安徽省滁州市凤阳县博文国际学校2021-2022学年高一下学期期末考试物理试卷（Word版含答案）

凤阳县博文国际学校2021-2022学年高一下学期期末考试
物理试题
一、单项选择题(共8小题，共32分)
1．关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）
A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B．物体在变力作用下一定做曲线运动
C．质点做匀速率曲线运动，其加速度一定与速度方向垂直，且指向轨迹的凹侧
D．质点做匀速率曲线运动，加速度大小一定不变
2．一只小船渡河，水流速度各处相同且恒定不变，方向平行于岸边，小船相对于水分别做匀加速、匀减速、匀速直线运动，其运动轨迹如图所示，小船相对于水的初速度大小均相同，且方向垂直于河岸，小船在渡河过程中船头方向始终不变。由此可知（ ）

A．小船沿三条不同轨迹渡河的时间相同
B．沿AB轨迹渡河所用时间最短
C．由于水有速度，所以沿AC和AD轨迹小船都不是做匀变速运动
D．AD是匀减速运动的轨迹
3．如图所示，一运动员从相同高度的A、B两位置先后抛出同一篮球，都直接落入篮筐，落入篮筐时的速度方向相同，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．篮球从A、B两位置抛出时的速度大小相等
B．篮球从A位置抛出时的水平分速度比从B位置抛出时的水平分速度大
C．两次篮球从被抛出到落入篮筐，克服重力做的功相同
D．篮球从A位置抛出后的速度变化比从B位置抛出后的速度变化快
4．2020年5月17日，嫦娥四号着陆器结束了寒冷且漫长的月夜休眠，受光照自主唤醒，迎来第18月昼工作期。着陆器登月前从环月圆轨道Ⅰ上的点实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到近月点开始进行动力下降后成功落月，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．沿轨道Ⅰ运动至时，需减速才能进入轨道Ⅱ
B．沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期
C．轨道Ⅱ上在点的加速度小于轨道Ⅰ上在P点的加速度
D．在轨道Ⅱ上由点运行到点的过程中，万有引力对其做负功
5．2018年6月5日21时07分，我国风云二号H星在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭成功发射，随后风云二号H星顺利进入预定地球静止轨道做匀速圆周运动．已知地球静止轨道离地面的高度为36000km，地球半径R＝6400km，则下列说法中正确的是（　　）
A．可以计算风云二号H星的线速度
B．可以计算风云二号H星的动能
C．可以计算风云二号H星的机械能
D．可以计算风云二号H星的质量
6．2020年12月17日，嫦娥五号成功返回，标志着我国全面掌握无人地月往返系列技术。已知地球半径为月球半径的m倍，地球质量为月球质量的n倍。若探测器在地球表面以某一初速度竖直向上射出一物体，忽略空气阻力，其上升的最大高度为h。忽略星球自转的影响，该探测器在月球表面以相同的初速度竖直向上射出同一物体，其上升的最大高度为（　　）
A． B． C． D．
7．A、B两物体放在同一水平面上，分别受到水平拉力F1、F2的作用，由静止开始从同一位置出发沿相同方向做匀加速直线运动。经过时间t0和4t0，当二者速度分别达到2v0和v0时，撤去F1和F2，以后物体做匀减速运动直至停止。两物体运动的v-t图象如图所示。已知二者的质量之比为1：2，下列结论正确的是（　　）
A．物体A、B的位移大小之比是3：5
B．F1和F2的大小之比是6：5
C．两物体与地面间的动摩擦因数可能不相等
D．整个运动过程中F1和F2做功之比是6：5
8．如图所示，AB为竖直转轴，细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球，两绳能承担的最大拉力均为2mg。当AC和BC均拉直时∠ABC=90°，∠ACB=53°，BC=1m．ABC能绕竖直轴AB匀速转动，因而C球在水平面内做匀速圆周运动．当小球的线速度增大时，两绳均会被拉断，则最先被拉断那根绳及另一根绳被拉断时的速度分别为（已知g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）（　　）
A．AC绳 5m/s B．BC绳 5m/s
C．AC绳 5.24m/s D．BC绳 5.24m/s
二、多项选择题 (共4小题，共16分)
9．如图所示，长为的轻杆一端固定质量为m的小球（可视为质点），另一端与水平转轴（垂直于纸面）于O点连接。现使小球在竖直面内绕O点做匀速圆周运动，己知转动过程中轻杆对小球的最大作用力为1.75mg，轻杆不变形，重力加速度。下列判断正确的是（　　）
A．小球转动的角速度为
B．小球通过最高点时对杆的作用力为零
C．转动过程中杆对小球的作用力总是沿杆的方向
D．若将题目中的杆换成绳，则小球不能完成圆周运动
10．如图所示，两个质量相等的小球A、B处在同一水平线上，当小球A被水平抛出的同时，小球B开始自由下落，不计空气阻力，则( )．
A．两球的速度变化快慢不相同
B．在同一时刻，两球的重力的功率相等
C．在下落过程中，两球的重力做功相同
D．在相等时间内，两球的速度增量相等
11．两轮平衡车（如图所示）广受年轻人的喜爱，它的动力系统由电池驱动，能够输出的最大功率为，小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为，已知小明和平衡车的总质量为，从启动到达到最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不考虑小明对平衡车做功，设平衡车启动后的一段时间内是由静止开始做加速度为的匀加速直线运动，则（　　）
A．平衡车做匀加速直线运动时，输出功率与速度成正比
B．平衡车做匀加速直线运动时，牵引力大小
C．平衡车做匀加速直线运动所用的时间
D．平衡车能达到的最大行驶速度
12．如图所示，某滑雪运动员由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，重力做功1.8×104J，克服阻力做功2000J。则该运动员（　　）
A．重力势能减小了1.8×104 J B．动能增加了1.8×104 J
C．机械能减小了2 000J D．合力做功2×104 J
三、实验题(共2小题，每小空2分，满分16分)
13．某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如下图所示物体的运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出，则：
（1）实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材还需要的是______。
A．游标卡尺　　B．秒表　　C．坐标纸　　D．天平E．弹簧秤　　F．重垂线
（2）实验时，让小球多次沿同一轨道运动。下列说法正确的是______。
A．调节斜槽轨道，使其末端水平
B．斜槽必须光滑
C．每次由静止释放小球的位置必须相同
D．小球运动时不应与木板上的坐标纸接触
E．将小球的位置记录在坐标纸上，取下坐标纸用直尺将点连成折线
（3）由图可知小球由a到b的时间与由b到c时间相等，则相等的时间间隔t＝______s，小球平抛的初速度______m/s（g取）；
14．用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中∶
(1)运用公式对实验条件的要求是：在打第一个点时重锤恰好由静止开始下落，为此所选择的纸带第1、2两个打点间的距离应接近2mm。某同学实验步骤如下∶
A．用天平准确测出重锤的质量；
B．把打点定时器架在铁架台上，并接上直流电源；
C．将纸带一端固定在重锤上，另一端穿过打点定时器的限位孔，使重锤靠近打点定时器；
D．先释放重锤，后接通电源；
E.取下纸带，再重复几次；
F.选择纸带，测量纸带上某些点之间的距离
G.根据测量结果进行计算
你认为他实验步骤中多余的步骤是__________，错误的步骤是__________（均填序号）
(2)在本次验证机械能守恒定律的实验中，质量m=200g 的重锤拖着纸带由静止开始下落，在下落过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上选取三个相邻计数点A、B和C，相邻计数点时间间隔为0.100s，O为重锤开始下落时记录的点，各计数点到O点的距离如图所示，长度单位是cm，当地重力加速度g为9.80m/s2。
如果根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是下图中的__________就证明机械能是守恒的，图像的斜率代表的物理量是__________。
四、解答题(共4小题，共36分)
15．（8分）如图所示，轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2m的光滑圆形轨道BC段为高为h=5m的竖直轨道，CD段为水平轨道。一质量为0.1kg的小球由A点从静止开始下滑到B点时速度的大小为2m/s，离开B点做平抛运动（g取10m/s2），求：
（1）小球离开B点后，在CD轨道上的落地点到C的水平距离；
（2）小球到达B点时对圆形轨道的压力大小？
（3）如果在BCD轨道上放置一个倾角＝45°的斜面（如图中虚线所示），那么小球离开B点后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上时下落的高度。
16．（9分）某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究．他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v－t图象，如图所示（除2 s～10 s时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）．已知在小车运动的过程中，2 s～14 s时间段内小车的功率保持不变，在14 s末停止遥控而让小车自由滑行，小车的质量为1.0 kg，可认为在整个运动过程中小车所受的阻力大小不变．则
（1）小车受到的阻力大小为多大？
（2）小车的功率为多大？
（3） 小车加速过程中位移大小为多大？
17．（9分）如图所示，劲度系数轻质弹簧的一端与竖直板拴接（竖直板固定在木板的左端），另一端与质量的小物体A相连，和的总质量为且足够长。A静止在木板上，A右端连一细线绕过光滑的定滑轮与质量的物体相连。木板的上表面光滑，下表面与地面的动摩擦因数。开始时用手托住，让细线恰好伸直但没拉力，然后由静止释放，直到开始运动。已知弹簧伸长量为时其弹性势能为。全过程物体没有触地，弹簧在弹性限度内，取。求：
（1）释放瞬间A的加速度大小；
（2）释放后A的最大速度大小；
（3）若的质量变为，则刚开始运动时，拉力对物体A做功的功率。
18．（10分）如图所示，一小球从A点以某一水平向右的初速度出发，沿水平直线轨道运动到B点后，进入半径的光滑竖直圆形轨道，圆形轨道间不相互重叠，即小球离开圆形轨道后可继续向C点运动，C点右侧有一壕沟，C、D两点的竖直高度，水平距离，水平轨道AB长为，BC长为，小球与水平轨道间的动摩擦因数，重力加速度取．
（1）若小球恰能通过圆形轨道的最高点，求小球在A点的初速度？
（2）若小球既能通过圆形轨道的最高点，又不掉进壕沟，求小球在A点的初速度的范围是多少？
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
AB．只要物体受的合外力与速度的方向不在一条直线上，物体就做曲线运动，与合外力是恒力还是变力无关，故AB错误；
CD．质点做匀速率曲线运动时，由于速度大小不变，方向改变，所以加速度方向与速度方向垂直，且指向轨迹的凹侧，但加速度的大小可变，可不变，故C正确，D错误。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
A．船相对于水的初速度大小均相同，向垂直于岸边因运动的性质不同，则渡河时间也不同，A错误；
B．因AC是小船垂直河岸匀加速运动时的轨迹，则渡河所用的时间最短，B错误；
C．因小船沿AC轨迹和AD轨迹做匀变速运动，则和运动为匀变速曲线运动，C错误；
D．因加速度的方向指向轨迹的凹向，则可知AC是小船匀加速运动时的轨迹；AB轨迹是做匀速直线运动的轨迹；AD轨迹是小船匀减速运动时的轨迹，D正确。
故选D。
【点睛】
此题考查运动的合成与分解的应用，注意船运动的性质不同，是解题的关键，并注意曲线运动的条件，合力方向指向轨迹的凹向。
3．BC
【解析】
【详解】
B．研究两个过程的逆过程，可看作是从篮筐沿同方向斜向上的斜抛运动，落到同一高度上的A、B两点，因为两球抛射角相同，A的射程较远，则从A位置抛出的水平分速度较大，故B正确；
A．逆向来看，两球抛射角相同，A的水平分速度较大，则A的竖直分速度也较大，由斜抛的对称性可知，篮球从A位置抛出时的速度大于从B位置抛出的速度，故A错误；
C．两次抛出到落入篮筐，篮球在竖直方向的位移是一样的，所以克服重力做功相同，故C正确；
D．篮球在空中运动，不计空气阻力，仅受重力作用，速度变化快慢保持不变，故D错误。
故选BC。
4．A
【解析】
【详解】
A．沿轨道Ⅰ运动至时，需减速做向心运动，才能进入轨道Ⅱ，选项A正确；
B．根据开普勒第三定律可知，因轨道Ⅰ运行的半径大于轨道Ⅱ的半长轴，则沿轨道Ⅰ运行的周期大于沿轨道Ⅱ运行的周期，选项B错误；
C．根据
可知，轨道Ⅱ上在点的加速度等于轨道Ⅰ上在P点的加速度，选项C错误；
D．在轨道Ⅱ上由点运行到点的过程中，万有引力对其做正功，选项D错误。
故选A。
5．A
【解析】
【详解】
A、已知风云二号H星的周期为T=24h，轨道半径为r=R+h，据线速度v=，可以根据题设条件求出H星的线速度，故A正确．
B、因为不知道H星的质量，故无法由Ek=mv2求得风云二号H星的动能，故B错误．
C、由B知不能求得风云二号H星的动能，也不能求得其重力势能，故无法求得其机械能，故C错误．
D、风云二号H星是环绕地球静止轨道运动，故无法根据万有引力提供圆周运动向心力求得其环绕地球运动的质量，故D错误．
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
设月球的重力加速度为，在月球上抛物体上升的高度为，忽略星球自转的影响，则根据
可得
在地球上上升的高度
在月球上上升的高度
解得
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A．位移为速度时间图像所围成的面积，所以位移之比为
故A错误；
C．撤去拉力后从图像来看，两物体加速度相同，根据牛顿第二定律得
解得
可知，两物体与地面间的动摩擦因数相等，故C错误；
B．在加速过程中，根据牛顿第二定律得
所以拉力的大小
F1和F2的大小之比是
故B正确；
D．由动能定理拉力做功等于克服摩擦力做的功，整个运动过程中F1和F2做功之比
故D错误；
故选B。
8．B
【解析】
【分析】
当小球线速度增大时，BC逐渐被拉直，小球线速度增至BC刚被拉直时，对小球进行受力分析，合外力提供向心力，求出A绳的拉力，线速度再增大些，TA不变而TB增大，所以BC绳先断；当BC绳断之后，小球线速度继续增大，小球m作离心运动，AC绳与竖直方向的夹角α增大，对球进行受力分析，根据合外力提供向心力列式求解。
【详解】
当小球线速度增大时，BC逐渐被拉直，小球线速度增至BC刚被拉直时，根据牛顿第二定律得：
对小球有
TAsin∠ACB﹣mg=0 ①
TAcos∠ACB+TB= ②
由①可求得AC绳中的拉力 TA=mg，线速度再增大些，TA不变而TB增大，所以BC绳先断。
当BC绳刚要断时，拉力为TB=2mg，TA=mg，代入②得
解得
v=5.24m/s
当BC线断后，AC线与竖直方向夹角α因离心运动而增大，当使球速再增大时，角α随球速增大而增大，当α=60°时，TAC=2mg，AC也断，
则有
TACsin53°
代入数据解得
v=5m/s
故BC线先断；AC线被拉断时球速为5.0m/s．
故选B。
【点评】
解决本题的关键搞清向心力的来源，抓住临界状态的特点，运用牛顿第二定律进行求解．
9．AD
【解析】
【详解】
A．当小球转至最低点时，轻杆对小球的作用力最大，则根牛顿第二定律有
带入数据可得，小球转动的角速度为
故A正确；
BD．小球在最高点时，根据牛顿第二定律可得
可得，小球通过最高点时对杆的作用力为
负号表示作用力方向与重力相反，即方向竖直向上，则小球在最高点受到杆竖直向上的支持力。若将杆换成绳，绳子在最高点不能提供支持力，则小球不能完成圆周运动，故B错误，D正确；
C．由于小球是做匀速圆周运动，则转动过程中，杆对小球的作用力不一定沿杆方向，小球的合外力提供向心力才一定沿杆方向，故C错误。
故选AD。
10．BCD
【解析】
【详解】
两球的加速度均为g，则两球速度变化的快慢相同，选项A错误；在某时刻两球的竖直速度均为vy=gt，根据PG=mgvy可知在同一时刻，两球的重力的功率相等，选项B正确；根据h=gt2，则W=mgh=mg2t2可知在下落过程中，两球的重力做功相同，选项C正确；根据可知，在相等时间内，两球的速度增量相等，选项D正确；故选BCD.
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．做匀加速运动时，牵引力不变，根据可知输出功率与速度成正比，A项正确；
B．根据牛顿第二定律知
可得
B项错误；
C．由
、、
三个式子联立可求时间
C项正确；
D．当速度最大时牵引力等于阻力，即
得
D项错误。
故选AC。
12．AC
【解析】
【详解】
A．根据功能关系，重力对物体做正功1.8×104 J，物体的重力势能减少1.8×104 J，故A正确；
BD．根据动能定理，合力对运动员做的功为
1.8×104J -2000J=16000J
则动能增加16000 J，故BD错误；
C．根据功能关系，非重力对运动员做了多少功，运动员的机械能就变化多少，阻力做功-2 000J，则机械能减少2000 J，故C正确。
故选AC。
13． CF#FC ACD 0.1 2
【解析】
【详解】
（1）[1]游标卡尺、秒表、天平、弹簧秤在本实验中用不上，而坐标纸是用来绘制轨迹和确定位置的，重垂线是用来确定纵轴的方向的，故需要CF。
（2）[2] A．调节斜槽轨道，使其末端水平,用来保证小球离开轨道后做平抛运动，故A正确；
B．斜槽光滑与否对实验没有影响，故B错误；
C．每次由静止释放小球的位置必须相同，这样可以保证每次小球做平抛运动的初速度大小时相同的，故C正确；
D．小球运动时不应与木板上的坐标纸接触，用来减小实验误差，故D正确；
E．将小球的位置记录在坐标纸上，取下坐标纸将点用平滑的曲线连接起来，故E错误；
故选ACD。
（3）[3]小球在竖直方向上做匀加速
解得：
在水平方向上做匀速运动：
解得：
14． A BD B g
【解析】
【详解】
（1）[1]实验中验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，质量可以约去，所以不用天平测量重锤的质量，A是多余的步骤。
[2]打点计时器应使用交流电源，B错误，实验时应先接通电源后释放重锤，D错误。
（2）[3]根据机械能守恒定律，得
可知图线为过原点的倾斜直线，故选B。
[4]由表达式，可知图线的斜率表示重力加速度g。
15．（1）2m；（2）3N；（3）能，0.8m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设小球离开点做平抛运动的时间为，落地点到C点距离为
竖直方向
解得
水平方向
（2）小球达受重力和向上的弹力作用，根据向心力公式和牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律知球对的压力，即小球到达点时对圆形轨道的压力大小为3N，方向竖直向下
（3）如图，斜面的倾角，则有
因为，所以小球离开点后能落在斜面上。
假设小球第一次落在斜面上点，长为，小球从点到点的时间为
则有
联立解得
它第一次落在斜面上时下落的高度
16．(1) f=－1.5N ;(2) P=9W;(3) x=42m
【解析】
【详解】
（1）小车在14s~18s这段时间内，受到阻力的作用，由于其加速度为
a=－1.5m/s2，故阻力为f=ma=1.0 kg×（－1.5m/s2）=－1.5N
（2）小车匀速行驶时，牵引力等于阻力1.5N，故其功率为P=Fv=1.5N×6m/s=9W，
（3）而0~2s的位移为，在2s~10s这段时间内，由动能定理得： ，解得x2=39m
故加速的总位移为x= x1+ x2=42m
17．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）对物体
对物体A
所以
（2）水平面对的摩擦力
释放后不会运动，所以，当A的加速度为0时其速度最大，有
对物体A、用动能定理
（3）设刚要运动时弹簧伸长为，弹力
当时物体开始运动，则
弹簧弹力对物体A所做的功
若刚要运动时A的速度为，对物体A、用动能定理
所以
设刚要运动时绳的拉力为，对物体
对物体A
功率
18．（1） （2）初速度的范围和
【解析】
【详解】
(1)设小球恰能通过圆形轨道最高点的速度为，由牛顿第二定律得：
……①
由B到最高点由机械能守恒定律得：
……..②
由A到B有
……..③
联立①②③式解得A点的速度
（2）若小球刚好停在C处，则有
解得A点的速度为
若小球停在BC段，
若小球能通过C点，并恰好越过壕沟，则有
…….④
……⑤
联立④⑤
所以初速度的范围和
答案第11页，共11页