2022-2023学年信阳市淮滨县级学校高一（下）期末物理试题（含解析）

2022-2023学年信阳市淮滨县级学校高一（下）期末
物理试卷
一、单选题（本大题共 8小题，共 24分）
1. 关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是 ( )
A. 第谷通过整理大量的天文观测数据得到行星运动规律
B. 开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
C. 牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律
进行了“月地检验”
D. 卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值
2. 如图所示，摆球质量为 ，悬线的长为 ，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从 点运动到 点
的过程中空气阻力 的大小不变，则下列说法正确的是( )
A. 重力做功为 B. 悬线拉力做负功
C. 空气阻力做功为 D. 空气阻力 做功为
3. 央视网消息，俄罗斯“乌拉尔航空”公司一架空客客机在起飞后不久遭遇多只飞鸟撞击，导致两台发
动机起火引擎失灵，迫降在离机场不远处的一片玉米地里。假设客机撞鸟时飞行速度大约为 ，
小鸟的质量约为 ，撞机时间约为 ，估算飞机受到的撞击力为( )
A. B. C. D.
4. 在一棵大树将要被伐倒的时候，有经验的伐木工人就会双眼紧盯着树梢，根据树梢的运动情形就能
判断大树正在朝着哪个方向倒下，从而避免被倒下的大树砸伤。为什么要“双眼紧盯树梢”，以下解释正
确的是( )
A. 伐木工人所关注的是树梢的线速度 B. 伐木工人所关注的是树梢的角速度
C. 伐木工人所关注的是树梢的向心加速度 D. 伐木工人所关注的是树梢的向心力
5. 如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，
几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为 和 ，各接触面间的
动摩擦因数均为 。重力加速度为 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使纸板相对砝码运动，所需拉
力的大小应大于( )
A. B. C. D.
6. 已知一滴雨珠的重力可达蚊子体重的几十倍，但是下雨时蚊子却可以在“雨中漫步”。为研究蚊子不
会被雨滴砸死的诀窍，科学家用高速相机拍摄并记录蚊子的运动情况，研究发现蚊子被雨滴击中时并
不抵挡雨滴，而是与雨滴融为一体，顺应雨滴的趋势落下，随后迅速侧向微调与雨滴分离。已知蚊子
的质量为 ，初速度为零 雨滴质量为 ，击中蚊子前竖直匀速下落的速度为 ，蚊子与雨滴的作用时
间为 ，以竖直向下为正方向。假设雨滴和蚊子组成的系统所受合外力为零。则( )
A. 蚊子与雨滴融为一体后，整体的的速度大小为
B. 蚊子与雨滴融为一体过程中，雨滴的动量变化量为
C. 蚊子与雨滴融为一体的过程中，蚊子受到的平均作用力为
D. 若雨滴直接砸在静止的蚊子上，蚊子受到的平均作用力将变小
7. 如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的 、 两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，
则( )
A. 的向心力是 的向心力的 倍
B. 的合外力是 的合外力的 倍
C. 圆盘对 的摩擦力等于 对 的摩擦力
D. 圆盘对 的摩擦力是 对 的摩擦力的 倍
8. 如图所示，轻质小滑轮 、 用细杆固定在天花板上。小物体 放在水平地面上，用一根轻质细线绕
过小滑轮 、 把小物体 和 相连，轻质小滑轮 下挂一个小物体 ，系统静止。不计三个滑轮和细线间
的摩擦，把小物体 缓缓向左移动一段距离后，系统依然处于平衡状态。则( )
A. 地面对 的摩擦力可能减小 B. 地面对 的支持力可能不变
C. 细线上的张力可能增大 D. 细线上的张力保持不变
二、多选题（本大题共 4小题，共 16.0分）
9. 如图所示，将弹性小球以 的速度从距地面 处的 点竖直向下抛出，小球落地后竖直反弹经
过距地面 高的 点时，向上的速度为 ，从 到 ，小球共用时 ，则此过程中( )
A. 小球发生的位移的大小为 ，方向竖直向下
B. 小球速度变化量的大小为 ，方向竖直向上
C. 小球平均速度的大小为 ，方向竖直向下
D. 小球平均加速度的大小为 ，方向竖直向上
10. 小明骑电动平衡车从静止开始以 的恒定加速度在平直公路上启动，达到额定功率后以
额定功率继续行驶。小明从启动平衡车开始计时，经 速度达到最大 。已知小明和电
动平衡车的总质量 ，摩擦阻力 恒定不变。下列判断正确的是 ( )
A. 平衡车在 内一直做匀加速运动 B. 平衡车的额定输出功率为
C. 平衡车在 末的功率为 D. 平衡车在 内的位移为
11. “玉兔号”登月车在月球表面成功登陆，实现了中国人“奔月”的伟大梦想，“玉兔号”在月球表面做
了一个自由下落实验，测得物体从静止自由下落高度 的时间为 ，已知月球半径为 ，自转周期为 ，引
力常量为 ，则 ( )
A. 月球表面的重力加速度为
B. 月球的第一宇宙速度为
C. 月球同步卫星离月球表面的高度为
D. 月球质量为
12. 如图所示，半径为 、质量为 的半圆形轨道放在水平面上，一个质量为 的小球从半圆形轨道的
顶端 点正上方某高度处无初速释放，刚好可以从 点沿切线进入轨道，所有接触面均光滑，下列说法
正确有( )
A. 若轨道固定在地面上， 的机械能守恒、 与 系统动量不守恒
B. 若轨道不固定， 机械能不守恒、 与 系统水平方向的动量守恒
C. 轨道固定时，小球可以上升到原高度；轨道不固定时，小球不能回到原高度
D. 无论轨道是否固定，小球均可上升到原来高度
三、实验题（本大题共 2小题，共 14分）
13. 某实验小组利用如图甲所示的“碰撞实验装置”验证两个小球碰撞前后的动量守恒。他们的主要操
作步骤如下：
使 球多次从斜轨上同一位置 由静止释放，找到其平均落地点的位置 ；
将与 球半径相同的 球静置于水平轨道的末端，再将 球从斜轨上位置 ，由静止释放，多次重复上
述过程，分别找到碰后 球和 球的平均落地点的位置 和 ；
为轨道末端在地面的投影点，用刻度尺测量出水平射程 、 、 ，分别记为 、 、 ；
将 球放置在如图乙所示的光滑水平旋转平台靠近压力传感器处，使平台绕竖直转轴以角速度 匀速
转动，记录压力传感器的示数 ；
将 球放置在靠近压力传感器处，仍使平台绕竖直转轴以角速度 匀速转动，记录压力传感器的示数
。
回答下列问题：
实验测得 ，则 球和 球的质量之比为 ______；
当满足表达式______时，即说明 球和 球在碰撞过程中动量守恒； 用 、 、 表示
当满足表达式______时，即可说明 、 两球发生的是弹性碰撞。
A. ．
C. ．
14. 用重锤自由下落验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。
甲
在实验过程中，下列实验操作和数据处理错误的是______。
A.重锤下落的起始位置靠近打点计时器
B.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度 ，可测量该点到起始点 点的距离， 再根据公式 计
算，其中 应取当地的重力加速度
D.用刻度尺测量某点到起始点 点的距离 ，利用公式 计 算重力势能的减少量，其中 应取当地的重力
加速度
如图乙是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点 、 、 、 、 ，测得 、 、 三点到
起始点 的距离分别为 、 、 已知重锤的质量为 ，当地的重力加速度为 ，打点计时器打点的周期
为 。从打下 点到打下 点的过程中，重锤重力势能的减少量 ______，动能的增加量 ______。
乙
实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是______。
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
某同学以重锤的速度平方 为纵轴，以重锤下落的高度 为横轴，作出如图丙所示的 图像，则当
地的重力加速度 ______ 。 结果保留 位有效数字
丙
四、计算题（本大题共 4小题，共 38分）
15. 为了让世界更多的了解中国，我国将利用“中星”卫星网络向世界传输视频信号。假设图所示为控
制中心大屏幕上出现的“中星”卫星运行轨迹图，它记录了该卫星在地球表面上垂直投影的位置变化。图
中表示在一段时间内该卫星绕地球飞行四圈，依次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹 、 、 、 ，
图中分别标出了各地点的经纬度 如在沿轨迹 通过赤道时的经度为西经 ，绕行一圈后沿轨迹
再次经过赤道时经度为 。
求“中星”卫星的运行周期；
若地球半径为 ，“中星”卫星的运行周期为 ，地球表面处的重力加速度为 ，求“中星”卫星离地面
的高度 ．
16. 如图所示，在竖直面内有一半径为 的 光滑圆弧轨道，圆心在 点，轨道上端的 点与 点等高。
质量为 的小物块在 点由静止释放，运动到 点时所用的时间为 ，已知 与 的夹角为 ，重力
加速度为 ，求
物块从 到 运动的过程中重力的平均功率 ；
物块运动到 点时重力的瞬时功率 。
17. 如图所示，质量为 的物块自高台上 点以 的速度水平抛出后，刚好在 点沿切线方向进入
半径为 的光滑圆弧轨道。物块到达圆弧轨道最底端 点后沿粗 的水平面继续运动 ，最终到
达 点停下来，已知重力加速度 取 ， 与水平面的夹角 ， ， 。
求：
物块到达 点时的速度 ；
物块到达 点时，物块对轨道的厓力大小；
物块与水平面间的动摩擦因数。
18. 如图所示，倾角 的光滑斜面固定在水平地面上，穿过定滑轮 足够高 的轻绳两端分别系
着小物块 和 ，开始时将 按压在地面不动， 位于斜面高 的地方，此时滑轮左边的绳子竖直
而右边的绳子与斜面平行，然后放开手，让 沿斜面下滑而 上升，当 滑到斜面底端 时绳子突然断了，
物块 继续沿水平地面运动，然后滑上与地面相切、半径 的四分之一圆轨道 。已知 、 之
间的距离 ，物块 与水平地面间的动摩擦因数 ，轨道 光滑，物块 的质量 ，
取 。
若物块 到达 点时的速度为 ，求物块 刚进入四分之一圆轨道 时对轨道的压力大小；
欲使物块 能滑上四分之一圆轨道但又不会从轨道的最高点滑出，求物块 的质量 的取值范围。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】本题是物理学史问题，根据开普勒、牛顿、卡文迪许等等科学家的物理学成就进行解答．
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，特别是著名科
学家的贡献要记牢．
【解答】
A.开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终得出了行星运行三大定律，故 A错误；
B.牛顿认为行星绕太阳运动是因为受到太阳的引力作用，引力大小与行星到太阳的距离的二次方成反比，故
B错误；
C.牛顿通过比较月球公转的周期，根据万有引力充当向心力，对万有引力定律进行了“月地检验”，故 C错
误；
D.牛顿发现了万有引力定律之后，第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，故 D
正确。
故选： 。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查功的计算。解决问题的关键是清楚恒力做功和变力做功的计算方法。恒力做功利用恒力做功的计
算公式，本题中的变力做功利用微元法求解。
【解答】
A.重力做功 ，故 A错误；
B.绳子拉力与摆球的速度方向始终垂直，故悬线拉力不做功，故 B错误；
空气阻力与速度方向相反，空气阻力做负功，由微元法求变力做功可得 ，
故 C错误，D正确。
3.【答案】
【解析】
【分析】
应用动量定理可以求出撞击时受到的平均撞击力。
本题为估算题，可以认为撞击前鸟的速度为零，撞击后鸟与飞机的速度相等，根据动量定理进行解答。
【解答】
可以认为撞击前鸟的速度为零，撞击后鸟与飞机的速度相等，飞机速度为：
，
撞击过程中对鸟，由动量定理得：
，
解得： ，由牛顿第三定律可得飞机受到的撞击力大小为 ．
故 C正确，ABD错误。
故选 C。
4.【答案】
【解析】伐木工人双眼紧盯着树梢，根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝着哪个方向倒下，是因为树
木倒下时，各点角速度相同，树梢的半径最大，根据 知线速度最大，最容易判断，A正确， 、 、
D错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律确定各自的加速度；结合纸板相对砝码运动即 分析所需拉力的大小。
【解答】
当纸板相对砝码运动时，设砝码的加速度为 ，纸板的加速度为 ，根据牛顿第二定律，对砝码有
，解得 ，
对纸板有 ，其中 ，
二者发生相对运动需要纸板的加速度大于砝码的加速度，即 ，
所以 ，即 ，D正确。
故选 D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考察了动量守恒定律和动量定理的基本内容，以及完全非弹性碰撞的模型，需要学生熟练掌握基
本公式并加以应用，难度不大。
【解答】
A.蚊子与雨滴融为一体的过程中，根据动量守恒有
共
解得 共 ，A错误
B.雨滴的动量变化量为 共 ，B错误
C.设蚊子受到的平均作用力为 ，根据动量定理有 共
解得 ，C正确
D.若雨滴直接砸在静止的蚊子上，蚊子与雨滴的作用时间变短，雨滴的动量变化量变大，则雨滴受到的平
均作用力将变大，蚊子受到的平均作用力也变大， D错误。
故选 C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
A、 两物体一起做圆周运动，靠摩擦力提供向心力，两物体的角速度大小相等，结合牛顿第二定律分析判
断。
解决本题的关键知道 、 两物体一起做匀速圆周运动，角速度大小相等，知道圆周运动向心力的来源，结
合牛顿第二定律进行求解，难度中等。
【解答】
、因为 、 两物体的角速度大小相等，根据 ，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，
质量相等，则向心力相等，即合外力相等，故 AB错误。
、对 整体分析有：
，对 分析，有：
，知盘对 的摩擦力是 对 的摩擦力的 倍，
故 C错误，D正确。
故选： 。
8.【答案】
【解析】
【分析】
先以滑轮 为研究的对象，得出绳子上的拉力的变化 然后以 为研究的对象，对它进行受力分析，结合平衡
状态的特点，即可得出结论。
考虑到物体的受力分析，物体始终处于静止状态，即满足合外力为零，注意绕过定滑轮绳子的拉力相等。
【解答】
由题意可知细线上的张力大小始终等于 的重力大小，即保持不变，故 C错误，D正确；
对 分析，根据平衡条件有： ，
把小物体 缓缓向左移动一段距离后， 增大，所以 和 均增大，故 AB错误。
故选 D。
9.【答案】
【解析】
【分析】
明确物体运动过程，根据位移、速度变化量、加速度的定义进行分析，从而明确各物理量的大小和方向。
本题考查了对位移、速度和加速度的理解，要注意明确各物理量均为矢量，所以在解题中一定要注意明确
正方向，再根据正、负来表示方向。
【详解】
A.位移是指起点到终点的有向线段，由图可知，小球发生的位移为 ，方向竖直向下，故 A正确；
B.设速度向下为正，则速度变化量
即小球速度变化量的大小为 ，方向竖直向上，故 B正确；
C.小球的平均速度 ，方向竖直向下，故 C错误；
D.根据加速度的定义可知
即小球平均加速度的大小为 ，方向竖直向上，故 D错误。
故选 AB。
10.【答案】
【解析】A.平衡车在 内先做匀加速运动，当达到额定功率时做加速度减小的变加速运动，当加速度为
零时速度最大，A错误； 平衡车的额定输出功率为 ，B正确； 平衡车匀
加速阶段的牵引力 ，匀加速结束时的速度 ，则匀加速的时
间为 ，则在 末的功率为额定功率 ，C正确； 假设平衡车一直匀加速到 ，则
在 内的位移为 ，因平衡车先做匀加速运动，后做加速度减小的变加速运动，可
知在 内的位移不等于 ，D错误。
11.【答案】
【解析】A.设月球表面的重力加速度为 ，则有 ，解得
，A错误； 月球的第一宇宙速度
为 ，则有 ，解得 ，B正确； 设月球同步卫星离月球表面的高度为 ，则
有 ， ，联立解得
，
，C错误，D正确。
解析： 根据动能定理 ，由于初动能为 ，总位移 ，代入公式可求得
动摩擦因数 ，A错误，B正确； 由于初动能为 ，则 ，解得 ，在
这段时间内的平均速度 ，因此运动的总时间 ，C错误，D正确。
12.【答案】
【解析】
【分析】
系统所受合外力为零，系统动量守恒，只有重力或只有弹力做功，物体机械能守恒，分析清楚物体运动过
程，应用动量守恒定律与机械能守恒定律解题．
本题综合考查了动量守恒定律和机械能守恒定律，综合性较强，对学生的能力要求较高，需加强这类题型
的训练．
【解答】
A.若轨道固定在地面上， 运动的整个过程只有重力做功，故机械能守恒， 在半圆形轨道运动过程， 与
系统合力不为零，故 与 系统动量不守恒，故 A正确；
B.若轨道不固定， 在半圆形轨道运动过程，除重力做功外还有支持力做功，故 机械能不守恒，但 与 系
统水平方向合力为零，故 与 系统水平方向的动量守恒，故 B正确；
轨道固定时， 的机械能守恒可以上升到原高度；轨道不固定时， 与 系统水平方向合力为零， 与 系
统水平方向的动量守恒，所以 出半圆形轨道后，半圆形轨道速度为零，根据能量守恒定律，小球可上升到
原来高度，故 D正确，C错误。
13.【答案】 ；
；
【解析】
【分析】
本题考查了验证动量守恒定律的实验；解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据
处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题。
根据向心力求出 球和 球的质量之比；
根据平抛运动规律，结合动量守恒定律分析求解；
两球发生弹性碰撞时机械能守恒，据此分析求解。
【解答】
设 球和 球转动的轨道半径为 ，压力传感器的示数 等于 球转动的向心力，压力传感器的示数 等于
球转动的向心力，由牛顿第二定律得
，
；
解得 。
球和 球碰撞前后做平抛运动，由 和 ；
可知 ；
若 球和 球在碰撞过程中动量守恒，则 ；
解得 。
若两小球发生弹性碰撞，可得
；
解得 ；
联立 ；
可得 ；
故选 BC。
14.【答案】
【解析】 为充分利用纸带，重锤下落的起始位置靠近打点计时器，A正确，不符合题意； 为充分利
用纸带，做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤，B正确，不符合题意； 根据实验打出的纸带，
应根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度来求得某一点重锤的速度 ，我们的
实验目的就是要验证 ，故不能利用公式 计算重锤的速度 ，C错误，符合题意； 用刻
度尺测量某点到 点的距离 ，利用公式 计算重力势能的减少量，其中 应取当地的重力加速度，D正
确，不符合题意。
从打下 点到打下 点的过程中，重锤重力势能的减少量 ；做匀变速直线运动的物体在某
段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打 点时的速度大小 ，动能的增加
量
。
空气阻力、摩擦阻力在实验过程中做负功，故重力势能的减少量总是略大于动能的增加量，而这个实验
结果是由设计方案决定的，这类误差属于系统误差，不能通过多次重复测量取平均值来减小，只能改变实
验方案，减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差， 、C错误， 、D正确。
根据 ，可得 ，可知图线的斜率为 ，代入数据解得 。
15.【答案】解： 由图分析知：卫星绕地球转一圈地球自转 ，故 小时；
对卫星 ，又
，得 ，故 。
【解析】 根据在沿轨迹 通过赤道时的经度为西经 ，绕行一圈后沿轨迹 再次经过赤道时经度为
可求出“中星”与地球自转周期的关系，从而可求出“中星”的周期；
根据万有引力提供向心力，通过周期关系，得出轨道半径关系，从而求出“中星”离地面的高度。
16.【答案】 物块从 到 运动的过程中重力做的功
重力的平均功率
从 点到 点，根据机械能守恒
重力的瞬时功率
【解析】本题是多过程多研究对象问题，分析清楚物体运动性质与运动过程是正确解题的前提与关键，分
析清楚物体运动过程后，应用动量守恒动量、能量守恒定律、平抛运动规律、牛顿第二定律与运动学公式
即可正确解题。
17.【答案】
【解析】 物块恰好从 端沿切线方向进入轨道，根据速度的分解可知
解得
物块由 运动到 ，根据动能定理有
在 点处，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律，物块经过圆弧轨道上 点时对轨道的压力 的大小为
物块从 运动到 ，根据功能关系有
解得
18.【答案】 设物块 经过 点时的速度为 ，由机械能守恒定律得：
设物块 刚进入圆轨道 时受到的支持力为 ，由牛顿第二定律有：
联立解得：
由牛顿第三定律，物块 对轨道的压力大小为 ；
设物块 经过 点的速度为 时恰能滑到 点，由动能定理有：
解得：
设物块 经过 点的速度为 时恰能滑到 点，由动能定理有：
解得：
要使物块能滑上轨道 而又不从 点滑出，物块 在 点的速度 应满足：
设两物块的共同速度为 ，绳断前 、 组成的系统机械能守恒，有：
解得：
【解析】本题考查动能定理、机械能守恒、牛顿定律的综合运用，关键抓住临界状态，选择合适的规律进
行求解。
根据机械能守恒定律求出 到达 点的速度，结合牛顿第二定律求出轨道对 的支持力，从而得出 对轨道
的压力。
根据滑块恰好运动到 点，结合动能定理求出 经过 的最小速度，抓住滑块恰好到达 点，结合动能定理
求出 经过 点的最大速度，再运用系统机械能守恒求出 的质量范围。