辽宁省县级重点高中协作体2021-2022学年高一下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

辽宁省县级重点高中协作体2021-2022学年高一下学期期末考试
物理试卷
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．下列关于力与运动关系的说法中正确的是（ ）
A．力是维持物体运动状态的原因，若没有力的作用，物体的运动就会停止
B．正在做匀速圆周运动的物体，若向心力突然消失则物体会静止
C．正在做匀变速运动的物体，若合力突然消失，物体有可能静止
D．正在做简谐运动的物体，若回复力突然消失，物体不可能静止
2．下列关于匀变速运动的说法中正确的是（ ）
A．质点的运动轨迹一定是直线
B．质点的运动轨迹可能是曲线
C．在连续相等时间内的位移之比一定是1：3：5：7：9…
D．通过连续相等位移所需时间一定是越来越少
3．下列关于质点做简谐运动的说法中正确的是（ ）
A．质点受到的回复力就是合力
B．质点的振动周期与振幅有关
C．质点动能最大时，势能最小
D．质点振动的周期一定与质点质量有关
4．一个礼花弹竖直上升到最高点时刚好炸裂成三块碎片，如果这三块的质量和动量大小均相等，则在礼花弹炸裂后的瞬间这三块碎片的运动的方向可能是（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，竖直放置的光滑圆环顶端D点固定一定滑轮（大小忽略），圆环两侧套着质量分别为、的两小球，两小球用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态，、连线过圆心O点，且与右侧绳的夹角为。则、两小球的质量之比为（ ）
A． B． C． D．1
6．将地球视为质量均匀分布的球体，地球自转的周期为24小时，地球近地卫星的周期为1.5小时，则在地球赤道与两极处的重力加速度大小之比为（ ）
A． B． C． D．
7．发光弹弓弹射飞箭是傍晚在广场常见的儿童玩具，其工作原理是利用弹弓将发光飞箭弹出后在空中飞行。若小朋友以大小为E的初动能将飞箭从地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大小为，设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小不变，重力加速度为g，以地面为零势能面，则下列说法正确的是（ ）
A．飞箭下降阶段克服空气阻力做的功为
B．飞箭上升过程中重力做功为
C．飞箭在最高点具有的机械能为
D．飞箭所受空气阻力与重力大小之比为1：15
8．一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t＝2s时的波形如图（a）所示，x＝4m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（ ）
A． B． C． D．
9．牛顿在发现万有引力定律后曾思考过这样一个问题：假设地球是一个质量均匀分布的球体，已知质量分布均匀的球壳对球壳内物体的引力为零。沿地球的南北极打一个内壁光滑的洞，在洞口无初速度释放一个小球（小球的直径略小于洞的直径），在小球向下端点运动的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．小球在洞内做简谐运动
B．小球在地心处动能最小
C．小球可以穿出小洞
D．若小球释放的位置再向下移动一点，则小球振动周期不变
10．冰滑梯是东北地区体验冰雪运动乐趣的设施之一，某冰滑梯的示意图如图所示，螺旋滑道的摩擦可忽略；倾斜滑道和水平滑道与同一滑板间的动摩擦因数相同，因滑板不同满足。在设计滑梯时，要确保所有游客在倾斜滑道上均减速下滑，且滑行结束时停在水平滑道上，则、的设计需满足（ ）
A． B．
C． D．
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）某实验小组利用如图所示装置验证系统的机械能守恒定律。跨过定滑轮的轻绳一端系着物块A，另一端穿过中心带有小孔的金属圆片C与物块B相连，A和B质量均为M，C的质量为m。铁架台上固定一圆环，圆环处在B的正下方。开始时，C与圆环间的高度为h，A、B、C由静止开始运动，当B穿过圆环时，C被搁置在圆环上。在铁架台、处分别固定两个光电门，物块B从运动到所用的时间为t，圆环距的高度为，之间的高度为，重力加速度为g
（1）B穿过圆环后可以视为做______直线运动；
（2）为了验证系统机械能守恒，该系统应选择______（选填“A和B”或“A、B和C”），则只需等式______成立，即可验证系统机械能守恒。（用题中所测物理量的符号表示）
（3）实际做实验时会发现重力势能减少量与系统动能增加量有差别，原因可能是（不考虑测量误差）______。
12．（9分）某物理小组利用频闪照片和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，已知A、B两滑块的质量分别是、，A滑块向右运动，与原来处于静止状态的B滑块碰撞（碰撞时间可忽略不计）；碰撞前后共进行了四次拍摄，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，并且A、B滑块在拍摄频闪照片的这段时间内是在20cm至115cm这段范围内运动（以滑块上的箭头位置为准），忽略各种阻力影响。试根据频闪照片（闪光时间间隔为0.5s）回答问题。
（1）根据频闪照片分析可知碰撞发生位置在______cm刻度处；
（2）设向右为正方向，由上图数据可计算得：A滑块碰撞前的速度为______m/s，碰撞前系统的总动量p＝______kg·m/s，碰撞后系统的总动量______kg·m/s（计算结果保留两位有效数字）。
13．（8分）如图所示，将质量为m＝0.2kg的小球套在竖直固定的直杆上，小球的直径略大于杆的直径，小球与杆之间的动摩擦因数为。现对小球施加一斜向上的拉力F，使其以的加速度开始沿杆向上运动，拉力F与杆的夹角为，已知sin53°＝0.8，重力加速度大小为。求F的大小。
14．（13分）如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，左端接有两段光滑直轨道，AB与圆管外壁相切，BC与AB通过一段极短的圆弧平滑相连且BC倾角为。一个直径略小于半圆管内径、质量为m的小球，从BC上某一位置由静止滑下，经圆管最高点D后恰好落回到与圆管圆心O等高的P点，小球经过D点时与圆管间的压力大小为mg，不计空气阻力，重力加速度大小为g。
（1）求水平轨道AB的长度；
（2）若小球释放的高度与D点等高，求小球与圆管弹力为零时，小球到圆心的高度。
15．（18分）如图所示，木箱的质量为M＝5kg，长度为L＝1m，其右侧与墙壁的距离为d＝2m，木箱底部有一质量为m＝1kg的小物块（可看作质点），小物块与木箱左壁间有一很小缝隙。t＝0时刻，在水平向右的外力F作用下，木箱从静止开始运动瞬间小物块与木箱达到相对静止状态，小物块与木箱底部的动摩擦因数为，木箱与地面间的摩擦不计，木箱与墙壁碰撞后停止运动并被锁定，同时撤去外力F，小物块与木箱发生的每次碰撞都是时间极短的弹性碰撞，当小物块与木箱右壁碰撞后迅速解除对木箱的锁定，重力加速度大小为。
（1）当F＝9N时，求木箱到达墙壁之前与物块间的弹力和摩擦力大小；
（2）当F＝54N时，
i．求小物块离开木箱左壁后，小物块与木箱碰撞的次数和最终静止在木箱中的位置；
ii．若小物块与木箱底部的摩擦也不计，求小物块与木箱发生n（n≥1）次碰撞后，两者的速度大小。
辽宁省县级重点高中协作体2021-2022学年高一下学期期末考试
物理参考答案
1．【答案】C
【解析】因为力是改变物体运动状态的原因，故A错；正在做匀速圆周运动的物体，若向心力突然消失，则物体会沿切线方向飞出去，故B错；正在做匀变速运动的物体，比如匀减速直线运动，在速度为零时合力突然消失，则物体会静止，故C正确；正在做简谐运动的物体，若在最大位移处时回复力消失，物体静止，故D错误。
2．【答案】B
【解析】匀变速运动可以是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动，故A错B正确；只有初速度为零的匀变速直线运动在连续相等时间内的位移之比为1:3:5:7:9…，故C错；通过连续相等位移所用的时间不一定越来越少，比如竖直上抛运动，故D错。
3．【答案】C
【解析】简谐运动中回复力不一定是合力，比如单摆运动，故A错；简谐运动周期与振幅无关，故B错；简谐运动过程中机械能守恒，所以动能最大时，势能最小，故C正确；简谐运动周期不一定与质点质量有关，比如单摆，故D错误。
4．【答案】C
【解析】若是ABD中情境，则系统的动量不守恒，故ABD错；若是C中的情境，则系统动量守恒，分离后的动量矢量合为零，故C正确。
5．【答案】B
【解析】设和所在部分的绳长分别为和，绳子拉力为F，则根据三力平衡知识和相似性得：，，联立可求得，故B正确。
6．【答案】C
【解析】设地球质量为M、半径为R，近地卫星周期为，同步卫星周期为，则赤道的物体受力，在两极物体受力，近地卫星受力，又因为，联立以上三式求得，故C正确。
7．【答案】D
【解析】飞箭从地面竖直向上弹出到飞箭落回地面整个过程，根据动能定理有：，解得，则飞箭上升阶段克服空气阻力做的功为，故A错误；
设飞箭在上升过程中重力做的功为，由动能定理得：，则飞箭下降过程重力做功为，故B错误；
设飞箭在最高点具有的机械能为，飞箭在上升过程中，空气阻力做的功等于机械能的变化量：，
解得：，故C错误；
设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小为f，飞箭上升的最大高度为h，飞箭下降阶段克服空气阻力做的功为，飞箭在下降阶段重力做的功为，可得飞箭所受空气阻力与重力大小之比为，故D正确。
8．【答案】BC
【解析】根据图b可知t＝2s时x＝4m处的质点正经过平衡位置向下振动；该波向负方向传播，结合图a，利用“上下坡”法可知x＝4m为半波长的奇数倍，即有（n＝1，2，3…），而由图b可知该波的周期为T＝4s；所以该波的波速为（n＝1，2，3…），当n＝3时可得波的速率为，当n＝4时可得波的速率为，故选BC。
下面是更换后的第8题的答案和解析（原第8题超出命题范围）
8．【答案】AD
【解析】若位移为负值，加速度也一定为正值，但速度可正可负，A正确；振子通过平衡位置时，速度最大，加速度为零，B错误；振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度方向可能不同，C错误；振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度都为零，D正确。
9．【答案】AD
【解析】设地球半径为R，地球质量为M，小球质量为m，小球偏离地心的位移为x，根据题意，可求出小球受到万有引力的合力为，所以小球做简谐运动，简谐运动周期与振幅无关，故AD正确；小球不能穿出小洞，小球在地心处动能最大，故BC错误。
10．【答案】CD
【解析】设游客在水平滑道滑行距离为x，游客从滑梯滑下，根据动能定理有：，其中，解得① ②
游客在倾斜滑道上均减速下滑，则要求，又，则③，由题意可知，当时，①②③式恒成立，于是，，故正确选项为CD。
11．（6分）
（1）匀速（（1分） （2）A、B和C（1分） （2分）
（3）摩擦阻力和空气阻力对系统做负功（2分）
【解析】由题意可知，AB继续向下运动过程中应该是匀速直线运动；要验证系统机械能守恒，则研究对象应该是ABC，机械能守恒定律表达式为；若重力势能减少量大于动能增加量，则可能是转轴的摩擦力或空气阻力对系统做功引起的。
12．（9分）
（1）40（2分） （2）0.80（3分） 0.48（2分） 0.48（2分）
【解析】由图可知AB碰撞位置在40cm处，第一次与第二次拍照之间A向右运动了30cm，其中前20cm用了0.25s，所以碰撞前A的速度为，碰撞后A的速度为，B的速度为，碰撞前系统的总动量为，碰撞后系统的总动量为。
13．（8分）
【解析】根据牛顿第二定律：①（2分）
水平方向平衡：②（2分） ③（2分）
代入数据解得：F＝12N（（2分分）
14．（13分）
【解析】设小球经过圆管D点的速度为，小球经过D点时与圆管间的压力大小为mg，因为小球在D点有速度，所以圆管对小球的压力竖直向下，有：①（2分）
小球从D飞出做平抛运动，竖直方向：②（2分）
水平方向：③（2分）
联立①②③并代入数据解得：AB＝R（1分）
（2）设小球与圆管之间弹力为零时速度为v，小球与圆心连线与竖直方向夹角为，由动能定理得：④（2分）
小球此时圆周运动向心力为⑤（2分）
联立④⑤式解得：（1分）
此时小球到圆心高度为（1分）
15．（18分）
【解析】（1）设想将木箱左壁去掉，当F＝9N时，两者保持相对静止，小物块与木箱左壁之间无弹力。（1分分）
对整体，根据牛顿第二定律：①（1分）
对物块，根据牛顿第二定律：②（1分）
联立①②式并代入数据解得：（1分）
（2）ⅰ．设木箱到达墙壁的速度大小为，根据动能定理：③（（1分）
木箱与墙壁碰撞后，物块在木箱内做匀减速运动，设其到达木箱右壁的速度大小为，
由运动学规律得：④（1分）
物块与木箱右壁碰后以原速率反弹，此后的运动物块与木箱系统动量守恒，设系统最终速度为v，物体相对滑动的路程为s，取向左为正方向则有：⑤（1分）
根据能量守恒定律有：⑥（2分）
联立③④⑤⑥式并代入数据解得：（2分）
所以物块与木箱碰撞次数为7次，相对静止时物块距木箱右壁的距离为。（1分）
（ⅱ）木箱与墙壁碰撞后，物块做匀速直线运动，与木箱右壁碰撞后匀速运动至木箱左壁与之碰撞，根据动量守恒定律有：⑦（1分）
根据系统机械能守恒有：⑧（1分）
代入数据解得：,
或者，（2分）
于是，当碰撞次数n为奇数时，碰后物块速度大小为6m/s，木箱速度为0；（1分）
当碰撞次数n为偶数时，碰后物块速度大小为4m/s，木箱速度大小为2m/s。（1分）