贵州省黔西南州金成实验学校2022-2023学年高二下学期期末考试物理试题（含解析）

金成实验学校2022-2023学年高二下学期期末考试
物理
一、单选题（每题4分，共28分。每题有四个选项，只有一项符合题目要求。）
1. 一小汽车以速度在平直轨道上正常行驶，要通过前方一隧道，需提前减速，以速度匀速通过隧道后，立即加速到原来的速度，小汽车的v-t图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A. 加速阶段与减速阶段的加速度大小之比为1：2
B. 加速阶段与减速阶段的位移大小之比为2：1
C. 加速阶段与匀速阶段的位移大小之比为1：2
D. 小汽车从开始减速直至再恢复到的过程中通过的路程为
2. 子弹垂直射入叠在一起的相同固定木板，穿过第9块木板后速度变为0。如果子弹在木板中运动的总时间是t，可以把子弹视为质点，子弹在各块木板中运动的加速度都相同。那么子弹穿过第7块木板所用的时间最接近（　　）
A. 0.072t B. 0.081t
C. 0.106t D. 0.124t
3. 图像法、微元累积法是常用的物理研究方法。如图所示某质点沿直线运动，运动速率的倒数与位移的关系（与距离相等），关于质点的运动，下列说法正确的是（　　）
A. 质点做匀变速直线运动
B. 图线斜率等于质点运动加速度
C. 图线与轴围成的面积没有实际的物理意义
D. 质点从运动到所用的运动时间是从运动到所用时间的3倍
4. 伽利略在研究自由落体运动时，做了如下实验：他让一个铜球从阻力很小（可忽略不计）的斜面上由静止开始滚下，以冲淡重力。如图所示，设与斜面底端的距离分别为，小球从处由静止开始运动到斜面底端的时间分别为，到斜面底端时的速度分别为，则伽利略当时用来证明小球沿斜面向下的运动是匀变速直线运动的关系式是（　　）
A B. C. D.
5. 人原地起跳方式是先屈腿下蹲，然后突然蹬地向上加速，重心上升后离地向上运动，如果人起跳过程中，重心上升至离地前，其加速度与重心上升高度关系如图所示，那么人离地后重心上升的最大高度可达（取）（　　）
A B. C. D.
6. 如图所示的x-t图像反映了甲、乙两车在同一平直公路上行驶的位移随时间变化的关系，已知乙车做匀变速直线运动，其图线与t轴相切于10s处，则不正确的是（　　）
A. 甲车与乙车t=0的时刻相距80m
B. 0~10s过程中乙车的初速度大小为16m/s
C. 0~5s过程中乙车的平均速度小于12m/s
D. 0~10s过程中甲车的位移大小为40m
7. 某高中实验小组设计了一个研究匀减速直线运动规律的方案，利用数控式打点计时器记录其运动信息，从开始减速为计时起点，刚好停下时记录下最后一个点，打点频率为1Hz。通过分析小车在减速过程中的纸带，第1、2个点之间的距离与最后两个点之间的距离之比为a，第一个点与最后一个点的距离为s，则从开始减速到停下的平均速度是（　　）
A. B. C. D.
二、多选题（每题6分，共18分。每题有四个选项，有多个符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
8. 如图，司机驾车在平直的城市道路上以43.2km/h的速度匀速行驶，发现有行人正在通过前方人行横道，为礼让行人，必须使该车在停车线前停止，已知该车刹车后匀减速时加速度大小为6m/s2、下列说法正确的是（　　）
A. 刹车制动后，汽车需要2s停下来
B. 刹车时汽车离停车线的距离至少为12m
C. 若司机的反应时间为0.2s，发现行人时汽车离停车线的距离应不小于14.4m
D. 若司机的反应时间为0.4s，发现行人时汽车离停车线的距离应不小于28.8m
9. 某跳水运动员在训练时，自离开跳台开始计时到完全落入水中，其速度随时间变化情况可简化如图所示，选向下为正方向，下列结论正确的是（　　）
A. 0～t2为空中运动时间，该段时间内，速度始终向下
B. 在t2～t3时间内，加速度大小逐渐减小
C. 在0～t1内，平均速度
D. 在t2～t3时间内，平均速度
10. 哈尔滨工业大学计算学部设计了一款能够与人协作、共同完成冰壶比赛的机器人。当机器人与冰壶之间的距离保持在8m之内时，机器人可以实时追踪冰壶的运动信息。如图甲所示，在某次投掷练习中机器人夹取冰壶，由静止开始做匀加速运动，之后释放冰壶，二者均做匀减速直线运动，冰壶准确命中目标，二者在整个运动过程中的图像如图乙所示。此次投掷中，下列说法中正确的是（　　）
A. 冰壶减速运动的加速度大小为
B. 9s末，冰壶的速度大小为5.75m/s
C. 7s末，冰壶、机器人二者间距7m
D. 机器人能够一直准确获取冰壶的运动信息
三、实验题（每空2分，共14分）
11. 某学习小组进行测量加速度大小的实验。小王同学在水平桌面上使一张白纸条做水平匀加速直线运动，小李同学在白纸条上方每隔相同时间t打点，在运动的白纸条上用笔连续打出点A、B、C、D、E、F、G，如图所示，用刻度尺测出AC、EG间距分别为x1、x2。
（1）白纸条做水平匀加速直线运动的方向是________（填“A指向B”或“B指向A”）；
（2）B点速度大小vB=________，F点速度大小vF=________；
（3）白纸条做水平匀加速直线运动的加速度大小a=________（用题给物理量符号表示）。
12. 某同学在测量当地重力加速度实验中：
（1）按图甲所示连接好装置，接通电源、释放钩码，打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，记下此时力传感器的示数F。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，重物的加速度a=___________（计算结果保留2位有效数字）。
（2）改变钩码的质量，重复实验步骤（1），得到多条纸带，并对纸带数据进行处理。
（3）由实验得到重物的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，则当地的重力加速度g=___________，重物及动滑轮的总质量为___________（均用图丙中字母表示）。
四、解答题（13题8分；14题12分；15题20分。共计40分）
13. 某校一课外活动小组自制一枚火箭，设火箭发射后始终在垂直于地面的方向上运动．火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过4 s到达离地面40 m高处时燃料恰好用完，若不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求：
(1)燃料恰好用完时火箭的速度；
(2)火箭上升离地面的最大高度．
14. 如图（a）所示，航空母舰已是现代海军不可或缺的利器，也成为一个国家综合国力的象征。2022年6月17日，完全由中国自主设计并制造的航母“福建舰”正式下水，将与其他两艘航母“辽宁舰”、“山东舰”一起，保卫国家的领土安全。为了便于研究舰载机的降落过程，将甲板近似为如图（b）所示的水平轨道，在离降落点A距离为40m的C点有阻拦索。现舰载机在A点降落后做加速度大小为5m/s2的匀减速运动，到达C点机尾挂钩精准勾住阻拦索，接着舰载机做加速度大小为40m/s2的匀减速运动，直至D点（图中未画出）停下，C、D两点间距离为40m，重力加速度大小为。（舰载机可视为质点，题中各数据为简化设置，非真实官方数据）求：
（1）舰载机降落在A点的速度大小；
（2）若舰载机到达C点时，飞行员发现机尾未勾住阻拦索，经时间后，飞行员立刻让舰载机做匀加速运动，并最终在B点安全起飞。若舰载机的起飞速度和降落速度大小相同，则舰载机匀加速运动的加速度大小是多少？
15. 如图所示，离地面足够高处有一竖直空管，管长为l=0.2m，M、N为空管的上、下两端面。空管以恒定的速度向下做匀速直线运动，同时在距空管N端面正下方d=0.25m处有一小球开始做自由落体运动，取g=10m/s2。求：
(1)若经过t1=0.2s，小球与N端面等高，求空管的速度大小v0；
(2)若经过t2=0.5s，小球在空管内部，求空管的速度大小v0应满足什么条件；
(3)若小球运动中未穿过M端面，为使小球在空管内部运动的时间最长，求v0的大小，并求出这个最长时间。
金成实验学校2022-2023学年高二下学期期末考试
物理 答案解析
一、单选题（每题4分，共28分。每题有四个选项，只有一项符合题目要求。）
1. 一小汽车以速度在平直轨道上正常行驶，要通过前方一隧道，需提前减速，以速度匀速通过隧道后，立即加速到原来的速度，小汽车的v-t图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A. 加速阶段与减速阶段的加速度大小之比为1：2
B. 加速阶段与减速阶段的位移大小之比为2：1
C. 加速阶段与匀速阶段的位移大小之比为1：2
D. 小汽车从开始减速直至再恢复到的过程中通过的路程为
【答案】D
【解析】
【详解】A．v-t图像中图线斜率表示加速度，加速阶段与减速阶段的加速度大小之比为，故A错误；
BCD．v-t图像中图线与时间轴所围的面积在数值上等于位移大小，由题图知减速阶段位移大小为
匀速阶段位移大小为
加速阶段位移大小为
则加速阶段与减速阶段的位移大小之比为，加速阶段与匀速阶段的位移大小之比为，小汽车从开始减速到再恢复到的过程中通过的路程为
故BC错误，D正确。
故选D。
2. 子弹垂直射入叠在一起的相同固定木板，穿过第9块木板后速度变为0。如果子弹在木板中运动的总时间是t，可以把子弹视为质点，子弹在各块木板中运动的加速度都相同。那么子弹穿过第7块木板所用的时间最接近（　　）
A. 0.072t B. 0.081t
C. 0.106t D. 0.124t
【答案】C
【解析】
【详解】将子弹穿过木板过程看作逆向的初速度为零的匀加速运动，则
穿过后面两块木板所用时间满足
穿过后面三块木板所用时间满足
子弹穿过第7块木板所用的时间是
故选C。
3. 图像法、微元累积法是常用的物理研究方法。如图所示某质点沿直线运动，运动速率的倒数与位移的关系（与距离相等），关于质点的运动，下列说法正确的是（　　）
A. 质点做匀变速直线运动
B. 图线斜率等于质点运动的加速度
C. 图线与轴围成的面积没有实际的物理意义
D. 质点从运动到所用的运动时间是从运动到所用时间的3倍
【答案】D
【解析】
【详解】B．图像的斜率的斜率
根据单位运算可知，斜率的单位为，而加速度的单位为，可知，图线斜率不等于质点运动的加速度，B错误；
A．图像是一条过原点的倾斜直线，可知，与x成正比，根据上述有
假设质点做匀变速运动，则有
解得
可知，如果质点做匀变速运动，加速度一定，则为一个定值，即速度v一定，而实际上，根据图像可知，随质点位移的增大，质点的速度减小，质点做减速直线运动，可知假设不成立，质点做的是加速度变化的变速直线运动，A错误；
C．根据微元法可知，图像与横轴所围图形的面积表示时间，C错误；
D．由于三角形OBC的面积
根据上述，该面积体现了从O到C所用的时间，同理，从O到 所用的时间
根据题意有
，，
解得
D正确.
故选D
4. 伽利略在研究自由落体运动时，做了如下实验：他让一个铜球从阻力很小（可忽略不计）的斜面上由静止开始滚下，以冲淡重力。如图所示，设与斜面底端的距离分别为，小球从处由静止开始运动到斜面底端的时间分别为，到斜面底端时的速度分别为，则伽利略当时用来证明小球沿斜面向下的运动是匀变速直线运动的关系式是（　　）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图及运动学规律可知
A错误：
B．由
可得
三次下落中的加速度相同，故公式正确，但不是当时伽利略用来证明匀变速直线运动的结论，B错误；
C．由运动学公式可知
得
故三次下落中位移与时间平方的比值一定为定值，伽利略正是用这一规律说明小球沿光滑斜面下滑为匀变速直线运动，C正确；
D．小球在斜面上三次运动的位移不同，末速度一定不同，D错误。
故选C。
5. 人原地起跳方式是先屈腿下蹲，然后突然蹬地向上加速，重心上升后离地向上运动，如果人起跳过程中，重心上升至离地前，其加速度与重心上升高度关系如图所示，那么人离地后重心上升的最大高度可达（取）（　　）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，设人刚刚离地时速度为，根据公式整理可得
则图形围成的面积为，人离地后又有
结合图像，联立解得
6. 如图所示的x-t图像反映了甲、乙两车在同一平直公路上行驶的位移随时间变化的关系，已知乙车做匀变速直线运动，其图线与t轴相切于10s处，则不正确的是（　　）
A. 甲车与乙车t=0的时刻相距80m
B. 0~10s过程中乙车的初速度大小为16m/s
C. 0~5s过程中乙车的平均速度小于12m/s
D. 0~10s过程中甲车的位移大小为40m
【答案】C
【解析】
【详解】甲车做匀速直线运动，速度
在0～10 s内位移为
乙车做匀变速直线运动，其图线与t轴相切于10 s处，则t＝10 s时，速度为零，根据逆向思维法，乙车匀减速到速度为0的逆过程为初速度为0的匀加速直线运动，根据位移与时间关系，结合图像有
解得
5s时刻速度为
则0～5 s 过程中乙车的平均速度等12m/s。
本题选择不正确的，故选C。
7. 某高中实验小组设计了一个研究匀减速直线运动规律的方案，利用数控式打点计时器记录其运动信息，从开始减速为计时起点，刚好停下时记录下最后一个点，打点频率为1Hz。通过分析小车在减速过程中的纸带，第1、2个点之间的距离与最后两个点之间的距离之比为a，第一个点与最后一个点的距离为s，则从开始减速到停下的平均速度是（　　）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由于题目中使用了a这个字母用作表达位移的比值，故在推算中加速度记为用作区分，防止混淆。匀减速直线运动减速至速度为0可以看作初速度为0的匀加速直线运动的逆过程，设整个过程时间为t，则开始刹车第一秒内位移
刹车最后一秒内位移
由题意可知，代入数据得
所以平均速度
故选C。
二、多选题（每题6分，共18分。每题有四个选项，有多个符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
8. 如图，司机驾车在平直城市道路上以43.2km/h的速度匀速行驶，发现有行人正在通过前方人行横道，为礼让行人，必须使该车在停车线前停止，已知该车刹车后匀减速时加速度大小为6m/s2、下列说法正确的是（　　）
A. 刹车制动后，汽车需要2s停下来
B. 刹车时汽车离停车线的距离至少为12m
C. 若司机的反应时间为0.2s，发现行人时汽车离停车线的距离应不小于14.4m
D. 若司机的反应时间为0.4s，发现行人时汽车离停车线的距离应不小于28.8m
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】43.2km/h=12m/s
A．刹车制动后汽车的停车时间
故A正确；
B．刹车制动后汽车的刹车距离
故B正确；
C．若司机的反应时间为0.2s，则停车距离
s′=vt′+s=12×0.2m+12m=14.4m
故C正确；
D．若司机的反应时间为0.4s，则停车距离
s′′=vt′′+s=12×0.4m+12m=16.8m
故D错误。
故选ABC。
9. 某跳水运动员在训练时，自离开跳台开始计时到完全落入水中，其速度随时间变化情况可简化如图所示，选向下为正方向，下列结论正确的是（　　）
A. 0～t2为空中运动时间，该段时间内，速度始终向下
B. 在t2～t3时间内，加速度大小逐渐减小
C. 在0～t1内，平均速度
D. 在t2～t3时间内，平均速度
【答案】BC
【解析】
【详解】A．在0～t2为空中运动时间内，速度先为负值，后为正值，则速度方向先向上，后向下，故A错误；
B．v－t图像斜率的绝对值表示加速度大小，由题图可以看出，在t2～t3时间内图线斜率逐渐减小，加速度大小逐渐减小，故B正确；
C．在0～t1内，图线斜率不变，表示做匀变速直线运动，则由匀变速直线运动推论，平均速度等于初、末速度和的一半，故C正确；
D．v－t图像与坐标轴所围的面积表示位移，由图像可以看出，在t2～t3时间内，实际图线与时间轴围的面积小于虚线（匀减速到零）所围面积，由平均速度等于位移与所用时间的比值，所以此段时间内的平均速度小于此段时间内匀减速到零的平均速度，故D错误。
故选BC。
10. 哈尔滨工业大学计算学部设计了一款能够与人协作、共同完成冰壶比赛的机器人。当机器人与冰壶之间的距离保持在8m之内时，机器人可以实时追踪冰壶的运动信息。如图甲所示，在某次投掷练习中机器人夹取冰壶，由静止开始做匀加速运动，之后释放冰壶，二者均做匀减速直线运动，冰壶准确命中目标，二者在整个运动过程中的图像如图乙所示。此次投掷中，下列说法中正确的是（　　）
A. 冰壶减速运动的加速度大小为
B. 9s末，冰壶的速度大小为5.75m/s
C. 7s末，冰壶、机器人二者间距为7m
D. 机器人能够一直准确获取冰壶的运动信息
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据加速度的定义可知，冰壶减速运动的加速度大小为
故加速度大小为，A正确；
B．由速度时间公式可得，9s末，冰壶的速度大小为
B错误；
C．由图线可知，机器人的加速度为
故可得，7s末，冰壶的位移为
7s末，机器人的位移为
则7s末，冰壶、机器人二者间距为7m，C正确；
D．由于机器人停止运动时，其位移为18m，而此时冰壶的位移为
可知，机器人不能一直准确获取冰壶的运动信息，D错误。
故选AC。
三、实验题（每空2分，共14分）
11. 某学习小组进行测量加速度大小的实验。小王同学在水平桌面上使一张白纸条做水平匀加速直线运动，小李同学在白纸条上方每隔相同时间t打点，在运动的白纸条上用笔连续打出点A、B、C、D、E、F、G，如图所示，用刻度尺测出AC、EG间距分别为x1、x2。
（1）白纸条做水平匀加速直线运动的方向是________（填“A指向B”或“B指向A”）；
（2）B点速度大小vB=________，F点速度大小vF=________；
（3）白纸条做水平匀加速直线运动的加速度大小a=________（用题给物理量符号表示）。
【答案】 ①. B指向A ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1] 白纸条做水平匀加速直线运动，速度越来越大，所以t时间内的位移也越来越大，所以运动的方向为B指向A。
（2）[2][3] 白纸条做水平匀加速直线运动，一段时间内的平均速度等于中间时刻的速度，所以
（3）[4]B点到F点的时间间隔为4t，所以
12. 某同学在测量当地的重力加速度实验中：
（1）按图甲所示连接好装置，接通电源、释放钩码，打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，记下此时力传感器的示数F。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，重物的加速度a=___________（计算结果保留2位有效数字）。
（2）改变钩码的质量，重复实验步骤（1），得到多条纸带，并对纸带数据进行处理。
（3）由实验得到重物的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，则当地的重力加速度g=___________，重物及动滑轮的总质量为___________（均用图丙中字母表示）。
【答案】 ①. 2.4 ②. b ③.
【解析】
【详解】（1）[1]根据匀变速直线运动规律，采用逐差法求解加速度
（3）[2][3]图像纵坐标截距的物理意思是当绳子拉力为0时，重物和滑轮加速度为-b，即
解得
图像横坐标截距的物理意思是当每股绳子拉力为c时，重物和滑轮加速度为0，保持静止平衡状态，即
故
四、解答题（13题8分；14题12分；15题20分。共计40分）
13. 某校一课外活动小组自制一枚火箭，设火箭发射后始终在垂直于地面的方向上运动．火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过4 s到达离地面40 m高处时燃料恰好用完，若不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求：
(1)燃料恰好用完时火箭的速度；
(2)火箭上升离地面的最大高度．
【答案】（1）燃料恰好用完时火箭的速度为20m/s；
（2）火箭上升离地面的最大高度是60m
【解析】
【详解】设燃料用完时火箭的速度为v1，所用时间为t1.火箭的上升运动分为两个过程，第一个过程为做匀加速上升运动，第二个过程为做竖直上抛运动至到达最高点.
(1)对第一个过程有h1＝t1，
代入数据解得v1＝20 m/s.
(2)对第二个过程有h2＝，
代入数据解得h2＝20 m
所以火箭上升离地面的最大高度h＝h1＋h2＝40 m＋20 m＝60 m.
答案：(1)20 m/s　(2)60 m
本题考查匀变速直线运动，根据上抛运动和平均速度概念可求得最大速度
14. 如图（a）所示，航空母舰已是现代海军不可或缺的利器，也成为一个国家综合国力的象征。2022年6月17日，完全由中国自主设计并制造的航母“福建舰”正式下水，将与其他两艘航母“辽宁舰”、“山东舰”一起，保卫国家的领土安全。为了便于研究舰载机的降落过程，将甲板近似为如图（b）所示的水平轨道，在离降落点A距离为40m的C点有阻拦索。现舰载机在A点降落后做加速度大小为5m/s2的匀减速运动，到达C点机尾挂钩精准勾住阻拦索，接着舰载机做加速度大小为40m/s2的匀减速运动，直至D点（图中未画出）停下，C、D两点间距离为40m，重力加速度大小为。（舰载机可视为质点，题中各数据为简化设置，非真实官方数据）求：
（1）舰载机降落在A点的速度大小；
（2）若舰载机到达C点时，飞行员发现机尾未勾住阻拦索，经时间后，飞行员立刻让舰载机做匀加速运动，并最终在B点安全起飞。若舰载机的起飞速度和降落速度大小相同，则舰载机匀加速运动的加速度大小是多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设舰载机降落时速度为，加速度为，到达点时速度为，加速度为，舰载机在两点运动时，根据运动学规律
代入数据得舰载机到达点速度为
舰载机在两点运动时，根据运动学规律
代入数据得舰载机降落在A点的速度为
（2）舰载机到点后再减速时的位移为
速度为
舰载机加速过程的位移
根据运动学规律
代入数据得舰载机做匀加速运动的加速度大小为
15. 如图所示，离地面足够高处有一竖直空管，管长为l=0.2m，M、N为空管的上、下两端面。空管以恒定的速度向下做匀速直线运动，同时在距空管N端面正下方d=0.25m处有一小球开始做自由落体运动，取g=10m/s2。求：
(1)若经过t1=0.2s，小球与N端面等高，求空管的速度大小v0；
(2)若经过t2=0.5s，小球在空管内部，求空管的速度大小v0应满足什么条件；
(3)若小球运动中未穿过M端面，为使小球在空管内部运动的时间最长，求v0的大小，并求出这个最长时间。
【答案】(1) 2.25m/s；(2) 3m/s≤v0≤3.4m/s；(3) 3m/s， 0.4s
【解析】
详解】(1)当球与N点等高时，由位移公式可得
解得
v0=2.25m/s
(2)若v0最小时，球恰好运动到与N点等高，由位移公式可得
得
v0min=3m/s
若v0最大时，球恰好运动到与M点等高，由位移公式可得
解得
v0max=3.4m/s
空管的速度大小v0应满足
3m/s≤v0≤3.4m/s
(3)当小球运动到M处恰好与管共速，此情况小球在空管内部运动的时间最长，则：
，
解得
，
小球与N点等高时，则
解得
t4=0.1s或t4=0.5s
即t=0.1s时，小球刚进入空管N端，t=0.5s时，小球恰好离开空管N端，则小球在空管内部运动最长时间为
tm= 0.5s-0.1s=0.4s