四川省凉山州西昌天立高中2021-2022学年高一下期期末考试物理试题（PDF版含答案）

西昌天立高级中学高 2021 级高一下期期末考试
物理试题
第Ⅰ卷（选择题，满分 48 分）
一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。1~8 小题只有一个选项正确，9~12 小题不只一
个选项正确，选对但不全的给 2 分,有错选的给 0 分）.
1.曲线运动是自然界普遍的运动形式，下面关于曲线运动的说法中正确的是( )
A．物体只要受到变力的作用，就会做曲线运动
B．物体在恒定的合外力作用下一定不会做曲线运动
C．做匀速圆周运动的物体处于平衡状态
D．做圆周运动的物体所受到的合外力不一定指向圆心
2.一物体在光滑的水平桌面上运动，在相互垂直的 x 方向和 y 方向上的分运动速
度随时间变化的规律如图所示．关于物体的运动，下列说法正确的是( )
A．物体做速度逐渐增大的曲线运动
B．物体运动的加速度先减小后增大
C．物体运动的初速度大小是 50 m/s
D．物体运动的初速度大小是 10 m/s
3. 如图所示，O1为皮带传动的主动轮的轴心，主动轮半径为 r1，O2为从动轮的
轴心，从动轮半径为 r2，r3为固定在从动轮上的小轮的半径．已知 r2＝2r1，r3＝
1.5r1.A、B、C 分别是三个轮边缘上的点，则点 A、B、C 的向心加速度之比是(皮
带不打滑)( )
A．1∶2∶3 B．2∶4∶3 C．8∶4∶3 D．3∶6∶2
4.两相同高度的固定斜面倾角分别为 30°、60°，两小球分别由斜面顶端以相同水
平速率 v 抛出，如图所示，不计空气阻力，假设两球都能落在斜面上，则分别向左、
右两侧抛出的小球下落高度之比为( )
A．1∶2 B．3∶1 C．1∶9 D．9∶1
5.如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为 M和 2M
的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A．甲的向心加速度比乙的小 B．甲的运行周期比乙的小
C．甲的角速度比乙的大 D．甲的线速度比乙的大
6.如图甲所示，倾角为 37 的足够长斜面固定在水平地面上，一质量为m 1kg的小物块
以一定的初速度从底端冲上斜面，0 ~ 2.5m过程中物块的动能 Ek与其沿斜面运动距离 s之间
的关系如图乙所示，已知重力加速度 g取10m / s 2 ， sin37 0.6， cos37 0.8，则（ ）
A．物体与斜面间的动摩擦因数 0.5
B．物块沿斜面上滑的最大距离为3.2m
C．物块从斜面底端运动到最高点过程中，由于摩擦产生的热量为32J
D．物体回到斜面底端时的动能 Ek 16J
7.如图所示，两个可视为质点的、相同的木块 A和 B放在粗糙的水平转盘上，且木块 A、B
与转盘中心在同一条直线上，两木块用长为 L 的细绳连接，A到转盘中心的距离也为 L，木
块与转盘间的最大静摩擦力均为各自重力的 k 倍，整个装置能绕通过转盘中心的竖直转轴
O1O2转动。开始时，绳恰好伸直，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，以下说
法不正确的是（ ）
A．当 > 2kg ， A、B会相对于转盘滑动
3l
> kgB．当 时，绳上一定有弹力
2L
kg 2kg
C． 在 < < 范围内增大时， B 所受摩擦力变大
2L 3L
D． 在0< < 2kg 范围内增大时， A所受摩擦力一直变大
3L
8. 如图所示，物块 A 套在光滑水平杆上，连接物块 A 的轻质细线与水平杆间所成夹角为
= 53°，细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与质量相等的物块 B 相连，定滑轮顶部离
2
水平杆距离为h=0.2m，现将物块B由静止释放，物块A、B均可视为质点，重力加速度g=10m/s ，
sin53°=0.8，不计空气阻力，则（ ）
A. 物块 A 与物块 B 速度大小始终相等
B. 物块 B 下降过程中，重力始终大于细线拉力
C. 当物块 A 经过左侧滑轮正下方时，物块 B 的速度最大
D. 物块 A 能达到的最大速度为 1m/s
9.如图所示，一质量为 m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另
一端固定于 O 点处．将小球拉至 A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到 O 点正
下方 B点速度为 v，AB 间的竖直高度差为 h，则( )
A．由 A 到 B 重力对小球做的功等于 mgh
1
B．由 A 到 B 小球的重力势能减少 mv2
2
C．由 A 到 B 小球克服弹力做功为 mgh
mv2
D．小球到达位置 B 时弹簧的弹性势能为 mgh－
2
10．如图所示，2020 年 11 月嫦娥五号在海南文昌航天发射基地成功发射，这是我
国首次执行月球采样返回任务，飞船在轨道Ⅰ上做圆周运动，到达轨道Ⅰ的 A 点时
点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的近月点 B 时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕
月做圆周运动，则（ ）
A．飞船在轨道Ⅰ上运动时飞船处于平衡状态
B．飞船在轨道Ⅱ上从 A 点运行到 B 点，飞船的机械能守恒
C．飞船在轨道Ⅲ上通过 B 点的速率等于在轨道Ⅱ上通过 B 点的速率
D．飞船在轨道Ⅱ上通过 A 点时的加速度等于在轨道Ⅰ上通过 A 点时的加速度
11.一辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，小车的 v-t 图像如图所示，
在 2s ~ 10s 内的图像为曲线，其余时间段图像均为直线。已知在 2s~ 14s 内，
小车以额定功率运动，14s 末关闭动力让小车自由滑行。若小车的质量为 2kg，
在整个运动过程中可认为小车所受的阻力大小不变。下列说法中正确的是
（ ）
A．小车的额定功率为 9W B．2-10s 内动力的冲量为 30N·s
C．小车加速阶段牵引力的平均功率为 16.2W D．加速阶段小车的位移大小为 39m
12．如图所示，质量 mA＝0.2kg、mB＝0.3kg 的小球 A、B 均静止在光滑水平面上．现给 A 球一个向右
的初速度 v0＝5m/s，之后与 B 球发生对心碰撞．碰后 B 球的速度可能为（ ）
A．2m/s B．3m/s C．4.5m/s D．5m/s
第Ⅱ卷（非选择题，满分 52 分）
二、实验题（每空 2 分，共 16 分）
13.图甲是探究向心力大小跟质量、半径、线速度关系的实验装置图。电动机带动转台匀速
转动，改变电动机的电压可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间。
用一轻质细线将金属块与固定在转台中心的力传感器连接，金属块被约束在转台的回槽中并
只能沿半径方向移动且跟转台之间的摩擦力忽略不计。
（1）某同学为了探究向心力跟线速度的关系，需要控制__________和__________两个变量
保持不变；
（2）现用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为 r，光电计时器读出转动的周期 T，则
线速度， v __________（用题中所给字母表示）；
（3）该同学多次改变转速后，记录了一系列力与对应周期数据，通过数据处理
描绘出了 F v2 图线（图乙），若半径 r 0.2m，则金属块的质量
m __________kg（结果保留 2 位有效数字）。
14.某同学用重物自由下落验证机械能守恒定律。实验装置如图甲所示。
（1）下列步骤是实验过程中的一部分，其中是多余的或错误的有( )
A．用天平称出重锤的质量
B．操作时，应先接通电源后释放纸带
C．用秒表测重锤下落的时间
D．释放纸带时，夹子应靠近打点计时器
（2）若实验中所用重锤质量m 1.0kg，打点纸带如图乙所示，打点时间间隔为 0.02s，则
打 B点时，重锤动能 EkB _________J。从开始下落起至 B点，重锤的重力势能减少量是
E 2p _______J（ g 9.8m/s ，结果保留三位有效数字）
v2
（3）根据纸带计算出相关各点的速度 v，用刻度尺量出下落的距离 h，以 为纵轴，以 h为
2
横轴做出的图像应该是下图中的___________。
三、解答题（本题有 4 小题，共 36 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只
写出最后结果的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
15．北京冬奥会将于 2022 年 2 月 4 日至 2 月 20 日举行，跳台滑雪是冬奥会最受欢迎的比赛
项目之一。现滑雪场地做如图所示简化：AB 段是助滑坡，倾角 37 ，BC
段是水平起跳台，AB 段与 BC 段平滑相连，且 BC 段摩擦可忽略不计。CD 段
是着陆坡，倾角也为 37 。滑雪运动员（可视为质点）在助滑坡上由静
止开始下滑，通过起跳台从 C 点水平飞出，在着陆坡 CD 上着陆。助滑坡与
滑雪板间的动摩擦因数为 0.125，运动员全程不使用雪杖助滑，空气阻
力不计， sin37 0.6， cos37 0.8， g 10m / s 2。若某次滑雪运动员在空
中飞行时间为 t 4.5s，求：
（1）运动员在 C 点水平飞出的速度 v 的大小；
（2）运动员在助滑坡上滑行的长度 S。
16.（8分）宇航员乘坐宇宙飞船到达一未知行星，进行科学实验：宇航员在该行星地面附近
高h处以某一水平初速度抛出一个小球，测得小球在空中运动时间为t。已知该行星表面无空
气，行星半径为R，万有引力常量为G。求：
（1）行星的第一宇宙速度；
（2）行星的平均密度。
17.（10 分）如图，半径 R=0.5m 的光滑圆弧轨道 ABC 与足够长的粗糙轨道 CD 在 C 处平滑连
接，O 为圆弧轨道 ABC 的圆心，B点为圆弧轨道的最低点。半径 OA、OC 与 OB 的夹角分别为
α=53°和β=37°。将一个质量 m=0.5kg 的物体（视为质点）从 A点左侧高为 h=0.8m 处的
P 点水平抛出，恰从与 P 点水平距离为 l=1.2m 的 A 点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物体
2
与轨道 CD 间的动摩擦因数μ=0.8，取 g=10m/s ，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
（1）物体水平抛出时的初速度大小 v0；
（2）物体经过 B 点时对圆弧轨道压力大小 FN；
（3）物体在轨道 CD 上运动的距离 x（结果保留两位小数）。
18.（10 分）如图所示，CDE 为光滑的轨道，其中 ED 段是水平的，CD 段是竖直平面内的半
圆，与 ED 相切于 D 点，且半径 R＝0.5 m。质量 m＝0.2 kg 的小球 B 静止在水平轨道上，另
一质量 M＝0.2 kg 的小球 A 前端装有一轻质弹簧，以速度 v0向左运动并与小球 B 发生相互
作用。小球 A、B 均可视为质点，若小球 B 与弹簧分离后滑上半圆轨道，并恰好能过最高点
C 2，弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度 g＝10 m/s ，求：
(1)小球 B 与弹簧分离时的速度 vB多大；
(2)小球 A 的速度 v0多大；
(3)弹簧最大的弹性势能 Ep是多少？
物理试题 参考答案
1.答案　D
1.解析　当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动，A、B
错误．物体做曲线运动，合外力一定不为 0，故 C错误．做变圆周运动的物体合外力不指向
圆心，做匀速圆周运动的物体合外力指向圆心，故 D正确．
2.答案　C
解析　由题图知，x 方向的初速度沿 x 轴正方向，y 方向的初速度沿 y 轴负方向，则合运动
的初速度方向不在 y 轴方向上；x 轴方向的分运动是匀速直线运动，加速度为零，y 轴方向
的分运动是匀变速直线运动，加速度沿 y轴方向，所以合运动的加速度沿 y轴方向，与合初
速度方向不在同一直线上，因此物体做曲线运动．根据速度的合成可知，物体的速度先减小
后增大，故 A错误；物体运动的加速度等于 y方向的加速度，保持不变，故 B错误；根据题
图可知物体的初速度大小为：v ＝ vx02＋vy02＝ 302＋4020 m/s＝50 m/s，故 C正确，D错误
．
3.答案　C
3.解析　因为皮带不打滑，A 点与 B点的线速度大小相等，都等于皮带运动的速率．根据向
v2
心加速度公式 a＝ ，可得 aA∶aB＝r2∶r1＝2∶1.由于 B、C 是固定在一起的轮上的两点，
r
所以它们的角速度相同．根据向心加速度公式 a 2n＝rω ，可得 aB∶aC＝r2∶r3＝4∶3.由此得
aA∶aB∶aC＝8∶4∶3，故选 C.
4.答案　C
1 y
4.解析　根据平抛运动的规律以及落在斜面上的特点可知，x＝vt，y＝ gt2，tan θ＝ ，
2 x
分别将 30°、60°代入可得左右两球平抛所经历的时间之比为 1∶3，两球下落高度之比为 1
∶9，选项 C正确．
5.答案　A
5.解析　甲、乙两卫星分别绕质量为 M 和 2M 的行星做匀速圆周运动，万有引力提供各自做
Mm 4π2 v2 GM
匀速圆周运动的向心力．由牛顿第二定律有 G ＝ma＝m r＝mω2r＝m ，可得 a＝ ，T＝
r2 T2 r r2
r3 GM GM
2π ，ω＝ ，v＝ .由已知条件可得 a 甲＜a 乙，T 甲＞T 乙，ω甲＜ω乙，v 甲＜v 乙
GM r3 r
，故正确选项为 A.
6.答案 D
6.解答：解：A、根据动能定理可得：ΔEk＝F 合 s，所以 Ek s图象斜率的绝对值表示合外力。
根据图乙可知，图象的斜率绝对值：k＝ΔEk/Δs＝8N；
根据牛顿第二定律可得：mgsinθ＋μmgcosθ＝F 合＝k，解得：μ＝0.25，故 A错误；
B、设物块沿斜面上滑的最大距离为 x，根据动能定理可得： F 合 x＝0 Ek0，解得：x＝4m，
故 B错误；
C、物块从斜面底端运动到最高点过程中，由于摩擦产生的热量为：Q＝μmgxcosθ，解得：Q
＝8J，故 C错误；
D、根据能量守恒定律可得物体回到斜面底端时的动能 Ek＝Ek0 2Q＝32J 2×8J＝16J，故 D
正确。
7.答案 C
7.解答：解：A: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：kmg T＝mLω2，
对 B有：T＋kmg＝m 2Lω2，
解得ω＝ 2kg 时，A、B相对于转盘会滑动，故 A正确；
3l
kg
B、当 B达到最大静摩擦力时，绳子开始出现 力，kmg＝m 2Lω2，当w> 时，绳子一定
弹 2L
有弹力，故 B正确；
kg 2kg
C、当角速度满足 2L 3L
D、当ω在03L
所受摩擦力一直增大，故 D正确；
故选：C。
8.答案 D
8.解答：A、由几何关系有：vB＝vAcosθ，显然 vA＞vB，故 A错误；
B、对 B 物体，由于始末位置的速度均为零，则 B 物体是先加速运动后减速运动，则其加速
度先向下，后向上，则拉力先小于重力，后大于重力，故 B错误；
C、对 A 和 B 系统，当 A 物体经过左侧滑轮正下方时，由于 B 减少的机械能最多，则 A 增加
的机械能也最多，故 A的速度最大，故 C错误；
1
D、由上一问的结论，对 AB系统，根据机械能守恒有：mg(hsinθ h)＝ mv 2
2 Am
，代入数据
得到 vAm＝1m/s，故 D正确；故选：D。
9.答案　AD
9.解析　重力做功只和高度差有关，故由 A到 B重力做的功等于 mgh，选项 A正确；由 A到
1
B重力势能减少 mgh，选项 B错误；由 A到 B小球克服弹力做功为 W＝mgh－ mv2，选项 C错
2
误，D正确．
10.答案　BD
10.解答：解：A、飞船在轨道Ⅰ上运动时速度方向沿轨迹的切线方向，时刻在变化，所以飞船做变速
运动，处于非平衡状态，故 A 错误；
B、飞船在轨道Ⅱ上从 A 点运行到 B 点，只有月球对飞船的引力做功，则飞船的机械能守恒，故 B 正
确；
C、飞船从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ上做近心运动，必须在 B 点减速，则飞船在轨道Ⅲ上通过 B 点的速率
小于在轨道Ⅱ上通过 B 点的速率，故 C 错误；
D、设月球的质量为 M，飞船到月球中心的距离为 r，加速度为 a，由牛顿第二定律得 GMm/r2＝ma，得
a＝GM/r2，则飞船经过同一点加速度一定，可知在轨道Ⅱ上通过 A 点时的加速度等于在轨道Ⅰ上通过 A
点时的加速度，故 D 正确。
11 答案：BC。
11.解答：解：A、小车在 14s～18s 时间内做匀减速直线运动，加速度大小为：a＝Δv/Δt＝1.5m/s2，
小车受到的阻力大小 Ff＝ma＝2×1.5N＝3N
在 10～14s 内小车做匀速直线运动，牵引力为：F＝Ff，则小车的额定功率为 P＝Fvm＝3×6W＝18W，
故 A 错误；
B、设 2 10s 内动力的冲量为 I，由动量定理得：I Fft＝mvm mv，由图知 t＝8s，v＝3m/s，vm＝6m/s
，解得 I＝30N s，故 B 正确；
C、0～2s 内小车的加速度大小为：a′＝Δv/Δt＝1.5m/s2，根据牛顿第二定律得：F′ Ff＝ma，得
牵引力为：F′＝Ff＋ma＝3N＋2×1.5N＝6N
位移 x1＝1/2a′t′2＝3m，则 0～2s 内小车牵引力做功为 W1＝F′x1＝6×3J＝18J；
2～10s 内牵引力做功为 W2＝Pt＝18×8J＝144J，小车加速阶段的平均功率为
P＝(W1＋W2)/t=16.2W，故 C 正确；
D、设加速阶段小车的位移大小为 x，0 10s 内，根据动能定理得：W1＋W2 Ffx＝1/2mv2m 0，解得 x＝42m
，故 D 错误。
12答案 AB
12.解：如果两球发生完全非弹性碰撞，碰撞后两球速度相等，设大小是 v，两球碰撞过程
系统动量守恒，以 A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mAv0＝（mA＋mB）v，代入
数据解得：v＝2m/s
如果两球发生完全弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，设碰撞后 A的速度大小
为 vA，B的速度大小为 vB，以 A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mAv0＝mAvA＋mBvB
，
1 1 1
由机械能守恒定律得： m v2 ＝ m v2A 0 A A＋ m 2Bv B
2 2 2
代入数据解得：vA＝ 1m/s，vB＝4m/s，负号表示方向与正方向相反
碰撞后 B球的速度范围是：2m/s≤vB≤4m/s，故 AB正确，CD错误。
故选：AB。
2p r
13. 质量 半径 0.18
T
14. AC 2.21 2.25 C
15.【答案】 （1）30m/s；（2）90m
15.（8分）【解析】
（1）设运动员从 C点到着落点的距离为 L，根据平抛运动特点可得
Lsinq 1= gt 2
2 1分
L cosq = vt 1分
解得
v = 30m/s 1分
（2）在助滑坡滑动时，对运动员进行受力分析，根据牛顿第二定律可得
mg sinq - mmg cosq = ma 1分
解得
a = 5m/s2 1分
根据运动学公式
v2 - 0 = 2aS 2分
解得
S = 90m 1分
16.（8分）解：
（1）小球做平抛运动，设小球质量为m，行星质量为M，行星重力加速度为g，第一宇宙速度
为v，则
h 1 gt 2 （2分）
2
GMm m 2
2 （1分） R R
GMm
2 mg （1分） R
2Rh
解得 （1分）
t
（2）设行星体积为V，密度为ρ，则
V 4 R
3
（1分）
3
M （1分）
V
3h
解得 2 （1分） 2 RGt
17.(10分）解：（1）物体恰从 A点沿切线方向进入圆弧轨道，平抛运动规律，有：
h 1 gt2 ………………①（1分）
2
gt
tan
v ………………②（1分） 0
联解①②得：
v0 =3m/s ………………③（1分）
（2）物体从 P至 B点的过程，由机械能守恒，有：
mg (h + R - Rcosa ) 1= mv2 1- mv2B 0 ………………④（1分） 2 2
经过 B点时，由圆周运动向心力公式有：
2
FN - mg=m
vB ………………⑤（1分）
R
由牛顿第三定律有：
FN =FN ………………⑥（1分）
联解④⑤⑥得：
FN = 34N ………………⑦（1分）
（3）根据题意可知，物体沿轨道 CD向上作匀减速运动，速度减为零后将不会下滑。
从 B到上滑至最高点的过程，由动能定理有：
- mgR(1- cosb )- (mg sin b + mmg cosb )x 0 1= - mv2B ………………⑧（2分） 2
解⑧得：
x 1.09m ………………⑨（1分）
18.【答案】　(1)5 m/s　(2)5 m/s　(3)1.25 J
v
18.（10分）【解析】　(1)设小球 B恰好过 C点时速度为 vC，则有 mg＝m ① 1分
R
1 1
－mg·2R＝ mv2C－ mvB2② 1分
2 2
联立①②解得 vB＝5 m/s。 1分
(2)小球 B与弹簧分离前后，小球 A、B及弹簧系统动量守恒，由动量守恒定律及能量守恒定
律有 Mv0＝MvA＋mvB③ 1分
1 1 1
Mv20＝ MvA2＋ mv2B④ 1分
2 2 2
联立③④解得 v0＝5 m/s。 1分
(3)对小球 A、B及弹簧系统，当 A、B两者速度相同时，弹簧有最大弹性势能 Ep，设共同速
度为 v，由动量守恒定律及能量守恒定律有 Mv0＝(M＋m)v⑤ 1分
1 1
Ep＝ Mv02－ (M＋m)v2⑥ 2分
2 2
联立⑤⑥解得 EP＝1.25 J。 1分