2021-2022学年河南省南阳地区高一（下）期末物理试卷（Word版含解析）

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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校
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姓名：
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班级：
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考号：
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绝密★启用前
2021-2022学年河南省南阳地区高一（下）期末物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共8小题，共40.0分）
某物体运动的初速度及该物体受到的恒定合力的方向如图所示，则该物体的运动轨迹可能是( )
A. B.
C. D.
木星是距离太阳第五近的行星，也是太阳系中体积最大的行星。它的质量是地球的倍，直径是地球的倍。将地球与木星均视为均匀球体，若地球的第一宇宙速度为，则木星的第一宇宙速度最接近( )
A. B. C. D.
某小船渡河，河宽，河水流速为，小船在静水中的速度是。下列说法正确的是( )
A. 小船渡河的最短时间为
B. 小船渡河的最小位移为
C. 小船在河水中运动的最大速度为
D. 小船在河水中运动的最小速度为
年月日，“天舟四号”货运飞船采用自主快速交会对接模式，成功对接空间站“天和”核心舱后向端口。对接过程的简化图如图所示，下列说法正确的是( )
A. 若货运飞船在处，则应加速变轨才能成功对接核心舱
B. 若货运飞船在处，则它的周期小于核心舱的周期
C. 若货运飞船在处，则它的向心加速度小于核心舱的向心加速度
D. 若货运飞船在处，则它的线速度大于核心舱的线速度
如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为：：，在自行车被人正常骑行过程中，下列说法正确的是( )
A. 小齿轮和后轮的周期之比为：
B. 大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为：
C. 大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为：
D. 大齿轮和小齿轮边缘的向心加速度大小之比为：
如图所示，小球视为质点从斜面上的点以大小为的速度水平抛出，刚好落在斜面底端点。斜面的长度为，倾角为，竖直墙壁与水平地面相交于点，水平地面上、间的距离为。改变小球抛出的速度大小，小球落在墙壁上的点未画出，下列说法正确的是( )
A. 若小球抛出的速度大小为，则点离地面的高度为
B. 若小球抛出的速度大小为，则点离地面的高度为
C. 若小球抛出的速度大小为，则点离地面的高度为
D. 若小球抛出的速度大小为，则点离地面的高度为
质量分别为、的小球、在光滑的水平地面上发生碰撞，碰撞前后两球的图像如图所示，可知( )
A. 碰后小球的动量为
B. 碰后小球的动量为
C. 碰撞前后小球的动量变化量为
D. 碰撞过程中无能量损失
现将火星和水星的运行轨道看成圆轨道，如图所示。、分别为火星和水星的公转周期，、分别为火星和水星的公转半径。则过点的直线的图像为( )
A. B.
C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）
一质量为的物块在合力的作用下从静止开始沿直线运动，其图像如图所示。则( )
A. 时物块的速度大小为
B. 内合力的冲量大小为
C. 时物块的动量大小为
D. 内合力的冲量大小为
质量为的物体，以初速度滑上一水平粗糙地面，滑行距离为时速度减半。重力加速度大小为，下列说法正确的是( )
A. 物体再滑行便停止
B. 在题述过程中物体克服摩擦力做的功为
C. 物体与水平地面间的动摩擦因数为
D. 若物体的初动能为，则其滑行的最大距离为
年，北京冬奥会上有一种女子单板滑雪型池项目，可简化为如图所示的模型。池内各处粗糙程度相同，其中、为型池两侧的边缘，且在同一水平面，点为型池的最低点。某运动员从点正上方处的点自由下落沿型池左侧切线进入池中，从右侧切线飞出后上升至最高位置点相对点的高度为。不计空气阻力，重力加速度大小为，则运动员( )
A. 从点返回经点恰好能回到点
B. 从点返回经点一定能越过点
C. 第一次经过点对轨道的压力大于第二次经过点对轨道的压力
D. 由点到点的过程中，在段克服摩擦力做的功等于在段克服摩擦力做的功
如图所示，光滑竖直杆固定，质量为的小球可视为质点穿在杆上。一根竖直轻弹簧一端固定在水平地面上，另一端连接质量也为的物块，一轻绳跨过定滑轮，一端与物块相连，另一端与小球连接，定滑轮到竖直杆的距离为。初始时，小球在外力作用下静止于点，此时整根轻绳伸直无张力且间轻绳水平、间轻绳竖直。现将小球由点静止释放，小球沿杆下滑到最低点时，与杆之间的夹角为。不计滑轮的质量、大小及摩擦，重力加速度大小为，，，关于小球由点下滑至点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球的重力势能减小了
B. 物块的机械能增加了
C. 小球和物块组成的系统机械能守恒
D. 除、两点外，小球的速度始终大于物块的速度
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共13.0分）
某同学利用如图甲所示的装置进行实验。在足够大的水平平台上的点放置一个光电门，点的右侧光滑，左侧为粗糙水平面，当地的重力加速度大小为。采用的实验步骤如下：
在小滑块上固定一个宽度为的窄挡光片；
用天平分别测出小滑块含挡光片和小球的质量、；
滑块和小球用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，静止放置在平台上；
烧断细线后，滑块和小球瞬间被弹开，向相反方向运动；
记录滑块通过光电门时挡光片的遮光时间；
滑块最终停在点图中未画出，用刻度尺测出、两点之间的距离；
小球从平台边缘飞出后，落在水平地面上的点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度及平台边缘铅垂线与点之间的水平距离；
改变弹簧压缩量，进行多次测量。
该实验要验证动量守恒定律，则需满足表达式______。
改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到的图像如图乙所示，图线的斜率为，则平台上点左侧与滑块之间的动摩擦因数______。
某物理兴趣小组的同学们为了验证机械能守恒定律，使用的实验装置如图甲所示。两相同重物、的质量均为、厚度均为，轻绳一端与连接，另一端穿过质量为的薄片上的小孔与连接，开始时在外力的作用下使系统重物、以及薄片保持静止状态，在正下方处固定一圆环，圆环正下方固定一光电门。实验时，将系统由静止释放，运动中可以自由穿过圆环，将被圆环挡住而立即停止运动，通过光电门时记录的挡光时间为，重力加速度大小为。
重物穿过圆环时的速度大小______；
若系统的机械能守恒，则应满足的关系式为______；
保持，不变，改变始终保证，重复上述操作，得到多组、，作出图像，如图乙所示，则图线的斜率______。
四、计算题（本大题共3小题，共37.0分）
在雪车比赛中，为了让乘坐雪车的运动员能高速且安全地通过弯道，弯道处的赛道均向内侧倾斜。现有一雪车以大小为的速度通过一小段半径为的圆形水平弯道，所用时间为。已知雪车的质量为，运动员的质量为，重力加速度大小为，忽略冰面与雪车间的摩擦，运动员和雪车整体可视为质点，求：
弯道所对应的圆心角；
弯道对雪车作用力的大小。
在沙地上有一质量的木块，木块上放一质量的爆竹。点燃爆竹后，木块陷入沙中的深度，沙对木块运动的阻力恒为。不计爆竹中火药的质量和空气阻力，爆炸后木块与爆竹只在竖直方向上运动，取重力加速度大小。求：
爆炸后瞬间木块的速度大小；
爆竹上升的最大高度；
爆炸过程中转化成木块和爆竹的机械能。
如图所示，轻弹簧上端系在点，下端连接一不可伸长的轻质细绳，绳下端绕过处的小定滑轮，系着质量的滑块视为质点。滑块静止在点正下方水平地面的处，定滑轮的离地高度。给滑块施加一大小为的水平恒力未画出，使滑块从点运动距离到点。已知弹簧的劲度系数，滑块与水平地面间的动摩擦因数，重力加速度大小为。弹簧原长时绳下端刚好到达点，弹簧始终处于弹性限度内且下端未到点。求：
滑块静止时对地面的压力大小；
滑块从点运动到点的过程中摩擦力做的功；
滑块从点运动到点的过程中的最大速度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：做曲线运动的物体的速度的方向是沿着运动轨迹的切线的方向；
物体运动初速度的方向及该物体受到的恒定合力的方向不共线，则物体做曲线运动；同时力指向曲线弯曲内侧，结合各图可知，不符合对应的条件，故A正确，BCD错误。
故选：。
做曲线运动的物体的速度的方向是沿着运动轨迹的切线的方向，合力指向运动轨迹弯曲的内侧。
根据物体的运动轨迹来判断受到的合力的方向，合力应该指向运动轨迹的弯曲的内侧，这是解决曲线运动的时候经常用到的知识点。
2.【答案】
【解析】解：根据万有引力定律有：
解得地球的第一宇宙速度为
根据题意，木星的第一宇宙速度为
故C正确，ABD错误。
故选：。
根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要求解的第一宇宙速度的表达式即可解得。
本题考查万有引力定律，解题关键掌握第一宇宙速度的计算。
3.【答案】
【解析】解：当船头垂直河岸时，渡河时间最短，小船渡河的最短时间为，解得故A错误；
B.小船在静水中的速度大于河水水流的速度，则可以通过调整船头，使船的实际速度方向垂直河岸，此时渡河位移最小为河宽，故B正确；
当船在静水中的速度方向与水流的速度方向相同时，船的实际速度最大，
当船在静水中的速度方向与水流的速度方向相反时，船的实际速度最小，故CD错误。
故选：。
船头与河岸垂直时渡河时间最短，若船速大于水流速度，则小船的合速度可以垂直河岸，船速最大最小问题，根据矢量合成法则则可以求解。
本题考查运动的合成与分解，注意理解渡河的含义以及矢量运算法则的灵活应用。
4.【答案】
【解析】解：若货运飞船在处，从低轨道到高轨道，只有先加速后做离心运动才能与高轨道的核心舱对接，故A正确；
B.若货运飞船在处，由图可知，货运飞船的轨道半径大于“天和”核心舱的轨道半径，由万有引力提供向心力有
可得，，
可知，货运飞船的周期大于核心舱的周期，货运飞船的向心加速度小于核心舱的向心加速度，货运飞船的线速度小于核心舱的线速度，故BCD错误；
故选：。
根据万有引力提供圆周运动向心力，分析加速度、线速度、周期与半径的关系，再根据变轨原理分析项。
本题考查万有引力的应用，解题关键掌握卫星的变轨原理，注意万有引力提供向心力的应用。
5.【答案】
【解析】解：、小齿轮和后轮同轴，其角速度相同，根据可知周期之比为：：，故A错误；
B、大齿轮和小齿轮边缘的线速度大小相等，其半径之比：：，根据可知其角速度之比为：：，故B正确；
C、依题意可知，大齿轮和后轮的角速度之比为：：，因其半径之比为：：，根据可知大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为：：，故C错误；
D.大齿轮和小齿轮边缘的线速度大小相等，其半径之比：：，根据向心加速度的公式可知大齿轮和小齿轮边缘的向心加速度大小之比为：：，故D错误。
故选：。
齿轮与小齿轮是同缘传动，边缘点线速度相等；小齿轮与后轮是同轴传动，角速度相等；结合线速度与角速度关系公式以及向心加速度的公式列式求解。
本题关键能分清同缘传动线速度大小相等和同轴传动角速度相同，灵活应用公式以及、。
6.【答案】
【解析】解：依题意，小球斜面上的点以大小为的速度水平抛出，刚好落在斜面底端点，根据平抛运动水平方向运动规律有：
竖直方向有：
可得：
A.综上可知以的速度水平抛出，刚好落在斜面底端点；若小球抛出的速度大小为，小于，可知小球会落在斜面上，故A错误；
B.假定小球落在点时其水平抛出初速度为，则有
因
则有
可知小球抛出的速度大小为时，小球会落在点，离地面的高度为，故B错误；
C.依题意，当小球抛出的速度大小为时，小球会落在墙壁上，根据平抛运动规律有
则点离地面的高度为
联立解得
故C错误；
D.若小球抛出的速度大小为时，小球会落在墙壁上，根据平抛运动规律有
则点离地面的高度为
联立解得：
故D正确。
故选：。
物体做平抛运动，我们可以把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动，竖直方向上的自由落体运动来求解，两个方向上运动的时间相同；根据平抛运动的规律进行判断。
本题主要是考查了平抛运动的规律，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，结合运动学公式灵活求解。
7.【答案】
【解析】解：由图像可知，碰撞后小球的速度为，的速度为，那么的动量分别为，的动量为
故AB错误；
C.碰撞前小球的动量为
碰撞前后小球的动量变化量为
故C错误；
D.由
碰撞前后系统总动能分别为，
即
碰撞过程中无能量损失，故D正确。
故选D。
图象的斜率表示小球的位移，时、球发生碰撞，碰后反向
本题考查图象、动量守恒定律，动量与动能的关系，注意会判断何时碰撞。
8.【答案】
【解析】解：根据开普勒第三定律可知
可得
两边同时取对数有：
解得：
根据数学知识可知过点的直线的图像的斜率为，故D正确，ABC错误。
故选：。
根据开普勒第三定律可知轨道半径与周期的关系，经过数学变形可知图像。
本题关键是能够根据开普勒第三定律，运用对数知识得到与的关系，要有运用数学知识解决物理问题的能力。
9.【答案】
【解析】解：在内，根据动量定理，得，故A正确；
B.内合力的冲量大小为，故B错误；
C.根据动量定理，得，故C错误；
D.内合力的冲量大小为，故D正确。
故选：。
根据动量定理求速度；根据动量定理求合冲量；根据动量定理求末动量。
理解图像“面积”表示合力的冲量；注意轴下方的“面积”为负值。
10.【答案】
【解析】解：、物体将做匀减速直线运动直至静止，根据匀变速直线运动推论，速度减半时为时间中点，将物体运动看成反向匀加速直线运动，根据初速度为零的匀加速直线运动的推论可知，物体再滑行便停止，故A错误；
B、根据动能定理，解得，故B错误；
C、根据，，解得，故C正确；
D、若物体的初动能为，根据动能定理
滑行的最大距离为，故D正确。
故选：。
根据匀变速直线运动的推论求得物体继续滑行的距离，根据动能定理求得克服摩擦力做功，根据牛顿第二定律和运动学公式求得动摩擦因数，结合动能定理求得滑行距离。
本题主要考查了动能定理和牛顿第二定定律物块逆向看作初速度为零的匀加速直线运动，利用好匀变速直线运动的推论即可。
11.【答案】
【解析】解：、设运动员第一次由的过程中，克服阻力做功为，运动员从点到点，由动能定理有，解得
运动员从返回经点回到点过程中，平均速率小于小于从到的平均速率，则从点回到点平均阻力小，则阻力做功
设返回时到达点的速度为，由动能定理有
即从点返回经点一定能越过点，故A错误，B正确；
C、根据题意，在点，由牛顿第二定律有
由牛顿第三定律可知，小球在点对轨道的压力为
由于第一次经过点的速度大于第二次经过点的速度，则第一次经过点对轨道的压力大于第二次经过点对轨道的压力，故C正确；
D、根据题意，由于有摩擦力做功，则小球在段的平均速率大于在段的平均速率，小球在段的平均阻力大于在段的平均阻力，则在段克服摩擦力做的功大于在段克服摩擦力做的功，故D错误。
故选：。
根据运动员速度的变化定性地分析出运动员受到摩擦力的变化，从而得出摩擦力做功的大小关系，分析出运动员的运动情况；根据牛顿第二定律定性地分析出两次经过点时对轨道的压力大小关系。
本题主要考查了动能定理的相关应用，理解好对称性，结合向心力公式即可完成分析。
12.【答案】
【解析】解：、由几何关系可得，小球下降的距离为，小球的重力势能减小了，故A错误；
B、物块的机械能增加等于物块重力势能的增加，由几何关系可知，物块上升的距离为，则物块重力势能的增加量为，即物块的机械能增加了，故B正确；
C、小球由点下滑至点的过程中，弹簧对物块做功，则小球和物块组成的系统机械能不守恒，故C错误；
D、小球由点下滑至点的过程中，设小球的速度为，物块的速度为，小球与定滑轮连线与竖直方向的夹角为，由几何关系可得
则除、两点外，小球的速度始终大于物块的速度，故D正确。
故选：。
重力做正功重力势能减少；只有重力或弹力做功，机械能守恒；根据运动过程应用功能关系分析答题。
本题主要是考查功能关系，关键是能够分析能量的转化情况，知道重力势能变化与重力做功有关、动能的变化与合力做功有关、机械能的变化与除重力或弹力以外的力做功有关。
13.【答案】
【解析】解：烧断细线后，向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，经过光电门的速度为：；
离开平台后做平抛运动，
竖直方向：，
水平方向：，
解得：，
烧断细线过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
即：；
物体，由光电门向左运动过程，由动能定理得：，
经过光电门的速度为：，
整理得：
图象的斜率：
解得动摩擦因数：，
故答案为：；
再根据动量守恒定律列式进行分析即可明确如何才能保证动量守恒；
对，应用动能定理求出图象的函数表达式，然后根据图示图象求出动摩擦因数。
本题为探究型实验，解题的关键在于分析题意，明确实验原理，再根据对应的物理规律进行分析求解；要注意明确验证动量守恒定律以及光电门和平抛运动规律的正确应用。
14.【答案】
【解析】解：当被圆环挡住而立即停止运动后，重物、将做匀速运动，则重物穿过圆环时的速度大小等于重物通过光电门时的速度大小为
若系统的机械能守恒，则有系统重力势能减小等于系统动能的增加，即，整理得
根据题意可知，结合分析可得
整理得：
则图乙图像中图线的斜率为
故答案为：；；。
被圆环挡住后、做匀速直线运动，根据题意求出重物经过圆环的速度大小。
应用机械能守恒定律求解。
应用机械能守恒定律求出图象的函数表达式，然后分析答题。
认真审题理解实验原理是解题的前提，根据题意求出重物通过圆环时的速度，然后应用机械能守恒定律可以解题。
15.【答案】解：对整体受力分析如图：
根据牛顿第二定律有：
解得：
根据力的合成可知
答：弯道所对应的圆心角为；
弯道对雪车作用力的大小为。
【解析】对整体受力分析，根据牛顿第二定律解得；
根据力的合成解得。
本题考查动能定理以及向心力公式，要求学生结合给定场景进行分析，再运用相关知识求解，难度较低。
16.【答案】解：对木块，根据动能定理得：
代入数据解得，爆炸后瞬间木块的速度大小为
爆炸过程中，木板与爆竹组成的系统内力远大于外力，系统在竖直方向动量守恒，
以竖直向下为正方，在竖直方向，由动量守恒定律得：满足动量守恒，
爆炸后爆竹做竖直上抛运动，由速度位移公式得：
代入数据解得，爆竹上升的最大高度为
由能量守恒定律可知，爆炸过程中转化成木块和爆竹的机械能为
代入数据解得：
答：爆炸后瞬间木块的速度大小是；
爆竹上升的最大高度是；
爆炸过程中转化成木块和爆竹的机械能是。
【解析】对木块应用动能定理求出爆炸后瞬间木块的速度大小。
爆炸过程系统在竖直方向动量守恒，在竖直方向应用动量守恒定律求出爆竹的速度，然后应用运动学公式求解。
应用能量守恒定律秋季。
根据题意分析清楚运动过程是解题的前提，应用动能定理、在竖直方向应用动量守恒定律、运动学公式与能量守恒定律即可解题。
17.【答案】解：滑块静止在处时，弹簧伸长量为，由共点力平衡条件得

可得地面对滑块的支持力为
根据牛顿第三定律知，滑块静止时对地面的压力大小为
设滑块运动过程中，绳与水平方向的夹角为，则弹簧伸长量为
滑块竖直方向处于平衡状态
则得：，保持不变，则滑块从点运动到点的过程中摩擦力做的功为
解得：
当滑块加速度为零时，滑块的速度最大，设此时绳与水平方向夹角为，则
解得：
此时，弹簧伸长量为
解得：
滑块运动距离为
根据动能定理得

最大速度为
答：滑块静止时对地面的压力大小为；
滑块从点运动到点的过程中摩擦力做的功为；
滑块从点运动到点的过程中的最大速度为。
【解析】滑块静止在处时，受到重力、弹簧的拉力和地面的支持力，由胡克定律求出弹簧的拉力，再由平衡条件求地面对滑块的支持力，根据牛顿第三定律得到滑块静止时对地面的压力大小。
滑块竖直方向处于平衡状态，由平衡条件求出地面对滑块的支持力，从而求得滑动摩擦力，再求解摩擦力做的功。
当滑块加速度为零时，滑块的速度最大，根据平衡条件和几何关系求出此时绳与水平方向夹角，从而求得弹簧的伸长量和滑块运动距离，再由动能定理求最大速度。
解决本题的关键要根据平衡条件得出地面对滑块的支持力保持不变，从而求出滑动摩擦力。要知道滑块的加速度为零时速度最大，运用动能定理可求出最大速度。
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