甘肃省靖远县第二中学2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试题（含解析）

靖远县第二中学2023-2024学年高一下学期7月期末考试
物理试题
（75分钟 100分）
考试范围：必修第一册20%、必修第二册80%
第Ⅰ卷（选择题 共43分）
一、选择题：本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．下列说法正确的是（ ）
A．当物体受到摩擦力作用时，其机械能一定发生变化
B．物体做圆周运动时，所受的合力不一定总是指向圆心
C．物体所受的合力为恒力时，其运动必定为匀变速直线运动
D．质量均为m、重心间距离为L的两人之间的万有引力大小一定为
2．如图所示，站在地面上的某人通过滑轮将质量为m的物块以速度v竖直匀速提升时，人拉绳的力与水平面的夹角为。不计绳与滑轮间的摩擦，重力加速度为g，则人对绳的拉力做功的功率为（ ）
A． B． C． D．
3．在地球上空的空间站中，宇航员长期处于失重状态，为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站。如图所示，圆环绕中心轴匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度大小为g，圆环空间站旋转的周期为T，宇航员可视为质点，则圆环中心到宇航员脚踩的“地面”的距离为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，长度为2m的轻杆AB绕A点以角速度顺时针匀速转动，轻绳的一端连接重物，另一端绕过定滑轮固定在轻杆的B点。当轻绳与轻杆间的夹角时，重物上升的速度为（已知：）（ ）
A．6.25m/s B．5m/s C．4m/s D．3m/s
5．如图所示，在水平台秤上放一个装有水的容器，一金属球挂在弹簧测力计下面，现将金属球缓慢浸入水中直至浸没，则在此过程中（ ）
A．弹簧测力计的示数减小，台秤的示数不变
B．弹簧测力计的示数不变，台秤的示数增大
C．弹簧测力计的示数减小，台秤的示数增大，且弹簧测力计的示数减少值等于台秤示数的增加值
D．弹簧测力计的示数增大，台秤的示数减小，且弹簧测力计的示数增加值等于台秤示数的减少值
6．如图所示，半径分别为2R和R的圆轨道A、B竖直固定在水平地面上，质量为m、可视为质点的小球以一定的初速度滑上圆轨道，并先后刚好通过圆轨道A和圆轨道B的最高点，则小球从A轨道的最高点运动到B轨道的最高点的过程中克服阻力做的功为（重力加速度为g）（ ）
A． B． C． D．
7．2021年2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。探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意图如图所示，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆轨道，轨道Ⅱ为圆轨道。探测器运动经轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后在Q点登陆火星，O点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的O、P、Q三点与火星中心在同一直线上，O、Q分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。关于探测器，下列说法正确的是（ ）
A．探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ的过程中机械能减小
B．探测器要从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ时，需在O点点火加速
C．探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运动经过O点时的加速度不相同
D．探测器沿轨道Ⅰ运动经过O点时的速度小于其沿轨道Ⅲ运动经过O点时的速度
8．某同学在体育课上训练排球，下列说法正确的是（ ）
A．垫球时，手感觉疼，说明球与手之间的作用力是相互的
B．球被垫起后，能继续向上运动，是因为球始终受到向上的作用力
C．球从最高点下落时，球受到的重力单独存在而没有反作用力
D．球在下落过程中速度越来越大，但球的惯性不变
9．我国“嫦娥六号”的任务是在月球背面南极附近实现无人自动采样返回。若“嫦娥六号”上的机器人在月球上完成了“水流星”实验，已知绳长为L的“水流星”（可视为质点）刚好能过最高点时的速度大小为v，月球的半径为R，引力常量为G，忽略月球的自转，则（ ）
A．月球的质量为
B．月球表面的重力加速度为
C．“嫦娥六号”绕月球表面运行的周期为
D．“嫦娥六号”绕月球表面正常运行的速度为
10．某工厂设计用如图所示的滑道将货物从3h高度处传送到水平台上，螺旋滑道的摩擦可忽略，倾斜滑道、水平台面与同一货物间的动摩擦因数相同，不同货物与倾斜滑道、水平台面间的动摩擦因数满足。螺旋滑道高度为2h，倾斜滑道高度为h。在设计滑道时，要确保所有货物在倾斜滑道上匀减速下滑，且滑行结束时停在水平台面上。则水平台面长度和倾斜滑道水平方向的跨度需满足的条件为（货物可视为质点，不考虑货物从倾斜滑道运动到水平台面过程中的能量损失）（ ）
A． B．
C． D．
第Ⅱ卷（非选择题 共57分）
二、实验题：本题共2小题，共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。
11．（5分）在“研究小球平抛运动”的实验中：
（1）某同学设计了图甲所示的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，末端水平，滑道2与光滑水平面平滑衔接，把两个质量相等的小钢球从斜滑道的同一高度（距末端的竖直距离）同时由静止释放，观察到两球在水平面相遇，这说明______。
（2）该同学用频闪照相机拍摄到小球离开滑道1后做平抛运动的部分照片如图乙所示，图中背景正方形方格的边长，重力加速度，则小球离开滑道1开始做平抛运动的初速度______m/s，小球经过b点时的瞬时速度大小______m/s。
12．（10分）用图甲所示的实验装置验证P、Q组成的系统机械能守恒。实验时，P从高处由静止开始下落，Q拖着纸带在打点计时器上打出一系列的点，图乙给出的是实验中获取的一条纸带，A是打下的第一个点，每相邻两计数点间的时间间隔为T，已知P、Q的质量分别为2m、m，测得纸带上A点到B、C、D、E、F、G的距离分别为，重力加速度为g。
（1）下面列举了该实验的几个步骤，其中不正确的是______。
A．将打点计时器接到交流电源上
B．先释放P，再接通电源，打出一条纸带
C．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能
（2）若选择乙图中纸带上的B到F进行实验分析，则BF段对应系统的重力势能的减少量为______，动能的增加量为______。（用题目中的已知符号表示）
（3）若本实验中满足系统机械能守恒，某同学作出了图像，如图丙所示，h为打下的点到起点A的距离，则据此得到当地的重力加速度大小______（用图丙中字母及常数表示）。
三、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（10分）如图所示，电动机通过光滑定滑轮将质量的货物提升到高处，货物先以恒定的加速度匀加速上升，电动机达到额定功率后保持额定功率不变，最终以最大速度匀速提升货物，货物运动中受到的空气阻力大小，重力加速度。求：
（1）货物上升的最大速度。
（2）货物做匀加速运动持续的时间。
14．（15分）如图，汽车在某段平直的公路上以的速度匀速行驶，在距离某道口斑马线前处，司机发现一牧童骑在身长的牛背上从斑马线的一端开始通过公路，司机立即刹车，汽车最终恰好停在斑马线前。若司机从看到牧童到开始刹车的反应时间，刹车后汽车做匀减速直线运动。
（1）求刹车后2s汽车的速度大小。
（2）若路面宽，牛行走的速度，求汽车在斑马线前等待牧童完全通过公路所需的时间。
15．（17分）如图所示，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道AP和水平传送带PC相切于P点，圆弧轨道的圆心为O，半径。质量的滑块（可视为质点）从圆弧轨道顶端A点由静止开始下滑，再滑上传送带PC，传送带以速度沿逆时针方向转动。滑块与传送带间的动摩擦因数，滑块刚好不从C端滑落，不计滑块经过圆弧轨道与传送带连接处的机械能损失，重力加速度。求：
（1）传送带的长度L。
（2）滑块第一次在传送带上运动由于摩擦产生的热量Q。
（3）整个运动过程中，滑块在P点时对圆弧轨道的最小压力N。
靖远县第二中学2023-2024学年高一下学期7月期末考试
物理参考答案
1.B　解析:除重力以外的其他力(包括摩擦力)所做的总功为零时,物体的机械能不变,A项错误;做匀速圆周运动的物体所受的合力指向圆心,做非匀速圆周运动的物体所受的合力不指向圆心,B项正确;物体所受的合力为恒力时,若物体所受合力方向与运动方向不在一条直线上,则物体做匀变速曲线运动,C项错误;人不一定能被视为质点,故两人之间的万有引力不一定能直接利用万有引力定律公式计算,D项错误。
2.A　解析:本题考查功率。人对绳的拉力做功的功率等于物块匀速上升过程中克服重力做功的功率,故P=mgv,A项正确。
3.D　解析:本题考查万有引力定律的应用。由题意可知,人受到的支持力提供其做圆周运动的向心力,故有mg=mr,解得r=,D项正确。
4.
C　解析:本题考查运动的分解。轻杆B点的速度大小vB=ωL=5 m/s,将B点的速度沿绳和垂直于绳的方向分解,如图所示,沿绳方向的速度大小等于物块上升的速度大小,故v=vBsin θ=4 m/s,C项正确。
5.C　解析:本题考查受力分析的能力。对小球进行受力分析可知,小球在浸入水的过程中受到了浮力的作用,故小球对弹簧测力计的拉力减小,弹簧测力计的示数减小;由作用力和反作用力的关系可知,容器中的水受到向下的压力作用,故台秤的示数增大,且台秤示数的增加值一定等于弹簧测力计示数的减少值,故C项正确。
6.D　解析:本题考查圆周运动和动能定理。在小球从A轨道的最高点运动到B轨道的最高点的过程中,根据动能定理有mg·2R-W=m-m,小球通过A轨道的最高点时有mg=m,小球通过B轨道的最高点时有mg=m,联立解得W=mgR,D项正确。
7.A　解析:本题考查圆周运动和万有引力定律。探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ的过程需要点火减速,所以其机械能减小,A项正确;探测器从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ时,需在O点点火减速,B项错误;三条轨道上O点到火星的距离相等,探测器受到的万有引力相同,所以探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上经过O点时的加速度相同,C项错误;探测器沿轨道Ⅰ运动经过O点时做离心运动,而沿轨道Ⅲ运动经过O点时做近心运动,所以探测器沿轨道Ⅰ运动经过O点时的速度大于其沿轨道Ⅲ运动经过O点时的速度,D项错误。
8.AD　解析:本题考查牛顿第一定律和牛顿第三定律。垫球时,手感觉疼,说明球与手之间的作用力是相互的,故A项正确;球在空中能继续向上运动,是由于球具有惯性,球没有受到向上的作用力,故B项错误;任何力都存在反作用力,物体重力的反作用力是物体对地球的作用力,故C项错误;质量是惯性的量度,物体的质量不变,其惯性就不变,故D项正确。
9.BC　解析:本题考查万有引力定律的应用。在月球上做“水流星”实验时,“水流星”通过最高点时有mg月=m,解得g月=,在忽略月球自转的情况下,月球表面的物体受到的万有引力等于重力,即G=mg月,解得M月=;“嫦娥六号”绕月球表面飞行时,根据万有引力提供向心力有G=mg月=mR,解得T=,“嫦娥六号”绕月球表面正常运行的速度即月球的第一宇宙速度,根据公式mg月=m,解得v1=v,故B、C项正确,A、D项错误。
10.AC　解析:本题考查动能定理。设倾斜滑道的倾角为θ、长度为s,要使动摩擦因数最大时货物也能滑到水平台上,根据动能定理有3mgh-1.5μ0mgscos θ>0,并且scos θ=L1,解得L1<;货物要在倾斜滑道上减速,必须满足当动摩擦因数最小时,其所受合力的方向沿斜面向上,即μ0mgcos θ>mgsin θ,可得μ0>tan θ=,即L1>,故A项正确、B项错误;要使动摩擦因数最小时货物也不滑出水平台面,在整个运动过程中,根据动能定理有3mgh-μ0mgscos θ-μ0mgL2≤0,解得L1+L2≥,故C项正确、D项错误。
11.(1)平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动　(1分)
(2)1.0　(2分)　1.25　(2分)
解析:(1)如题图甲所示,把两个质量相等的小钢球,从斜面的同一高度同时由静止释放,观察到两球在水平面相遇,这说明平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。
(2)小方格的边长L=2.5 cm=0.025 m,在竖直方向上,根据公式Δy=gT2,解得频闪周期T==0.05 s,小球做平抛运动的初速度大小v0==1.0 m/s,根据匀变速直线运动规律,小球运动到b点在竖直方向上的分速度vby===0.75 m/s,则小球运动到b点时的瞬时速度大小vb==1.25 m/s。
12.(1)B　(2分)
(2)mg(xAF-xAB)　(3分)　[(xAG-xAE)2-]　(3分)
(3)　(2分)
解析:(1)打点计时器需要接到交流电源上,A项正确;实验时应先接通电源,再释放P,B项错误;根据测量的结果,分别计算出系统减少的重力势能和增加的动能,C项正确。
(2)B到F的过程中系统重力势能的减少量Ep减=2mg(xAF-xAB)-mg(xAF-xAB)=mg(xAF-xAB),动能的增加量ΔEk=×2m+m-×2m-m=[(xAG-xAE)2-]。
(3)根据系统机械能守恒有2mgh-mgh=×(2m+m)v2,可得=gh,所以-h图像的斜率k==,所以g=。
13.解:(1)设货物匀速上升时,绳的拉力大小为T0
根据力的平衡可知T0=mg+f　(2分)
电动机的额定功率P=T0vm　(2分)
解得vm=4.8 m/s。　(1分)
(2)设货物做匀加速直线运动时,绳的拉力为T
根据牛顿第二定律有T-mg-f=ma　(2分)
设货物匀加速运动结束时的速度大小为v0
根据公式 P=Tv0=Tat1　(2分)
解得 t1=2 s。　(1分)
14.解:(1)设汽车刹车的加速度大小为a,汽车匀速行驶的速度v0=72 km/h=20 m/s　(1分)
在司机反应时间内,汽车发生的位移x0=v0Δt=10 m　(1分)
从开始刹车到停止,汽车的位移x=s-x0=40 m　(1分)
刹车后,根据匀变速运动规律有0-=-2ax　(2分)
解得a=5 m/s2　(1分)
刹车后2 s,汽车的速度大小v=v0-at=10 m/s。　(2分)
(2)设汽车从刹车到停止在斑马线前所用时间为t1
根据匀变速直线运动规律有0-v0=-at1　(2分)
解得t1=4 s　(1分)
牧童通过斑马线的时间t2==15 s　(2分)
汽车在斑马线前所需等待的时间t3=t2-t1-Δt =10.5 s。　(2分)
15.解:(1)滑块从A点运动到P点的过程
根据动能定理有mgR=m　(1分)
解得v0=6 m/s　(1分)　
滑块滑上传送带后做匀减速运动至速度减为零的过程
滑块的加速度大小a=μg=5 m/s2　(1分)
根据匀变速直线运动规律有-2aL=0-　(1分)
解得L=3.6 m。　(1分)
(2)设滑块在传送带上向右减速至速度为零的时间为t1
根据速度公式0=v0-at1,可得t1=1.2 s　(1分)
传送带发生的位移x1=vt1=3.6 m　(1分)
滑块速度减为零后,再以a=5 m/s2的加速度向左做加速运动
根据速度公式v=at2,可得加速运动的时间t2=0.6 s　(1分)
滑块加速过程发生的位移x2=t2=0.9 m　(1分)
此过程传送带向左发生的位移x3=vt2=1.8 m　(1分)
故此过程由于摩擦产生的热量Q=μmg(L+x1+x3-x2)=40.5 J。　(2分)
(3)滑块最终将在圆弧轨道和传送带间做往复运动,且每次都是在传送带上减速为零再反向加速至与传送带共速后以速度v=3 m/s滑上圆弧面,再以速度v=3 m/s滑上传送带,故每次通过P点时的速度均为v=3 m/s,即此速度为滑块过P点时的最小速度　(2分)
根据牛顿第二定律有Nmin-mg=m　(1分)
解得Nmin=15 N　(1分)
根据牛顿第三定律可知N=Nmin=15 N。　(1分)