四川省绵阳市三台中学2022-2023学年高一物理下学期期末模拟训练试题（二）（Word版附解析）

四川省三台中学2022-2023学年高一下学期末

物理模拟训练试题二

第I卷（选择题）

一、单项选择题（本题共8道小题，每小题4分，共32分；每小题只有一个选项符设合题意）

1. 小船在水速较小的河中横渡，并使船头始终垂直河岸航行，到达河中间时，突然上游放水使水流速度加快，则对此小船渡河的说法中正确的是（　　）

A. 小船渡河时间不变，位移将变大

B. 小船渡河时间变长，位移将变大

C. 因船头始终垂直河岸，故渡河时间及位移都不会变化

D. 因船速与水速关系未知，故无法确定渡河时间及位移的变化

【答案】A

【解析】

【详解】因为各分运动具有独立性，在垂直于河岸方向上有

可知运动的时间仍然不变且最短，合运动与分运动具有等时性；在沿河岸方向上有

水流速度加快，则沿河岸方向上的位移增大，根据运动的合成，有

当x增大时，合位移s增大。

故选A。

2. 如图所示，人站在自动扶梯上不动，随扶梯匀减速上升的过程中，下列说法错误的是（　　）

A. 重力对人做负功 B. 支持力对人做正功

C. 摩擦力对人做正功 D. 合力对人做负功

【答案】C

【解析】

【详解】A．人斜向上运动，位移右斜向上，重力方向向下，两者夹角大于90o，根据功的定义，重力做负功，故A正确，不符题意；

B．支持力向上，人的位移右斜向上，两者夹角小于90o，按功的定义，支持力做正功，故B正确，不符题意；

C．依题意，由于人的加速度左斜向下，则有水平向左的加速度，根据牛顿第二定律可知，人与电梯间的静摩擦力水平向左，而人的位移右斜向上，两者夹角大于90o，根据功的定义，摩擦力对人做负功，故C错误，符合题意；

D．因为减速运动，动能变化量小于零，根据动能定理，则合力功小于零，即合力对人做负功，故D正确，不符题意。

故选C。

3. 运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该运动员滑行的速率保持不变，角速度为，向心加速度为a。则（　　）

A. 变小，a变小 B. 变小，a变大

C. 变大，a变小 D. 变大，a变大

【答案】D

【解析】

【详解】根据

可知，速率不变，半径减小，则角速度ω变大；根据

可知，速率不变，半径减小，向心加速度a变大。

故选D。

4. 如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球（视为质点），某次乒乓球与墙壁上的P点碰撞后水平弹离，恰好垂直落在球拍上的Q点。若球拍与水平方向的夹角为，乒乓球落到球拍上瞬间的速度大小为4m/s，取重力加速度大小为10，不计空气阻力，则P、Q两点的水平距离为（    ）

A. 0.8m B. 1.2m C. 1.6m D. 2m

【答案】A

【解析】

【详解】乒乓球落到球拍上瞬间的竖直分速度大小为

设乒乓球运动的时间为t，有

水平分速度大小为

P、Q两点的水平距离为

解得

故选A。

5. 如图，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 三个小球运动过程中重力做的功不相等

B. 三个小球运动过程中重力做功平均功率相等

C. a、b落地时的速度相同

D. b、c落地时重力的瞬时功率相等

【答案】D

【解析】

【详解】A．小球运动过程中重力做的功

可知三个小球运动过程中重力做的功相等，故A错误；

B．小球运动过程中重力做功的平均功率

由于三个小球运动的时间不完全一样，三个小球运动过程中重力做功的平均功率不完全相同，故B错误；

C．根据动能定理

a、b落地时的速度大小相等，速度方向不同，故C错误；

D．b、c落地时重力的瞬时功率

b、c落地时重力的瞬时功率相等，故D正确。

故选D。

6. 如图所示，在粗糙水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，ab为水平直径，cd为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物体相对木板始终静止，则（　　）

A. 物体始终受到三个力作用

B. 只有在a、b、c、d四点，物体受到合外力才指向圆心

C. 从a到b，物体所受的摩擦力先减小后增大

D. 在位置d，物体处于失重状态

【答案】C

【解析】

【详解】A．在cd两点处，只受重力和支持力，在其他位置处物体受到重力，支持力、静摩擦力三个作用，故A错误；

B．物体做匀速圆周运动，合外力提供向心力，所以合外力始终指向圆心，故B错误；

C．从a运动到b，物体的加速度的方向始终指向圆心，水平方向的加速度先减小后反向增大，根据牛顿第二定律可得，物体所受木板的摩擦力先减小后增大，故C正确；

D．在位置d，物体加速度向上，物体处于超重状态，故D错误。

故选C。

7. 2023年1月21日，神舟十五号3名航天员在400km高的空间站向轨祖国人民送上新春祝福。空间站的运行轨道可近似看作圆形轨道I，设地球表面重力加速度为g，地球半径为R，椭圆轨道Ⅱ为载人飞船的运行轨道，两轨道相切于A点，下列说法正确的是（　　）

A. 在A点时神舟十五号经过点火加速才能从轨道I进入轨道Ⅱ

B. 飞船在A点的加速度等于空间站在A点的加速度

C. 空间站在轨道I上的速度大于

D. 轨道I上的神舟十五号飞船想与前方的空间站对接，只需要沿运动方向加速即可

【答案】B

【解析】

【详解】A．在A点时神舟十五号经过点火减速才能从轨道I进入轨道Ⅱ，A错误；

B．根据牛顿第二定律得

解得

飞船在A点到地心的距离r等于空间站在A点到地心的距离r，所以飞船在A点的加速度等于空间站在A点的加速度，B正确；

C．设空间站在轨道I上的速度为v，空间站距离地面的高度为h，根据牛顿第二定律得

根据黄金代换

解得

空间站在轨道I上的速度小于，C错误；

D．轨道I上的神舟十五号飞船若沿运动方向加速，飞船将做离心运动，偏离原来的轨道，不可能与前方的空间站对接，D错误。

故选B。

8. 如图1所示，半径为R的圆盘水平放置，在到圆心O距离为d处，放一质量为m可视为质点的物块P。现使圆盘绕过圆心且垂直于盘面的轴转动起来，其角速度与时间t的关系图线如图2所示。在整个过程中物块相对圆盘保持静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　）

A. 物块所受摩擦力的大小先增大后不变，而方向始终指向圆心O

B. 内，物块所受摩擦力大小与时间的关系式为

C. 整个过程中摩擦力对物块所做的功为

D. 物块与圆盘间的动摩擦因数一定大于

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．在角速度增大的过程中，物块受到切向摩擦力分量和径向摩擦力分量，其合力不是指向圆心，角速度不变后，只受到径向摩擦力，方向指向圆心。A错误；

B．在切线方向，有
 

在半径方向，有

所以其摩擦力为

B错误；

C．根据动能定理，整个过程中摩擦力对物块所做的功为

C错误；

D．物块一直相对静止，所以有

解得

D正确。

故选D。

二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，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. 某人把原来静止于地面上的质量为2kg的物体向上提1m，并使物体获得1m/s的速度，取g为10m/s2，则这过程中正确的是（　　）

A. 合外力对物体做功1J

B. 合外力对物体做功20J

C. 物体的机械能增加21J

D. 物体重力势能增加21J

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．合外力对物体做功为

故A正确，B错误；

C．人对物体做的功等于物体机械能的增加量，即

故C正确；

D．物体重力势能增加

故D错误。

故选AC。

10. 如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为30°，质量分别为M、m的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板。开始时用手按住物体M，此时M距离挡板的距离为s，滑轮两边的细绳恰好伸直，且弹簧处于原长状态。已知M=2m，空气阻力不计。松开手后，关于二者的运动下列说法中正确的是（　　）

A. M和m组成的系统机械能守恒

B. 当M的速度最大时，m与地面间的作用力为零

C. 若M到达挡板处速度恰好为零，则此时m的速度为零

D. 若M到达挡板处速度恰好为零，则此过程中重力对M做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和

【答案】BD

【解析】

【详解】A．因M、m之间有弹簧，故两物体受弹簧的弹力做功，机械能不守恒，两物体和弹簧组成的系统机械能守恒，A错误；

B．M的重力分力为；物体先做加速运动，当受力平衡时速度达最大，则此时受力为，故恰好与地面间的作用力为零，B正确；

C．从m开始运动至到M到达底部过程中，弹力的大小一直大于m的重力，故m一直做加速运动，M到达底部时，m的速度不为零，C错误；

D．M能到达挡板处速度恰好为零，则此过程中重力对M做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和，D正确。

故选BD。

11. 如图甲所示，一质量为4 kg的物体静止在水平地面上，水平推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A 物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动

B. 物体在水平地面上运动的最大位移是12.5 m

C. 在运动中由于摩擦产生的热量为100J

D. 物体运动的最大速度为 m/s

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A．拉力一直减小，而摩擦力不变，当拉力大于摩擦力时物体做加速运动，当小于摩擦力时，物体做减速运动，A错误；

B．由图像得到推力对物体做功等于F-x图像所围“面积”得

根据动能定理

解得

B正确；

C．在运动中由于摩擦产生的热量为

C错误；

D．当拉力等于摩擦力时，加速度为零，速度最大，根据函数关系可知

且

可知在

处速度最大，此时力

根据动能定理可知

解得

D正确。

故选BD。

12. 如图甲，一质量为m可视为质点的小球通过长为L的轻绳悬挂在钉子O点，现使小球在最低点获得不同的水平初速度v，在竖直面内做完整的圆周运动。小球经过最低点时轻绳拉力T与的关系如图乙。已知轻绳能承受的最大拉力为5.0N，重力加速度g取，空气阻力不计。则下列说法正确的是（　　）

A. 小球质量m=0.05kg

B. 轻绳长度L=0.2m

C. v=5m/s时小球可在竖直面内做完整的圆周运动

D. 球在竖直面内做完整的圆周运动经过最高点的最大速度为

【答案】ABD

【解析】

【详解】AB．小球在最低点有

即

结合图得

联立解得

m=0.05kg，L=0.2m

故AB正确；

C．由图可知拉力最大时，小球的速度为，所以v=5m/s时小球不能在竖直面内做完整的圆周运动。故C错误；

D．拉力最大时，小球的速度为。从最低点到最高点，有

解得

则球在竖直面内做完整的圆周运动经过最高点的最大速度为。故D正确。

故选ABD。

13. 汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度v与牵引力F大小倒数的图像，表示最大速度。已知汽车在水平路面上由静止启动，平行于v轴，反向延长过原点O。已知阻力恒定，汽车质量为，下列说法正确的是（    ）

A. 汽车从a到b持续的时间为12.5s

B. 汽车由b到c过程做匀加速直线运动

C. 汽车额定功率为

D. 汽车能够获得的最大速度为

【答案】AC

【解析】

【详解】C．根据 ，额定功率等于图线的斜率

C正确；

B．根据 ，汽车由b到c过程功率不变，随着汽车速度的增大，牵引力减小；根据牛顿第二定律得

汽车所受阻力不变，随着牵引力的减小，汽车的加速度减小，汽车由b到c过程做非匀变速直线运动，B错误；

D．汽车能够获得的最大速度为

D错误；

A．汽车所受的阻力为

汽车从a到b所受的牵引力为

解得

根据牛顿第二定律得

解得

汽车从a到b持续的时间为

A正确。

故选AC。

第Ⅱ卷（非选择题）

三、本大题3小题。每空2分，共16分。

14. 在“研究平抛运动”实验中：

(1)下列说法正确的有______。

A．调节斜槽轨道末端水平，是为了保证小球抛出的初速度水平

B．检验是否调节水平，方法是将小球放在轨道末端，看小球是否滚动

C．每次释放小球时都应由静止释放，但可以从斜槽上不同位置释放

D．必须使用光滑的斜槽

(2)如图所示为某同学在研究小球的平抛运动时拍摄的频闪照片的一部分，其背景是边长为4.90 cm的小方格，g取9.80 m/s2.由图可求得照相机的闪光时间间隔为__________s；小球抛出时的初速度大小为____________m/s。小球从抛出到到达B点，经历时间为________s

【答案】    ①. AB    ②. 0.1    ③. 2.45    ④. 0.3

【解析】

【详解】(1)[1]A．调节斜槽轨道末端水平，是为了保证小球抛出的初速度水平，A正确；

B．检验是否调节水平，方法是将小球放在轨道末端，看小球是否滚动，若小球静止不动，则斜槽末端水平，B正确；

C．每次释放小球时都应从斜槽的同一位置由静止释放，C错误；

D．由于从斜槽同一位置由静止释放，斜槽不必须光滑也能保证每次小球初速度相同，D错误。

故选AB。

(2)[2]由于小球在竖直方向上做自由落体运动，设小格的边长为L，根据

可得闪光的时间间隔

[3]水平方向做匀速直线运动，根据

解得

[4]B点的竖直速度等于AC段在竖直方向的平均速度

由于

因此运动的时间

15. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的光滑气垫导轨，导轨上有一带长方形遮光片的滑块，滑块和遮光片的总质量为，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为的小球相连，遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间。用x表示从初始位置到光电门处的距离，d表示遮光片的宽度，，将遮光片通过光电门时的平均速度看作瞬时速度，实验时滑块由静止开始向下运动。已知重力加速度大小为g。

（1）某次实验测得导轨的倾角为θ，滑块到达光电门时，滑块的速度v=______。

（2）小球和滑块组成的系统的动能增加量可表示为=______，系统的重力势能减少量可表示为=________，在误差允许的范围内，若，则可认为系统的机械能守恒。（用题中字母表示）

（3）若重力加速度未知，用上述装置测量当地的重力加速度，多次改变释放位置，得到多组x和t的数据，作出图像，其图像的斜率为k，则当地重力加速度为________。（用题中字母表示）

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]依题意，滑块到达光电门时，滑块的速度为

（2）[2]小球和滑块组成系统的动能增加量可表示为

[3]系统的重力势能减少量可表示为

（3）[4]若系统的机械能守恒，则有

整理，可得

图像的斜率为k，即

解得

四、本大题3小题，共38分，要求必须写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。

16. 如图所示，某航天器围绕一颗半径为R的行星做匀速圆周运动，其环绕周期为T，经过轨道上A点时发出了一束激光，与行星表面相切于B点，若测得激光束AB与轨道半径AO夹角为θ，引力常量为G，不考虑行星的自转，试求：

（1）行星的质量；

（2）行星表面的重力加速度；

（3）行星的第一宇宙速度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）航天器轨道半径为

匀速圆周运动的周期为T，匀速圆周运动的线速度为

再根据万有引力提供向心力

解得

（2）行星表面，根据重力等于万有引力可知

解得

（3）行星的第一宇宙速度为

17. 在一次抗洪抢险活动中，解放军某部利用直升机抢救一重要物体，静止在空中的直升机，其电动机通过吊绳（质量不计）将物体从地面竖直吊到机舱里。已知物体的质量为m=150kg，绳的拉力不能超过F=3000N，电动机的最大输出功率为P=30kW。为尽快把物体安全救起，操作人员采取的办法是，先让吊绳以最大的拉力工作一段时间，达到最大功率后电动机就以最大功率工作，再经过t=2s物体到达机舱时恰好达到最大速度，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）物体刚到达机舱时的速度大小；

（2）匀加速阶段上升的高度；

（3）电动机以最大功率工作时物体上升的位移。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）第一阶段以最大拉力拉着物体匀加速上升，当电动机达到最大功率时，功率保持不变，物体变加速上升，速度增大，拉力减小，当拉力与重力相等时速度达到最大。则此时有

，

联立解得

即物体刚到达机舱时的速度为。

（2）物体匀加速上升的加速度大小为

匀加速阶段的末速度为

匀加速上升的时间为

匀加速上升的高度

（3）对以最大功率运行的整个阶段，由动能定理有

解得

18. 小华同学利用如图所示的装置进行游戏，已知装置甲的A处有一质量的小球（可视为质点），离地面高，通过击打可以将小球水平击出，装置乙是一个半径，圆心角是53°的一段竖直光滑圆弧，圆弧低端与水平地面相切，装置丙是一个固定于水平地面的倾角为37°的光滑斜面，斜面上固定有一个半径为的半圆形光滑挡板，底部D点与水平地面相切，线段为直径，现把小球击打出去，小球恰好从B点沿轨道的切线方向进入，并依次经过装置乙、水平地面，进入装置丙。已知水平地面表面粗糙，其他阻力均不计，取重力加速度大小，装置乙、丙与水平地面均平滑连接。（，，，）

（1）小球被击打的瞬间装置甲对小球做了多少功？

（2）小球到C点时对圆弧轨道的压力多大？

（3）若，要使小球能进入轨道且又不脱离段半圆形轨道，则小球与水平地面间的动摩擦因数取值范围为多少？

【答案】（1）；（2）；（3）或

【解析】

【详解】（1）A到B平抛有

解得

根据

解得

击打瞬间有

（2）A到C根据动能定理有

在C点由牛顿第二定律有

联立解得

由牛顿第三定律得小球到C点时对圆弧轨道的压力

（3）恰好过E点

得

A到E由动能定理

解得

若恰好到圆弧的中点，有

解得

恰好到D点时

解得

综上分析得动摩擦因数取值范围为