山西省2021-2022学年高一（下）期末物理试题（含答案）

山西省2021～2022学年度高一年级第二学期期末考试

物理

考生注意：

1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。

2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。

3.本卷命题范围：必修第一、二册。

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一个选项正确，第9～12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.

1.2022年世界杯将在卡塔尔举行，届时将会吸引全世界球迷的目光，“香蕉球”是足球比赛中极具观赏性的一种进球方式.如图所示，在足球场上罚任意球时，运动员踢出的“香蕉球”，在行进过程中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是

A.合外力的方向与速度方向垂直

B.合外力的方向与速度方向共线

C.合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向

D.合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向

2.关于生活中的圆周运动，下列说法正确的是

A.铁路转弯处铁轨的内轨要高于外轨是为了减轻火车轮缘与外轨的挤压

B.汽车通过拱形桥最高点时，速度越大，汽车对路面的压力越大

C.生活中的离心运动都是有危害的，要防止任何离心运动的发生

D.切割砂轮转速很高，若超过规定的最大转速则易破碎，其半径不是越大越好

3.体育课上学生掷匀质软实心球（质量约2千克）.令一个软实心球所受的重力大小为G′，操场上球心相距1m的两个软实心球之间的万有引力大小为F，取地球表面重力加速度g=10m/s2，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.则估算可得

A.G′=20N，F=2.7×10-10N   B.G′=20N，F=2.7×10-12N

C.G′=0.2N，F=2.7×10-10N  D.G′=0.2N，F=2.7×10-12N

4.小林同学在电梯轿厢内做实验，如图，两个完全相同的条形磁铁，放在水平桌面AB上.开始时电梯停在15层，磁铁保持不动.在电梯从15层由静止下行至1层的过程中，观察到两个条形磁铁碰在一起，则当磁铁开始滑动时，电梯正处于

A.启动加速状态  B.匀速运行状态

C.制动减速状态  D.停在1层

5.神舟十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面、则

A.天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大

B.返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力

C.质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行

D.返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒

6.半坡起步是汽车驾驶中可能会遇到的问题.假设一辆质量为2000kg的汽车，在倾角θ=30°的足够长斜坡上由静止开始以大小为0.5m/s2的恒定加速度启动，行驶过程中汽车受到的空气和摩擦阻力之和恒为1000N，重力加速度g取10m/s2，汽车发动机的额定输出功率为60kW.则汽车从启动至发动机功率达到额定输出功率过程中，汽车发生的位移大小为

A.25m  B.30m  C.50m  D.60m

7.如图所示，在竖直平面内，截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处，一玩具枪的枪口与小积木上P点等高且相距为L.当玩具子弹以水平速度v从枪口向P点射出时，小积木恰好由静止释放，子弹从射出至击中积木所用时间为t.不计空气阻力.下列关于子弹的说法正确的是

A.将击中P点，   B.将击中P点，

C.将击中P点上方，  D.将击中P点下方，

8.一圆锥开口向上竖直放置，让一小钢球沿光滑内壁做水平方向的匀速圆周运动，如图，由于空气阻力的作用，小钢球运动的圆平面会很缓慢地降低，则下列关于小钢球的变化情况正确的是

A.角速度ω逐渐减小，向心加速度大小a逐渐增大

B.角速度ω逐渐增大，向心加速度大小a不变

C.向心力减小，线速度增大

D.向心力大小不变，线速度增大

9.关于弹力做功和弹性势能的关系，我们在进行猜想时，可以参考重力做功与重力势能的关系，即弹力做功将引起弹性势能的变化.则下面的猜想有道理的是

A.当弹力做正功时，弹性势能将增加  B.当弹力做正功时，弹性势能将减小

C.当弹力做负功时，弹性势能将增加  D.当弹力做负功时，弹性势能将减小

10.在火箭发射这一领域，中国走在世界的前列.图示为某竖直升空的飞行器在某段时间内的v-t图像，由图可知

A.飞行器经过135s落回地面

B.飞行器上升的最大高度为20250m

C.飞行器在0～45s内处于超重状态

D.飞行器在0～45s内所受合力与在45s～135s内所受合力的大小之比为2：1

11.2022年2月18日，我国选手谷爱凌荣获北京冬奥会女子滑雪U形槽项目的冠军.如图所示，U形槽可简化成由AB、CD两个相同的四分之一圆弧与BC水平雪道组成，BC与圆弧雪道相切.质量为m的谷爱凌（可视为质点）从O点自由下落，由左侧A点进入U形槽中，从右侧D点自由飞出后上升至Q点.其中OA=h，QD=0.75h，圆弧半径R=2h.不计空气阻力，重力加速度为g，下列判断正确的是

A.谷爱凌运动到A点的速度为

B.谷爱凌首次运动到B点时，对B点的压力为4mg

C.谷爱凌由A到B过程损耗的机械能比C到D过程的大

D.谷爱凌第二次离开U形槽后，最高能够到达相对于A点0.5h的位置

12.如图所示，倾角为θ=37°的传送带以速率v=4m/s顺时针转动，其顶端B处与一平台平滑连接.一质量m=1kg的货物（可视为质点）从传送带的底端A处以初速度v0=8m/s滑上传送带，已知货物与传送带间的动摩擦因数为0.5，传送带A、B间的高度差为h=2.49m，sin37°=0.6，重力加速度g取10m/s2，则

A.货物冲不上水平台面     B.货物在传送带上运动的时间为0.9s

C.货物在传送带上的划痕长1.05m  D.货物与传送带间因摩擦产生的热量为4.2J

二、实验题：本题共2小题，共15分、

13.（6分）某同学设计了一个用气垫导轨和光电门等装置测量重力加速度的方案.实验装置结构如图所示.在某次测量中，他用刻度尺测得气垫导轨两端AB间的高度差为h、长度为L.与光电门相连的计时器记录下如下数据：挡光片通过光电门1的挡光时间为t1，挡光片通过光电门2的挡光时间为t2，通过两光电门之间的时间为t.然后，他又测量滑块上的挡光片宽度为d.完成下列填空.

（1）两个光电门间的距离___________（填“近一些”或“远一些”）有利于减小误差；

（2）重力加速度的计算表达式为g=__________（用题中所给字母表示）；

（3）考虑到滑块在运动过程中会受到一定的空气阻力，因此，当地的实际重力加速度会__________（填“略大于”或“略小于”）测量值.

14.（9分）某同学做“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，图乙为实验所得的一条纸带.选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0=19.00cm，点A、C间的距离为s1=8.36cm，点C、E间的距离为s2=9.88cm，测得重物的质量为m=1kg，所用交流电源的频率为50Hz，当地重力加速度为g=9.8m/s2.回答下列问题：

（1）下列实验操作和数据处理正确的是__________。

A.图中两限位孔必须在同一竖直线上

B.实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直

C.实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源

D.数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置

（2）选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是__________J，打下C点时重物的速度大小是__________m/s.（结果保留三位有效数字）

（3）实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是__________。

A.利用公式v=gt计算重物速度   B.利用公式计算重物速度

C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响  D.没有采用多次实验取平均值的方法

三、解答或论述题：本题共4小题，共37分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15.（6分）如图所示，为了探索火星，人类首先发射了一个轨道舱，轨道舱围绕火星做匀速圆周运动、已知轨道舱的运行周期为T，火星的半径为R，轨道舱到火星中心的距离为r，引力常量为G.求：

（1）火星的质量M.

（2）火星表面的重力加速度g.

16.（8分）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中.如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度=4m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接.若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为，货物可视为质点（取cos24°=0.9，sin24°=0.4，重力加速度取g=10m/s2）.

（1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小；

（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；

（3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度.

17.（10分）如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球（可视为质点）在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，当小球恰好运动到圆周的最低点A时与球连接处的轻绳断裂，小球以水平速度从光滑的斜面A处射出，最后从B处离开斜面，已知轻绳能承受的最大张力为45N，斜面倾角为θ=37°、高为h=0.45m，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，忽略空气阻力，求：

（1）小球运动到圆周的最低点时的速度大小；

（2）小球从A处到达B处所用的时间；

（3）小球从A处到达B处在沿初速度方向的位移大小.

18.（13分）如图所示，右侧带有水平轻弹簧的竖直挡板固定在光滑水平地面上，质量为m的小

滑块将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下水平向右运动，脱离弹簧后自B点滑

上右侧半径为R的固定竖直半圆轨道BC，恰好通过最高点C，之后落于水平地面上的D点

（图中未画出）.已知轨道与水平地面相切于B点，不考虑小滑块落于D点以后的运动过程，

忽略空气阻力，重力加速度为g.则：

（1）求小滑块由C运动到D过程中重力的平均功率；

（2）若轨道BC光滑，求小滑块由静止到弹出的过程中，弹簧对小滑块做的功W；

（3）若轨道BC粗糙，小滑块沿半圆轨道运动至M点时恰好脱离轨道，之后落于水平地面上的N点（图中未画出）.已知R=5m，OM与竖直方向的夹角α=45°，取g=10m/s2，忽略空气阻力，求N、B两点间的距离L（本问结果可保留根号）.

山西省2021～2022学年度高一年级第二学期期末考试·物理

参考答案、提示及评分细则

1．D

足球做曲线运动，则其速度方向为轨迹的切线方向；根据物体做曲线运动的条件可知，合外力的方向一，定指向轨迹的内侧，但是不一定与速度方向垂直，故D正确．

2．D

在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨，当火车按规定速度行驶时，由重力和轨道的支持力的合力提供向心力，从而减轻火车轮缘与外轨的挤压，选项A错误；汽车通过拱形桥最高点时，在不离开桥面的情况下，速度越大，汽车对路面的压力越小，选项B错误；日常生活中遇到的离心运动不都是有危害的，有时会利用离心运动，例如洗衣机甩水桶，选项C错误；砂轮的转速若超过规定的最大转速，砂轮的各部分将因离心运动而破碎，所以其半径不是越大越好，选项D正确．

3．A

软实心球所受的重力大小为，两个软实心球之间的万有引力大小为，只有选项A正确．

4．A

磁铁开始滑动，说明磁铁间的作用力大于磁铁与桌面间的最大静摩擦力，说明磁铁所受弹力减小，则磁铁处于失重状态，具有竖直向下的加速度，所以电梯正处于启动加速状态，故选A．

5．C

可得，可知圆轨道距地面高度越高，环绕速度越小；而只要环绕速度相同，返回舱和天和核心舱可以在同一轨道运行，与返回舱和天和核心舱的质量无关，故A错误，C正确；返回舱中的宇航员处于失重状态，仍然受到地球引力作用，地球的引力提供宇航员绕地球运动的向心力，故B错误；返回舱穿越大气层返回地面过程中，有阻力做功产生热量，机械能减小，故D错误．

6．A

汽车从启动至发动机功率达到额定输出功率过程中，对汽车进行受力分析，由牛顿第二定律有，达到额定功率时，由运动学有，联立并带人数据解得，故选A．

7．B

由题意知枪口与P点等高，子弹和小积木在竖直方向上做自由落体运动，当子弹击中积木时子弹和积木运动时间相同，根据，可知下落高度相同，所以将击中P点；又由于初始状态子弹到P点的水平距离为L，子弹在水平方向上做匀速直线运动，故有，故选B．

8．B

由题意可知，设小钢球和锥顶的连线与水平方向的夹角为，小钢球做匀速圆周运动的向心力F由重力和内壁的支持力的合力提供，即，则向心加速度为，可知小钢球的向心力大小和向心加速度大小均不变，运动半径变小，根据向心加速度公式有，可得角速度变大，而，且a大小一定，所以线速度v减小，综上所述可知B正确，ACD错误．

9．BC

类比重力做功与重力势能的变化关系可知，弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减小，当弹力做负功时，弹性势能将增加，B、C项正确．

10．CD

由图像可知，在0～135s时间内，飞行器速度始终竖直向上，经过135s时达到最大高度，根据图像与坐标轴所围的面积表示位移可知飞行器上升的最大高度为，故AB错误；飞行器在0～45s内加速度方向竖直向上，所受合力大于重力，处于超重状态，故C正确；根据图像的斜率表示加速度可知飞行器在0～45s内的加速度大小与在45s～135s内的加速度大小之比，根据牛顿第二定律可知飞行器在0～45s内所受合力与在45s～135s内所受合力的大小之比为，故D正确．

11．AC

谷爱凌从O点自由下落到A点过程，则有，解得谷爱凌运动到A点的速度为，A正确；谷爱凌从O点自由下落到第一次到B点过程，根据动能定理可得，谷爱凌经过B点时，根据牛顿第二定律可得，解得，根据牛顿第三定律可知谷爱凌首次运动到B点时，对B点的压力小于4mg，B错误；谷爱凌从A到D的过程，由于轨道存在摩擦，谷爱凌在运动过程中克服摩擦力做功，机械能越来越小，在左右圆弧轨道对称的同高度位置重力势能相同，左侧的动能大于右侧的动能，故左侧运动时需要提供较大的向心力，轨道支持力较大，比较左右圆弧轨道对称的同高度位置，左侧的运动时受到的摩擦力也较大，故从A到B过程中克服摩擦力做的功比从C到D过程中克服摩擦力做的功多，可知谷爱凌由A到B过程损耗的机械能比C到D过程的大，C正确；设谷爱凌第一次经过U形槽过程，克服摩擦力做功为，根据动能定理可得，解得，谷爱凌第二次经过U形槽过程，克服摩擦力做功为，由于第二次经过U形槽的平均速率小于第一次经过U形槽的平均速率，可知，假设谷爱凌第二次离开U形槽后，最高能够到达相对于A点的位置，根据动能定理可得，联立解得，D错误．

12．BD

开始时货物加速度大小为，由牛顿第二定律得，得，经时间与传送带共速，，货物相对传送带向上的距离为，．共速后加速度大小为，得，假设能到达水平面速度为，，，冲上水平台面，共速后在传送带上的时间为，，，，共速后货物相对传送带向下的距离为，，所以从A运动到B所用时间为0.9s，货物在传送带上的划痕长，货物与传送带摩擦产生的热量为，故BD正确．

13．（1）远一些　（2）　（3）略大于（每空2分）

解析：（1）适当增大两光电门之间的距离，可以增加滑块通过两光电门的速度差，有利于减小误差，故选远些；

（2）经过两光电门的速度为，，加速度为，解得；

（3）考虑到滑块在运动过程中会受到一定的空气阻力，测量的加速度值会偏小，当地的实际重力加速度会略大于测量值．

14．（1）ABD（3分）　（2）2.68（2分）　2.28（2分）　（3）C（2分）

解析：（1）题图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，故A正确；实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，以减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故B正确；开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测量的误差，故D正确．

（2）重物减少的重力势能为：，打下C点时重物的速度．

（3）重物重力势能的减少量大于动能的增加量，是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响，C正确．

15．解：（1）根据万有引力提供向心力，有

（2分）

解得火星质量（1分）

（2）在火星表面，万有引力等于重力，有

（2分）

解得（1分）

16．解：（1）根据牛顿第二定律可得（2分）

代入数据解得（1分）

（2）根据运动学公式（1分）

解得（1分）

（3）根据牛顿第二定律（1分）

根据运动学公式（1分）

代入数据联立解得（1分）

17．解：（1）小球运动到圆周的最低点时由牛顿第二定律得

（2分）

将代入解得（1分）

（2）小球受重力和支持力两个力作用，合力沿斜面向下，与初速度方向垂直，做类平抛运动，根据牛顿第二定律知，小球的加速度（2分）

小球在沿加速度方向上的位移为（1分）

根据（1分）

解得（1分）

（3）小球从A处到达B处在沿初速度方向的位移大小：

（2分）

18．解：（1）对C到D的过程，由可得由C运动到D的时间

（1分）

该过程中重力做的功（1分）

由得

（1分）

（2）在C点，对小滑块：由可知

（1分）

对A到C的过程，由动能定理可得（1分）

解得（1分）

（3）在M点，对小滑块，由（1分）

得（1分）

此时小滑块在竖直方向的分速度大小

水平方向的分速度大小（1分）

在竖直方向，由运动学公式可知（1分）

解得小滑块由M点运动到N点的时间（1分）

由

得M、N两点间的水平距离（1分）

由几何关系可知（1分）