河北省张家口市2021-2022学年高一下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

张家口市2021-2022学年高一下学期期末考试
物理试卷
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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．如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒竖直内壁上，有一件湿衣服与圆筒一起运动，衣服相对于圆筒壁静止，以下有关衣服在脱水过程中说法正确的是（ ）
A．衣服受重力、弹力，摩擦力，向心力四个力作用
B．筒壁对衣服的弹力等于衣服所受向心力
C．衣服上的水滴由于受到离心力作用而离开衣服
D．洗衣机脱水筒转动得越快，衣服与筒壁间的摩擦力越大
2．下列关于功的说法正确的是（ ）
A．合外力做功越多，物体速度就越大
B．功是标量，因此功没有正负之分
C．若作用力做正功，则反作用力一定做负功
D．物体做功越多，物体的能量转化也就越多
3．2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载入飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，于17时42分，成功对接于天和核心舱。已知地球半径约6400km，中国空间站距地面约400km，同步卫星轨道距地面的高度约为36000km。则以下有关说法正确的是（ ）
A．空间站中的宇航员不受地球引力
B．空间站运行的线速度大于地球第一宇宙速度
C．地球赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度
D．空间站的向心加速度小于同步卫星的向心加速度
4．减震性跑步鞋通常有较柔软且弹性好的夹层鞋底帮助足部减震。如图是某国产品牌跑鞋结构示意图，关于减震的分析下列说法正确的是（ ）
A．减震跑步鞋减小了脚掌受力时间
B．减震跑步鞋减小了人脚与地面作用前后动量的变化量
C．减震跑步鞋减小了人脚与地面作用过程的作用力
D．减震跑步鞋减震部分吸收的能量不能再释放出来
5．蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。如图所示为一游客蹦极过程中的照片，把一端固定的一根长长的弹性绳绑在踝关节处，然后两臂伸开、双腿并拢、头朝下跳下去。从开始下落到第一次到达最低点的过程中，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．下落过程中游客的机械能守恒
B．弹性绳到达原长位置时，游客具有的动能最大
C．从弹性绳绷直到最低点的过程中，游客的加速度一直增大
D．从弹性绳绷直到最低点的过程中，游客的动能与弹性绳的弹性势能之和一直增大
6．如图所示，一半径为R的半球形金属壳开口向上，竖直固定在水平面上，质量为m的物块沿金属壳内壁滑下，滑到最低点时速度大小为v，方向如图所示，若物块与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物块在最低点时，下列说法正确的是（ ）
A．向心力为 B．向心力为
C．滑动摩擦力为 D．滑动摩擦力为
7．电动自行车已成为很多人出行的重要代步工具，对一台新下线的额定功率P=560W的电动自行车测试情况如下：电动自行车总质量M=40kg，测试员质量m=60kg，在一段平直公路上，电动自行车以额定功率由静止开始加速行驶，经过一段时间后速度达到最大值。右行驶过程中所受阻力大小恒定，且为重力大小的，重力加速度g取。在这次测试过程中，电动自行车行驶的最大速度为（ ）
A．6.5m/s B．4.6m/s C．7.5m/s D．5.6m/s
8．一小滑块沿粗糙斜面从底端向上滑动，取出发点为重力势能零点，上滑过程中测得滑块的机械能和重力势能随它离开斜面底端的高度h的变化规律如图所示。重力加速度取，根据图中数据可知（ ）
A．滑块的初速度为5m/s
B．滑块上升至h=2m处时，动能比势能多20J
C．滑块下滑经过h=2m处时，动能大于重力势能
D．滑块返回出发点时动能为60J
二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，每题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。
9．用拉力F将一个重为10N的物体匀速升高2m，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．物体克服重力做的功是0 B．合外力对物体做的功是20J
C．物体的重力势能增加了20J D．拉力F对物体做的功是20J
10．章鱼遇到危险时可将吸入体内的水在极短时间内向后喷出，由此获得一个反冲速度，从而迅速向前逃窜完成自救.假设有一只章鱼吸满水后的总质量为M，静止悬浮在水中一次喷射出质量为m的水，喷射速度大小为，章鱼体表光滑，则以下说法中正确的是（ ）
A．喷水的过程中，章鱼和喷出的水组成的系统动量守恒
B．喷水的过程中，章鱼和喷出的水组成的系统机械能守恒
C．章鱼喷水后瞬间逃跑的速度大小为
D．章鱼喷水后瞬间逃跑的速度大小为
11．“北斗卫星导航系统”是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统（CNSS）该系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。该系统中某一同步卫星的质量为m，它离地面的高度为h，地球半径为，地球表面处的重力加速度为，地球自转的角速度为，则该同步卫星受到地球对它的万有引力大小为（ ）
A． B． C． D．
12．一物体静止在水平面上，从t=0时刻开始对物体施加一水平拉力的作用。拉力F的大小与时间t的关系如图甲所示，物体运动的速度v与时间t的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．时间内与时间内摩擦力对物体做功之比为1：2
B．时间内与时间内水平拉力对物体做功之比为1：1
C．时间内与时间内合力对物体做功之比为2：1
D．时间内水平拉力对物体做功与时间内物体克服摩擦力做功之比为3：2
三、非选择题：本题共5小题，共52分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，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。
13．（6分）某同学用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，所用器材包括：气垫导轨、滑块1（上方安装有宽度为d=5.5mm的遮光片，左侧有撞针）、滑块2（右侧粘有橡皮泥）、两个与计算机相连接的光电门、天平等。
安装好器材后进行如下操作：
A．将两个光电门A、B隔开一段适当距离固定在导轨上，调节气垫导轨使其水平；
B．用天平测出滑块1（含遮光片、撞针）的质量，滑块2（含橡皮泥）的质量；
C．将粘有橡皮泥的滑块2放置在两光电门A，B之间，装有撞针的滑块1放在光电门A的右侧，瞬间将滑块1推向滑块2，记下安装在滑块1上的遮光片通过光电门A的遮光时间；
D．两滑块相碰后，撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动，记下遮光片通过光电门B的遮光时间；
E．只改变滑块的质量，重复上述实验步骤。
（1）某次实验中得到的一组数据为，，，，计算可得碰撞前两滑块的总动量 ________，碰撞后两滑块的总动量 ________。（结果均保留两位有效数字）
（2）由以上实验数据可以得到的结论是________________________，引起误差的原因为________________（写出一条原因即可）。
14．（8分）某实验小组的同学利用如图甲所示装置“验证机械能守恒定律”，实验时将纸带拉直使重物由静止释放，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点进行测量、分析来验证机械能守恒定律。
（1）（多选）下列关于该实验的一些说法正确的是________。
A．做实验时，要先接通电源，再释放重物
B．由于存在空气阻力和摩擦阻力会引起实验误差
C．若某同学通过描绘图像研究机械能是否守恒，合理的图像应该是过原点的一条直线，并且该直线的斜率k约为
D．可以用v=gt来计算重物下落的速度
（2）安装好实验装置，用一质量为m=0.2kg的重物拉着纸带进行实验，选出点迹清晰的纸带，自起始点O测出纸带上连续的四个点A、B、C、D到O点的距离，如图乙所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，当地的重力加速度，则在打点计时器打O点到B点这段时间内重物重力势能的减少量为________ J，动能的增加量为_______J。（计算结果保留两位有效数字）
（3）在纸带D点后面再取一些点，测量出O点到各点的距离h，并计算出各点对应的，根据得出的实验数据描绘出如图丙中b所示的图线，发现实际速度与理论速度间的差值越来越大，出现这种现象的原因可能是________。
15．（11分）如图所示，长为L且能承受足够大拉力的细线一端系着质量为m的小球（可看成质点），另一端固定在О点，现在O点正下方某位置水平（垂直于纸面）钉一个细钉，拉紧细线将小球拉到与O点等高位置由静止释放，为使细线碰到钉子后能到达钉子的最上方，求钉子所处的位置距О点的距离应满足的条件。
16．（12分）假设一个宇航员在半径为R的某星球表面做实验，宇航员将光滑细管竖直固定放置，轻质细线穿过细管，两端分别与小球和物块相连，让小球在水平面内做匀速圆周运动，物块处于静止状态（不与星球接触），物块的质量是小球质量的2倍，如图所示。不计细线与细管之间的摩擦，宇航员测得小球做圆周运动的周期为T，细线倾斜部分的长度为L，忽略星球的自转，引力常量为G，求；
（1）该星球表面的重力加速度；
（2）该星球的质量及其第一宇宙速度。
17．（15分）如图所示，两块厚度相同的木板A、B紧靠在一起（不粘接），静置于光滑水平地面上，A的上表面光滑，左端连有一个轻弹簧，B的长度L=1.0m，且上表面粗糙，小滑块C（可视为质点）静止于B的最右端。若固定A，给C一水平向左的初速度，C滑上A后弹簧压缩到最短时弹性势能为。已知A、B、C的质量均为m=1.0kg，重力加速度g取。求：
（1）小滑块C与B上表面的动摩擦因数μ；
（2）若A不固定，依然给C以水平向左的初速度，求C在离开A时A、C的速度大小。
张家口市2021-2022学年高一下学期期末考试
物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 B D C C D A D D CD AD BCD AD
1．B 解析：衣服受到重力、弹力和摩擦力三个力作用，重力与摩擦力相互平衡，弹力提供向心力，A，D错误，B正确；衣服上的水滴与衣服间的附着力提供向心力，当附着力不足以提供向心力时，水滴做离心运动，C错误。
2．D 解析：合外力做功越多，物体速度可能越小，例如合外力做负功时，A错误；功是标量，但功有正负之分，功的正负不是表示方向，是表示力对物体做功的效果，B错误；作用力做正功，反作用力既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功，C错误；功是能量转化的量度，做功越多，能量转化也就越多，D正确。
3．C 解析：空间站中的宇航员受地球的引力，A错误；第一宇宙速度是环绕地球表面运行卫星的运动速度，是最大的环绕速度，空间站线速度小于地球第一宇宙速度，B错误；赤道上物体与同步卫星角速度相同，由，可知C正确；根据，空间站的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，D错误。
4．C 解析：脚在落地前的速度大小相等，脚落地后最后的速度均为零，说明动量的变化量一定相等；减震跑步鞋主要是延长了与人相互作用的时间，根据动量定理可知，减小了人与地面的作用力，且弹性较好，吸收的部分能量可再次回弹给跑步者，A、B、D错误，C正确。
5．D 解析：下落过程中弹性绳的拉力会对游客做功，故游客机械能不守恒，A错误，当弹性绳的弹力等于重力时速度最大，动能最大，B错误；弹性绳绷紧后，开始阶段，拉力小于重力，游客向下做加速度减小的加速运动，当拉力等于重力时，加速度为零，速度最大，之后弹力大于重力，游客做加速度增大的减速运动，直到速度减为零，所以从弹性绳绷直到最低点的过程中，游客的加速度先减小后增加，动能先增大后减小，而动能、重力势能及弹性势能之和保持不变，重力势能一直减小，弹性势能与动能之和一直增大，C错误，D正确。
6．A 解析：根据向心力公式得：，A正确，B错误；根据牛顿第二定律得：，则有，所以滑动摩擦力为，C、D错误。
7．D 解析：由题意可知，电动自行车行驶过程中受到的阻力大小，则该电动自行车以额定功率行驶能达到的最大速度为，D正确。
8．D 解析：根据，结合图像可得物体的质量为2kg，初动能，可知初速度大小为10m/s，A错误；由图像可知上升高度2m时重力势能为40J，总机械能为90J，所以动能为50J，B错误；摩擦力大小一定，物块滑动相同距离损失机械能相同，下滑到高度为2m处时对应的机械能为70J，所以对应动能为30J，返回出发点时对应动能为60J，C错误，D正确。
9．CD 解析：物体克服重力做功，物体的重力势能增加了20J，A错误，C正确；物体匀速上升，合外力为0，则合外力对物体做功为0，B错误；根据平衡条件得拉力F=mg=10N，则拉力F对物体做功为，D正确。
10．AD 解析：章鱼喷水过程所用的时间极短，内力远大于外力，章鱼和喷出的水组成的系统动量守恒，A正确；在章鱼喷水的过程中，章鱼体内的化学能转化为机械能，系统机械能增加，B错误；以章鱼和喷出的水组成的系统为研究对象，规定章鱼喷水后瞬间逃跑的方向为正方向，由动量守恒定律得，可得章鱼喷水后瞬间逃跑的速度大小为，C错误，D正确。
11．BCD 解析：依据万有引力公式得，其中，所以，A错误，B正确；因为万有引力提供向心力，所以，D正确；同步卫星距地心距离为，则有，其中解得，又，代入整理得，C正确。
12．AD 解析：根据v-t图像，物体在时间内的位移与时间内的位移之比为1：2，物体所受摩擦力的大小不变，根据功的定义，摩擦力对物体做功之比等于位移之比，A正确；水平拉力在两段时间内做功之比为3：2，B错误；根据动能定理，时间内合外力对物体做功为零，C错误；根据图像得到摩擦力大小等于，时间内水平拉力对物体做功与时间内物体克服摩擦力做功之比为3：2，D正确。
13．答案：（1）0.42 0.41（每空2分）
（2）在误差允许的范围内滑块1、滑块2在碰撞前后动量守恒 气垫导轨没有调水平、空气阻力的影响（每空1分，回答合理即可给分）
解析：（1）代入数据计算碰撞前后的总动量为，。
（2）在误差允许的范围内滑块1，滑块2在碰撞前后动量守恒；该实验存在误差的可能原因为气垫导轨未调水平、空气阻力的影响等等。
14．答案：（1）AB（全部选对得2分，选对但不全得1分，有选错的得0分）
（2）0.64（2分） 0.63（2分）
（3）速度越大重物和纸带受到的阻力越大（2分）
解析：（1）为了提高纸带的利用率，要先接通电源后释放纸带，A正确；实验过程中由于存在空气阻力和摩擦阻力会使重力势能的减少量略大于动能的增加量，B正确；根据机械能守恒定律可得，解得，所以图像应该是过原点的直线，其斜率为，C错误；实验中如果利用v=gt计算速度，则即认为物体只受重力作用，机械能一定守恒，不需要在验证了，D错误。
（2）由题中纸带可知，当纸带上打下B点时，重物下落的高度为h=32.45cm，则重物的重力势能减少量为，根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得，打下B点时，重物的速度为，则重物的动能为。
（3）设重物和纸带运动过程中所受阻力大小为f，根据动能定理有，整理得，真实速度与理论速度间的差值越来越大，随着h的增加，图像上的点与O点的连线的斜率逐渐减小，说明重物速度越大，重物和纸带受到的阻力越大。
15．答案：
解析：设钉子位于О点下方距О点的距离为d时，细线碰到钉子后恰好使小球能够完成圆周运动，则在
小球运动到最高点时满足：（3分）
小球的运动半径：R=L-d
由机械能守恒定律可得：（3分）
联立解得：（3分）
则钉子所处位置距O点距离应满足：（2分）
16．答案：（1）（2）
解析：（1）设小球，物块的质量分别为m、2m，对小球进行受力分析，细线的拉力与小球所受重力的合力沿水平方向，充当向心力，设细线与竖直方向的夹角为θ，
由牛顿第二定律可得：（2分）
对物块由二力平衡可得：（2分）
解得（1分）
（2）在星球表面：（2分）
解得：（2分）
物体环绕星球表面运行时：（2分）
解得：（1分）
17．答案：（1）0.4 （2）
解析：（1）C由B的最右端运动到压缩弹簧最短的过程中，
由动能定理得：（2分）
又：（1分）
解得μ=0.4（1分）
（2）若A不固定，A、B、C组成的系统动量守恒，设C离开B时C的速度为，由于B推着A运动，因此A、B速度大小相等，设为，设该过程中A、B滑动的距离为x，
由动量守恒定律得：（2分）
对A、B由动能定理得：（2分）
对C由动能定理得：（2分）
解得：，
C在A上运动时，A、C及弹簧组成的系统机械能守恒，且在水平方向上动量守恒，当A、C分开时速度为和
由动量守恒定律得：（2分）
由机械能守恒定律得：（2分）
解得：，（1分）