2021-2022学年广东省五校联考高一（下）期末物理试卷（含解析）

2021-2022学年广东省五校联考高一（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28分）

1. 在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于几幅书本插图的说法中错误的是(    )

A. 甲图中，牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
B. 乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了等效法
C. 丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D. 丁图中，点逐渐向点靠近时，观察割线的变化，就是曲线在点的切线方向，运用了极限思想．说明质点在点的瞬时速度方向

2. 年月日北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时，最后定格于立春节气，惊艳全球，二十四节气，代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置，如图所示，从天体物理学可知地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气，以下说法正确的是(    )

A. 地球绕太阳运行方向正对纸面是顺时针方向
B. 地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动
C. 地球从夏至至秋分的时间小于地球公转周期的四分之一
D. 冬至时地球公转速度最大

3. 年月日至年月日北京和张家口联合举行了冬奥会，这是北京和张家口历史上第一次举办冬季奥运会。如图所示，两个滑雪运动员、分别从斜面顶端沿水平方向飞出后，落在斜面底端，落在斜面的中点，不计空气阻力。下列说法正确的是(    )

A. 运动员、在空中飞行的时间之比为：
B. 运动员、从斜面顶端水平飞出的速度之比为：
C. 运动员、到达斜面时的速度之比为：
D. 运动员、先后落在斜面上动能的变化量之比为：

4. 如图所示，为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，为近地轨道卫星，为同步轨道卫星，为高空探测卫星。若、、、绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则(    )

A. 、、、中，的加速度最大 B. 、、、中，的线速度最大
C. 、、、中，的周期最大 D. 、、、中，的角速度最大

5. 一木块沿着高度相同、倾角不同的三个斜面由顶端静止滑下如图所示若木块与各斜面间的动摩擦因数都相同，则滑到底端时的动能大小关系是(    )

A. 倾角大的动能最大
B. 倾角小的动能最大
C. 倾角等于的动能最大
D. 三者的动能一样大

6. 火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘如图所示挤压的弹力提供了火车转弯的向心力如图所示，但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨如图所示，内外铁轨平面与水平面倾角为，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为，重力加速度为，以下说法中正确的是(    )

A. 当火车速率大于时，内轨将受到轮缘的挤压
B. 当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变
C. 该弯道的半径
D. 按规定速度行驶时，支持力小于重力

7. 如图甲所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑．若斜面足够长，上滑过程中木块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，则下列说法正确的是(    )

A. 木块上滑过程中，重力势能增加了
B. 木块受到的摩擦力大小为
C. 木块的重力大小为
D. 木块与斜面间的动摩擦因数为

二、多选题（本大题共3小题，共18分）

8. “科技让生活更美好”，洗衣机脱水原理就来自于圆周运动知识。如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则(    )

A. 加大脱水筒转动的线速度，脱水效果会更好
B. 加大脱水筒转动的角速度，衣服对筒壁的压力增大
C. 水会从脱水筒甩出是因为水滴做离心运动的结果
D. 衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服受到的重力提供
 

9. 如图所示，、为弹性竖直挡板，相距，、之间为水平导轨。质量一小球可视为质点自板处开始，以的速度沿摩擦因数相同的水平导轨向板运动，它与、挡板碰撞后瞬间均以碰前瞬间的速率反弹回来，为使小球恰好停在两挡板的中间，则摩擦力的大小可能为(    )

A.  B.  C.  D.

10. 如图所示，表面光滑的斜面固定在地面上，斜面底端固定一垂直于斜面的挡板。、、三个滑块质量均为，其中、用劲度系数为的轻弹簧连接，、用不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接。此时系统处于静止状态，且滑块与挡板接触但恰好无相互作用力。此后某时刻将、间的轻绳剪断，弹簧始终在弹性限度内，已知弹性势能表达式，其中为相对弹簧原长的形变量，重力加速度为，则(    )

A. 斜面倾角为
B. 弹簧的最大压缩量为
C. 滑块的动能最大值为
D. 刚剪断轻绳瞬间，滑块的加速度为

三、实验题（本大题共2小题，共16分）

11. 用如图所示装置研究平地运动。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.斜槽轨道光滑
    B.斜槽轨道末段水平
    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。
    若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图所示，在轨迹上取、、三点，和的水平间距相等且均为，测得和的竖直间距分别是和，则______选填“大于”、“等于”或者“小于”。可求得钢球平抛的初速度大小为______已知当地重力加速度为，结果用上述字母表示。
    为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是______。
    A.从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
    B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹
    C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹

12. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间，用表示点到光电门处的距离，表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过点时的瞬时速度，实验时滑块在处由静止开始运动．
    
    某次实验测得倾角，重力加速度用表示，滑块从处到达处时和组成的系统动能增加量可表示为______，系统的重力势能减少量可表示为______，在误差允许的范围内，若则可认为系统的机械能守恒；
    某同学改变、间的距离，作出的图象如图所示，并测得，则重力加速度______．

四、计算题（本大题共3小题，共38分）

13. 如图所示，王亚平用古筝弹奏了茉莉花，从中国空间站为中国人民送上元宵祝福。中国空间站在离地面高度的圆周轨道绕地球做匀速圆周运动，且运动的周期为。已知万有引力常量为，地球半径为。
    若古筝的质量为，求古筝在空间站受到地球对它的万有引力大小；
    地球的质量。

14. 完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板是与水平甲板相切的一段圆弧，示意如图，长，水平投影，图中点切线方向与水平方向的夹角。若舰载机从点由静止开始做匀加速直线运动，经到达点进入已知飞行员的质量，，求
    舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功；
    舰载机刚进入时，飞行员受到竖直向上的压力多大。

15. 如图所示，为竖直光滑圆弧的直径，其半径，端沿水平方向。水平轨道与半径的光滑圆弧轨道相接于点，为圆轨道的最低点，圆弧轨道、对应的圆心角。圆弧和倾斜传送带相切于点，的长度为。一质量为的物块视为质点从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道，并从点飞出，经过点恰好沿切线进入圆弧轨道，再经过点，随后物块滑上传送带。已知与传送带间的动摩擦因数，取，，。求：
    物块从点飞出的速度大小；
    物块到达点时对点的压力大小；
    若传送带匀速转动，但速度大小和方向均不确定，讨论物块从到达传送带顶端的过程中传送带的速度与摩擦力对物块做的功的关系结果可以用含的函数式表示。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、甲图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，故A错误；
B、乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了等效法，故B正确；
C、丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法，故C正确。
D、丁图中，点逐渐向点靠近时，观察割线的变化，就是曲线在点的切线方向，运用了极限思想．说明质点在点的瞬时速度方向，故D正确。
本题选错误的，故选：。
在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多方法，如极限思想法、理想模型法、微元法、控制变量法，极限思想法、类比法和科学假说法等等，根据实验原理分析即可．
本题考查常见的物理方法，我们要清楚一些物理知识的形成过程，掌握研究物理问题时所采用的研究方法和思想．
 

2.【答案】 

【解析】解：地球经历春夏秋冬由图可知是逆时针方向运行，故A错误；
B.根据开普勒第二定律可知，近日点速率大，远日点速率小，是变速率椭圆运动，故B错误，D正确；
C.四季把椭圆上的总路程四等分，但是夏至至秋分在远日点附近速率小，故时间大于地球公转周期的四分之一，故C错误；
故选：。
根据图和开普勒第二定律分析，地球绕太阳运行过程中远日点速率小，近日点速率大。
本题考查地球绕太阳的运动，由开普勒运动定律和已知判断求解，要求同学们要理解和掌握椭圆运动的特点和规律。
 

3.【答案】 

【解析】解：、运动员在空中做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，则有，得，运动员、下落高度之比为：，则运动员、在空中飞行的时间之比为：，故A错误；
B、运动员、水平位移之比为：，在空中飞行的时间之比为：，根据可知，运动员、从斜面顶端水平飞出的速度之比为：，故B错误；
C、运动员到达斜面时速度大小，运动员、的初速度之比为：，在空中飞行的时间之比为：，则得运动员、到达斜面时的速度之比为：，故C正确；
D、根据动能定理可得：，运动员、下落高度之比为：，但两个运动员质量之比未知，所以不能确定运动员、先后落在斜面上动能的变化量之比，故D错误。
故选：。
运动员在空中做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据下落高度分析运动时间之比，结合水平位移之比求初速度之比，根据速度合成求运动员到达斜面时速度之比，由动能定理求动能变化量之比。
解决本题的关键要掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式列式处理。
 

4.【答案】 

【解析】解：、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知与的角速度相同，根据知，的向心加速度大。
对，根据万有引力提供向心力有：，得，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，故的加速度最大。故A错误；
B、对，由，解得，可知半径小的线速度大，所以的线速度最大，根据可知的线速度大于的线速度，故B正确
、由开普勒第三定律知，卫星的半径越大，周期越大，所以的运动周期大于的周期，角速度与周期成反比，则的角速度小，故CD错误；
故选：。
同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，根据比较与的向心加速度大小，再比较的向心加速度与的大小。根据万有引力提供向心力，列出等式得出角速度与半径的关系，分析弧长关系。根据开普勒第三定律判断与的周期关系，再确定角速度的关系。
对于卫星问题，要建立物理模型，根据万有引力提供向心力，分析各量之间的关系，并且要知道同步卫星的条件和特点。
 

5.【答案】 

【解析】解：木块下滑中受重力、支持力及摩擦力，重力做功，支持力不做功；摩擦力做负功为：；
则由动能定理可得：；
即滑到底部的动能为：；
因、不变，而随角度的增大而增大，故E随角度的增大而增大，故A正确；
故选：。
木块在下滑中受重力、弹力及摩擦力，分析各力做功情况，由动能定理列出通式可比较木块滑到底部时的动能大小．
本题要注意利用通式求解，找出各种情况中相同的量及不同的量，即可列出我们需要的关系．
 

6.【答案】 

【解析】解：、火车转弯的速度大于时，重力和支持力的合力不足以提供其做圆周运动的向心力，车轮会挤压外轨道，故A项错误；
、设火车的质量为，转弯半径为，当火车以速度行驶时，是重力和支持力的合力恰好提供向心力，如图所示：
在竖直方向上：   
在水平方向上： 
联立解得： 
由可得，所以规定行驶的速度与火车的质量无关，故B项错误，项正确；
D、由式可得：，因而按规定速度行驶时，支持力大于重力，故D项错误；
故选：。
火车在转弯时为了不挤压要求修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，让火车受到重力和支持力的合力提供其做圆周运动的向心力。做圆周运动的轨道平面在水平面，重力和支持力的合力方向水平指向圆心。
本题以生活中的圆周运动火车转弯问题为背景，考查学生对向心力公式的理解与运用，对圆周运动临界问题的处理，中档题。
 

7.【答案】 

【解析】解：由图乙可知，木块位移为时，动能为，机械能为，重力势能增加了，故A错误：
B.由图乙可知，克服摩擦做功损失的机械能为

木块受到的摩擦力大小为

故B正确；
由动能定理得
 
解得


故CD错误。
故选：。
动能定理：合外力做功等于动能的变化量；
功能原理：除了重力和系统内弹簧弹力做功，其他外力做功等于系统机械能的变化量；
根据功能原理和动能定理，分析图中两图象斜率的含义即可。
本题考查功能关系的运用，要知道动能定理和功能原理的内容，分析好木块下滑的过程中动能、重力势能以及机械能的变化情况，分析好图象对应的能量以及相应图象斜率的含义是解题的关键。
 

8.【答案】 

【解析】解：加大脱水筒转动的线速度，需要提供的向心力将更大，水滴更容易飞出，脱水效果会更好，故A正确；
B.加大脱水筒转动的角速度，需要提供的向心力变大，筒壁对衣服的弹力也增大，根据牛顿第三定律，衣服对筒壁的压力就增大，故B正确；
C.水会从脱水筒甩出是因为衣服对水的力不足以提供水滴做此时的半径的圆周运动的向心力，于是物体做离心运动，故C正确；
D.衣服受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，重力和静摩擦力是一对平衡力，大小相等，故向心力是由支持力提供的，故D错误。
故选：。
衣服随脱水桶一起做匀速圆周运动，靠合力提供向心力，在水平方向上的合力提供向心力，竖直方向合力为零，根据牛顿第二定律分析弹力的变化情况。
解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解；同时要知道物体做离心运动的条件。
 

9.【答案】 

【解析】解：小球停在的中点，可知小球的路程，其中，，，
由速度位移关系可得：
解得：
根据牛顿第二定律可得摩擦力大小为：，其中，，，
当时，，
当时，，
当时，，
当时，，故AB正确，CD错误。
故选：。
根据题意得到小球通过的路程，再根据速度位移关系求解加速度，根据牛顿第二定律得到摩擦力的表达式进行分析。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系力和运动的桥梁。
 

10.【答案】 

【解析】解：、对系统，由平衡条件得：，解得：，故A正确；
B、剪断细绳后，在平衡位置时弹簧压缩量为，则弹簧的最大压缩量为，故B错误；
C、弹簧被压缩时速度最大，则从开始时弹簧被拉长到弹簧被压缩过程中，弹簧弹性势能不变，则最大动能，故C正确；
D、弹簧的弹力为，则刚剪断轻绳瞬间，滑块的加速度大小为，故D错误。
故选：。
对、整体分析，沿斜面方向根据平衡条件列方程求解斜面的倾角；
对根据平衡条件求解原来弹簧的伸长量，剪断轻绳后，滑块开始下滑，根据功能关系求解弹簧的最大压缩量；
当滑块合外力为零时速度达到最大，根据功能关系列方程求解滑块的动能最大值；
刚剪断轻绳瞬间，弹簧的形变量不变，弹力不变，对滑块根据牛顿第二定律求解加速度大小。
本题主要是考查了功能关系和胡克定律、牛顿第二定律等，首先要选取研究过程，分析运动过程中物体的受力情况和能量转化情况，然后分析运动过程中哪些力做正功、哪些力做负功，初末动能为多少，根据功能关系列方程解答。
 

11.【答案】  球心  需要  大于    

【解析】解：、为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的。同时要让小球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点；故A错误BD正确；
C、档板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化；故C错误；
、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；故应以球心在白纸上的位置为坐标原点；小球在竖直方向为自由落体运动，故轴必须保证与重锤线平行；
、如果点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则和的竖直间距之比为：；但由于点不是抛出点，故在点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于：；
由于两段水平距离相等，故时间相等，根据可知，则初速度；
从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹，此方案是可行的；
B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹，此方案是可行的；
C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔和纸之间没有压力，故不会形成运动轨迹，故C不可行；
故选：；
故答案为：球心  需要    大于  
根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤。
明确实验原理，知道应记录球心位置；根据位移时间公式求出从抛出到到达、两点的时间，从而得出时间差，结合水平位移求出平抛运动的初速度；
根据实验中是否能准确记录下小球的轨迹进行分析，从而确定能否可行；
解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解；明确地球是球形，只有在水平速度较小高度较小时，地面可视为水平，此种情况下可以视为小球做平抛运动。
 

12.【答案】    

【解析】解：滑块从处到达处的速度，则系统动能的增加量．
系统重力势能的减小量．
根据系统机械能守恒的，，
则，图线的斜率，解得．
故答案为：，；．
根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出遮光板通过光电门的瞬时速度，从而得出系统动能的增加量，根据下降的高度求出系统重力势能的减小量．
根据机械能守恒得出的关系式，结合图线的斜率求解重力加速度．
了解光电门测量瞬时速度的原理．实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面，掌握系统机械能守恒处理方法，注意图象的斜率的含义．
 

13.【答案】解：根据万有引力公式有
根据万有引力提供向心力，可得
解得：
答：古筝在空间站受到地球对它的万有引力大小为；
地球的质量为。 

【解析】根据万有引力公式解得；
根据万有引力提供向心力，结合题意求出地球的质量。
本题考查了万有引力定律的应用，在利用万有引力提供向心力求天体的质量时，只能求出中心天体的质量。
 

14.【答案】解：舰载机做初速度为零的匀加速直线运动，
设其刚进入上翘甲板时的速度为，则舰载机在上滑行过程：，
由动能定理得：，
代入数据解得：；
设上翘甲板对应的圆弧半径为，由几何知识得：，
以飞行员为研究对象，由牛顿第二定律得：，
代入数据解得：；
答：舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功为；
舰载机刚进入时，飞行员受到竖直向上的压力大小为。 

【解析】根据匀变速运动的平均速度公式与位移公式求出舰载机水平运动过程的末速度，然后应用动能定理可以求出水平力做功。
根据题意求出圆弧的半径，应用牛顿第二定律求出飞行员受到的竖直向上的压力。
本题考查了动能定理与牛顿第二定律的应用，根据题意分析清楚舰载机的运动过程与飞行员的受力情况是解题的前提与关键，应用运动学公式、动能定理与牛顿第二定律可以解题。
 

15.【答案】解：物块从到做平抛运动，物块在处的速度分解如图，在竖直方向有

根据竖直方向
得，下落时间
物块到点时，竖直方向的速度

由几何关系得
物块在处速度
其受力分析如图

根据牛顿第二定律可得
由几何关系得
解得：
由牛顿第三定律可得，物块对点的压力大小为。
传送带速度为
情况一：传送带逆时针转动。
受力如图

物块上滑过程中，据牛顿第二定律，物块加速度大小为
解得：
已知
则物块减为零的位移为
联立解得：
说明物块一直做加速度大小为的减速运动，速度减为零时，物块恰好到达传送带顶端，即无论传送带速度是什么值，物块从到达传送带顶端的过程中摩擦力对物块做的功为：

情况二：传送带顺时针转动。
物块上滑过程中，若物块速度小于等于传送带速度，即，受力如图：

物块加速度大小为
解得：
物块一直做加速度大小为 的减速运动，摩擦力一直向上
对比情况一可知，物体一定可以到达顶端，物块从到达传送带顶端的过程中摩擦力对物块做的功为：

物块上滑过程中，若物块速度大于传送带速度，即，则开始摩擦力方向向下，
受力如图如图所示：

物块上滑过程中，据牛顿第二定律，物块加速度大小为
解得


共速后，摩擦力方向向上，受力如图

物块加速度大小为
解得：
物块接下来就一直做加速度大小为 的减速运动直到最高点，
物块从到达传送带顶端的过程中摩擦力对物块做的功为：


答：物块从点飞出的速度大小为；
物块到达点时对点的压力大小为；
见解析。 

【解析】根据几何关系和平抛运动在竖直方向上的运动特点计算出物块的初速度；
根据动能定理静思园出物块的速度，结合牛顿第二定律和牛顿第三定律分析出物块对点的压力；
根据传送带的转动特点，结合牛顿第二定律和运动学公式分析出物块的运动情况，结合功的计算公式完成分析。
本题主要考查了动能定理的相关应用，要熟悉平抛运动在不同方向上的运动特点，结合运动学公式和动能定理即可完成分析。