2022_2023学年天津市河西区高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022_2023学年天津市河西区高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.下列描述中符合物理学史的是( )
A. 牛顿得出万有引力定律并测得了引力常量G
B. 第谷通过长期的观测，积累了大量的天文资料，并总结出了关于行星运动的三条规律
C. “月一地检验”证实了地面物体所受到地球的引力、月球所受地球的引力与太阳和行星间的引力遵从相同的规律
D. 库仑为了形象的描述电场首次引入电场线的概念
2.2021年9月17日，“神舟十二号”载人飞船返回舱在东风着陆场顺利着陆，图为返回舱返回时，沿曲线从M点向N点减速飞行的轨迹，在此过程中返回舱所受合力的方向可能是( )
A. B.
C. D.
3.关于曲线运动，下列说法中错误的是( )
A. 做曲线运动的物体，速度方向一定时刻改变
B. 做曲线运动的物体，速度可以是不变的
C. 物体在恒力和变力作用下，都可能做曲线运动
D. 做曲线运动的物体，它所受的合外力与速度一定不在一条直线上
4.如图，甲是滚筒洗衣机滚筒的内部结构，内筒壁上有很多光滑的突起和小孔。洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，如图乙。a、b、c、d分别为一件小衣物(可理想化为质点)随滚筒转动过程中经过的四个位置，a为最高位置，c为最低位置，b、d与滚筒圆心等高。下面说法正确的是( )
A. 衣物在四个位置加速度相同
B. 衣物转到c位置时的脱水效果最好
C. 衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的大
D. 衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相反
5.如图甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙为一男士站立在履带式自动扶梯上正在匀速上楼。下列关于两人受到的力做功判断正确的是( )
A. 甲图中支持力对人做正功B. 乙图中支持力对人做正功
C. 甲图中摩擦力对人做负功D. 乙图中摩擦力对人做负功
6.汽车上坡时，在发动机的功率P不变的情况下，要想增大牵引力F，应该怎样改变速度的大小v( )
A. 增大vB. 减小vC. 维持v不变D. 与v的变化无关
7.如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带．假设该行星带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动．下列说法正确的是( )
A. 太阳对各小行星的引力相同
B. 各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
C. 小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值
D. 小行星带内各小行星做圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
8.游乐场有一“摩天轮”如图所示，轮面与水平面成一定的角度，一游客随“摩天轮”一起做匀速圆周运动，则( )
A. 游客的机械能守恒
B. 重力对游客始终做负功
C. 任意相等时间内，游客的重力势能变化量相等
D. 游客的重力功率最大时，游客与轮的轮心等高
9.关于物体做匀速圆周运动的速度，下列说法中正确的是( )
A. 速度大小和方向都改变B. 速度的大小和方向都不变
C. 速度的大小不变，方向改变D. 速度的大小改变，方向不变
10.北京时间2017年4月，“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室顺利完成自动交会对接，如图所示。若“天舟一号”与“天宫二号”对接后，它们的组合体在与地心距离为r处做匀速圆周运动，且速圆周运动的周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是( )
A. 组合体做匀速圆周运动的速度小于地球第一宇宙速度
B. 组合体绕地运行的速度大小为2πRT
C. 地球的平均密度为3πGT2
D. “天舟一号”到达“天宫二号”所在的圆轨道上后只要加速就能实现对接
11.如图所示，一同学从同一位置将飞镖先后以速度vA和vB水平掷出，落在水平面上的A、B两点，飞镖在空中运动的时间分别tA和tB。不计空气阻力，则( )
A. vAtB
C. vA>vB，tA=tBD. vA>vB，tA>tB
12.袋鼠跳是一项很有趣的运动。如图所示，一位质量m=60kg的老师参加袋鼠跳游戏，全程10m，假设该老师从起点到终点用了相同的10跳，每一次跳起后，重心上升最大高度为h=0.2m。忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 该老师起跳时，地面对该老师做正功
B. 该老师每跳跃一次克服重力做功的功率为300W
C. 该老师从起点到终点的时间可能是7s
D. 该老师从起点到终点的时间可能是2s
13.如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆周运动，不考虑空气阻力，关于小球的受力情况，下列说法中正确的是( )
A. 重力B. 重力、绳子的拉力
C. 重力、绳子的拉力、向心力D. 以上说法均不正确
14.平抛运动物体的规律可以概括为两点：(1)水平方向做匀速运动，(2)竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，这个实验( )
A. 只能说明上述规律中的第(1)条B. 只能说明上述规律中的第(2)条
C. 不能说明上述规律中的任何一条D. 能同时说明上述两条规律
二、多选题：本大题共6小题，共30分。
15.下列哪些现象或做法是为了防止物体产生离心运动( )
A. 汽车转弯时要限定速度
B. 洗衣机转动给衣服脱水
C. 转速较高的砂轮半径不宜太大
D. 将砂糖熔化，在有孔的盒子中旋转制成＂棉花糖＂
16.如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向，图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的，不计空气阻力，则( )
A. a的飞行时间比b的长B. b和c的飞行时间相同
C. a的初速度比b的小D. b的初速度比c的大
17.如图所示，从某高度水平抛出一小球，经过时间t到达一竖直墙面时，速度与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g.下列说法正确的是 ( )
A. 小球水平抛出时的初速度大小为gt⋅tanθ
B. 小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为θ2
C. 若小球初速度增大，则平抛运动的时间变短
D. 若小球初速度增大，则tanθ减小
18.在“研究平抛运动”的实验中某位同学采用了教材中参考案例一(装置如图甲)进行实验，并得到了如图乙的记录纸，在“研究平抛运动”的实验中器材选择和操作正确的是( )

A. 每次释放小球的位置发生变化B. 选用小木球替代小钢球做实验
C. 安放白纸的木板竖直放置D. 斜槽末端调成水平
19.某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律时，下列做法正确的有( )
A. 图中两限位孔必须在同一竖直线上
B. 实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直
C. 实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
D. 数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
20.固定在竖直面内的光滑圆管POQ，PO段长度为L，与水平方向的夹角为30∘，在O处有插销，OQ段水平且足够长。管内PO段装满了质量均为m的小球，小球的半径远小于L，其编号如图所示。拔掉插销，1号球在下滑过程中( )
A. 机械能不守恒B. 做匀加速运动
C. 对2号球做的功为14mgLD. 经过O点时速度v= gL
三、计算题：本大题共3小题，共42分。
21.如图所示，一质量m=2kg的塑料球从离地面高H=2m处由静止开始下落，陷入沙坑中2 cm深处，下落过程中塑料球克服空气阻力做功W克=4J，g=10m/s2。求：
(1)塑料球从开始下落至地面过程中，重力势能的减少量ΔEp；
(2)塑料球落至地面时重力的瞬时功率；
(3)沙子对铅球的平均阻力大小。
22.2021年5月，“天问一号”着陆巡视器与环绕器分离后并成功登陆火星表面，“天问一号”环绕器继续绕火星运动。已知“天问一号”环绕器绕火星n圈所花的时间为t，将环绕器的运动看作匀速圆周运动，火星的半径为R，火星自转的周期为T，“天问一号”环绕器相对于火星的最大张角为α，如图所示，万有引力常量为G，求：
(1)火星的质量；
(2)火星的第一宇宙速度；
(3)火星同步卫星在轨道上运行的线速度大小
23.如图所示为常见的一种打弹珠的游戏装置，光滑竖直细管AB位于平台下方，高度为4 h，直管底部有一竖直轻弹簧，其长度远小于竖直细管的长度。平台上方BC段为一光滑的四分之一圆弧管型轨道，其半径为 h，管自身粗细对半径的影响可忽略不计。现拉动拉杆压缩弹簧，再释放拉杆将一质量为m的小球弹出，小球弹出后从管口C水平飞出，落至平台上，落点距管口C的水平距离为10 h，不计一切阻力，重力加速度为g。求：
(1)小球从管口C飞出时的速度；
(2)小球在管口C处受到的压力大小和弹簧被压缩后具有的弹性势能；
(3)若平台上方的四分之一圆弧轨道的半径可调，且保证每次拉动拉杆压缩弹簧的形变量为定值，则当圆弧轨道半径为何值时，小球从管口飞出后距管口C的水平距离最大？最大值是多少？
答案和解析
1.【答案】C
【解析】
A.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量G，故A错误；
B.第谷通过长期的天文观测，积累了大量的天文资料，开普勒总结出了关于行星运动的三条规律，故B错误；
C.“月-地检验”证实了地面物体所受到地球的引力、月球所受地球的引力与太阳和行星间的引力遵从相同的规律，故C正确；
D.法拉第为了形象的描述电场首次引入电场线的概念，故D错误。
故选C。
2.【答案】A
【解析】根据返回舱轨迹的弯曲方向可判断其合力指向凹的一侧，又因为做减速运动，所以合力方向与该点切线方向夹角应为钝角。
故选A。
3.【答案】B
【解析】AB、曲线运动的速度方向一定在变化，但速度的大小不一定变化，如匀速圆周运动，故A正确，B错误；
CD、物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，物体在恒力和变力作用下，都可能做曲线运动，可能做直线运动，故CD正确。
本题选错误的，故选B.
4.【答案】B
【解析】A.衣物做匀速圆周运动，角速度(或线速度)大小恒定，根据向心加速度a向=ω2r，可知衣物在四个位置加速度大小相等，方向不同，故A错误；
C.衣物在 a 位置，在向心方向，根据牛顿第二定律Na+mg=mω2r
同理，在 c 位置Nc−mg=mω2r
可知Na结合牛顿第三定律可知衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的小，故C错误；
B.衣物在c位置与滚筒壁的挤压作用最大，所以衣物转到c位置时的脱水效果最好，故B正确；
D.衣物做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，筒壁对衣物的弹力指向圆心，所以衣物在b位置和d位置受到的摩擦力和重力等大反向，所以衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相同，均竖直向上，故D错误。
故选：B。
5.【答案】A
【解析】AC.甲图中，人匀速上楼，不受静摩擦力，摩擦力不做功；支持力向上，与速度方向为锐角，则支持力做正功，故A正确，C错误；
BD.乙图中，支持力与速度方向垂直，支持力不做功，摩擦力方向与速度方向相同，做正功，故BD错误。
故选A。
6.【答案】B
【解析】根据功率的公式P=Fv可知，在发动机的功率P不变的情况下，要想增大牵引力F，应该减小汽车的速度v。
故选B。
7.【答案】C
【解析】由于各小行星的质量和轨道半径不同，根据万有引力定律可知太阳对各小行星的引力不同，选项A错误；太阳对小行星的万有引力提供小行星做圆周运动的向心力，由GMmr2=m(2πT)2r可得T= 4π2r3GM，又小行星的轨道半径大于地球的轨道半径，可知各小行星绕太阳运动的周期均大于一年，选项B错误；由GMmr2=ma可得a=GMr2，可知小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值，选项C正确；由GMmr2=mv2r可得v= GMr，可知小行星带内各小行星做圆周运动的线速度值小于地球公转的线速度值，选项D错误．
8.【答案】D
【解析】A.游客随“摩天轮”一起做匀速圆周运动，动能不变，重力势能不断变化，故机械能不守恒，故A错误；
B.游客高度下降时，重力对游客做正功；游客高度上升时，重力对游客做负功，故B错误；
C.游客的重力势能变化量为ΔEP=mgΔh，任意相等时间内，游客竖直方向的分位移 Δh 不一定相同，所以游客的重力势能变化量不一定相等，故C错误；
D.当游客的重力功率最大时，速度沿重力方向的分量最大，此时游客与轮的轮心等高，故D正确。
故选D。
9.【答案】C
【解析】物体做匀速圆周运动的速度大小不变，但方向始终沿轨迹的切线方向，即方向时刻在变化，故C正确，ABD错误。
故选C。
10.【答案】A
【解析】A.卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力F向 =GMmr2=mv2r，可得v= GMr，第一宇宙速度是最小发射速度，也是最大的环绕速度，A正确；
B.组合体绕地运行的速度大小为v=2πrT，B错误；
C.卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力F向 =GMmr2=m4π2T2r，其中地球体积V=43πR3，联立可得ρ=3πr3GT2R3，C错误；
D.卫星的线速度由轨道决定，在同一轨道上线速度相等，相对静止，加速就会做离心运动，不能实现对接，D错误。
故选A。
11.【答案】C
【解析】两飞镖平抛运动的高度相同，根据h=12gt2知，平抛运动的时间相等，即tA =tB
由于xA >xB，根据x=vt，知vA >vB。
故选C。
12.【答案】C
【解析】A.老师起跳时，地面虽然对老师有弹力作用，但在弹力的方向上没有位移，所以地面对老师没有做功，A错误；
B.因重心上升的最大高度h=0.2m，根据自由落体公式h=12gt2
将数据代入得t= 2hg= 2×0.210=0.2s
因重心上升的最大高度h=0.2m，老师每跳跃一次克服重力做的功W=mgh=120J，
考虑人屈膝跳起的时间，则该老师每跳跃一次的时间t′>2t，所以每跳跃一次克服重力做功的功率P即P<300W，B错误；
CD.因老师上升时间等于下降时间，且上升时间t=0.2s
则老师在空中运动的时间t1=2t=0.4s
老师从起点到终点用了相同的十跳，考虑人屈膝跳起的时间，则总时间t总>10t1=4s，D错误，C正确。
故选：C。
13.【答案】B
【解析】小球受到重力和绳子的拉力，两者的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力。
故选B。
14.【答案】B
【解析】解：在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动，故ACD错误，B正确．
故选：B.
探究平抛运动的规律中，实验时同时让A球做平抛运动，B球做自由落体运动，若两小球同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动，而不能说明A球水平方向的运动性质．
本题属于简单基础题目，实验虽然简单，但是很直观的验证了平抛运动在竖直方向上的运动规律．
15.【答案】AC
【解析】A.速度越快所需的向心力就越大，汽车转弯时通过限制速度来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故A正确；
B.洗衣机脱水工作就是应用了水的离心运动，故B错误；
C.砂轮太大，火星离心飞溅程度较大，所以砂轮的半径不宜过大，C正确；
D.将砂糖熔化，在有孔的盒子中旋转，使其做离心运动，从而制成“棉花糖”，故D错误。
故选AC。
16.【答案】BD
【解析】【分析】
研究平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，两个方向上运动的时间相同。
本题就是对平抛运动规律的直接考查，掌握住平抛运动的规律就能轻松解决。
【解答】
AB.由图象可以看出，bc两个小球的抛出高度相同，a的抛出高度最小，根据t= 2hg可知，a的运动时间最短，bc运动时间相等，故A错误，B正确；
CD.由图象可以看出，abc三个小球的水平位移关系为a最大，c最小，根据x=v0t可知，v0=xt，所以a的初速度最大，c的初速度最小，故C错误，D正确；
故选BD。
17.【答案】AC
【解析】小球到达竖直墙面时沿竖直方向和水平方向上的分速度大小分别为vy=gt，v0=vytanθ=gt⋅tanθ，所以小球水平抛出时的初速度为gt⋅tanθ，A项正确；
设小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为α，则tanα=yx=12gt2v0t=gt2v0=vy2v0=12tanθ，B项错误；
由于小球到墙的水平距离一定，初速度增大，运动的时间变短，C项正确；
若小球初速度增大，由抛出点到墙的时间变短，由tanθ=v0gt可知，tanθ增大，D项错误．
故选AC.
18.【答案】CD
【解析】A.每次释放小球的位置必须相同，保证重复实验使轨迹清晰，故A错误；
B.为了减小空气阻力带来的误差，用小钢球做实验比用小木球更好，故B错误；
C.小球在竖直平面内做平抛运动，所以安放白纸的木板要竖直放置，故C正确；
D.为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须调成水平，故D正确。
故选CD。
19.【答案】AB
【解析】A.两限位孔必须在同一竖直线上，以减小与纸带的摩擦，故A正确；
B.实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故B正确；
C.实验时，应先接通电源后释放纸带，故C错误；
D.数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测量误差，故D错误。
故选AB。
20.【答案】AC
【解析】解：A、小球下滑过程中，1号球会受到2号球对它沿斜面向上的弹力作用，弹力对1号球做负功，1号球的机械能会减小，机械能不守恒，故A正确；
B、设所有小球的个数为n，下滑过程中OP段小球的个数为n1(n1是在减小的)，对系统，根据牛顿第二定律得：a=n1mgsinθnm=n1ngsinθ，则随着n1减小，整体的加速度减小，则球1的加速度减小，1号球下滑过程做加速度减小的加速运动，故B错误；
D、对所有小球整体，从开始下滑到全部滑到水平部分OQ过程，由机械能守恒定律得：nmg×12Lsin30∘=12nmv2，解得：v= 12gL，故D错误；
C、对1号球，由动能定理得：mgLsin30∘+W=12mv2，解得2号球对1号球做功为W=−14mgL，则1号球对2号球做的功为14mgL，故C正确。
故选：AC。
21.【答案】(1)塑料球从开始下落至落地过程中重力做功WG=mgH=40J
重力势能的减少量 ΔEp 等于重力做功，即ΔEp=40J；
(2)塑料球从开始下落至落地过程中根据动能定理有mgH−W克=12mv2
即落地时速度v=6m/s
由P=mgv=120W；
(3)整个过程中根据动能定理有mg(H+h)−W克−Ffh=0
解得Ff=1820N。

【解析】本题考查重力做功与重力势能变化的关系以及动能定理的应用，难度不大。
22.【答案】解：(1)“天问一号”的轨道半径为r=Rsinα2，“天问一号”的周期T1=tn，
根据万有引力提供向心力，GMmr2=mr2πT12，
解得火星质量M=4π2n2R3Gt2sin3α2；
(2)火星的第一宇宙速度等于绕火星表面做圆周运动的卫星的线速度，
则有GMm′R2=m′v2R，
解得v=2πnR sinα2tsin2α2；
(3)火星同步卫星周期等于火星自转周期T，设轨道半径为r0，则有GMm′′r02=m′′r02πT2，
同步卫星的线速度为v同步=2πr0T=2πRTsinα2.(nTt)23。
【解析】本题考查卫星的运行规律，卫星绕地做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，据此列式可解题。
23.【答案】(1)小球飞处后做平抛运动，竖直方向h=12gt2
水平方向做匀速直线运动10h=vCt
解得vC=5 2gh
(2)小球在管口 C 处，根据牛顿第二定律有F+mg=mvC2h
解得F=49mg ，方向向下
小球弹处到管口过程中，由动能定理得Ep−mg(4h+h)=12mvC2
解得弹簧被压缩后具有的弹性势能Ep=30mgh
(3)平台上方的四分之一圆弧轨道的半径为r，由动能定理得Ep−mg(4h+r)=12mv′C2−0
小球飞处后做平抛运动，竖直方向h=12gt2
水平方向做匀速直线运动x=v′Ct
解得x=2 (26h−r)r
当圆弧轨道半径为 r=13h 时，小球从管口飞出后距管口 C 的水平距离最大，最大值是xmax=26h

【解析】本题的关键要学会运用函数法求水平距离的最大值，方法是根据物理规律得到水平距离与轨道半径的关系式，再运用数学知识求解最大值。