河南省商开大联考2021-2022学年高一下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

商开大联考2021-2022学年高一下学期期末考试
物理
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分．满分100分，考试时问90分钟．
2，答题前，考生务必用直径0．5毫来思色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚．
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区战内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效．
4．本卷命题范围：人教版必修第二册．
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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，有选错的得0分）
1．关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是（ ）
A．物体的动能一定时刻发生变化 B．物体的速度一定时刻发生变化
C．物体的加速度一定时刻发生变化 D．物体所受的合外力一定时刻发生变化
2．如图所示，某齿轮传动机械中的三个齿轮的半径之比为，当齿轮转动的时候，小齿轮边缘的P点和大齿轮边缘的Q点的线速度大小之比和周期之比分别为（ ）
A．； B．； C．； D．；
3．如图所示，一小圆环从光滑竖直杆上的M点由静止开始下滑，轻杆固定在地面上的Q点，下滑过程中，不计空气阻力，则圆环的动能正比于（ ）
A．下降的高度 B．下降的时间 C．下降的速度 D．距Q点的高度
4．2022年5月5日，我国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载我火箭，成功将吉林一号宽幅01C卫星送入预定轨道．已知该卫星先以近地点P点所在的圆为轨道做圆周运动，稳定后再变轨为如图所示的椭圆轨道，两轨道相切于P点．忽略空气阻力和卫星质量的变化，则（ ）
A．宽幅01C卫星在椭圆轨道上运动的周期小于在圆轨道上运动的周期
B．宽幅01C卫星在椭圆轨道上运动时，在P点的线速度小于在Q点的线速度
C．宽幅01C卫星由圆轨道变为椭圆轨道时需要在P处点火加速
D．宽幅01C卫星从P点运动到Q点的过程中，卫星的动能增大
5．某同学站在楼上玩水枪游戏时，枪口离地高度为，若水从枪口沿水平方向射出的速度大小为，水射出后落到水平地面上．不计空气阻力，重力加速度大小g取，则（ ）
A．射出的水的位移大小为
B．射出的水在空中的运动时间为
C．射出的水落到地而上时速度大小为
D．射出的水落到地面上时速度方向与地面夹角的正切值为1
6．长为l的轻绳末端系一小球（可视为质点），用手握住经绳另一端使小球在水平面内做匀速圆周运动．已知轻绳能承受的最大拉力为小球重力的倍，则小球做圆周运动的最大半径为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，宇宙中存在着离其他恒星较远的、由质量均为m的三颗星组成的三星系统，可忽略其他星体对三星系统的影响．三颗星位于边长为R的等边三角形的三个顶点上，并沿三角形的外接圆运行，引力常量为G．则运行的周期为（ ）
A． B． C． D．
8．在大型货场，常通过斜面将货物送上货车，这个过程简化为如图所示模型：固定光滑斜面的倾角为，质量为M的物块，在沿斜面向上的恒力F作用下，由静止开始从斜面的底端向上做匀加速直线运动，经时间t物块运动至斜面E点（图中未标出），然后撤去外力F，再经过时间物块速度减为零．已知外力F做的功为，则撤去外力F时物块的动能为（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示，一质量为m的小球从坡面上A点由静止下滑至B点，已知A、B两点间的高度差为H，C点与B点的高度差为h，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．小球在A点的重力势能一定为
B．小球从A点到B点过程中机械能守恒
C．小球从A点到B点过程中重力做功为
D．小球在C点的速度大小可能为
10．一小船渡河，河宽，河水的流速与船离一侧河岸的距离d的变化关系如图所示，船在净水中的速度，若要使船以最短的时间渡河，则（ ）
A．船在行驶过程中，船头与上游河岸成角
B．船运动的轨迹不可能是直线
C．船渡河的最短时间是
D．船在河水中的最大速度是
11．2022年5月10日，天舟四号货运飞船与天和核心舱完成自主快速交会对接．天和核心舱绕地球运行的轨道可视为圆轨道且离地面的高度约为，地球半径约为，地球同步卫星离地面的高度约为，下列说法正确的是（ ）
A．核心舱在轨道上运行的周期小于地球同步卫星在轨道上运行的周期
B．航天员在空间站内自由漂浮是因为其所受引力近似为零
C．天和核心舱运行的速度小于地球第一宇宙速度
D．宇航员在空间站内处于平衡状态
12．如图所示，质量为的甲物体用细线跨过定滑轮及轻质弹簧与质量为m的乙物体相连，用手托着物体甲使弹簧处于原长，开始时细绳刚好绷直，物体乙静止在地面上，弹簧的劲度系数为，已知弹簧的弹性势能与形变量之间的关系为，重力加速度大小为g，不计一切摩擦及空气阻力，则从物体甲开始下落至物体乙刚要离开地面的过程中（物体甲未触地），下列说法正确的是（ ）
A．物体甲下落的高度为
B．物体甲和弹簧组成的系统机械能守恒
C．物体乙刚要离开地面时，弹簧的弹性势能为
D．物体乙刚要离开地面时，物体甲的速度大小为
二、实验题（本题共2小题，共12分）
13．（6分）某学习小组的三个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：
（1）甲同学采用如图甲所示的装置．为了验证做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落．关于该实验，下列说法中正确的有_________．
A．两球的质量应相等 B．两球应同时落地
C．应改变装置的高度，多次实验 D．实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
（2）乙同学采用如图乙所示的装置．两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切（水平板足够长），两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等．现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的末端射出．实验可观察到的现象是______________．仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象．
（3）丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长均为，如果重力加速度g取，则照相机的闪光频率是__________；小球经过B点时的速度大小为________．
14．（6分）某同学“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，质量的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点，如图乙所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为所打的第一个点，A、B，C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知所用交流电源的频率为，当地重力加速度g取．回答下列问题：
（1）取图中O点和B点来验证机械能守恒定律：计时器打B点时重物的速度大小为___________；从O点到B点，重物的重力势能减少量_________J，动能增加量__________J．（结果保留三位有效数字）
（2）实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_____________（填选项前的字母）．
A．利用公式计算重物速度
B．利用公式计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D．没有采用多次实验取平均值的方法
三、计算题（本题共4小题，共计40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（8分）2022年6月5日，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，3名航天员进驻核心舱并计划在轨驻留6个月，假设核心舱绕地球做匀速圆周运动，核心舱距离地球表面的高度为h，在轨运行的周期为T，地球半径为R，万有引力常量为G．求：
（1）地球的质量；
（2）地球的第一宇宙速度．
16．（8分）在时刻，一质量为的物块在水平外力的作用下在光滑水平地面上从静止开始运动，物块的加速度一时间关系图像如图所示，求：
（1）在第末，外力的功率；
（2）在外力F做的总功．
17．（10分）如图所示，长度为的轻绳，一端茬者一质量的小球在竖直面内做圆周运动，小球可视为质点且在运动过程中绳子始终处于翔紧状态．斜面左上端与圆相切于A点，斜面倾角为，高为，重力加速度g取，，，忽略空气阻力．
（1）若小球刚好通过最高点，求小球此时的速度大小；
（2）若轻绳能承受的最大张力为，求小球在最低点时速度的最大值；
（3）若小球达到（2）问中速度的最大值时绳子刚好断裂，此后小球从光滑宽阔的斜面A处水平射入斜面，最后从B处离开斜面，求小球从A处到达B处所用的时间和沿初速度方向的位移大小．
18．（14分）如图所示，倾角为的传送带（足够长）以恒定速率顺时针转动，在时，将质量的物体（可视为质点）轻放在传送带上，物体在做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小为，物体在时速度达到传送带速度后，在继续向下做匀加速直线运动，加速度大小，已知，重力加速度g取．求：
（1）物体与传送带间的动摩擦因数；
（2）在前内，传送带对物体做的功和物体与传送带间因摩擦产生的热量．
商开大联考2021-2022学年高一下学期期末考试
物理
参考答案、提示及评分细则
1．B 做曲线运动的物体速度方向时刻发生改变，但速率可能不变，如匀速圆周运动，选项A错误、B正确，做曲线运动的物体所受的合外力可能不变，加速度也可能不变，如平抛运动，选项C、D错误．
2．C 题图中三个齿轮边缘线速度相等，则P点和Q点的线速度大小之比为；由可知，线速度一定时，周期与半径成正比，则P点和Q点周期之比为，选项C正确．
3．A 圆环下落过程中，由动能定理有，由此可知选项A正确．
4．C 根据开普勒第三定律，卫星的道半长轴越大，周期越大，选项A错误；由开普勒第二定律得，卫星在近地点的速度大于在远地点的速度，选项B错误；卫星在P点由圆轨道变为椭圆轨道是离心运动，需要加速，选项C正确；卫星从P点运动到Q点的过程中，远离地球，地球对卫星的引力做负功，卫星的动能减小，选项D错误．
5．A 由得，射出的水水平位移，位移为，选项A正确、B错误；落到地面上时竖直分速度，落到地面上速度为，选项C错误；落到地面上时速度方向与地面夹角的正切值，选项D错误．
6．C 当轻绳的拉力达到所能承受的最大值时，设此时的轻绳与竖直方向的夹角为，则有，此时小球做圆周运动的半径为，选项C正确．
7．B 三颗星体之间的距离均为R，由几何关系知，三颗星体做圆周运动的半径为，任一星体所受的合力充当向心力，即有，解得，选项B正确．
8．C 取沿斜面向上为正方向，则由匀变速直线运动的规律有，匀加速过程，匀减速过程，联立解得，由牛顿第二定律有，联立解得；由动能定理可知，撤去外力F前，外力F对物块做的功为，合力对物块做的功为，即撤去外力F时物块的动能，选项C正确．
9．CD 由于末选定零势能面，小球在A点的重力势能无法确定，选项A错误；由于坡面粗糙、光滑未知，机械能不一定守恒，选项B错误；重力做功只与始末位置的高度差有关，，选项C正确；若坡面光滑，则由机械能守恒定律有，得，选项D正确．
10．BD 船头始终与河岸垂直，渡河时间最短，选项A错误；由于水流速度变化，船头始终与河岸垂直，所以合速度方向变化，运动的轨迹不可能是直线，选项B正确；船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直时渡河时间最短，即，选项C错误；船在河水中的最大速度为，选项D正确．
11．AC 同步卫星轨道半径比核心舱轨道半径大，根据，可知轨道半径越大周期越大，则核心舱在轨道运行周期比同步卫星的运行周期小，选项A正确；航天员在空间站内环绕地球做圆周运动过程，引力提供向心力而处于漂浮状态，选项B错误；第一宇宙速度为卫星绕地球表面做匀速圆周运动的最大环绕速度，天和核心舱运行的速度小于地球第一宇宙速度，选项C正确；宇航员在空间站内处于完全失重状态，选项D错误．
12．BD 物体乙刚要离开地面时，对地面恰好无压力，则此时弹簧的弹力为，由胡克定律知，联立解得，选项A错误；物体甲下落过程中，对于甲和弹簧组成的系统，只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，选项B正确；物体乙刚要离丌地面时，由题知，选项C错误；从物体甲开始下落至物休乙刚要离并地面的过程中，由机械能守恒定律有，得，选项D正确．
13．（1）BC（1分） （2）P球击中Q球（1分） （3）10（2分） 2.5（2分）
解析：（1）小锤打击弹性金属片后，A球做平抛运动，B球做自由落体运动．A球在竖直方向上的运动情况与B球相同，做自由落体运动，因此两球同时落地．实验时，需A、B两球从同一高度开始运动，对质量没有要求，但两球的初始高度及打击力度应该有变化，要进行3~5次实验得出结论．本实验不能说明A球在水平方向上的运动性质，故选项B、C正确，A、D错误．
（2）两球在水平方向的运动是相同的，则在相同的时间内水平位移相同，则实验可观察到的现象是P球击中Q球．
（3）从图中看出，A、B、C3个点间的水平位移均相等，，因此这3个点是等时间间隔点．竖直方向两段相邻位移之差是个定值，即，解得，闪光频率；小球运动中水平分速度的大小，小球经过B点的竖直分速度，则经过B点的速度．
14．（1）1.92（1分） 0.188（1分） 0.184（2分） （2）C（2分）
解析：（1）因为B为段的中间时刻，打B点时速度；O到B过程，．
（2）重物重力势能的减少量大于动能的增加量，是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响，C正确．
15．解：（1）设地球的质量为M，由万有引力提供向心力有（2分）
解得（2分）
（2）对于地球表面附近的卫星，有（2分）
解得（2分）
16．解：（1）由图像知，在内，在内
由牛顿第二定律有（1分）
在末，有（1分）
又（1分）
解得（1分）
（2）由图像知，在第末，物块的速度（1分）
物块在内，由动能定理有（2分）
解得（1分）
17．（1）解：小球刚好通过最高点时，重力恰好提供向心力，有（1分）
解得小球刚好通过最高点时的速度大小（1分）
（2）在最低点由牛顿第二定律得（2分）
解得（1分）
（3）小球受重力和支持力两个力作用，合力沿斜面向下，与初速度方向垂直，做类平抛运动，根据牛顿第二定律知，小球的加速度（1分）
小球在沿加速度方向上的位移为，根据（1分）
解得小球从A处到达B处所用的时间（1分）
由（2）问知小球运动到A点时
小球从A处到达B处在沿初速度方向的位移大小（1分）
解得（1分）
18．解：（1）开始时物体所受摩擦力方向沿传送带向下，物体与传送带速度相等后所受摩擦力方向沿传送带向上，则（1分）
（1分）
联立解得物体与传送带间的动摩擦因数（1分）
（2）在，物体运动的位移为（1分）
此过程传送带对物体做的功为（1分）
在，物体运动的位移为（1分）
此过程传送带对物体做的功为（1分）
在前内，传送带对物体做的功为
解得（1分）
内物体与传送带间的相对位移为（1分）
产生的热量为（1分）
内物体与传送带间的相对位移为（1分）
产生的热量为（1分）
则在前内产生的总热量为（1分）
解得（1分）