广西壮族自治区河池市2021-2022学年高一下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

河池市2021-2022学年高一下学期期末考试
物理
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1．下列关于对行星的运动理解正确的是（ ）
A．行星与太阳的连线始终与行星的速度方向垂直
B．太阳是宇宙的中心，其他星体均环绕太阳运行
C．太阳处在行星运行轨道的中心
D．离太阳越远的行星，环绕太阳运行一周的时间越长
2．新能源汽车具有广阔的发展前景，主要优点是低能耗、轻污染．某新能源汽车生产厂家为了测试一款新能源汽车的性能，司机驾驶该汽车以恒定的加速度由静止开始沿平直的公路行驶，达到发动机额定功率后保持功率不变，最终匀速行驶．假设汽车所受的阻力不变，则汽车的速度v、加速度a、牵引力F、发动机的功率P随时间t的变化规律正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．金家庄特长螺旋隧道为2022年冬奥会重点交通工程．由于需要克服约250m的高度差，如果不建螺旋隧道，会造成路线纵坡坡度过大，无法保证车辆的安全行驶．因此这一隧道工程创造性地设计了半径为860m的螺旋线，通过螺旋线实现原地抬升112m，如图所示．下列对这段公路的分析，说法正确的是（ ）
A．车辆转弯处，路面应适当内高外低
B．车辆以某一恒定速率转弯时，转弯半径越大，所需的向心力越小
C．车辆上坡过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力、下滑力
D．通过螺旋隧道设计，有效减小坡度，主要目的是减小车辆行驶过程中的摩擦力
4．某实验小组的同学为了探究运动的合成与分解，将一蜡块放在竖直的玻璃管内，蜡块沿玻璃管向上做匀速直线运动，同时在水平外力的作用下使玻璃管沿水平方向做匀变速直线运动，描绘出的蜡块的轨迹图线如图所示，从运动开始经2s的时间蜡块由原点运动到图中的A点，A点的坐标如图．则下列说法正确的是（ ）
A．蜡块沿玻璃管向上的速度为0.6m/s B．蜡块的加速度大小为
C．2s末蜡块的速度大小为2.2m/s D．经过足够长的时间，轨迹可以平行于x轴
5．如图所示为闹钟内部的传动装置，其中A、B、C三点为齿轮1、2、3边缘上的三点，其中齿轮的半径关系为、，齿轮1为主动轮，且沿顺时针方向以恒定的角速度转动．则下列说法正确的是（ ）
A．齿轮2沿逆时针方向转动、齿轮3沿顺时针方向转动
B．B、C两点的角速度之比为
C．A、C两点的向心加速度之比为
D．A、B两点的转动周期之比为
6．如图所示，一定质量且可视为质点的小球用不可伸长的轻绳拴接，另一端固定在天花板上的O点．第一次，将轻绳拉直且将小球由与悬点等高的位置静止释放，经过一段时间小球运动到悬点正下方的C点（图中未画出）；第二次，在轻绳的中点B且与圆心等高的位置钉一光滑的钉子，将轻绳拉直且将小球由与悬点等高的位置静止释放（轻绳位于钉子的上侧），经过一段时间小球运动到B点正下方的D点（图中未画出）．则下列说法正确的是（ ）
A．小球在D点的重力势能为C点重力势能的2倍
B．两次释放瞬间小球的重力势能大小可能不同
C．第一次重力势能的减少量为第二次重力势能减少量的2倍
D．小球在C点时轻绳的拉力等于小球在D点时轻绳拉力的2倍
7．如图所示，空间有一半径为R质量分布均匀的球体，球的右侧有一质量为m的可视为质点的物体，物体距离球体球心O之间的距离为2R，O与物体的连线在同一水平线上，球对物体的引力大小为．现从球中挖走两个半径为的小球，小球的球心、与O点的连线在同一竖直线上．则剩余部分对物体的引力大小为．则为（ ）
A． B．
C． D．
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
8．下列关于各种能量变化的说法正确的是（ ）
A．物体的速度发生变化时，物体的动能不一定变化
B．物体做匀速圆周运动时，机械能一定守恒
C．物体重力势能增大时，则其动能一定减小
D．物体动能增大时，则其合外力一定做正功
9．随着“天问一号”火星探测器的发射，人类终将揭开火星的神秘面纱．“天问一号”接近火星附近时首先进入轨道1、然后再经过两次变轨，最终“天问一号”在火星表面附近的轨道3上环绕火星做匀速圆周运动，其简易图如图所示，已知万有引力常量为G．则下列说法正确的是（ ）
A．“天问一号”在轨道1的运行周期大于在轨道3的运行周期
B．“天问一号”若从轨道1变轨到轨道2，需在A点朝运动的反方向喷气
C．如果已知火星的半径和“天问一号”在轨道3上运行的周期，可求火星表面的重力加速度
D．如果已知“天问一号”在轨道3上运行的角速度，可求火星的平均密度
10．如图所示，质量为M、长为L＝4m的木板Q放在光滑的水平面上，可视为质点的质量为m的物块P放在木板的最左端．t＝0时刻给物块水平向右的初速度，当物块P滑到木板Q的最右端时木板Q的位移为x＝7m．则下列说法正确的是（ ）
A．P、Q所受的摩擦力之比为
B．摩擦力对P、Q所做的功的绝对值之比为
C．P减小的动能与P、Q间因摩擦而产生的热量之比为
D．Q增加的动能与系统损失的机械能之比为
三、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．（6分）晓宇同学通过描点法来研究平抛运动的规律时，利用了如图甲所示的装置．
（1）为了减小实验误差，下列操作必须的有______．
A．实验时没有必要保证小球的释放点必须在同一位置
B．实验时，应在坐标纸上适当多地记录小球的位置
C．操作前，应调节斜槽的末端水平
D．小球的释放点距离斜槽末端的高度越高越好
（2）晓宇在某次操作中得到了如图乙所示的轨迹，a、b、c为轨迹上的三点，相邻两点间水平和竖直方向的间距已标出，如果重力加速度为g，则小球离开斜槽末端的速度______；小球在轨迹b点处的竖直速度为______．（用图中量和已知量表示）
12．（8分）某实验小组的同学利用如图甲所示的装置完成了“验证机械能守恒定律”的实验，将气垫导轨沿倾斜方向固定在水平桌面上，倾角为，将光电门固定在气垫导轨上，带有挡光条的滑块由光电门上方静止释放．
（1）实验时，该小组的同学利用刻度尺测量了挡光条的宽度，如图乙所示，该刻度尺的读数为______mm；
（2）已知挡光条的宽度为d，释放点到光电门的距离为L，滑块经过光电门的挡光时间为t，重力加速度为g，若滑块下滑过程中滑块的机械能守恒，则关系式______成立（用已知量表示）；
（3）多次改变释放点到光电门的距离L，并记录每次滑块经过光电门时的挡光时间t，该小组的同学利用图像法验证了机械能守恒定律，坐标系以L为纵轴，为了便于验证，应以______（填“t”“”或“”）为横轴，若图线的斜率为k，重力加速度g＝______时滑块下滑过程中的机械能守恒．
13．（10分）2021年10月，神舟十三号载人飞船成功发射，飞船经多次变轨后与空间站组合体完成交会对接，共同沿圆形轨道环绕地球运行．已知运行线速度为v，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，求：
（1）若点火不久，火箭竖直发射升空的某一瞬间，仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的2.5倍，该瞬间飞船的加速度大小；
（2）空间站运行轨道离地面的高度．
14．（14分）旋转飞椅是一项大人和小孩都喜爱的娱乐项目，但有一定的危险性．现做一模拟实验，在座椅上固定一个50kg的假人模型，如图所示，假人模型用B表示，可看成质点．圆盘半径R＝2m，圆盘中心O到地面的高度为h＝6m，绳索AB长为L＝5m，绳与竖直方向的夹角为．当装置缓慢增加转速，使角缓慢增加至53°时，绳索刚好断裂，不计绳的质量和空气阻力（取，，，，，结果可用根号表示）．求：
（1）当时，假人模型的速度v为多大；
（2）角由37°缓慢增加至53°时，假人所受重力做了多少功；
（3）假人落地时的速度大小．
15．（16分）如图所示，一可视为质点、质量为m的小物块在A点从静止开始沿光滑轨道AB下滑，进入半圆形光滑轨道BC，运动半周后恰好能通过轨道BC的最高点C，最后落回到倾斜轨道AB上．已知倾斜轨道AB倾角为37°，半圆形轨道半径R＝0.9m，倾斜轨道与半圆轨道在B点平滑连接，g取，，，不计空气阻力，求：
（1）小物块经过C点时的速度大小；
（2）小物块从C点落回到倾斜轨道AB上的运动时间t；（结果可保留根号）
（3）若小物块从倾斜轨道AB上的D点（图中未画出）自由滑下，运动过程中不能脱离轨道，求D点与水平面间的高度h的取值范围．
河池市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．D 行星的运动轨道为椭圆，则行星从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于90°，行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于90°，A错误；
地心说和日心说都不完善，太阳、地球等天体都是运动的，不可能静止，B错误；
太阳应处在行星运行轨道的一个焦点上，C错误；
行星在椭圆轨道上运动的周期T和半长轴a满足（常量），轨道半长轴越长，运动周期越长，并且对于同一中心天体，k不变，D正确．
2．C 由题意可知汽车以恒定的加速度启动，则汽车做匀加速直线运动，汽车的牵引力恒定不变，当汽车的功率等于额定功率时汽车的匀加速直线运动结束，此后汽车保持恒定的功率不变，由可知汽车的速度增大，汽车所受的牵引力减小，由牛顿第二定律可知汽车的加速度逐渐减小，当汽车的加速度减为零，即牵引力等于阻力时，汽车的速度大小最大，此后汽车开始匀速直线运动，AB错误，C正确；
汽车做匀加速直线运动时，又，，整理得，则该阶段P关于t的图像为一条过原点的倾斜直线，汽车的功率达到额定功率时，汽车的功率恒定不变，D错误．
3．B 转弯处的路面适当内低外高支持力沿指向圆周方向的分力可以为汽车提供一部分向心力，使汽车转弯更安全，故A错误；
根据向心力公式可知，车辆以某一恒定速率转弯时，转弯半径越大，所需的向心力越小，故B正确；
车辆上坡过程中受到重力、支持力、摩擦力、牵引力，没有下滑力，故C错误；
减小坡度的主要目的是为了减小汽车重力沿坡的斜面向下的分力，故D错误．
4．A 由题意可知，蜡块在竖直方向做匀速直线运动，由得，A正确；
水平方向上蜡块做初速为零的匀加速直线运动，则由得，B错误；
2s末蜡块的水平速度大小为，2s末蜡块的速度大小为，C错误；
由于沿y轴的正方向蜡块做匀速直线运动，即使经过足够长的时间沿y轴方向的速度保持不变，则合速度不可能平行于x轴，D错误．
5．B 由题意可知，齿轮1沿顺时针方向转动，则齿轮2和齿轮3均沿逆时针方向转动，A错误；
由传动装置可知，A、B、C三点的线速度大小相等，则由公式可知B、C两点的角速度之比，B正确；
由公式可知A、C两点的向心加速度之比为，C错误；
由公式可知A、B两点的转动周期之比为，D错误．
6．C 小球重力势能的大小与零势能面的选择有关，因此小球在D点的重力势能与C点重力势能的大小关系不能确定，A错误；
无论取哪个面为零势能面，由于小球释放瞬间位于同一水平面上，所以两次释放瞬间小球的重力势能大小一定相等，B错误；
假设轻绳的长度为l，第一次小球重力势能的减少量大小为，第二次小球重力势能的减少量大小为，所以第一次重力势能的减少量为第二次重力势能减少量的2倍，C正确；
小球由释放到轻绳呈竖直的过程中，小球的机械能守恒，则由机械能守恒定律得，小球位于最低点时由牛顿第二定律得，解得，显然轻绳竖直时轻绳的拉力大小与轻绳的长度无关，D错误．
7．D 假设大球的质量为M，则该球对物体的引力大小为，挖走的小球质量为，挖走的球与物体之间的距离为，挖走的一个小球与物体之间的引力大小为，整理得，设与物体的连线与水平方向的夹角为，则挖走的两个小球与物体之间的引力为，解得，，得，D正确．
8．AD
9．ACD 由题图可知，轨道1的半长轴最大，轨道3的半径最小，则由开普勒第三定律可知，天问一号在轨道1的运行周期大于轨道3的运行周期，A正确；
天问一号由轨道1进入轨道2，需在A点点火减速，即朝运动方向喷气，B错误；
如果已知火星的半径和轨道3的周期，则和可解得，C正确；
如果已知天问一号在轨道3的角速度，则由，火星的质量为，又火星的体积为，联立解得，D正确．
10．BC P对Q的摩擦与Q对P的摩擦是作用力、反作用力，即P、Q所受的摩擦力之比为，A错误；
摩擦力对物体P所做的功为，摩擦力对物体Q所做的功为，摩擦力对P与摩擦力对Q所做的功的绝对值之比为，B正确；
对P由动能定理得，对Q由动能定理得，P、Q组成的系统因摩擦而产生的热量为，即系统损失的机械能为fL，则，C正确；
，D错误．
11．（1）BC（2分），（2），（每空2分）
解析：（1）因为要画同一运动的轨迹，每次释放小球的位置必须相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，A错误；
记录点应适当多一些，能够保证描点所得的轨迹更平滑、准确，B正确；
本实验为了研究小球做平抛运动的轨迹，因此必须保证小球离开斜槽末端的速度水平，所以操作前，必须调节斜槽的末端水平，C正确；
小球释放的初始位置并非越高越好，若是太高，导致水平抛出的速度太大，实验难以操作，D错误；
（2）小球在竖直方向上做自由落体运动，连续相等时间内的位移差为常数，即，所以，小球平抛运动的初速度大小为，整理得；，．
补充说明：（1）选BC给2分，单选B或C给1分，有错选不得分。
（2）或（2分）；
或或（2分）
12．（1）9.5（9.3~9.7均正确，1分） （2）（2分）
（3）（2分） （3分）
解析：（1）由刻度尺的读数规则可知，刻度尺的读数应为主刻度加估读，则该刻度尺的读数为9mm＋0.5mm＝9.5mm；
（2）滑块经过光电门时的速度为，若滑块下滑过程中的机械能守恒，则由机械能守恒定律得，整理得；
（3）由得，则，解得．
补充说明：
第2问：未化简如：、或均正确2分
13．解：（1）仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的2.5倍，由牛顿第三定律可知宇航员受到的支持力（1分）
那么宇航员受到的合外力：（2分）
故此时飞船的加速度大小：（1分）
补充说明：第一问写：（1）的都不给分；
（2）把g的数值带进去算的不给分；
（3）写的给1分；
（4）求的不给分。
（2）地球表面，物体重力即万有引力：（2分）
即：（1分）
飞船沿圆形轨道环绕地球运行，万有引力提供向心力，所以有（2分）
所以飞船离地面的高度（1分）
补充说明：第二问写：或者写都给3分，但如果出现连等情况比如扣1分。
14．解：（1）假人转动半径（1分）
由受力分析可得（2分）
解得（1分）
（2）角由37°缓慢增加至53°时，（1分）
可得（2分）
（3）绳断时假人的线速度（2分）
（1分）
解得（1分）
从绳断到落地由动能定理有（2分）
联立解得落地时的速度（1分）
补充说明：
第一问写给1分，给1分；
第二问写给1分，给1分；
第三问写给1分，给1分，另外用平抛运动解最后求绳断后到落地假人的速度大小给分如下：
此时距地面高度（1分）
（1分）
∴（1分）
假人速度大小（1分）
15．解：（1）恰好过C点，则过C点时小物块所受弹力为0
由向心力公式得：（2分）
代入数据解得（1分）
补充说明：第一问没有写，直接写，给1分
公式中R写r，结果算对，则不扣分，如果计算结果错误给1分
（2）小物块从C点落回到倾斜轨道AB上，做平抛运动
竖直方向：（1分）
水平方向：（1分）
由几何关系得：（2分）
联立方程解得：（1分）
补充说明：（1）没有其他公式直接写关于t方程或次方程的变形式，则不给分
（2）关于t的表达式写（4分）
是（1分），（1分），（2分）综合式，可以给（4分）
结果（1分）或（1分）不化简正确也给分
（3）写不给分。
（3）当小球恰好能通过C点时，从D到C由动能定理得：（2分）
解得（1分）
所以（1分）
当小球恰能到达圆心等高处时，
由动能定理得（2分）
解得（1分）
所以（1分）
综上，h的取值范围为或
补充说明：两种情况，每种情况4分；评分按原标准答案．
若学生在求解两种情况后，没有写和，
但是在最后求解后写明“物块不脱离轨道，D点与水平面高度h满足或”则不扣分。