2021-2022学年安徽省六安市第一中学高一下学期期末物理含答案

六安一中2021～2022学年度第二学期高一年级期末考试

物理试卷

时间：75分钟     分值：100分

一、选择题（本题包括10小题，共44分．每小题给出的四个选项中，1～6题只有一项选择是正确的，每小题4分，7～10题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

1. 北京冬奥会于2022年2月4日开幕，在2月8日进行的自由式滑雪女子大跳台比赛中，中国选手谷爱凌获得了该项目历史上第一块金牌。下图为“大跳台”赛道的示意图，由助滑道、起跳区、着陆坡、终点线、停止区组成。下列说法正确的是（　　）

A. 助滑道上运动员下蹲，双臂向后紧贴身体，以减小起跳时的速度

B. 运动员在助滑道上加速下滑时，运动员处于超重状态

C. 所有运动员在着陆坡落地时，他们的速度方向一定相同

D. 着陆时运动员控制身体屈膝下蹲，是为了减小平均冲击力

【答案】D

【解析】

【详解】A．助滑道上运动员下蹲，双臂向后紧贴身体，以减小起跳时的空气阻力，增加起跳速度，A错误；

B．运动员在助滑道上加速下滑时，运动员处于失重状态，B错误；

C．由于运动员在空中完成各种动作，调整运动姿态，改变空气阻力，从而使落地时的速度方向不一定相同，C错误；

D．着陆时运动员控制身体屈膝下蹲，延长落地时间，从而减小平均冲击力，D正确。

故选D。

2. 如图所示，所有接触面均光滑，质量为M的半圆弧槽静止地靠在竖直墙面处，A、B是槽的两个端点，C为槽的底部中点。现将质量为的小球自槽口A点由静止释放，下列说法中正确的是（　　）

A. 小球从A到C运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量守恒

B. 小球从A到C运动过程中，小球重力做功的瞬时功率越来越大

C. 小球从C到B运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量守恒

D. 小球从C到B运动过程中，小球和槽组成的系统机械能守恒，动量不守恒

【答案】D

【解析】

【详解】A、依据能量守恒和动量守恒的条件，小球从A到C运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量不守恒，故A错误；

B、根据瞬时功率的定义式有

可知，小球在A点，重力瞬时功率为0；小球在C点，速度方向与重力方向垂直，重力瞬时功率为0；在其他中间位置不为零，则小球从A到C运动过程中，重力的瞬时功率先变大后变小，故B错误；

CD、依据能量守恒和动量守恒的条件，小球从C到B运动过程中，球和槽组成的系统机械能守恒；水平方向上动量守恒，竖直方向上不守恒，所以系统动量不守恒，故C错误，D正确。

故选D。

3. 仰卧起坐（SITUP），是一种常见的体育运动，能增强腹部肌肉的力量。《国家学生体质健康标准》规定高一年级女生一分钟仰卧起坐完成23个得60分，完成53个得100分。某高中女生在一分钟内完成40个，估算她在这个过程中的平均功率（　　）

A. 70W B. 700W C. 1000W D. 1400W

【答案】A

【解析】

【详解】ABCD．女生上身质量约为30kg，每一次仰卧起坐过程中上身重心上升约为35cm，则一分钟内克服重力做功为

所以平均功率约为

故A正确，BCD错误。

故选A。

4. 平底煎锅正在炸豆子。假设每个豆子质量均为m，弹起的豆子均垂直撞击平板锅盖，撞击速度均为v。每次撞击后速度大小均变为，撞击的时间极短，发现质量为M的锅盖刚好被顶起。重力加速度为g，则单位时间撞击锅盖的豆子个数为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】取竖直向下为正方向，设时间内撞击锅盖的豆子个数为n，则由动量定理可得

因为锅盖刚好被顶起，所以

所以有

解得

单位时间撞击锅盖的豆子个数为，故A正确，B、C、D错误。

故选A。

5. 北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入空间站；并于2021年12月9日15点40分，2022年3月23日15点40分分别开通了两次“天宫课堂”，点燃了无数青少年的航天梦想。如图所示，设半径为的圆形轨道I为空间站运行轨道，半长轴为的椭圆道II为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点。已知万有引力常量为，地球半径为，地球的自转周期为。下列说法正确的是（　　）

A. 载人飞船若要进入轨道I，需要在点减速

B. 航天员在空间站总是“飘来飘去”是因为其处于平衡状态

C. 空间站在圆轨道I上运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为

D. 根据题中信息，可求出地球的密度

【答案】C

【解析】

【详解】A．卫星从低轨道变轨到高轨道需要点火加速，故载人飞船若要进入轨道I，需要在点加速，A错误；

B．航天员在空间站总是“飘来飘去”是因为地球对航天员的万有引力刚好提供航天员绕地球转动所需的向心力，航天员处于完全失重状态，B错误；

C．根据开普勒第三定律可得

可得空间站在圆轨道I上运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为

C正确；

D．空间站绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得

解得

由于不知道空间站的运行周期，求不出地球的质量，故根据题中信息，求不出地球的密度，D错误；

故选C。

6. 质量相同的小球1、2用轻质细线连接，小球1用轻质细线系于O点，两细线长度相同，小球1、2绕竖直轴O做匀速圆周运动，空气阻力忽略不计，下列四个图中可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】

对小球1受力分析得

同理，对小球2受力分析得

因为小球2靠重力和拉力的合力提供向心力，所以可知

即

则

故

故选D。

7. 放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用，在0~6s内其速度与时间图像和该拉力的功率与时间图像分别如图（甲）和（乙）所示，下列说法正确的是（　　）

A. 滑动摩擦力大小为5N

B. 0~6s内拉力做的功为30J

C. 0~6s内物体位移大小为30m

D. 合力在0~6s内做的功与0~2s内做的功相等

【答案】CD

【解析】

【详解】A．在2～6s内，v=6m/s，P=10W，物体做匀速运动，摩擦力f=F，由

则有

故A错误；

B．由功率与时间图像围成的面积等于力做的功，则在0～6s内拉力做的功为

故B错误；

C．由速度与时间图像围成的面积等于物体的位移，则0～6s内物体的位移大小

故C正确；

D．故在0～6s内与0～2s内动能变化相同，则根据动能定理可知，合外力在0～6s内做的功与0～2s内做的功相等，D正确。

故选CD。

8. 从地面上的A点竖直上抛一个物体，初动能EkA＝100J，最高点为B点，从B点下落到C点的过程机械能损失ΔEBC＝5J，C点时的动能EkC＝30J，上升和下落的过程中空气阻力大小恒定。规定地面为零重力势能点，则（　　）

A. 最高点时的重力势能为87.5J B. 上升过程损失的机械能为20J

C. 落地时的动能为60J D. 重力的大小是阻力大小的7倍

【答案】AD

【解析】

【详解】D．最高点为B点，从B点下落到C点的过程，克服摩擦力做功使得机械能损失，故

从B点下落到C点的过程，由动能定理得

联立得

D正确；

A．从A点上升到B点的过程，由动能定理得

解得最高点时的重力势能为87.5J，A正确；

B．上升损失的机械能为

B错误；

C．落地时的动能为

C错误。

故选AD。

9. 如图所示，DO是水平面，AB是斜面，滑块（可视为质点）从A点由静止出发沿ABD滑动到D点速度大小为v0。若已知该滑块与斜面、水平面和圆弧轨道之间的动摩擦因数处处相同且不为零，轨道转折处平滑相接。下列说法正确的是（   ）

A. 若让滑块从D点以速度v0出发，沿DBA滑动，则恰好能滑到顶点A

B. 若让滑块从D点以速度v0出发，沿DBA滑动，则一定不能滑到顶点A

C. 如果斜面改为AC，让滑块从A点由静止出发沿ACD下滑到D点的速度，大小一定为v0

D. 如果斜面改为为圆弧轨道AEB，让滑块从A点由静止出发沿AEB滑动到D点的速度大小一定为v0

【答案】BC

【解析】

详解】C．如图

题中滑块（可视为质点）从A点由静止出发沿ABD滑动到D点，有

即有

可见与α无关，假设同样条件沿ACD，则有

即有

说明从A到D，其他条件不变情况下，与路径无关，C正确；

AB．若让滑块从D点以速度v0出发，沿DBA滑动，由功能关系可得

可得，若让滑块从D点以速度v0出发，沿DBA滑动，则一定不能滑到顶点A，A错误、B正确；

D．该让滑块从A点由静止出发沿AEB滑动到D点，沿DEA滑动，由于物体在圆弧轨道时，压力大于在斜面上的压力，所以摩擦力做的功更多，故该物体到D点速度要比v0小，D错误。

故选BC。

10. 如图，一质量为2m、半径为R的四分之一光滑圆弧槽，放在光滑的水平面上，底端B点切线水平，有一质量为m、可视为质点的小球由槽顶端A点静止释放。不计空气阻力，在小球下滑至槽底端B点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 若圆弧槽不固定，小球和槽组成的系统动量守恒

B. 若圆弧槽不固定，小球水平方向的位移大小为

C. 圆弧槽固定和不固定两种情形下，小球滑到B点时的速度之比为

D. 圆弧槽固定和不固定两种情形下，圆弧槽对地面的最大压力之比为9:7

【答案】BC

【解析】

【详解】A．若圆弧槽不固定，小球和槽组成的系统水平方向受合外力为零，则水平方向动量守恒，A错误；

B．若圆弧槽不固定，对小球和槽组成的系统水平方向动量守恒，则

解得小球水平方向移动的位移为

B正确；

C．圆弧槽固定时小球滑到B点时的速度

圆弧槽不固定情形下，由动量守恒和能量关系可知

解得

则圆弧槽固定和不固定情形下，小球滑到B点时的速度之比为

C正确；

D．由C中分析可知，若圆弧槽固定，小球到达底端时

解得

则圆弧槽对地面的最大压力为

若圆弧槽不固定，小球到达底端时

解得

则圆弧槽对地面的最大压力为

圆弧槽固定和不固定两种情形下，圆弧槽对地面的最大压力之比为

D错误。

故选BC。

二、实验题（11题每空2分，12题每空1分，共15分）

11. 为了探究平抛运动的规律，某同学用如图（a）所示的装置进行实验。

（1）为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是___________。

A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放     B．斜槽轨道必须光滑

C．斜槽轨道末端必须水平                       D．本实验必需的器材还有刻度尺和停表

（2）甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立坐标系，如图（b）所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹符合的抛物线。若坐标纸中每个小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出___________，小球平抛运动的初速度___________。（重力加速度为g）

（3）乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图（c）所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每个小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知：小球从O点运动到A点所用时间与从A点运动到B点所用时间的大小关系为：___________（选填“>”“<”或“=”）；小球平抛运动的初速度___________，小球平抛运动的初始位置坐标为___________。

【答案】    ①. AC##CA    ②.     ③.     ④. =    ⑤.     ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1]AB．为了保证小球的初速度相等，小球每次应从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A正确，B错误；

C．为了保证小球的初速度水平，斜槽末端必须水平，故C正确；

D．该实验不需要停表，运动的时间可以通过下降的高度求出，故D错误。

故选AC；

（2）[2]根据题意已知轨迹符合抛物线公式，因此将M点坐标代入公式可得加速度

[3]平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，所以有

两式联立解得平抛运动初速度为

（3）[4]平抛运动水平方向做匀速直线运动，运动时间与距离成正比，所以有

所以

[5]平抛运动竖直方向做自由落体运动，且小球从O点运动到A点所用时间与从A点运动到B点所用时间相等，所以根据逐差法可得

解得

因为平抛运动水平方向做匀速直线运动，所以根据位移与时间的关系可得小球水平方向的速度即初速度为

[6]设小球平抛运动初始点为C，小球竖直方向做自由落体运动，根据自由落体的运动规律可知从开始下落，相邻相等时间内竖直位移之比为，根据图（c）可知

且小球从O点运动到A点所用时间与从A点运动到B点所用时间相等，所以可知

所以初始点C的纵坐标为-L；同时小球水平方向做匀速直线运动，因此初始点C的横坐标为-4L，则初始位置的坐标为。

12. 利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）为验证机械能是否守恒，除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是___________；

A．交流电源     B．刻度尺     C．天平（含砝码）     D．秒表

（2）大多数学生的实验结果显示，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

（3）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到计数起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘图像，如下判断正确的是___________.

A．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒

B．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒

C．若图像是一条不经过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定不守恒

D．若图像是一条不经过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒

【答案】    ①. AB    ②. C    ③. BD

【解析】

【详解】（1）[1]打点计时器使用交流电源；实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺；实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平；

（2）[2]AB．利用公式计算重物速度或利用公式计算重物速度，就认为下落的加速度为重力加速度，这样的处理结果没有误差，二者相等，故AB错误；

C．由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确；

D．该实验中重力势能的减少量大于动能的增加量是属于系统误差，多次测量求解平均值可以减少相对误差，不会减少系统误差，故D错误；

（3）[3] AB．在重物下落h的过程中，若初速度为零、阻力f恒定，根据动能定理得

整理得

则图象就是过原点的一条直线，所以若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒，故A错误B正确；

C．在重物下落h的过程中，若初速度不为零、阻力为零，根据动能定理得

整理得

此时图像是一条不经过原点的直线，但重物下落过程中机械能守恒，故C错误；

D．在重物下落h的过程中，若初速度不为零、阻力f恒定，根据动能定理得

整理得

此时图像是一条不经过原点的直线，但重物下落过程中机械能不守恒，故D正确。

三、解答题（本题共4小题，共41分。计算过程写在答题卡上的指定区域内，解答题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能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

13. 如图所示，一个质量为m=2kg的小球以初速度v0=2m/s从P点水平抛出，从光滑圆弧ABC的A点沿切线方向进入（不计空气阻力，进入圆弧时无动能损失），已知圆弧的圆心为O，半径r=0.3m，，g取10m/s2求：

（1）小球到达A点时的速度vA及PA的竖直高度h

（2）小球滑到B点时轨道对小球的支持力

【答案】（1）4m/s ,0.6m；（2）

【解析】

【详解】（1）小球沿A点切线方向进入，故小球在A点的速度为

小球在A点竖直方向的分速度为

由竖直方向上运动学关系得

联立解得

（2）从A点运动到B点，根据动能定理得

小球滑到B点时，根据牛顿第二定律得

联立解得

14. 如图所示，光滑水平面与竖直平面内的光滑半圆形导轨在B点平滑连接，半圆形导轨半径为，间的距离，一个质量为的物块在外力作用下将弹簧压缩至A处，自静止释放后恰能通过半圆轨道的最高点C，已知重力加速度。

（1）求弹簧被压缩至A点时的弹性势能。

（2）若只将间的水平面换成粗糙的，要保证物块在半圆形轨道内运动时不脱离轨道，试求物块与水平面间的动摩擦因数的取值范围。

【答案】（1）12.5J；（2）

【解析】

【详解】（1）物块恰通过C点时，重力提供向心力，则

在物块由A点到C点的过程中，对物块和弹簧组成的系统，根据机械能守恒定律得

联立两式，解得

（2）物块恰能到达B点时，在物块由A点运动到B点过程中，根据动能定理得

解得

物块恰能到达与圆心O等高的位置D时，在物块由A点运动到D点过程中，根据动能定理得

解得

所以物块与水平面间的动摩擦因数的取值范围为

15. 如图所示，传送带与水平面之间的夹角为，其上、两点的距离为，传送带在电动机的带动下以的速度向上匀速运动，现将一质量为的小物体轻放在传送带上点，已知小物体与传送带间的动摩擦因数为，在传送带将物体从点送到点的过程中，取，求：

（1）小物体由运动到的时间；

（2）电动机由于传送小物体多输出的电能。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设小物块轻放在传送带上点时的加速度为，根据牛顿第二定律可得

解得

设小物块经过时间与传送带共速，则有

解得

小物块做匀加速的位移为

物块与传送带共速后，与传送带保持相对静止一起做匀速运动，则有

小物体由运动到的时间为

（2）小物块做匀加速阶段与传送带发生的相对位移为

此过程因摩擦产生的内能为

传送带将物体从点送到点的过程中，根据能量守恒可知，电动机由于传送小物体多输出的电能为

16. 质量为M=0.6kg小车，原来静止在光滑水平轨道上，有两根长度均为L=0.8m的细绳，一根系在固定的挡板D上；另一根系在小车C上，下面各挂一只小球，小球的质量分别为mA=0.4kg，mB=0.2kg，静止时两小球正好相切，且切点与两球心同在一水平面上，如图所示，如果将A球拉成水平后由静止释放，在最低点与B球碰撞，碰后A球继续向右运动，上升的最大高度为h=0.2m。求：

（1）碰后瞬间B球的速度

（2）碰撞后B球升高的最大高度；

（3）小车能达到的最大速度。

【答案】（1） ；（2） ；（3）

【解析】

【详解】（1）A球下落以及碰后上升时由机械能守恒定律

AB碰撞过程由动量守恒定律

解得

（2）对BC系统，当B上升到最大高度时，由动量守恒

由能量关系可知

解得

（3）当B再次回到最低点时小车的速度最大，则由动量守恒

由能量关系可知

解得小车的最大速度