2021-2022学年陕西省西安市鄠邑区高一下学期期末物理试题含解析

  2021——2022学年度第二学期期末质量检测

高一物理试题

第Ⅰ卷（选择题）

一、单项选择题（10个小题，每小题3分，共10×3分=30分）

1. 一质点做匀速圆周运动，任意相等的时间内下列说法中，正确的是（　　）

A. 通过的弧长相等

B. 通过的位移相同

C. 加速度方向相同

D. 速度的变化量相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．质点做匀速圆周运动时，线速度的大小不变，故在任意相等的时间内通过的圆弧长度相同，故A正确；
B．位移是矢量，所以在任意相等的时间内通过的位移方向不一定相同，但是位移大小相等，故B错误；
C．质点做匀速圆周运动时，加速度大小是不变的，但方向时刻指向圆心，加速度方向时刻改变，故C错误；
D．速度的变化量是矢量，等于加速度与变化所用时间的乘积，因加速度方向时刻改变，故任意相等时间内的速度变化量方向不一定相同，故D错误。
故选A。

2. 图示为中国运动员在2022年北京冬奥会上参加男子短道速滑1000米比赛中，过弯道时的情景，则（　　）

A. 运动员受到重力、弹力、摩擦力的作用

B. 运动员受到重力、弹力、向心力的作用

C. 向心力的大小与运动员的速度成正比

D. 向心力的大小与运动员的角速度成正比

【答案】A

【解析】

【详解】A．对运动员受力分析，运动员受重力、弹力、摩擦力作用，故A项正确；

B．向心力是按作用效果命名的力，其不是一个新的性质力，故B项错误；

C．根据公式

可知，当半径一定时，向心力与运动员的速度平方成正比，故C项错误；

D．根据公式

可知，当半径一定时，向心力与运动员的角速度平方成正比，故D项错误。

故选A。

3. 某学校中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸（20cm）的蛋糕，在蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则下列说法正确的是（    ）

A. 圆盘转动的周期约为56s

B. 圆盘转动的角速度大小为rad/s

C. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为m/s

D. 蛋糕边缘的奶油向心加速度约为90m/s2

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题意可知，圆盘转动的周期约为

T=15×4s=60s

选项A错误；

B．圆盘转动的角速度大小为

选项B正确；

C．蛋糕边缘的奶油线速度大小约为

选项C错误；

D．蛋糕边缘的奶油向心加速度约为

选项D错误。

故选B。

4. 在某星球表面以初速度竖直上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，万有引力恒量为G，忽略其他力的影响，物体上升的最大高度为，已知该星球的直径为d，可推算出这个星球的质量为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设该星球的重力加速度为，上抛过程有

根据黄金代换，可得

联立解得

故A正确，BCD错误。

故选A

5. 如图所示，A、B、C是同一轨道平面内的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是（　　）

A. 根据，可知

B. 根据万有引力定律，可知

C. 角速度

D 向心加速度

【答案】C

【解析】

【详解】设三颗卫星的运行轨道半径分别为rA、rB、rC。

A．由牛顿第二定律得

整理得

由图可知

A错误；

B．由万有引力定律得

因质量未知不能确定FA、FB、FC的大小关系，故B错误；

C．由牛顿第二定律得

可知

故C正确；

D．由牛顿第二定律得

可知

故D错误；

故选C。

6. 我国的天宫空间站绕地球运行的轨道可视为圆轨道。如图，若空间站离地球表面的高度约为400km，则下列说法正确的是（　　）

A. 航天员相对空间站静止时所受合力为零

B. 航天员在空间站内所受重力为零

C. 空间站相对地球表面是静止的

D. 空间站在轨运行向心加速度小于地球表面重力加速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．航天员相对空间站静止时仍绕地球做匀速圆周运动，所受合力提供向心力，合力不为零，故A错误；

B．航天员在空间站内处于完全失重状态，但重力提供向心力，不为零，故B错误；

C．地球同步卫星相对地球表面静止，其位于赤道上方高度约36000km处，而空间站离地球表面的高度约为400km，所以空间站相对地球表面是运动的，故C错误；

D．设地球质量为M，半径为R，地球表面的重力加速度为g，则

可得

同理可知空间站在轨运行时的向心加速度为

因为空间站的轨道半径，所以，故D正确。

故选D。

7. 引体向上是《国家学生体质健康标准》中规定的测试项目。高一某男生1分钟内完成了15个引体向上，若该男生质量为60 kg，每次引体向上重心升高的高度约为其身高的0.4倍，。则每次引体向上过程中，该男生克服重力做功的平均功率约为（    ）

A. 7 W B. 100 W

C. 250 W D. 400W

【答案】B

【解析】

【详解】一次引体向上所用的时间大约为

高一男生身高约为1.70 m，则每次引体向上过程中，该男生克服重力做功的平均功率约为

B正确，ACD错误；

故选B。

8. 小明乘坐摩天轮，由最低点A匀速转动到最高点B的过程中（       ）

A. 动能转化为势能，机械能增大

B. 动能转化为势能，机械能不变

C. 动能不变，势能增大，机械能增大

D. 动能、势能、机械能均保持不变

【答案】C

【解析】

【详解】小明乘坐摩天轮，由最低点A匀速转动到最高点B的过程中，动能保持不变，重力势能增加，机械能增大，C正确，ABD错误；

故选C。

9. 下列运动过程中，物体机械能守恒的是（　　）

A. 飘落的树叶

B. 火车在减速进站的过程中

C. 沿光滑斜面自由下滑的物块

D. 起重机吊起物体匀速上升的过程

【答案】C

【解析】

【详解】A．飘落的树叶要克服空气阻力做功，则机械能减小，选项A错误；

B．火车在减速进站的过程中，重力势能不变，动能减小，则机械能减小，选项B错误；

C．沿光滑斜面自由下滑的物块，只有重力做功，则机械能守恒，选项C正确；

D．起重机吊起物体匀速上升的过程，动能不变，重力势能增加，则机械能增加，选项D错误。

故选C。

10. 如图是利用太阳能驱动小车。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，那么这段时间内（　　）

A. 小车先匀加速运动，再匀速运动

B. 电动机所做的功为Pt

C. 电动机所做的功为

D. 电动机所做的功为

【答案】B

【解析】

【详解】A．小车电动机的功率恒定，速度不断变大，根据功率与速度关系公式

P=Fv

可知牵引力不断减小，根据牛顿第二定律有

故这段时间内小车的运动是加速度不断减小的加速运动，A错误；

B. 这一过程中电动机的功率恒为P，则

W电=Pt

所以这段时间内电动机所做的功为Pt，故B正确；

CD．对小车启动过程，根据动能定理，有

这段时间内电动机所做的功为

W电=fs+

故CD错误；

故选B。

二、多项选择题（5个小题，每小题4分，共5×4分=20分。选全者得4分，少选或漏选得2分，有错误选项者得0分）

11. 关于向心力，下列说法正确的是（　　）

A. 向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各力的合力，也可以是某个力的分力

B. 向心力一定是由做圆周运动的物体所受的合力提供，它是根据力的作用效果命名的

C. 对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力

D. 向心力只能改变物体的运动方向，不能改变物体运动的快慢

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．向心力是由指向圆心方向的合外力提供，它是根据力的作用效果命名的，向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各力的合力来提供，也可以是某个力的分力来提供，故A正确，B错误；

C．物体做圆周运动就需要向心力，向心力是根据力作用效果命名的，需由外界提供，而不是物体受到了向心力，故C错误；

D．向心力的方向与速度方向垂直，因此不改变速度的大小，只改变速度的方向，故D正确。

故选AD

12. 质量为的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为，在物体下落的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 物体重力做的功为

B. 阻力对物体所做功为

C. 物体重力势能减少了

D. 物体所受阻力做功为

【答案】CD

【解析】

【详解】AC．物体下落，重力做正功，重力势能减小，重力做的功等于重力势能的减少量，则有

故A错误，C正确；

BD．由牛顿第二定律

解得

则阻力对物体做的功为

故B错误，D正确。

故选CD。

13. 下列说法正确的是（　　）

A. 天文学家开普勒研究了天文学家第谷的行星观测记录发现了行星的运动规律

B. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的中心

C. 地球绕太阳运行轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值等于金星绕太阳轨道的半长轴三次方跟公转周期的二次方的比值

D. 在相同的时间内，地球和太阳的连线扫过的面积与金星和太阳的连线扫过的面积相等

【答案】AC

【解析】

【详解】A．天文学家开普勒研究了天文学家第谷的行星观测记录发现了行星的运动规律，提出了开普勒三大行星运动定律，故A正确；

B．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的焦点，故B错误；

C．根据开普勒第二定律可知，地球绕太阳运行轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值等于金星绕太阳轨道的半长轴三次方跟公转周期的二次方的比值，故C正确；

D．根据开普勒第三定律可知，在相同的时间内，同一椭圆轨道上的行星在相同的时间内扫过的面积相等，故D错误。

故选AC。

14. 如图所示，质量的物体在斜向下的推力作用下，沿水平面以的速度匀速前进，已知与水平方向的夹角。取重力加速度，则（　　）

A. 推力做的功为 B. 推力F的功率为

C. 物体与水平面间的动摩擦因数为 D. 物体克服摩擦力做功为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．推力做的功为

A正确；

B．推力F的功率为

B错误；

C．物体做匀速运动，根据受力平衡可得

解得

，

则物体与水平面间的动摩擦因数为

C正确；

D．物体克服摩擦力做功为

D错误。

故选AC。

15. 如图所示，在竖直平面内有半径为r和R（r<R）的两个光滑半圆形槽，其圆心在同一水平面上，质量相等的两小球分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速度地释放，在接下来的运动过程中，两小球（　　）

A. 机械能都守恒

B. 经过最低点时动能相等

C. 经最低点时受到的支持力大小相等

D. 经最低点时受到的支持力大小不相等

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由题意知两个半圆形槽光滑，两小球下滑过程中只有重力做功，因此机械能都守恒，故A正确；

B．根据机械能守恒定律得

即

同理

由于r<R，因此

故B错误；

CD．设在最低点时半圆形槽对小球的支持力为，根据牛顿第二定律得

由B选项的分析可得

代入可得

因此经最低点时半圆形槽对小球的支持力与半圆形槽的半径无关，由于两球质量相等，因此经最低点时受到的支持力大小相等，故C正确，D错误。

故选AC。

第Ⅱ卷（非选择题）

三、实验填空题（本小题共8个空，每空2分，共8×2分=16分）

16. 某同学利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。他在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带，把打下的第一点记作O，从O点后某个点开始，依次为A、B、C，分别测出各个计时点到O的距离，已知打点计时器频率50Hz，当地重力加速度大小g取10m/s2，回答下列问题。（各计算结果均保留两位小数）

（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有（      ）（选填器材前的字母）。

A．大小合适的铁质重锤             

B．体积较大的木质重锤

C．刻度尺                          

D．秒表

（2）关于上述实验，下列说法中正确的是（      ）

A．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过计算出高度h 

B．本实验需要天平测量物体质量用来计算能量变化

C．实验中应先接通电源，后释放纸带

D．不可以利用公式求瞬时速度，但可根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v

（3）若实验中所用重锤质量，打点纸带如图乙所示，O为下落的第一个点，则标记为B的点速度为___________m/s，从开始下落至此处，重锤动能增加量___________J，重锤的重力势能减少量___________J，二者不相等的原因是___________，实验结论是___________。

（4）若由于打点计时器的实际打点频率是60Hz，同学仍按50Hz计算，则计算出的物体速度相比真实值___________（填“偏大”或“偏小”或“不变”）。

【答案】    ①. AC##CA    ②. CD##DC    ③. 1.94    ④. 0.38    ⑤. 0.39    ⑥. 空气阻力或打点计时器与纸带之间摩擦影响    ⑦. 在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒    ⑧. 偏小

【解析】

【详解】（1）[1]除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有：为了减小下落时阻力的影响，则应该选择大小合适的铁质重锤，要测量纸带的长度要用刻度尺，故选AC。

（2）[2]AD．实验时要用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前、后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，而不能用或者或者来计算速度v或者下落的高度h，否则就间接使用了机械能守恒定律。故A错误，D正确；

B．本实验中不用测出重物的质量来计算能量变化，故B错误；

C．实验中为了充分利用纸带，并且让能由静止时进行分析，实验时应先接通电源，再释放纸带，故C正确；

故选CD。

（3）[3]依题意标记为B的点速度为

[4]此时重锤的动能为

[5]依题意，重力势能减少量为

[6] 重力势能减小量与动能增加量不相等原因在于空气阻力或打点计时器与纸带之间摩擦的影响。

[7] 实验中可以得到的结论是在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒。

（4）[8]根据

若实验中交流电源频率变为60Hz，实验者仍按50Hz的频率计算，测量值的频率偏小，周期偏大，速度的测量值偏小。

四、计算题（17题6分、18题6分、19题10分、20题12分，共计34分）

17. 已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，万有引力常量为G。若月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，求：

（1）地球的质量？

（2）月球绕地球运动的轨道半径？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设地球的质量M，则在地球表面，忽略地球自转时，满足

解得地球质量为

（2）设月球绕地球的半径为r，则月球绕地球做匀速圆周运动时，满足

解得月球绕地球运动的轨道半径为

18. 一汽车额定功率为100kW，质量为2t，设阻力恒为2×103N。

（1）若汽车保持恒定功率运动，求运动的最大速度；

（2）若汽车以2m/s2的加速度匀加速运动，求匀加速运动的最长时间。

【答案】（1）50m/s；（2）

【解析】

【详解】（1）保持恒定功率运动，速度最大时有，解得

（2）由牛顿第二定律有

解得

功率达到额定功率时

解得

由得

19. 如图所示，一根直杆与水平面成=37角，杆上套有一个小滑块，杆底端N处有一弹性挡板，板面与杆垂直，现将滑块拉到M点由静止释放，滑块与挡板碰撞后以原速率弹回．已知M、N两点间的距离d=0.5m，滑块与杆之间的动摩擦因数μ=0.25，g=10m/s2，取sin37=0.6，cos37=0.8，求：

（1）滑块第一次下滑的时间t；

（2）滑块与挡板第一次碰撞后上滑的最大距离x．

【答案】（1）0.5s；（2）0.25m

【解析】

【详解】（1）滑块下滑时的加速度，根据牛顿第二定律

mg-mg=ma

解得加速度

a=4.0m/s2

由d=at2可得滑块第一次下滑的时间

t==s=0.5s

（2）滑块第一次与挡板相碰时的速度

v=at=4.00.5m/s=2m/s

由题知，滑块与挡板碰撞后以原速率弹回，上滑时，根据动能定理

-（mg+mg）x=0-mv2

代入数据，解得滑块与挡板第一次碰撞后上滑的最大距离

x=0.25m

20. 如图所示，竖直平面内的一半径的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，质量的小球（可看作质点）从B点正上方高处的点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出，不计空气阻力，取（）求：

（1）小球经过B点时的动能；

（2）小球经过最低点C时的速度大小；

（3）小球经过最低点C时对轨道的压力大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）小球从A点到B点，根据机械能守恒定律得

解得

（2）小球从A点到C线，根据机械能守恒定律得

解得

（3）小球在C点，受到的支持力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

由牛顿第三定律有小球对轨道的压力的大小