2021-2022学年黑龙江省牡丹江市第二高级中学高一下学期期末物理试题含解析

牡丹江二中2021-2022学年度第二学期高一学年期末考试物理

考生注意：

1.本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间90分钟。

2.答题前，考生务必将密封线内项目填写清楚。考生作答时，请将答案答在答题卡上。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。

3.本试卷主要命题范围：必修第二册，必修第三册第九章。

第I卷（选择题共60分）

一、选择题：本题共15小题，每小题4分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第题只有一个选项正确，第题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 我国双人花样滑冰运动员获得2018年索契冬奥会亚军。如图所示，从M到N是女运动员入场时的某段运动轨迹。运动员在轨迹上的四个点a、b、c、d的速度方向标注正确的是（　　）

A. 位置a B. 位置b C. 位置c D. 位置d

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】做曲线运动物体，其某点速度方向为曲线上该点的切线方向。据此可知位置c标注正确。

故选C。

2. 以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是（　　）

A. 摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷

B. 摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移

C. 橡胶棒和毛皮摩擦，橡胶棒带正电

D. 不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移

【答案】D

【解析】

【详解】ABD．摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，即说明了电荷可以从一个物体转移到另一个物体，并没有产生电荷。感应起电过程电荷在电场力作用下，电荷从物体的一部分转移到另一个部分，所以AB错误，D正确。

C．将橡胶棒和毛皮摩擦，橡胶棒会得到电子，而带上负电荷，故C错误。

故选D。

3. 如图所示，船从A处开出后沿直线到达对岸，若 A与河岸成30° 角，水流速度为4m/s ，则船从A点开出的最小速度为（　　）

A. 2m/s B. 2.4m/s C. 3m/s D. 3.5m/s

【答案】A

【解析】

【详解】船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动，其中，合速度v合 方向 已知，大小未知，顺水流而下的分运动v水速度的大小和方向都已知，沿船头指向的分运动的速度v船大小和方向都未知，合速度与分速度遵循平行四边形定则（或三角形定则），如图

当 v合与 v船垂直时， v船最小，由几何关系得到 v船的最小值为

v船

故选A。

4. 两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球，其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍，它们间的库仑力大小是，现将两球接触后再放回原处，它们间库仑力的大小可能是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】若两电荷同性，设一个球的带电量为Q，则另一个球的带电量为5Q，此时

接触后再分开，带电量各为

则两球的库仑力大小

所以

若两电荷异性，接触后再分开，两球电量的绝对值为

此时两球的库仑力

所以

故选D。

5. 如图所示，皮带传动装置中小轮半径ra是大轮半径rb的一半，大轮上c点到轮心O的距离恰等于ra，若皮带不打滑，则图中a、b、c三点（　　）

A. a点与c点的线速度大小相等 B. a点与b点的角速度大小相等

C. a点与c点的周期相等 D. b点与c点周期相等

【答案】D

【解析】

【详解】由题意可知

根据

可知

，

根据

可知

故ABC错误，D正确。

故选D。

6. 鹰在高空中盘旋时，垂直于翼面的升力和其重力的合力提供向心力，如图所示，当翼面与水平面成θ=37°并以速率匀速水平盘旋时的半径为30m，重力加速度g=10m/s2，则v大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】鹰在水平面上匀速盘旋，做匀速圆周运动，合外力提供向心力，受力分析如图所示

根据牛顿第二定律则有

代入数据解得

v=15m/s

故选C。

7. 如图所示，O是半径为R的正六角形外接圆的圆心，在正六角形的一个顶点放置一带电量为+q的点电荷，其余顶点分别放置带电量均为-q的点电荷．则圆心O处的场强大小为　(　  　)

A.  B.

C.  D. 0

【答案】B

【解析】

【详解】根据对称性，可知B处和E处点电荷在O点处产生的场强大小相等、方向相反，相互抵消；同理C处与F处负电荷在O点处产生的场强大小相等、方向相反，相互抵消，根据电场的叠加原理可知O处的场强等于A处和D处两个点电荷产生的电场的叠加，因此O点的电场强度大小为：

A. 与分析不符，故A选项错误．

B. 与分析相符，故B选项正确．

C. 与分析不符，故C选项错误．

D. 0与分析不符，故D选项错误．

8. 2021年11月6日，我国在西昌卫星发射中心用“长征二号”丁运载火箭，采取一箭三星的方式，成功将“遥感三十五号”卫星A星、B星、C星发射升空，顺利进入预定轨道。若A星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球的半径为R，地球的第一宇宙速度为v0，则A星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】因为第一宇宙速度为v0，万有引力提供向心力，即有

则有

以A星为研究对象，万有引力提供向心力

解得

BCD错误，A正确。

故选A。

9. 如图甲所示，质量为0.1kg的小球从最低点A冲入竖直放置在水平地面上、半径为0.4m的半圆轨道，小球速度的平方与其高度的关系图象如图乙所示。已知小球恰能到达最高点C，轨道粗糙程度处处相同，空气阻力不计。g取10m/s2，B为AC轨道中点。下列说法中不正确的是（　　）

A. 图乙中x=4m2·s-2

B. 小球从B到C损失了0.125J的机械能

C. 小球从A到C合外力对其做的功为-1.05J

D. 小球从C抛出后，落地点到A的距离为0.8m

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．当h=0.8m时小球在C点，由于小球恰能到达最高点C，故

所以

故A正确；

B．由已知条件无法计算出小球从B到C损失了0.125J的机械能，故B错误；

C．小球从A到C，由动能定理可知

故C正确；

D．小球离开C点后做平抛运动，故

落地点到A的距离

解得

故D正确。

故选B。

10. 2022年北京冬季奥运会，将于2022年02月04~20日举行。这是我国历史上第一次举办冬季奥运会。其中“跳台滑雪”的滑道由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成。如图所示为某滑雪爱好者从助滑道上滑下，在起跳区末端（A点正上方高h处），第一次以速度水平飞出，经过时间t，落在着陆坡的中点处。已知长为L，滑雪者飞行中离着陆坡的最远距离为d，若第二次该滑雪者在起跳区末端以的速度水平飞出（不计空气阻力），则（　　）

A. 滑雪者在空中飞行时间变为

B. 滑雪者在着陆时的速度方向与第一次是平行的

C. 滑雪者着陆点离A点的距离将变为

D. 滑雪者飞行中离着陆坡的最远距离大于

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．滑雪者的运动是平抛运动，可以沿斜面建立x轴，垂直斜面建y轴，如图所示

y轴上的重力加速度分量都是，由

可知y、相同时，减半，t不满足正比关系，故ABC错误；

D．当速度方向与斜面平行时，物体离斜面最远

初速度减半，则平行时的时间t减半，离斜面最远距离

故D正确；

故选D。

11. 下列措施中是为了防止静电产生危害的是（  ）

A. 飞机的轮胎使用导电橡胶制成的 B. 罐车尾部常拖一条铁链

C. 电视机上装一根户外天线 D. 在高大的建筑物顶端装上避雷针

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．飞机在飞行时，与空气摩擦产生大量的静电，所以着地时利用导电橡胶制成的轮胎将静电导走，属于防止静电危害，故A符合题意；

B．油罐车在运输过程中，不断的相互摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地的铁链及时导走静电，这是防止静电危害，故B符合题意；
C．电视机上装户外天线和静电无关，是为了接收电磁信号，故C不符合题意；
D．当打雷的时候，由于静电的感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电引入地下，保护建筑物的安全，属于防止静电危害，故D符合题意。
故选ABD。

12. 2021年5月15日7时18分，“天问一号”探测器成功着陆于火星。假设“天问一号”发射后经过地火转移轨道被火星捕获，进入环火星圆轨道，经变轨调整后，从A点进入着陆准备轨道，如图所示。已知“天问一号”火星探测器的火星着陆准备轨道为半长轴为a，周期为T1的椭圆轨道，我国北斗导航系统的中圆地球轨道卫星轨道半径为r，周期为T2，引力常量为G。则下列判断正确的是（　　）

A.

B. “天问一号”在A点从环火星圆轨道进入着陆准备轨道时需要开启发动机向前喷气

C. 由题目已知数据可以估算火星的质量和密度

D. 由题目已知数据可以估算火星质量和地球质量的比值

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由于我国北斗导航系统的中圆地球轨道卫星绕地球运动，而“天问一号”火星探测器在着陆准备轨道上运动时是绕火星运动，中心天体不一样，因此开普勒第三定律不适用，A错误；

B．“天问一号”从环火星圆轨道进入着陆准备轨道时需要减速，所以开启发动机向前喷气，B正确；

C．由开普勒第三定律可知轨道半径为a的绕火星做匀速圆周运动的卫星的周期也为T1，设火星的质量为M1，有

可得

所以能估算火星质量，而如果估算火星密度还需要知道火星半径，C错误；

D．利用中圆轨道卫星可以估算地球质量

火星质量和地球质量的比值

D正确。

故选BD。

13. 电场线能很直观、方便地比较电场中各点场强的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（　　）

A. B、C两点场强大小和方向都相同 B. A、D两点场强大小相等，方向相反

C. E、O、F三点比较，O点场强最强 D. B、O、C三点比较，O点场强最弱

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．B、C两点在等量异种电荷连线上，则B、C两点的场强方向都是水平向右，又B、C两点关于O点对称，则B、C两点场强大小也相等，所以B、C两点场强相同，故A正确；
B．A、D两点关于O点对称，A、D两点场强大小相等，由图可知，方向都是水平向左，所以A、D两点场强相同，故B错误；
CD．根据电场线的疏密程度表示场强大小，由图可知B、O、C三点，O点电场线最稀疏，则O点场强最小，在中垂线上，O点电场强度最大，所以E、O、F三点比较，O点场强最强，故CD正确。
故选ACD。

14. 汽车从静止开始以加速度a0匀加速启动，最后做匀速运动。已知汽车的额定功率为P0，运动过程中所受的阻力恒为Ff，汽车的速度v随时间t及加速度a、牵引力F和功率P随速度v变化的图象如图所示，其中可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】ACD

【解析】

【详解】B．汽车开始做初速度为零的匀加速直线运动，当达到额定功率时，匀加速过程结束，然后做加速度逐渐减小的加速运动，直至最后做匀速运动，加速度为零，故B错误。

ACD．在匀加速阶段，有

故

恒力；功率

随速度均匀增大，设匀加速过程结束时的速度为，有

故

最后做匀速运动（速度为）时，加速度

牵引力

额定功率

故

匀加速运动结束后，汽车以额定功率行驶，到汽车匀速行驶前，汽车的牵引力F随速度的增大而减小，满足

综上所述，可知选项A、C、D均可能正确，故ACD正确。

故选ACD。

15. 如图所示，光滑平台与长m的水平传送带等高平滑连接，轻质弹簧自由伸长时右端刚好与平台右端对齐。现用质量为kg可视为质点的小滑块压缩弹簧并锁定，此时弹簧的弹性势能为J。水平传送带顺时针转动的速度为，某时刻弹簧解除锁定，小滑块被弹出滑块与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度g取10m/s2，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　）

A. 小滑块在传送带上一直做减速运动

B. 当小滑块到达传送带右端的过程中克服摩擦力做功为12J

C. 若小滑块与传送带有相对运动时会在传动带上留下痕迹，则痕迹长度为1m

D. 当小滑块到达传送带右端的过程中摩擦产生的热量为10J

【答案】BC

【解析】

【详解】A．弹簧由压缩恢复到原长时，设小滑块速度为，由机械能守恒定律得

解得

由牛顿第二定律得小滑块在传送带上相对滑动的加速度

小滑块与传送带由共同速度时，运动的位移

故小滑块先匀减速运动此后小滑块与传送带一起匀速运动，A错误；

BD．对小滑块从滑上传送带到与传送带有共同速度，利用动能定理

解得

所以当小滑块到达传送带右端的过程中克服摩擦力对小滑块做的功为12J，D错误，B正确；

C．由速度时间关系可得，小滑块达到与传送带共速所需要时间为

此段时间内小滑块的位移为

传送带的位移为

故可得痕迹长度为

C正确。

故选BC。

第II卷（非选择题共40分）

二、非选题：本题共5小题，共40分。

16. 某同学做“研究小球做平抛运动”的实验如图甲所示

（1）该实验中必须满足的条件和进行的实验操作是（      ）。

A．测定平抛小球的质量                   B．确保斜槽光滑

C．确保斜槽末端水平                           D．测定斜槽顶端到桌面的高度

（2）图乙是该同学采用频闪照相机拍摄到的小球做平抛运动的照片，图乙背景中每一小方格的边长为，、、是照片中小球的三个位置，（取），那么：

①照相机拍摄时每______s曝光一次；

②小球做平抛运动的初速度的大小为______m/s。

【答案】    ①. C    ②.     ③.

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]平抛运动中与小球质量无关，A错误；斜槽轨道不一定需要光滑，只要保证小球每次从同一位置由静止释放即可，B错误；通过调节斜槽末端保持水平，可以保证初速度沿水平方向，C正确；不需要测定斜槽顶端到桌面高度，D错误。故选C。

（2）[2]由

解得

[3]由平抛运动水平方向做匀速运动可知

17. 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中

（1）下列实验步骤操作合理的排列顺序是_______________（填写步骤前面的字母）。

A．将打点计时器竖直安装在铁架台上

B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落

C．取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻个面）重新做实验

D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带

E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1，h2，h3，…，hn，计算出对应的瞬时速度v1，v2，v3，…，vn

F．分别算出mvn2和mghn，在实验误差范围内看是否相等

（2）关于上述实验，下列说法中正确的是________。

A．重物最好选择密度较小的木块

B．重物的质量可以不测量

C．实验中应先接通电源，后释放纸带

D．可以利用公式求解瞬时速度

（3）上述实验得到纸带如图所示。若相邻计数点时间为0.07s，则在纸带上打下计数点5时的速度v5 = ________m/s。若重物质量为2kg，在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔEk = ________J，系统势能的减少量ΔEp = ________J，实验结论_______________（以上结果均保留3位有效数字。）（取当地的重力加速度g = 10m/s2）

【答案】    ①. ADBCEF    ②. B    ③. 3.43m/s    ④. 11.8J    ⑤. 12.0J    ⑥. 由此得出的结论是在误差允许范围内，重物下落的过程中机械能守恒

【解析】

【详解】（1）[1]按照实验操作的步骤顺序：安装在铁架台，安装打点计时器（A），将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器（D），打点（B），重复（C），选纸带（E），数据处理（F）。

（2）[2]A．重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，A错误；

B．本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，需要验证的方程是

故m可约去比较，不需要用天平测量重物的质量，B正确；

C．充分利用纸带，实验时要先接通电源，然后再释放纸带，C错误；

D．不可以利用公式来求解瞬时速度，否则体现不了实验验证，却变成了理论推导，D错误。

故选B。

（3）[3]打下计数点5时的速度

[4]在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量

[5]在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统势能的减少量

[6]由此得出的结论是在误差允许范围内，重物下落的过程中机械能守恒。

18. 如图所示，电荷量分别为＋q、＋9q的两带电小球A、B，用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点，静止时A、B两球处于同一水平线上。已知O点到A球的距离OA=2L，∠AOB=，∠OAB=，静电力常量为k，带电小球均可视为点电荷，求：

(1)A、B两球间的库仑力大小；

(2)A、B两球的质量之比。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)由几何关系可知，A、B间距离r=4L，由库仑定律：

(2)对A球由平衡条件可得

对B球由平衡条件得

联立解得

19. 如图所示，一根长为0.5m的轻质细线，一端系着一个质量为0.8kg的小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥体顶端，圆锥顶角的一半（，），g取。求：

（1）整个系统静止时，小球受到绳子的拉力与圆锥体支持力的大小；

（2）当小球随圆锥体围绕其中心轴线一起以做匀速圆周运动时，小球受到绳子的拉力与圆锥体的支持力。

【答案】（1），；（2），0

【解析】

【详解】（1）静止时，小球受力平衡，设绳子对小球的拉力为，圆锥体对小球的支持力为，由平衡条件得

解得

（2）当小球与圆锥体之间的作用力为零时有

由牛顿第二定律有

解得

此时

20. 如图所示，半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心的连线与水平方向间的夹角，另一端点C为轨道的最低点，C点右侧的水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M=1kg、长L=4.75m，上表面与C点等高。质量为m=1kg的物块（可视为质点）从空中A点以的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数，木板与地面间的动摩擦因数，取，求：

（1）A和C的高度差；

（2）物块经过C点时对底部的压力；

（3）若物块恰好不滑离木板，求木板运动的总距离。

【答案】（1）2.4m；（2）67N；（3）或1.1875m

【解析】

【详解】（1）从A到B物体做平抛运动，有

①

②

从B到C

③

联立①②③可求A和C的高度差

（2）从A到C，根据动能定理有

④

在C点

⑤

联立④⑤，再由牛顿第三定律可得：物块经过C点时对底部的压力为67N

（3）若物块恰好不滑离木板即物块在木板上相对滑动过程中由于摩擦力作用，最终将一起共同运动。达到共同运动速度为，然后一起做匀减速直线运动至停止，设木板运动的总距离为x，则

物块与木板由于相对运动而产生的热

⑥

木板与地面由于相对运动而产生的热

⑦

根据能量守恒定律有

⑧

联立⑥⑦⑧可得