2021-2022学年青海省西宁市高一下学期期末物理试题含解析

  西宁市2021一2022学年第二学期末调研测试卷

高一物理（必修1）

一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）

1. 关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）

A. 做曲线运动的物体速度大小一定变化

B. 做圆周运动的物体所受的合力方向一定指向圆心

C. 做平抛运动的物体其运动性质属于变加速曲线运动

D. 做曲线运动的物体合力一定不为零

【答案】D

【解析】

【详解】A．做曲线运动的物体速度方向一定发生变化，但大小不一定变化，如：匀速圆周运动，故A错误；

B．做匀速圆周运动的物体所受的合力方向一定指向圆心，变速圆周运动的物体所受合力的方向指向圆内，但不指向圆心，故B错误；

C．做平抛运动的物体只受重力，属于加速度不变的曲线运动，即匀变速曲线运动，故C错误；

D．物体做曲线运动，需要物体受到的合外力与速度不共线，，可知做曲线运动的物体合力一定不为零，故D正确。

故选D。

2. 一质点做匀速圆周运动的过程中，下列物理量保持不变的是（ ）

A. 线速度 B. 周期 C. 加速度 D. 合外力

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．匀速圆周运动中线速度的大小不变，方向时刻改变，A错误；

B．匀速圆周运动的周期不变，B正确；

C．匀速圆周运动中加速度的大小不变，方向时刻改变，C错误；

D．匀速圆周运动的向心力大小不变，方向始终指向圆心，即方向时刻改变，D错误。

故选B。

3. 下列叙述中正确的是（　　）

A. 绕地球做匀速圆周运动的卫星，因完全失重，所以不受重力作用

B. 物体动能发生变化，则物体的速度也一定发生变化

C. 做匀速圆周运动的物体受到的合外力是恒定不变的

D. 两个直线运动合运动一定是直线运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．绕地球做匀速圆周运动的卫星处于完全失重状态，但仍受重力作用，故A错误；

B．物体的动能发生变化，速度大小一定变化，则速度一定变化，故B正确；

C．做匀速圆周运动物体受到的合外力方向始终指向圆心，合外力的方向不断变化，故合外力不断变化，故C错误；

D．根据平行四边形定则知，两个直线运动的合运动，若合加速度与合初速度的方向共线，则是直线运动；若两者方向不共线，则可能是曲线运动，故D错误。

故选B。

4. 某人质量为M，站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀加速运动，加速度大小为a，如图所示，以下说法正确的是（　　）

A. 人受到竖直向上的支持力的作用，大小等于Mg

B. 人受到水平向右的摩擦力的作用，大小等于Ma

C. 人受到的合外力为零

D. 人受到的合外力方向与加速度方向相同，大小等于Ma

【答案】D

【解析】

【详解】A．若设电梯的倾角为θ，则竖直方向

则

可知人受到竖直向上的支持力的作用，大小大于Mg，选项A错误；

B．加速度有水平向左的分量，则人受到水平向左的摩擦力的作用，大小等于

f=Macosθ

选项B错误；

C．人加速运动，则受到的合外力不为零，选项C错误；

D．根据牛顿第二定律可知，人受到的合外力方向与加速度方向相同，大小等于Ma，选项D正确。

故选D。

5. a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的位置及运行方向如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A. a的加速度大于b的加速度

B. a的角速度小于b的角速度

C. a的线速度小于d的线速度

D. a、c可能在P点相撞

【答案】A

【解析】

【详解】A．由题意可知，a的运动半径小于b的运动半径，由万有引力提供向心力

可知，半径越大，加速度越小，所以a的加速度大于b的加速度，故A正确；

BC．由万有引力提供向心力可得

由题意可知，a的运动半径小于b、d的运动半径，故a的角速度大于b的角速度，a的线速度大于d的线速度，故BC错误；

D．由万有引力提供向心力可得

a、c运动半径相同，周期也相同，由图中位置可知，a、c不可能在P点相撞，故D错误。

故选A。

6. 在下列各运动过程中，除选项C外都不考虑空气阻力，其中机械能守恒的是（　　）

A. 抛出铅球在空中运动

B. 小球在粗糙水平面上做减速运动

C. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落

D. 拉着一个金属块使它沿光滑的斜面以大小为g（重力加速度）的加速度匀加速上滑

【答案】A

【解析】

【详解】A．抛出的铅球在空中运动过程，只有重力做功，机械能守恒，故A正确；

B．小球在粗糙水平面上做减速运动，有摩擦力做负功，重力势能不变，动能减小，机械能不守恒，故B错误；

C．跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落，动能不变，而重力势能减小，机械能不守恒，故C错误；

D．拉着一个金属块使它沿光滑的斜面以大小为g的加速度匀加速上滑，此时重力势能和动能均增加，机械能不守恒，故D错误。

故选A。

7. 一小船在静水中的速度为5 m/s，它在一条河宽为200 m，水流速度为3 m/s的河流中过河，则（　　）

A. 小船不可能垂直河岸抵达正对岸

B. 小船过河的时间不可能少于50 s

C. 小船以最短航程过河时，过河的时间为40s

D. 小船以最短时间过河时，它沿水流方向的位移大小为120m

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．因船在静水中的速度大于水流速度，故船能垂直河岸到达正对岸，故A错误；

B．当船静水速度的方向与河岸垂直时，渡河时间最短，最短时间为

故B错误；

C．小船以最短航程过河时，合速度为

过河的时间为

选项C错误；

D．以最短的时间渡河时，沿水流方向的位移大小为

故D正确

故选D。

8. 以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f，则从抛出至回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为（　　）

A. 0 B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】上升过程：空气阻力对小球做功

W1=-fh

下落过程：空气阻力对小球做功

W2=-fh

则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为

W=W1+W2=-2fh

故选C。

9. 设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，如果飞机以速度V匀速飞行时，其发动机功率为P，则飞机以2V速度匀速飞行时，其发动机功率为(　 　)

A. 2P B. 4P C. 8P D. 无法确定

【答案】C

【解析】

【详解】由题意可知：F阻＝kv2，又P＝F阻v，所以P＝kv3，当飞机速度为2v时，P′＝k(2v)3＝8kv3＝8P，C正确．

10. 如图所示，倾角为的斜面长为L，在顶端水平抛出一小球，小球刚好落在斜面的底端，那么，小球初速度v0的大小为

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】小球做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，故有 ；在竖直方向上做自由落体运动，故有 ，联立可得 ，故A项正确．

【点睛】本题主要考查平抛运动规律．

11. 如图所示，甲、乙、丙三个物体分别在大小相等、方向不同的力F的作用下，向右移动相等的位移x，关于F对甲、乙、丙做功的大小W1、W2、W3判断正确的(　　)

A. W1>W2>W3 B. W1＝W2>W3 C. W1＝W2＝W3 D. W1<W2<W3

【答案】C

【解析】

【详解】功为力与力方向上发生的位移的乘积，即W=Fxcosα，由图可知，力大小相等，位移相等，且力与位移间的夹角相等，所以三种情况下力做功相等，故C正确，ABD错误。

12. 如图所示，“天宫二号”在距离地面393 km的近圆轨道运行．已知万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，地球质量M＝6.0×1024 kg，地球半径R＝6.4×103 km.由以上数据可估算(　　)

A. “天宫二号”的质量

B. “天宫二号”的运行速度

C. “天宫二号”受到的向心力

D. 地球对“天宫二号”的引力

【答案】B

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力，即

可知

所以可求出“天宫二号”的运行速度，在上等式中“天宫二号”的质量在两边会消去，故无法求出“天宫二号”的质量，同时其受到的向心力、引力都因为不知质量而无法求解，故B正确，ACD错误。

13. 在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为60kg的跳水运动员进入水中后受到水的阻力做竖直向下的减速运动，设水对他的阻力大小恒为2600N，那么在他减速下降2m的过程中，下列说法正确的是（）（　　）

A. 他的动能减少了5200J

B. 他的重力势能减少了1200J

C. 他的机械能减少了4000J

D. 他的机械能保持不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．在运动员减速下降高度为2m的过程中，运动员受重力和阻力，运用动能定理得

由于运动员动能是减小的，所以运动员动能减少

故A错误；

B．重力做多少功，就有多少重力势能发生转化，所以可得得

他的重力势能减少了1200J，故B正确；

CD．由除了重力和弹簧弹力之外的力做功量度机械能的变化得出

运动员除了重力还有阻力做功

他的机械能减少了5200J，故CD错误。

故选B。

14. 风洞实验室中可产生竖直向上的风力,如图所示将一个小球用细线拴住放入风洞实验室中,使小球在竖直平面内做圆周运动,则下列说法中正确的是(  )

A. 当小球运动到最高点a时，小球的速度一定最小

B. 当小球运动到最低点b时，线的张力一定最大

C. 小球不可能做匀速圆周运动

D. 小球可能做匀速圆周运动

【答案】D

【解析】

【详解】当竖直向上的风力小于小球的重力时，小球在竖直平面做一般的变速圆周运动，到达b点时线的张力及小球的速度都最大；当小球所受竖直向上的风力等于小球重力时，小球可在竖直平面内做匀速圆周运动.当小球所受竖直向上的风力大于小球的重力时，小球可在竖直平面内做一般的变速圆周运动，到达a点时线的张力及小球的速度都最大，故D对；ABC错误；

综上所述本题答案是：D

【点睛】分析小球所受重力与风力的大小关系:当重力大于风力时,小球运动到最高点a时,线的张力一定最小,到达最低点b时,小球的速度最大;当重力等于风力时,小球做匀速圆周运动.当重力小于风力时,小球运动到最高点a时,线的张力一定最大,到达最低点b时,小球的速度最小.

15. 一个质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F的作用下，从最低点P缓慢地移到Q点，如图所示，则在此过程中（　　）

A. 小球受到的合外力做功为

B. 拉力F做功为

C. 小球的重力势能增加

D. 水平力F做功使小球的机械能增加）

【答案】C

【解析】

【详解】A．在小球缓慢上升的过程中，始终处于平衡态，合力为零，故合力做功为零，故A错误；

B．根据平衡条件可得

所以F为变力，其做的功不等于，故B错误；

C．小球的重力势能增加，故C正确；

D．小球动能始终为零，且轻绳拉力对小球始终不做功，在水平力F的作用下，小球重力势能增加，所以水平力F做功使小球的机械能增加，故D错误。

故选C。

二、实验题（本题共2小题，每空3分，共21分。）

16. 用图甲所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。实验时，先适当垫高木板的左端，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行，小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录运动情况，观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：

(1)适当垫高木板是为了__________；

(2)通过纸带求小车速度时，应使用纸带的__________（填“AB”、“BC”）；

(3)若实验做了n次，所用橡皮条分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2…vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v2的关系是__________。

【答案】    ①. 平衡摩擦力    ②. BC    ③. W和v2成正比

【解析】

【详解】(1)[1]适当垫高木板是为了平衡摩擦力；

(2)[2]通过纸带求小车速度时，应使用纸带纸带上点迹均匀的部分，即BC部分；

(3)[3]作出的图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v2的关系是正比关系。

17. 用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图甲给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知m1=50 g，m2=150 g，打点计时器工作频率为50 Hz，则（g取10 m/s2，结果保留两位有效数字）

（1）纸带上打下计数点5时的速度v=___________m/s。

（2）在打0～5的过程中系统动能的增量ΔEk=___________J，系统势能的减少量ΔEp=___________J。

（3）若某同学作出图象如图乙所示，则当地的重力加速度g′=_________m/s2。

【答案】    ①. 2.4    ②. 0.58    ③. 0.60    ④. 9.7

【解析】

【详解】（1）[1] 相邻两计数点间的时间间隔

计数点5时的速度

（2）[2] 在打点0～5过程中系统动能的增量

[3] 系统势能的减少量

（3）[4]根据

代入数据整理得

由图像的斜率

解得

三、计算题本题共3小题，共34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能得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。

18. 我国探月计划被称为嫦娥工程，嫦娥工程分为“无人月球探测”、“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段，“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了第一步，已知“嫦娥一号”绕月飞行道近似为圆周，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，试求：

（1）月球的质量M；

（2）月球表面的重力加速度g。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）嫦娥一号绕月飞行，万有引力提供向心力

（2）月球表面，重力等于万有引力

解得

19. 如图所示，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，从水平飞出时开始计时，经落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角，运动员的质量m=50kg，不计空气阻力。取重力加速。求：

（1）A点与O点的距离L；

（2）运动员离开O点时的速度大小。

【答案】（1）40m；（2）

【解析】

【详解】（1）运动员经落到斜坡上的A点，在竖直方向由位移公式

解得

（2）水平方向由位移公式可得

解得

20. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R．一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点．试求：

（1）弹簧开始时的弹性势能．

（2）物体从B点运动至C点克服阻力做的功．

（3）物体离开C点后落回水平面时的速度大小．

【答案】(1)3mgR  (2)0.5mgR  (3)

【解析】

【详解】（1）物块到达B点瞬间，根据向心力公式有：

解得：

弹簧对物块的弹力做的功等于物块获得的动能，所以有

（2）物块恰能到达C点，重力提供向心力，根据向心力公式有：

所以：

物块从B运动到C，根据动能定理有：

解得：

（3）从C点落回水平面，机械能守恒，则：