云南省曲靖市第二中学2021-2022学年高一下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

曲靖市第二中学2021-2022学年高一下学期期末考试
物理试卷
（满分：100分 考试时间：90分钟）
一、单项选择题（本题共8个小题，每小题4分，共32分）
1．下列说法正确的是（ ）
A．平抛运动是匀变速曲线运动
B．匀速圆周运动是匀变速曲线运动
C．物体重力势能的值与参考平面的选择无关
D．物体受到的合外力为零，则其机械能一定守恒
2．有两个大小相等的共点力和，当它们的夹角为60时合力的大小为，则的大小为（ ）
A． B． C．F D．2F
3．变轨过程如图所示，近地轨道1位于赤道上空，半径为，周期为，地球静止轨道3半径为，地球自转周期为，不计空气阻力及卫星质量变化，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在椭圆轨道2上运动时周期为
B．卫星在轨道1经过A点的速度，和在轨道2经过A点的速度相同
C．卫星在轨道2经过B点的加速度，和在轨道3经过B点的加速度相同
D．只要发射速度合适，地球静止轨道卫星可以一直停留在地球表面上任一点的正上方
4．如图，氢气球的质量，无风时在轻绳的牵引下静止在空中，此时轻绳的拉力为8N。当有水平风吹来时，气球受到大小为6N的水平风力作用，轻绳倾斜一定角度后气球仍静止在空中，，下列说法正确的是（ ）
A．气球所受浮力大小为8N B．有风时，气球所受合力方向竖直向下
C．有风时，气球所受合力大小为 D．有风时，轻绳的拉力大小为10N
5．如图所示，将一根长的金属链条拉直放在倾角的光滑斜面上，链条下端与斜面下边缘相齐，由静止释放后，当链条刚好全部脱离斜面时，其速度大小为（ ）m/s。（g取）
A． B． C． D．
6．质量为m的钢球自高处落下，以速率碰到水平地面后，竖直向上弹回，碰撞时间为，离地的速率为不计空气阻力，在碰撞过程中（ ）
A．钢球的动量变化量方向向下，大小为
B．钢球的动量变化量方向向上，大小为
C．钢球所受合力的冲量方向向下，大小为
D．钢球受地面的弹力大小为
7．北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，一根细线下端拴一个金属小球Q，细线穿过小孔（小孔光滑）另一端连接在金属块P上，P始终静止在水平桌面上，若不计空气阻力，小球在某一水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆）。实际上，小球在运动过程中不可避免地受到空气阻力作用。因阻力作用，小球Q的运动轨道发生缓慢的变化（可视为一系列半径不同的圆周运动）。下列判断正确的是（ ）
A．小球Q的位置越来越高 B．细线的拉力变小
C．小球Q运动的角速度变大 D．P受到桌面的静摩擦力变大
二、多项选择题（本题共4个小题，每小题4分，共16分。多选题中，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的不得分）
9．甲、乙两质点从同一位置同时出发，沿同一方向运动，其中质点甲的速度随时间的变化关系为，质点乙的位移随时间的变化关系为。以上两式中的物理量均采用国际制单位，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两质点的初速度相同 B．甲、乙两质点的加速度大小相同
C．甲做匀速直线运动，乙做匀加速直线运动 D．时，甲、乙相距36m
10．如图所示，以10m/s的水平速度抛出的物体，飞行一段时间后垂直撞在倾角为的斜面上，g取，以下结论正确的是（ ）
A．物体的飞行时间是 B．物体撞击斜面时的速度大小为20m/s
C．物体飞行的时间是2s D．物体下降的距离是10m
11．如图甲所示，质量为4kg的物体在水平推力作用下从静止开始运动，推力F随位移x变化的情况如图乙所示，运动4m后撤去推力F，物体与地面间的动摩擦因数为，g取，则（ ）
A．全程克服摩擦力做功80J
B．从开始运动到停止运动，物体的位移为10m
C．物体在运动过程中的加速度先减小后不变
D．全程推力做功200J甲乙
12．在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B，它们的质量均为m，弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，当物块B刚要离开C时，A的速度为v，则此过程（弹簧的弹性势能与弹簧的伸长量或压缩量的平方成正比，重力加速度为g）（ ）
A．物块A运动的距离为 B．物块A加速度为
C．拉力F做的功为 D．拉力F对A做的功等于A的机械能的增加量
三、实验题（本题共2个小题，共15分，其中第13小题7分，第14小题8分。）
13．（1）图为“验证机械能守恒定律”的实验装置，下列哪些说法是正确的______
A．实验时应选用密度大体积小，并且下端有橡胶垫的重锤
B．实验时，当松开纸带让重锤下落同时，立即接通电源
C．要选用第1、2点间距高接近2mm的纸带
D．实验结果总是动能的增量略大于重力势能的减小量
E．纸带的上端用夹子夹住比用手拉住要好
（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条合理的纸带，图中O点是打点计时器打出的第一个点，舍弃前边的密集点取后边的D、E、F三个计时点，让刻度尺的零刻度与O点对齐，得到各计时点对应刻度尺上的读数如图所示，数值的单位是cm，设重物的质量为1kg，当地重力加速度．
①重物从开始下落到计时器打E点时，减少的重力势能______J；（保留三位有效数字）
②重物下落到计时器打E点时增加的动能______J；（保留三位有效数字）
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出E点的过程中，得到的结论是：______
14．用图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。实验中，保持小车质量一定时，探究小车加速度a与合力F的关系。
（1）除了电火花计时器、小车、天平（附砝码）。码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有______（选填选项前的字母）。
A．220V、50Hz的交流电源 B．电压可调的直流电源
C．刻度尺 D．秒表
（2）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是______。
A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上
C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上
（3）该同学在实验中得到如图（乙）所示的一条纸带，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为______（结果保留两位有效数字）。
（4）在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，已知三位同学利用实验数据作出的图像如图丙中的1、2、3所示，下列分析正确的是______（选填选项前的字母）
A．出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力
B．出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适
C．出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大
（5）在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是______（选填“系统”或“偶然”）误差。设拉力的真实值为，小车的质量为M，为了使，应当满足的条件是______。
四、解答题（本题共4个小题，共37分。解答时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得分，有数值计算的题，答案中要写明数值和单位）
15．（7分）在平直的路面上，质量为1000kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到108km/h时取消动力，经过60s停了下来。假定试车过程中汽车受到的阻力不变。
（1）汽车受到的阻力是多少？
（2）重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少？重新起步后速度达到108km/h所行驶的距离为多少？
16．（8分）我国的高铁技术已经世界领先，某辆高铁质量为，发动机的额定功率为，假设该动车受到的阻力f恒为，g取，求：
（1）该车的最大速度为多少；
（2）若该车以的加速度匀加速启动，则能匀加速运动的时间为多少。
17．（10分）如图，长为L的矩形长木板静置于光滑水平面上，一质量为m的滑块以水平向右的初速度滑上木板左端。①若木板固定，则滑块离开木板时的速度大小为；②若木板不固定，则滑块恰好不离开木板。滑块可视为质点，重力加速度大小为g。求：
（1）滑块与木板间的动摩擦因数μ；
（2）木板的质量M；
18．（12分）如图所示，竖直平面内的四分之一圆周轨道半径，为其圆心；半圆轨道半径，为其圆心；两者通过水平轨道连接。长的竖直挡板下边离地高度为0．5m，到挡板的距离。将质量的小物块从四分之一圆周轨道上某处静止释放，不计一切摩擦阻力。
（1）若物块从等高处释放，求物块下滑到最低点时对圆周轨道的压力；
（2）若释放点高度在一定范围内，物块经圆周最高点飞出后能击中挡板，求此范围。
曲靖市第二中学2021级高一下学期期末考试（物理试卷）
答案
一、单选题
1、A
2、C
【解析】
【详解】
根据
解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
3、C
【解析】
【详解】A．椭圆轨道2的半长轴为 ①
设卫星在椭圆轨道2上运动时周期为，根据开普勒第三定律有 ②
联立①②解得 ③
故A错误：
B．卫星从轨道1变至轨道2时需要在A点加速，所以卫星在轨道1经过A点的速度小于在轨道2经过A点的速度，故B错误；
C．卫星在经过同一点时所受万有引力相同，所以卫星在轨道2经过B点的加速度，和在轨道3经过B点的加速度相同，故C正确；
D．人造卫星的轨道平面一定过地心，若卫星静止在地球除赤道外的其他位置的正上方，则其轨道平面将不过地心，不可能在万有引力作用下绕地球做匀速圆周运动，所以地球静止轨道卫星只能停留在赤道上空，故D错误。
故选C。
4、D
【解析】
【详解】
A．无风时，对气球受力分析得 故A错误；
BC．有风时，气球保持静止，故合力为零，故BC错误；
D．有风时，对气球受力分析得
联立解得
故D正确。
故选D。
5、【答案】C
【详解】
由静止释放到链条刚好全部脱离斜面时，链条的重力势能减小为
由于斜面光滑，只有重力对链条做功，根据机械能守恒定律得
解得
故选C。
6．【答案】B
【解析】
AB．以向上为正方向，则初动量为，末动量为，则动量变化量为，正值表示方向向上，故A错误，B正确；
C．钢球所受合力的冲量与钢球的动量变化量大小相等，方向相同，故错误；
D．设钢球所受地面的弹力大小为F，由动量定理知，解得，故D错误。
故选B。
7、【答案】A
【解析】
【详解】运动员从a到c根据动能定理有
在c点有
联立有
故选A。
8、B
【解析】
【详解】
A．由于小球受到空气阻力作用，线速度减小，则所需要的向心力减小，小球做近心运动，小球的位置越来越低，故A错误；
BC．设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力大小为，细线的长度为L，当小球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图所示
则有
解得
由于小球受到空气阻力作用，线速度减小，θ减小，增大，因此，细线的拉力减小，角速度减小，故B正确，C错误；
D．对金属块P，由平衡条件知，P受到桌面的静摩擦力大小等于细线的拉力大小，则静摩擦力变小，故D错误。
故选B。
二、多选题
9、AD
【解析】
【详解】
AB．对质点甲：由
可知
对质点乙：由
可知
因此则有甲、乙两质点的初速度相同，甲、乙两质点的加速度大小不相同，A正确，B错误；
C．甲的初速度方向与加速度的方向相同，因此甲做匀加速直线运动，乙的初速度方向与加速度的方向相同，因此乙做匀加速直线运动，错误；
D．时，甲的位移为
乙的位移为
甲、乙相距
D正确。
故选AD。
10、AB
【解析】
【详解】
A．将小球撞击斜面时的速度分解成水平方向和竖直方向，据几何关系可得
解得
故A正确，C错误：
B．将小球撞击斜面时的速度分解成水平方向和竖直方向，据几何关系可得
解得
故B正确；
D．物体下降的距离
解得
故D错误。
故选AB。
11、BD
【详解】
ABD．图线与横轴所围图形的面积表示推力做的功，则
对整个过程根据动能定理
即有
代入数据，可得
则全程克服摩擦力做功
BD正确，A错误：
C．根据公式可得，滑动摩擦力为
当推力大于20N时，物体做加速度减小的加速运动，当推力减小到20N时，加速度为零；
当推力小于20时，物体做加速度增大的减速运动，当推力减小为零后，物体做匀减速运动直至停止，C错误。
故选BD。
12、【答案】AD
【解析】初始时刻以A为研究对象分析受力可知弹簧弹力，故可知此时弹簧的压缩量为，同理，当物体B刚要离开C时，以物体B为研究对象分析受力可知弹簧弹力，此时弹簧的伸长量为，所以可知物体A运动的距离，故选项A正确；此时再以物体A为研究对象分析受力有，故其加速度为，所以选项B错误；对系统初末状态而言，弹簧的弹性势能没有改变，根据动能定理有，，则，所以选项C错误、D正确。
三、实验题
13、ACE 4.25 4.03机械能守恒（类似表达即可）
【解析】
【详解】
（1）[1]A．为了减少空气阻力的影响，要选择密度大体积小，并且要注意下端应有橡胶垫的重锤，故A项正确；
B．实验时，应先接通电源在释放纸带，故B项错误；
C．重锤做自由落体运动，根据公式
代入数据解得
故C项正确；
D．纸带运动中不可避免的受到阻力的作用，所以动能的增加量总小于重力势能的减少量，故D项错误；
E．为了避免手的抖动而造成的摩擦的增大，上端用夹子夹住要比用手拉住要好，故E项正确。
故选ACE。
（2）[2]从起点O到打下点E的过程中，重力势能减少量为
[3]从起点O到打下点E的过程中，利用匀变速直线运动的推论，求得
动能增加量为
解得
[4]在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出E点的过程中，得到的结论是：机械能守恒。
14、AC AC 2.6 B 系统 5%
【详解】
（1）器材中必须使用的有“220V、50Hz的交流电源”（为电火花计时器提供电源）和“刻度尺”（测量打点之间的距离）。故选AC。
（2）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，以保证细线的拉力与小车运动方向相同，在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上。不能将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上。故选AC。
（3）打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，可得打点间隔为
根据逐差法可得小车加速度为
（4）A．出现图线1的原因可能是平衡摩擦力时，长木板倾角过大导致没有施加拉力时小车就产生了加速度，故A错误；
B．出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量没有远小于小车的质量，致使小车的合外力不等于砝码和砝码盘的重力，故B正确；
C．出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过小。致使需要施加一定的外力才能使小车产生加速度，故C错误。
故选B。
（5）小车和砝码和砝码盘一起运动，根据牛顿第二定律有
可得小车受到的拉力
本实验用砝码和砝码盘的重力代表小车受到的拉力，只有，才有，实际上拉力小于mg，此误差为系统误差。
依题意，可得
联立，可得
四、计算题
15、【详解】
（1）汽车加速度大小为
根据牛顿第二定律得
（2）根据牛顿第二定律得
解得
根据
解得
16、【答案】解：（1）当牵引力等于阻力时，速度最大，最大速度为；
（2）当加速度为时，牵引力大小为，
达到额定功率时汽车的速度为，
所以匀加速的时间为；
17、【解析】
（1）木板固定时，滑块做匀减速直线运动，所受摩擦力大小为
由动能定理有
解得
（2）木板不固定时，木板和滑块系统在相互作用过程中动量守恒，设两者共速时的速度为v，由能量守恒定律有
对木板和滑块系统，由动量守恒定律有
联立两式解得
18、（1）3N，方向竖直向下；（2）；（3）2.75m
【解析】
【详解】
（1）据机械能守恒定律
圆周最低点
解得
根据牛顿第三定律，物块对圆周轨道的压力大小为3N，方向竖直向下
（2）打到挡板上端点
联立得
打到下端点
且要过圆轨道最高点
解得
综上，取
由
将代入得
将代入得
综上，释放点高度的范围为