2022-2023学年新疆乌鲁木齐重点中学高一（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年新疆乌鲁木齐重点中学高一（下）期末物理试卷

1.  如图所示，质量分别为、的、两物块用不计质量的细绳相连接，悬挂在定滑轮的两侧，不计滑轮质量和一切摩擦。开始时，、两物块距离地面高度相同，用手托住物块，然后将其由静止释放，直至、物块间高度差为。在此过程中，下列说法正确的是重力加速度为(    )

A. 物块的机械能守恒
B. 物块的机械能减少了
C. 物块的重力势能减少量等于它克服细绳拉力所做的功
D. 物块的重力势能增加量小于其动能增加量

2.  我国计划在年发射“嫦娥六号”，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第六颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地理、资源等方面的信息，进一步完善月球档案资料。已知月球的半径为，月球表面的重力加速度为，引力常量为，嫦娥六号的质量为，离月球中心的距离为。根据以上信息可求出(    )

A. 月球的第一宇宙速度为
B. “嫦娥六号”绕月运行的动能为
C. 月球的平均密度为
D. “嫦娥六号”绕月运行的周期为

3.  小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

4.  如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一同样的小球乙在油中由静止开始下落，它们都由高度为的地方下落到高度为的地方。在这两种情况下，下列说法错误的是(    )

A. 甲球的重力势能变化量大 B. 甲球的末机械能大
C. 甲球的平均速度大 D. 甲球的重力平均功率大

5.  下列关于物理相关的常识说法正确的是(    )

A. 伽利略通过理想斜面实验得出了“力是维持物体运动状态的原因”的结论
B. 米、摩尔和千克都是国际单位制中的基本单位
C. 牛顿提出了万有引力定律，并通过扭秤实验测量出了引力常量
D. 爱因斯坦的相对论否定了牛顿力学理论，成功地解决了宏观物体的高速运动问题

6.  如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面，某时间内该地区的风速为，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，设该风力发电机将此圆内空气动能转化为电能的效率为，则此风力发电机发电的功率为(    )

 

A.  B.  C.  D.

7.  如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的。其原理可简化为图中所示的模型。、是转动的齿轮边缘的两点，则下列说法中正确的是(    )

 

A. A、两点的角速度相等
B. A、两点的线速度大小相等
C. 点的周期等于点的周期
D. 点的向心加速度等于点的向心加速度

8.  如图所示，某一斜面与水平面平滑连接，一小木块从斜面由静止开始滑下，滑到水平面上的点停下，已知小木块与斜面、水平面间的动摩擦因数相同，取水平面为参考平面，则此过程中木块的重力势能、动能、机械能和产生的内能与水平位移的关系图线错误的是(    )

 

A.  B.
C.  D.

9.  一长木板静止于光滑水平面上，一小物块可视为质点从左侧以某一速度滑上木板，最终和木板相对静止一起向右做匀速直线运动。在物块从滑上木板到和木板相对静止的过程中，物块的位移是木板位移的倍，设板块间滑动摩擦力大小不变，则(    )

A. 物块动能的减少量等于木板动能的增加量
B. 摩擦力对木板做的功等于木板动能的增加量
C. 因摩擦而产生的内能等于物块克服摩擦力所做的功
D. 因摩擦而产生的内能是木板动能增量的倍

10.  如图所示，小物块静止在倾角的粗糙斜面上．现对物块施加一个沿斜面向下的推力，力的大小随时间的变化情况如图所示，物块的速率随时间的变化规律如图所示，取，，重力加速度下列说法正确的是(    )

 

A. 物块的质量为
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为
C. 时间内力做功的平均功率为
D. 时间内物体克服摩擦力做的功为

11.  蹦床运动员与床垫接触的过程可简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的床垫位置上，随床垫一同向下做变速运动到达最低点位置，如图．有关运动员从运动至的过程，说法正确是(    )

A. 运动员的机械能守恒 B. 运动员的速度一直减小
C. 合力对运动员做负功 D. 运动员先失重后超重

12.  空中轨道列车简称空轨是一种悬挂式单轨交通系统，具有建设成本低、工程建设快、占地面积小、环保低噪节能、适应复杂地形等优点，如图所示，一空轨的质量为，在平直轨道上从静止开始匀加速直线行驶，经过时间前进的距离为，发动机输出功率恰好达到额定功率，空轨所受阻力恒定，下列说法正确的是(    )

A. 匀加速行驶过程中，空轨的牵引力大小为
B. 空轨运行过程中所受阻力大小为
C. 空轨能达到的最大速度为
D. 若再测出达到额定功率至最大速度的时间，则可求出空轨变速前进的距离

13.  某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。实验中测出重物自由下落的高度及对应的瞬时速度，计算出重物减少的重力势能和增加的动能，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：

关于上述实验，下列说法中正确的是______。
A.重物最好选择密度较小的木块
B.重物的质量可以不测量
C.实验中应先接通电源，后释放纸带
D.可以利用公式来求解瞬时速度
如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的点是起始点，选取纸带上连续的点、、、、、作为计数点，并测出各计数点到点的距离依次为、、、、、。已知打点计时器所用的电源是的交流电，重物的质量为，则从计时器打下点到打下点的过程中，重物减小的重力势能______；重物增加的动能______，两者不完全相等的原因可能是______。重力加速度取，计算结果保留三位有效数字
实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点、、、、、各点的瞬时速度，以各计数点到点的距离为横轴，为纵轴作出图象，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是______。

14.  质量、发动机额定功率的汽车在平直公路上行驶，汽车行驶过程中所受阻力大小恒为求：
求汽车能达到的最大速度；
若汽车以大小的加速度匀加速启动，求汽车启动后第末发动机的功率。

15.  如图所示，将一个质量为的小球水平抛出，抛出点距水平地面的高度，小球落地点与抛出点的水平距离。不计空气阻力。取。求：
小球从抛出到落地经历的时间；
小球抛出时的速度大小；
小球落地前瞬间重力做功的瞬时功率。

16.  如图是由弧形轨道、圆轨道、水平直轨道平滑连接而成的力学探究装置。水平轨道末端装有一体积不计的理想弹射器，圆轨道与水平直轨道相交于点，且点位置可改变。现将质量的滑块可视为质点从弧形轨道高处静止释放，且将点置于中点处。已知圆轨道半径，水平轨道长，滑块与间动摩擦因数，弧形轨道和圆轨道均视为光滑，不计其他阻力与能量损耗，求：
滑块第一次滑至圆轨道最高点时对轨道的压力大小；
弹射器获得的最大弹性势能；
若，改变点位置，使滑块在整个滑动过程中不脱离轨道，求满足条件的长度。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、物体加速上升，动能和重力势能均增加，故机械能增加，故A错误；
B、、间高度差为，上升的高度与下降的高度均为，物体、构成的系统机械能守恒，有，解得，物体动能增加量为，重力势能减小，故机械能减小，故B正确；
C、物体重力势能的减小量等于重力做的功，物体加速下降，失重，拉力小于重力，因此克服力做的功小于重力做的功，故C错误；
D、物体动能增加量为，重力势能增加量为，故物块重力势能的增加量大于其动能增加，故D错误；
故选：。
本题中物体、构成的系统机械能守恒，物体重力势能的减小量等于动能增加量、动能增加量、重力势能增加量之和。
本题关键是根据系统机械能守恒定律列式求解，得出各个物体的动能增加量和重力势能的增加量。
 

2.【答案】 

【解析】解：、设月球的质量为。在月球表面，忽略自转，根据重力等于万有引力有
解得：
对于近月卫星，根据万有引力提供向心力，有

可得月球的第一宇宙速度为：，故A错误；
B、“嫦娥六号”绕月运行时，根据万有引力提供向心力，有

解得：
“嫦娥六号”绕月运行的动能为：，故B正确；
C、由得月球的质量为，月球的平均密度为，故C错误；
D、“嫦娥六号”绕月运行时根据万有引力提供向心力，有
  
解得“嫦娥六号”绕月运行的周期为，故D错误。
故选：。
在月球表面，忽略自转，根据重力等于万有引力，绕月卫星的向心力由万有引力提供，据此列式求解月球的第一宇宙速度，并用这种方法求“嫦娥六号”绕月运行的动能和周期；已知月球的半径为，月球表面的重力加速度为，根据重力等于万有引力，来求月球的质量，从而求得月球的平均密度。
本题考查万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力近似等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
 

3.【答案】 

【解析】解：根据曲线运动的特点可知，曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向指向运动轨迹的凹侧。小车做曲线运动，且动能一直增加，则小车所受合力方向与运动方向夹角为锐角，故ABC错误，D正确。
故选：。
曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向指向运动轨迹的凹侧；小车动能增加，则小车所受合力方向与运动方向夹角为锐角，据此分析即可。
本题考查曲线运动，解题关键是知道曲线运动受力方向特点和速度方向特点。
 

4.【答案】 

【解析】A、在这两种情况下，小球下落高度相同，由可知，重力做功相等，则重力势能变化量相等，故A错误；
B、两球初机械能相等。甲球在真空中下落，只有重力做功，其机械能守恒；乙球在油中运动时，阻力对乙球做负功，机械能有损失，则甲球的末机械能大，故B正确；
C、甲球的运动时间短，而两球通过的位移相等，则甲球的平均速度大，故C正确；
D、重力做功相等，甲球的运动时间短，由知甲球的重力平均功率大，故D正确。
本题选错误的，故选：。
 

5.【答案】 

【解析】解：、伽利略通过理想斜面实验否定了“力是维持物体运动状态的原因”这个结论，得出“力不是维持物体运动状态的原因”的结论，故A错误；
B、米、摩尔和千克都是国际单位制中的基本单位，故B正确；
C、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪什通过实验测出了引力常量，故C错误；
D、爱因斯坦的相对论并没有否定牛顿力学理论，牛顿的经典力学是爱因斯坦相对论理论在低速条件下的近似，经典力学适用于宏观、低速运动的物体，相对论适用于宏观物体的高速运动问题，故D错误。
故选：。
结合物理学史，分析伽利略、牛顿、卡文迪什的物理学成就；米、摩尔和千克属于国际单位制中的基本单位；结合相对论和经典力学的关系解答。
本题主要考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，重视历史知识的积累。
 

6.【答案】 

【解析】在时间内通过叶片的空气质量为，风能转化为电能为：，则风力发电机发电的功率为：，故A正确，BCD错误。
故选：。
 

7.【答案】 

【解析】解：两轮的边缘线速度大小相同，根据可知，半径大的角速度小，即点的角速度小于点的角速度，故A错误，B正确；
C.根据可知，点的周期大于点的周期，故C错误；
D.根据可知，点的向心加速度小于点的向心加速度，故D错误。
故选：。
同缘传动时，边缘点的线速度相等；同轴传动时，角速度相等，再根据公式可求。
本题关键明确同缘传动同轴传动的特点，关键在于灵活应用向心加速度公式。
 

8.【答案】 

【解析】设斜面的倾角为，小木块在斜面上时，下滑的高度，；设小木块开始下滑位置到水平面的高度为；设动摩擦因数为；取水平面为参考平面。
A、小木块的重力势能，其中，当时，小球在水平面上运动，高度不变，重力势能为零不变，即，故A正确；
B、小木块在斜面上下滑过程，小木块的位移大小，由动能定理得：，解得：  ，
当小木块在水平面上时，由动能定理得：，解得：  ，故B正确；
D、小木块克服摩擦力做功转化为内能，小木块在斜面上时，内能，
小木块在水面面上时，内能，故D正确；
C、由能量守恒定律得：小木块在斜面上时，，小球运动到水平面上时，机械能，故C错误。
本题选错误的，故选：。
 

9.【答案】 

【解析】解：根据能量转化与守恒定律，物块动能减少量等于木板动能增加量与因摩擦产生的内能之和，故A错误；
B.根据动能定理，摩擦力对木板做的功等于木板动能的增加量，故B正确；
设物块与木板之间的摩擦力为，木板位移为，则物块位移为；物块克服摩擦力所做功
对木板，根据动能定理，木板动能的增加量为
因摩擦产生的内能为，，故
故摩擦产生的内能小于物块克服摩擦力所做的功；摩擦产生内能是木板动能增量的倍，故C错误，D正确。
故选：。
根据能量转化与守恒定律，分析动能增加量与摩擦产生的内能关系；
根据动能定理，分析动能的增加量；
根据动能定理，分析木板动能的增加量，再分析摩擦产生的内能。
本题考查学生对能量转化与守恒定律、动能定理、摩擦产生的内能等规律的掌握，是一道中等难度题。
 

10.【答案】 

【解析】解：、由速度图象知在时间内，物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：
，
由图象可知，加速度：。
在时间内，物块做匀速直线运动，由平衡条件得：
，
解得：，，故A正确，B错误；
C、由图象可知，时间内，物块静止，力不做功，时间内，力，
物块的位移，内力做功的平均功率为：，故C错误；
D、时间内物体克服摩擦力做的功为：，故D正确。
故选：。
由图象求出力的大小，由图象判断物体的运动状态，
应用牛顿第二定律、平衡条件与滑动摩擦力公式求出物块的质量与动摩擦因数；
由运动学公式求出物块的位移，由功的计算公式求出功，由功率公式可以求出功率．
本题是与图象综合的问题，关键是正确地受力分析，运用牛顿第二定律和共点力平衡进行求解．
 

11.【答案】 

【解析】解：、人和蹦床接触后要受到蹦床的弹力的作用，人的机械能转化成了蹦床的弹性势能，所以人的机械能不守恒，故A错误。
B、对人的运动的过程分析可知，人的速度是先增加后减小的，所以B错误。
C、人受到的合力先是向下后向上，所以合力先对人做正功后做负功，故C错误。
D、人受到的合力先是向下后向上，加速度也是先向下后向上，所以人先失重后超重，所以D正确。
故选：。
运动员在点接触蹦床后开始受到蹦床的弹力的作用，但是此时的蹦床形变较小弹力较小，人受到合力还是向下的，所以人还在做向下的加速运动，但是加速度的大小是在减小的，当弹力和人的重力相等时，人的速度达到最大，再向下运动时，弹力大于了人的重力，合力向上，人开始减速运动直到最后减为零．
当人处于失重状态时，有向下的加速度；当人处于超重状态时，应该有向上的加速度．
 

12.【答案】 

【解析】解：由于空轨作匀加速运动，则其位移为，速度为
解得，则，同时根据功率的计算公式可知，空轨发动机输出功率为，
即，解得，所以空轨的牵引力大小为，故A错误；
B.根据牛顿第二定律可得，解得
所以空轨运行过程中所受阻力大小为，故B正确；
C.当空轨发动机输出功率为额定功率时，使得空轨能达到最大速度，在此过程中空轨将保持匀速运动，
由平衡条件可得，佑功率公式可知，解得，故C错误；
D.若再测出达到额定功率至最大速度的时间，根据动能定理可得
解得，所以空轨变速前进的距离大小为，故D正确。
故选：。
对空轨发动机杂在达到额定功率前后进行受力分析，根据均加速运动的规律以及牛顿第二定律、功率的相关计算公式进行求解；然后根据动能定理求出空轨变速前进的距离。
本题难点在空轨的运动状态的讨论，注意在空轨达到额定功率之前做匀加速运动，在达到额定功率之后做匀速运动，根据力与运动的关系进行分析；同时还可以根据动能定理分析出空轨变速前进的距离。
 

13.【答案】      重物下落过程中受到阻力作用  图象的斜率等于，约为重力加速度的两倍，故能验证 

【解析】解：、重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，故A错误。
B、本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，需要验证的方程是：，因为我们是比较、的大小关系，故可约去比较，不需要用天平测量重物的质量，故B正确；
C、为充分利用纸带，实验时要先接通电源，然后再释放纸带，故C正确；
D、不能利用公式来求解瞬时速度，否则体现不了实验验证，却变成了理论推导，故D错误；
故选：。
从计时器打下点到打下点的过程中，重力势能减小量。
利用匀变速直线运动的推论可知，打点的速度：，
，
动能增加量，
由于存在阻力作用，所以减小的重力势能大于动能的增加了。
根据表达式，则有：；
若图象的斜率为重力加速度的倍时，即可验证机械能守恒，
而图象的斜率；
因此能粗略验证自由下落的物体机械能守恒；
故答案为：；；；重物下落过程中受到阻力作用；图象的斜率等于，约为重力加速度的两倍，故能验证。
用自由落体运动运动需要验证的方程是：，可知不需要测量重物的质量，为保证重物做自由落体运动，必须保证计时器的两限位孔在同一竖直线上且重物的质量要大体积要小，这样才能保证物体做自由落体运动。操作时，释放纸带前，重物应靠近打点计时器。机械能等于重力势能与动能之和；
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能。根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值；
通过图象的斜率，结合表达式，即可求解。
实验原理是实验的核心，明确实验原理是解决有关实验问题的关键。根据实验原理来选择器材，安排操作步骤和处理数据等等；解决本题的关键知道实验的原理，通过原理确定所需测量的物理量，以及知道实验中的注意事项，在平时的学习中，需加以总结，要熟记求纸带上某点瞬时速度的求法。
 

14.【答案】解：汽车的速度最大时牵引力的大小为。
根据瞬时功率公式可知，。
联立解得，。
设此种情况下牵引力大小为，根据牛顿第二定律可知，。
启动后第末汽车的速度大小为。
根据功率公式可知，。
联立解得，。
答：汽车能达到的最大速度为。
若汽车以大小的加速度匀加速启动，汽车启动后第末发动机的功率为。 

【解析】汽车加速度为零时，速度达到最大，牵引力等于阻力，根据据此求解最大速度。
根据牛顿第二定律求出匀加速直线运动过程中的牵引力，根据运动学公式求出末的速度，再根据求出功率。
解决本题的关键会根据汽车的受力判断其运动情况，汽车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速减小到零，速度达到最大，做匀速直线运动。
 

15.【答案】解：小球在竖直方向上做自由落体运动，有

解得：
故小球从抛出到落地经历的时间为。
小球在水平方向上做匀速直线运动，有
故小球抛出时的速度大小为。
重力做功的瞬时功率为
答：小球从抛出到落地经历的时间为；
小球抛出时的速度大小为；
小球落地前瞬间重力做功的瞬时功率为。 

【解析】首先，根据自由落体运动的规律求出小球下落的时间；
其次，根据匀速直线运动的规律，求出小球抛出时的速度大小；
最后，根据瞬时功率的定义求出重力做功的瞬时功率。
本题考查了平抛运动和瞬时功率的相关知识，解决本题的关键是熟练掌握平抛运动的规律以及瞬时功率的意义。
 

16.【答案】解：从出发到第一次滑至圆轨道最高点的过程，由动能定理得

在圆轨道最高点，对滑块，由牛顿第二定律可得

联立解得：
由牛顿第三定律得：滑块对轨道的压力大小为。
弹射器第一次压缩时弹性势能有最大值，由能量守恒定律可知
 
解得弹射器获得的最大弹性势能为：
若滑块恰好到达圆轨道的最高点，有：
从开始到圆轨道最高点，由动能定理可得

解得间距离为：

要使滑块不脱离轨道，之间的距离应该满足
若滑块刚好达到圆轨道的圆心等高处，此时的速度为零有动能定理可知

解得间距离为：

根据滑块运动的周期性可知，应使，滑块不脱离轨道；
综上所述，符合条件的长度为。
答：滑块第一次滑至圆轨道最高点时对轨道的压力大小为；
弹射器获得的最大弹性势能为；
满足条件的长度为。 

【解析】对于滑块从出发到圆弧轨道的最高点，由动能定理求出速度，再由牛顿第二、三定律求滑块对轨道的压力；
根据能量守恒定律求第一次压缩的最大的弹性势能；
不脱离轨道存在两种临界情况，一是恰好到达与圆心等高的位置，二是恰通过轨道的最高点，根据临界条件和动能定理相结合求解的范围。
本题主要考查动能定理、竖直平面内的圆周运动、能量守恒定律等，涉及的知识点多，运动过程复杂，能清楚运动情况以及物体在竖直平面内做圆周运动的临界条件是关键。