广东省广州市七区联考2022-2023学年高一（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年广东省广州市七区联考高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 中国著名科学家钱学森于世纪年代提出“助推滑翔”弹道设想。这种弹道的特点是将两种导弹的轨迹融合在一起，使之既有突防性能力，又兼具灵活性。如图所示，是分析导弹运行的轨迹示意图，其中导弹在各点的速度和所受合外力关系可能正确的是( )
A. 目标点 B. 中段变轨点 C. 末端机动点 D. 导弹最高点
2. 如图，一块橡皮擦用细绳悬挂于圆柱的点，圆柱以恒定的角速度向左滚动时，细绳将缠绕在圆柱上同一截面，若运动过程中露出桌面的圆柱长度保持不变，选地面为参照物，下列说法正确的是( )
A. 橡皮擦做匀速直线运动 B. 橡皮擦运动的轨迹是曲线
C. 橡皮擦运动时绳子是倾斜状态 D. 橡皮擦的速度大小不断改变
3. 如图相对皮带静止的货物与皮带一起沿斜面匀速上升。在这个过程中，下列说法正确的是( )
A. 传送带对货物不做功
B. 货物的合外力对货物做正功
C. 货物所受摩擦力做的功会导致内能增加
D. 货物所受摩擦力做的功等于货物的重力势能增加量
4. 摩天轮是游乐园常见的娱乐设施，如图所示，摩天轮悬挂的座舱与摩天轮一起在竖直平面内匀速转动，座舱通过固定金属杆连接在圆环的横杆上，横杆可自由转动使得始终保持竖直方向。当杆匀速转动到摩天轮最高点时，下列说法正确的是( )
A. 座舱的加速度为零
B. 座舱上的点与点的角速度相等
C. 座舱上的点的线速度小于的线速度
D. 金属杆上点的线速度小于金属杆上点线速度
5. 年月日时分，在太空遨游半年的神舟十三号飞船在东风着陆场平安降落。本次返程工作中神舟十三号飞船返回舱首次实施了快速返回方式。返回舱脱离空间站后在近地圆轨道环绕并择机返回地面。则下列说法正确的是( )
A. 返回舱脱离圆轨道返回地球过程中机械能增大
B. 返回舱的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大
C. 不同质量的返回舱可以在同一轨道以相同的速度大小运行
D. 返回舱在低轨道运行时的向心力小于其在高轨道运行时的向心力
6. 如图是一种底部装有弹簧的新型弹簧鞋，可以提高垂直弹跳高度。当人穿着弹簧鞋从某高处下落，着地后开始压缩弹簧至最低点，随后人被弹到更高的高度，整个过程都在竖直方向上运动，那么从人开始向上运动到弹簧鞋恰好离开地面的整个过程中，下列说法正确的是( )
A. 人处于超重的状态
B. 人一直做加速运动
C. 人和弹簧鞋组成的系统机械能守恒
D. 弹簧的弹性势能全部转化为人和弹簧鞋动能
7. 如图所示为短距离测定光速设备的主要部件。两个完全相同的齿轮安装在同一根轴上，且第一个齿轮的齿对着第二个齿轮的齿缝。一束很细的光沿平行于轴的方向射入时，无论这套齿轮处在那个位置上，光都不能直接穿过这套齿轮。现从第一个齿轮的齿缝射入的光线，通过平面镜改变光路到达第二个齿轮。如果在这段时间内，这套齿轮系统恰好转过半个齿所对的圆心角为，那么这束光线就能通过第二个齿轮。记录齿轮匀速转动的角速度为，光从一个齿轮到另一个齿轮所走过的路程为，则光速是( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 如图所示，两个质量相同的钢球从甲、乙装置正上方同时释放，分别与甲、乙装置底部发生碰撞，碰后两球沿竖直方向反弹且速度相同。甲装置底部为钢板，乙装置底部为泡沫，用压力传感器同时测出力随时间变化的曲线和曲线，下列说法正确的是( )
A. 两小球到达底部时，动量相同
B. 碰撞整个过程中，甲、乙小球所受合力的冲量相同
C. 曲线代表乙装置碰撞情况，曲线代表甲装置碰撞情况
D. 曲线与时间轴围成的面积小于曲线与时间轴围成的面积
9. 风谷车农具在我国有着悠久的历史，它的工作原理是在同一风力作用下，谷种和瘪谷空壳谷粒都从洞口水平飞出，结果谷种和瘪谷落地点不同，自然分开，简化如图。若谷种和瘪谷飞出后不计空气阻力和风力的影响，对这一现象，下列分析正确的是风轮( )
A. 质量越大，惯性越大，所以处是谷种
B. 谷种和瘪谷从飞出洞口到落地的时间相同
C. 谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
D. 谷种飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度要大些
10. 如图一辆质量为的汽车由静止开始，以恒定功率从底端运动到顶端；然后汽车以恒定功率由静止从顶端返回到底端，甲、乙图中汽车行驶的最大速度都为，已知斜面高度为，重力加速度大小为，汽车行驶过程中受到的摩擦力大小相等，下列说法正确的是( )
A. 恒定功率： B. 摩擦力大小为
C. 汽车均做匀加速直线运动 D. 甲、乙图中汽车牵引力做功差为
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
11. 某同学利用如图甲所示的装置研究平抛运动，具体步骤如下：
拉动橡皮筋和钢球到点，放手后钢球沿直线运动并从桌面点水平射出；
使用频闪照相机每隔相等时间拍一次照片拍摄钢球在空中的位置。图乙为钢球运动的频闪照片的一部分，已知背景小正方形格的实际边长为，重力加速度为，那么：
判断点______ 填“是”或“不是”平抛运动的起点；
每隔相等时间 ______ ；
钢球从点水平射出时的初速度 ______ ；
12. 实验小组用“自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图甲。
下列操作或分析中正确的有______ ；
A.必须要称出重物的质量
B.计时器两限位孔必须在同一竖直线上
C.实验时，应先释放重锤，再打开电源
D.选择点迹清晰且第一、第二点间距接近的纸带
小芳同学选出一条清晰的纸带如图乙，其中点为计时器打下的第一个点，、、为纸带上三个连续的打点，打点计时器打点周期为，测得、、间的距离分别为，，，重力加速度为，若对点进行研究，在误差允许的范围内，当满足______ 时用所给物理符号的等式表示，则验证了机械能守恒定律；
小华同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离，算出了各计数点对应的速度以及，请根据下表中数据在图丙中作出图像；
小芳、小华两同学验证的方法谁更合理？______ 。
请简要阐述根据图像验证机械能守恒的依据______ 。
四、简答题（本大题共2小题，共28.0分）
13. 如图所示，某车间利用斜面从货车上卸货，每包货物的质量，斜面倾角，斜面的长度，货物与斜面间的动摩擦因数，，，取。试求：
货物从斜面顶端滑到底端的过程中合力做的功；
若货物下滑到斜面中点时，速度恰好变为刚进入斜面时的倍，求货物刚进入斜面时的速度大小。
14. 气嘴灯安装在自行车的气嘴上，骑行时会发光，一种气嘴灯的感应装置结构如图所示，感应装置内壁光滑，质量为的重物套在光滑杆上，一端通过劲度系数为的弹簧连在点，重物上有触点，在端固定有触点，如图重物静止时、间的距离。当触点、接触后，灯就会发光，测得自行车车轮内径为。让安装了气嘴灯的自行车倒放在地面上，旋转前车轮研究发光情况。重力加速度大小为。气嘴灯大小相对车轮内径可忽略不计。
若前轮匀速转动时，线速度大小
当气嘴灯运动到最低点时，求端对重物的支持力；
通过计算判断灯是否能一直发光。
若使前轮匀速转动一周，线速度大小，求灯发光的时间。
五、计算题（本大题共1小题，共10.0分）
15. 年月日，神舟十四号载人飞船与空间站天和核心舱成功对接，陈冬、刘洋、蔡旭哲位航天员顺利进入空间站天和核心舱。这标志着中国空间站转入建造阶段后的首次载人飞行正式开启。设空间站在轨运行时离地面的高度为，地球半径为，地球表面重力加速度为，万有引力常量为。
求地球的平均密度。
求空间站在轨运行的线速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：由曲线运动条件可知，做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向，所受的合外力指向轨迹的凹侧，由图可知导弹在中段变轨点的速度和所受合外力关系正确，故ACD错误，B正确。
故选：。
曲线运动的条件是合外力的方向与速度方向不共线，速度沿着曲线的切线方向，合外力指向曲线的凹侧，据此分析作答。
本题考查曲线运动的性质以及物体做曲线运动的条件，明确物体做曲线运动时，力和速度不在同一直线上，且力一定指向曲线的凹侧。
2.【答案】
【解析】解：橡皮擦参与了水平向左和沿绳子方向上的分运动，因为圆柱的角速度不变，由知圆柱边缘线速度大小也不变，水平向左和沿绳子方向上的分运动的速度都等于圆柱边缘的线速度，故橡皮擦参与的两个方向上的分运动都是匀速直线运动，由平行四边形定则知合运动也是匀速直线运动，橡皮擦做匀速直线运动，运动轨迹为直线运动，速度不变，故A正确，BD错误；
C.橡皮擦水平方向上做匀速运动，该方向上加速度为零，故该方向上不受力，可知绳子处于竖直状态，故C错误。
故选：。
互成角度的两个匀速直线运动合运动是匀速直线运动；根据橡皮擦做匀速运动判断绳子所处的状态。
本题考查了运动的合成与分解，关键是确定物体参与的两个分运动和物体的合运动，注意运动的合成与分解都遵从平行四边形定则。
3.【答案】
【解析】解：、对货物受力分析可知，货物受到沿皮带向上的静摩擦力，该摩擦力与货物运动的位移方向相向，对货物做正功，会导致货物机械能增加，故A错误；
B、由于货物相对皮带静止，一起沿斜面匀速上升，则货物合外力为零，合外力对货物不做功，故B错误；
C、货物所受摩擦力做的功导致货物的机械能增加。货物与皮带相对静止，不产生内能，故C错误；
D、根据以上分析可知货物受到的摩擦力与货物运到位移的方向同向，对货物做正功，会导致货物机械能增加，但由于货物做匀速运动，则货物动能不会发生改变，故货物所受摩擦力做的功等于货物的重力势能增加量，故D正确。
故选：。
分析货物的受力情况，根据摩擦力方向与位移方向的关系，判断传送带对货物做功情况；根据合外力的大小，分析合外力对货物做功情况；根据功能关系分析货物机械能的变化，并分析货物所受摩擦力做的功与货物的重力势能增加量的关系。
本题一方面要正确分析货物的受力情况，另一方面要分析摩擦力做功情况，根据功能关系分析摩擦力做的功与重力势能增加量的关系。
4.【答案】
【解析】解：座舱在做匀速圆周运动，座舱的加速度大小不为零，方向始终指向圆心，故A错误；
B.座舱上的点与点都在绕摩天轮的中心轴转动，角速度相等，故B正确；
C.座舱上的点与点到摩天轮的中心轴的距离相等，由知座舱上的点的线速度等于的线速度，故C错误；
D.金属杆上点到摩天轮的中心轴的距离大于点到摩天轮的中心轴的距离。由知金属杆上点的线速度大于金属杆上点线速度，故D错误。
故选：。
做匀速圆周运动的物体都有一个指向圆心的加速度；同轴转动的几个点角速度相同，根据线速度的公式即可判断线速度的大小。
本题考查匀速圆周运动的几个物理量，解题关键是掌握角速度、线速度几个物理量的关系。
5.【答案】
【解析】解：、返回舱脱离圆轨道返回地球过程中，要克服空气阻力做功，其机械能减小，故A错误；
B、由，解得，可知返回舱的圆轨道距地面高度越高，轨道半径越大，环绕速度越小，故B错误；
C、由可知，不同质量的返回舱可以在同一轨道以相同的速度大小运行，故C正确；
D、由，可知返回舱在低轨道运行时的向心力大于其在高轨道运行时的向心力，故D错误。
故选：。
分析阻力做功情况判断返回舱机械能变化情况；根据万有引力提供向心力列式，得到线速度与轨道半径的关系，判断返回舱的环绕速度与圆轨道距地面高度的关系；根据万有引力公式分析返回舱在低轨道运行时与在高轨道运行时的向心力大小。
本题主要考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。
6.【答案】
【解析】解：、从人开始向上运动到弹簧鞋恰好离开地面的整个过程中，人受到重力和弹簧的弹力，弹簧的弹力先大于人的重力，人的合力向上，加速度向上，人处于超重状态，人向上做加速运动；后来，弹簧的弹力小于人的重力，人的合力向下，加速度向下，人处于失重状态，人向上做减速运动，故AB错误；
C、对于人和弹簧鞋组成的系统，只有重力和弹力做功，系统机械能守恒，故C正确；
D、弹簧的弹性势能全部转化为人和弹簧鞋动能以及重力势能，故D错误。
故选：。
分析人的加速度方向判断人处于超重还是失重状态；根据人的受力情况判断其运动情况；对照机械能守恒条件分析系统的机械能是否守恒，结合能量的转化情况分析。
解答本题时，要正确分析人的受力情况和能量转化情况，分段利用牛顿第二定律分析人的运动情况。
7.【答案】
【解析】解：光速为，光传播的时间与齿轮系统恰好转过半个齿的时间相等，根据题意得：
联立解得：
，故BCD错误，A正确。故选：。
根据角速度定义求出齿轮匀速转动的时间；由于时间相同，再根据求出光速。
本题查角速度的概念，建立正确的物理模型，紧扣入射光线从第一个齿轮的齿缝射入的光线，通过平面镜改变光路能通过第二个齿轮，恰好借助于齿轮转动的时间来求解。
8.【答案】
【解析】解：、由图甲可知，两球下落高度相同，由可知
则两球到达底部时的速度相同，由于两球质量相同，所以两小球到达底部时动量相同，故A正确；
B、由题意可知，两球与装置底部碰撞后反弹的速度相同，碰撞后反弹的动量相同，而碰前动量相同，则两球碰撞整个过程中动量变化相同，由动量定理可知，甲、乙小球所受合力的冲量相同，故B正确；
C、甲装置底部为钢板，乙装置底部为泡沫，则与甲装置底部碰撞过程作用时间较小，由动量定理知甲作力较大，曲线代表甲装置碰撞情况，曲线代表乙装置碰撞情况，故C错误；
D、由于两球碰撞过程中动量变化量相同，故合力的冲量相同，曲线对应的时间短，重力的冲量小，则弹力的冲量也小，图像所围面积表示弹力冲量，所以曲线与时间轴围成的面积小于曲线与时间轴围成的面积，故D正确。
故选：。
图像的面积为弹力的冲量，根据动量定理判断动量的变化量及合力的冲量，曲线对应的时间短，重力的冲量小由此判断弹力的冲量关系。
本题考查动量定理，解题关键要充分利用图像信息，知道图像面积的含义。
9.【答案】
【解析】解：、在大小相同的风力作用下，风力做的功相同，由于谷种的质量大，所以谷种离开风车时的速度小，故D错误；
A、谷种和瘪谷竖直方向做自由落体运动，由得：，谷种和瘪谷下落的高度相同，则谷种和瘪谷的运动时间相同，由于谷种飞出时的速度较小，所以谷种的水平位移较小，瘪谷的水平位移较大，所以处是瘪谷，处是谷种，故A错误；
B、谷种飞出后不计空气阻力和风力的影响，谷种和瘪谷飞出洞口后都做平抛运动，平抛运动的高度相等，则运动的时间相等，故B正确；
C、谷种飞出后，谷种和瘪谷做的是平抛运动，加速度为，恒定不变，所以平抛运动是匀变速曲线运动，故谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动，故C正确。
故选：。
谷种和瘪谷飞出洞口后都做平抛运动，可以分解到水平方向和竖直方向去研究，利用竖直方向的运动分析运动时间关系，再根据时间去分析水平方向的运动。
本题以“风车”为考查背景，将谷子的运动可以分解到水平方向上和竖直方向上进行分析，要注意分析谷种和瘪谷飞出洞口后速度关系。
10.【答案】
【解析】解：当汽车受力平衡时，汽车速度达到最大，设斜面倾角为，对于甲图有
对于乙图有
联立整理可得
故A正确，B错误；
C.汽车以恒定功率启动，一开始做加速度逐渐减小的加速运动，当受力平衡后，做匀速直线运动，故C错误；
D.设甲图中汽车牵引力做功为，根据动能定理可得
设乙图中汽车牵引力做功为，根据动能定理可得
联立可得甲、乙图中汽车牵引力做功差为
故D正确。
故选：。
根据加速度情况，分析汽车运动情况为变加速直线运动；
根据平衡条件和功率计算式，计算阻力和额定功率；
根据动能定理计算汽车牵引力做功差。
本题考查学生对平衡条件、功率计算式、动能定理以及牛顿第二定律的掌握，是一道中等难度题。
11.【答案】不是
【解析】解：、、三点在水平方向的间距相等，由于平抛运动在水平方向是匀速直线运动，可知三点的时间间隔相等；平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，由图乙可知、之间的竖直方向的距离之比是：，若点是平抛运动的起点，则、之间的竖直方向的距离之比应是：，所以点不是平抛运动的起点。
竖直方向上有：
解得：
水平方向有：
解得：
故答案为：不是；；。
根据平抛运动点迹间水平方向的距离相等，确定三点的时间间隔相等，根据竖直方向为自由落体运动，根据初速度为零情况下的相邻相等时间的位移比值来判断点是否为平抛运动起点；
根据相邻相等时间内位移差值为定值计算；
根据水平方向匀速运动规律计算初速度。
本题关键是根据平抛运动规律确定相邻点迹间的时间间隔。
12.【答案】 小华 见解析
【解析】解：若机械能守恒，则满足，质量可约去，不需要测量重锤的质量，故A错误；
B.为了减小纸带与限位孔之间的摩擦力，图甲中两限位孔必须在同一竖直线，故B正确；
C.实验时，应先打开电源，再释放重锤，故C错误；
D.若重锤做自由落体运动，则第一、第二点间距为
，故D正确。
故选：。
根据匀变速中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，点的速度
根据机械能守恒定律得
解得
根据“描点法”，作图时使尽量多的点落在直线上，不在直线上的要均匀分布在直线两侧，舍弃个别相差较远的点子，所作图像如图所示：
小华同学采用的实验数据多，且舍去了误差较大的数据，误差较小，所以小华的实验方法更合理。
根据机械能守恒定律得
解得
图像的斜率为
如果图像是一条通过原点的、斜率为的直线，可以验证机械能守恒。
故答案为：；；见解析；小华；见解析。
根据机械能守恒定律分析作答；
B.根据机械能守恒的条件分析作答；
C.根据实验的正确操作步骤作答；
D.根据自由落体运动公式求间距；
根据重力势能的定义求重力势能的减小量，根据匀变速中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求点的速度，然后求动能的增加量，最后列出守恒表达式；
根据“描点法”作图；
根据机械能守恒定律求解函数，根据图像的斜率含义以及图像特征分析作答。
本题主要考查了验证机械能守恒定律，要能根据纸带求解点的瞬时速度；关键是求解动能的增加量和重力势能的减小量。
13.【答案】解：货物从斜面顶端滑到底端的过程中，受到的合力为
合力所做的功为
联立代入数据求得
若货物下滑到斜面中点时，速度恰好变为刚进入斜面时的倍，根据动能定理有
代入数据求得货物刚进入斜面时的速度大小为
答：货物从斜面顶端滑到底端的过程中合力做的功；
货物刚进入斜面时的速度大小。
【解析】对物体受力分析，根据求解力恒力做功；合力做功等于；
根据动能定理求解速度大小。
本题主要考查了恒力做功公式的直接应用，先求出合力，再根据求解，难度不大，属于基础题。
14.【答案】解：由离心运动的原理，可知端应在车轮转轴外侧，更靠近气嘴，端应在内侧，重物静止时，弹簧弹力
在最低点时，端对重物的支持力为，合力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：，方向竖直向上；
当气嘴灯运动到最高点时恰能发光，则此时的弹簧弹力为：
则此时的临界状态是弹簧弹力和其重力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：
则灯是恰能一直发光。
由，当车速较大时，车轮转速较大，重物随这轮转动需要向心力较大，弹簧弹力变大，形变量变大，触电与触点接触，所以一直发光，前轮匀速转动一周，灯发光的时间为：
解得：
答：若前轮匀速转动时，线速度大小，当气嘴灯运动到最低点时，端对重物的支持力为，通过计算判断灯恰能一直发光；
若使前轮匀速转动一周，线速度大小，灯发光的时间为。
【解析】在最低点时，合力提供向心力列式，气嘴灯运动到最高点时，弹簧弹力和其重力提供向心力列式，判断灯是恰能一直发光。
当车轮达到一定转速时，重物上的触点与固定在端的触点接触后就会被点亮，且速度越大需要的向心力越大，则触点越容易与触点接触，确定灯发光的时间。
本题考查的是动力学的知识，要求学生能在具体生活案例中抽象出受力分析模型，并能准确分析向心力的来源。
15.【答案】解：对地面上静止的物体
在地表附近万有引力近似等于重力：
地球的密度
解得
空间站绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力有：
解得
答：地球的平均密度为。
空间站在轨运行的线速度大小为。
【解析】地表附近万有引力近似等于重力，结合密度的公式解得；
空间站绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力解得。
解决本题的关键知道地表附近万有引力近似等于重力，知道卫星绕地球运动靠万有引力提供向心力。
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