2021-2022学年河南省安阳市滑县高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年河南省安阳市滑县高一（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 下列说法不正确的是(    )

A. 曲线运动的速度大小可以不变，但速度方向一定改变
B. 物体受到一恒力作用，则物体一定做匀变速直线运动
C. 物体做曲线运动，它的运动状态一定在改变
D. 物体做曲线运动时，它的加速度方向总与合外力方向一致，而与速度方向不共线

2. 有一条两岸平直且平行的河流，河水流速恒定，大小为。一条小船在河上横渡，已知船在静水中的速度大小为，去程时船头指向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直。若、均不变，试求去程与回程所用时间的比值为(    )

A.  B.  C.  D.

3. 在年月日天宫课堂中，航天员老师利用手摇离心机将水油分离。天宫课堂中宇航员的手摇离心机可简化为如图在空间站中手摇小瓶的模型，假设小瓶包括小瓶中的油和水的质量为，为小瓶的质心，细线的长度从图中到之间的长度为，小瓶在时间内转动了圈，当小瓶转动到竖直平面内最高点时，细线中的拉力为(    )

A.
B.
C.
D.

4. 如果把地球看作一个质量分布均匀的球体，关于地球同步卫星，下列说法不正确的是(    )

A. 地球同步卫星的在轨运行高度都相同
B. 地球同步卫星的轨道平面一定与赤道平面重合
C. 地球同步卫星的运行周期都相同
D. 地球同步卫星在轨运行的线速度大小不一定相等

5. 在地球上不同的地方，重力加速度大小是不同的。若把地球看成一个质量分布均匀的球体，测量出地球两极处的重力加速度与赤道处的重力加速度之差为，己知地球半径为，则地球自转的周期为(    )

A.  B.  C.  D.

6. 如图所示，粗糙水平轨道与竖直平面内的光滑圆轨道在处平滑连接，、分别为圆轨道的最低点和最高点。一个质量的小物体被一根细线拴住放在水平轨道上，细线的左端固定在竖直墙壁上。在墙壁和之间夹一根被压缩的轻弹簧，此时到点的距离。物体与水平轨道间的动摩擦因数，半圆轨道半径。现将细线剪断，被弹簧向右弹出后滑上圆轨道，已知经过点时对轨道的压力为，取。则细线未剪断时弹簧的弹性势能为(    )

A.  B.  C.  D.

7. 年月日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲直播。如图所示，假设空间站与比空间站离地更高的卫星在同一轨道平面上做匀速圆周运动，且环绕方向一致，空间站距地面高度为，卫星轨道半径为，地球半径为。引力常量为，则卫星与空间站的周期之比：为(    )

A.  B.  C.  D.

二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）

8. 我国传统农具风鼓车的工作原理示意图如图。转动摇柄，联动风箱内的风叶，向车斗内送风。入料仓漏口漏出的谷物经过风斗，质量大于的谷粒落入第一出料口；质量小于的谷粒落入第二出料口；质量很小的草屑被吹出出风口。已知三点在同一水平线上，的宽度为；在正下方，的高度为；质量为的谷粒从漏出，恰好经点落入。设谷物从漏出时速度为零；所有谷粒在风斗内所受水平风力恒定，只考虑其所受重力和水平风力作用。取重力加速度为。风叶上点和点分别为风叶的顶端和中间。下列说法正确的是(    )

A. 、两点的加速度之比为：
B. 、两点的线速度相等
C. 谷粒从落到出料口所经历的时间为
D. 谷粒所受水平风力的大小为

9. 在高中物理新教材必修第二册第五章的首页上有一张一个同学正在向篮筐中投篮球的图如图甲，可以简化为如图乙所示。若图中投球点与篮筐在同一水平面上，为篮球运动的最高点，不计空气阻力，下列说法正确的是(    )

A. 篮球在点的速度方向与水平方向的夹角大于在点的速度方向与水平方向的夹角
B. 篮球在点的动能与在点的动能相等
C. 篮球从点运动到点的时间与篮球从点运动到点的时间相等
D. 篮球从点运动到点的过程中合外力做功与篮球从点运动到点的过程中合外力做功相同

10. “低碳环保”是当前社会发展的主基调，电动汽车就是应运而生的产物，某款质量为的电动汽车在一次测试中，沿平直公路以恒定功率从静止启动做直线运动，经达到最大速度，随后撤去动力做匀减速直线运动，其速度时间图像如图所示，假定整个运动过程阻力恒定。关于整个运动过程，下列说法正确的是(    )

A. 加速位移与减速位移之比为： B. 加速位移与减速位移之比为：
C. 牵引力做功与阻力做功之比为： D. 牵引力做功与阻力做功之比为：

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共20.0分）

11. 用如图所示装置进行“探究平抛运动的特点”实验中，已知、两球质量相等，下列说法中正确的是______。
    
    A.球比球在空中运动的时间长
    B.落地时的速度大于球的速度
    C.落地前瞬时，球重力的功率比球的大
    D.从开始运动到落地，重力对两球做功一样多
    如图，某实验小组用频闪照相的方法在坐标纸上记录了球在不同时刻的四个位置，已知频闪周期一定，轴方向为水平方向，轴方向为竖直方向，坐标纸小方格的边长为，重力加速度为，则球平抛的初速度大小为______，抛出点的坐标为______，______。
    如果根据中记录的数据来求当地的重力加速度，还需要知道______，可以计算出重力加速度的大小为______用上空物理量及已知量表示。
12. 采用落体法和打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。
    
    图甲中的电火花计时器所连接的电源为______。
    A.工作电压约的直流电源
    B.工作电压约，的正弦交流电源
    C.的直流电源
    D.，的正弦交流电源
    图乙是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。图中点对应的刻度尺读数为______。计时器在打点时纸带的速度为______计算结果保留位有效数字。
    某同学用上述方法测出重物下落的距离，算出对应的速度，若以为横轴，要得到线性图像，则纵轴代表的物理量为______选填“”“”或“”；若得到的线性图像的斜率为，则当地重力加速度______。

四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

13. 经过长期观测，人们发现银河系中的恒星约四分之一是双星系统。某双星系统由、两颗恒星构成，两星绕它们连线上一点做匀速圆周运动，经观测可知、间的距离为，恒星的运行周期为。
    请根据上述数据求出两恒星的质量之和。
    若观测到间距离为，试求恒星的质量。

14. 如图所示，一个质量，可以看成质点的小球从竖直平面内半径为的光滑圆弧轨道的最高点由静止释放，落在以圆弧轨道最低点点为圆心，半径的圆弧上的点，取重力加速度。以为坐标原点，水平向右为轴正方向，竖直向下为轴正方向建立坐标系未画出，求：
    小球运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小；
    点的坐标。
15. 某同学在看完精彩的篮球比赛后，设计并制作了一个投篮玩具，如图所示。该玩具由斜面体、轻质弹簧和一个缩小的篮架组成，其中弹簧原长和斜面长度相同。把斜面体固定在水平地面上，弹簧下端与斜面体底部的固定挡板相连，上端与轻薄挡板相连。将一小球用力按压在弹簧上端的轻薄挡板上，使弹簧的压缩量为，松手后小球将沿斜面向上飞出。该同学进行了多次尝试，每次松手时小球都在同一位置，反复调节篮架与斜面体右侧的水平距离，直至小球能够斜向下、无碰触地穿过篮筐中心。该玩具中的斜面与水平面夹角为，篮筐平面到篮板上沿的距离是，小球可以看作质点。某次投篮中，小球穿过篮筐中心时速度与水平方向的夹角的正切值为，小球到达最高点时恰好与篮板上沿等高。已知重力加速度为，小球的质量为，忽略一切摩擦，空气阻力不计，劲度系数为的弹簧形变量为时，具有的弹性势能为。求：
    斜面体右侧的竖直面与篮筐中心间的水平距离；
    弹簧的劲度系数。

16. 在生活中，很多地方都使用传送带来搬运货物。如图所示，倾角为的传送带以的速率沿逆时针方向匀速转动，皮带始终是绷紧的，将的货物放在传送带的上端点，经过到达传送带的下端点。已知货物与传送带之间的动摩擦因数为，重力加速度，，。问：
    传送带间的距离为多少？
    货物与传送带间因摩擦产生的热量为多少？

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、由于曲线运动的轨迹为曲线，速度方向为轨迹的切线方向，速度方向一定时刻改变，速度大小可以不变，比如匀速圆周运动，则物体的运动状态一定发生改变，故AC正确；
、若物体受到的恒力与速度不在同一直线上，物体做匀变速曲线运动，根据牛顿第二定律，可知物体加速度方向总与合外力方向一致，物体做曲线运动，其加速度与速度方向一定不在同一直线上，故B错误，D正确。
本题选不正确的，
故选：。
曲线运动的物体速度方向一定改变，但大小不一定变化；知道做曲线运动的条件是物体受的合外力与速度方向不在一条直线上；曲线运动的速度方向变化，其运动状态一定改变；物体做曲线运动时，它的加速度方与速度方向不共线。
本题掌握物体做曲线运动的速度方向和大小特征：速度方向一定变化，但速度大小不一定变；同时还要明确物体做曲线运动的条件是力加速度和速度方向不在同一直线上。
 

2.【答案】 

【解析】解：设河宽为
当船头指向始终与河岸垂直，如图

                    图
则有：
当回程时行驶路线与河岸垂直，如图

                     图
则有：
则去程与回程所用时间的比值为，故C正确，ABD错误。
故选：。
根据船头指向始终与河岸垂直，结合运动学公式，可列出河宽与船速的关系式，当路线与河岸垂直时，可求出船过河的合速度，从而列出河宽与船速度的关系，进而即可求解。
该题考查了运动的合成与分解知识，解决本题的关键知道分运动与合运动具有等时性，以及知道各分运动具有独立性，互不干扰。
 

3.【答案】 

【解析】解：小瓶转动的周期，根据牛顿第二定律可知，故ABD错误，C正确；
故选：。
根据题意求得小瓶转动的周期，在太空中根据牛顿第二定律求得绳子的拉力。
本题主要考查了牛顿第二定律，关键是知道向心力的来源，明确在太空中物体处于完全失重状态。
 

4.【答案】 

【解析】解得：地球同步卫星的在轨运行高度都相同，约为地球半径的倍，故A正确；
B.地球同步卫星的运行所需的向心力，完全由万有引力提供，其轨道平面一定与赤道平面重合，故B正确；
C.所用地球同步卫星的运行周期都等于地球自转的周期，且运行方向与地球自转方向相同，故C正确；
D.地球同步卫星在轨运行的线速度大小一定相等，方向不一定相同，故D错误。
本题选不正确的选项。
故选：。
地球同步卫星具有几个“一定”：轨道平面、高度、周期、角速度、线速度的大小和绕行方向一定。
本题主要考查了地球同步卫星的特点，较基础。
 

5.【答案】 

【解析】解：设地球的质量为，物体的质量为，地球两极处的重力加速度为，赤道处的重力加速度为，在地球两极处有

在赤道处有
又有
联立解得：，故C正确，ABD错误。
故选：。
在天体表面，万有引力等于重力，分别求地球两极处的重力加速度与赤道处的重力加速度，然后就可求两点加速度之差。
解答此题的关键是弄清赤道上的物体万有引力提供重力的同时还提供物体的向心力。
 

6.【答案】 

【解析】解：经过点时对轨道的压力为，根据牛顿第三定律知轨道对的支持力大小为
对，由牛顿第二定律得：
从剪断细线到经过点的过程，根据能量守恒定律得：
代入数据解得，故A正确，BCD错误。
故选：。
经过点时，运用牛顿第二定律求出经过点时的速度。从剪断细线到经过点的过程，根据能量守恒定律求解细线未剪断时弹簧的弹性势能。
本题是能量守恒定律与牛顿运动定律的综合应用，关键要正确分析物体在点的受力情况，搞清向心力的来源，利用牛顿第二定律求出经过点的速度。
 

7.【答案】 

【解析】解：设地球的质量为，对由万有引力充当向心力可得
对空间站由万有引力充当向心力可得
解得：
故A正确，BCD错误；
故选：。
根据万有引力提供的向心力力可知周期的表达式，从而计算比值。
本题主要考查了万有引力定律，解题的关键点是理解卫星做圆周运动的向心力来源，同时要注意星球半径和轨道半径的区分。
 

8.【答案】 

【解析】解：、、两点同轴转动，角速度相等，由题意可知：，则，，故A正确，B错误；
C、谷粒从落到出料口，在竖直方向上做自由落体运动，则有，代入数据解得：，故C错误；
D、质量为的谷粒从漏出，恰好经点落入，该谷粒的水平位移大小为，
在水平方向：，由牛顿第二定律得：，代入数据解得：，故D正确。
故选：。
、同轴转动，角速度相等，根据角速度与线速度的关系、向心加速度公式求出加速度关系；
谷粒从落到出料口，在竖直方向上做自由落体运动，根据下落的高度求所经历的时间；
质量为的谷粒从漏出，恰好经点落入，应用运动学公式与牛顿第二定律求解。
本题是恒力作用下物体做曲线运动的类型，采用运动的分解法研究。要把握谷粒水平和竖直两个方向的运动规律，运用牛顿第二定律和运动学公式相结合进行解答。
 

9.【答案】 

【解析】解：、不计空气阻力，篮球在空中做斜上抛运动，根据对称性可知，篮球在点的速度方向与水平方向的夹角与在点的速度方向与水平方向的夹角相等，故A错误；
B、篮球从点运动到点的过程中，重力做功为零，由动能定理可知，篮球动能变化量为零，则篮球在点的动能与在点的动能相等，故B正确；
C、根据对称性可知，篮球从点运动到点的时间与篮球从点运动到点的时间相等，故C正确；
D、篮球只受重力，合外力做功即为重力做功，篮球从点运动到点的过程中合外力做负功，篮球从点运动到点的过程中合外力做正功，两个过程中合外力做功不同，故D错误。
故选：。
根据对称性分析篮球在点和点的速度方向与水平方向的夹角关系；根据动能定理分析动能关系。根据对称性分析运动时间关系。根据重力做功关系分析合外力做功关系。
解答本题的关键要搞清篮球的运动情况，抓住对称性进行分析。要注意物体上升时重力做负功，下降时重力做正功。
 

10.【答案】 

【解析】解：、整个运动过程，根据动能定理得：

解得：：：，故C正确，D错误；
、汽车在减速过程中做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得：

解得：
汽车恒功率达到最大速度时，牵引力等于阻力，则此时功率为

在整个过程中，牵引力做功等于阻力做功，设总位移为，则有

代入数据得：

减速过程中的位移为

所以加速位移与减速位移之比为
，故A正确，B错误；
故选：。
根据动能定理得出牵引力做功和阻力做功的比值关系；
根据运动学公式结合图像得出加速位移和减速位移的比值关系。
本题主要考查了动能定理的相关应用，理解图像的物理意义，结合运动学公式即可完成分析。
 

11.【答案】      频闪周期  

【解析】解：、球做平抛运动，直方向的分运动是自由落体，球做自由落体运动，所以两球在空中运动的时间一样，故A错误；
B、有水平初速度，初速度为零，下落高度相同，落地时竖直方向的速度相同，所以落地时的速度大于球的速度，故B正确；
C、两球坚直方向都做自由落体运动，落地时竖直方向的速度相同，所以落地前瞬时，、球重力的功率，故C错误；
D、从开始运动到落地，重力对两球做功一样多，故D正确；
由，可得，由，可得；球到点的竖直方向的速度为，则坐标原点到点的水平距离，则抛出点的水平坐标为，则坐标原点到点的竖直距离，则抛出点的竖直坐标为；
根据记录的数据求当地的力加速度，还需要知道相邻两点之间的时间间隔，既频闪周期；由，可得；
故答案为：；；；频闪周期；。
球做平抛运动，竖直方向的分运动是自由落体，球做自由落体运动，所以两球在空中运动的时间一样；有水平初速度，初速度为零，下落高度相同，落地时竖直方向的速度相同，所以落地时的速度大于球的速度；两球坚直方向都做自由落体运动，落地时竖直方向的速度相同，所以落地前瞬时，、球重力的功率；从开始运动到落地，重力对两球做功一样多；根据运动学公式结合图像中各点水平位移竖直位移关系求解速度及点坐标；根据竖直方向匀变速直线运动推论知还需时间间隔即频闪周期，进而求得重力加速度。
本题考查了平抛运动水平分运动和竖直分运动的相关运算，学生需熟练掌握相关知识点并能熟练应用，本题难度较易，考察点基础性强。
 

12.【答案】        

【解析】解：图中的电火花计时器所连接的电源为，的正弦交流电源。
根据毫米刻度尺读数规则，图中点对应的刻度尺读数为；点对应的刻度尺读数为；打点计时器打点周期，用、两点间的平均速度代表打点时纸带的瞬时速度，计时器在打点时纸带的速度为

若机械能守恒，则重物下落过程有，整理后有，若以为横轴，要得到线性图像，则纵轴代表的物理量为速度的二次方，即图像斜率为，则当地重力加速度。
故答案为：    ；；。
根据实验步骤及实验注意事项逐条分析；根据重力势能和动能公式求解；考虑阻力影响，需列方程定量分析与关系。
本题考查验证机械能守恒实验中实验步骤、注意事项、误差分析等，学生需熟练实验原理，能灵活应用。
 

13.【答案】设星质量为，轨道半径为，星质量为，轨道半径为，
对恒星：
可得：
对恒星：
联立可得：
又
联立可得：
由
由题意可知
联立可得
答：两恒星的质量之和为。
若观测到间距离为，恒星的质量为。 

【解析】双星系统做匀速圆周运动的向心力来源于双星之间的万有引力，所以向心力大小相等，并且只能绕连线上同一点做圆周运动，周期相同，
本题为双星问题，要把握住双星的特点：彼此间的万有引力充当向心力，并且只能绕同一点做圆周运动。
 

14.【答案】解：设小球运动到点时的速度为，小球由点到点的过程，只有重力做功，其机械能守恒，由机械能守恒定律有
 
解得
设小球运动到圆弧轨道最低点时受到轨道的支持力为，在点，由牛顿第二定律得
 
解得
由牛顿第三定律可知，小球运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为；
小球从点开始做平抛运动，则
水平方向有
竖直方向有
由几何关系有
联立并代入数据，解得，，即点的坐标为。
答：小球运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为；
点的坐标为。 

【解析】小球由点到点的过程，根据机械能守恒定律求出小球运动到点时的速度。在点，由牛顿第二定律求出轨道对小球的支持力，从而得到小球对轨道的压力。
小球从点开始做平抛运动，根据分位移公式和几何关系相结合求解点的坐标。
本题考查牛顿运动定律、向心力公式、平抛运动的综合应用，关键要掌握平抛运动的规律，寻找隐含的几何关系。
 

15.【答案】解：小球从最高点到过篮筐中心的过程中，竖直方向有
则小球在空中运动水平分速度为
小球从斜面抛出时竖直方向的速度为
则小球从斜面抛出到过篮筐中心的时间为
解得
所以斜面体右侧的竖直面与篮筐中心间的水平距离
松手后到小球恰飞出斜面的过程，由能量守恒定律可得
 
又，
解得
答：斜面体右侧的竖直面与篮筐中心间的水平距离为；
弹簧的劲度系数为。 

【解析】小球从最高点到过篮筐中心的过程中，竖直方向做自由落体运动，由运动学公式求出小球到达篮筐中心时竖直方向的分速度大小，由分速度关系求出水平方向分速度，从而求出小球从斜面抛出时竖直方向的速度，即可求出小球从斜面抛出到过篮筐中心的时间，由水平方向匀速运动的规律求斜面体右侧的竖直面与篮筐中心间的水平距离；
松手后到小球恰飞出斜面的过程，运用能量守恒定律求弹簧的劲度系数。
解决本题的关键要掌握斜上抛运动的处理方法：运动分解法，要抓住对称性和分运动的等时性，运用运动学规律求出斜上抛运动的初速度。
 

16.【答案】解：设货物刚开始下滑时的加速度为，则根据牛顿第二定律有：
设经时间货物速度达到与传送带速度相等，则
根据位移时间关系有：
解得，
由于，故货物速度达到传送带速度后继续加速

所以
联立代入数据解得：
时间内货物与传送带的相对路程
时间内货物与传送带的相对路程
整个过程因摩擦产生的热量
联立代入数据解得：
答：传送带间的距离为；
货物与传送带间因摩擦产生的热量为。 

【解析】货物在传送带上先做匀加速直线运动，然后做的匀加速直线运动，结合运动学公式解得，
根据功的计算公式和能量守恒定律计算摩擦生热。
本题一方面要分析货物的运动情况，由图象结合求解加速度，再结合牛顿第二定律分两个过程列式求解摩擦因数及斜面倾角是关键，求摩擦产生的热量注意找两物体的相对位移。