江西省吉安市万安县中2022-2023学年高一下学期6月期末考试物理试题（含答案）

万安县中2022-2023学年高一下学期6月期末考试
物理
一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．一艘船的船头始终正对河岸方向行驶，已知船在静水中行驶的速度为v1，水流速度为v2，河宽为d．则船渡河过程沿河岸移动的距离为（ ）
A． B．0 C． D．
2．质量均匀分布在某球形行星的自转周期为T，现在在该行星表面测量一个物体的重力，在该行星的赤道附近测量结果为在两极测量结果的，万有引力恒量为G。则该行星的密度为（ ）
A．
B．
C．
D．
3．“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是（　　）
A．绳对人的拉力始终向上，人的速度先增大后减小
B．绳对人的拉力始终向上，人的速度一直减小
C．绳恰好伸直时，绳的拉力为零，人的速度最大
D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力
4．据报道，我国发射的“天问一号”探测器在2021年2月10被火星“捕获”进入环火星椭圆轨道1，2月20日再次实施近火星轨道调整，进入椭圆轨道Ⅱ，探测器运行过程简化如图。则下列说法正确的是（　　）
A．探测器在A点加速才能被火星“捕获”进入环火星椭圆轨道Ⅰ
B．探测器在轨道Ⅰ上正常运行时经过B点的速度大于经过A点的速度
C．探测器在轨道Ⅰ上正常运行时经过B点的加速度小于轨道Ⅱ上正常运行时经过B点的
D．探测器在轨道Ⅰ上的运行周期小于轨道Ⅱ上的运行周期
5．如图所示,在高度不同的两水平台阶上放有质量分别为m1、m2的两物体,物体间用轻弹簧相连,弹簧与竖直方向夹角为.在m1左端施加水平拉力F,使m1、m2均处于静止状态,已知m1表面光滑,重力加速度为g,则下列说法正确的是
A．弹簧可能处于原长状态
B．弹簧弹力的大小为
C．地面对m2的摩擦力大小为F
D．地面对m2的支持力可能为零
6．我国发射最后第55颗北斗导航系统的组网卫星，最终完成我国自行研制的全球卫星导航系统，是世界第三个成熟的卫星导航系统，该系统卫星由地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星组成。静止轨道和倾斜地球同步轨道卫星的高度相同且大于中圆地球轨道卫星的高度，关于这些卫星，下列说法正确的是（　　）
A．倾斜地球同步轨道卫星相对地面静止
B．处于同一中圆轨道上的卫星线速度相同
C．北斗导航系统所有卫星的发射速度均大于
D．一前一后静止轨道上的两个卫星，后者加速将与前者发生碰撞
7．如图所示，三个小球A、B、C的质量均为m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长。现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角α由60°变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则此下降过程中（　　）
A．释放A的瞬间，B受到地面的支持力等于1.5mg
B．A的动能最大时，B受到地面的支持力等于1.5mg
C．弹簧的弹性势能最大时，A的加速度等于0
D．弹簧的弹性势能最大值和系统动能的最大值相同
8．关于两个运动的合成，下列说法正确的是（　　）
A．两个直线运动的合运动一定也是直线运动
B．不共线的两个匀速直线运动的合运动一定不是匀速直线运动
C．小船渡河的运动中，小船对岸的速度可以小于水流速度
D．小船渡河的运动中，小船渡河所需时间与水流速度大小无关
9．甲乙两车同时自左向右运动，现记录下两车辆每隔10秒所处的位置，一共记录了40秒，如图所示。由图可知，在40秒内（　　）
A．甲车可能做匀速运动，乙车可能做匀加速运动，加速度为0.5m/s2.
B．甲乙两车的平均速度相同
C．若在时刻20s与时刻30s之间，甲车做匀速运动，乙车做匀加速运动，则某时刻甲乙两车速度相同
D．在计时之初，两车速度都为零
10．某宇宙飞船绕地球做圆周运动的周期为T，由于地球遮挡，宇航员发现有时间会经历“日全食”过程，如图所示，已知地球的半径为R，引力常量为G，地球自转周期为，太阳光可看作平行光，下列说法正确的是（　　）
A．宇宙飞船离地球表面的高度为2R
B．地球的平均密度为
C．一天内飞船经历“日全食”的次数为
D．宇宙飞船的运行速度为
11．如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，O是圆心，虚线OC水平，D是圆环最低点．两个质量均为m的小球A、B套在圆环上，两球之间用轻杆相连，从图示位置由静止释放，则
A．B球运动至最低点D时，A、B系统重力势能最小
B．A、B系统在运动过程中机械能守恒
C．A球从C点运动至D点过程中受到的合外力做正功
D．当杆水平时，A、B球速度达到最大
二、实验题（共20分）
12．（1）在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：
A．让小球多次从_________位置上滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B．按图安装好器材，注意斜槽末端_________，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。
①完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。
②上述实验步骤的合理顺序是_______________。
（2）如图是某同学用频闪照相研究平抛运动时拍下的照片，背景方格纸的边长为2.5cm，A、B、C、D是同一小球在频闪照相中拍下的四个连续的不同位置时照片，则：（g=10m/s2）
①频闪照相相邻闪光的时间间隔______s；
②小球水平抛出的初速度v0=________m/s；
③小球经过C点时速度大小为v=______m/s（结果保留三位有效数字）。
13．验证机械能守恒定律也可以有其他多种的实验设计。
方案一：甲同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律，细线的一端拴一个金属小球，另一端连接固定在天花板上的拉力传感器，传感器可记录小球在摆动过程中细线拉力的大小。将小球拉至图示位置，由静止释放小球，发现细线拉力在小球摆动的过程中做周期性变化。
（1）若细线的长度远大于小球的直径，为了验证机械能守恒定律，该小组不需要测出的物理量是___________；（填入选项前的序号）
A．释放小球时细线与竖直方向的夹角α
B．细线的长度L
C．小球的质量m
D．细线拉力的最大值F
E．当地的重力加速度g
（2）根据上述测量结果，小球动能的最大值的表达式为___________。
（3）小球从静止释放到最低点过程中， 满足机械能守恒的关系式为___________（用上述测定的物理量的符号表示）。
方案二：乙同学想用下图所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，b球的质量是a球的3倍，用手托住b球，a球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放b球。他想仅利用刻度尺这一测量工具验证b球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等。
（4）请写出他需要测量的物理量及其符号，以及这些物理量应满足的关系式____________。
三、计算题（共36分）
14．从离地高20 m 处水平抛出一个石块，测得其落地时的速度大小为25m/s。若不计空气阻力，g取10 m/s2。（tan53°=， tan37°=）求：
（1） 石块从抛出到落地的时间
（2） 石块抛出时的速度；
（3）石块落地时的速度方向。
15．某铁路转弯处的圆弧半径是500m，若规定火车通过这个弯道的速度为一质量为的机车俗称火车头通过该弯道，机车转弯时可以简化为质点做圆周运动，g取。
若弯道处的铁轨铺设在水平路基上，如图1所示，求铁轨对车轮的侧向弹力大小；
若弯道处的铁轨铺设在倾斜路基上，如图2所示，为了使铁轨对车轮没有侧向弹力，则路基的倾角多大？求出的任一三角函数值即可
16．小明设计了一个弹球游戏装置，如图所示，ABCD为四分之三圆弧轨道，A端通过竖直过渡轨道PA与弹射装置相连，D端通过水平过渡轨道DE与水平轨道EG相连，两过渡轨道稍微错开；管径很小的圆形细管OFO′与轨道EG相切于O点，细管底部进出口O、O′稍微错开，整个轨道固定于同一竖直平面内，各段轨道间均平滑连接。现有一小球（可视为质点）被压缩的轻弹簧从P点弹出后沿轨道运动。已知小球质量，轨道ABCD的半径，细管OFO′的圆半径，P、A两点间的高度差，O、E两点间的距离，O、G两点间的距离足够大，小球与轨道EG间的动摩擦因数，其余轨道均光滑，假设小球位于P点时，弹簧的弹性势能大小可调，但最大值不超过2.2J，弹簧的形变始终不超过其弹性限度，小球运动时始终未脱离轨道。取。
（1）求小球通过B点的最小速度和对应的弹簧弹性势能；
（2）为使小球最终停在EO段，求弹簧弹性势能应满足的条件。

1．D
小船参与了两个方向上的运动，一个是垂直河岸方向上的，一个是沿河岸方向上，两个方向上的运动具有等时性，故小船渡河时间为，在沿河岸方向上有，D正确．
2．B
在两极：
；
在赤道：
因
解得
则星球的密度：
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论相符，选项B正确；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D错误；
故选B.
3．A
绳对人的拉力始终向上，刚开始，重力大于拉力，人加速下降，由
可知，加速度减小，当重力等于拉力时，速度最大，之后重力小于拉力，人减速下降，由
可知，加速度增大，故人的速度先增大后减小，到最低点时，拉力大于重力，A正确。
故选A。
4．B
A．探测器在A点需要减速才能被火星“捕获”进入环火椭圆轨道Ⅰ，选项A错误；
B．根据开普勒第二定律知探测器在轨道Ⅰ上正常运行时经过B点（近地点）的速度大于经过A点（远地点）的速度，选项B正确；
C．又根据知，探测器在轨道Ⅰ上经过B点的加速度等于轨道Ⅱ上经过B点的加速度，选项C错误；
D．由开普勒第三定律知探测器在轨道Ⅰ上的运行周期大于轨道Ⅱ上的运行周期，选项D错误。
故选B。
5．C
A．对m1隔离分析，在水平方向上合力为零，拉力F等于弹簧在水平方向上的分力，可知弹簧处于伸长状态，A错误；
B．对m1在水平方向上有，则弹簧弹弹力为，故选项B错误；
C．把m1和m2看成一个整体分析，地面对m2的摩擦力大小等于F，故选项C正确；
D．物体m2在水平方向上平衡，可知m2在水平方向上受到摩擦力，则支持力不为零，D错误．
6．C
A．倾斜地球同步轨道卫星的轨道与赤道不在同一平面内，相对地面不是静止的，选项A错误；
B．根据
可得
则处于同一中圆轨道上的卫星线速度大小相同，但是方向不同，选项B错误；
C．因7.9km/s是所有地球卫星的最小发射速度，而北斗导航系统所有卫星的轨道半径均大于地球的半径，则发射速度均大于7.9km/s，选项C正确；
D．一前一后静止轨道上的两个卫星，后者加速将做离心运动离开原轨道而到达更高的轨道，所以不会与前者发生碰撞，选项D错误。
故选C。
7．B
B．A的动能最大时，设B和C受到地面的支持力大小均为F，此时整体在竖直方向上受力平衡，可得
所以
故B正确；
A．释放A的瞬间，A有向下的加速度，处于失重状态，所以B受到地面的支持力小于1.5mg，故A错误；
C．当A达到最低点时，动能为零，此时弹簧的弹性势能最大，A的加速度方向向上，故C错误；
D．当弹性势能最大时，系统的动能为零，小球A减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，当系统的动能最大时，小球A还没到最低点，并且是将小球A减少的重力势能转化为系统的动能和弹簧的弹性势能，故弹簧的弹性势能最大值大于系统动能的最大值，故D错误。
故选B。
8．CD
A．两个分运动是直线运动，其合运动可能是曲线运动，比如平抛运动，故A项错误；
B．不共线两个匀速直线运动，没有加速度，则合运动也一定是匀速直线运动，故B项错误；
C．合运动的速度可能比分速度大，可能比分速度小，可能与分速度相等，故C项正确；
D．小船渡河运动中，时间为
所以其时间与河岸宽与船垂直于河岸的速度有关，与水流速无关，故D项正确。
故选CD。
9．BC
A．甲车在连续的四个10s内的位移均为300m，所以甲车有可能做匀速运动；乙车在连续的四个10s内的位移依次为200m，250m，300m，450m，即位移差并不相等，所以乙车不是匀加速运动，故A错误；
B．由题知，甲、乙两车的在40s内的位移都为1200m，平均速度都为
故B正确；
C．在时刻20s与时刻30s之间，可得甲车的速度
乙车的平均速度
若乙车做匀加速运动，其平均速度将等于中间时刻的瞬时速度，即乙车在20s~30s的中间时刻的瞬时速度等于甲车的速度，故C正确；
D．甲乙两车的运动性质不确定，无法断定计时之初两车速度都为零，故D错误。
故选BC。
10．CD
A．由几何关系，飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过角，所需的时间为
由于宇航员发现有时间会经历“日全食”过程，则
所以
设宇宙飞船离地球表面的高度h，由几何关系可得
可得
选项A错误；
C．飞船绕地球一圈时间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，而地球自转一圈时间为T0，得一天内飞船经历“日全食”的次数为
选项C正确；
B．根据万有引力提供向心力，有
解得
又
所以地球的平均密度
选项B错误；
D．宇宙飞船的运行速度
故D正确。
故选CD。
11．BD
A、B组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒。B球运动到最低点时，系统减小的重力势能为mgR，在杆子从竖直状态到水平状态的过程中，系统重力势能下降最大，故A错误，B正确；A球从C点运动到D点的过程中，速度先增大后减小，则合力先做正功，后做负功，故C错误；因为杆子水平时，系统重力势能减小最大，根据机械能守恒，知系统动能最大，所以当杆水平时，A、B球的速度最大，故D正确。
故选BD。
12．同一 保持水平 BAC 0.05 1.5 1.95
（1）[1]A．为保证小球做平抛的初速度相同，应该让小球多次从同一位置滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置；
[2] B．为保证小球做平抛的初速度沿水平方向，应该按图安装好器材，注意斜槽末端保持水平，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线；
②[3]上述实验步骤的合理顺序应该为BAC；
（2）①[4]因为竖直方向满足
且由图可知
所以
②[5]所以小球水平抛出的初速度为
③[6]由图可得，小球经过C点时，竖直方向的速度为
所以小球经过C点时速度大小为
13．B 需要测量的物理量：释放时b球距离地面的高度h1和a球上升的最高点距地面的高度h2；这些物理量应满足的关系式为
（1）[1]小球下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律得
在最低点，细线的拉力与小球的重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
实验需要测量释放小球时细线与竖直方向的夹角，小球的质量m，细线拉力的最大值F，当地的重力加速度g，不需要测量细线的长度L，故选B；
（2）[2]根据上述测量结果，小球动能的最大值的表达式为
（3）[3]小球从静止释放到最低点过程中，满足机械能守恒的关系式为
（4）[4]需要测量的物理量：释放时b球距离地面的高度h1和a球上升的最高点距地面的高度h2；b球落地前瞬间两球的机械能之和为，释放时的机械能为，可知若b球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等，则这些物理量应满足的关系式为
14．（1）2s；（2）15m/s；（3）
(1)石块水平抛出后，在竖直方向做自由落体运动，则有
解得
(2)石块落地时竖直方向的速度为
又因为石块的速度为25m/s，所以石块抛出时的速度为
(3)将石块落地时的速度分解为水平方向和竖直方向，设石块落地时的速度方向与水平方向成角，由平行四边形定则可知
解得
即石块落地时的速度方向与水平方向成。
15．(1) ；(2)0.08
(1)若在水平路基上，侧向弹力提供向心力，即
代入数据解得
(2)由受力分析如图所示
可得
根据牛顿第二定律
解得
16．（1）1m/s，1.3J；（2）
（1）在点，当轨道对小球的弹力恰好为零时，根据向心力公式有
解得
从点到点，根据功能关系有
解得
（2）若小球恰好到达点，从点到点，根据功能关系有
解得
此后小球返回，根据功能关系有
解得
小球在间脱离轨道，若小球在到达点前返回恰好到达点，从点到点，根据功能关系有
解得
故要使小球最终停在段，弹簧弹性势能应满足