2021-2022年黑龙江省哈尔滨市第六中学高一（下）期末物理试题含解析

哈尔滨市第六中学2021级高一下学期期末考试

物理选考试题

一、单选题（本题共8小题，每题4分，共32分）

1. 下列对相关情景的描述，符合物理学实际的是（　　）

A. 火车轨道在弯道处应设计成“外轨比内轨高”

B. 汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力大于汽车所受重力

C. 洗衣机脱水时利用重力把附着在衣物上水分甩掉

D. 圆锥摆的高保持不变，增大摆线与竖直方向的夹角，则圆锥摆的周期也增大

【答案】A

【解析】

【详解】A．火车轨道在弯道处应设计成“外轨比内轨高”，以满足重力和支持力的合力提供向心力，A正确；

B．汽车通过拱形桥最高点时，向心加速度竖直向下，重力大于支持力。根据牛顿第三定律，此时汽车对桥的压力小于汽车所受重力，B错误；

C．当角速度较大时，衣服上的水所受的附着力不足以提供水做圆周运动所需要的向心力，水离开衣服做离心运动从而达到甩掉水分的效果，C错误；

D．圆锥摆中，重力和绳子拉力提供小球做圆周运动的向心力。设绳子与竖直方向的夹角为θ，有

解得

所以圆锥摆高度保持不变，周期也不变，D错误。

故选A。

2. 跳台滑雪是北京2022年冬奥会的比赛项目，如图所示为跳台滑雪的示意图，平台末端B点切线水平，运动员从B点飞出后总能落到斜面上。在某次运动中，运动员以速度v从B点水平飞出，落到斜面上C点，BC两点间的竖直高度为h，斜面倾角为θ，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 人在空中运动的时间与v无关

B. v越大，落地时瞬时速度与斜面的夹角越小

C. 若运动员以2v从B点飞出，则落地点到B点的竖直高度为2h

D. 不管在B点以多大速度飞出，运动员落到斜面时的速度方向均相同

【答案】D

【解析】

详解】A．由平抛运动规律可知，竖直方向位移

水平方向位移

由几何关系得

解得，人在空中运动的时间

可见，人在空中运动的时间与v成正比，故A错误；

C．落地点到B点的竖直高度为

所以，若运动员以2v从B点飞出，则落地点到B点的竖直高度为4h，故C错误；

BD．由平抛运动的规律可知，速度偏转角的正切值是位移偏转角正切值的两倍，因位移偏转角就是斜面的倾角，正切值不变，则速度偏转角的正切值不变，速度偏转角也不变，落到斜面上速度方向与斜面夹角不变，所以不管在B点以多大速度飞出，运动员落到斜面时的速度方向均相同，落地时瞬时速度与斜面的夹角相同，故D正确，B错误。

故选D。

3. 如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当小车匀速向右运动时，物体A的运动及受力情况是（　　）

A. 匀速上升，拉力小于重力 B. 加速上升，拉力大于重力

C. 减速上升，拉力等于重力 D. 加速上升，拉力等于重力

【答案】B

【解析】

【详解】设绳与水平方向的夹角为α，根据速度分解得

当小车匀速向右运动时，α减小，vA增大，物体A加速上升，拉力大于重力。

故选B。

4. 下列关于人造地球卫星的说法，正确的是（　　）

A. 离地心越远，卫星运行的速度越大

B. 离地心越远，卫星运行的周期越大

C. 同步卫星的周期可以为12小时

D. 同步卫星运行的速度大于7.9km/s

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．根据万有引力提供向心力，有

解得

则离地心越远，卫星运行的轨道半径越大，运行速度就越小，故A错误；

B．根据万有引力提供向心力，有

解得

则离地心越远，卫星运行的周期越大，故B正确；

C．同步卫星的周期与地球自转周期相同，为24小时，故C错误；

D．7.9km/s是近地卫星的运行速度，由于同步卫星运行的半径大于地球半径，根据

可知，同步卫星运行的速度小于7.9km/s，故D错误。

故选B。

5. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其图像如图所示，已知汽车的质量为，汽车受到的阻力为车重的倍，g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A. 汽车在前5s内的加速度为 B. 汽车在前5s内的牵引力为

C. 汽车的额定功率为50kW D. 汽车的最大速度为15m/s

【答案】A

【解析】

【详解】A．由题图可知，前5s内汽车做匀加速直线运动，根据可知其加速度为

故A项正确；

B．对车进行受力分析有

解得

故B项错误；

C．根据汽车恒定加速度启动规律可知，当匀加速直线运动阶段的结束就是汽车达到额定功率，此时有

故C项错误；

D．当汽车的加速度为零时其达到最大速度，即此时牵引力等于阻力，有

解得

故D项错误。

故选A。

6. 如图所示，质量的物体静止在光滑水平面上，质量的物体以的初速度与发生碰撞，以的方向为正方向，则碰撞后两物体的速度可能是（　　）

A.    B.  

C.    D.  

【答案】D

【解析】

【详解】A．碰撞前的总动量为

碰撞后的总动量

可知

根据碰撞的特点，碰撞前后动量守恒，故A不符合题意；

B．碰撞前的总动量为

碰撞后的总动量

可知

碰撞前的总能量为

碰撞后的总能量为

可知

根据碰撞的特点可知，碰撞后的动能不增加，故B不符合题意；

C．根据碰撞的特点，碰撞后要满足运动关系

故C不符合题意；

D．碰撞前的总动量为

碰撞后的总动量

可知

碰撞前的总能量为

碰撞后的总能量为

可知

且碰撞后要满足运动关系

故D符合题意。

故选D。

7. 如图，光滑的水平地面上有一辆质量为m、长L=1m的平板车，车上有一个质量也为m的人，开始时人和车都静止，空气阻力忽略不计。当人从左向右行走的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 由于人与车之间有摩擦力，故系统动量不守恒

B. 人和车组成的系统机械能守恒

C. 当人从车的左端行走到右端，车运动的位移大小为0.5m

D. 人在车上行走，若人突然停止运动，则车由于惯性要过一会儿才停止运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．对人与车构成的系统进行受力分析，系统所受外力的合力为0，而摩擦力是系统的内力，因此系统动量守恒，A错误；

B．由于开始时人和车都静止，行走时，系统动能增加，则系统机械能增大，B错误；

C．根据动量守恒定律的位移表达式有

又

解得

C正确；

D．系统动量守恒，则

解得

可知，人与车的速度大小始终相等，即人在车上行走，若人突然停止运动，则车也将立即停止运动，D错误。

故选C。

8. 如图所示，质量分别为2m和m的可视为质点的小物块A和B放在粗糙的水平转台上，其离转轴的距离均为r，小物块与圆盘间的动摩擦因数均为μ，忽略空气阻力的影响，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当转台开始旋转时，下列说法正确的是（　　）

A. 若转速缓慢增加，小物块B先相对转台滑动

B. 在小物块均未相对转台滑动前，A的向心加速度比B大

C. 在小物块均未相对转台滑动前，A和B所受摩擦力大小相等

D. A、B两个小物块即将相对转台滑动的最大角速度ω均等于

【答案】D

【解析】

【详解】AD．对物块受力分析可知，两物块均由静摩擦力提供向心力

f=mω2r

当f达到最大静摩擦力时，角速度最大，根据牛顿第二定律得

μmg=mrω2

解得A、B两个小物块即将相对转台滑动的最大角速度ω为

可知其与物体的质量无关，只与物块的转动半径和动摩擦因数有关，当ω达到一定大小时，两物块一起相对转台滑动，故A错误，D正确；
B．在小物块均未相对转台滑动前，根据向心加速度公式，可知

a=ω2r

故A的向心加速度与B的向心加速度大小相等，与质量无关，故B错误；
C．在小物块均未相对转台滑动前，根据静摩擦力提供向心力

f=mω2r

可知A和B所受摩擦力大小与质量成正比，即A所受摩擦力大小为B的2倍，故C错误。
故选D。

二、多选题（本题共5小题，每题4分，共20分，选对但不全得2分）

9. 一河宽为d=300m，某船在静水中的速度是v1=10m/s，要渡过水流速度为v2=8m/s的河流，已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，则下列说法正确的是（　　）

A. 船到达对岸所用最短时间为30s

B. 船头的指向与上游河岸的夹角为37°时，船可以垂直到达正对岸

C. 船垂直到达正对岸的实际航行速度是6m/s

D. 船垂直到达正对岸所用时间为30s

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．若船到达对岸所用时间最短，需要船在静水中的速度垂直河岸，有

故A正确；

B．若船垂直到达正对岸，则需要沿着河岸的速度抵消为零，设船头的指向与上游河岸的夹角为，有

解得

故B正确；

C．船垂直到达正对岸，则实际航行速度是船速垂直河岸的分速度，为

故C正确；

D．船垂直到达正对岸时，所用时间为

故D错误。

故选ABC。

10. 质量为2kg的小铁球从某一高度由静止释放，经3s到达地面，不计空气阻力，g取10m/s2。则（　　）

A. 落地前小球的机械能守恒

B. 2s末重力的瞬时功率为400W

C. 2s内重力的平均功率为400W

D. 2s内小球动能增加量为200J

【答案】AB

【解析】

【详解】A．落地前只有重力对小球做功，则小球的机械能守恒，选项A正确；

B．自由落体运动，2s末物体速度

所以2s末重力的瞬时功率

选项B正确；

C．2s内重力的平均功率

选项C错误；

D．2s内小球动能增加量为

选项D错误。

故选AB。

11. 连接质量为和的小球A和B。支架的两直角边长度分别为和，支架可绕固定轴在竖直平面内无摩擦转动，如图所示，开始时边处于水平位置。由静止释放，则下列说法正确的是（　　）

A. A、B两球的速度最大值之比为

B. A球的速度最大时，两小球的总重力势能最小

C. A球的最大速度为

D. A球第一次转动到与竖直方向的夹角为45°时，A球的速度为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据题意可知，两球的角速度总是相等，根据

可得两球的速度最大值之比为

A错误；

B．由于两球的角速度总是相等，当A球的速度最大时，两球的总动能最大，根据系统机械能守恒可知，此时两小球的总重力势能最小，B正确；

CD．当与竖直方向的夹角为时，设此时A球的速度为，B球的速度为，根据系统机械能守恒可得

又

解得

由数学知识可知，当时，A球速度具有最大值，则有

D正确，C错误。

故选BD。

12. 如图所示，有一条柔软的质量为、长为的均匀链条，开始时链条的长在水平桌面上，而长垂于桌外，用外力使链条静止。不计一切摩擦，桌子足够高。下列说法中正确的是（　　）

A. 若自由释放链条，则链条刚离开桌面时的速度

B. 若自由释放链条，则链条刚离开桌面时的速度

C. 若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做功

D. 若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做功

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．若自由释放链条，以桌面为零重力势能参考平面，根据机械能守恒可得

解得链条刚离开桌面时的速度为

B正确，A错误；

CD．若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做的功等于垂于桌外链条增加的重力势能，则有

D正确，C错误。

故选BD。

13. 如图所示，在光滑的水平面上有两物体A、B，它们的质量均为m，在物体B上固定一个轻弹簧且处于静止状态，物体A以速度v0沿水平方向向右运动，通过弹簧与物体B发生作用，下列说法正确的是（　　）

A. 当弹簧获得的弹性势能最大时，物体A的速度为零

B. 当弹簧获得的弹性势能最大时，物体B的速度最大

C. 当弹簧获得的弹性势能最大时，物体B的动能为

D. 在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中，弹簧对物体A和物体B的冲量大小相等方向相反

【答案】CD

【解析】

【详解】A．当A的速度大于B的速度时，弹簧的压缩量逐渐增大。当A的速度小于B的速度时，弹簧的压缩量开始减小，所以当A、B速度相等时，弹簧被压缩到最短，弹簧的弹性势能最大，设系统的共同速度为v。以A、B组成的系统为研究对象，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

mv0 = 2mv

解得

故A错误；

B．在弹簧恢复原长之前，弹簧对B一直做正功，物体B的速度一直在增大，当在弹簧恢复原长之后，B开始做减速运动，所以当弹簧恢复原长时，物体B的速度最大。故B错误；

C．当弹簧获得的弹性势能最大时，物体B的动能为

故C正确；

D．在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中，弹簧对物体A和物体B的弹力大小相等，方向相反，根据

I = Ft

可知，弹簧对物体A和物体B的冲量大小相等，方向相反。故D正确。

故选CD。

三、非选择题（本题5小题，共48分）

14. 某实验小组用如图所示装置研究平抛运动。装置中，竖直硬板上依次固定着白纸和复写纸，可上下调节的水平挡板。小钢球从斜槽中某高度由静止释放，从斜槽末端飞出的钢球落到挡板上会挤压复写纸，在白纸上留下印记；上下调节挡板，通过多次实验，白纸上会留下钢球经过的多个位置，最终用平滑曲线将其连接，得到钢球做平抛运动的轨迹。

（1）下列说法正确的是________。

A.安装斜槽时，应保证斜槽末端的切线水平

B.钢球与斜槽间摩擦是造成实验误差的主要原因

C.上下移动水平挡板时，其高度必须等距离变化

D.钢球每次都应从斜槽中同一高度由静止释放

（2）一个小组的同学在实验中只画出了如图所示的一部分曲线，他们在曲线上取水平距离s相等的三点A、B、C，量得，利用这些数据，可求得（）

①照相机的频闪周期_____s；

②小球做平抛运动的初速度大小是_________；

③小球平抛运动到B位置的速度大小是__________。

【答案】    ①. AD    ②. 0.1    ③. 2.0    ④. 2.5

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1] A．安装斜槽时，为了保证小球做平抛运动，斜槽末端Q切线需水平，故A正确；

BD．钢球与斜槽间的摩擦不会引起实验的误差，只要让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，保证到达斜槽底端的速度大小相等即可，故B错误，D正确；

C．移动水平挡板时，高度不需要等距变化，故C错误；

故选AD。

（2）① [2]A到B和B到C的水平位移相等，则运动时间相等为T，在竖直方向上，根据判别式

可得照相机的频闪周期为

②[3]平抛运动的初速度为

③[4]因竖直方向的分运动，B点是A和C的中间时刻点，有

则B点的速度为水平速度和竖直速度的合成，有

15. 某同学用图示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，

（1）下列说法中正确的是__________

A.不需要测量重物质量

B.打点计时器应用干电池供电

C.选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的

D.实验时，应当先松开纸带让重物下落，然后接通电源

（2）进行实验时，得到如下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，动能变化量△Ek=__________（用题中所给的字母表示）

（3）如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出图线应是图中的__________，其斜率等于__________的数值。

A． B

C. D.

【答案】    ①. AC## CA    ②.     ③. D    ④. g（或“重力加速度”）

【解析】

【详解】（1）[1] A．实验要验证的关系是

两边消掉m，则实验时不需要称量重物质量，A正确；

B．打点计时器应用交流电源供电，B错误；

C．选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好，C正确；

D．实验时，应该先接通电源，然后松开纸带让重物下落，D错误。

故选AC。

（2）[2] 根据匀变速直线运动的推论：一段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，有

则动能的变化量

（3）[3] 根据需要验证的方程

即

则图像是一条过原点倾斜的直线，D项正确，ABC错误。

故选D。

 [4] 由

知图像的斜率等于g的数值。

16. 一名滑雪运动员在倾角θ=30°的山坡滑道上训练，运动员及装备的总质量m=80kg，滑道与水平地面平滑连接。如图所示，滑雪运动员从滑道上由静止开始匀加速直线滑下，经过t=8s滑下路程x=128m到达坡底，又在水平面上滑行了一段距离后停下。g取10m/s2，求：

（1）滑雪运动员沿山坡滑道下滑过程中的加速度大小；

（2）滑雪运动员在运动的全过程中克服阻力做功W克的大小。

【答案】（1）4m/s2；（2）

【解析】

【详解】（1）滑雪运动员沿滑道下滑过程

代入数值解得

a=4m/s2

（2）滑雪运动员运动全过程，根据动能定理有

，

代入数值解得

17. 火星的半径是地球半径的0.5倍，质量为地球质量的十分之一，忽略星球自转影响，地球表面重力加速度取10m/s2。

（1）求火星表面重力加速度大小；

（2）在火星上将一可视为质点的物体在离地面2m高处以初速度10m/s水平抛出，不计阻力，求物体落地时的水平位移大小；

（3）在火星表面，用一根长为1m不可伸长的轻绳系着装有水的水桶（可视为质点），在竖直平面内做圆周运动，求最高点水不流出的最小速率。

【答案】（1）4m/s2；（2）10m；（3）2m/s

【解析】

【详解】（1）在星球表面上，根据万有引力等于重力可得

解得

设火星表面的重力加速度为g′，可得火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为

则

g′=0.4g地=0.4×10m/s2=4m/s2

（2）物体的竖直位移为

水平位移为

联立解得

x=10m

（3）在最高点时，水的重力恰好作为水做圆周运动所需要的向心力，即

解得最小速率为

18. 如图，一滑板的上表面由长度为L的粗糙水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，滑板静止于光滑的水平地面上，物体P（可视为质点）置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为μ（已知μ<1，但具体大小未知），一根长度为L、不可伸长的轻细线，一端固定于O′点，另一端系一小球Q，小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与O′同一高度（细线处于水平拉直状态），然后由静止释放，小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知小球Q的质量为m，物体P的质量为2m，滑板的质量为6m，R=，重力加速度为g，不计空气阻力，求：（结果可用根式和分式表示）

（1）小球Q与物体P碰撞前瞬间，细线对小球拉力的大小；

（2）小球Q与物体P碰撞后瞬间，物体P速度的大小；

（3）若要保证物体P既能到达圆弧BC，同时不会从C点滑出，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数μ的取值范围；

（4）若μ=，物体P运动轨迹的最高点与C点间的高度差。

【答案】（1）；（2） ；（3） ；（4）

【解析】

【详解】（1）由机械能守恒定律可得

则

由牛顿第二定律可得

则细线对小球拉力的大小为

（2）小球Q与物体P碰撞后瞬间，由动量守恒定律得

由能量守恒定律得

解得

（3）如果物体P运动到C点与滑板共速，根据动量守恒和能量守恒得

解得

如果物体P运动到B点与滑板共速，根据水平动量守恒和能量守恒得

解得

所以物体P与滑板水平部分的动摩擦因数范围为

（4）由题可知，物体P运动到C点时，水平方向与滑板共速，竖直方向有向上的速度，之后物体P会离开滑板做斜上抛运动，在最高点时竖直速度为零，水平速度与滑板速度相同。根据水平动量守恒和能量守恒得

解得