福建省泉州市第九高级中学校2021-2022学年高一下学期期中考试物理试题（Word版含答案）

泉州市第九高级中学校2021-2022学年高一下学期期中考试
物理
考试时间：90分钟
一、选择题（共14小题，46分。1-10出的四个选项中只有一项是正确的，每题3分。11-14小题每题给出的选项中，有多个选项正确，全部选对4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。）
1．关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）
A．平抛运动是匀速运动
B．平抛运动是加速度不断变化的运动
C．平抛运动是匀变速曲线运动
D．做平抛运动的物体落地时速度方向一定是竖直向下的
2．如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（ ）
A．200N B．400N C．600N D．800N
3．如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为R．现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，当小球通过最高点时速率为，则下列说法中错误的是（ ）
A．若，则小球对管内壁无压力
B．若，则小球对管内上壁有压力
C．若，则小球对管内下壁有压力
D．不论多大，小球对管内下壁都有压力
4．有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v的大河．小明驾着小船渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直．去程与回程所用时间的比值为k，船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，质量均为m的两个滑块A和B分别套在固定于竖直平面内相互垂直的光滑杆上，A和B用轻连杆通过铰链相连，对B施加水平向左的外力F，使滑块A缓慢匀速上升．撤去外力F后较短时间内，A的速度减为0，此时轻连杆与竖直杆的夹角，然后滑块A下落且不反弹，不计铰链处摩擦，轻连杆长度为L，重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A．F作用过程中，滑块B的速度保持不变
B．F作用过程中，滑块B对水平杆的压力逐渐增大
C．A下落过程中，B的速度一直增大
D．A下落过程中，接触水平杆前瞬间，A的动能为
6．如图（a）所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能与运动路程s的关系如图（b）所示。重力加速度大小取，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为（ ）
A．m=0.7kg，f=0.5N B．m=0.7kg，f=1.0N
C．m=0.8kg，f=0.5N D．m=0.8kg，f=1.0N
7．如图所示，倾角为的斜面体固定在水平面上，两个可视为质点的小球甲和乙分别沿水平方向抛出，两球的初速度大小相等，已知甲的抛出点为斜面体的顶点，经过一段时间两球落在斜面上的A、B两点后不再反弹，落在斜面上的瞬间，小球乙的速度与斜面垂直。忽略空气的阻力，重力加速度为g。则下列选项正确的是（ ）
A．甲、乙两球在空中运动的时间之比为
B．甲、乙两球下落的高度之比为
C．甲、乙两球的水平位移之比为
D．甲、乙两球落在斜面上瞬间的速度与水平面夹角的正切值之比为
8．某汽车总质量为m，发动机的功率为P时在平直公路上以速度匀速行驶。驾驶员减小油门从而合理进入限速区，汽车功率立即减小到并保持该功率继续行驶。假设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从驾驶员减小油门开始，汽车的速度v与时间t的关系如图所示，则在时间内下列说法正确的是（ ）
A．时刻汽车的速度
B．t=0时，汽车的加速度大小为
C．汽车行驶的位移为大小为
D．阻力所做的功为
9．在倾角为θ的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连的物块A、B，它们的质量分别为和，弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一平行于斜面向上的拉力拉物块A，使它以加速度a沿斜面向上做匀加速运动直到物块B刚要离开挡板C。在此过程中（ ）
A．物块A运动的距离为 B．拉力的最大值为
C．弹簧的弹性势能持续增大 D．拉力做功的功率一直增大
10．如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的小球（可看成质点）从P点上方高为R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。小球滑到轨道最低点N时，对轨道的压力大小为4mg，g为重力加速度。用W表示小球从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，则（ ）
A．，小球恰好可以到达Q点
B．，小球不能到达Q点
C．，小球到达Q点后，继续上升一段距离
D．，小球到达Q点后，继续上升一段距离
11．关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B．如图b所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C．如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上
D．如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
12．如图（a），一长木板静止于光滑水平桌面上，t=0时，小物块以速度滑到长木板上，图（b）为物块与木板运动的v-t图像，图中、、已知。重力加速度大小为g。由此可求得（ ）
A．木板的长度
B．物块与木板的质量之比
C．物块与木板之间的动摩擦因数
D．从t=0开始到时刻，木板获得的动能
13．如图所示，两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上，两者用长为L的细绳连接，木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，以下说法正确的是（ ）
A．当时，绳子没有弹力
B．当时，A、B相对于转盘会滑动
C．ω在范围内时，B所受摩擦力不变
D．ω在范围内增大时，A所受摩擦力先不变后增大
14．在大型物流货场，广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定的速率运动，皮带始终是绷紧的，将m=1kg的货物放在传送带上的A端，经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图象如图乙所示。已知重力加速度，则可知（ ）
A．货物与传送带间的动摩擦因数为0.5
B．A、B两点的距离为2.4m
C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功的大小为12.8J
D．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J
二、实验题（共2题，18分）
15．（10分）如图是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。（g取）
（1）下列做法正确的有______（填正确答案序号）。
A．必须要称出重物的质量
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上
C．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
D．可以用或者计算某点速度
（2）选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通过频率为50Hz的交变电流。用刻度尺测得，，，重锤的质量为1.00kg，（g取）。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了______J；此时重锤的速度为______m/s。（结果均保留三位有效数字）
（3）某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以为纵轴作出了如图所示的图线，图线的斜率近似等于______。
A．19.6 B．9.8 C．4.90
（4）图线明显未过原点O的原因可能是______。
16．（8分）如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。在具体的计算中可将小球视为质点，小球的质量为m，重力加速度为g。
（1）小球做匀速圆周运动所受的向心力是______（选填选项前的字母）。
A．小球所受绳子的拉力
B．小球所受的重力
C．小球所受拉力和重力的合力
（2）在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小______（用m、n、t、r及相关的常量表示）；用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F=______（用m、h、r及相关的常量表示）。
（3）保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。研学小组的同学们想用图像来处理多组实验数据，若小球所受的合力F与向心力大小相等，则这些图像中合理的是______（选填选项的字母）。
A．B．C．D．
三、计算题（共3题，36分）
17．（10分）如图所示，一小球从平台上水平抛出，恰好落在台的一倾角为的光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8m，重力加速度取，，，不计空气阻力，求：
（1）小球水平抛出时的初速度大小；
（2）斜面顶端与平台边缘的水平距离x；
（3）若斜面顶端高H=20.8m，则小球离开平台后经多长时间到达斜面底端？
18．（12分）如图所示，钉子A、B相距5l，处于同一高度．细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过A固定于B．质量为m的小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l．用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时BC与水平方向的夹角为53°．松手后，小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动．忽略一切摩擦，重力加速度为g，取，．求：
（1）小球受到手的拉力大小F；
（2）物块和小球的质量之比；
（3）小球向下运动到最低点时，物块M所受的拉力大小T
19．（14分）如图，在高处的光滑水平平台上，质量的小物块压缩弹簧后被锁扣锁住，储存了弹性势能。若打开锁扣，物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动，经过t=0.3s恰好能从光滑圆弧形轨道CD的C点沿切线方向进入圆弧形轨道。该圆弧圆心角为37°，半径，圆轨道右侧DE是长为L=10m的粗糙水平轨道，EF为一半径R=1.2m的光滑竖直圆轨道，各轨道间平滑连接，g取。求：
（1）小球过C点时的速度；
（2）弹簧储存的弹性势能；
（3）物体在D点对轨道的压力；
（4）要使物体在运动过程中不与轨道脱离，DE段动摩擦因数μ应满足什么要求？
参考答案：
1．C平抛运动是一种匀变速曲线运动，在竖直方向上做自由落体运动，速度变化量．结合这些知识进行分析．
【详解】
平抛运动的物体只受重力，加速度为g，保持不变，所以平抛运动是匀变速曲线运动，故C正确，AB错误．平抛运动在水平方向上是匀速直线运动，物体落地时有水平分速度，所以落地时的速度不可能竖直向下，故D错误．故选C．
【点睛】
解决本题的关键掌握平抛运动的性质，以及知道平抛运动的规律，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动．
2．B在最低点由
知T=410N
即每根绳子拉力约为410N，故选B。
3．DA．到达管道的最高点，假设恰好与管壁无作用力．则有：小球仅受重力，由重力提供向心力，即：
得
所以A选项是正确的，不符合题意．
B．当，则小球到达最高点时，有离心的趋势，与内上壁接触，从而受到内上壁向下的压力，所以小球对管内上壁有压力，故B选项是正确的，不符合题意．
C．当，则小球到达最高点时，有向心的趋势，与内下壁接触，从而受到内下壁的压力．所以C选项是正确的，不符合题意．
D．小球对管内壁的作用力，要从速度大小角度去分析，若，则小球对管内上壁有压力；若，则小球对管内下壁有压力．故D不正确，符合题意．
4．B设河宽为d，小船相对静水的速度为，去程时过河的时间为
回程的时间
由题意知
解得
故选B。
5．DA．根据A、B沿杆方向分速度相等，则有
解得
由于力F作用过程中，角度不断变小，则逐渐增大，所以A错误；
B．对A、B整体受力分析，竖直方向只受重力及水平杆对滑块B的支持力，竖直方向由平衡条件可得支持力等于两滑块的重力，由牛顿第三定律可得，F作用过程中，滑块B对水平杆的压力保持不变，所以B错误；
C．A下落到最低点时，根据速度分解可知，则B的速度先增大后减小，所以C错误；
D．A下落过程中，根据动能定理有
接触水平杆前瞬间，B的速度
联立解得
所以D正确；
故选D。
6．A【解析】本题结合图像考查动能定理。
【详解】
0~10m内物块上滑，由动能定理得
整理得
结合0~10m内的图像得，斜率的绝对值
10~20m内物块下滑，由动能定理得
整理得
结合10~20m内的图像得，斜率
联立解得
故选A。
7．D【解析】A．由小球甲的运动可知
解得
落到斜面上的速度与竖直方向夹角的正切值为
解得
则甲、乙两球在空中运动的时间之比为
故A错误；
B．由可知甲、乙两球下落的高度之比为
故B错误；
C．由可知甲、乙两球的水平位移之比为
故C错误；
D．甲球落在斜面上瞬间的速度与水平面夹角的正切值为
乙球落到斜面上的速度与水平方向夹角的正切值为
甲、乙两球落在斜面上瞬间的速度与水平面夹角的正切值之比为
故D正确。
故选D。
8．C【详解】A．开始汽车做匀速直线运动，阻力
时刻汽车功率为，有
联立解得
选项A错误；
B．开始汽车做匀速直线运动，阻力
t=0时刻，汽车的牵引力
根据牛顿第二定律得，t=0时汽车的加速度大小
选项B错误。
D．根据动能定理知，
解得克服阻力做功
选项D错误；
C．汽车行驶的位移
选项C正确。
故选C。
9．D【解析】B．系统处于静止状态时，弹簧被压缩，设压缩量为，由平衡条件得
解得
物块B刚要离开挡板C时，弹簧被拉伸，弹簧弹力等于物块B的重力沿斜面方向的分力，设拉伸量为，由
解得
在物块B刚要离开挡板C时，拉力最大，隔离物块A，分析受力，由牛顿第二定律
解得
故B错误；
A．物块A在力F作用下沿斜面向上运动直到物块B刚要离开挡板C时，物块A运动的距离为
故A错误；
C．由于弹簧原来处于压缩状态，具有弹性势能，在拉力拉物块沿斜面向上运动过程中，弹簧先恢复原长后被拉伸，又具有弹性势能，即弹簧弹性势能先减小后增大，故C错误；
D．在拉力拉物块沿斜面向上运动过程中，由于拉力逐渐增大，物块A沿斜面做匀加速运动，速度逐渐增大，根据功率公式可知，拉力做功的功率一直增大，故D正确。
故选D。
10．C【解析】由题意，根据牛顿第三定律可知小球滑到轨道最低点N时所受轨道支持力大小为
设此时小球的速率为vN，根据牛顿第二定律有
对小球从开始下落到运动至N点的过程中，根据动能定理有
联立解得
设小球在PN段上某点时相对于初始位置的高度差为h，速率为，克服摩擦力做的功为，则由动能定理有
当小球在NQ段上某点时相对于初始位置的高度差也为h时，设其速率为，克服摩擦力做的功为，同理有
因为
所以
根据向心力与速率的关系可知小球在PN段上运动至某点时所受轨道的支持力一定大于运动至NQ段同样高度点时所受轨道的支持力，因此小球在PN段上运动至某点时所受轨道的摩擦力一定大于运动至NQ段同样高度点时所受轨道的摩擦力，进而可推知小球在PN段克服摩擦力做的功W大于在NQ段克服摩擦力做的功。设小球运动至Q点时的速率为，则对小球从开始下落到运动至Q点的过程由动能定理可得
解得
所以小球到达Q点后，继续上升一段距离。综上所示可知C正确。
故选C。
11．AD【解析】A．图a汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向竖直向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B．图b沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是二者的合力，故B错误；
C．图c中轻质细杆一端固定的小球，当小球在最高点压力为零时，重力提供向心力，有
解得，当速度小于v时，杆对小球有支持力，方向竖直向上；当速度大于v时，杆对小球有拉力，方向竖直向下，故C错误；
D．图d中火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选AD。
12．BC【详解】A．根据题意只能求出物块与木板的相对位移，不知道木块最终停在哪里，无法求出木板的长度，A错误；
BC．由图像的斜率表示加速度求出长木板的加速度为
小物块的加速度
根据牛顿第二定律得
解得，
BC正确；
D．由于不知道木板的质量，无法求出从t=0开始到时刻，木板获得的动能，D错误。
故选BC。
13．ABC【解析】当B达到最大静摩擦力时，绳子开始出现弹力，，解得，知时，绳子没弹力，故A正确．当A所受的摩擦力达到最大静摩擦力时，A、B相对于转盘会滑动，对A有：，对B有：，解得，当时，A、B相对于转盘会滑动，故B正确．时B已经达到最大静摩擦力，则ω在内，B受到的摩擦力不变，故C正确．当ω在范围内，A相对转盘是静止的，A所受摩擦力为静摩擦力，所以，当ω增大时，静摩擦力也增大，故D错误．故选ABC.
14．AD【解析】A．在0~0.2s时间内，货物的速度小于传送带速度，货物受到沿斜面向下的滑动摩擦力作用，由牛顿第二定律有
由图乙可得
货物加速到与传送带速度相等后，在0.2~1.2s时间内，货物速度大于传送带速度，故有
由图乙可得
联立解得，
故A正确；
B．图象与t轴所围的面积表示位移，货物的位移等于传送带的长度，由图乙可知传送带的长度为
B错误；
C．货物受到的摩擦力为
0~0.2s时间内的位移为
对货物受力分析知摩擦力沿传送带向下，摩擦力对货物做正功
同理0.2~1.2s时间内，货物的位移为
摩擦力沿传送带向上，对货物做的负功为
所以整个过程，传送带对货物做功的大小为12J–0.8J=11.2J
C错误；
D．货物与传送带摩擦产生的热量等于摩擦力乘以相对路程，0~0.2s时间内，传送带的位移为
0.2~1.2s时间内，传送带的位移为
总相对路程为
货物与传送带摩擦产生的热量为
故D正确。
故选AD。
15．B1.881.94B见详解
【详解】（1）[1]A．验证机械能守恒定律的实验是重力势能减少的量等于动能增加的量，即
质量可以约掉，故A错误；
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上，是为了减小阻力，故B正确；
C．数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，距离越远，读数时误差越小，故C错误；
D．求速度时利用平均速度等于中间时刻的速度的方法，故D错误。
故选B。
（2）[2]打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了
[3]此时重锤的速度为
（3）[4]由机械能守恒定律有
可得
由此可知，图线的斜率近似等于重力加速度，故B正确，AC错误。
故选B。
（4）[5]由图线可知，h=0时，重锤的速度不等于零，原因可能是该同学做实验时先释放了纸带，然后才合上打点计时器的开关。
16．CB【详解】
（1）[1]对小球受力分析，可知小球只受重力和细线的拉力，故小球做圆周运动的向心力是由小球的重力和细线的拉力产生的合力提供。
故选C。
（2）[2]因为小球运动n圈的总时间为t，则小球运动的周期为
则有
代入数据可得
[3]对小球进行受力分析可知，小球所受到的合外力为
又因为小球细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，小球做圆周运动的半径为r，由几何关系得
所以，可得小球所受到的合力为
（3）[4]根据牛顿第二定律有
可得
由关系可知，时间的平方与高度成正比。
故选B。
17．（1）3m/s；（2）1.2m；（3）2.4s
【详解】
（1）由题意可知，小球落到斜面顶端并刚好沿斜面下滑，说明此时小球速度方向与斜面平行，如图所示
解得
根据
解得
（2）根据
得
斜面顶端与平台边缘的水平距离x
（3）小球沿斜面做匀加速直线运动的加速度
解得
在斜面顶端时的速度
根据
解得
或
（舍去），所以
18．（1）（2）（3）（或）
【详解】
（1）设小球受AC、BC的拉力分别为、
且
解得
（2）小球运动到与A、B相同高度过程中
小球上升高度，物块下降高度
机械能守恒定律
解得
（3）根据机械能守恒定律，小球回到起始点．设此时AC方向的加速度大小为a，重物受到的拉力为T
牛顿运动定律小球受AC的拉力
牛顿运动定律
解得（或）
19．（1）5m/s；（2）8J；（3）16.5N；（4）或
【解析】
（1）经过t=0.3s恰好能从光滑圆弧形轨道CD的C点沿切线方向进入圆弧形轨道，如图由几何关系知
解得
（2）由几何关系知
解得
弹簧储存的弹性势能
（3）如图由几何关系得
由C到D根据动能定理
解得
物体在D点对轨道的压力
解得
由牛顿第三定律知，物体在D点对轨道的压力为16.5N。
（4）要使物体在运动过程中不与轨道脱离，物体恰能运动到圆周处时，由动能定理
解得
恰能做完整的圆周运动时，在最高点重力提供向心力
解得
由动能定理
解得
要使物体在运动过程中不与轨道脱离，DE段动摩擦因数μ应满足或