2021-2022学年辽宁省朝阳市建平县高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年辽宁省朝阳市建平县高一（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 爱因斯坦为近代物理开辟了新纪元，如图为写有著名质能方程的爱因斯坦亲笔信。关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法中正确的是(    )

A. 相对论认为在不同的惯性系中，物理规律和形式都是相同的
B. 经典时空观认为时间、长度和质量都与参照系的运动有关
C. 经典力学就是牛顿运动定律，适用于宏观、低速、弱引力的情况
D. 相对论表明真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的
 

2. 如图甲所示，某课外兴趣小组利用传感器研究无人机垂直起降性能。时刻，该无人机从地面垂直上升，无人机运动的图像如图乙所示。由图像可知(    )

A. 在时间内，无人机做加速运动
B. 在时间内，无人机做减速运动
C. 无人机在时间内的速度大于在时间内的速度
D. 无人机在时间内的位移为零

3. 如图所示，大、小齿轮相互咬合，、分别是大小齿轮边缘上的点，点是大齿轮上的一点，已知、、三点到各自齿轮中心的距离，则、、的向心加速度之比为(    )

A. ：： B. ：： C. ：： D. ：：

4. 如图，有、两个完全相同的小球并排放在倾角为的固定斜面上，球被竖直挡板挡住，不计一切摩擦，则、之间的作用力与竖直挡板对的作用力之比为(    )

A.  B.  C.  D.

5. 年月日，我国成功将银河航天批卫星颗发射升空，六颗卫星是我国自主研发的低轨宽带通信卫星。已知地球同步卫星轨道半径为低轨宽带通信卫星轨道半径的倍，则该低轨宽带通信卫星绕地球一圈需要的时间约为(    )

A.  B.  C.  D.

6. 如图所示，一轻绳的一端固定在点，另一端竖直悬挂一小球。在图示最低点给小球一水平初速度，使小球恰好能做圆周运动。不计空气阻力，则小球在最低点的速度大小与在最高点时的速度大小比值为(    )

A.  B.  C.  D.

7. 如图所示，运动员把足球从点斜向上踢出，是轨迹的最高点，是下落过程中的点，已知、两点的高度差为，、两点的高度差为，、两点的水平位移为，重力加速度为，不计空气的阻力，下列说法正确的(    )

A. 足球从到的运动时间为
B. 足球从到的运动时间为
C. A、的间距与、的间距之比
D. 足球在最高点的速度为

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

8. 一只船在静水中的速度为，它要渡过一条宽度为的河，河水的流速为则下列说法中正确的是(    )

A. 小船不可能垂直河岸到达正对岸
B. 小船渡河的时间可能少于
C. 小船以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为
D. 无论小船朝哪个方向行驶，船到达对岸所需时间都是

9. 年至月，天问一号探测器择机着陆火星如图所示，假设天问一号探测器环绕火星做匀速圆周运动的周期为，对火星的张角为已知引力常量为，由以上数据可以求得(    )

A. 火星的质量
B. 火星的密度
C. 天问一号探测器线速度的大小
D. 天问一号探测器的角速度

10. 如图所示，一同学用定滑轮将质量为的物体由斜面底端拉到顶端已知斜面的倾角为，物体上升的高度为，绳子对物体的拉力大小为、方向沿斜面向上，物体与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为，不计绳子与定滑轮间的摩擦及定滑轮和绳子的质量则在此过程中(    )

A. 物体动能的增量为
B. 物体机械能的增量为
C. 绳子对物体的拉力做的功为
D. 物体与斜面间由于摩擦所产生的内能为

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）

11. “验证力的合成与分解和平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中为固定橡皮筋的图钉，为橡皮筋与细绳的结点，和为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画的力的图示。
    图乙中的与两力中，方向一定沿方向的力是______填或；
    本实验采用的主要科学方法是______填序号
    A.理想实验法     等效替代法
    C.控制变量法     建立物理模型法
    实验中不能减小误差的措施是______填序号
    A.两个分力、间的夹角要尽量大些
    B.两个分力、的大小要尽量大些
    C.拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
    D.拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要尽可能远些

12. 某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示，让重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。
    
    除带夹子的重物、纸带、铁架台含铁夹、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是______填正确答案标号；
    A.交流电源
    B.刻度尺
    C.天平含砝码
    在该实验中，有几个注意事项，以下描述正确的是______填正确答案标号；
    A.为减小摩擦阻力，需要调整打点计时器的限位孔，使它在同一竖直线上
    B.可以选用质量很大的重锤，先用手托住，等计时器通电后再释放重锤
    C.只有选第、第两打点间隔约的纸带才代表打第点时的速度为零
    选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中点为打点计时器打下的第一个点，、、为三个计数点，打点计时器通频率为的交变电流。用分度值为的刻度尺测得，，，在计数点和、和之间还各有一个点，重锤的质量为。重力加速度取，甲同学根据以上数据算出；当打点计时器打到点时重锤的重力势能比开始下落时减少了______；此时重锤的动能比开始下落时增加了______。结果均保留三位有效数字

四、计算题（本大题共3小题，共40.0分）

13. 如图所示，足够长的倾角的斜面底端有一质量的小木块，木块处于静止状态现用轻质动滑轮给木块施加一沿斜面向上、大小随时间变化的力，与斜面间的动摩擦因数，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度取，求：
    经过多长时间木块开始滑动；
    时，木块的加速度大小。
14. “复兴号”动车组列车是以中文命名的中国标准动车组，具有完全自主知识产权，达到世界先进水平的动车组列车若某“复兴号”列车的额定功率为，列车的质量为，列车在水平路面上行驶时，阻力是车重的倍，列车在水平轨道上行驶，受到的阻力保持不变，重力加速度取．
    若列车保持额定功率行驶，求列车能达到的最大速度；
    若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动，求这样的加速运动能维持的最长时间和秒末列车的瞬时功率；
    若列车保持额定功率行驶，当列车行驶速度为时，求列车的加速度大小．
15. 如图所示，半径的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定，其末端切线水平，将一质量的滑块从圆弧最高点由静止释放，再经长且与点等高的粗糙平面滑上静止于光滑水平地面上质量为的足够长的长木板，长木板的上表面与面齐平，与点的间隙可忽略，当滑块滑至长木板上表面的同时施加给一个大小为的水平向右的作用力。已知滑块与粗糙平面及上表面的动摩擦因数均为取。求：
    滑块对圆轨道最低点点的压力；
    当滑块滑到长木板后经多长时间，两者速度相等。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、相对论认为在不同的惯性系中，物理规律和形式都是相同的，故A正确；
B、经典时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在的，时间，长度和质量都与参照系的运动无关，故B错误；
C、经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础，故C错误：
D、相对论告诉我们，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D错误。
故选：。
相对论认为在不同的惯性系中，物理规律和形式都是相同的；
经典时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在的，时间，长度和质量都与参照系的运动无关；
牛顿运动定律只是经典力学的基础，经典力学不等于牛顿定律；
真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。
明确相对论中的观点，知道牛顿定律与经典力学的关系。
 

2.【答案】 

【解析】解：、图像的斜率表示速度，时间内图像的斜率为定值，无人机做匀速直线运动，故A错误；
B、在时间内，直线斜率也为定值，无人机做反向的匀速直线运动，故B错误；
C、时间内图像的斜率小于时间内图像的斜率，可知时间内火箭的速度小于时间内火箭的速度，故C错误；
D、时间内火箭的位移先增大后减小，时刻位移为零，故D正确。
故选：。
图像的斜率表示速度，根据斜率大小分析速度大小关系。
本题是图像问题，关键要知道位移时间图像的斜率表示速度，速度的正负表示速度的方向。
 

3.【答案】 

【解析】解：大、小齿轮相互咬合，边缘点的线速度大小相等，即，、两点同轴转动，角速度相等。
A、是转动的大小齿轮边缘的两点，是大轮上的一点。若大轮半径是小轮的两倍，两轮中心、的距离相等，
由可知角速度之比：：：，即，由公式可知向心加速度之比为：：：，由可知：：：，所以，所以向心加速度之比为：：：，故D正确，ABC错误。
故选：。
同缘传动时，边缘点的线速度大小相等；同轴传动时，角速度相等；然后结合，，列式求解。
本题关键明确同缘传动同轴传动的特点是线速度大小相等，再根据描述圆周运动的各物理量间的关系分析求解即可。
 

4.【答案】 

【解析】解：对球受力分析，如图所示，

A、之间的作用力等于球的重力沿着斜面的分量，为：；
球与竖直挡板间的作用力方向与挡板垂直，把、看作一个整体，即：

；
故；
故选：。
先对球受力分析，根据平衡条件列式求解对的支持力；再隔离、球整体，根据平衡条件列式求解竖直挡板对的作用力．
本题关键是采用隔离法和整体法灵活选择研究对象，受力分析后根据平衡条件列式求解，基础题目．
 

5.【答案】 

【解析】解：地球同步卫星的周期为，地球同步卫星轨道半径为该低轨宽带通信卫星轨道半径的倍，
根据开普勒第三定律得，代入数据可得，故B正确，ACD错误。
故选：。
根据开普勒第三定律列车等式求解。
考查开普勒第三定律，理解其意义即可轻松求解。
 

6.【答案】 

【解析】解：根据题意，小球恰好能做圆周运动可知
在最高点，，
解得，
在最高点到最低点过程中，根据动能定理可知，

解得，
即小球在最低点的速度大小与在最高点时的速度大小比值为：，故A正确，BCD错误；
故选：。
在最高点和最低点合外力提供向心力，根据牛顿第二定律、动能定理以及向心力公式列式求解。
解决本题的关键知道“杆模型”与“绳模型”的区别，知道向心力的来源，运用牛顿第二定律进行分析。
 

7.【答案】 

【解析】解：设足球从到的时间为，根据平抛运动规律，解得，故A错误。
设足球从到的时间为，水平速度为，根据平抛运动规律，，联立解得，，故BD错误。
C.足球从到的水平位移为，、间的距；间的距离，所以，故C正确。
故选：。
根据竖直方向上的运动特点得出运动的时间；根据水平方向的运动特点求解水平速度；根据运动的合成求，之间的距离。
本题主要考查了斜抛运动的相关应用，理解斜抛运动在不同方向上的运动特点。
 

8.【答案】 

【解析】解：、根据平行四边形定则，由于静水速小于水流速，则合速度不可能垂直于河岸，即船不可能垂直到达对岸，故A正确。
、渡河的最短时间，则渡河的时间最少为，此时它沿水流方向的位移大小为，故BD错误，C正确。
故选：。
将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，根据垂直于河岸方向上的速度求出渡河的时间．通过判断合速度能否与河岸垂直，判断船能否垂直到对岸．
解决本题的关键知道合运动与合运动具有等时性，各分运动具有独立性，互不干扰．
 

9.【答案】 

【解析】解：、设火星的半径为，天问一号探测器做匀速圆周运动的半径为，由几何知识得，根据万有引力提供向心力，则有，可以解得火星质量，因为未知，所以由上面的式子可知无法求火星质量，故A错误；
B、火星的平均密度为，可以求出火星的平均密度，故B正确；
C、据线速度公式，因为未知，无法求得天问一号探测器的线速度，故C错误；
D、由角速度公式知可以求出天问一号探测器的角速度，故D正确。
故选：。
设火星半径为，根据几何关系求出探测器的轨道半径与的关系，结合万有引力提供向心力求解火星的质量表达式和密度表达式，进而判断是否可用已知量表示；根据角速度公式可求探测器的角速度；根据线速度公式可知在轨道半径未知的情况下无法求解探测器的线速度。
解决本题的关键在于选项，可求根据万有引力提供向心力求出火星质量表达式和密度表达式，进而判断是否可求。
 

10.【答案】 

【解析】解：、动能的增量等于合外力的功，即，故A正确
B、物体机械能的增量等于拉力与摩擦力的功，即，故B错误
C、绳子对物体的拉力做的功为，故C错误
D、物体与斜面间由于摩擦所产生的内能等于摩擦力的功，即，故D正确
故选：。
动能的增量取决于合力的功，机械能的增量取决于拉力与摩擦力的功，内能的变化取决于摩擦力的功。
本题考查功能关系、动能定理。题目比较简单。
 

11.【答案】     

【解析】解：图乙中的与两力中，方向一定沿方向的力是用一个弹簧拉时的；
本实验采用的主要科学方法是等效替代法，故选项B；
实验中不能减小误差的措施是：
A、两个力的夹角大有利于力的大小的测量，不能减小误差；
B、两个分力的大小更大些，能减小实验误差；
C、拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行，能精确测定力的大小，能减小误差；
D、拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要尽可能远些，这样能准确记录拉力的方向，能减小误差。故选：
故答案为：

 
在实验中和分别由平行四边形定则及实验得出，明确理论值和实验值的区别即可正确解答；本实验中采用了两个力合力与一个力效果相同来验证的平行四边形定则，因此采用“等效法”，注意该实验方法的应用。
在解决设计性实验时，一定先要通过分析题意找出实验的原理，通过原理即可分析实验中的方法及误差分析。
 

12.【答案】       

【解析】解：、电磁打点计时器使用的是交流电源，故A正确；
B、需要测纸带上两点间的距离，还需要刻度尺，故B正确；
C、根据验证的表达式可知，等式两边的质量可以抵消，所以不需要天平，故C错误。
故选：；
、为减小摩擦阻力，需要调整打点计时器的限位孔，使它在同一竖直线上，故A正确；
B、为了减小阻力的影响，重锤选择质量大一些的，但不是用手托着重物，而是用手提着纸带的上端，先接通电源，再释放重物，故B错误；
C、根据自由落体公式可知，只有选第、第两打点间隔约的纸带才代表打第点时的速度为零，故C正确。
故选：；
当打点计时器打到点时，重锤的重力势能减少量为
打点时重锤的速度为
此时重锤的动能增加量为
故答案为：；；；。
根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材；
根据实验的原理和实验的注意事项分析；
根据下降的高度求出重力势能的减小量；根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点的瞬时速度，从而得出动能的增加量。
此题考查了验证机械能守恒的实验，解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，注意理解产生误差的根源。
 

13.【答案】解：开始滑动瞬间，木块受到的静摩擦力达到最大值，由平衡条件有
受到的拉力
设经过时间开始滑动，有
解得：
在时，外力
以为研究对象，根据牛顿第二定律，有
  
解得：
答：经过时间木块开始滑动；
时，木块的加速度大小为。 

【解析】当木块受到的静摩擦力达到最大值时开始滑动，根据平衡条件和摩擦力公式相结合求解。
以为研究对象，根据牛顿第二定律求木块的加速度大小。
本题关键是找到木块恰好上滑的临界条件：静摩擦力达到最大值，然后根据共点力平衡条件和牛顿第二定律并结合正交分解法进行处理。
 

14.【答案】解：当列车的牵引力与阻力大小相等时，列车速度达到最大，列车做匀速运动
根据力的平衡可知牵引力
列车能达到的最大速度
列车从静止开始以的加速度做匀加速运动，设这种加速运动能达到的最大速度为，所需的时间为，当列车达到速度时，列车的实际功率恰好达到额定功率
根据功率公式有
根据牛顿第二定律有
根据运动学公式有
解得
秒末列车的速度，解得
秒末列车的瞬时功率，解得
设列车速度为时牵引力大小为，加速度大小为
根据功率公式可知
根据牛顿第二定律，解得
答：若列车保持额定功率行驶，列车能达到的最大速度为；
若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动，这样的加速运动能维持的最长时间为，秒末列车的瞬时功率为；
若列车保持额定功率行驶，当列车行驶速度为时，列车的加速度大小为． 

【解析】当牵引力等于阻力时，速度达到最大，根据求得达到的最大速度；
根据牛顿第二定律求得牵引力，由求得匀加速达到的最大速度，根据求得匀加速所需时间，根据求得时的速度，由求得实际功率；
根据求得牵引力，由牛顿第二定律求得加速度。
本题主要考查了汽汽车启动的两种方式，抓住当牵引力等于阻力时，速度达到最大，结合牛顿第二定律和运动学公式求得匀加速所需时间。
 

15.【答案】解：滑块从光滑圆弧轨道下滑的过程中，根据机械能守恒定律得：

得：
在点，对滑块根据牛顿第二定律得：

联立得：
由牛顿第三定律可知，滑块对圆轨道最低点点的压力大小为，方向竖直向下。
由到，由动能定理得：

且
解得
设滑块滑上长木板后，相对长木板滑动时加速度大小为，此过程中长木板的加速度大小为，则
对滑块有 
解得 
对长木板有 
解得 
设滑块滑到长木板后经时间，两者速度相等，则
 
解得
答：滑块对圆轨道最低点点的压力大小为，方向竖直向下；
当滑块滑到长木板后经时间，两者速度相等。 

【解析】滑块从光滑圆弧轨道下滑的过程中，其机械能守恒，由机械能守恒定律求出滑块到达圆轨道最低点点的速度。在点，对滑块根据牛顿第二定律求轨道对滑块的支持力，从而得到滑块对轨道的压力。
滑块由到，根据动能定理求出滑块到达点的速度。滑块滑上长木板后，对两者分别运用牛顿第二定律求出加速度，再根据速度相等列式，即可求出运动时间。
本题首先要分析物理过程，确定研究对象，其次要把握解题的规律，采用机械能守恒定律、动能定理和牛顿第二定律、运动学公式相结合进行解答。