2022-2023学年安徽省滁州市定远县育才学校高一（下）期末考试物理试卷（含解析）

定远育才学校2022-2023学年下学期高一期末考试
物理试题
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共8小题，每小题3分，共24分）
1. 疫情期间某同学在家对着墙壁练习打乒乓球，球拍每次击球后，球都从同一位置斜向上飞出，其中有两次球都垂直撞在竖直墙壁上，但撞击点高度不同，不计空气阻力，则乒乓球这两次从飞出到撞击墙壁前( )
A. 飞出时的初速度大小可能相等 B. 飞出时竖直分速度可能相等
C. 飞出时水平分速度可能相等 D. 飞出时的初速度大小不可能相等
2. 如图，斜面上、、三点等距，小球从点正上方点抛出，做初速为的平抛运动，恰落在点．若小球初速变为，则( )
A. 小球将落在点
B. 小球将落在之间
C. 小球将落在之间
D. 小球将落在点右侧
3. 如图所示，在一条宽度的河流中，水流速度为，船在静水中的速度为，小船从码头出发，取，，则下列说法正确的是( )
A. 小船渡河的最短时间为
B. 小船渡河的最短位移为
C. 小船船头与上游河岸成渡河时，时间最短
D. 小船船头与上游河岸成渡河时，位移最小
4. 如图所示，在同一轨道平面上，绕地球做圆周运动的卫星、和，某时刻恰好在同一直线上，当卫星运转一周时，下列说法正确的有( )
A. 因为各卫星的角速度，所以各卫星仍在原位置上
B. 因为各卫星运转周期，所以卫星超前于卫星，卫星滞后于卫星
C. 因为各卫星运转频率，所以卫星滞后于卫星，卫星超前于卫星
D. 因为各卫星的线速度，所以卫星超前于卫星，卫星滞后于卫星
5. 如图所示，在光滑杆上穿着两个小球、，且，用细线把两球连起来，当杆匀速转动时，两小球刚好能与杆保持无相对滑动，此时两小球到转轴的距离与之比为( )
A. B. C. D.
6. 如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力随时间变化的图象如图乙所示，则( )
A. 时刻小球动能最大
B. 时刻小球动能最大
C. 这段时间内，小球的动能先增加后减少
D. 这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
7. 设地球的质量为，地球的半径为，物体的质量为关于物体与地球间的万有引力的说法，正确的是( )
A. 地球对物体的引力大于物体对地球的引力
B. 物体距地面的高度为时，物体与地球间的万有引力为
C. 物体放在地心处，因，所受引力无穷大
D. 物体离地面的高度为时，则引力为
8. 年月日，我国“天舟二号”货运飞船携带物资与在固定轨道上的空间站成功交会对接，如图所示，二者对接前分别在各自的轨道上做圆周运动。若用、分别表示、在时间内通过的弧长和转过的角度，则在下列图像中，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
9.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，轻质绳的拉力大小为
D. 当时，小球受到的拉力大小为
10. 如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的物体和，和质量都为。它们分居在圆心两侧，与圆心距离分别为，与盘间的动摩擦因数相同。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是( )
A. 此时绳子张力为 B. 此时所受摩擦力方向指向圆心
C. 此时烧断绳子物体、都做离心运动 D. 此时圆盘的角速度为
11. 如图甲，将物块从倾角的斜面顶端由静止释放。取地面为零势能面，物块在下滑过程中的动能、重力势能，与下滑位移间的关系如图乙所示，取，下列说法正确的是
A. 物块的质量是
B. 物块受到的阻力是
C. 物块动能与势能相等时的高度为
D. 物块下滑时，动能与重力势能之差为
12. 如图所示，某人将质量为的石块从距地面高处斜向上方抛出，石块抛出时的速度大小为，由于空气阻力作用石块落地时的速度大小为，方向竖直向下，已知重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 石块刚抛出时重力的瞬时功率为
B. 石块落地时重力的瞬时功率为
C. 石块在空中飞行过程中合外力做的功为
D. 石块在空中飞行过程中阻力做的功为
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
13. （7分）用如图甲的装置研究自由落体运动规律。已知打点计时器的工作频率为。
电磁打点计时器必须接________填“交流”、“交流”或“直流”电源，
部分实验步骤如下：
A.测量完毕，关闭电源，取出纸带。
B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤。
C.扶着重锤停靠在打点计时器附近，重锤与纸带相连。
D.把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。
上述实验步骤的正确顺序是：__________填写字母。
图乙中标出的相邻两计数点之间还有个记录点未画出，则相邻两计数点的时间间隔______。
计数点对应的瞬时速度大小为______。
根据实验记录的数据计算重锤的加速度大小______本小题计算结果保留两位有效数字
14. （8分）用图甲所示装置探究做功与物体速度变化的关系，、是固定在长直木板上的两个铁钉。实验时，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，通过改变橡皮筋的条数改变做功的多少，再根据纸带上的打点确定小车对应运动的速度，进而探究做功与物体速度变化的关系。
关于该实验的下列说法中，正确的有______。
A.需要测出小车的质量
B.需要选择相同的橡皮筋进行实验
C.需要测出每根橡皮筋对小车所做的功
D.改变橡皮筋条数时小车必须从同一位置由静止释放
实验中得到一根纸带如图乙所示，、、是按时间先后顺序标出的计数点每两个相邻计数点间还有个打点未画出，造成：各计数点间距不相等的原因可能是______。由图乙所示的纸带可知，该小车达到最大速度时，橡皮筋的伸长量______选填“大于零”或“等于零”。
该小组用新、旧两组橡皮筋分别做实验，正确实验操作得到橡皮筋的条数与小车对应速度的多组数据，作出的图象如图丙中的、所示，则用新橡皮筋得出的图象是______选填“”或“”，根据该图象可以得出的结论是______。
四、计算题（本大题共4小题，共45分）
15. （8分）在一次军事演习中，距地面高处的飞机以的水平速度投下一颗炸弹，轰炸地面目标，若不计空气阻力，求：
炸弹落地所用的时间；
飞机投下炸弹时距目标的水平距离；
若在飞机投下炸弹的同时在地面上点处恰好竖直向上发射了一颗炮弹，并击中炸弹，已知炮弹的发射点与炸弹投掷点的水平距离为，则发射炮弹的速度为多少．
16. （10分） 汽车发动机的功率为，汽车的质量为，当它行驶在坡度为即的长直公路上时，如图，所受阻力为车重的倍，求：
若汽车从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，则汽车所能达到的最大速度？
此过程能维持多久？
当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少？
在末汽车的即时功率为多大？
17. （11分） “嫦娥一号”探月卫星在空中运行的简化示意图如图所示。卫星由地面发射轨道地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道。已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为和，地球半径为，月球半径为，地球表面重力加速度为，月球表面的重力加速度为。求：
卫星在停泊轨道上运行的线速度。
卫星在工作轨道上运行的周期。
18. （16分） 如图所示为一传送带装置模型，固定斜面的倾角为，底端经一长度可忽略的光滑圆弧与足够长的水平传送带相连接，可视为质点的物体质量，从高的斜面上由静止开始下滑，它与斜面的动摩擦因数，与水平传送带的动摩擦因数，已知传送带以的速度逆时针匀速转动，，，取，不计空气阻求：
物块第一次滑到斜面底端时的速度
物体从滑上传送带到第一次离开传送带的过程中与传送带摩擦产生的热量
物体第一次离开传送带后滑上斜面，它在斜面上能达到的最大高度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、将乒乓球的运动逆过程处理，即为平抛运动，两次的竖直高度不同，两次运动时间不同，两次水平射程相等，则水平速度不同，故C错误；
B、在竖直方向上做自由落体运动，因两次的竖直高度不同，故初速度在竖直方向的分量不同，故B错误；
、竖直高度大的球对应的竖直速度大，根据表达式可知其水平速度就小，根据速度的合成可知飞出时的初速度大小可能相等，故A正确，D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】小球做平抛运动，而平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做匀速直线运动，当小球的初速度变为原来的倍，假设下落的高度与点等高，则水平位移变为原来的倍，但是时间大于落到点的时间，所以水平位移大于原来的倍，则落点位于点右侧．故D正确，、、C错误．故选：
3.【答案】
【解析】A. 小船渡河的最短时间为，故A错误；
B. 由于水流速度为，船在静水中的速度为，船在静水中的速度大于水流速度，小船可以垂直过河，所以小船渡河的最短位移等于河宽，故B错误；
设小船船头与上游河岸的夹角为，小船垂直过河时，，，即小船船头与上游河岸成渡河时，合速度垂直于河岸，位移最小，故C错误，D正确。
4.【答案】
【解析】由题意知卫星运动轨道半径关系满足：，卫星运动向心力由万有引力提供故有：
A、角速度，因为，所以，故A错误；
B、，因为，所以，所以超前于，落后，故B正确；
C、据知，频率，因为的频率大，转动快，故A超前于而不是落后，同理超前于，故C错误；
D、线速度，因为，所以，故D错误．故选：
5.【答案】
【解析】两个小球绕共同的圆心做圆周运动，它们之间的拉力互为向心力，角速度相同。
设两球所需的向心力大小为，角速度为，则对球有：，
对球有： 由上述两式得：：：故ABC错误，D正确。故选：。
6.【答案】
【解析】当小球加速度为零时，其速度最大，即动能最大，显然在时刻弹簧弹力为零，小球的加速度为，故选项A错误；在时刻，弹簧弹力最大，即小球达到最低点，因此速度为零，动能为零，故选项B错误；在这段时间内，小球由最低点向上运动至于弹簧分离，显然开始时弹簧弹力大于重力，小球向上做加速度逐渐减小的加速运动，当弹簧弹力等于重力时，小球的加速度减为零，速度达到最大，再往后，弹簧的弹力小于重力，小球将向上做加速度逐渐增大的减速运动，因此其动能应先增加，后减少，故选项C正确；在该过程中，由于小球向上运动，其重力势能增员，因此弹簧减少的弹性势能等于小球增加的动能与重力势能之和，故选项D错误。
7.【答案】
【解析】、地球对物体的引力与物体对地球的引力是作用力和反作用力，大小相等．故A错误．
B、物体距地面的高度为时，物体与地球间的万有引力为，故B错误；
C、物体放在地心，由于对称性，放在地心的物体所受引力为，故C错误；
D、物体离地面的高度为时，引力，故D正确；
故选：
8.【答案】
9.【答案】
【解析】A.在最高点时，绳对小球的拉力和重力的合力提供向心力，则有，得，由图像知，图象的斜率，则得绳长：，故A正确；
B.当时，，则，故B错误；
C.当时，轻质绳的拉力大小为，故C正确；
D.当时，解得，即小球受到的弹力与重力大小相等，故D错误。

10.【答案】
【解析】B.两物体相比，根据向心力公式，又，可知物体所需要的向心力较大，当转速增大时，先有滑动的趋势，此时所受的静摩擦力沿半径指向圆心，所受的静摩擦力沿半径背离圆心，故B错误；
当刚要发生相对滑动时，以为研究对象，有，以为研究对象，有，联立可得，故A错误，D正确；
C.此时烧断绳子，的最大静摩擦力不足以提供向心力，都将做离心运动，故C正确。
故选CD。

11.【答案】
【解析】由图知，小球下滑的最大位移为，在最高点时，小球的重力势能为
解得：，故A正确；
B.根据除重力以外其他力做的功等于机械能的变化得：
由图知，最高点的机械能为：
最低点的机械能为：
又
解得：阻力为：，故B错误；
C.设小球动能和重力势能相等时的高度为，此时有
由动能定理得：
其中，
联立解得：，故C正确；
D.由图可知，在物块下滑处，小球的重力势能是，
动能为：
动能与重力势能之差为
故D正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】选BD 设石块刚抛出时的速度方向与竖直向下的夹角为，则刚抛出时重力的瞬时功率为 ，选项A错误；石块落地时重力的瞬时功率为，选项B正确；根据动能定理，石块在空中飞行过程中合外力做的功为，选项C错误；设石块在空中飞行过程中阻力做的功为，由动能定理有，解得，选项D正确。
13.【答案】交流；
；
；
；

【解析】电磁打点计时器必须接低压交流电源；
应先把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔；
然后扶着重锤停靠在打点计时器附近，重锤与纸带相连；
再接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤；
最后，测量完毕，关闭电源，取出纸带。
故正确顺序为；
打点计时器的工作频率为，每隔打一次点，每相邻两点之间还有个记录点未画出，
故相邻两计数点的时间间隔；
匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，
故；
根据公式，有：；
解得：
14.【答案】；没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；大于零；；与成正比。
【解析】实验时用完全相同的橡皮筋对小车做功，通过改变橡皮筋的条数可以改变橡皮筋对小车做的功，实验不需要具体求出橡皮筋做功的具体数值，根据打出的纸带求出小车的速度，实验不需要测出小车质量，从而研究功与速度变化的关系，故BD正确，AC错误；
故选：。
实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力后橡皮筋恢复原长时小车做匀速直线运动，纸带上相邻点间的距离相等，
成：各计数点间距不相等的原因可能是：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，该小车达到最大速度时，橡皮筋仍然处于伸长状态，橡皮筋的伸长量大于零。
旧橡皮筋老化，不同的橡皮筋伸长相等长度时弹性势能不同，由图示图象可知，用新橡皮筋得出的图象是，
由图示图象可知，与成正比与橡皮筋对小车所做的功成正比。
故答案为：；没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；大于零；；与成正比。
在探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系的实验中应注意：根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的倍，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难；该实验需要平衡摩擦力以保证动能的增量是只有橡皮筋做功而来；小车最大速度即为后来匀速运动的速度。
实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力橡皮筋恢复原长后小车做匀速直线运动。
分析图示图象，根据图示图象得出结论。
本题关键是涉及到功的测量方法和用图想法分析实验数据，通过改变橡皮条的条数巧妙地使总功整数倍地增加，同时要明确正比图线是通过坐标原点的直线。
15.【答案】根据得，．
．
拦截到炸弹时所经历的时间．
则有，解得．
答：炸弹落地时所用的时间为．
飞机投下炸弹时距目标的水平距离为．
发射炮弹的速度为．
16.【答案】汽车在坡路向上行驶，所受阻力由两部分构成，即为：
；
又因为时，，所以有：；
汽车从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律：
得：
保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度，有：
由运动学规律可知
匀加速行驶的位移为
汽车在匀加速阶段行驶时做功为：

当，说明汽车在末时仍做匀加速行驶，则汽车的即时功率为：
。
答：汽车所能达到的最大速度为；
此过程能维持；
当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功为；
在末汽车的即时功率为。
17.【答案】卫星在停泊轨道绕地球运行时，根据万有引力提供向心力，
解得卫星在停泊轨道上运行的线速度，
物体在地球表面上，有，得到黄金代换式，
代入解得。
卫星在工作轨道绕月球运行，根据万有引力提供向心力，
在月球表而上，有，得，
联立解得卫星在工作轨道上运行的周期。

18.【答案】设物体第一次滑到底端的速度为，
根据动能定理有
解得
在传送带上物体的加速度大小为
物体在传送带上向右运动到速度为所用时间为
由于，
由运动的对称性可知返回时间也为，
则从滑上传送带到第一次离开传送带经历的时间为
物体的位移为，物体相对传送带的位移即传送带的位移为
则摩擦产生的热量为
物体第一次返回到传送带左端的速度为
物体以速度从底端冲上斜面达最大高度，设最大高度为，
由动能定理得
解得