2022-2023学年广东省清远市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年广东省清远市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。

1.当自然灾害发生时，有时会利用无人机运送救灾物资。如图所示，一架水平飞行的无人机正向受灾人员空投急救用品，不计空气阻力，急救用品在空中运动的水平位移x与运动时间t的关系图像可能是( )
A. B. C. D.
2.如图所示，门上有a和b两个质点，若它们与门一起绕轴OO′转动，两个质点a、b的角速度大小分别为ωa和ωb，向心加速度大小分别为aa和ab，则( )
A. aaB. aa>ab
C. ωa>ωb
D. ωa<ωb
3.如图所示，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动，所处四个位置分别对应北半球的四个节气。根据开普勒行星运动定律可以判定，地球绕太阳公转速度最小的节气是( )
A. 春分
B. 夏至
C. 秋分
D. 冬至
4.小明骑自行车上学，在一段平直的公路上以大小为v的速度匀速行驶。天气预报报道当天无风，即风速可忽略不计。若在一段较短的时间t内，有质量为m的空气吹到小明身上后静止(相对人)，重力加速度大小为g，则空气对小明的作用力大小为( )
A. mvtB. mvt+mgC. mgD. mtv
5.修建高层建筑常用的塔式起重机如图所示。起重机将质量为500kg的重物沿竖直方向吊起，一段时间后，重物以2m/s的速度向上做匀速直线运动。取重力加速度大小g=10m/s2，不计额外功，重物做匀速运动时，起重机的输出功率为( )
A. 2.5kWB. 25kWC. 1kWD. 10kW
6.游乐场中的水滑梯如图所示，可视为由倾斜的光滑轨道和水平的阻力轨道组成，水平阻力轨道的长度为51.2m。若人在水平轨道上受到的平均阻力大小为其所受重力大小的14，取重力加速度大小g=10m/s2，出于安全考虑，要求人不能与水平轨道的末端碰撞，则人从水滑梯的倾斜轨道顶端下滑到最低点时的最大速度为( )
A. 8m/sB. 10m/sC. 12m/sD. 16m/s
7.在我国少数民族运动会上，设有跑马射箭项目(如图1所示)。运动员需骑马在直线跑道上奔驰，弯弓放箭，射击侧方的固定靶标。某次比赛时，运动员骑马以大小为v1的速度沿直线跑道奔驰，运动员静止时射出的弓箭的速度大小为v2，箭水平射出后射在靶标中心的正下方，如图2所示。不计空气阻力，若箭射出时的位置不变，要使箭恰好射中靶标中心，下列方法可行的是( )
A. 仅增大v1B. 仅减小v1C. 同时增大v1和v2D. 同时减小v1和v2
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，在半径为r的洗衣机圆桶内，有一件质量为m的衣服(视为质点)贴着桶壁跟随桶以角速度ω做匀速圆周运动，重力加速度大小为g。则( )
A. 衣服受到的摩擦力大小为mg
B. 桶壁受到的压力大小为mω2r
C. 增大角速度ω时桶壁受到的压力减小
D. 减小角速度ω时衣服受到的摩擦力也一定减小
9.2016年8月16日，我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，这使我国在国际上率先实现高速星地量子通信，初步构建量子通信网络。假定地球是半径为R的标准球体，“墨子号”卫星的质量为m，运行在距地面高度为h的圆形极地轨道上，地球表面的重力加速度大小为g。关于运行在轨道上的“墨子号”卫星，下列说法正确的是( )
A. 运行的速度大小为 gRB. 运行的角速度大小为RR+h gR+h
C. 运行的周期为2π R+hgD. 运行的向心加速度大小为gR2(R+h)2
10.两个小球在光滑水平地面上沿同一直线、同一方向运动，B球在前，A球在后。mA=2kg，mB=3kg，vA=6m/s，vB=2m/s。当A球与B球发生碰撞后，A、B两球的速度可能为( )
A. vA′=3m/s，vB′=4m/sB. vA′=3m/s，vB′=5m/s
C. vA′=3.6m/s，vB′=3.6m/sD. vA′=4m/s，vB′=3m/s
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用如图甲所示的装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。
(1)实验中必须满足的条件是______。
A.斜槽轨道尽量光滑以减少误差
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.入射球和被碰球的质量必须相等
D.入射球必须从斜槽轨道的不同位置由静止释放
(2)本次实验必须进行测量的是______。
A.A球或B球的直径
B.斜槽轨道末端到水平地面的高度
C.A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点(小球放在斜槽轨道末端时的投影)的距离
D.入射小球被释放时的位置G相对于水平槽面的高度
(3)某次实验中得到的落点情况如图乙所示，未放入被碰小球时，入射小球的落点为______填“ M”、“N”或“P”)点，若碰撞过程中动量守恒，则入射小球的质量和被碰小球的质量之比为______。
12.某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中在任意两点间的______。
A.速度变化量和高度变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.动能变化量和势能变化量
(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。
已知当地的重力加速度大小为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，在打点计时器打下点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减少量ΔEp=______，动能的增加量ΔEk=______
(3)从实验结果发现，重物重力势能的减少量大于其动能的增加量，其原因是______。(写出一条即可)
四、简答题：本大题共3小题，共38分。
13.摩托车飞越表演是一项惊险刺激的活动。在一次飞越河流的表演中，摩托车以大小v0=86.4km/h的速度离开平台，成功落到对面的平台上，测得两边平台的高度差h=5m，如图所示。不计空气阻力，摩托车可以看成质点，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
(1)河流的最大宽度d；
(2)摩托车落在对面平台上瞬间的速度大小v。
14.如图所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以方向水平向左、大小v0=6m/s的速度向斜面体推去，冰块平滑地滑上斜面体，已知小孩与滑板的总质量m1=30kg，冰块的质量m2=10kg，斜面体的质量m3=20kg，取重力加速度大小g=10m/s2，小孩与滑板始终无相对运动，斜面体足够高。
(1)求推出冰块后小孩的速度大小v1；
(2)求冰块在斜面体上上升的最大高度h。
15.如图所示，某同学根据游乐场过山车自制了一简易模型，模型由三段组成：整个轨道位于同一竖直平面内，一段倾角为37∘的直轨道和与之相切的光滑圆形轨道BC连接，水平轨道BD平滑连接一倾角也为37∘的传送带。一滑块(可视为质点)从倾斜轨道上的A点由静止开始下滑，经过圆形轨道最低点B后刚好能通过圆形轨道的最高点C。已知滑块和倾斜轨道、传送带间的动摩擦因数分别为μ1=0.45、μ2=0.5，BD段轨道光滑，圆形轨道的半径R=0.4m，传送带DF长L=2.8m，滑块的质量m=0.6kg，取重力加速度大小g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。
(1)求滑块经过C点时的速度大小vC；
(2)求A点离水平轨道的高度h；
(3)要使滑块能到达传送带顶端F点，求传送带顺时针运转的速度大小v需满足的条件。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：急救用品离开无人机后在空中做平抛运动，由x=v0t可知x与t成正比。
故B正确，ACD错误。
故选：B。
急救用品在空中做平抛运动，水平方向上为匀速直线运动，可得x与t成正比。
解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向的运动规律，抓住等时性，结合运动学公式进行求解。
2.【答案】A
【解析】解：CD、因为a、b两个质点都在同一扇门上，它们绕同一个轴转动，所以二者角速度大小相等，即ωa=ωb，故CD错误；
AB、由图可知，a质点的半径小于b质点的半径，根据a=ω2r可知，a的向心加速度小于b质点的向心加速度，即aa故选：A。
根据同轴转动，角速度相等，可以比较两点的角速度大小关系；根据a=ω2r可以比较其向心加速度的大小。
知道两个质点是绕同一个轴转动的，它们的角速度相等是解题的基础。
3.【答案】B
【解析】解：在行星运动时，连接行星和太阳的连线，在相等的时间内，扫过同样大小的面积，故远日点速度小，近日点速度大，所以夏至节气地球绕太阳公转速度最小，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据开普勒第二定律：在行星运动时，连接行星和太阳的连线，在相等的时间内，扫过同样大小的面积得出远日点速度小，近日点速度大。
本题关键是要能读懂开普勒定律的含义；开普勒的三条行星运动定律改变了整个天文学，彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系，完善并简化了哥白尼的日心说。
4.【答案】A
【解析】解：取空气受到的作用力方向为正，则对空气由动量定理有
Ft=0−mv
解得
F=mvt
牛顿第三定律可得空气对小明的作用力大小也为mvt，故A正确，BCD错误。
故选：A。
对空气由动量定理列式，求出小明对空气的作用力，再根据牛顿第三定律求出空气对小明的作用力大小。
本题考查的是动量定理的应用，其中需注意正方向和研究对象的选取。
5.【答案】D
【解析】解：重物做匀速运动，属于平衡状态，合外力为零，所以牵引力等于重力，则有
P=Fv=mgv=500×10×2W=10000W=10kW
故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据重物做匀速运动时牵引力与重力的关系，求出重力的功率。
本题考查了功率的计算，难度不大。
6.【答案】D
【解析】解：设人从水滑梯的倾斜轨道顶端下滑到最低点时的最大速度为v，人在水平轨道上，当人滑到水平轨道的末端速度恰好为零时，由动能定理得
−kmgs=0−12mv2
解得：v=16m/s，故ABC错误，D正确。
故选：D。
对人水平轨道上滑行过程，利用动能定理求解人从水滑梯的倾斜轨道顶端下滑到最低点时的最大速度。
涉及力在空间的积累效果求速度时，要优先考虑动能定理，运用动能定理时，要选择研究过程，分析各个力做功情况。
7.【答案】C
【解析】解：要使箭恰好射中靶标中心，由于竖直方向上做自由落体运动，则由于下落高度减小，根据
h=12gt2
可得箭在空中运动的时间减小，箭平行直线跑道运动的距离不变，此方向上做匀速直线运动，则
t=x1v
由于x1不变，t减小，故要增大v1，箭垂直直线跑道运动为匀速直线运动，且x2的距离也不变，根据
t=x2t
可知t减小，故要增大v2，故C正确，ABD错误。
故选：C。
运动员放出的箭既参与了沿马运行方向上的匀速直线运动，又参与了垂直于马运行方向上的匀速直线运动，还有竖直方向上的自由落体运动当放出的箭垂直于马运行方向发射，此时运行时间最短，根据t=x1v 求出最短时间，根据平行四边形定则求出合速度的大小，从而求出运动员放箭处离目标的距离。
解决本题的关键知道箭参与了沿马运行方向上的匀速直线运动和垂直于马运行方向上的匀速直线运动，知道分运动与合运动具有等时性．
8.【答案】AB
【解析】解：A.对衣服受力分析，竖直方向受力平衡，根据平衡条件，衣服所受摩擦力大小f=mg，故A正确；
B.对桶壁衣服受力分析，桶壁对衣服的支持力提供向心力，有N=mω2r
由牛顿第三定律，桶壁受到的压力等于桶壁对衣服的支持力，故B正确；
C.由B可知，当ω增大时，压力也增大，故C错误；
D.由A可知，减小角速度ω时竖直方向有可能依旧受力平衡，此时衣服所受的摩擦力大小f=mg，故D错误。
故选：AB。
竖直方向受力平衡，根据平衡条件，分析衣服所受摩擦力大小；
对桶壁衣服受力分析，桶壁对衣服的支持力提供向心力，分析支持力情况。
本题考查学生对受力平衡以及向心力来源分析的能力，比较基础。
9.【答案】BD
【解析】解：A.在地球表面，忽略地球的自转时，根据万有引力等于重力可得：mg=GMmR2
在离地面高h处，根据万有引力提供向心力可得：GMm(R+h)2=mv2R+h
解得：v=R gR+h，故A错误；
B.根据角速度和线速度的大小关系可得：ω=vR+h，解得：ω=RR+h gR+h，故B正确；
C.根据周期和角速度的关系可得：T=2πω，解得：T=2π(R+h)R R+hg，故C错误；
D.根据牛顿第二定律可得：GMm(R+h)2=ma，解得：a=gR2(R+h)2，故D正确。
故选：BD。
根据万有引力和重力的关系，结合万有引力提供向心联立求解运行速度大小；根据角速度和线速度的大小关系求解角速度大小；根据周期和角速度的关系求解周期；根据牛顿第二定律求解向心加速度大小。
本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
10.【答案】AC
【解析】解：两小球碰撞过程动量守恒，有
P=mAvA+mBvB=P′=mAv′A+mBv′B=18kg⋅m/s
又碰撞过程能量不增加，有
12mAvA2+12mBvB2=12mAvA′2+12mBvB′2
即42J≥12mAvA′2
碰撞后若两球同向运动时，A球的速度不能大于B球的速度，即
vA≤vB
A.代入选项中的数据可知
P′1=mAv′A1+mBv′B1=18kg⋅m/s
42J≥12mAvA1′2
且速度也合理，故A正确；
B.代入选项中的数据可知
P′2=mAv′A2+mBv′B2=21kg⋅m/s
故B错误；
C.代入选项中的数据可知
P′3=mAv′A3+mBv′B3=18kg⋅m/s
42J≥12mAvA3′2
且速度也合理，故C正确；
D.代入选项中的数据可知
P′4=mAv′A4+mBv′B4=17kg⋅m/s
且速度也不合理，故D错误。
故选：AC。
小球碰撞过程动量守恒，能量不增加，根据动量守恒定律和能量守恒定律，同时结合题目选项完成分析。
本题主要考查了动量守恒定律的相关应用，理解动量守恒定律的条件，结合能量守恒定律联立等式即可完成分析。
11.【答案】B C P 5：1
【解析】解：(1)为了验证水平碰撞过程中的动量守恒，斜槽轨道末端的切线必须水平，入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下以保证初速度相同，故ACD错误，B正确；
故选：B。
(2)根据平抛运动规律，将难以测量的速度转化成较容易测量的水平位移，由碰撞过程动量守恒得
mAvA=mAvA′+mBvB′
即
mAOPt=mAOMt+mBONt
则
mAOP=mAOM+mBON
故ABD错误，C正确；
故选：C。
(3)未放入被碰小球时，入射小球的落点为P，再根据
mAOP=mAOM+mBON
可知
mA：mB=5：1
故答案为：(1)B；(2)C；(3)P；5：1
(1)实验时要保证入射球每次到达斜槽末端的速度大小相等。
(2)根据平抛运动规律，将难以测量的速度转化成较容易测量的水平位移，结合动量守恒定律的列式分析解答；
(3)A与B相撞后，B的速度增大，A的速度减小，都做平抛运动，竖直高度相同，所以水平方向，B在A的前面；应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式。
本题考查验证动量守恒的实验，明确实验原理掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键；同时注意确定落点的基本方法。
12.【答案】CmghB m(hC−hA)28T2 存在空气阻力，纸带与仪器之间存在摩擦力
【解析】解：(1)根据机械能守恒定律的表达式ΔEp减=ΔEk增，可知验证机械能守恒定律，需测量势能的减小量与动能的增加量，故AB错误，C正确。
故选：C。
(2)在打点计时器打下点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减少量ΔEp=mghB
根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，因此打下B点的速度为vB=hC−hA2T
所以其动能的增加量ΔEk=12mvB2=m(hC−hA)28T2
(3)由于重物在下落过程中受到空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦力作用，因此重物要克服阻力做功，使重物重力势能的减少量大于其动能的增加量。
故答案为：(1)C；(2)mghB；m(hC−hA)28T2；(2)存在空气阻力，纸带与仪器之间存在摩擦力。
(1)根据机械能守恒定律的的表达式分析作答；
(2)根据重力势能的定义式求解重力势能的减小量；根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求解打下B点的速度；根据动能的定义式求解动能的增加量；
(3)由于重物在下落过程中受到空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦力作用，需要克服阻力做功，据此分析作答。
解决本题的关键知道实验的原理，以及知道实验中误差的来源，掌握纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量；根据题意应用机械能守恒定律即可解题。
13.【答案】解：(1)设摩托车做平抛运动的时间为t，有竖直方向上做自由落体运动
h=12gt2
又水平方向上做匀速直线运动
d=v0t
代入数据解得
d=24m
(2)摩托车落在对面平台上时竖直方向的速度大小
vy=gt
摩托车落在对面平台上瞬间的速度大小为
v= v02+vy2
代入数据解得
v=26m/s
答：(1)河流的最大宽度d为24m；
(2)摩托车落在对面平台上瞬间的速度大小v为26m/s。
【解析】(1)摩托车做平抛运动，可以把平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动来求解运动时间，由于两个方向上运动的时间相同，根据水平方向匀速直线运动求解河宽。
(3)根据竖直方向上做自由落体运动求解落地竖直速度，根据运动的合成与分解求解合速度。
此题考查了平抛运动的规律，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动来求解。
14.【答案】解：(1)取小孩和冰块为系统，取水平向左为正方向，由动量守恒定律有：m1v1+m2v0=0
代入数据解得：v1=−2m/s
即推出冰块后小孩的速度大小为2m/s，方向水平向右。
(2)冰块在斜面体上运动到最高处时两者速度相同，设此时速度为v共，有：m2v0=(m2+m3)v共
代入数据解得：v共=2m/s
由机械能守恒定律有：12m2v02=12(m2+m3)v共2+m2gh
代入数据解得：h=1.2m
答：(1)推出冰块后小孩的速度大小为2m/s，方向水平向右；
(2)冰块在斜面体上上升的最大高度h为1.2m。
【解析】(1)小孩与冰块组成的系统动量守恒，由此求出推出冰块后小孩的速度大小v1；
(2)对于冰块和斜面体组成的系统，水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒。冰块在斜面体上上升到最大高度时两者速度相同，根据系统水平方向动量守恒求冰块在斜面体上上升到最大高度时的速度大小；由系统机械能守恒计算冰块在斜面体上上升的最大高度h。
本题是对动量守恒定律和机械能守恒定律的考查，要正确选择研究的过程和研究的对象。要注意冰块在斜面体上运动的过程，系统水平方向动量守恒，但总动量并不守恒。
15.【答案】解：(1)由牛顿第二定律有
mg=mvC2R
解得：vC=2m/s
(2)设滑块经过B点时的速度大小为vB，由动能定理有
−mg×2R=12mvC2−12mvB2
解得：vB=2 5m/s
滑块从A点运动到B点的过程，由动能定理有
mgh−μ1mghtan37∘=12mvB2
解得h=2.5m
(3)滑块沿DF上滑的过程中
①若传送带的速度vmgsin37∘+μ2mgcs37∘=ma1
解得：a1=gsin37∘+μ2gcs37∘=10×0.6m/s2+0.5×10×0.8m/s2=10m/s2
当滑块速度减到传送带速度v时，其运动的位移大小
x1=vD2−v22a1
由于
μ2因此后滑块继续做匀减速直线运动，设其加速度大小为a2，由牛顿第二定律有
mgsin37∘−μmgcs37∘=ma2
解得a2=gsin37∘−μ2gcs37∘=10×0.6m/s2−0.5×10×0.8m/s2=2m/s2
滑块减速运动至零的位移大小
x2=v22a2
要使滑块能到达传送带顶端，则
x1+x2≥L
解得v≥3m/s
②若传送带速度v>vD=vB，则滑块一直做匀减速直线运动，由牛顿第二定律知其加速度大小为a2，减速到零的位移大小
x3=vD22a2
解得
x3=5m>2.8m=L
则滑块能到达传送带顶端，综上，传送带顺时针运转的速度大小v≥3m/s
答：(1)滑块经过C点时的速度大小为2m/s；
(2)A点离水平轨道的高度为2.5m；
(3)要使滑块能到达传送带顶端F点，传送带顺时针运转的速度大小需满足的条件为v≥3m/s。
【解析】(1)根据牛顿第二定律和圆周运动的规律求出C点的速度大小；
(2)设滑块经过B点时的速度大小为vB，根据动能定理求出B点的速度；再分析滑块从A点运动到B点的过程，由动能定理求出A点离水平轨道的高度；
(3)滑块沿DF上滑的过程中，根据传送带与滑块到B点的速度大小关系分情况讨论滑块的运动性质，根据牛顿运动定律和运动学规律求出，要使滑块能到达传送带顶端F点，传送带顺时针运转的速度大小需满足的条件。
本题考查了运动学的综合问题，解决本题的关键是熟练掌握倾斜传送带问题，理解重力沿斜面分力与动摩擦力比较的意义。