2023-2024学年河南省开封市五校高一（下）期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年河南省开封市五校高一（下）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列说法错误的是( )
A. 托勒密提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕
B. 开普勒得出行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等
C. 牛顿万有引力定律揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用
D. 卡文迪许用实验的方法测出了引力常数
2.关于曲线运动，下列说法正确的是
A. 曲线运动的加速度不可能恒定
B. 相同时间内速度变化量一定不相等
C. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
D. 所受合外力方向与速度方向不在一条直线上，物体一定做曲线运动
3.飞盘运动由于本身的新奇、没有场地限制等特点，深受大众的喜爱。如图是某一玩家从离水平地面的高处将飞盘水平投出情景，则飞盘在空中飞行的时间可能是不能忽略空气阻力
A. B. C. D.
4.年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动，如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为、，近地点到地心的距离为，地球质量为，引力常量为，则
A. ， B. ，
C. ， D. ，
5.如图，小车向右做匀加速直线运动，人站在车厢里向前推车并与车保持相对静止，则下列说法正确的是( )
A. 人对车厢做正功 B. 人对车厢做负功
C. 摩擦力对人做负功 D. 人对车厢不做功
6.如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止在水平面上现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 斜劈对小球的弹力不做功
B. 斜劈与小球组成的系统机械能守恒
C. 斜劈的机械能守恒
D. 小球重力势能的减少量等于斜劈动能的增加量
7.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿直径方向放着用轻绳相连可视为质点的物体和，的质量为，的质量为。它们分居圆心两侧，到圆心的距离分别为，，，与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。、与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为；若只将的质量增加为，
A. 与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为。转动过程中轻绳未断，则为( )
A.
B. ：
C. ：
D. ：
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的倍。下列应用公式进行的推论正确的有( )
A. 由可知，甲的速度是乙的倍
B. 由可知，甲的向心加速度是乙的倍
C. 由可知，甲的向心力是乙的
D. 由可知，甲的周期是乙的倍
9.如图所示，在风洞实验室中，从点以水平速度向左抛出一个质量为的小球，小球抛出后始终受到水平向右的恒定风力的作用，风力大小，经过一段时间小球运动到点正下方的点处，重力加速度为。则( )
A. 、间距
B. 到过程中最小的时刻
C. 到过程中最小的速度
D. 到过程中最小的速度
10.在年昆一中“冬季运动会”的铅球项目比赛中，一名高一年级的参赛同学投掷铅球，如图所示。他以的初速度斜向上抛出一重为的铅球，铅球速度与水平方向的夹角为，铅球出手时距地面高度为米不计空气阻力，取，。则( )
A. 铅球从抛出点到最高点的竖直高度为
B. 铅球全程所用时间约为
C. 铅球运动过程中重力的平均功率为
D. 铅球落地前瞬间重力的瞬时功率约为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图所示是探究过程中某次实验时装置的状态。
在探究向心力的大小与质量关系时，要保持不变的是________填选项前的字母
A.和 ．和 ．和 ．和
图中所示是在探究向心力的大小与________的关系填选项前的字母
A.质量 半径 角速度
若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比________。
12.某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。
对于本实验操作的说法正确的是___________。
A.打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上 应用秒表测出重物下落的时间
C.选用的重物的密度和质量大些，有利于减小误差 选用的重物的密度和质量小些，有利于减小误差
若实验中所用重物的质量为。某同学选取了一条前两个点间距接近的纸带，是打下的第一个点，打点时间间隔为，则在纸带上打下点时重物的动能的增加量相对___________，从打下点至打下点的过程中重物的重力势能减少量___________，结果均保留三位有效数字。
发现动能的增加量和重力势能的减少量不相等，可能的原因是___________。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.在某个半径为的行星表面，对于一个质量的砝码，用弹簧称量，其重力的大小若忽略该星球的自转，请您计算该星球的第一宇宙速度是多大？
14.如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道的下端与光滑的圆弧轨道相切于点，点是最低点，圆心角，点与圆心等高，圆弧轨道半径，一个质量为可视为质点的小物体，从点的正上方点处自由下落，距离，小物体与斜面之间的动摩擦因数。取，，。求：
小物体第一次通过点时对轨道的压力的大小；
要使小物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度至少要多长？
15.如图所示，水平地面上固定一倾角的斜面体，，点位于点的正上方，并与点等高。从处以不同的初速度沿水平方向抛出一质量为的小球。已知当地的重力加速度为，小球可视为质点，忽略空气阻力，求：
若小球恰好落在中点，求其运动的时间和落在斜面上时的动能；
求小球落到斜面上的最小动能；
若小球不受重力，只受一个在纸面内始终与速度方向垂直的力，力的大小，该力与速度方向夹角为逆时针，小球可从点沿纸面内任意方向以速度抛出，求小球可能落在斜面上范围的长度。
答案解析
1.
【解析】A、哥白尼提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕，故A错误，符合题意；
B、由开普勒第二定律知，行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等，故B正确，不符合题意；
C、牛顿万有引力定律揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用，故C正确，不符合题意；
D、卡文迪许用实验的方法测出了引力常数，故D正确，不符合题意。
2.
【解析】、由于曲线运动的速度方向一定变化，则曲线运动一定是变速运动，在恒力作用下的曲线运动的加速度恒定，比如平抛运动，故A错误；
B、只要物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上，物体就会做曲线运动，比如平抛运动就是在恒力作用下的曲线运动，故B错误；
C、物体在恒力作用下做的曲线运动是匀变速曲线运动，在相同时间内的速度变化量一定相同，故C错误；
D、所有做曲线运动的物体，所受合外力方向与速度方向肯定不在一条直线上，故D正确。
故选：。
3.
【解析】若不计空气阻力，飞盘做平抛运动，根据得，
，由于存在阻力作用，下落时间一定大于，故D正确，ABC错误。
故选D。
4.
【解析】“东方红一号”环绕地球在椭圆轨道上运行的过程中，由开普勒第二定律可知，卫星在近地点的速度大于在远地点的速度，即有；从近地点向远地点运动时，卫星做离心运动．由离心运动条件可知，此时，解得，故B正确，、、D错误．
5.
【解析】人随车厢向右做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可知，车厢对人的作用力向右，由牛顿第三定律可知，人对车厢的作用力向左，人对车厢做负功，故AD错误，B正确；
C.在水平方向上，人受到两个力，车厢向左的推力，车厢下面向右的静摩擦力，静摩擦力对人做正功，故C错误；
故选B。
6.
【解析】A.斜劈由静到动，动能增加，只有弹力对斜劈做功，根据动能定理，斜劈对小球的弹力做负功，故A错误；
由于斜劈与小球组成的系统没有其它形式的能产生，所以机械能守恒；斜劈的动能增大，所以斜劈机械能不守恒；小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量与小球动能增量之和。故B正确，CD错误。
故选B。
7.
【解析】当、与圆盘一起绕中轴线匀速转动达到最大角速度时有
解得
若只将的质量增加为，、与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为时有
解得
所以
故选A。
8.
【解析】解：、甲的轨道半径是乙的倍，根据万有引力提供向心力得：
，故，故乙的速度是甲的倍；
，甲的向心加速度是乙的，故A错误，B错误；
C、根据万有引力提供向心力则，而甲、乙两颗人造卫星质量相等，甲的轨道半径是乙的倍，故甲的向心力是乙的，故C正确；
D、由开普勒第三定律可知，而甲的轨道半径是乙的倍，故甲的周期是乙的倍，故D正确。
故选CD。
9.
【解析】A.小球水平方向受风力作用，则有水平加速度
故点到点的运动的时间为
竖直方向小球做自由落体运动，故、间距为
联立解得
故A正确；
风力与重力的合力为 ，设与竖直方向的夹角为 。可知
又
小球运动加速度
将初速度沿平行于合力的方向和垂直于合力的方向分解，如图
可知，最小速度为垂直于合力的方向的速度，即
小球最小速度时平行于合力方向的速度恰好减小到零。运动时间
故B错误，C正确，D错误；
故选AC。
10.
【解析】A、根据斜抛运动的分解可知，铅球在竖直方向做竖直上抛分运动的初速度，竖直方向运动的最大高度，故A正确；
B、计算时间，我们同样对竖直方向的运动进行处理，不过这里要注意，抛出点离地面的高度也要考虑在全程之内，第一段运动从抛出点抛出到最高点：
，第二段最高点落到地面：，解得：，则总时间约为，故B错误；
C、第一段上升阶段重力做负功：，第二段下落阶段重力做正功：，则平均功率为：，故C正确；
D、铅球落地瞬间竖直方向的速度：，落地瞬间重力的瞬时功率：，故D错误；
11.；
；

【解析】在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，当研究向心力与质量的关系时，就必须保持角速度与半径不变。故选A；
图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，故选C；
根据，两球的向心力之比为：，半径和质量相等，则转动的角速度之比为：，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为：。
12.；；；重物下落过程需克服空气阻力做功
【解析】、打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上，以减小纸带与打点计时器之间的摩擦，故A正确；
B、打点计时器就是计时仪器，则不需要秒表测重物下落的时间，故B错误；
、选用的重物的密度和质量大些，有利于减小误差，故C正确，D错误；
纸带上打下点时的速度
此时重物的动能
从打下点至打下点的过程中重物的重力势能减少量
实验中重物下落过程需克服空气阻力做功，机械能减少。
13.由重量和质量的关系知：
所以
设环绕该行星作近地飞行的卫星，其质量为，所以应用牛顿第二定律有：

解得：
代入数值得第一宇宙速度：

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.设小球过最低点的速度为，从点到点，由动能定理得
又在点由牛顿第二定律得
得
代入数据解得

因此，根据牛顿第三定律，小物体第一次通过点时对轨道的压力的大小为。
从点到点，由动能定理得
从点到斜面最高点
代入数据解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.若小球恰好落在中点，则下落的竖直高度为 ，则由
可知，其运动时间为
水平方向
得初速度为
根据机械能守恒定律，则落在斜面上时的动能为
若设初速度为的小球落到斜面上时的动能最小，下落的高度为，则由几何关系可知，水平位移为 ，则
；
根据机械能守恒定律，落到斜面上的动能为
联立解得
数学知识可知
即
时 最小，最小值为
小球在作用下做匀速圆周运动
得
速度方向不同时，半径一定。由于小球的抛出方向不同，圆周轨迹旋转，由几何知识得，小球最远到达、两点，为直径，为切点。如图所示
从点作垂线，交于 ，由几何关系得
则小球可能落在斜面上范围的长度为

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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