安徽省滁州市定远县育才学校2021-2022学年高一下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

定远育才学校2021-2022学年度第二学期期末考试
高一物理试题
第I卷（选择题）
一、单选题(共7小题，共28分)
1．如图所示，人在岸上拉船，已知船的质量为m，水的阻力恒为f，当轻绳与水平面的夹角为θ时，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则（　　）
A．人拉绳行走的速度为 B．人拉绳行走的速度为
C．船的加速度为 D．船的加速度为
2．乒乓球是我国的国球，是一项集健身、竞技和娱乐为一体的运动项目。我国乒乓健儿也多次在国际赛事上取得优异成绩，如图两名运动员从乒乓球台两端的正上方不同高度处分别发出A、B两球（B球的高度大于A球的高度），假设两球都做平抛运动，都恰好能越过球网，同时落到对方台面上，则下列说法正确的是（　　）
A．A、B两球同时发出 B．A球先到达球网上端
C．A球落到球台上时，距球网更近 D．落到球台前瞬间，B球的速度一定较大
3．如图1所示，金属圆筒中心轴线为，圆筒高，半径，一质量的磁铁（可视为质点）从圆筒的顶端竖直做匀加速直线运动到圆筒底端用时；现将圆筒倾斜放置，圆筒绕轴以角速度匀速转动，如图2所示，该磁铁在筒壁内始终保持相对静止。磁铁与圆筒间的动摩擦因数为0.5，轴与水平方向的夹角为，磁铁与圆筒的磁力恒定，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，，，则的最小值为（　　）
A．rad/s B．rad/s C．rad/s D．rad/s
4．天问一号火星探测器的发射标志着我国的航天事业迈进了新时代，设地球绕太阳的公转周期为T，环绕太阳公转的轨道半径为r1，火星环绕太阳公转的轨道半径为r2，火星的半径为R，万有引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A．太阳的质量为
B．火星绕太阳公转的角速度大小为
C．火星表面的重力加速度大小为
D．从火星与地球相距最远到地球与火星相距最近的最短时间为
5．2022年2月7日，北京冬奥会单板滑雪男子坡面障碍技巧决赛，17岁中国小将苏翊鸣收获了中国体育代表团冬奥会历史上的首枚单板滑雪奖牌。如图所示，单板滑雪U形池场地可简化为固定在竖直面内的半圆形轨道场地，若滑雪运动员从半圆形场地的坡顶下滑到坡底的过程中速率不变，则下列说法正确的是（　　）
A．由于运动员速率不变，所以运动员所受合力为零
B．运动员下滑的过程中重力功率在减小
C．运动员下滑过程中支持力变大，摩擦力变大
D．运动员滑到最低点时处于失重状态
6．物块先沿轨道1从A点由静止下滑至底端B点，后沿轨道2从A点由静止下滑经C点至底端B点，AC=CB，如图所示。物块与两轨道的动摩擦因数相同，不考虑物块在C点处撞击的因素，则在物块整个下滑过程中（　　）
A．物块受到的摩擦力相同
B．沿轨道2下滑时的位移较大
C．物块滑至B点时速度相同
D．两种情况下损失的机械能相同
7．如图所示，内壁光滑的玻璃管竖直地放在水平地面上，管内底部竖直放有一轻弹簧，弹簧处于自然伸长状态，正上方有两个质量均为m的a、b小球，用竖直的轻杆连着，并处于静止状态，球的直径比管的内径稍小。现释放两个小球，让它们自由下落，重力加速度大小为g。则在从b球与弹簧接触至运动到最低点的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．a球的动能一直减小
B．杆的弹力最终小于a球的重力
C．a球减少的机械能等于最大弹性势能的一半
D．b球到达最低点时弹簧的弹力等于2mg
二、多选题 (共3小题，共12分)
8．乒乓球是青少年比较喜爱的一项体育活动，如图甲所示。相同的乒乓球1，2恰好在等高处水平越过球网，不计乒乓球的旋转和空气阻力，若把乒乓球看成一个质点，乒乓球自最高点到落台的过程简化成如图乙所示模型，下列说法正确的是（　　）
A．过网时球1的速度大小大于球2的速度大小
B．球1的飞行时间大于球2的飞行时间
C．球1的速度变化率等于球2的速度变化率
D．落台时，球1的速率等于球2的速率
9．两个质量均为m的小木块a和b（均可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴的距离为L，b与转轴的距离为2L，a、b之间用长为L的强度足够大的轻绳相连，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，开始时轻绳刚好伸直但无张力，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）
A．b比a先达到最大静摩擦力
B．a、b所受的摩擦力始终相等
C．是轻绳即将出现张力的临界角速度
D．当时，a所受摩擦力的大小为
10．如图甲所示，可视为质点的一小木块在水平地面上向左做直线运动，t=0时对其施加一水平作用力F，在0~1 s内F大小为1 N，在1~2s内F大小为3 N，F的方向一直水平向右。在前2 s内小木块的速度-时间图像如图乙所示，重力加速度大小g=10 m/s2，则（　　）
A．在前2 s内小木块的加速度大小为1 m/s2 B．小木块受到水平地面的摩擦力大小为2 N
C．在0-1 s内摩擦力对小木块做功为-0.5 J D．在1 ~2s内力F的平均功率为1.5 W
第II卷（非选择题）
三、实验题(共2小题，满分15分)
11．图1是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
（1）以下实验过程的一些做法，其中合理的有________
a. 安装斜槽轨道，使其末端保持水平
b. 每次小球释放的初始位置可以任意选择
c. 每次小球应从同一高度由静止释放
d. 为描出小球的运动轨迹描绘的点可以用折线连接
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中y-x2图象能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是_________
（3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm，测得A、B两点水平距离Δx为40.0cm，则平抛小球的初速度v0为______m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0cm，则小球在C点的速度为vC=______m/s（结果保留两位有效数字，g取10m/s2）。
12．利用图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）已知打点计时器所用电源的频率为f，重物的质量为m，当地的重加速度为 g。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，把打下的第一个点记作O，在纸带上测量四个连续的点A、B、C、D到O点的距离分别为hA、hB、hC、hD。则重物由O点运动到C点的过程中，计算重力势能减少量的表达式为ΔEp=_______，计算动能增加量的表达式为ΔEk=_______。
（2）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量_______动能的增加量（选填“大于”、“小于”或“等于”），原因是_______________。
（3）小红利用公式计算重物的速度vc，由此计算重物增加的动能，然后计算此过程中重物减小的重力势能，则结果应当是_______（选填“>”、“<”或“=”）。
四、解答题(共4小题，共45分)
13．如图所示，从高处的点先后水平抛出两个小球1和2，球1刚好直接越过竖直挡板落在水平地面上的点，球2与地面碰撞两次后，刚好越过竖直挡板也落在点。假设球2每次与地面的碰撞都是弹性碰撞（竖直方向速度大小不变，方向相反，水平方向速度大小不变，），两球的空气阻力均可忽略。
（1）小球1与小球2的初速度之比为多少？
（2）求竖直挡板的高度？
14．磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨，从而消除了摩擦阻力。由于避免了与轨道的直接接触，磁悬浮列车行驶速度也大大提高。如图所示为上海的磁悬浮列车，它靠磁体间相互作用浮离轨道约15cm，列车的总质量为3×104kg，它从静止开始做匀加速直线运动，当运行50s时瞬时速度为60m/s，运行最高速度可达360km/h（即100m/s）。运行时所受空气阻力与速度的平方成正比，即f=kv2，k=2kg/m，g取10m/s2．
（1）使列车浮起要做多少功？
（2）估算列车的额定输出功率；
（3）估算50s这一时刻列车牵引力的瞬时功率。
15．如图所示，光滑弧形坡道顶端距水平面高度为h，底端切线水平且与一水平粗糙滑道相连接，O点为连接处，一轻弹簧的一端固定在水平滑道左侧的固定挡板M上，弹簧自然伸长时另一端N与O点的距离为s。质量为m的小物块A从坡道顶端由静止开始滑下，进入水平滑道并压缩弹簧，已知弹簧的最大压缩量为d，物块与水平滑道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，求：
（1）弹簧的最大弹性势能Ep；
（2）若物块能够被重新弹回到坡道上，则它在坡道上能够上升的最大高度H。
16．倾斜传送带连接两平台AB和CD，传送带与水平面的夹角θ=37°，工件与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，工件质量为2kg，B、C两端相距4m，如图所示。忽略工件在水平台面和传送带间转移时的动能变化，工件以v0=5m/s的速度滑上传送带，传送带以稳定的速度顺时针运行（速度大小可调）。重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
(1)若传送带速度大于v0，工件刚滑上传送带时的加速度大小为多少；
(2)若工件以最短的时间从平台AB运动到平台CD，求工件在传送带上运动的最短时间；
(3)输送一个这样的工件，传送带的电机需额外消耗的最少电能。
参考答案
1．D
【解析】AB．将船的速度分解到沿绳和垂直于绳方向，则人和船沿绳子方向的速度大小相等，因此，故A、B错误；
CD．将绳子拉力分解到水平和竖直两个方向，根据牛顿第二定律有
因此船的加速度
故C错误，D正确。故选D。
2．B
【解析】A．AB两球从不同高度处发出，B球的高度大于A球的高度，由竖直方向的位移关系可知，B球下落的时间大于A球下落时间，由于两球同时落到对方台面上，故B球比A球先发出，A错误；
B．由于B球的高度大于A球，故B球到达球网上端时的竖直方向的分速度大于A的竖直方向的分速度，故B球从网高落入台面所用的时间较少，两球同时落到对方台面上，故A球先到达球网上端，B正确；
C．B球抛出点到网的高度大于A球抛出点到网的高度，故B球从抛出点到达球网的上端所用的时间大于A球，此过程中水平位移相同，故B球的水平初速度小于A球的水平初速度。又由于B球从网高落入台面所用的时间较少，根据水平方向的位移得，B球落到球台上时，距球网更近，C错误；
D．两球落到地面时，A球的水平方向的分速度较大，B球的竖直方向分速度较大，且AB球下落高度和网的高度以及水平位移没有具体数据，故无法判断落到球台前瞬间两球的速度大小关系，D错误。故选B。
3．B
【解析】竖直放置时，磁铁的匀加速运动
得
根据牛顿第二定律
可知磁铁的磁力
恰好能够倾斜旋转时，沿半径方向
筒壁方向
联立可得
故选B。
4．D
【解析】A．设太阳质量为M，地球质量为m，由牛顿第二定律和万有引力定律得
解得
故A错误；
B．设火星周期为，由开普勒第三定律
解得
火星绕太阳公转的角速度大小为
故B错误；
C．火星表面万有引力等于重力
解得
因无法求得M火，所以无法表示g火，故C错误；
D．地球绕太阳运转角速度
火星绕太阳运转角速度
从地球和火星相距最近到第一次相距最远时间为t，则
联立解得
故D正确。故选D。
5．B
【解析】A．运动员做匀速圆周运动，合力等于向心力，不为零，故A错误；
B．运动员下滑过程中重力功率为，一直减小，重力的功率一直减小，故B正确；
C．由 （ 为运动员与圆心的连线与竖直方向的夹角）可知运动员下滑的过程中摩擦力逐渐减小，到坡底时摩擦力等于零，摩擦力最小，支持力一直变大，故C错误；
D．运动员滑到最低点时对轨道的压力大于运动员的重力，此时处于超重状态，故D错误。
故选B。
6．D
【解析】A．设斜面倾角为θ，摩擦力大小为
不同轨道斜面倾角不同，摩擦力不同，故A错误；
B．位移是初位置指向末位置的有向线段，则两种路径位移相同，故B错误；
C．设两轨道对应的水平位移为x。沿轨道1滑动，克服摩擦力做功为
沿轨道2滑动，克服摩擦力做功为
根据动能定理
沿两轨道下滑过程中，重力做功和克服摩擦力做功相等，可知物块到达B点的速度大小相等，方向不同，故C错误；
D．由选项C可知，两种运动摩擦力做功相等，机械能损失相等，故D正确。故选D。
7．C
【解析】A．以两个小球整体为研究对象，开始弹力小于重力，合力向下减小，加速度向下减小；后来弹力大于重力，合力向上增大，加速度向上增大，所以两个小球的动能都是先增大后减小，故A错误；
B．两个小球速度最大时，对a球分析可知，杆的弹力等于a球的重力，后来减速运动过程中，杆的弹力大于a球的重力，故B错误；
C．两球减少的机械能相等，对于两个小球和弹簧组成的系统机械能守恒，所以最大弹性势能等于两球机械能的减少量，则a球减少的机械能等于最大弹性势能的一半，故C正确；
D．两个小球速度最大时，弹簧弹力等于两个小球的重力之和，所以两个小球达到最低点时弹簧弹力大于两球的重力，故D错误。故选C。
8．AC
【解析】B．球1和球2平抛运动的高度相同，根据
则运动的时间相同，B错误；
A．乒乓球自最高点到落台时，由于时间相等，由图可知，球1的水平位移较大，根据
则1的水平速度大小大于2的水平速度大小，则知过网时球1的速度大小大于球2的速度大小，A正确；
C．因为平抛运动的加速度不变，都为g，可知，球1和球2的速度变化率相等，C正确；
D．由于下落的高度相同，根据
可知，竖直分速度相等，由于过网时球1的速度大于球2的速度，根据平行四边形定则可得
可知落台时，球1的速率大于球2的速率，D错误。故选AC。
9．AC
【解析】AC．开始时轻绳刚好伸直但无张力，由静摩擦力充当向心力，对a物块
解得
对b物块
解得
由于，所以b比a先达到最大静摩擦力，AC正确；
B．当圆盘转动的角速度满足时，对a物块受力分析可知
对b受力分析可知
显然，a、b所受的摩擦力不一定始终相等，B错误；
D．当时，a，b物块在圆盘上已发生滑动，所以a所受的摩擦力为kmg，D错误。
故选AC。
10．ACD
【解析】A．由题图知，在前2 s内小木块运动的加速度大小
A正确；
B．第1 s内有
第2s内有
则
故
Ff=1 N
m=2 kg
B错误；
C．在0~1 s内的位移大小为
根据功的公式可得在0~1 s内摩擦力对滑块做功为-0.5 J， C正确；
D．根据v-t图像可知，在1 ~2 s内的平均速度大小
0.5 m/s
所以在1 ~2s内力F的平均功率
D正确。故选ACD。
11． ac c 2.0 4.0
【解析】（1）a．斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度为水平方向，a正确；
bc．为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球的释放点都应该相同，b错误，c正确；
d．小球的运动轨迹是平滑曲线，故连线时不能用折线，d错误。
故选ac。
（2）平抛运动的水平位移与竖直位移分别满足的关系是
联立可得
可知y-x2图象是直线时，说明小球运动轨迹是抛物线。
故选c。
（3）由竖直方向的分运动可知
即
水平初速度为
C点的竖直分速度为
由运动合成可知
12． mghc 大于 重物和纸带克服摩擦力和空气阻力做功，有一部分重力势能转化成了内能 =
【解析】（1）重物由O点运动到C点的过程中，重力势能减小量为
在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，则有
所以动能增加量为
（2）结果中，往往会出现重物的重力势能的减小量大于其动能增加量，出现这样结果的主要原因是重物与纸带克服空气与摩擦阻力做功，导致少部分重力势能转化为内能。
（3）若利用公式计算重物的速度vc，则说明重物就是做自由落体运动，重物的机械能守恒，则重物增加的动能，而此过程中重物减小的重力势能，则有。
13．（1）；（2）
【解析】（1）两小球从平抛到第一次落地，竖直方向
所以，两小球平抛后，同时落地；在水平方向有
所以
（2）如图所示
将球2运动倒过来看成从M运动到C点与球1从M运动到B点时间相同，因此该段时间内水平位移关系为
对于球2，从A到M与从A到B水平位移之比
球1由A运动到M与从A引动到B时间之比等于水平位移之比，所以
球1从A到M，在竖直方向
解得
14．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）使列车浮起需克服重力做功
（2）列车以最大速度运行时，做匀速直线运动有
由此得列车的额定输出功率
（3）列车开始运动至50s内作匀加速直线运动，由得，加速度大小为
设瞬时速度为时阻力为，牵引力为，根据牛顿第二定律有
又有
解得
50s这一时刻列车牵引力的瞬时功率
15．（1）；（2）
【解析】（1）在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为
由功能关系得
解得弹簧的最大弹性势能
（2）物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为
由功能关系得
解得物块A能够上升的最大高度为
16．(1)2m/s2；(2)1s；(3)40J
【解析】 (1)若传送带速度大于v0，工件刚滑上传送带时受到的滑动摩擦力沿传送带向上，根据牛顿第二定律得
mgsinθ﹣μmgcosθ=ma
解得加速度
a=2m/s2
方向沿传送带向下。
(2)当传送带的速度v≥5m/s时，工件相对传送带的速度方向一直沿传送带向下，工件所受摩擦力一直沿传送带向上，则所用时间最短，设为t。根据运动学公式有
xBC=v0t﹣at2
解得
t=1s或t=4s
因为工件速度从5m/s减至0的时间为
故工件在传送带上运动的最短时间为1s。
(2)工件以最短时间运动，动能变化相同，重力势能变化相同，工件和传送带的相对位移最小，则电机额外消耗的电能最小，故此时传送带以v=5m/s的速度运动。
工件在传送带上的整个运动过程中，传送带的位移为
x1=vt=5×1m=5m
因摩擦产生的热量
Q=μmgcosθ（x1-xBC）=8J
工件的末速度
v=v0﹣at=（5﹣2×1）m/s=3m/s
电机额外消耗的电能为
代入数据解得
E=40J