云南省昆明市重点中学2022_2023学年高一（下）期末物理试卷-（含解析）

2022~2023学年云南省昆明市重点中学高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共30.0分）
1. 自古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意，智慧的头脑开始探索星体的奥秘。许多科学家对天体运动认识的发展做出了杰出贡献，下列叙述中正确的是( )
A. 牛顿提出行星运动规律，并测出了引力常量
B. 胡克进行了“月地检验”，将天体间的力和地球上的重力统一起来
C. 伽利略认为“在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上”
D. 开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，归纳出简洁的三定律，揭示出行星运动的规律
2. 如图所示，滚筒洗衣机脱水时，衣服随滚筒绕水平轴匀速转动。衣服转到最下端时受到的作用力为( )
A. 重力、压力 B. 重力、支持力
C. 支持力、向心力 D. 重力、支持力、向心力
3. 某计算机的硬磁盘磁道和扇区如图所示，共有个磁道即个不同半径的同心圆，每个磁道分成个扇区每扇区为圆周，每个扇区可以记录个字节。电动机使盘面以的转速匀速转动。磁头在读写数据时是不动的，盘面每转一圈，磁头沿半径方向跳到下一个磁道。不考虑磁头转移磁道的时间，计算机内最多可以从一个盘面上读取的字节数目约为( )
A. 个 B. 个 C. 个 D. 个
4. 将一平板折成如图所示形状，部分水平且粗糙，部分光滑且与水平方向成角，板绕竖直轴匀速转动，放在板处和放在板处的物块均刚好不滑动，两物块到转动轴的距离相等，则物块与板的动摩擦因数为( )
A. B. C. D.
5. 年月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是( )
A. 图中两阴影部分的面积相等
B. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大
C. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变小
D. 探测器在点的加速度小于在点的加速度
6. 卡文迪什通过扭秤实验第一次测出了引力常量。某位科学家在重做扭秤实验过程中，将质量分别为、和半径分别为、的两均匀小球分别放置，两小球球面间的最小距离为，通过巧妙的放大方法测得两小球之间的万有引力大小为，则所测万有引力常量的表达式为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，某商场有一与水平方向成的自动扶梯，现有质量为的人与扶梯一起以的速度斜向上匀速运动。取重力加速度，则此过程中( )
A. 人的重力势能增加了 B. 人与扶梯之间产生的内能为
C. 人克服重力做功的功率为 D. 扶梯对人所做的功为
8. 人类首次发现了引力波来源于距地球之外亿光年的两个黑洞质量分别为个和个太阳质量互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞、绕其连线上的点做匀速圆周运动，如图所示。黑洞的轨道半径大于黑洞的轨道半径，两个黑洞的总质量为，两个黑洞间的距离为，其运动周期为，则( )
A. 黑洞的质量一定小于黑洞的质量
B. 黑洞的向心力一定小于黑洞的向心力
C. 两个黑洞间的距离一定时，越大，越大
D. 两个黑洞的总质量一定时，越大，越小
9. 在水平力的作用下质量为的物块由静止开始在水平地面上做直线运动，水平力随时间变化的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为，取。则( )
A. 时物块的动能为零
B. 时物块离初始位置的距离最远
C. 时间内合外力对物块所做的功为
D. 时间内水平力对物块所做的功为
10. 如图所示，长度为的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚好全部离开桌边时的速度大小为链条未着地( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
11. 明代出版的天工开物中记录了祖先的劳动智慧，如图所示为“牛转翻车”，利用畜力转动不同半径齿轮来改变水车的转速，从而将水运送到高处。祖先的智慧在今天也得到了继承和发扬。我国自主研发的齿轮传动系统，打破了国外垄断，使中国高铁持续运行速度达到，中国高铁成为中国制造的一张“金名片”。图中、是两个齿轮边缘点，齿轮半径比，在齿轮转动过程中( )
A. 、的周期之比
B. 、的角速度之比的
C. 、的线速度大小之比
D. 、的向心加速度大小之比
12. 如图所示，质量为的小球置于内表面光滑的正方体盒子中，盒子的棱长略大于球的直径。某同学拿着这个盒子在竖直面内做半径为的匀速圆周运动，盒子在运动过程中不发生转动，已知重力加速度为，盒子经过最高点时与小球间恰好无作用力。以下说法正确的是( )
A. 该盒子做匀速圆周运动的周期为
B. 该盒子做匀速圆周运动的线速度为
C. 盒子经过与圆心等高处的点时，小球对盒子左壁的压力大小为
D. 盒子经过最低点时与小球之间的作用力大小为
13. 年月日，神舟十五号飞船在酒泉发射成功，次日凌晨对接于空间站组合体的前向对接口。至此，中国空间站实现了“三大舱段”“三艘飞船”的最大构型，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十四号、神舟十五号载人飞船同时在轨。神舟十五号航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号的三名航天员实现了首次“太空会师”。空间站绕地球的运动可以看作匀速圆周运动，已知空间站离地面高度约为，地球半径约为，空间站运行周期为，引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 飞船运载火箭发射过程中，航天员处于超重状态
B. 空间站轨道半径与地球半径比值为，则地球密度
C. 空间站运行的速度与第一宇宙速度之比约为
D. 由于稀薄大气的存在，若不对空间站进行动力补充，其线速度会越来越小
14. 用弹簧测力计分别在地球两极和赤道上测量一个物体的重力，物体的质量为，在两极时弹簧测力计的读数为，在地球赤道上时弹簧测力计的读数为。已知地球半径为，下列说法正确的是( )
A. B.
C. 地球的自转角速度为 D. 地球的自转角速度为
15. 汽车的动力性可用最高车速、加速能力、爬坡能力三个指标来评定，某汽车检测部门对、两款不同型号车的加速能力进行测试，测试时将汽车置于水平的实验路段的一端，使汽车尽快加速行驶，直至汽车达到。下图为、两款汽车从静止开始加速到的速度时间图象，假设两辆汽车的质量相等，所受阻力相等且恒定不变，则下列说法正确的是( )
A. 车的加速性能好于车的加速性能
B. 车加速过程前的位移可能大于车加速过程前的位移
C. A、两车分别达到时，车发动机的功率大于车发动机的功率
D. A、两车分别由静止加速到的过程中，车发动机做的功大于车发动机做的功
三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）
16. 用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
下列实验条件必须满足的有_______；
A.斜槽轨道末段水平
B.斜槽轨道光滑
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
为定量研究，建立以水平方向为轴、竖直方向为轴的坐标系．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于点，钢球的________选填“最上端”“最下端”或者“球心”对应白纸上的位置即为原点；在确定轴时________选填“需要”或者“不需要”轴与重锤线平行。
17. 某兴趣小组同学利用如图甲所示的向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，借助光电门可以测得挡光杆两次通过光电门的时间间隔，即砝码的运动周期。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。
为了探究向心力与周期之间的关系，需要控制_________和_________保持不变写出物理量及相应的物理符号。
改变旋臂的转速得到多组数据，记录力传感器示数，算出对应的周期，作出了如图乙所示的图线，则横轴所代表的物理量为_________。
若砝码的运动半径，由图线可得砝码的质量___________，结果保留位有效数字。
四、计算题（本大题共3小题，共38.0分）
18. 如图所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数为的弹簧，弹簧的一端固定于轴上，另一端连接质量为的小物块，物块与盘间的动摩擦因数为，开始时弹簧未发生形变，长度为，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度，物块始终与圆盘一起转动。则：
圆盘的角速度为多大时，物块开始滑动？
当角速度缓慢地增加到时，弹簧的伸长量是多少？弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘。
19. 如图所示，卫星、在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动，卫星的运行周期为，卫星的运行周期为，某时刻卫星、与地球在一条直线上且相距最远。若地球质量为，万有引力常量为，求：
卫星、的轨道之间的高度差；
从该时刻开始计时，经多长时间卫星、与地球在一条直线上且第一次相距最近。
20. 在检测某种汽车性能的实验中，质量为的汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为，利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力与对应的速度，并描绘出如图所示的图像图线为汽车由静止到达到最大速度的全过程，、均为直线。假设该汽车行驶过程中所受的阻力恒定，根据图线，求：
该汽车的额定功率；
该汽车由静止开始运动，经过达到最大速度，求其在段的位移大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.开普勒提出行星运动规律，卡文迪许测出了引力常量，A错误；
B.牛顿进行了“月地检验”，B错误；
C.牛顿认为“在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上”，C错误；
D.开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，归纳出简洁的三定律，揭示出行星运动的规律，D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】衣服转到最下端时受到重力、洗衣机对它的支持力，重力与支持力的合力提供向心力，故ACD错误，B正确。
故选B。
3.【答案】
【解析】转速为，则计算机在内从磁盘面上读取的字节数。
故选D。
4.【答案】
【解析】设物块与部分的动摩擦因数为，板转动的角速度为，两物块到转轴的距离为，由于物块刚好不滑动，则对板上的物体有，对板上的物体有，联立得，故A正确，BCD错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】解：根据开普勒第二定律，探测器绕火星运行时在同一轨道上与火星的连线每秒扫过的面积才相等，故A错误；
B.根据开普勒第三定律，知探测器在停泊轨道上运行周期比在调相轨道上小，故B错误；
C.探测器从“调相轨道”进入“停泊轨道”需在点减速，做近心运动，机械能减小，故C正确；
D.根据牛顿第二定律
可知点的加速度比在点的大，故D错误。
故选：。
根据开普勒第二定律，只有在同一轨道上火星探测器与火星的连线每秒扫过的面积才相等；
根据开普勒第三定律，分析周期和轨道半径关系；
做近心运动，机械能减小；
根据牛顿第二定律，比较加速度大小。
本题考查学生对开普勒行星运动定律、“变轨”、圆周运动牛顿第二定律的掌握，是一道基础题。
6.【答案】
【解析】根据万有引力定律可得，解得。
故选D。
7.【答案】
【解析】A.根据功能关系有，故A错误；
B.人站在扶梯上处于平衡状态，不受摩擦力，摩擦力做功为零，人与扶梯之间产生的内能为零，故B错误；
C.人克服重力做功的功率为，故C正确；
D.扶梯对人所做的功为，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】两个黑洞、组成双星系统，各自由相互的万有引力提供向心力，所以它们的向心力大小相等，周期相同，设黑洞、的轨道半径分别为、，则，联立解得。
因为，所以黑洞的质量一定小于黑洞的质量，两个黑洞间的距离一定时，越大，越小，两个黑洞的总质量一定时，越大，越大。
故选A。
9.【答案】
【解析】A. 物块与地面的滑动摩擦力为
，根据动量定理有
代入数据解得
后水平力反向，物块加速度为
物块做匀减速运动，运动时间为
所以末速度为零，之后反向加速，物块加速度为
末的速度为
末物块的动能为，故A错误；
B.末速度为零，之后反向运动，所以时物块离初始位置的距离最远，故 B错误；
C.时间内根据动能定理有，故C错误；
D. 内位移大小为
内位移大小为
内位移大小为
、 内水平力做正功， 内水平力做负功， 内水平力做的功为，故D正确。
故选D。
10.【答案】
【解析】
【分析】链条只受重力作用而向下滑动，故机械能守恒；可设桌面为零势能面，列出机械能守恒方程可得出链条的速度．
零势能面的选取是任意的，本题也可以选链条滑至刚刚离开桌边时链条的中心为零势能面，结果是一样的，要注意重力势能的正负；抓住机械能守恒时，链条动能的变化取决于重力势能的变化量．
【解答】设桌面为零势能面，开始时链条的机械能为：；
当链条刚脱离桌面时的机械能：；
由机械能守恒可得：
即：；
解得：。
故选：。
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题以明代出版的天工开物为背景，考查了传动问题在实际问题中的应用，解决此题的关键是明确同缘传动和同轴传动的特点，灵活应用向心加速度公式。
齿轮传动过程中，边缘点的线速度相等，结合公式求解角速度之比，由公式求解周期之比；由向心加速度公式求解。
【解答】
C.由图可知，、同缘传动，则线速度大小相等，、的线速度大小之比，故C正确；
B.根据，则、的角速度之比，故B错误；
A.根据，则、的周期之比，故A正确；
D.根据，则、的向心加速度大小之比，故D错误。
12.【答案】
【解析】B.盒子经过最高点时与小球间恰好无作用力，此时对球，重力提供向心力，有，则该盒子做匀速圆周运动的线速度为，B错误；
A.盒子做匀速圆周运动的周期为，A正确；
C.盒子经过与圆心等高处的点时，球受到盒子左壁的水平向右的压力提供向心力，有，根据牛顿第三定律，小球对盒子左壁的压力大小为，C正确；
D.盒子经过最低点时，对球，支持力与重力的合力提供向心力，有，解得，D错误。
故选AC。
13.【答案】
【解析】A.飞船运载火箭发射过程中，航天员具有向上的加速度，所以航天员对座椅的压力大于自身所受的重力，即处于超重状态，故A正确；
B.设空间站和地球的质量分别为、，地球半径为，则有，则地球密度为，故B正确；
C.由万有引力定律提供向心力可知，环绕速度为，所以空间站运行的速度与第一宇宙速度之比约为，故C正确；
D.由于稀薄大气的存在，若不对空间站进行动力补充，其高度会越来越低，线速度会越来越大，故D错误。
故选ABC。
14.【答案】
【解析】地球两极处的重力加速度为，赤道处的重力加速度为。
在两极处，在赤道处，所以，解得，AD正确。
故选AD。
15.【答案】
【解析】
【分析】由图的面积等于位移来判断加速位移大小功率，当牵引力越大时，达到相等速度时功率越大由动能定理求出发动机做功。
本题考查机车启动问题，发动机的功率，其中为牵引力，求发动机做功时只能用变力做功的方法：动能定理求解。因为牵引力时刻变化。
【解答】由图像可知，车加速到的时间较短，可知车的加速性能好于车的加速性能，A错误；
B.由图像与时间轴围成的面积等于位移可知，加速过程的位移大于 ， 加速过程的位移小于 ，则车加速过程前的位移小于车加速过程前的位移，B错误；
C.由图像可知，、两车分别达到时，车的加速度大于车，根据，可知，根据可知，车发动机的功率大于车发动机的功率，C正确；
D.根据动能定理，因 ，则 ，、两车分别由静止加速到的过程中，车发动机做的功大于车发动机做的功，D正确。
故选CD。

16.【答案】；
球心，需要
【解析】为了让小球做平抛运动，斜槽轨道末段必须水平，A正确；
B.斜槽轨道没有必要光滑，小球平抛的初速度相同即可，B错误；
C.挡板高度可以等间距变化，也可以不等间距变化，C错误；
D.为了保证小球平抛的初速度相同，每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，D正确。
故选AD。
小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静置于点时球心的位置，故将钢球静置于点，钢球的球心对应白纸上的位置即为原点；
小球在竖直方向为自由落体运动，故确定轴时需要轴与重锤线平行。
17.【答案】 砝码的质量 ； 砝码的运动半径， ；
【解析】根据公式可知为了探究向心力与周期之间的关系，需要控制砝码的质量和砝码的运动半径保持不变；
根据可得，可知图象为过原点的倾斜直线，故则横轴所代表的物理量为；
由分析可知，图线斜率，解得，代入数据得
实验采用控制变量法，保持砝码的质量和转动半径不变，改变其周期得到多组、的数据；
根据分析；
根据和图像的斜率求解。
18.【答案】解：设盘的角速度为时，物块将开始滑动，此时物块的最大静摩擦力提供向心力，
则有，解得；
设此时弹簧的伸长量为 ，物块受到的摩擦力和弹簧的弹力的合力提供向心力，则有，
代入数据解得。

【解析】根据最大静摩擦力提供向心力求解物块开始滑动时的角速度；
此时向心力由摩擦力和弹簧的弹力的合力提供。
19.【答案】解：
对卫星，由万有引力提供向心力得
对卫星，由万有引力提供向心力得
卫星、的轨道之间的高度差为
解得
卫星、与地球在一条直线上且第一次相距最近，卫星比卫星多运动半周，则
解得

【解析】本题考查天体运动的规律，难度一般。
20.【答案】当达到最大速度时，牵引力为
由平衡条件
可得
由公式
得额定功率
匀加速运动的末速度
汽车由到做匀加速运动的加速度为
设汽车由到所用时间为，由到所用时间为、位移为，则
点之后，对汽车由动能定理可得
代入数据可得

【解析】根据图像知最大速度时牵引力等于阻力；额定功率；
和牛顿第二定律和动能定理分析求解。
本题考查了机车的启动问题，明确机车的运动过程，从图中得出有效信息是关键。
第1页，共1页