2021-2022学年陕西省渭南市澄城县高一（下）期末教学质量检测物理试题含解析

  澄城县2021～2022学年度第二学期期末教学质量检测

高一物理

第I卷（选择题共52分）

一、选择题（本大题共13小题，每小题4分，计52分．在每小题给出的四个选项中，第1～9题只有一项符合题目要求；第10～13题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）

1. 2022年2月19日，北京冬奥会花样滑冰双人滑比赛中，中国选手隋文静、韩聪获得金牌，夺得中国队第九金。如图所示是某花样滑冰运动员入场时的运动轨迹，其中a、b、c、d是轨迹上的四个点。运动员在这四个点处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】

【详解】因为曲线上某点的速度方向沿着该点的切向方向。

故选C。

2. 下列说法正确的是（    ）

A. 汽车转弯时要减速是为了避免做近心运动

B. 能量耗散说明自然界的能量正在不断减少

C. 经典力学对高速运动的电子、中子、质子等微观粒子是适用的

D. 引力常量G是由英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出的

【答案】D

【解析】

【详解】A．汽车转弯时要减速是为了避免速度过大，静摩擦力不足以提供向心力而做离心运动，故A错误；

B．根据能量守恒定律知，能量不会减少也不会消失，能量耗散只是说明能量的被利用率降低了，故B错误；

C．经典力学适用于宏观、低速的物体，对于高速运动的电子、中子、质子等微观粒子是不适用的，故C错误；

D．英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量G，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，场地自行车赛道与水平面成一定倾角，A、B、C三位运动员骑自行车在赛道转弯处以相同大小的线速度做匀速圆周运动（不计空气阻力）。则下列说法正确的是（　　）

A. 自行车受到地面的静摩擦力指向圆周运动的圆心

B. 自行车（含运动员）受到重力、支持力、摩擦力、向心力

C. A、B、C三位运动员的角速度

D. A、B、C三位运动员的向心加速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．自行车做匀速圆周运动，地面对自行车的摩擦力不可能是静摩擦力，故A错误；

B．向心力是效果力，可以由单个力充当，也可以由其他力的合力或分力提供，不是性质力，因此将运动员和自行车看成整体后，整体受重力、支持力和摩擦力，故B错误；

C．三位运动员的线速度大小相等，根据

可知半径大的，角速度小，故A、B、C三位运动员的角速度

故C正确；

D．三位运动员的线速度大小相等，根据

可知半径大的，向心加速度小，A、B、C三位运动员的向心加速度

故D错误。

故选C。

4. 一小船渡河，河宽，水流速度，小船在静水中的速度，则（　　）

A. 小船能垂直到达正对岸

B. 小船渡河时间最短为

C. 小船渡河的实际速度一定为

D. 小船船头始终垂直于河岸渡河，若渡河过程中水流速度变大，则渡河时间将变长

【答案】B

【解析】

【详解】A．因小船在静水中的速度小于水流速度，故小船的合速度方向不可能垂直河岸，即小船不可能垂直到达正对岸，故A错误；

B．小船的最短渡河时间

故B正确；

C．实际速度即合速度，与小船在静水中的速度、水流速度和它们之间的夹角都有关系，则小船渡河的实际速度不一定为，故C错误；

D．根据合运动与分运动的独立性可知，船头垂直渡河时，渡河时间与水流速度无关，故D错误。

故选B。

5. 在月球表面上，宇航员将物体以初速度沿与水平成30°角的方向斜向上抛出，物体距抛出点上升的最大高度为h，已知月球直径为d。则月球上的第一宇宙速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】物体上升到最高点时

对沿月球表面的卫星

解得第一宇宙速度

故选A。

6. 如图所示，质量分别为的小物块（可视为质点）放在水平圆盘上，物块与圆盘间的动摩擦因数和与转轴的距离依次分别为和，重力加速度大小为g，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）

A. b一定比a先开始滑动

B. a一定比b先开始滑动

C. 所受的摩擦力始终相等

D. 当时，a所受摩擦力大小为

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，当角速度增加时，静摩擦力增大，当增大到最大静摩擦力时，发生相对滑动，根据

可求出滑动的临界角速度均为

故应同时发生滑动，AB均错误，C正确；

D．将代入

可解得

故D错误。

故选C。

7. 如图，从地面上方某点，将一质量为1kg的小球以5m/s的初速度沿水平方向抛出，小球经过1s落地，不计空气阻力，。则可求出（　　）

A. 小球下落过程中重力做功为100J

B. 小球落地时重力的瞬时功率为100W

C. 小球落地时的速度大小是15m/s

D. 小球落地时的速度方向与水平地面成60°角

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球下落的竖直高度

重力做功

WG=mgh=50J

A错误；

B．小球落地时重力的瞬时功率为

PG=mgvy=mg∙gt=100W

B正确；

C．小球落地时的速度大小是

C错误；

D．小球落地时的速度方向与水平地面夹角

则

θ≠60°

D错误。

故选B。

8. 如图，自由下落一段距离的小球接触竖直放置的弹簧，从开始接触到弹簧被压缩到最大形变的过程中，下列说法正确的是（    ）

A. 小球机械能守恒 B. 小球的动能逐渐减小

C. 小球的加速度先增大后减小 D. 小球的重力始终做正功，重力势能不断减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．由题意知，从开始接触到弹簧被压缩到最大形变的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误；

BC．小球刚接触弹簧时，重力大于弹力，即

随着弹力增加，加速度减小，即小球做加速度减小的加速运动，当重力与弹力等大时，加速度为零，速度达到最大，之后弹力大于重力，即

则随着弹力增大，加速度反向增大，则小球做加速度增大的减速运动，故BC错误；

D．因为从开始接触到弹簧被压缩到最大形变的过程中，小球一直向下运动，则重力始终做正功，重力势能不断减小，故D正确。

故选D。

9. 质量为的物体沿水平面向右做直线运动，时刻受到一个水平向左的恒力F的作用，如图所示，取水平向右为正方向，此物体的图像如图所示，g取，则（　　）

A. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.5 B. 内合力对物体做功为

C. 内恒力F对物体做功为 D. 内物体克服摩擦力做功为

【答案】D

【解析】

【详解】A．0-4s物体做匀减速运动，根据牛顿第二定律有

由v-t图像可知加速度大小

4-10s物体反向做匀加速运动，根据牛顿第二定律有

由v-t图像可知加速度大小

联立可解得

A错误；

BCD．v-t图像与横轴围的面积表示位移，则

可以求出10s内F 对物体做功为

10s内物体的路程

可以求出物体克服摩擦力做功为

合力做功

BC错误D正确。

故选D。

10. A、B两质点同时从水平地面开始做斜抛运动，运动方向如图中箭头所示，恰好同时到达C点（两条轨迹平行靠近，两质点不相撞），落地时A的水平位移小于B的水平位移。下列说法正确的是（    ）

A. 抛出时质点A的速度小于质点B的速度

B. 到达C点时，A、B两质点速度大小相等

C. A、B两质点到达最高点时的高度相同

D. A、B两质点同时落地

【答案】ACD

【解析】

【详解】ACD．两质点同时开始运动，且同时到达C点，说明A、B从地面到C的运动，在竖直方向的分运动情况相同，从而抛出时的竖直方向分速度相同，同时到达最高点，且最高点的高度相同，同时落地，落地时竖直分速度也相同。由图可知，A的水平位移小于B的水平位移，可知运动过程中A的水平分速度小于B的水平分速度，从而抛出时A的合速度小于B的合速度，故ACD正确；

B．同理到达C点时，A的合速度小于B的合速度，故B错误。

故选ACD。

11. 地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，设地球半径为R，卫星离地面的高度为h，不计自转影响时地球表面的重力加速度为g。有关地球同步卫星，下列说法正确的是（　　）

A. 长春正上空的同步卫星与北京正上空的的同步卫星的周期相同

B. 地球同步卫星的周期一定为

C. 同步卫星的速率可以与某极地卫星的速率相等

D. 所有同步卫星的向心加速度一定相同

【答案】BC

【解析】

【详解】A．同步卫星在赤道上空，相对地球静止，长春和北京不在赤道，A错误；

B．万有引力提供向心力

在地表的物体满足

联立方程解得

B正确；

C．若同步卫星和极地卫星圆周运动的轨道半径相同，根据

可知二者速率就相同，C正确；

D．同步卫星的角速度相同，向心加速度大小相同，即

方向不同，D错误

故选BC。

12. 如图所示，长木板B放在光滑水平面上，上面放一物块A，均处于静止状态。现以恒定的外力拉B向前移动一段距离，由于A、B间有摩擦力的作用，A也向前运动且对B有相对滑动，在此过程中（　　）

A. 外力F做的功等于A和B动能的增量

B. B对A的摩擦力所做的功，等于A的动能的增量

C. B克服A的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功

D. 外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据功能关系可以知道外力F做的功等于A和B动能的增量与产生的内能之和，故A选项错误；

B．以A物体作为研究对象，A物体所受的合外力就是B对A的摩擦力，对A物体运用动能定理，则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量，故B选项正确；

C．A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等方向相反，但是因为A在B上相对滑动，A、B对地的位移不等，所以一对摩擦力做功不相等，故C选项错误；

D．对B应用动能定理有

即

即外力F对B做的功等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，故D选项正确。

故选BD。

13. 某汽车质量为1.6×103kg，由静止开始沿水平平直公路行驶，行驶中阻力恒定。汽车牵引力F与车速倒数的关系如图所示，设最大车速为30m/s，则汽车（　　）

A. 所受阻力为2×103N B. 车速为15m/s时，功率为3×104W

C. 匀加速运动的加速度为4m/s2 D. 若匀加速启动，能维持匀加速运动的时间为4s

【答案】AD

【解析】

【详解】A．从图像上可以看出来，汽车所受阻力大小为2×103N，最大速度为,故A正确；

C． 汽车做匀加速运动时

解得：

故C错误； 

D．汽车的额定功率为：

汽车做匀加速时：

解得匀加速时间为：

故D正确

B．由以上解析可知，当汽车的速度达到汽车的功率就达到了额定功率，所以当车速为15m/s时，功率为6×104W，故B错误；

故选AD。

第II卷（非选择题共48分

二、实验探究题（本大题共2小题，计16分）

14. （1）利用如图1所示装置做“研究平抛运动”的实验时，为了减少实验误差，下列说法正确的是______（填序号）。

A．斜槽轨道必须光滑

B．通过调节使斜槽的末端保持水平

C．小球每次应从斜槽同一高度由静止释放

D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降

（2）如图2是张同学用频闪照相研究平抛运动时拍下的照片，背景方格纸的边长为，A、B、C、D是同一小球在频闪照相中拍下的四个连续的不同位置时的照片，。则：

①频闪照相相邻闪光的时间间隔为______s；

②小球水平抛出的初速度大小为______；

③小球经过C点时的速度大小为______（结果可带根号）。

【答案】    ①. BC##CB    ②. 0.05    ③. 1.5    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]

ABC．斜槽轨道不一定要光滑，但是必须保证每次应从斜槽同一高度由静止释放，且调节使斜槽的末端保持水平，使小球获得大小不变的水平初速度，故A错误，BC正确；

D．用铅笔记录小球位置时，每次不用严格地等距离下降，只要记录不同时刻的位置，能画出其运动轨迹即可，故D错误。

故选BC。

（2）①[2]因为竖直方向满足

所以频闪照相相邻闪光的时间间隔为

②[3]由题意得，小球水平抛出的初速度大小为

③[4]因为小球经过C点时竖直方向速度为

所以小球经过C点时的速度大小为

15. 某同学利用重物自由下落来验证“机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。

（1）请指出实验装置中存在的明显错误：______。

（2）该同学设计的“验证机械能守恒定律”实验的操作步骤有：（1）将打点计时器固定在铁架台上；（2）松开纸带，重物自由下落；（3）更换纸带，重复实验几次；（4）接通电源，打点计时器开始工作；（5）将连接重物的纸带穿过打点计时器。实验操作顺序正确的是______（填序号）。

A．①②③④⑤    B．⑤④①③②    C．①⑤④②③    D．④⑤①②③

（3）正确操作后打出的纸带如图乙所示，根据打出的纸带，在纸带上选取连续打出的点1、2、3、4，并测出点1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为、、、。已知打点计时器的打点周期为T，若能满足表达式______，则可验证重物下落过程机械能守恒。（用已知物理量符号表示）。

（4）大多数同学的实验结果显示重物减少的重力势能总是大于重物增加的动能，其主要原因是______。

【答案】    ①. 打点计时器接在了直流电源上    ②. C    ③.     ④. ]重锤及纸带下落过程中受到阻力的作用，需要克服阻力做功

【解析】

【详解】（1）[1]打点计时器接在了直流电源上，图中所示打点计时器的工作电压为低压交流电；

（2）[2]实验时应先安装实验装置，将打点计时器固定在铁架台上；将连接重物的纸带穿过打点计时器，接通电源，打点计时器开始工作，松开纸带，重物自由下落；更换纸带，重复实验几次，故顺序为①⑤④②③。

故选C。

（3）[3]根据实验原理

可得

而打3这个点时重物的速度为

联立可得

（4）[4]重物及纸带下落过程中受到阻力的作用，需要克服阻力做功，所以重物减少的重力势能总是大于重物增加的动能。

三、计算题（本大题共3小题，计32分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

16. 如图所示，质量为m的小球系在长为L的轻绳下端，轻绳悬挂于O点。第一次让球在竖直平面内左右摆动，第二次让球在的水平面内做圆周运动，第一次轻绳与竖直方向的最大夹角和第二次轻绳与竖直方向夹角均为。设重力加速度为g，求：

(1)第一次球经过最低点时轻绳对小球的拉力F1；

(2)第二次球在水平面内做圆周运动的速度v2。

【答案】(1)，方向竖直向上；(2)

【解析】

【详解】(1)第一种情况，对小球，从最高点摆到最低点过程中

由动能定理得

小球在最低点时，由牛顿第二定律得

已知

由上式解得

方向竖直向上

(2)第二种情况，对小球，由牛顿第二定律得

由几何关系得

由上式解得

17. 2022年4月16日，圆满完成任务三名中国航天英雄乘坐神舟十三号飞船从空间站顺利返回地面，刷新中国载人航天器最快返回的记录，实现了中国航天的又一项重大技术突破。如图所示，某颗卫星的返回回收过程可简化如下：轨道1是某近地圆轨道，其半径可近似看做等于地球半径，轨道2是位于与轨道1同一平面内的中地圆轨道，轨道半径为地球半径的3倍。一颗在轨道2上运行的质量为m的卫星通过两次制动变轨，先从转移轨道进入轨道1运行，调整好姿态再伺机进入大气层，返回地面。已知地球半径为R，卫星在轨道1上运行时的加速度大小为a，忽略其他星体对该卫星的作用力，试求：

（1）该卫星在轨道2上运行的速度；

（2）该卫星在转移轨道上从轨道2上的A点运行至轨道1上的B点（A、B与地心在同一直线上）所需的最短时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）在轨道2上，根据万有引力提供向心力，有

在轨道1上，根据牛顿第二定律得

联立解得

（2）转移轨道是椭圆轨道，其长轴

卫星在轨道2上的周期满足

设卫星在转移轨道的周期为，由开普勒第三定律可得

卫星在转移轨道的最短时间

联立解得

18. 如图所示，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为的固定直轨道AC的底端A点，另一端位于直轨道上B点，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直平面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达距A点为R的E点（未画出），随后P沿轨道被弹回，最高到达F点，已知P与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g，取，，求：

（1）物块P从C点到第一次通过B点所用时间t；

（2）F点到A点的距离；

（3）改变物块P的质量为km，然后将P推至E点从静止释放，物块P通过圆弧上的D点时，对圆弧轨道的压力在竖直方向且大小等于物块现有重力的0.2倍，求k的数值。

【答案】（1）；（2）4R；（3）

【解析】

【详解】（1）物块从点到点的过程中，由牛顿第二定律得

解得

a=0.4g

物块从点到点的过程中做初速度为零的匀加速直线运动，有

解得

（2）设E、F间的距离为，物块从点到点最终达到点的过程，由能量守恒定律得

解得

s=3R

F点到A点的距离

（3）设弹簧被压缩到点时具有的弹性势能为，改变前物块从到的过程中，由能量守恒定律得

解得

由题意知，轨道对物块的支持力大小为，设物块在点的速度大小为，在D点，由牛顿第二定律得

解得

物块从E点到D点的过程中，由能量守恒定律得

解得