2021-2022年重庆市西南大学附中高二（下）期末物理试题含解析

这是一份2021-2022年重庆市西南大学附中高二（下）期末物理试题含解析，共28页。试卷主要包含了考试结束后，将答题卡交回， 图，35m/s等内容，欢迎下载使用。
  西南大学附中2021-2022学年度下期期末考试高二物理试题注意事项：1.答卷前考生务必把自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2.回答选择题时用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑；回答非选择题时，用0.5毫米黑色墨迹签字笔将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将答题卡交回（试题卷自己保管好，以备评讲）。一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分，每小题只有一项符合题目要求。）1. 北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示，运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。忽略空气阻力，则以下说法正确的是（　　）
 A. 裁判给运动员的滑雪动作打分时，可将运动员视为质点B. 运动员从a点到c点的位移大小为hC. 在c点，地面对运动员的作用力大于运动员对地面的作用力D. 运动员从b处起跳后位于空中时，处于失重状态【答案】D【解析】【详解】A．裁判给运动员的滑雪动作打分时，不能将运动员看成质点，如果看成质点，则看不出运动员的动作，故A错误；B．运动员从a点到c点的位移大小为a点到c点的直线距离，由图可知，从a点到c点的位移大小大于，故B错误；C．由牛顿第三定律可知，在c点，地面对运动员的作用力大小等于运动员对地面的作用力大小，故C错误；D．运动员从b处起跳后位于空中时，具有向下的加速度，处于失重状态，故D正确。故选D。2. 轿车的加速度变化影响乘客的舒适度，加速度变化率越小，乘坐轿车的人感到越舒适。加速度变化率是描述加速度随时间变化快慢的物理量，其单位为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【详解】加速度变化率的表达式为，的单位是，时间的单位时，则加速度变化率的单位为，故C正确，ABD错误。故选C。3. 神舟十三号返回舱进入大气层一段时间后，逐一打开引导伞、减速伞、主伞，最后启动反冲装置，实现软着陆，某兴趣小组研究了减速伞打开后返回舱的运动情况，将其运动简化为竖直方向的直线运动，其图像如图所示，设该过程中，重力加速度不变，返回舱质量不变，下列说法正确的是（　　）
 A. 在时间内，返回舱的速度随时间增大B. 在时间内，返回舱的加速度随时间增大C. 在时间内，返回舱的平均速度小于D. 在时间内，返回舱受到向上的力逐渐增大【答案】C【解析】【详解】A．由图可知，在时间内，返回舱的速度随时间减小，故A错误；B．根据图像中，图线的斜率表示加速度大小，由图可知，在时间内，图线的斜率越来越小，则返回舱的加速度随时间减小，故B错误；C．根据图像中，图线的斜率表示加速度大小，由图可知，在时间内，返回舱做加速度减小的减速运动，假设返回舱的速度由匀减速到，根据匀变速平均速度公式可知，此时返回舱的平均速度为由图可知，返回舱做加速度减小的减速运动时的位移小于做匀减速运动的位移，则返回舱的平均速度小于，故C正确；D．根据图像中，图线的斜率表示加速度大小，由图可知，在时间内，返回舱做加速度减小的减速运动，设返回舱受到向上的力为，由牛顿第二定律有可得可知，返回舱受到向上的力逐渐减小，故D错误。故选C。4. 图（a）所示医用智能机器人在巡视中沿医院走廊做直线运动，图（b）是该机器人在某段时间内的位移—时间图像（后10s的图线为曲线，其余为直线）。以下说法正确的是（　　）A. 机器人在0~30s内的位移大小为2mB. 0~10s内，机器人做匀加速直线运动C. 10~30s内，机器人的平均速度大小为0.35m/sD. 机器人在5s末的速度与15s末的速度相同【答案】AC【解析】【详解】A．根据图像可知，机器人在0～30s内的位移大小为2m，A正确；B．位移时间图线的斜率可反映速度，0～10s内，图线的斜率不变，机器人做匀速运动，B错误；C．10～30s内，平均速度为m/s=0.35m/sC正确；D．0～10s内图线的斜率与10s～20s内图线的斜率关系为：k1=-k2所以机器人在5s末的速度与15s末的速度等大反向，因速度是矢量，D错误。故选AC。5. 一本书平放在水平桌面上，将一张纸夹在书页间，如图所示。现用水平力F将纸向右抽出，书本保持静止状态，则以下说法正确的是（　　）A. 纸受到的书本的摩擦力向右B. 纸上下表面所受的摩擦力大小相等、方向相反C. 书本受到桌面的静摩擦力向左D. 书本共受到五个力的作用【答案】C【解析】【详解】A．根据题意可知，纸相对于书本向右运动，则纸受到的书本的摩擦力向左，故A错误；B．设A4纸的质量为，A4纸以上书本的质量为，A4纸与书本间的动摩擦因数，则纸上表面所受的摩擦力大小为方向向左，纸下表面所受的摩擦力大小为方向向左，即纸上下表面所受的摩擦力大小不相等、方向相同，故B错误；C．结合A分析，由牛顿第三定律可知，书本受到A4纸向右的滑动摩擦力，根据平衡条件可知，书本受到桌面的静摩擦力向左，故C正确；D．对书本受力分析可知，书本受重力、地面的支持力、地面的静摩擦力、A4上下表面的滑动摩擦力和A4纸对上半部分书本的支持力及下半部分的压力，共七个力，故D错误。故选C。6. 汽车在平直公路上行驶，某时刻关闭发动机，此后的图像如下图所示，下列说法中正确的是（　　）
 A. 关闭发动机后3s内汽车位移大小是12mB. 关闭发动机时汽车的速度大小是10m/sC. 关闭发动机后汽车加速度大小是D. 关闭发动机后第2s内平均速度大小是6m/s【答案】B【解析】【详解】汽车关闭发动机后做匀减速直线运动，有整理可得BC．结合图像，有解得故B正确；C错误；A．刹车时间为关闭发动机后3s内汽车位移大小就是2.5s内的位移大小，即故A错误；D．关闭发动机后第2s内平均速度大小是故D错误。故选B。7. 如图所示，轻绳一端固定于天花板上的O点，另一端系于质量为m的三角板上的a点，水平拉力F作用于三角板上的c点，当三角板静止时，轻绳与竖直方向夹角为。已知重力加速度为g，则下列说法正确是（　　）A. 轻绳拉力大小为B. 外力F大小为C. 若保持轻绳拉力方向不变，使外为F逆时针缓慢转动，则外力F先减小后增大D. 若保持外力F的方向不变，使轻绳绕O点逆时针缓慢转动，则轻绳的拉力先增大后减小【答案】C【解析】【详解】AB．根据题意，对三角板受力分析，受重力、轻绳的拉力和水平拉力，如图所示由平衡条件有解得，故AB错误；C．若保轻绳拉力方向不变，使外为F逆时针缓慢转动，如图所示可知，外力F先减小后增大，故C正确；D．若保持外力F的方向不变，使轻绳绕O点逆时针缓慢转动，设轻绳与竖直方向的夹角为，则逐渐增大，由平衡条件由可得可知，轻绳的拉力增大，故D错误。故选C。8. 已知A与B的质量分别为，，A与B间的动摩擦因数，B与水平面间的动摩擦因数，如图甲、乙所示。现用大小为的水平力F，分别作用在A、B上，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，则各物体所受摩擦力的情况是（　　）A. 甲图中，A不受摩擦力，B受到地面水平向左的大小为的摩擦力B. 甲图中，A受摩擦力水平向右，大小为；B受地面的摩擦力水平向左，大小为C. 乙图中，A受摩擦力水平向左，大小为；B受地面的摩擦力水平向左，大小为D. 乙图中，A受摩擦力水平向左，大小为；B受地面的摩擦力水平向左，大小为【答案】D【解析】【详解】根据题意可知，A、B间的最大静摩擦力为地面与B间的最大静摩擦力为AB．甲图中，由于则B由静止开始运动，假设A、B保持静止，由牛顿第二定律有解得对A，设A、B间静摩擦力为，由牛顿第二定律有则假设成立，即A、B一起向右加速运动，则A受B水平向右的静摩擦力，大小为，B受地面水平向左的滑动摩擦力，大小为，故AB错误；CD．乙图中，根据题意，由于A、B间最大静摩擦力小于B与地面间的最大静摩擦力，则A、B间发生相对运动，对A分析，可知A受B水平向左的滑动摩擦力，大小为，由牛顿第三定律可知，B受A向右的滑动摩擦力，大小为小于B与地面间的最大静摩擦力，则B仍然静止不动，则B受地面水平向左的静摩擦力，大小为，故C错误，D正确。故选D。二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）9. 在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（　　）A. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分很多个小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法B. 伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法C. 在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了等效替代法D. 在研究互成角度的力的合成时，让合力与分力作用效果相同，这是采用了理想模型法【答案】AB【解析】【详解】A．推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多个小段儿，每一小段儿近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里是采用了微元法，故A正确；B．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法，故B正确；C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了控制变量法，故C错误；D．在研究互成角度的力的合成时，让合力与分力作用效果相同，这是采用了等效替代法，故D错误。故选AB。10. 如图所示，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动，某时刻突然撤去该拉力，则（　　）
 A. 撤去拉力前，弹簧弹力的大小为FB. 撤去拉力前，弹簧弹力的大小为C. 撤去拉力瞬间，P的加速度大小为D. 撤去拉力瞬间，P的加速度大于Q的加速度【答案】BD【解析】【详解】设滑块P、Q的质量均为AB．根据题意，以两滑块和弹簧为整体，受力分析，由平衡条件有设弹簧弹力为，对滑块，由平衡条件有可得故A错误，B正确；CD．撤去拉力瞬间，弹簧的形变量没有发生变化，则弹簧的弹力不变，对滑块Q，合力不变仍为零，则滑块Q的加速度为零，对于滑块P，受弹簧向左的拉力和地面向左的摩擦力，由牛顿第二定律有可得故C错误，D正确故选BD。11. 一物块质量为，在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取。则（　　）A. 时物块回到初始位置 B. 时物块改变运动方向C. 时物块的速度为零 D. 时间内物块运动的总路程为【答案】CD【解析】【详解】根据题意，取向右为正方向，在内，由牛顿第二定律有解得根据运动学公式可得，物体在末的速度为由公式可得，物体在内的位移为物体在后，由牛顿第二定律有解得设物体减速到零的时间为，由运动学公式可得，由公式可得，物体减速运动的位移为物体在内，由牛顿第二定律有解得由公式可得，运动的位移为A．由上述分析可得，物体在内的位移为即时物块未回到初始位置，故A错误；BC．由上述分析可得，物体在时速度为零，运动方向发生改变，故B错误，C正确；D．由上述分析可得，时间内物块运动的总路程为故D正确。故选CD。12. 如图，与水平面的夹角为30°的倾斜传送带以恒定速度v=5.5m/s顺时针转动，上端与一倾角也为30°的足够长的斜面对接，物块从传送带底端以速度v0=3m/s沿传送带向上滑上传送带。物块与斜面和传送带间的动摩擦因数相同。从物块刚滑上传送带开始计时，下列关于物块在传送带和斜面上滑动的速度v随时间t变化的关系图像可能正确的是（　　）
 A.  B. C.  D. 【答案】AC【解析】【详解】C.物块的初速度v0=3m/s<v=5.5m/s，则所受滑动摩擦力向上，若，则物体在传送带上一直匀速上滑，冲上斜面后匀减速直线运动；若，则物体在传送带上匀减速上滑，若在冲上斜面之前速度减为零向下做匀加速直线运动，回到出发点速度为3m/s，故C正确；D.若，则物体在传送带上匀减速上滑，若速度未减为零就冲上斜面，加速度为之前速度减为零向下做匀加速直线运动，由图可知，v轴上半轴图线与t轴围成的面积小于下半轴图线与t轴围成的面积，故D错误；A.若，则物体在传送带上匀加速上滑，当物体和皮带共速后一起匀速，此后冲上斜面后匀减速直线运动到速度等于零静止，故A正确；B.若，则物体在传送带上匀加速上滑，当物体和皮带还未共速就进入斜面向上减速到零，然后保持静止，故B错误。故选AC。三、填空题（共16分）13. 某物理兴趣小组用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下：
 （1）查找资料，得知每枚硬币的质量为；（2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如下表：序号12345硬币数量n/枚510152025长度10.5112.0213.5415.0516.56（3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；___________
 （4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为___________；（5）由上述条件得冰墩墩玩具的质量为___________g（结果保留3位有效数字）。（6）取重力加速度，可求得橡皮筋的劲度系数为___________（结果保留3位有效数字）。【答案】    ①.     ②.     ③. 131    ④. 【解析】【详解】（3）[1]根据题中表格数据，描点画图，如图所示
 （4）[2]由图（c）可知，刻度尺的分度值为，则橡皮筋的长度为（5）[3]根据题意，设弹簧的劲度系数为，弹簧原长为，一枚硬币的质量为，由胡克定律可得整理得代入数据解得，则有当时，解得则冰墩墩玩具的质量为（6）[4]由（5）中分析可知可得14. 某实验小组利用图（a）所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系，实验过程如下：（1）首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上，然后将纸带穿过打点计时器与小车相连。（2）用垫块将木板一端垫高，调整垫块位置，平衡小车所受摩擦力及其他阻力。若某次调整过程中打出纸带如图（b）所示（纸带上的点由左至右依次打出），则垫块应该___________（填“往左移”“往右移”或“固定不动”）。（3）在细绳一端挂上钩码，另一端通过定滑轮系在小车前端。（4）把小车靠近打点计时器，接通电源，将小车由静止释放。小车拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图（c）所示。已知打点计时器所用交流电的频率为，纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出。打出E点时小车的速度大小为___________（结果保留3位有效数字）。（5）保持小车和钩码的质量不变，在小车上安装一薄板。实验近似得到的某时刻起小车的图像如图（d）所示，由图像可知小车加速度大小___________（填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”）。据此可以得到的实验结论是___________。【答案】    ①. 往左移    ②.     ③. 逐渐减小    ④. 空气阻力随速度的增大而增大【解析】【详解】（2）[1]根据图（b）可知，小车在做减速运动，则平衡摩擦力不足，则垫块应该往左移。（4）[2]根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打出E点时小车的速度大小为（5）[3]根据图像中图线的斜率表示加速度大小，由图（d）可知，图线的斜率越来越小，小车加速度大小逐渐减小。[4] 由图（d）可知，小车的速度越大，加速度越小，由牛顿第二定律由可知，空气阻力增大，据此可以得到的实验结论是空气阻力随速度的增大而增大。四、计算题（本题共3个小题，共36分，请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）15. 如图所示为一滑梯的实物图，滑梯的斜面段长度，与水平面的夹角，水平段与斜面段平滑连接。小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下，到达斜面底端后水平滑行一段距离，停在水平段某处。已知小朋友与滑梯斜面段和水平段间的动摩擦因数均为，不计空气阻力。已知，，重力加速度g取。求：（1）小朋友到达斜面底端时的速率v；（2）小朋友在水平滑道上运动的时间t。
 【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意，由动能定理有代入数据解得（2）根据题意，在水平段上，由牛顿第二定律有根据运动学公式有联立解得16. 如图甲所示，倾角为的木楔放置在水平面上，质量为的木块在木楔斜面上正好能匀速下滑。已知木块在下列各种运动中，木楔始终保持静止。（已知，，取）。（1）求木块与木楔斜面间的动摩擦因数；（2）如图乙所示，若用水平恒力推着木块沿斜面匀速上升，求推力的大小；（3）如图丙所示，若用平行于木楔斜面的力拉着木块沿斜面匀速上升，求拉力的大小及地面对木楔的摩擦力大小。【答案】（1）；（2）；（3），【解析】【详解】（1）木块在木楔斜面上正好能匀速下滑，由平衡条件可得（2）用水平恒力推着木块沿斜面匀速上升，木块受力分析如图所示根据正交分解可得联立上式可得（3）用平行于木楔斜面的力拉着木块沿斜面匀速上升，假设木块的摩擦力与支持力的合力为，方向与垂直斜面方向夹角为，由受力分析可知利用平衡状态下受力对称性，可知假设木块对木楔反作用力为，地面对木楔的摩擦力为，如图受力分析由木楔水平方向平衡方程可得根据牛顿第三定律结合上述条件可得【点睛】此题引入摩擦角，可以简化受力分析，使三角函数运算较为简单。17. 新交规规定：“在没有信号灯的路口，一旦行人走上人行道，机动车车头便不能越过停止线”。如图甲所示，一长度为的卡车以的初速度向左行驶，车头距人行道距离为，人行道宽度为。同时，一距离路口为的行人以的速度匀速走向长度为的人行道。图乙为卡车的侧视图，货箱可视为质点，货箱与车之间的动摩擦因数为，货箱距离车头、车尾的间距分别为、。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，求：（1）当司机发现行人在图中位置时立即做匀加速直线运动，要保证卡车整体穿过人行道时，人还没有走上人行道，卡车的加速度最小为多少；（2）如果司机以第（1）间的最小加速度加速，且穿过人行道后立即匀速，通过计算说明货箱是否会掉下来；（3）若司机发现行人在图示位置时立即做匀减速直线运动，要保证不违反交规，且货箱不撞到车头，求卡车刹车时加速度大小需要满足的条件。【答案】（1）；（2）见详解；（3）【解析】【详解】（1）根据题意，由公式可知，人走上人行道的时间为由图可知，卡车整体穿过人行道运动的位移为设卡车的加速度为，由公式，满足题意条件有又有解得即卡车的加速度最小为。（2）根据题意，假设货箱与货车保持相对静止，设货箱的质量为，由牛顿第二定律可得，货箱受到的静摩擦力为则货箱与货车间发生相对滑动，由牛顿第二定律可得，货箱的加速度为根据公式可得，货车整体过人行道时的速度为假设货箱没有掉下来，设经过时间货箱的速度与货车速度相等，则有解得货箱的位移为货车的位移为可得则假设错误，货箱会从货车上掉下来。（3）根据题意可得，行人通过人行横道得时间为假设汽车12s时刚到人行道，则有解得则说明假设不成立，则可知，最小加速度时，汽车运行40m减速到零，则有解得当箱子刚好不撞上车头时，加速度最大，对货车有对货物有又有解得即刹车时加速度应满足的条件为