北京市通州区区2021-2022学年高一下学期期末物理试题（解析版）

北京市通州区区2021-2022学年高一下学期期末物理试题

一、单选题

排球运动是大家非常喜爱的一种球类运动。如图所示，在运动中，运动员会将排球击打过网。不计空气阻力，取重力加速度

1．以地面为参考系，排球沿水平方向被击出后，在空中做（　　）

A．平抛运动 B．自由落体运动

C．匀速直线运动 D．匀减速直线运动

2．排球沿水平方向被击出到落地所用时间约为0.80s，则排球被击打时距地面的高度约为（　　）

A．0.64m B．0.84m C．3.2m D．6.4m

3．在排球沿水平方向被击出到落地的过程中，排球的动能（　　）

A．逐渐减小 B．逐渐增大

C．保持不变 D．先减小后增大

4．排球沿水平方向被击出后经过时间（未落到地面）速度为，此时重力的瞬时功率（　　）

A． B． C． D．

5．如果排球沿斜上方被击出，从被击出到落地的过程中，排球的机械能（　　）

A．逐渐减小 B．逐渐增大

C．保持不变 D．先减小后增大

【答案】1．A    2．C    3．B    4．A    5．C

【解析】1．以地面为参考系，排球沿水平方向被击出后，在空中做平抛运动，故选A。

2．排球沿水平方向被击出到落地所用时间约为0.80s，则排球被击打时距地面的高度约为

故选C。

3．在排球沿水平方向被击出到落地的过程中，只有重力做正功，排球的动能逐渐增大，故选B。

4．排球沿水平方向被击出后经过时间（未落到地面）速度为，此时重力的瞬时功率为

故选A。

5．如果排球沿斜上方被击出，从被击出到落地的过程中，只有重力对排球做功，排球的机械能保持不变，故选C。

如图所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，原长为。质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处自由下落，与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为x时，铁球下落到最低点（弹簧始终在弹性限度内变化）。不计空气阻力，重力加速度为g。设原长处为a点，铁球下落到的最低点为b点。

6．在铁球由静止开始下落运动到a点的过程中，铁球的动能（　　）

A．变大 B．不变 C．变小 D．先变大后变小

7．在铁球由静止开始下落运动到b点的过程中，铁球的重力势能（　　）

A．变大 B．不变 C．变小 D．先变大后变小

8．在铁球由静止开始下落运动到b点过程中，重力的瞬时功率（　　）

A．变大 B．不变 C．变小 D．先变大后变小

9．铁球由a点下落到b点时，下列说法正确的是（　　）

A．弹簧弹性势能减少

B．铁球重力势能增加

C．弹簧弹性势能的增加量等于铁球重力势能的减少量

D．弹簧弹性势能的增加量大于铁球重力势能的减少量

10．铁球由a点下落到b点时，弹簧的弹性势能增加量为（　　）

A． B． C． D．

【答案】6．A    7．C    8．D    9．D    10．D

【解析】6．在铁球由静止开始下落运动到a点的过程中，铁球的动能一直变大，故选A。

7．在铁球由静止开始下落运动到b点的过程中，铁球的重力势能一直变小，故选C。

8．在铁球由静止开始下落运动到b点过程中，根据

由于铁球下落的速度先变大后变小，可知重力的瞬时功率先变大后变小，故选D。

9．AB．铁球由a点下落到b点时，弹簧弹性势能增加，铁球重力势能减少，AB错误；

CD．铁球由a点下落到b点时，根据系统机械能守恒可知，弹簧弹性势能的增加量等于铁球重力势能的减少量与动能减少量之和，故弹簧弹性势能的增加量大于铁球重力势能的减少量，C错误，D正确。

故选D。

10．铁球由a点下落到b点时，弹簧弹性势能的增加量等于铁球重力势能的减少量与动能减少量之和，则有

又

联立可得

故选D。

双人花样滑冰是极具观赏性的冬奥运动项目之一。比赛中，有时女运动员被男运动员拉着，以男运动员为轴旋转离开冰面在空中做水平面内的匀速圆周运动，如图所示。通过目测估计男运动员的手臂与水平冰面的夹角约为45°，女运动员的质量约为50kg，男运动员的质量约为70kg，取重力加速度，忽略空气阻力。

11．女运动员旋转的加速度约为（　　）

A． B． C． D．

12．男运动员旋转的角速度为，女运动员旋转的角速度为，下列说法正确的是（　　）

A． B． C． D．

13．男运动员对女运动员的拉力约为（　　）

A．250N B．500N C．700N D．1400N

14．男运动员对冰面的压力约为（　　）

A．200N B．500N C．700N D．1200N

15．男运动员的手臂与水平冰面的夹角变小一些，下列说法正确的是（　　）

A．男运动员对女运动员的拉力大小不变

B．女运动员旋转的加速度大小不变

C．女运动员旋转的线速度大小不变

D．女运动员旋转的角速度变大

【答案】11．C    12．B    13．C    14．D    15．D

【解析】11．女运动员在水平面做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得

解得女运动员旋转的加速度为

故选C。

12．男运动员与女运动员双手总是在同一直线上，可知男运动员与女运动员在相同时间内转过的角度一定相同，根据角速度定义可知，男运动员与女运动员角速度相等，即。

故选B。

13．女运动员在水平面做匀速圆周运动，竖直方向受力平衡，则有

男运动员对女运动员的拉力约为

故选C。

14．设冰面对男运动员的支持力为，根据受力平衡可得

根据牛顿第三定律可知，男运动员对冰面的压力约为。

故选D。

15．A．以女运动为对象，竖直方向根据受力平衡可得

解得

男运动员的手臂与水平冰面的夹角变小一些，可知男运动员对女运动员的拉力变大，A错误；

B．以女运动为对象，根据牛顿第二定律可得

解得

男运动员的手臂与水平冰面的夹角变小一些，可知女运动员旋转的加速度变大，B错误；

C．设男女运动员两手臂的总长度为，以女运动为对象，根据牛顿第二定律可得

解得

男运动员的手臂与水平冰面的夹角变小一些，可知女运动员旋转的线速度变大，C错误；

D．以女运动为对象，根据牛顿第二定律可得

解得

男运动员的手臂与水平冰面的夹角变小一些，可知女运动员旋转的角速度变大，D正确。

故选D。

二、实验题

16．某组同学利用图1所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）他们在做实验时进行了如下操作，其中操作正确的步骤是__________（选填选项前的字母）。

A．将打点计时器接到直流电源上

B．应选择体积小、质量大的重锤

C．释放纸带前，纸带应保持竖直

（2）已知重锤的质量为，当地重力加速度为，两相邻计数点间的时间间隔为。为了验证机械能是否守恒，需要比较重锤下落过程中任意两点间的动能变化量与重力势能变化量。如图2所示，是打出的某条纸带，为起始点。

从打点到打点的过程中，重锤重力势能的减少量为_________；（选填选项前的字母）

A．            B．            C．

从打点到打点的过程中，重锤动能的增加量为_________。（选填选项前的字母）

A．            B．            C．

（3）他们在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点的距离，计算对应各计数点重锤的速度，并描绘出图像，如图所示，能大致正确描述变化规律的图像是___________。（选填选项前的字母）

A．            B．

C．            D．

（4）某同学根据（3）中的图像做出如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重锤下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确，并说明理由____。

【答案】     BC##CB     B     C     A     见解析

【详解】（1）[1]

A．打点计时器需要接到低压交流电源上，A错误；

B．为了减小阻力的影响，应选择体积小、质量大的重锤，B正确；

C．释放纸带前，纸带应保持竖直，以减小纸带受到的阻力影响，C正确。

故选BC。

（2）[2]从打点到打点的过程中，重锤重力势能的减少量为

故选B。

[3]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于这段时间的平均速度，打点时重锤的速度为

从打点到打点的过程中，重锤动能的增加量为

故选C。

（3）[4]根据

可得

则图像为过原点的直线，故选A。

（4）[5]在重物下落过程中，若受到一定的阻力且恒定不变，根据动能定理可得

可得

可知图像仍然为过原点的一条直线，但由于受到阻力作用，重物下落过程中机械能不守恒，因此该同学的判断依据不正确。

三、解答题

17．某公园内有一个滑梯，滑板长度为L，滑板与水平地面的夹角为θ。一质量为m的儿童从顶端滑下，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：

（1）儿童滑到底端过程中重力做的功；

（2）儿童到达滑梯底端时儿童的动能；

（3）儿童下滑过程中因摩擦产生的热量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）重力做功

（2）由受力分析可知

根据动能定理

得

（3）摩擦生成的热量为

18．如图所示，小物块（可视为质点）以初速度从粗糙水平桌面上某处开始运动，经一段时间后到桌子边缘，以速度飞离桌面，最终落到水平地面上。已知小物块的质量，初速度，桌面高，小物块落地点距飞出点的水平距离，不计空气阻力，取重力加速度．求：

（1）小物块飞离桌面时速度的大小；．

（2）桌面的摩擦力对小物块所做的功。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）小物块飞离桌面后做平抛运动，竖直方向有

解得

水平方向有

解得

（2）小物块在桌面上滑行过程，根据动能定理可得

解得桌面的摩擦力对小物块所做的功为

19．已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。

（1）已知地球自转的周期为，求地球表面赤道处的重力加速度g；

（2）2022年5月10日，天舟四号货运飞船与“天宫号”空间站组合体成功对接，交会对接完成后转入组合体飞行段，标志着我国空间站的全面建造更进一步。对接后的组合体质量为m，绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地球表面高度为h。求对接后的组合体的运行速度v；

（3）设某行星与太阳间的距离为r，根据开普勒第三定律及向心力相关知识，证明太阳对该行星的作用力F与成反比。

【答案】（1）；（2）；（3）见解析

【详解】（1）地球表面赤道处的物体，受到的万有引力等于重力与随地球自转所需向心力之和

解得

（2）对组合体，由引力作为向心力可得

解得组合体的运行速度为

（3）该行星（设其质量为m2）受到太阳的作用力作为向心力，可得

又

联立解得

即太阳对该行星的作用力F与成反比。

20．水电站常用水库出水管道处水流的动能发电。如图所示，出水管道的直径与管道到水库水面高度相比很小，管道截面积为。假设液体不可压缩并忽略流体各部分由于相对运动出现的黏性力和液面高度的变化。重力加速度为。试回答以下问题：

（1）求出水口处水流的流速；

（2）设出水管道水平，出水口距地面的高度差为，水的密度为，取地面为零势能面。求当水流稳定时，出水口距地面间水柱的机械能。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）在水面处取质量为的水，在流向出口的过程中，根据机械能守恒可得

解得出水口处水流的流速为

（2）水从出水口流出后，做平抛运动，落地时间为，有

空中水柱的质量为

取地面为零势能面，空中水柱的机械能为

联立解得

四、选择题组

如图所示，2021年11月神舟十三号宇航员从“天宫号”出舱完成相关的太空作业。已知“天宫号”空间站绕地球的运行可视为匀速圆周运动，运行轨道半径为，周期约为1.5h；地球同步卫星轨道半径为。

21．关于宇航员出舱后所处的运动状态，下列说法正确的是（　　）

A．平衡 B．超重 C．失重 D．无法判定

22．关于“天宫号”运行轨道半径为与地球同步卫星运行轨道半径为的大小关系，下列说法正确的是（　　）

A． B． C． D．

23．关于“天宫号”加速度与地球同步卫星加速度的大小关系，下列说法正确的是（　　）

A． B． C． D．

24．关于“天宫号”角速度与地球同步卫星角速度的大小关系，下列说法正确的是（　　）

A． B． C． D．

25．关于“天宫号”运行的线速度大小与地球同步卫星运行的线速度大小的比值大小，下列说法正确的是（　　）

A． B． C． D．

【答案】21．C    22．C    23．B    24．B    25．B

【解析】21．宇航员出舱后只受地球万有引力作用，加速度指向地心，处于失重状态，故选C。

22．根据万有引力提供向心力可得

解得

由于空间站的周期约为1.5h，同步卫星的周期为24h，即，可知，故选C。

23．根据万有引力提供向心力可得

解得

由于，可知，故选B。

24．根据角速度与周期关系

可得

故选B。

25．根据线速度与周期关系

可得

故选B。