兰州市教育局第四片区2022-2023学年高一下学期期末考试
物理学科试卷
考试时间：60分钟 满分：100分
姓名：__________ 班级：__________ 考号：__________
一、单选题（每小题3分，共16小题，48分。）
1. (3分)如图所示，下列过程中人对物体做了功的是 ( )
A. 小华用力推石头，但没有推动
B. 小明举起杠铃后，在空中停留3秒的过程中
C. 小超提着书包，随电梯一起匀速上升的过程中
D. 小陈将冰壶推出后，冰壶在水平冰面上滑行了5米的过程中
2. (3分)如图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ.现使斜面水平向左匀速移动距离l．该过程中，斜面对物体做的功、各力对物体做的总功分别是 ( )
A. －mglsinθcosθ；0
B. 0；0
C. 0；mglsinθcosθ
D. －mglsinθcosθ；mglsinθcosθ
3. (3分)许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，以下关于物理学史和物理学家所用的物理学方法的叙述不正确的是 ( )
A. 根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
B. 伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证
C. 开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D. 牛顿用控制变量法通过大量的实验得出牛顿第二定律
4. (3分)如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆．根据开普勒行星运动定律可知 ( )
A. 火星绕太阳运行过程中，速率不变
B. 地球靠近太阳的过程中，运行速率减小
C. 火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在
相等时间内扫过的面积逐渐增大
D. 火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
5. (3分)1687年牛顿在总结了前人研究成果的基础上提出了万有引力定律，并通过月—地检验证明了地球对地面物体的引力与行星对卫星的引力具有相同的性质。当时牛顿掌握的信息有：地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，月球绕地球做圆周运动的轨道半径为，约为地球半径的60倍，月球的公转周期约为27.3天。下列关于月—地检验的说法中正确的是 ( )
A. 牛顿计算出了月球对月球表面物体的万有引力的数值，从而完成了月—地检验
B. 牛顿计算出了地球表面重力加速度约为月球绕地球做圆周运动的加速度的，从而完成了月—地检验
C. 牛顿“月—地检验”是为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一种性质的力
D. 牛顿计算出了月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，从而完成了月—地检验
6. (3分)地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为，则该处距地球表面的高度为 ( )
A. (－1)R B. R C. R D. 2R
7. (3分)如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星．三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则 ( )
A. ωA＝ωC<ωB
B. TA＝TCC. vA＝vCD. aA＝aC>aB
8. (3分)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是 ( )
A. 飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B. 地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C. 飞船上的观测者测得地球上发来的光信号的速度小于c
D. 地球上的观测者测得飞船上发来的光信号的速度小于c
9. (3分)下列关于功率的说法中正确的是 ( )
A. 由P＝知，力做的功越多，功率越大
B. 由P＝Fv知，物体运动得越快，功率越大
C. 由W＝Pt知，功率越大，力做的功越多
D. 由P＝Fvcosα知，某一时刻，力和速率都很大，但功率不一定大
10. (3分)质量为5 t的汽车，在水平路面上以加速度a＝2 m/s2启动，所受阻力大小恒为1.0×103N，汽车启动后第1 s末发动机的瞬时功率是 ( )
A. 2 kW B. 22 kW C. 1.1 kW D. 20 kW
11. (3分)2022年2月8日，北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛在首钢滑雪大跳台举行，谷爱凌出战自由式滑雪女子大跳台决赛，并成功夺得冠军，如图是谷爱凌在加速助滑阶段沿倾斜赛道下滑的情形，在该过程中下列说法正确的是 ( )
A. 滑板对赛道的摩擦力方向沿斜面向上
B. 下滑过程中空气阻力对谷爱凌做正功
C. 下滑过程中谷爱凌受到的支持力做正功
D. 下滑过程中谷爱凌所受合力做正功
12. (3分)如图所示，力大小相等，物体运动的位移的方向与速度v方向相同，几种情况下物体运动的位移也相同，下列关于做功的几种说法正确的是 ( )
A. 因为有摩擦力存在，计算图甲中力做的功时，不能用计算
B. 图乙中力做的功
C. 图丙中力做的功
D. 因为“功＝合力×位移×合力与位移夹角的余弦”，所以图丁中力做的功
13. (3分)如图所示，在距地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，下列说法正确的是 ( )
A. 物体在C点比A点具有的机械能大
B. 物体在B点比C点具有的动能大
C. 物体在A、B、C三点具有的动能一样大
D. 物体在A、B、C三点具有的机械能相等
14. (3分)“双星系统”是由相距较近的两颗恒星组成，每个恒星的半径远小于两个恒星之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在相互间的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动．如图所示为某一双星系统，A星球的质量为m1，B星球的质量为m2，它们中心之间的距离为L，引力常量为G.则下列说法正确的是 ( )
A. A、B两星球做圆周运动的半径之比为m1∶m2
B. A、B两星球做圆周运动的角速度之比为m1∶m2
C. A星球的轨道半径r1＝L
D. 双星运行的周期T＝2πL
15. (3分)如图所示，将一个大小为50 N、与水平方向成60°角的力F作用在一个质量为6 kg的物体上，物体沿水平地面匀速前进了8 m，g＝10 m/s2，下列关于物体所受各力做功的说法正确的是 ( )
A. 力F对物体做功为400 J
B. 摩擦力对物体做功为200 J
C. 重力做功为480 J
D. 合力做功为0
16. (3分)如图所示，飞船在地面指挥控制中心的控制下，由近地点圆轨道A，经椭圆轨道B转变到远地点的圆轨道C.轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，下列说法错误的是 ( )
A. 卫星在轨道B上由P点向Q点运动的过程中速率越来越小
B. 卫星在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经过P点的速率
C. 卫星在轨道B上经过P点时的加速度与在轨道A上经过P点的加速度是相等的
D. 卫星在轨道B上经过Q点时受到的地球引力小于经过P点时受到
的地球引力
二、实验题（共12分。）
17. (12分)某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．已知当地重力加速度为g.
(1)（2分）除图甲装置的器材之外，还必须使用的器材有________．
A．直流电源 B．交流电源 C．天平(含砝码) D．刻度尺
(2)（1分）某同学在实验中挑选了一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示．O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续的点．测得O点到各点的距离依次为h1、h2、h3、h4，其中h2＝______ cm.
（单位：cm）
（9分）重锤质量为m，打点计时器的打点周期为T，则从O点到B点，重锤的重力势能变化量的表达式|ΔEp|＝____，B点的动能的表达式EkB＝______(均用题目中给定的物理量符号表示)．百分误差是衡量实验精确度的重要标准，其定义为百分误差η＝
×100% ，中学阶段学生实验的要求η≤5%.本实验将重锤重力势能的变化量作为“实际值”，将重锤动能变化量作为“测量值”，打点周期T＝0.02 s，重力加速度g＝9.8 m/s2，则该实验的百分误差为η＝__________%(保留1位有效数字)．
三、计算题（共3小题，40分。）
18. (8分)2021年5月7日，我们成功将遥感三十号08组卫星发射升空，卫星进入预定轨道。假设某卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为，运动周期为。地球半径为，引力常量为。求：
（1）卫星的向心加速度大小；
（2）地球的平均密度。
19. (10分)2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，后续经过多次轨道调整，成功实现环绕火星做匀速圆周运动。已知“天问一号”环绕火星的周期为T，火星的半径为R，火星表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：
（1）火星的质量M；
（2）火星的第一宇宙速度v；
（3）“天问一号”绕火星飞行时距火星表面的高度h。
20.（22分）如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R．一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点．试求：
（1）弹簧开始时的弹性势能．
（2）物体从B点运动至C点克服阻力做的功．
（3）物体离开C点后落回水平面时的速度大小．本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考
兰州市教育局第四片区2022-2023学年高一下学期期末考试
物理学科答案
一.单选题(每小题3分，共16题，48分。)
1. 【答案】C
【解析】A、B选项所述情景中，位移都为零，D中冰壶滑行时，不受人的推力，故人对物体不做功，只有C选项所述情景，人对物体做了功．
2. 【答案】B
【解析】根据物体的平衡条件，可得Ff＝mgsinθ，FN＝mgcosθ.
各力的功分别为WFf＝Ff·lcos(180°－θ)＝－mglsinθ·cosθ；
WFN＝FN·lcos (90°－θ)＝mglcosθ·sinθ；
WG＝mglcos 90°＝0；
斜面对物体做的功为斜面对物体施加的力做功的代数和W斜＝WFf＋WFN＝0.
各个力对物体所做的总功等于各力做功的代数和，即W总＝WFf＋WFN＋WG＝0，
故选项B正确．
3. 【答案】B
【解析】速度定义式为，采用极限的思想，当非常小趋近于零时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，故A不符合题意；伽利略用数学和逻辑推理得出了自由落体的速度与下落时间成正比，而不是直接用实验验证这个结论，故B符合题意；开普勒在他的导师第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故C不符合题意；牛顿用控制变量法通过大量的实验得出牛顿第二定律，符合客观实际，故D不符合题意。故选B。
4. 【答案】D
【解析】根据开普勒第二定律知，对于每一个行星而言，太阳、行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，可知行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，地球靠近太阳过程中运行速率将增大，选项A、B、C错误；根据开普勒第三定律，可知所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，选项D正确．
5. 【答案】C
【解析】当时牛顿并没有测量出万有引力常量的值，所以牛顿并没有计算出地球对月球的万有引力的数值和月球对月球表面物体的万有引力的数值，也不能计算出月球表面的重力加速度，故AD错误；
BC．设月球的质量为m，地球质量为M，地球表面物体的质量为m′，地球半径为R，月球轨道半径r＝60R，月球绕地球做圆周运动时的加速度为a，若地球对地面物体的引力与行星对卫星的力、太阳吸引行星的力具有相同的性质，由牛顿第二定律有，
则；由圆周运动的知识可知，代入数据得.
在误差允许的范围内，则完成了月—地检验，故B错误，C正确。故选C。
6. 【答案】A
【解析】设地球的质量为M，物体的质量为m，物体距地面的高度为h，根据万有引力近似等于重力，则有＝mg，＝m，联立可得2R2＝(R＋h)2，解得h＝(－1)R，选项A正确．
7. 【答案】A
【解析】地球同步卫星与地球自转同步，故TA＝TC，ωA＝ωC，由v＝ωr及an＝ω2r得
vC>vA，aC>aA，
对地球同步卫星和近地卫星，根据＝m＝mω2r＝mr＝man，知vB>vC，ωB>ωC，TBaC.
故可知vB>vC>vA，ωB>ωC＝ωA，TBaB>aC>aA.选项A正确，B、C、D错误．
8. 【答案】B
【解析】由l＝l0知A错误，B正确；由相对论时空观的基本假设知光信号的速度都等于光速c，C、D错误．
9. 【答案】D
【解析】在P＝中，只有P、W、t中的两个量确定后，第三个量才能确定，A、C错误；在P＝Fv中，P还与F有关，B项错误；在P＝Fvcosα中，P还与α有关，D项正确．
10. 【答案】B
【解析】根据牛顿第二定律得：F－Ff＝ma，则F＝Ff＋ma＝1 000 N＋5 000×2 N＝11 000 N，根据匀变速直线运动的规律，汽车第1 s末的速度大小为v＝at＝2×1 m/s＝2 m/s，所以汽车启动后第1 s末发动机的瞬时功率为：P＝Fv＝11 000×2 W＝22 000 W＝22 kW，故B正确．
11. 【答案】D
【解析】谷爱凌在加速沿倾斜赛道下滑运动中，摩擦力方向沿斜面向上，由牛顿第三定律可知，滑板对赛道的摩擦力方向沿斜面向下，A错误；滑板受赛道的支持力垂直斜面（垂直速度），故支持力不做功，C错误；下滑运动中空气阻力与运动方向相反，所以空气阻力对谷爱凌做负功，B错误；下滑运动中是加速助滑运动，合外力沿斜面向下，故合外力做正功，D正确。故选A。
12. 【答案】C
【解析】计算力做的功时，与其他力无关，图甲中力与位移的夹角为，故图甲中力做的功为，A错误；图乙中力与位移的夹角为，故图乙中力做的功为，B错误；图丙中力与位移的夹角为，故图丙中力做的功为，C正确；图丁中力与位移的夹角为，故图丁中力做的功为，D错误。
13. 【答案】D
【解析】小球在运动过程中，只受到重力作用，机械能守恒，在任何一个位置小球的机械能都是相等的，故D正确，A、B、C错误．
14. 【答案】D
【解析】双星靠它们之间的万有引力提供向心力，A星球的轨道半径为r1，B星球的轨道半径为r2，根据万有引力提供向心力有G＝m1ω2r1＝m2ω2r2，解得A、B两星球做圆周运动的半径之比为r1∶r2＝m2∶m1，由r1＋r2＝L，解得r1＝L，故A、C错误；A、B两星球做圆周运动的周期相同，角速度之比为1∶1，故B错误；根据万有引力提供向心力有G＝m2ω2r1＝m2ω2r2又T＝，解得T＝2πL，故D正确．
15. 【答案】D
【解析】WF＝Flcos 60°＝200 J，Wf＝－Ffl＝－Flcos 60°＝－200 J，WG＝0，WN＝0，W合＝WF＋Wf＋WG＋WN＝0，故选项D正确．
16. 【答案】B
【解析】卫星在轨道B上由P点运动到Q点的过程中，远离地心，由开普勒第二定律可知，速率是逐渐减小的，A项正确；卫星在轨道A、C上运行时，做匀速圆周运动的轨道半径不同，根据v＝，可知轨道半径越大，线速度越小，所以有vP>vQ，B项错误；卫星在A、B两轨道上经过P点时，离地心的距离相等，受地球的万有引力相等，所以加速度是相等的，C项正确；卫星在轨道B上经过Q点比经过P点时离地心的距离要远些，受地球的引力要小些，D项正确．故选B.
二.实验题(共12分。)
17. 【答案】(1)BD(2分) (2)23.30（1分） (3)mgh2（3分） （3分） 8（3分）
【解析】(1)除题图甲装置的器材之外，因打点计时器使用交流电源，则还必须有交流电源；另外要用刻度尺测量纸带；因要验证的关系式两边都有质量m，故不需要天平．
(2)由刻度尺读出h2＝23.30 cm.
(3)从O点到B点，重锤的重力势能变化量的表达式|ΔEp|＝mgh2
B点的动能的表达式EkB＝mvB2 ＝m()2＝
由题图乙中数据可知＝mgh2＝m×9.8×0.233 (J)＝2.283m(J)
EkB＝＝(J)＝2.475m(J)
η＝×100%＝×100%＝8%.
三.计算题(共40分。)
18. （8分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设卫星的质量和向心加速度分别为、，有卫星的向心加速度大小（2分）。
（2）设地球质量为，由万有引力提供向心力可得（2分）得（1分）则地球的密度为（3分）
19. （10分）【答案】（1）（2）(3)-R
【解析】（1）忽略天体自转，静止在天体表面的物体，
其所受引力等于重力G＝mg，（2分）解得M=（1分）
（2）设火星的第一宇宙速度为v，
则G＝，（2分）得v＝（1分）
（3）设天问一号质量为m，
引力提供向心力有=mr，（2分）h=r-R，
得h=-R（2分）
20.（22分）【答案】(1)3m2gR (2)0.5mgR (3)
【解析】（1）物块到达B点瞬间，根据向心力公式有：
(3分)
解得：
VB2=6gR （1分）
弹簧对物块的弹力做的功等于物块获得的动能，所以有
3mgR （2分）
（2）物块恰能到达C点，重力提供向心力，根据向心力公式有：
（3分） vc2=gR (1分)
所以：
（1分）
物块从B运动到C，根据动能定理有：
（3分）
解得：
（2分）
（3）从C点落回水平面，机械能守恒，则：
（4分）
（2分）
答案第2页 总2页
