2021-2022学年陕西省宝鸡市渭滨区高一（下）期末物理试题含解析

  高一年级物理试卷

（202206）

一、选择题（共12小题，计52分。 第1—8题为单选，每个4分；第9-12题为多选，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错误选项得0分，并把选项填涂在答题卡上）

1. 一个物体在3个恒力的作用下做匀速直线运动，现撤去其中两个力，保持第三个力大小和方向均不变．关于该物体此后的运动，下列说法正确的是（ ）

A. 不可能做圆周运动 B. 可能做圆周运动

C. 可能继续做匀速直线运动 D. 一定做匀变速直线运动

【答案】A

【解析】

【详解】试题分析：物体受到三个力的作用，物体做匀速直线运动，这三个力是平衡力，如果其中一个力突然消失，剩余的两个力的合力与撤去的力等值、反向、共线，是非平衡力，物体在非平衡力的作用下一定改变了物体的运动状态；曲线运动的条件是合力与速度不共线．

解：作匀速直线运动的物体受到三个力的作用，这三个力一定是平衡力，如果其中的一个力突然消失，剩余的两个力的合力与撤去的力等值、反向、共线；

A、若撤去一个力后，其余两个力的合力恒定，而匀速圆周运动合力一直指向圆心，是变力，所以不可能做匀速圆周运动．故A正确，B错误；

C、若撤去一个力后，物体受到的合力与速度的方向相同，则物体做匀加速直线运动；若撤去一个力后，物体受到的合力与速度的方向相反，则物体做匀减速直线运动；曲线运动的条件是合力与速度不共线，当其余两个力的合力与速度不共线时，物体做曲线运动；由于合力恒定，故加速度恒定，即物体做匀变速曲线运动，故CD错误；

故选A．

【点评】本题考查了曲线运动的条件以及三力平衡的知识，关键根据平衡得到其余两个力的合力恒定，然后结合曲线运动的条件分析．

2. 质量为的物体置于倾角为的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着与小车，与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率水平向右做匀速直线运动，当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角时如图，下列判断正确的是

A. 的速率为 B. 的速率为

C. 绳的拉力等于 D. 绳的拉力小于

【答案】B

【解析】

【详解】AB．将小车的速度v沿绳子方向和垂直于绳子方向正交分解，如图所示

物体P的速度与小车沿绳子方向的速度相等，则有

故B正确，A错误；

CD．小车向右运动，所以减小，不变，所以逐渐变大，说明物体P沿斜面向上做加速运动。对物体P受力分析可知，物体P受到竖直向下的重力，垂直于斜面向上的支持力，沿绳向上的拉力T，沿斜面和垂直斜面建立正交轴，沿斜面方向由牛顿第二定律可得

可得

故CD错误。

故选B。

3. 如图所示是消防车利用云梯（未画出）进行高层灭火，消防水炮离地的最大高度H=40m，出水口始终保持水平且出水方向可以水平调节，着火点在高h=20m的楼层，其水平射出的水的初速度在5m/s≤v0≤15m/s之间，可进行调节，出水口与着火点不能靠得太近，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则（　　）

A. 如果要有效灭火，出水口与着火点的水平距离x最大为40m

B. 如果要有效灭火，出水口与着火点的水平距离x最小为10m

C. 如果出水口与着火点的水平距离x不能小于15m，则射出水的初速度最小为5m/s

D. 若该着火点高度为40m，该消防车仍能有效灭火

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】AB．出水口与着火点之间的高度差为

又

解得

又

因此出水口与着火点的水平距离x的范围

故B正确，A错误；

C．如果出水口与着火点水平距离不能小于15 m，则最小出水速度为7.5 m/s，故C错误；

D．如果着火点高度为40 m，保持出水口水平，则水不能到达着火点，故D错误。

故选B。

4. 如图所示，一个圆盘绕过圆心O且与盘面垂直的竖直轴匀速转动角速度为，盘面上有一质量为m的物块随圆盘一起做匀速圆周运动，已知物块到转轴的距离为r，下列说法正确的是（   ）

A. 物块受重力、弹力、向心力作用，合力大小为m2r

B. 物块受重力、弹力、摩擦力、向心力作用，合力大小为m2r

C. 物块受重力、弹力、摩擦力作用，合力大小为m2r

D. 物块只受重力、弹力作用，合力大小为零

【答案】C

【解析】

【详解】对物体进行受力分析可知物体受重力、圆盘对它的支持力及摩擦力作用。

物体所受的合力等于摩擦力，合力提供向心力。根据牛顿第二定律有：

选项ABD错误，C正确。

故选C。

5. 北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星（    ）

A. 周期大 B. 线速度大 C. 角速度大 D. 加速度大

【答案】A

【解析】

【详解】卫星有万有引力提供向心力有

可解得

可知半径越大线速度，角速度，加速度都越小，周期越大；故与近地卫星相比，地球静止轨道卫星周期大，故A正确，BCD错误。

故选A。

6. 如图所示，完全相同的四个木块放于水平地面上，在大小相等的恒力F作用下沿水平地面发生了相同的位移。关于力F做功，下列表述正确的是（　　）

A. 图甲中，因为木块与地面间没有摩擦力，所以力F做的功最少

B. 图乙中，力F做的功等于摩擦力对木块做的功

C. 图丙中，力F做的功等于木块重力所做的功

D. 图丁中，力F做的功最少

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AD．由

W＝Flcos α

可知，F、l相同，α越大，力F做的功越少，D正确，A错误。

B．图乙中，力F做的功与摩擦力对木块做的功的大小关系不能判断，选项B错误；

C．图丙中，重力做功为零，则力F做的功大于木块重力所做的功，选项C错误。

故选D。

7. 米歇尔•麦耶和迪迪埃•奎洛兹因为发现了第一颗太阳系外行星﹣飞马座51b而获得2019年诺贝尔物理学奖。飞马座51b与恒星相距为L，构成双星系统（如图所示），它们绕共同的圆心O做匀速圆周运动。设它们的质量分别为m1、m2且（m1＜m2），已知万有引力常量为G．则下列说法正确的是（ ）

A. 飞马座51b与恒星运动具有相同的线速度

B. 飞马座51b与恒星运动所受到的向心力之比为m1：m2

C. 飞马座51b与恒星运动轨道的半径之比为m2：m1

D. 飞马座51b与恒星运动周期之比为m1：m2

【答案】C

【解析】

【详解】BD．双星系统属于同轴转动的模型，具有相同的角速度和周期，两者之间的万有引力提供向心力，故两者向心力相同，故BD错误；

C．根据＝，则半径之比等于质量反比，飞马座51b与恒星运动轨道半径之比，即r1：r2＝m2：m1，故C正确；

A．线速度之比等于半径之比，即v1：v2＝m1：m2，故A错误。

故选C.

8. 在离地面高为处竖直上抛一质量为的物块，抛出时的速度为，它落到地面时的速度为，用表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】物块从高为处竖直上抛到落到地面的运动中，设物块克服空气阻力所做的功为Wf，由动能定理可得

解得

ABD错误，C正确。

故选C。

9. 某机车发动机的额定功率为P=3.6×106W，该机车在水平轨道上行驶时所受的阻力为f=kv（k为常数），已知机车的质量为M=2.0×105kg，机车能达到的最大速度为vm=40m/s，重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（　　）

A. 机车的速度达到最大时所受的阻力大小为9×104N

B. 常数k=1.0×103kg/s

C. 当机车以速度v=20m/s匀速行驶时，机车所受的阻力大小为1.6×104N

D. 当机车以速v=20m/s匀速行驶时，机车发动机的输出功率为9×105W

【答案】AD

【解析】

【详解】A．机车的速度达到最大时所受的阻力

故A项正确；

B．据阻力为f=kv可得

故B项错误；

CD．机车以速度20m/s匀速行驶时，则有

机车以速度20m/s匀速行驶时，机车发动机的输出功率

故C项错误，D项正确。

10. 如图所示，一轻弹簧一端固定在O点，另一端系一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让小球自由摆下，不计空气阻力，在小球由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是 (　　)

A. 小球的机械能守恒

B. 小球的机械能减少

C. 小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变

D. 小球和弹簧组成的系统机械能守恒

【答案】BD

【解析】

【详解】AB、由A到B的过程中，弹簧对小球做负功，则小球的机械能将减少，故A错误，B正确；
C、根据系统的机械能守恒知，小球的动能、重力势能与弹簧的弹性势能之和不变，而小球的动能增大，则小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和变小，故C错误；
D、只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，即弹簧与小球的总机械能守恒，故D正确。

故选BD。

11. 质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，绳a与水平方向成θ角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）

A. a绳的张力不可能为零

B. a绳的张力随角速度的增大而增大

C. 当角速度，b绳将出现弹力

D. 若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以a绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知a绳的张力不可能为零，故A正确；

B．根据竖直方向上平衡得

解得

可知a绳的拉力不变，故B错误；

C．当b绳拉力为零时，有

解得

可知当角速度时，b绳出现弹力故C正确；

D．由于b绳可能没有弹力，故b绳突然被剪断，a绳的弹力可能不变，故D错误。

故选AC。

12. 一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向下运动，则在此物体下降h高度的过程中，物体的(　　)

A. 重力势能减少了2mgh

B. 动能增加了2mgh

C. 机械能保持不变

D. 机械能增加了mgh

【答案】BD

【解析】

【详解】A．下降h高度，则重力做正功mgh，所以重力势能减小mgh，A错误；

B．根据动能定理可得F合h=ΔEk，又F合=ma=2mg，故ΔEk=2mgh，B正确；

CD．重力势能减小mgh，而动能增大2mgh，所以机械能增加mgh，C错误，D正确．

二、填空与实验题（每空或每问3分，计18分）

13. 一个物体以初速度水平抛出，经过一段时间后其速度方向与水平方向夹角为，若重力加速度为，则为___________。

【答案】

【解析】

【详解】速度方向与水平方向夹角为，设此时竖直方向速度大小为，则

解得

平抛运动在竖直方向为自由落体，故

解得

14. 物体从高空坠落到地面，即使质量较小，也可能会造成危害。设一质量为的苹果从距离地面处由静止下落，取重力加速度，落地时苹果的动能约为___________。

【答案】

【解析】

【详解】依题意，根据动能定理，可得

代入题中相关数据求得：落地时苹果的动能

15. 某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。

实验步骤如下：

（1）用电磁铁吸住一个小铁球，将光电门A固定在立柱上，小铁球底部处于同一竖直位置，光电门B固定在立柱上的另一位置，调整它们的位置使铁球、光电门在同一直线上；

（2）切断电磁铁电源，小铁球开始下落，数字计时器测出小铁球通过光电门A和光电门B的时间分别为。

请回答下列问题：

（1）切断电磁铁电源之前，需要调节底座螺丝，使立柱处于_______，以确保小铁球能通过两个电光门。

（2）实验中还需要测量的物理量是___________（填选项前的字母）。

A．小铁球的质量

B．小铁球的直径

C．光电门A、B间的距离

（3）小铁球经过光电门B时的速度可表示为=_________（用测量的物理量表示）。

（4）在误差允许范围内，若满足关系式_______，即可验证机械能守恒（用测量的物理量和重力加速度g表示）。

【答案】    ①. 竖直    ②. BC    ③.     ④.

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]切断电磁铁电源之前，需要调节底座螺丝，使立柱处于竖直，以确保小铁球能通过两个电光门。

（2）[2]实验中，小球通过两个光电门时的速度分别为

要验证的关系是

即

则还需要测量的物理量是小铁球的直径以及光电门A、B间的距离，故选BC。

（3）[3]小铁球经过光电门B时的速度可表示为

（4）[4]由上述分析可知，在误差允许范围内，若满足关系式

即可验证机械能守恒。

三、综合题（共3小题， 第16题8分、第17提12分、第18题10分，共计30分）。要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数字计算的题要写出明确的数值和单位。只有最后结果的计零分）

16. 如图所示是物体在相互垂直的方向和方向运动的图象。根据图像所提供的数据，求：

（1）时物体的速度大小； 

（2）在到内，判断物体做何种运动？

【答案】（1）；（2）匀加速直线运动

【解析】

【详解】（1）由图可知，时，方向速度大小为，方向速度大小为，则合速度大小为

（2）时速度与水平方向夹角正切值

到内方向的加速度

方向的加速度

加速度与水平方向夹角的正切值

由于

可知物体做匀加速直线运动。

17. 卫星绕某行星做匀速圆周运动的速率的平方（）与卫星的轨道半径的倒数（）的关系如图所示，图中为图线纵坐标的最大值，图线的斜率为，万有引力常量为，则根据图像及题意，求

（1）行星的质量；

（2）行星的密度；

（3）行星的第一宇宙速度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）卫星绕行星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有

得图象的函数表达式为

由于图线斜率为k，可知行星质量为

（2）根据图象可知行星半径为，则行星密度为

（3）由图象可知行星第一宇宙速度vI满足

则有

18. 如图所示，用长为的轻绳把一个小铁球挂在离水平地面高为的点，小铁球以为圆心在竖直面内做圆周运动且恰好能到达最高点A处，不计空气阻力，重力加速度为，若运动到最高点时轻绳被切断，求

（1）小铁球落到地面时速度的大小；

（2）小铁球刚落到地面时离点距离。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小球刚好能沿绳—球模型到达最高点时，绳拉力为零，只有重力提供向心力，有

得

最高点剪断绳后，小球做平抛运动落地，对这一过程由动能定理

联立可得落地速度

（2）从最高点A处开始做平抛运动

得

水平位移

小铁球刚落到地面时离点距离