福建省宁德市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-解答题

福建省宁德市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-解答题

一、解答题

1．（2020春·福建宁德·高一期末）如图所示，质量m=2.0kg的物体静止于粗糙水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.25，在水平拉力F=10N作用下开始向右运动5m。重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。在此过程中求：

(1)拉力做的功W；

(2)物体的末速度v。

2．（2020春·福建宁德·高一期末）近年来我国探月工程取得重大进展，设想几年后我国宇航员登上月球，在月球表面h高处静止释放小球，经时间t落地，已知月球的半径为R，引力常量为G。忽略月球自转，求：

(1)月球表面的重力加速度g；

(2)月球的质量M；

(3)月球的第一宇宙速度v。

3．（2020春·福建宁德·高一期末）如图甲所示，光滑水平面OB与倾角为的粗糙斜面BC平滑交于B点，轻弹簧左端固定于竖直墙面，质量m=2kg的滑块将弹簧压缩至D点，由静止释放，滑块脱离弹簧后的速率时间图象如图乙所示。重力加速度g取10m/s2，sin=0.6，cos=0.8.求：

(1)释放滑块前弹簧的弹性势能Ep；

(2)滑块与斜面之间的动摩擦因数μ；

(3)滑块到斜面底端时重力的瞬时功率P。

4．（2020春·福建宁德·高一期末）如图所示，长为L的不可伸长的轻绳一端固定在O点，另一端系着质量为m的小球，竖直线段OB长度也为L，E为OB的中点。将小球拉至与O点等高的A点，由静止释放，不计空气阻力，重力加速度为g。

(1)求小球经过B点的速度vB；

(2)若钉子固定在OB上的某点C，不计轻绳与钉碰撞时的机械能损失，小球恰好能绕C点做圆周运动，求B到C的距离r；

(3)若轻绳的承受拉力较小，将钉子固定在D点，ED水平且与OD的夹角θ=37°。小球从圆弧AF上某位置静止释放，运动到最低点时，轻绳刚好达到最大拉力而断开，之后小球经过B点，求轻绳能承受的最大拉力Fm。

5．（2021春·福建宁德·高一期末）如图所示，某同学到超市购物，用大小为20 N，方向与水平成60°角斜向上的拉力F拉购物篮，以1 m/s的速度v匀速前进。求：

（1）前进6 s 内拉力所做的功W；

（2）6 s末拉力做功的功率P。

6．（2021春·福建宁德·高一期末）中国的面食文化博大精深，其中“山西刀削面”堪称一绝。如图所示，面团到锅上边沿的竖直距离，最近的水平距离，用刀削下面片，面片以的水平速度飞向锅中。已知锅的直径，重力加速度，不计空气阻力，面片可视作质点。求：

（1）面片到达锅上边沿所用的时间t；

（2）若保证削出的面片落入锅中，面片的水平初速度应满足什么条件。

7．（2021春·福建宁德·高一期末）2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。假设“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动周期为T。已知火星的半径为R，火星表面的重力加速度的大小为g，引力常量为G，不考虑火星的自转影响。求：

（1）火星的质量M；

（2）火星的第一宇宙速度v；

（3）“天问一号”绕火星飞行时的距离火星表面的高度h。

8．（2021春·福建宁德·高一期末）如图所示，滑槽A紧靠左边固定挡板，静止在光滑水平面上，质量，其左侧是半径R=1.8m的光滑圆弧，右侧是长的水平台面，质量为可视为质点的小滑块B置于滑槽A顶端，B与A水平部分的动摩擦因数，宽度的粗糙平台MN与A右侧等高，N处有一个弹性卡口，现让小滑块B从图中位置由静止释放，滑至A右端时恰好与A达到共同速度，当B通过M、N区域后碰撞弹性卡口的速度v不小于2m/s时可通过弹性卡口，速度小于2m/s时以原速率反弹，重力加速度，求：

（1）滑块B刚下滑到圆弧底端时受到的支持力N的大小；

（2）A、B达到共同速度时速度的大小；

（3）若B与MN之间的动摩擦因数，讨论因μ的取值不同，B在MN平台上通过的路程。

9．（2022春·福建宁德·高一期末）无人机在距离水平地面高度5m处，以速度1m/s水平匀速飞行并释放包裹，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2求：

（1）包裹从释放点到落地点的水平距离；

（2）包裹落地时的速度（答案可以保留根号）。

10．（2022春·福建宁德·高一期末）2021年10月3日神舟十三号飞船发射成功，神舟十三号与中国空间站的天和核心舱对接后，与空间站一起绕地球做匀速圆周运动，三位宇航员在空间站驻留六个月从事各项科研工作。已知我国空间站距离地球表面的高度为h，地球质量为M，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。求：

（1）空间站绕地球做匀速圆周运动的周期T；

（2）在空间站中，宇航员长期处于失重状态，为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，其半径为r，绕中轴匀速旋转，如图所示。宇航员（可视为质点）站在旋转舱内的侧壁上，若要感受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，旋转舱绕其中轴匀速转动的角速度ω应为多大。

11．（2022春·福建宁德·高一期末）如图所示，轨道在竖直平面内，其中为光滑斜面，为粗糙水平面，长度为，动摩擦因数为，为光滑半圆形轨道，半径为。质量为的小物块P在斜面上距水平面高处由静止释放，沿着轨道运动。小物块可视为质点，且通过转折处时无能量损失，重力加速度为。求：

（1）小物块在水平面上滑行时加速度的大小；

（2）若小物块恰好能过最高点，求它在处时的速度；

（3）要使小物块P紧贴圆形轨道运动，小物块P释放高度应满足什么条件？

参考答案：

1．(1)50J；(2)，方向水平向右

【详解】(1)拉力做的功为

(2)由动能定理得

解得

方向水平向右。

2．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)小球从月球表面h高处静止释放，做匀加速直线运动，则有

解得：

(2)对月球表面物体，由万有引力定律得

把g代入解得：

(3)对于近月球卫星有

（或）

代入相关量，解得：

即月球的第一宇宙速度为：

3．(1)64J；(2)0.25； (3)

【详解】(1)由能量守恒得

代入数据得

(2)1s－2s内有

由牛顿第二定律

解得

(3)滑块下滑

发生的位移为

到底端过程中有

此时功率为

联立解得

4．(1) ；(2)；(3)

【详解】(1)从A到B，由机械能守恒

解得

(2)设BC长度为r，小球绕C点做圆周，在最高点有

解得

(3)由几何关系得小球绕D点做圆周运动的半径

小球在其圆周最低点到B的水平距离

设小球在其圆周最低点的速度为，由平抛运动的规律得

解得

在圆周最低点有

解得

5．（1）；（2）

【详解】（1）6s内购物篮前进的位移

拉力对购物篮做的功为

解得：。        

（2）根据

解得：。

6．（1）；（2）

【详解】（1）面片落到锅中所用时间

得

（2）当恰好落到左边沿时

当恰好落到右边沿时

因锅的直径为0.4m，若保证削出的面片落入锅中，面片水平位移应满足

初速度的范围为

7．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）忽略火星自转，对火星表面质量为m的物体，根据万有引力定律，有

解得

（2）忽略火星自转，设火星近地卫星的质量为m0，根据万有引力定律，有

解得

（3）设天问一号质量为m´，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有

联解得

8．（1）；（2）；（3）见解析

【详解】（1）设B滑到A的底端时速度为，根据机械能守恒定律得

小球在圆弧底端合力提供向心力有

联立解得

（2）设B从圆弧底端到两者速度相等的过程中，A前进了s，A、B获得共同速度为，由动能定理得对B物体

对A物体

解得

（3）设B到达卡口的速度，B将从平台右侧离开，由动能定理得

解得

若

B从卡口右侧离开，通过的路程

如果

B到达卡口的速度小于，B将被弹回，在平台做减速运动，到达为零；或未到卡口时速度减小为零，该过程通过的路程为，由动能定理得

解得

取

代入上式，解得

说明B无法返回到M点。

即当

时

当

时

9．（1）1m；（2），水平方向夹角，

【详解】（1）不计空气阻力，包裹在空中做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动

则

在水平方向上做匀速直线运动，释放点到落地点的水平距离

（2）在竖直方向上做自由落体运动，着地瞬间的竖直速度

包裹着地瞬间的速度

设着地瞬间的速度与水平方向成角，有

10．（1）；（2）

【详解】（1）空间站绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有

不考虑地球自转时，质量为物体，在地球表面的重力

可得

（2）当人随空间站一起自转且加速度为时，可获得与地球表面相同的重力，则

旋转舱内的侧壁对宇航员的支持力，提供宇航员圆环绕中心匀速旋转向心力

解得

11．（1）；（2）；（3），

【详解】（1）水平面上对物块受力分析，根据牛顿第二定律得

解得加速度大小为

（2）由题意得，在点满足

从到根据动能定理得

联立解得

（3）要使物块P紧贴圆形轨道运动，则物块要过点或仅上升到半圆形轨道圆心等高处的下方位置返回。

①物体要过点，在点的速度应满足，物块从静止释放到点过程，根据动能定理可得

解得

②仅上升到半圆形轨道圆心等高处的下方位置返回，即物块沿圆形轨道上升的高度应满足

根据动能定理可得

解得