2022-2023学年安徽省安庆市休宁三中高一（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年安庆市休宁三中高一（下）期末试卷
物理
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 如图所示，、、三个相同的小球，从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时、从同一高度分别开始自由下落和平抛下列说法正确的有( )
A. 它们的落地时间相同 B. 运动过程中重力做的功相等
C. 它们落地时的速度相同 D. 它们落地时重力的瞬时功率相等
2. 如图所示，质量为的物体置于倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜面体以加速度沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体与斜面体相对静止。关于斜面对的支持力和摩擦力的下列说法中错误的是( )
A. 摩擦力一定做正功 B. 支持力一定做正功 C. 摩擦力可能不做功 D. 摩擦力可能做负功
3. 年，中国将发射卫星进行火星探测。已知火星的半径是地球的倍，质量是地球的倍，地球表面的重力加速度大小为，则火星表面的重力加速度大小为( )
A. B. C. D.
4. 甲、乙两名运动员在泳池里训练，时刻从泳池的两端出发，甲、乙的速度时间图象分别如图、所示，若不计转向的时间且持续运动，两运动员均可视为质点。下列说法正确的是( )
A. 游泳池长
B. 两运动员一定不会在泳池的两端相遇
C. 从时刻起经过两运动员共相遇了次
D. 在内，两运动员的平均速度大小之比为
5. 一定质量的小球由轻绳和分别系于一轻质竖直细杆的点和点，如图所示．当轻杆绕轴匀速转动时，带动小球在水平面内做匀速圆周运动，转动过程中绳、均处于伸直状态，且绳水平，下列说法正确的是( )
A. 绳张力可能为零 B. 绳中张力不可能为零
C. 角速度越大，绳的拉力越大 D. 若剪断绳，绳的拉力大小可能不变
6. 如图甲所示，长度为的轻质杆可以绕位于杆的中点的固定光滑转轴转动，可视为质点的、两球固定在轻质杆的两端，两球质量分别为、，初始用外力控制杆处于水平状态，撤去外力后杆将会在竖直平面内转动起来。已知重力加速度为，以下说法正确的是
A. 从初始状态到球到达最低点过程中杆上弹力对球不做功
B. 从初始状态到球到达最低点过程中杆上弹力对球做正功
C. 球到达最低点时杆对球弹力为零
D. 若转轴位于杆的三等分处且靠近球如图乙，球将无法到达转轴的正上方
7. 如图所示，小球在图示位置以一定的水平初速度滑出后，在第级台阶末端碰撞并反弹，之后又恰好在第级台阶末端碰撞并反弹。已知每次都是在台阶末端碰撞，且反弹前后小球的水平速度不变，竖直速度大小不变方向相反，已知第级台阶宽为，每一级台阶高度均为，则第级台阶宽为
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 如图所示，光滑杆与竖直方向的夹角为，杆以为支点绕竖直线旋转，质量为的小球套在杆上可沿杆滑动。当杆角速度为时，小球的旋转平面在处，线速度为，球对杆的压力为；当杆角速度为时，小球的旋转平面在处，线速度为，球对杆的压力为，则有( )
A. B. C. D.
9. 如图所示，一倾角为的传送带以速度顺时针匀速转动，质量为的小物块以的初速度从底端滑上传送带，物块到达顶端前已与传送带相对静止。已知物块与传送带间动摩擦因数为，且。则下列说法正确的是
A. 物块一定是先做匀加速运动再做匀速运动
B. 摩擦力对物块先做正功后不做功
C. 物块机械能先增加后不变
D. 物块与传送带间因摩擦产生的内能为
10. 将甲乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出，抛出时间相隔，它们运动的图像分别如直线甲乙所示．则( )
A. 时，两球的高度相差一定为
B. 时，两球相对于各自的抛出点的位移相等
C. 两球从抛出至落到地面所用的时间间隔相等
D. 甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
11. 某同学用如图所示装置做验证机械能守恒定律的实验。细绳跨过固定在铁架台上的轻质定滑轮，两端分别悬挂重物和重物。重物上装有挡光片，放在地面上，重物和挡光片的总质量为，重物的质量为，用手托着重物，使滑轮两边的细绳刚好伸直，调节光电门的高度，使光电门与重物在同一高度。当地的重力加速度为。
实验前用游标卡尺测量挡光片的宽度，测得的示数如图所示，则挡光片的宽度_________。
由静止释放重物，测得重物上升过程中，通过光电门时，挡光片挡光的时间，要验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量有__________________写出物理量的名称和符号；若在误差允许的范围内表达式__________________用已知的和测量的物理量的符号表示成立，则机械能守恒定律得到验证。
若多次改变重物的质量，重复多次实验，测得多组重物的质量及对应的挡光片挡光时间，作出图像，如果图像是一条倾斜的直线，且与纵轴的截距为________，图像的斜率为_________，则机械能守恒定律得到验证。
12. 某物理兴趣小组同学为了探究竖直平面内圆周运动规律，设计了如图所示的实验装置。细线一端拴一个小球，另一端连接固定在天花板上的力传感器，传感器可记录球在摆动过程中细线拉力大小，用量角器量出释放球时细线与竖直方向的夹角，用天平测出球的质量。由静止释放小球，已知重力加速度为。
在探究小球在圆周运动最低点拉力与哪些因素有关时，下列操作错误的是_______
A.实验中尽量要选择伸缩性小的细线
B.实验中尽量要选择密度较大的金属球
C.实验中必须测出细线的长度
D.小球摆动时必须在同一竖直面内摆动
在一次实验中，小球在最低点的拉力应选取这次实验中拉力传感器记录数据中的_______选填“最大值”或“最小值”
该小组的同学改变释放小球时细线与竖直方向的夹角，重复以上实验步骤，若忽略空气阻力，则小球摆动到最低点时的细线拉力与之间的等量关系为_______。
四、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
13. 新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题。一辆质量的小型电动汽车在水平的公路上由静止启动且沿直线前行，该小型电动汽车运动的速度与时间的关系如图甲所示，小型电动汽车所受牵引力的功率与时间的关系如图乙所示，设小型电动汽车在运动过程中所受阻力不变，在内小型电动汽车匀加速运动，在末汽车的速度恰好达到最大，重力加速度取，求：
小型电动汽车在运动过程中所受阻力大小；
小型电动汽车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小；
小型电动汽车在内运动过程中的位移大小。
14. 年月日时分，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功，进入预定轨道。航天员随后从神舟十六号飞船进入我国空间站天和核心舱。在天和核心舱工作生活期间，神舟十六号航天员乘组将进行出舱活动，开展空间科学实验，完成舱内外设备安装、调试、维护维修等各项任务。已知地球半径为，天和核心舱围绕地球圆周运动过程中离地高度约为地球半径的，万有引力常量为，地球表面重力加速度为，不考虑地球自转。求：
天和核心舱的线速度大小；
天和核心舱内宇航员的加速度大小。
15. 如图所示，一块质量为、长为的匀质木板静止在足够长的水平地面上，在距木板的右端处静止摆放着质量为的小木块不计小木块的尺寸，可视为质点，木板和小木块之间的动摩擦因数为，木板与地面之间的动摩擦因数为。取最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在时刻，在木板左端施加一水平向左的恒定拉力，重力加速度取则；
若拉力，木板的加速度大小是多少；
若，在拉动木板的过程中，经多长时间木块离开木板；
若，在时撤去，要想木块不掉下木板，求的范围。此问结果保留三位小数
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
做的是匀变速直线运动，是自由落体运动，是平抛运动，根据它们各自的运动的特点可以分析运动的时间和末速度的情况；由重力做功的特点分析重力对它们做功的关系；由末速度方向它们落地时速度的关系；由功率的公式可以得出结论。
在计算瞬时功率时，只能用来求解，用公式求得是平均功率的大小，在计算平均功率和瞬时功率时一定要注意公式的选择。
【解答】
A.由于、竖直分运动的加速度均为，下落高度也相同，所以运动的时间相同。虽然与、下落高度相同，但由于竖直分运动的加速度小于，所以的运动的时间要比的长，故A错误；
B.、、三个小球的初位置相同，它们的末位置高度也相同，由于重力做功只与物体的初末位置有关，所以三个球的重力做功相等，故B正确；
C.由于三个小球的落地速度方向不同，所以它们落地时的速度不相同，故C错误；
D.三个球的重力相等，但是它们的竖直方向上的末速度不同，所以瞬时功率不可能相等，故D错误。
故选B。

2.【答案】
【解析】
支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功．而摩擦力是否存在需要讨论，若摩擦力恰好为零，不做功，物体只受重力和支持力，如图所示，此时加速度。当时，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于，则做正功；当时，摩擦力沿斜面向上，摩擦力与位移夹角大于，则做负功．综上所述，是错误的．BCD正确。
【分析】根据物体的运动状态对物体进行受力分析，根据功的定义判断力做正功还是负功。

3.【答案】
【解析】
【分析】
根据万有引力等于重力，得出重力加速度的关系。
通过物理规律把进行比较的物理量表示出来，再通过已知的物理量关系求出问题是选择题中常见的方法。
【解答】
已知火星半径是地球半径的倍，质量是地球质量的倍，
由，得到，
则，
所以 ，故C正确，ABD错误。
故选C。

4.【答案】
【解析】
【分析】根据图像与时间轴所围的面积来求游泳池长度；画出两人的位移时间图像，两人位移图线的交点表示相遇；根据位移与时间之比求平均速度大小，从而求得平均速度之比。
解决该题的关键是明确图像与时间轴所围的面积表示位移，根据图像画出对应的图像，去分析两运动员的运动情况。
【解答】、根据图像与时间轴所围的面积表示位移，可知游泳池长或，故A错误；
、两人的位移时间图像如图所示，由甲、乙的位移时间图线的交点表示相遇，可知甲、乙在时在泳池的一端相遇，在内甲、乙相遇次，故C正确，B错误；
D、在内，甲的位移大小为，乙的位移大小为，
故在内，两运动员的平均速度大小之比为：：：：：，故D错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了水平面内圆周运动的向心力，解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源分析，知道小球竖直方向合力为零，这是解决本题的关键。小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向合力提供向心力，结合牛顿第二定律分析判断。
【解答】
A.小球做匀速圆周运动，在竖直方向合力为零，水平方向的合力提供向心力，故绳在竖直上的分力与重力相等，即绳的张力不可能为零，故A错误；
B.小球在水平面内做匀速圆周运动，绳水平方向的分力与绳在水平方向的力之和提供向心力，故绳中张力可能为零，此时绳水平方向的分力提供向心力，故B错误；
C.由上述分析可知，绳在竖直方向的分力等于小球的重力，即，
解得：，故绳的拉力与角速度无关，故C错误；
D.由上述分析可知，绳可能没有拉力，故当绳没有拉力时，剪断绳，绳的拉力大小不变，故D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查杆连接体的机械能守恒问题，知道机械能守恒的条件是解题的关键点。
对、组成系统在转动过程中只有重力做功，机械能守恒，但对于单个球机械能不守恒。
【解答】
A.从初始状态到球到达最低点过程中杆上弹力对球做正功，故A错误；
B.从初始状态到球到达最低点过程中杆上弹力对球做负功，故B错误；
C.设球到达最低点时的两球速度均为，由机械能守恒，
可知，由竖直面内的圆周运动规律知刚好球和杆无弹力，故C正确；
D.若转轴位于杆的三等分处且靠近球如图乙，球重力势能降低量依然大于球的重力势能增
加量，所以球依然可以到达转轴的正上方，故D错误。

7.【答案】
【解析】
【分析】
根据抛体运动在水平方向的匀速直线运动，竖直方向为匀变速直线运动的规律求解。
【解答】
已知小球每次反弹前后，水平速度不变，竖直速度大小不变，故每次反弹后升高过程升高高度相同，水平位移与前一次到达最高点后下落过程的水平位移相同；紧接着再次下落高度增加，由：可知，每次到达最高点后下落过程的时间之比、水平位移之比均为故第级台阶宽为，故A正确，BCD错误。

8.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，基础题。
【解答】
小球在光滑杆上受重力和支持力作用，两力的合力提供小球做圆周运动的向心力，如图所示：
由图可知，支持力，故支持力大小不变，球对杆的压力大小不变，选项A正确，B错误；
由，解得，由于，故，选项C错误，D正确。
故选AD。

9.【答案】
【解析】
【分析】
本题为倾斜传送带问题，对于此类问题，要明确加速度是将力与运动联系起来的桥梁，另外要注意当物体与传送带共速时，摩擦力会发生变化。
所以一定要根据其受力明确其运动过程，这儿有一点一定要注意，一般我们要判断与的关系，与的大小不同，共速之后的运动情况会有所不同。
明确这些后，利用牛顿第二定律求加速度，利用运动学公式分析解题即可。
【解答】
因，且，物块向上做匀加速运动，当与皮带共速后改为匀速运动，故A正确
物块先受到沿斜面向上的滑动摩擦力，后受到沿斜面向上的静摩擦力，都做正功，故B错误
摩擦力对物块一直做正功，故机械能一直增加，故C错误
开始一段时间内物块做加速度的匀加速直线运动，
经过时间共速，，
相对滑动距离为，
因摩擦产生的内能为，故D正确。

10.【答案】
【解析】A.根据速度时间图像与时间轴所围的“面积”表示质点的位移，知时，甲球通过的位移为，
乙的位移为零，两球位移之差等于，但两球初始的高度未知，故时两球的高度相差不一定为，A错误；
B.时，甲球相对于抛出点的位移为，乙球相对于抛出点的位移为，
故两球相对于各自的抛出点的位移相等，B正确；
C.两球从不同的高度以同样的速度竖直向上抛出，取竖直向上为正方向，根据竖直上抛运动的规律，
是抛出点距地面的高度，可知两球从抛出至落到地面所用的时间间隔不相等，C错误；
D.由图知，甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等，都是，D正确。
故选BD。
11.【答案】；重物或光电门开始时离地面或挡光片的高度；；，
【解析】
【分析】
本题考查验证机械能守恒定律，考查学生的实验能力，考查科学探究。
根据游标卡尺的读数规则读数，注意精确度的确定，不估读；
表示出刚要落地时的速度，根据机械能守恒列式可得还需要测量的量；
根据机械能守恒的表达式整理，结合图像中斜率和截距的含义可得。
【解答】
该游标卡尺为分度，故精确度为，游标卡尺读数为：；
物块刚要落地时的速度为，设物块下落的高度，则，则有：，还需要测量的是重物或光电门开始时离地面或挡光片的高度；
由得到：，当图线与纵轴的截距为，斜率为，则机械能守恒定律得到验证。
故答案为：；重物或光电门开始时离地面或挡光片的高度；；，。
12.【答案】；
最大值；

【解析】
【分析】
本题为探究竖直平面内圆周运动规律实验，明确实验原理是解题的关键，根据实验原理可确定实验中的注意事项，摆球下落过程根据机械能守恒列式，在最低点根据牛顿第二定律结合向心力公式列式，联立可求出细线拉力的表达式。
【解答】
实验中尽量要选择伸缩性小的细线，这样可以防止摆动过程中细线长度发生变化，产生误差，故A正确；
B.实验中尽量要选择密度较大的金属球，可以减少空气阻力的影响，故B正确；
C.下落过程根据机械能守恒有，
在最低点，根据牛顿第二定律有，
联立解得，可见最低点拉力与细线长度无关，故细线长度无需测量，故C错误；
D.实验是探究竖直平面内圆周运动规律，故小球摆动时必须在同一竖直面内摆动，故D正确。
本题选错误的，故选C。
最低点的拉力最大，故小球在最低点的拉力应选取这次实验中拉力传感器记录数据中的最大值。
根据中选项分析可知。

13.【答案】解：当牵引力等于阻力时，速度达到最大值，根据功率公式，可得汽车受到的阻力为：
即小型电动汽车在运动过程中所受阻力大小为；
由甲图可知，匀加速阶段的加速度为，
根据牛顿第二定律有：
解得：，
即小型电动汽车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小为；
由图甲可知，内位移为
内，根据动能定理有：
解得：
即小型电动汽车在内运动过程中的位移大小为：；
答：小型电动汽车在运动过程中所受阻力大小为；
小型电动汽车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小为；
小型电动汽车在内运动过程中的位移大小为。
【解析】当牵引力等于阻力时，速度取到最大值，根据求解阻力，根据牛顿第二定律求解匀加速运动过程中汽车的牵引力，最后根据图象和动能定理求解位移大小。
本题考查的是机车启动问题。汽车通常有两种启动方式，即恒定加速度启动和恒定功率启动。要求同学们能对两种启动方式进行动态分析，能画出动态过程的方框图，公式，指实际功率，表示牵引力，表示瞬时速度。当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度。
14.【答案】解：设天和核心舱的线速度为，
根据万有引力提供向心力，有
对于地面上的质量为的物体，有
又因为
联立解得；根据万有引力提供向心力，有
根据已知条件
可得
【解析】天和核心舱围绕地球匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，根据卫星的运动规律结合在星球表面附近万有引力等于重力求解。
15.【答案】解：地面对木板的滑动摩擦力为，
若、有共同加速度，根据牛顿第二定律可得，
之间的最大静摩擦力为，
由此可知，、之间会发生相对滑动，木板的加速度为；
若，物块的加速度为，
在拉动木板的过程中，经时间木块离开木板，则有，解得；
若，假设、具有共同的加速度，则有，
又因为，由此可知，、之间会发生相对滑动，木板的加速度为，，
物块的加速度为，，
撤去时、的速度大小分别为，，
撤去之前两者的相对位移为，
撤去到两者共速，做减速运动，加速度为大小，所用时间为，
共速大小为，，，解得，，
这段时间的相对位移为，
共速之后木板的加速度大小为，
共速后到两者均静止相对位移，
为保证物块不滑落，则应满足，且，解得。
【解析】先求出有共同加速度时的速度大小，算出之间的最大静摩擦力进行比较，判断是否发生相对滑动，从而求解木板的实际加速度大小。
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