能变化与合外力做功的关系，了解功能原理．
【解答】
解：A、重力势能增加△Ep=mgssin30∘=12mgs，故A错误．
B、根据动能定理知，动能增加为△Ek=mas=12mgs，故B错误．
C、机械能等于动能与重力势能之和，则知机械能增加为△E=△Ep+△Ek=mgs，故C正确．
D、根据功能原理知，拉力做功为W=△E=mgs，故D错误．
故选：C
4.【答案】C
【解析】解：A.开普勒第二定律(面积定律)只适用于同一轨道，同一颗天体绕中心天体在单一条轨道上运动时，单位时间内与中心天体连线扫过面积相等。
轨道Ⅰ是圆轨道、轨道Ⅱ是椭圆轨道，属于两条不同轨道，因此单位时间扫过面积不相等，故A错误；
B.根据开普勒第二定律，同一椭圆轨道上，近水星点E速率大，远水星点F速率小，即vE>vF，故B错误；
C.由a=GMr2可知，探测器在轨道Ⅰ、轨道Ⅱ的E点到水星球心距离r完全相同，水星质量M不变，因此万有引力产生的加速度大小、方向均一致，加速度相同，故C正确；
D.轨道Ⅱ上靠近水星(从F向E运动)时，水星引力做正功，势能减小，动能增大，故D错误。
故选：C。
开普勒第二定律：太阳和运动中的行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，仅限同一轨道适用；天体加速度只由中心天体质量和到中心天体球心的距离决定，与轨道形状无关；椭圆轨道近心点速度最大、势能最小，远心点速度最小、势能最大。
本题主要考查开普勒定律、天体中功能关系的应用，理解开普勒三大定律是解题关键。
5.【答案】B
【解析】解：A.摩天轮在竖直平面内逆时针匀速转动，轿厢通过最高点时，对乘客受力分析，结合牛顿第二定律可得mg−FN=mv2R
解得FN=mg−mv2R
结合牛顿第三定律可知乘客对轿箱的压力小于重力，故A错误；
B.轿厢从最高点运动到最低点的过程中，竖直速度先增加后减小，根据PG=mgvy可知，乘客所受重力的瞬时功率先增大后减小，故B正确；
C.轿厢转动一周的过程中，乘客的动能不变，重力势能不断变化，则机械能不守恒，故C错误。
D.θ从0到π2的过程中，摩擦力沿水平向左，与速度夹角为钝角，可知摩擦力对乘客做负功，故D错误。
故选：B。
轿厢通过最高点时，对乘客受力分析，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律分析压力与重力的关系；分析竖直方向速度变化，从而得到乘客所受重力的瞬时功率变化；分析动能和势能变化，判断机械能是否变化；根据速度与夹角变化判断功的正负。
本题考查机械能守恒定律，解题关键掌握匀速圆周运动的理解，即速率不变的运动。
6.【答案】AC
【解析】解：小车在恒定功率P下启动，设小车的牵引力为F牵，则有P=F牵v，由于速度v逐渐增大，牵引力F牵逐渐减小，根据牛顿第二定律有F牵−F=ma，可知小车的加速度a逐渐减小，小车做加速度减小的加速运动，当a=0时速度达到最大值vm，对全过程由动能定理有W−Fs=12mvm2−0。
AC、由于电动机的功率恒定，经过时间t，根据功与功率的关系可知电动机所做的功W=Pt，结合前述动能定理推导可知电动机所做的功也可表示为12mvm2+Fs，故A正确，C正确；
B、根据上述分析可知，这段时间内小车做加速度逐渐减小的变加速运动，并非匀加速运动，故B错误；
D、小车运动过程中阻力与运动方向相反，阻力做负功，这段时间内阻力所做的功为−Fs，(也可以表述为克服阻力做功为Fs)，故D错误。
故选：AC。
小车在恒定功率下启动，电动机功率恒为P，牵引力随速度增大而减小，小车做加速度减小的变加速运动直至匀速。已知时间t、位移s、最大速度vm及阻力F，电动机做功可由功率与时间关系直接得出，也可通过动能定理关联动能增量与阻力做功。
本题以太阳能驱动小车为背景，考查恒定功率启动模型，涉及功与功率、牛顿第二定律、动能定理等力学核心知识。题目计算量不大，但要求学生准确理解变加速运动的动力学过程，并能够灵活运用动能定理建立全过程的功能关系。选项A和C分别从功率定义和能量转化角度给出了电动机做功的两种正确表达式，这有助于学生深化对功能原理的理解。判断运动性质和分析阻力做功的正负，则能有效检验学生对基本物理概念掌握的清晰度。
7.【答案】BC
【解析】解：由题图可知，小球A被水平抛出做平抛运动，小球B被竖直向下抛出做匀加速直线运动。设两小球的质量均为m，下落的高度均为h。
A、两小球从离地面同一高度处下落，在整个运动过程中重力做功均为W=mgℎ，重力对两小球做的功相同，故A错误；
B、两小球下落过程中均仅有重力做功，根据动能定理有mgℎ=12mv2−12mv02，解得落地时速度大小v= v02+2gℎ，由于初速度大小v0和下落高度h均相同，故两小球落地时速度大小相等，故B正确；
C、小球落地时重力的瞬时功率P=mgvy，其中vy为落地时的竖直分速度。小球A在竖直方向做自由落体运动，落地时的竖直分速度vAy= 2gℎ；
小球B在竖直方向做初速度为v0的匀加速直线运动，落地时的竖直分速度vBy= v02+2gℎ。由于vAy