延安市第一高级中学2021-2022学年高一下学期期末考试
物理试题
（全卷100分；时间90分钟）
本试卷分为第一卷和第二卷两部分
第一卷（选择题，共48分）
一、选择题：本题共12小题，每题4分，共48分。在每题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A．做圆周运动的物体所受的合力方向一定指向圆心
B．做曲线运动的物体速度大小一定变化
C．做曲线运动的物体合力一定不为零
D．做平抛运动的物体其运动性质属于变加速曲线运动
2．如图所示，有两条位于同一竖直平面内的水平轨道，轨道上有两个物体A和B，它们通过一根绕过定滑轮O的不可伸长的轻绳相连接，物体A以速率vA＝30 m/s匀速运动，在绳与轨道成30°角时，物体B的速度大小vB为 （ ）
A．5 B．
C．10 D．
3．小明在离墙一定距离的同一点，先后将A、B两飞镖沿同一方向水平掷出，不计空气阻力，两飞镖插在墙靶上的情况如图所示，且两插点在同一条竖直线上，下列说法正确的是（ ）
A．镖A的运动时间和镖B的运动时间相等
B．镖A的运动时间比镖B的运动时间长
C．镖A掷出时的初速度比镖B掷出时的初速度小
D．镖A掷出时的初速度比镖B掷出时的初速度大
4．2022年4月16日，“神舟十三号”返回舱载着翟志刚、王亚平、叶光富三位宇航员在东风着陆场安全降落，结束了183天太空之旅顺利返回地球。返回舱从工作轨道Ⅰ返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道Ⅱ与圆轨道Ⅰ、Ⅲ分别相切于P、Q两点，返回舱从轨道Ⅲ上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是（ ）
A．返回舱在Ⅲ轨道的速度小于在Ⅰ轨道的速度
B．返回舱在Ⅰ轨道上P需要向运动方向的反方向喷气进入Ⅱ轨道
C．返回舱在Ⅱ轨道上运动的周期小于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期
D．返回舱在Ⅰ轨道经过P点时加速度等于在Ⅱ轨道经过P点时加速度
5．关于机械能守恒，下列说法正确的是（ ）
A. 人乘电梯加速上升的过程，机械能守恒
B. 合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒
C. 做自由落体运动的物体，机械能一定守恒
D. 物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒
6．如图所示，一小球以一定的初速度从图示位置进入光滑的轨道，小球先进入圆轨道1，再进入圆轨道2，圆轨道1的半径为R，圆轨道2的半径是轨道1的1.8倍，小球的质量为m，若小球恰好能通过轨道2的最高点B，则小球在轨道1上经过其最高点A时对轨道的压力大小为(重力加速度为g)( )
A．2mg
B．3mg
C．4mg
D．5mg
7．如图所示，质量为m的滑块沿倾角为θ的固定斜面向上滑动，经过时间t1，速度为零并又开始下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff，重力加速度为g.在整个运动过程中，下列说法正确的是( )
A．支持力对滑块的总冲量为mg(t1＋t2)cos θ
B．重力对滑块的总冲量为mg(t1＋t2)sin θ
C．合外力的冲量为0
D．摩擦力的总冲量为Ff(t1＋t2)
8．以下是我们所研究有关圆周运动的基本模型，如图所示，下列说法正确的是
A. 如图甲，火车转弯小于规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
B. 如图乙，汽车通过拱桥的最高点时受到的支持力大于重力
C. 如图丙，两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角不同，但圆锥高相同，则两圆锥摆的线速度大小不相等
D. 如图丁，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球所受筒壁的支持力大小不相等
9．如图所示，质量为m的小车在水平恒力F推动下，从粗糙的山坡底部A处由静止开始运动至高为h的坡顶B处时速度为v，AB之间的水平距离为s，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．合外力对小车做的功为mv2
B．小车克服重力所做的功为mgh
C．推力对小车做的功为mgh+mv2
D．小车克服阻力做功为Fs﹣mgh﹣mv2
10．如图所示，一质量M＝3.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量
m＝1.0 kg的小木块A.现以地面为参考系，给A和B以大小均为4.0 m/s、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A并没有滑离B板．站在地面的观察者看到在一段时间内，小木块A正在做加速运动，则在这段时间内的某时刻，木板对地面的速度大小可能是 ( )
A．1.8 m/s
B．2.4 m/s
C．2.6 m/s
D．3.0 m/s
11．右图为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做速度的匀速运动。取。不计额外功。则（ ）
A. 起重机允许输出的最大功率为
B. 重物做匀加速运动所经历的时间4s
C. 重物做匀加速运动所经历的时间5 s
D. 起重机在第2秒末的输出功率
12．如图所示为一滑草场．某条滑道由上、下两段高均为h，与水平面倾角分别为和的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，，则（ ）
A．动摩擦因数
B．载人滑草车最大速度为
C．载人滑草车克服摩擦力做功为mgh
D．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为
第二卷（非选择题，共52分）
二、实验题（满分14分）
13．（6分）测量滑块在运动过程中所受的合外力是探究动能定理实验要解决的一个重要问题.为此某同学设计了如下实验方案:
A.实验装置如图甲所示,滑块后面夹纸带,纸带穿过打点计时器(频率为50 Hz).一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码,用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起.调整长木板的倾角,打开打点计时器后轻推滑块,滑块沿长木板向下做匀速直线运动;
B.保持长木板的倾角不变,取下细绳和钩码,打开打点计时器,让滑块只拖着纸带沿长木板向下做匀加速直线运动.
请回答下列问题:
(1)滑块做匀速直线运动时,打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是 .
(2)滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)钩码的重力大小.
(3)当滑块沿长木板向下做匀加速直线运动时,某同学打出的一条纸带如图乙所示,用刻度尺测得计数点1、2、3、4到计数起点0的距离分别为3.15 cm、12.40 cm、27.70 cm、49.05 cm.由此可得物体的加速度为 m/s2.(计算结果保留3位有效数字)
(4)若滑块质量为m0、钩码质量为m,当打点计时器打下1、3点时滑块的速度分别为v1和v2,
1、3两点之间距离为s,重力加速度为g,探究结果的表达式是 .(用相应的符号表示)
14．（8分）某物理兴趣小组利用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从一定高度由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：O是打下的第一个点，打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出）。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知、（重力加速度
g取，计算结果均保留一位小数）
（1）关于此述实验，下列说法中正确的是______；
A．重物最好选择密度较大的物块
B．重物的质量可以不测量
C．实验中应先释放纸带，后接通电源
D．可以利用公式来求解瞬时速度
（2）在纸带上打下计数点B时的速度v＝______m/s；
（3）在打计数点O至B过程中系统动能的增加量______J，系统重力势能的减少量______J，实验结果显示略大于，那么造成这一现象的主要原因是______。
（4）某同学根据选取的纸带的打点情况做进一步分析，做出获得的速度v的平方随下落的高度h的变化图像如图丙所示，据此可计算出当地的重力加速度g＝______。
三、计算题（满分38分，其中15题10分，16题12分，17题16分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）
15．(10分)宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球由距星球表面高h(h远小于星球半径)处由静止释放，小钢球经过时间t落到星球表面，该星球为密度均匀的球体，引力常量为G。
(1)若该星球的半径为R，忽略星球的自转，求该星球的密度；
(2)若该星球的半径为R，有一颗卫星在距该星球表面高度为H处的圆轨道上绕该星球做匀速圆周运动，求该卫星的线速度大小和周期。
16．(12分)如图，半径R＝0.5 m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点，半径OA、OC与OB的夹角分别为53°和37°。将一个质量m＝0.5 kg 的物体(视为质点)从A点左侧高为h＝0.8 m处的P点水平抛出，恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物体与轨道CD间的动摩擦因数μ＝0.8，重力加速度
g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)物体水平抛出时的初速度大小v0；
(2)物体经过B点时，对圆弧轨道压力大小FN；
(3)物体在轨道CD上运动的距离x。
17．（16分）如图所示，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=6kg的物块A。A与传送带左端相距L=2m且光滑，装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带的皮带轮逆时针匀速转动，使传送带上表面以u=2m/s匀速运动。传送带的右边是一半径R=1.25m位于竖直平面内的光滑圆弧轨道。质量m=2kg的物块B从圆弧的最高处由静止释放。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1，传送带两轴之间的距离l=4.5m。设第一次碰撞前，物块A静止，物块B与A发生碰撞后被弹回，物块A、B间的碰撞皆为弹性正碰。取g=10m/s2。求：
(1)物块B滑到圆弧的最低点C时对轨道的压力；
(2)物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能；
(3)如果物块A、B每次碰撞后，至再次相碰前A已回到平衡位置并被立即锁定，当A、B再次碰撞前瞬间解除锁定，求物块B从第一次与物块A碰撞后到第三次与物块A碰撞的时间。物理答案
一、选择题：本题共12小题，每题4分，共48分。在每题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1、C 2、B 3、D 4、D 5、C 6、C 7、A 8、C
9、ABD 10、BC 11、AC 12、AB
二、实验题（满分14分）
13．（6分）（1）等间距(或均匀)的 （1分） （2）等于 （1分）
（3） 6.06 （2分） （4） mgs=m0-m0 （2分）
14．（8分）
（1）A （1分）（2） 2.0 （1分） 3）0.6 （1分） 0.7（1分）
纸带与打点计时器间有摩擦，摩擦阻力做功造成机械能损失（2分）
（4）9.8 （2分）
三、计算题（满分38分，其中15题10分，16题12分，17题16分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）
15【解析】
(1)设星球表面的重力加速度为g，由h＝gt2得g＝。 2分
用M表示该星球质量，忽略星球自转，在星球表面对质量为m的物体有G＝mg， 1分
又M＝πR3ρ， 1分 g＝，解得ρ＝。 1分
(2)用m0表示卫星质量，由牛顿第二定律有
G＝m0＝m02(R＋H) 3分
联立G＝mg，g＝，
解得v＝ ， 1分 T＝ 。 1分
16【解析】
(1)由平抛运动规律知vy2＝2gh 1分
得竖直分速度vy＝＝4 m/s 1分
初速度v0＝vytan 37°＝3 m/s。 1分
(2)对从P点至B点的过程，由机械能守恒得
mg(h＋R－Rcos 53°)＝mvB2－mv02 2分
经过B点时，由向心力公式得
FN′－mg＝m 1分
代入数据解得FN′＝34 N 1分
由牛顿第三定律知，物体对圆弧轨道的压力大小为FN＝34 N，方向竖直向下。 1分
(3)因μmgcos 37°>mgsin 37°，物体沿轨道CD向上做匀减速运动，速度
减为零后不会下滑 1分
从B点到上滑至最高点的过程，由动能定理得－mgR(1－cos 37°)－(mgsin 37°＋μmgcos 37°)x＝0－mvB2 2分
代入数据可解得x＝ m≈1.09 m
即物体在轨道CD上运动通过的距离约为1.09 m。 1分
17【解析】
(1)物块B沿光滑曲面下滑过程中，
根据机械能守恒，解得v0=5m/s 1分
在圆弧最低点C，根据牛顿第二定律，解得F=60N 1分
由牛顿第三定律可知，物块B对轨道的压力大小F′=F=60N方向：竖直向下。 1分
(2)在传送带上，对物块B，根据牛顿第二定律 1分
设物块B通过传送带后运动速度大小为v，根据运动学公式v2-v02=2aL，解得v=4m/s 1分
由于v>u=2m/s所以B与A第一次碰撞前的速度为v=4m/s 1分
设物块A、B第一次碰撞后的速度分别为v2、v1，满足
mv=mv1+Mv2， 2分
解得v1=－2m/s，v2=2m/s
物块A的速度为零时弹簧压缩量最大，弹簧弹性势能最大 1分
(3)第一次碰撞后物块B沿水平台面向右匀速运动，设物块B在传送带上向右运动的最大位移为L′，根据动能定理，解得L′=2m<4.5m 1分
物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上，当物块B在传送带上向右运动的速度为零后，将会沿传送带向左加速运动，可以判断，物块B运动到左边台面时的速度大小为v1′=2m/s，继而与物块A发生第二次碰撞。设第1次碰撞到第2次碰撞之间，物块B在传送带上运动的时间为t1。
由动量定理得μmgt1=2mv1，解得t1=4s 1分
物块B在水平台面上运动的时间为t2，则 1分
设物块A、B第二次碰撞后的速度分别为v4、v3，
满足，，解得 2分
同理可得，第2次碰撞到第3次碰撞之间，物块B在传送带运动的时间为t3，
则有，解得t3=2s 1分
物块B在水平台面上运动的时间为t4，则
物块B从第一次与物块A碰撞后到第三次与物块A碰撞的时间t=t1+t2+t3+t4=12s. 1分
