2020-2021学年湖南省湘中部分学校高一下学期期末考试物理试题

这是一份2020-2021学年湖南省湘中部分学校高一下学期期末考试物理试题，共12页。试卷主要包含了有一种叫“飞椅”的游乐项目等内容，欢迎下载使用。
1．用如图甲所示装置研究物体做曲线运动的条件。如图乙所示，小铁球以初速度v0在水平纸面上运动，忽略阻力，要使小铁球沿图乙中实线所示轨迹运动，则（ ）
A．磁铁应放在A位置
B．磁铁应放在B位置
C．磁铁应放在C位置
D．磁铁应放在D位置
2．以下关于“运动的描述”中，说法正确的是（ ）
A．质点就是质量很小的点
B．参考系不一定选择地面
C．某高中规定学生7点前到校，其中“7点”是指时间间隔
D．只要有加速度，那么物体的速度一定增加
3．质量为m的小物块，从离桌面高H处由静止下落，桌面离地面高为h，如图所示。如果以桌面为参考平面，那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（ ）
A．－mgh，增加mg（H－h）
B．－mgh，减少mg（H＋h）
C．mgh，减少mg（H－h）
D．mgh，增加mg（H＋h）
4．如图，用水平力F将重力等于G的木块压在竖直墙面上，使木块静止．下列判断正确的是（ ）
A．由于木块静止，所以 F＝G
B．若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于mg
C．减小压力F，墙和木块间的静摩擦一定减小
D．增大压力F，墙和木块间的静摩擦力不变
5．水平桌面上一质量为3kg的物体，在水平拉力F的作用下，从静止开始运动2s后撤去外力，其图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．在0~2s内，合外力做的功为4J
B．在0~2s内，拉力大小是阻力大小的2倍
C．在t=1s时，拉力的瞬时功率为4.5W
D．在0~6s内，摩擦力做的功为9J
6．从距地面高度3.2m处，将质量1kg的小球以3m/s的初速度水平向右抛出。小球运动过程中受到恒定的水平向左的风力，风力的大小为5N。重力加速度取10m/s2。则（ ）
A．小球做匀变速直线运动B．小球落地的水平距离为2.4m
C．小球落地时的动能为32.5JD．小球抛出后经过0.1s动能最小
二、多选题（每小题5分，共4小题，20分。每小题若选择全对的，得5分，若无错但没有选全的，得3分，选择有错的，得0分）
7．在物理学发展历史中，许多物理学家做出了卓越贡献。以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中，错误的是（ ）
A．爱因斯坦在其相对论中指出，时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的
B．胡克等人认为行星所受太阳的引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。
C．牛顿对引力常量G进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中
D．卡文迪许进行了月-地检验，得出天上和地表的物体间的引力作用都遵从万有引力定律
8．甲、乙两辆汽车沿同一平直路面行驶，其v-t图像如图。t=0时，乙车在甲车前方s0处。下列说法正确的是
A．若s0=50m，则两车相遇2次
B．若s0=150m，则两车相遇1次
C．若s0=250m，则两车相遇1次
D．若s0=400m，则两车相遇1次
9．有一种叫“飞椅”的游乐项目。如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为。不计钢绳的重力。以下说法正确的是（ ）
A．钢绳的拉力大小为
B．钢绳的拉力大小为
C．如果角速度足够大，可以使钢绳成水平拉直
D．两个体重不同的人，摆开的夹角一样大
10．如图所示，abc是竖直面内的固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一光滑圆弧，与ab相切于b点。一质量为m的滑块（可视为质点），始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动。已知滑块与水平轨道ab间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g，不计空气阻力。在滑块从a运动到c的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．重力势能增加了mgR
B．动能增加了mgR
C．机械能增加了3mgR
D．系统内能增加了mgR
三、实验填空题（第11题6分，第12题8分，共14分。）
11．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm。相邻两计数点之间的时间间隔T=___________s；C、E两点之间的平均速度是v=___________m/s；小车的加速度a=___________m/s2
12．某物理兴趣小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。
（1）物理小组同学按照正确的操作打出一条纸带如图乙所示，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm），打点计时器工作频率为50Hz，重物质量为0.2kg。该同学用重物在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，则该段重物重力势能的减少量为______J，而动能的增加量为______J。（计算结果均保留三位有效数字）
（2）比较发现重力势能的减少量______（填“大于”“小于”或“等于”）动能的增加量，原因______。
四、计算题（第13题12分，第14题14分，第15题16分，共42分。）
13．(12分)如图所示，总质量为m的滑雪者以初速度v0沿倾角为θ的斜面向上自由滑行，雪橇与斜面间动摩擦因数为µ，重力加速度为g，假设斜面足够长。不计空气阻力。试求：
(1)滑雪者沿斜面上滑的加速度大小；
(2)滑雪者沿斜面上滑的最大距离；
(3)若滑雪者滑至最高点后掉转方向向下自由滑行，求沿斜面自由下滑的加速度大小。
14．发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h1的近地圆形轨道上，在卫星经过A点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点B点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示。已知同步卫星的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响。求：
(1)卫星在近地点A的加速度大小；
(2)远地点B距地面的高度。
15．蹦极是一项非常刺激的运动。为了研究蹦极过程，可将人视为质点，人的运动沿竖直方向，人离开蹦极台时的初速度、弹性绳的质量、空气阻力均可忽略。某次蹦极时，人从蹦极台跳下，到a点时弹性绳恰好伸直，人继续下落，能到达的最低位置为b点，如图所示。已知人的质量m＝50kg，弹性绳的弹力大小F＝kx，其中x为弹性绳的形变量，k＝200N/m，弹性绳的原长l0＝10m，整个过程中弹性绳的形变始终在弹性限度内。取重力加速度g＝10m/s2。在人离开蹦极台至第一次到达b点的过程中，机械能损失可忽略。
(1)求人第一次到达a点时的速度大小v；
(2)求人的速度最大时，弹性绳的长度；
(3)已知弹性绳的形变量为x时，它的弹性势能Ep＝kx2，求人的最大速度。
湖南湘中2021年上学期高一期末考试物理答案
参考答案
1．B
【详解】
曲线运动的轨迹会弯向受力的一侧，故要使小铁球沿图乙中实线所示轨迹运动，磁铁应放在B位置，B正确。
故选B。
2．B
【详解】
A．物体能看成质点，是有条件的。故A错误；
B．参考系可以根据需要选择，不一定选择地面。故B正确；
C．某高中规定学生7点前到校，其中“7点”是指时刻。故C错误；
D．当加速度与速度同向，物体才加速。故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
以桌面为参考平面，则小物块落地时的重力势能为-mgh；整个过程中重力势能减小量为mg（H＋h）。
故选B。
4．D
【详解】
ACD．对物体受力分析，受推力F、重力G，由于物体保持静止，处于平衡状态，合力为零，故受墙壁对其垂直向外的支持力N，还有竖直向上的静摩擦力f，根据平衡条件，有
F=N
f=G
即静摩擦力与重力平衡，与推力无关，重力与F也无关，故AC错误，D正确；
B．若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于0，选项B错误．
故选D。
5．C
【详解】
A．在0～2s内，根据动能定理得，合外力做的功
W合=
故A错误；
B．2-6s内物体的加速度
物体受到的摩擦力大小
f=ma2=1.5N
0-2s内物体的加速度
则
F-f=ma1
解得
F=4.5N
在0~2s内，拉力大小是阻力大小的3倍，选项B错误；
C．在t= 1s时，拉力的瞬时功率为
故C正确；
D．在0～6s内，物体的位移
所以在0～6s内，摩擦力做的功为
W=-fs=-9J
故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．小球水平方向受到恒定的风力与竖直方向的重力，则合外力不变，加速度恒定，并且合外力与初速度有一定的夹角，所以小球做匀变速曲线运动，则A错误；
B．小球在竖直方向上做自由落体运动，设落地的时间为t，则有
解得
取向右为正方向，小球水平方向的加速度为
小球在水平方向做匀减速直线运动，则落地时小球的水平距离为
所以B错误；
C．小球落地时的动能为，由动能定理可得
解得
D.根据ABC分析，当小球t时刻的动能可表示为
（其中）
代入数据化简可得
（其中）
则时，小球动能最小，故D错误。
D选项另解，当小球合速度与合力方向垂直时动能最小，由几何关系可得
，，
代入数据联立解得
所以D错误；
故选C。
7．CD
【详解】
A．爱因斯坦在其相对论中指出，时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的，即绝对时空观。故A正确；
B．胡克等人认为行星所受太阳的引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。故B正确；
C．牛顿发现了万有引力定律，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中。故C错误；
D．牛顿进行了月-地检验，得出天上和地表的物体间的引力作用都遵从万有引力定律。故D错误。
故选 CD。
8．AC
【解析】
【详解】
因为图像面积代表位移，所以从初始时刻到速度相等， 0-20s甲车比乙车多行驶，之后乙车速度大于甲车
A. 若s0=50m，则两车相遇后，甲车超过乙车，但由于乙车最终速度大于甲车，所以会相遇2次，故A符合题意。
B. 若s0=150m，则两车相遇后，甲车超过乙车，但由于乙车最终速度大于甲车，所以会相遇2次，故B不符合题意。
C. 若s0=250m，则两车速度相等刚好相遇，之后由于乙的速度大，不会再次相遇，只相遇1次，故C符合题意。
D. 若s0=400m>250m，两车不会相遇，故D不符合题意。
9．ABD
【详解】
AB．对座椅受力分析，如图所示
y轴上
Fcsθ=mg
解得
x轴上
Fsinθ=mω2（r+Lsinθ）
则

则选项AB正确；
C．因钢绳拉力的竖直分量等于人的重力，则即使角速度足够大，也不可以使钢绳成水平拉直，选项C错误；
D．根据
两边可消掉m，即两个体重不同的人，摆开的夹角θ一样大，选项D正确。
故选ABD。
10．ABD
【详解】
A．在滑块从a运动到c的过程中，重力势能增加了mgR，所以A正确；
B．在滑块从a运动到c的过程中，根据动能定理可得
解得
所以B正确；
C．机械能增加量为
所以C错误；
D．系统内能增加为
所以D正确；
故选ABD。
11．0.1 0.45 1.0
【详解】
[1]相邻两计数点之间还有四个点未画出，故打相邻两计数点的时间间隔为
[2]C、E两点之间的平均速度为
[3]根据逐差法可知，物体的加速度为
12．0.243 0.240 大于 重物下落过程中要克服阻力做功
【详解】
（1）[1]该段重物重力势能的减少量为
[2]根据匀变速运动某段时间内中间时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度可得B点的速度为
动能的增加量为
（3）[3][4]比较得重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是重物下落过程要克服摩擦力做功。
13．（12分）【详解】
（1）上滑过程中，对人进行受力分析，滑雪者受重力mg，弹力，摩擦力f，并设滑雪者的加速度为，受力如图
根据牛顿第二定律有
（2分）

又
求得： （2分）
（2）滑雪者沿斜面向上做匀减速直线运动，则有
（2分）
得 （2分）
（3）滑雪者沿斜面向下做匀加速直线运动，受力如图
根据牛顿第二定律得
2 （2分）
又
求得 （2分）

14．（14分）【详解】
(1)设地球质量为M，卫星质量为m，万有引力常量为G，卫星在A点的加速度为a，
由牛顿第二定律得
G＝ma① (3分)
卫星在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力，则
G＝mg② (3分)
解以上两式得
a＝③ (3分)
(2)设远地点B距地面高度为h2，卫星在同步轨道上运动时受到的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得
G＝m（R＋h2）④ (3分)
由②④两式解得
h2＝－R (2分)
15．（16分）【详解】
(1)人由蹦极台到a点的运动过程中，根据机械能守恒定律有
mgl0＝mv2 (3分)
所以
v＝＝10m/s (2分)
(2)人的速度最大时，有
kx＝mg (2分)
得
x＝＝2.5m (2分)
此时弹性绳的长度
l＝l0＋x＝12.5m (2分)
(3)设人的最大速度为vm，根据人和弹性绳组成的系统机械能守恒得
mgl＝kx2＋m(3分)
解得
vm＝15m/s (2分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
B
B
D
C
C
C D
A C
ABD
ABD