广西壮族自治区钦州市第六中学2022-2023学年高一下学期期末考试物理试卷（含答案）

钦州市第六中学2022-2023学年高一下学期期末考试物理试卷
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
第Ⅰ卷（选择题　共40分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。请把答案写在答题卡上。
1. 如图，某游客乘坐过山车从斜轨上的最高点由静止滑下，经最低点运动到半径为的圆形轨道最高点的过程中，若忽略摩擦，仅考虑动能和重力势能互相转化，取处的重力势能为零，则游客( )
A. 在处的动能小于在处的重力势能B. 在处的机械能小于在处的机械能
C. 经过最高点时速度大小可能为D. 经过最低点时向心加速度大小可能为
2. 在物理学的发展过程中，科学家们运用了许多研究方法。下列四幅图中，没有用到极限思想的是( )
A. B. C. D.
3. 年月日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功。与以往两个飞行器处在同一轨道上的切向对接不同，神舟十三号首次验证了我国径向交会对接技术，如图甲所示，神舟十三号从天和核心舱下方轨道与其对接，乙图为对接瞬间放大图。下列说法正确的是( )
A. 对接前神舟十三号在无动力状态下不能与天和核心舱保持相对静止
B. 神舟十三号与天和核心舱在径向对接的过程中机械能守恒
C. 如果在同一轨道上切向对接，仅增加后方飞行器速度的大小即可对接前方的飞行器
D. 天和核心舱的运行速度大于
4. 一个物体的质量为，从离地面高为处以初速度水平抛出，不计空气阻力，取重力加速度。则下列选项错误的是( )
A. 物体抛出后经落到地面 B. 物体落地时的动能为
C. 物体从抛出到落地的水平位移为 D. 物体落到地面时重力的瞬时功率为
5. 在一个斜面上，摆两条光滑轨道，一条是直线，一条是曲线，起点高度以及终点高度都相同。两个质量、大小一样的小球同时从起点向下滑落，曲线的小球反而先到终点。这是由于曲线轨道上的小球先达到最高速度，所以先到达。然而，两点之间的直线只有一条，曲线却有无数条，那么，哪一条才是最快的呢？年，瑞士数学家约翰伯努利解决了这个问题，这条最速曲线就是一条摆线，也叫旋轮线。现让质量相同的小球和分别同时从起点沿直线、最速曲线由静止开始下滑到斜面底端。此过程中( )
A. 球到达终点时速度更大B. 两小球下滑过程中合外力做功一样多
C. 最速曲线轨道对球的支持力做正功D. 两小球下滑到底端时重力做功的瞬时功率一样大
6. 下列说法正确的是( )
A. 曲线运动其加速度方向一定改变
B. 两个互成角度的匀变速直线运动的合运动可能是直线运动
C. 合外力对物体做功为零，机械能一定守恒
D. 由知，只要知道和，就可求出任意时刻的功率
7. 年月日，嫦娥五号返回器与上升器分离，进入环月圆轨道等待阶段，准备择机返回地球。之后返回窗口打开后，返回器逐渐抬升离月高度，进入月地转移轨道如图，于月日，嫦娥五号返回器携带月球样品着陆地球。下列说法正确的是
A. 嫦娥五号返回器在环月圆轨道运行时，还受地球的引力作用
B. 若嫦娥五号返回器等待阶段的环月圆轨道半径越大，则环绕速度越大
C. 嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时，月球样品处于超重状态
D. 嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时，与地球距离变小，机械能变小
8. 在高空运行的同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其他在轨卫星并节省轨道资源。如图所示，年月日，我国“实践号”卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的“北斗二号”卫星后，成功将其送入“墓地轨道”。已知地球自转周期为，转移轨道与同步轨道、墓地轨道分别相切于、点，则“北斗二号”卫星( )
A. 在墓地轨道上的运动周期大于B. 在同步轨道上的机械能大于在墓地轨道上的机械能
C. 在转移轨道上经过点的速度等于在同步轨道上经过点的速度
D. 在转移轨道上经过点的加速度大于在同步轨道上经过点的加速度
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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。请把答案写在答题卡上。
9. 如图所示，某建筑工人利用跨过定滑轮的轻绳提升物体。他保持手握绳的高度不变，以速度水平向左做匀速直线运动，在此过程中( )
A. 物体做匀速直线运动 B. 物体做加速直线运动
C. 物体的速度可能等于 D. 物体克服重力做功的功率越来越大
10. 如图所示，水平轨道与固定在竖直平面内的半圆形轨道相连，小滑块静止放在点，某时刻给小滑块施加一个水平向右的拉力，当小滑块运动到水平轨道末端时撤去拉力，小滑块沿圆弧轨道运动到最高点后做平抛运动，在水平轨道上的落点位于，之间。已知，之间的距离是圆弧半径的倍，所有摩擦忽略不计，则拉力与小滑块的重力之比可能为( )
A. B. C. D.
11. 如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为的小球，在竖直平面内做圆周运动不计一切阻力，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为，小球在最高点的速度大小为，其图像如图乙所示，则 ( )
A. 轻质绳长为B. 当地的重力加速度为
C. 当时，小球运动到最高点时轻质绳拉力大小为
D. 若，小球运动到最低点时绳的拉力为
12. 下列有关描述中正确的是( )
A. 曲线运动一定是变速运动B. 平抛运动物体的速度变化率是不断变化的
C. 两个不在同一直线的匀变速直线运动的合运动可能是直线运动
D. 匀速圆周运动物体的加速度可以不指向圆心
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
实验题：每空2分，共16分，请把答案写在答题卡上。
13. 小明同学在学习机械能守恒定律时，老师讲到“做平抛运动的物体机械能守恒”，小明对此感到怀疑，决定亲手做一做，来验证老师的结论是否正确。于是他找来了研究自由落体运动时用到的频闪相机，通过频闪照相的方法得到了小球运动的几个位置、、、、，如图所示。已知频闪相机的频率为，点为平抛运动的起点，以为坐标原点，沿水平和竖直方向建立直角坐标系，经测量得到几个位置的坐标列表如下：已知小球的质量为，重力加速度取请你帮助小明对测量的数据进行分析结果均保留三位有效数字。
该平抛的初速度大小为____________
从点到点，小球动能的增加量为___________，重力势能的减少量为___________；
小明想换一种方法对数据分析，测出点到每一个点的高度，每个点的竖直速度，以为横坐标、为纵坐标建立坐标系，作出图像。若所有操作均正确，则在误差允许的范围内，图线的“斜率”为，可以得出重力加速度大小为___________；
通过对测量结果进行分析可以得出，表中___________
14. 某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所示，是一块水平放置木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽图甲中、，槽间距离均为。把覆盖复写纸的方格纸铺贴在硬板上。实验时依次将板插入板、插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把板插入后一槽中。
实验前必须调节斜槽末端______ ，使小球离开斜槽做平抛运动的初速度是水平的。
方格纸每小方格的边长，实验中小球在方格纸上依次打下的几个位置如图中的、、、所示，则小球平抛初速度的计算式为 ______ 用、、表示。
某同学又用刻度尺测出小球释放位置与斜槽末端的竖直高度为，水平距离为，则小球与斜槽间的动摩擦因数 ______ 用、、、、表示。
四、计算题：共44分；共4小题，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。请把答案写在答题卡上。
15. 年月日神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆，三位航天员在空间站出差半年，完成了两次太空行走和多项科学实验，并开展了两次“天宫课堂”活动，刷新了中国航天新纪录。已知地球半径为，地球表面重力加速度为。总质量为的空间站绕地球的运动可近似为匀速圆周运动，距地球表面高度为，阻力忽略不计。
求空间站绕地球匀速圆周运动的动能块；
物体间由于存在万有引力而具有的势能称为引力势能。若取两物体相距无穷远时引力势能为，质点和的距离为时，其引力势能为式中为万有引力常量。假设空间站为避免与其它飞行物相撞，将从原轨道转移到距地球表面高为的新圆周轨道上，则该转移至少需要提供多少额外的能量；
维持空间站的运行与舱内航天员的生活需要耗费大量电能，某同学为其设计了太阳能电池板。太阳辐射的总功率为，太阳与空间站的平均距离为，且该太阳能电池板正对太阳的面积始终为，假设该太阳能电池板的能量转化效率为。求单位时间空间站通过太阳能电池板获得的电能。
16. 如图所示，一光滑的半径为的半圆形轨道固定在水平面上，为半圆形轨道的竖直直径，一个质量为的小球以某一速度冲上轨道，当小球将要从轨道口飞出时，对轨道的压力恰好为零，则小球落地点距处多远？
17. 假设宇航员在质量为，半径为的某星球表面做了一个实验：将一个质量为的物体置于半径为的水平圆盘边缘，物体与圆盘间的动摩擦因数为，使圆盘绕过圆心的竖直轴转动，转速缓慢增加，某时刻物体从圆盘上滑出，经时间落地。设引力常量为；物体与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
求：该星球表面的重力加速度大小；
物体离开圆盘时的速度大小；
落地点到圆盘圆心的水平距离。
18. 如图所示，内壁光滑且半径为的半圆形细圆管道圆半径相比细管的内径大得多与内壁粗糙的直管组成的圆管轨道固定在水平地面上，其中段的动摩擦因数为，长度为。该圆管轨道的端与一竖直面内半径为的光滑圆弧轨道平滑串接，端与另一竖直面内的内壁光滑的曲线细圆管道平滑串接，管道端切线水平。现将一个质量为的小球可视为质点从圆弧轨道上某个位置静止释放，释放位置至圆心的连线与竖直方向夹角。已知所有管道的内径均略大于小球直径，整个运动过程中空气阻力不计，取，，。求：
小球经过点时的速度大小；
小球经过为圆管轨道的中点点时对管道的压力大小；
将小球释放位置的夹角增至，管道端的离地高度大小可自由调节，在垂直管道端切向方向的前端距点处有一块足够大的竖直挡板。若小球最终能击中挡板，求小球击中挡板的最小动能。
参考答案
1.2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
13.； ；；；。
14.切线水平；；
15.解：地球表面附近有，解得，
空间站绕地球匀速圆周运动，有，
又，联立解得；
空间站绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得，
空间站绕地球运动的动能，
则空间站从原轨道转移到距地球表面高为的新圆周轨道上，动能的减小量为，
引力势能的增加量为，
由能量守恒定律可知，该转移至少需要提供额外的能量；
太阳辐射的总功率为，单位时间内辐射的能量，
单位时间太阳能电池板正对太阳的面积为接收到的能量，
则单位时间空间站通过太阳能电池板获得的电能。
16.解：设小球在点速度为，轨道的压力恰好为零，只有重力提供向心力，
由牛顿第二定律得：
再设小球在运动到点的时间为，点与的距离为，由平抛运动规律得：
联立以上三式解得。
答：小球落地点距处。
17.解：由，得；
由，得；
水平射程，落地点到圆心的水平距离。
18.解：从释放位置到点过程中由动能定理有：，
解得：；
在点时竖直方向上有：，
水平方向上有：，
由牛顿第三定律即可知小球经过点时对管道的压力大小：；
整个过程，根据动能定理有：，
设小球击中挡板位置的离地高度为，则：
，
因为平抛过程机械能守恒，越大，对应的重力势能越大，则动能越小，运用数学不等式规律，上式对应的最大值为，此时取，则有：
，
故小球击中挡板的最小动能为。