精品解析：湖南省衡阳市衡阳县第二中学2022-2023年高二下学期期末模拟物理试题（解析版）

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衡阳县第二中学2022-2023年下学期期末模拟物理试卷
一、单选题
1. 半坡起步是汽车驾驶中可能会遇到的问题。假设一辆质量为2000的汽车，在倾角的足够长斜坡上由静止开始以大小为0.5的恒定加速度启动，行驶过程中汽车受到的空气和摩擦阻力之和恒为1000N，重力加速度g取10，汽车发动机的额定输出功率为60。则汽车从启动至发动机功率达到额定输出功率过程中，汽车发生的位移大小为（　　）
A. 25m B. 30m C. 50m D. 60m
【答案】A
【解析】
【详解】汽车从启动至发动机功率达到额定输出功率过程中，对汽车进行受力分析，由牛顿第二定律有

达到额定功率时

由运动学有

联立并带入数据解得

故选A。
2. “天津之眼”是世界上唯一建在桥上的摩天轮，是天津的地标之一。设摩天轮半径为R，摩天轮匀速旋转一周所用时间为T，一乘客的质量为m，重力加速度为g。则该乘客由摩天轮最低点运动到最高点的过程中，下列有关说法正确的是（　　）

A. 合外力一直对乘客做正功
B. 乘客重力的功率一直增大
C. 乘客运动到与摩天轮的圆心等高处时，重力的功率为0
D. 乘客运动到与摩天轮的圆心等高处时，重力的功率为
【答案】D
【解析】
【详解】A．乘客随摩天轮做匀速圆周运动，合外力方向始终指向圆心，与其速度方向垂直，合外力不做功，A错误；
B．乘客由摩天轮最低点运动到最高点的过程中，在最低点和最高点重力与速度方向均垂直，重力的功率是零，在与圆心等高的位置功率最大，则乘客由摩天轮最低点运动到最高点的过程中，重力的功率不可能一直增大，B错误；
CD．乘客运动到与摩天轮的圆心等高处时，重力方向与速度方向共线，此时重力的功率

C错误，D正确
故选D。
3. 如图甲所示，质量为4 kg的物体在水平推力作用下开始运动，推力大小F随位移大小x变化的图像如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数取，则该物体在0~4 m的运动过程中（　　）

A. 摩擦力的功率一直增大 B. 推力的功率一直增大
C. 摩擦力做功为80 J D. 推力做功为200 J
【答案】D
【解析】
【详解】A．滑动摩擦力

当推力大于摩擦力时，物体做加速运动，当推力小于摩擦力时，物体做减速运动，又摩擦力大小恒定，故该物体在的运动过程中，摩擦力的功率先增大后减小，故A错误；
B．由题图乙可知，推力大小一直减小，当推力小于摩擦力时，物体速度达到最大，此后物体速度减小，则推力的功率也减小，故B错误；
C．摩擦力做功

故C错误；
D．图像中图线与x轴所围的面积表示推力做的功，故推力做的功

故D正确。
故选D。
4. 如图所示，半径为R的孔径均匀的圆形弯管水平放置，小球在管内以足够大的初速度v在水平面内做圆周运动，小球与管壁间的动摩擦因数为，设从开始运动的一周内小球从A到B和从B到A的过程中摩擦力对小球做功分别为和，在这一周内摩擦力做的总功为，则下列关系式正确的是（　　）

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】小球在水平弯管内运动，滑动摩擦力始终与速度方向相反，做负功，对每一小段圆弧有
Wi=-FfiΔxi
而小球在水平面内做圆周运动的向心力是由外管壁对小球的弹力FN提供的，即
FN=F向=m
由于m、R不变，摩擦力对小球做负功，所以小球运动速率v减小，向心力减小，即FN减小，由Ff=μFN知，滑动摩擦力Ff也减小，经过每一小段圆弧，摩擦力做的功将逐渐减少，一周内有
W1>W2
W1和W2均为负功，有
W3=W1+W2
故选D。
5. 如图所示，一条铁链长l=1m，质量为m=4kg，放在水平桌面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开桌面的瞬间，重力加速度g=10m/s2，则（　　）

A. 铁链的重心位置升高了1m B. 铁链克服重力做功40J
C. 铁链的重力势能增加了20J D. 铁链的重力势能为20J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．铁链从初状态到末状态，铁链全部离开桌面的瞬间，铁链的重心上升的高度为

故A错误；
BCD．铁链克服重力做功为

故铁链重力势能增加20J，因零重力势能点不确定，不能确定重力势能的大小，故C正确，BD错误。
故选C。
6. 如图所示，一传送带的上表面以v1向右做匀速运动，其右侧平台上有一质量为m的物体以初速度v0向左冲上传动带。若传送带足够长，并且v1＞v0，则物体在返回平台的瞬间，其动能与刚离开平台瞬间相比，变化了（　　）

A. 0 B. C. - D. +
【答案】A
【解析】
【详解】物块以速度v0滑上传送带后，在滑动摩擦力作用下向左做匀减速直线运动，直至速度为零，此后在滑动摩擦力作用下向右做匀加速运动，由于v1＞v0，传送带足够长，所以根据对称性可知，物体在返回平台的瞬间速度大小为v0，则物体动能的变化量为

故A正确，BCD错误。
故选A。
7. 物体放在水平地面上，在水平拉力的作用下，沿水平方向运动，在6s内其速度与时间关系的图像和拉力的功率与时间关系的图像如图甲、乙所示，由图像可以求得物体的质量为（取10m/s2）（　　）

A. 2kg B. 2.5kg C. 3kg D. 3.5kg
【答案】B
【解析】
【详解】由速度—时间图像可知前2s内物体加速度大小为

设此过程牵引力为F，摩擦力为f，由牛顿第二定律得

在2s末，由P=Fv得

2s以后，物体匀速直线运动，牵引力等于阻力，由

代入数据得

联立解得

故选B。
8. 高空作业的电业工人，在操作时不慎将一螺母由静止从高处脱落，它在落到地面前的1s内下落了25m，不计空气阻力，g取。则螺母（　　）
A. 在空中下落的总时间为2s
B. 在空中下落的总时间为3s
C. 在脱落后的第1s内与第2s内的位移之比为
D. 在脱落后的第1s末与第2s末的速度之比为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．设螺母下落时间为t，根据


解得

故A错误，B正确；
C．根据初速度为0的匀加速直线运动，在连续相等时间内的位移之比规律，可知在脱落后的第1s内与第2s内的位移之比为，故C错误；
D．在脱落后的第1s末速度为

在脱落后的第2s末的速度为

则在脱落后的第1s末与第2s末的速度之比为

故D错误。
故选B。
9. 2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（　　）
A. 所受地球引力的大小近似为零
B. 所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C. 所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D. 在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．航天员在空间站中所受万有引力完全提供做圆周运动的向心力，飞船对其作用力等于零，故C正确，AB错误；
D．根据万有引力公式

可知在地球表面上所受引力的大小大于在飞船所受的万有引力大小，因此地球表面引力大于其随飞船运动所需向心力的大小，故D错误。
故选C。

10. 从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为（　　）

A. 9∶1 B. 9∶2 C. 36∶1 D. 72∶1
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】悬停时所受平台的作用力等于万有引力，根据

可得

故选B。
11. 某女子铅球运动员分别采用原地推铅球和滑步推铅球两种方式进行练习，如图为滑步推铅球过程示意图。她发现滑步推铅球比原地推铅球可增加约2米的成绩。已知铅球沿斜向上方向被推出，且两种方式铅球出手时相对地面的位置和速度方向都相同，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 两种方式推出的铅球在空中上升的最大高度不同
B. 两种方式推出的铅球在空中运动的时间可能相同
C. 两种方式推出的铅球在空中运动到最高点时的速度相同
D. 两种方式推出的铅球在空中运动的加速度不同
【答案】A
【解析】
【详解】AB．滑步推铅球的水平位移大，由于两种方式铅球出手时相对地面的位置和速度方向都相同，故滑步推铅球的初速度更大，则竖直方向初始的分速度更大，则滑步推铅球时铅球在空中运动时间更长，竖直方向的最高高度更大，故A正确，B错误；
C．由于两种方式铅球出手时相对地面的位置和速度方向都相同，但初速度大小不同，水平分速度与不相同，故C错误；
D．两种方式推出的铅球在空中运动的加速度均为重力加速度，故D错误。
故选A。
12. 某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的水池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的（　　）

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知，水流出后做平抛运动的水平位移和下落高度均变为原来的，则有

得

所以时间变为实际四分之一，则水流出的速度

由于水平位移变为实际的，时间变为实际的四分之一，则水流出的速度为实际的四分之一
故选B。
13. 无动力翼装飞行是一种专业的极限滑翔运动，飞行者运用肢体动作来掌控滑翔方向，进行无动力空中飞行。某翼装飞行者在某次行过程中，在同一竖直面内从A到B滑出了一段圆弧，如图所示。该段运动可视为匀速圆运动的一部分，关于该段运动，下列说法正确的是（　　）

A. 飞行者所受合力为零 B. 飞行者所受重力的瞬时功率逐渐减小
C. 空气对飞行者的作用力的瞬时功率为零 D. 空气对飞行者的作用力做负功
【答案】BD
【解析】
【详解】A．飞行者做匀速圆周运动，则所受合力不为零，选项A错误；
B．根据
PG=mgvy
可知，从A到B，竖直分速度减小，则飞行者所受重力的瞬时功率逐渐减小，选项B正确；
CD．飞行员受竖直向下的重力和空气阻力作用，合力方向指向圆心，则空气阻力方向与速度方向夹角大于90°，根据
Pf=fvcosθ
可知空气对飞行者的作用力的瞬时功率不为零，空气对飞行者的作用力做负功，选项C错误，D正确。
故选BD。
二、多选题
14. 如图所示，相同的物块A、B叠放在一起，放在水平转台上随圆盘一起匀速运动，它们和圆盘保持相对静止，以下说法正确的是（　　）

A. B所需的向心力比A大
B. 图中A对B摩擦力是向左的
C. 两物块所受的合力大小始终是相等的
D. 圆盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】A．由向心力公式

相同的物块A、B叠放在一起做圆周运动，故向心力相同。故A错误。
B．图中A做圆周运动向心力是B对其向左的摩擦力提供的，所以A对B摩擦力是向右的，故B错误。
C．两物块所受的合力提供向心力，而A、B向心力相同，故C正确。
D．物块A所受摩擦力为

物块B所受转台提供摩擦力和A对B的摩擦力合力提供向心力

与等大，所以

故D正确。
故选CD
15. 一物体做直线运动的图像如图所示，已知在第1 s内合外力对物体所做的功为W，则（　　）

A. 从第1 s末到第3 s末合外力对物体做的功为
B. 从第3 s末到第4 s末合外力对物体做的功为
C. 从第3 s末到第5 s末合外力对物体做的功为
D. 从第5 s末到第7 s末合外力对物体做的功为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由题图可知，从第1 s末到第3 s末，物体做匀速直线运动，由动能定理，可知合外力对物体做的功是0，A错误；
B．从第1 s初到第1 s末，由动能定理得

第3 s末物体的速度为，第4 s末物体的速度为，从第3 s末到第4 s末，由动能定理得

B正确；
C．第5 s末物体的速度是0，从第3 s末到第5 s末，由动能定理得

C正确；
D．第7 s末物体的速度为，从第5 s末到第7 s末，由动能定理得

D错误。
故选BC。
16. 如图，P、Q两物体均重10N，各接触面动摩擦因数均为，现在对物体Q施加一向右的水平拉力，则（　　）

A. 物体P与物体Q一起向右运动
B. 物体P静止不动，物体Q向右运动
C. 地面对物体P施加水平向左4N的静摩擦力
D. 无论如何加大对物体Q的水平拉力F，物体P都不会向右运动
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．由题意可得，P物体相对于地面滑动时的最大静摩擦力为

Q相对P的最大静摩擦力为

因为
，

所以物体P静止不动，物体Q向右运动，A错误，B正确；
C．对物体P受力分析，受到Q对P水平向右的摩擦力

因为物体P静止不动，由平衡条件可得，所以地面对物体P施加的水平向左的静摩擦力，大小为

C错误；
D．由题意可得，P物体相对于地面滑动时的最大静摩擦力为

Q相对P的最大静摩擦力为

所以当时，P、Q均静止；当时，Q向右运动，P相对地面静止不动，所以无论如何加大对物体Q的水平拉力F，物体P都不会向右运动。D正确。
故选BD。
17. 如图甲所示，通过一拉力传感器（能测量力大小的装置）用力水平向右拉一水平面上质量为5.0kg的木块，A端的拉力均匀增加，时间内木块静止，木块运动后改变拉力，使木块在后做匀速直线运动。计算机对数据拟合处理后，得到如图乙所示拉力随时间变化的图线，下列说法正确的是（）（ ）

A. 若F＝4.0N，则木块与水平面间的摩擦力
B. 若F＝6.0N，则木块与水平面间的摩擦力
C. 木块与水平面间的动摩擦因数为
D. 木块与水平面间的动摩擦因数为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．若F＝4.0N，木块与水平面间的摩擦力为静摩擦力，故摩擦力为

故A正确；
B．若F＝6.0N，木块与水平面间的摩擦力为滑动摩擦力，由图乙可得

故B错误；
CD．由图乙可知木块与水平面的滑动摩擦力大小

因此木块与水平面的动摩擦因数为

故C错误，D正确。
故选AD。
18. 两个力F1和F2之间的夹角为θ，其合力为F。以下说法正确的是（　　）

A. 合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大
B. 若F1和F2大小不变，θ角减小，合力F一定增大
C. 若夹角θ不变，F1大小不变，F2增大，合力F可能减小
D. 若F1和F2大小不变，合力F与θ的关系图像如图所示，则任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围是
【答案】BC
【解析】
【详解】A．合力F的取值范围是

所以合力F不一定总比力F1和F2中的任何一个都大，故A错误；
B．根据余弦定理可得合力大小为

θ角越小，则合力F就越大，故B正确；
C．若夹角θ不变，F1大小不变，F2增大，若θ为钝角，则有可能有如图所示的情况

，故C正确；
D．由图像得，当θ=180°时，，即

当θ=90°时，，即

解得
或
故，D错误。
故选BC。
19. 如图甲所示，高楼上某人从窗口违法水平抛出一石块，恰好被置于地面上的曝光时间（光线进入相机镜头的时间）为0.2 s的相机拍摄到，拍摄时镜头正对石块运动平面，图乙是石块落地前0.2 s时间内拍摄到的像（照片已经放大且方格化），每个小方格代表的实际长度为1.5 m，忽略空气阻力，重力加速度g取，则（　　）

A. 石块落地时的速度大小约为25 m/s B. 石块落地时的速度大小约为10 m/s
C. 石块抛出位置离地面高度约为20 m D. 石块抛出位置离地面高度约为28 m
【答案】AD
【解析】
【详解】CD．落地前0.2s时间内，石块在竖直方向的平均速度

落地前0.2 s时间内中间时刻的速度为，则石块从抛出点至落地所需时间
石块抛出位置离地高度

故C错误，D正确；
AB．石块水平抛出的初速度

石块落地时竖直方向的速度

则石块落地时的速度大小

故A正确，B错误。
故选AD。
三、实验题
20. 如图所示是一种简易的圆周运动向心力演示仪，图中A、B为两个穿在水平滑杆上并通过同一材质的棉线分别与转轴相连的钢球。试结合下列演示现象，分析影响向心力的因素。

（1）使线长，质量，加速转动水平滑杆；
现象：连接A球的棉线先断。
表明：在转动半径和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随_______。
（2）使质量，线长，加速转动水平滑杆；
现象：连接A球的棉线先断。
表明：在物体质量和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随_______。
（3）对任意一次实验过程进行研究；
现象：并不是水平滑杆一开始转动就断线，而是加速了一段时间之后棉线才断的。
表明：在物体质量和转动半径一定的条件下，圆周运动所需向心力随_______。
【答案】 ①. 物体质量的增大而增大 ②. 转动半径的增大而增大 ③. 角速度的增大而增大
【解析】
【详解】（1）[1]线长，质量，加速转动水平滑杆，连接A球的棉线先断，则质量越大，所受的拉力越大，表明在转动半径和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随物体质量的增大而增大。
（2）[2]质量，线长，加速转动水平滑杆，连接A球的棉线先断，则棉线越长，所受的拉力越大，表明在物体质量和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随转动半径的增大而增大。
（3）[3]并不是水平滑杆一开始转动就断线，而是加速了一段时间之后随着角速度的增大棉线才断的，表明在物体质量和转动半径一定的条件下，圆周运动所需向心力随角速度的增大而增大。
四、计算题
21. 如图,一根细直棒长度为5m，用手提着其上端，在其下端的路面上方有一个长度为5m的、内径比直棒略大的空心竖直管子．如果该空心管子安放在平直公路上方，汽车从正下方通过时刚好碰不到管子．已知细直棒的下端与空心管的上端相距10m,现放手让直棒做自由落体运动（不计空气阻力，g取10m/s2）．

(1)求直棒通过该空心管所用的时间（直棒通过管后继续进入公路下的直径略大于细棒的深坑）
(2)当棒开始下落时，汽车以20m/s的速度在距离管子36m处向管子驶来，汽车会不会碰到直棒，如不会请说明为什么；如会，在不改变车行驶方向的情况下，司机该如何处理（计算时不考虑车的大小）
【答案】（1）s（2）会碰到， 加速；减速
【解析】
【详解】（1）直棒的下端到达管子的上端的时间为：

直棒的上端到达管子的下端的时间为：

则直棒通过该空心管所用的时间：
t=t2-t1=(2-)s
（2）若汽车匀速运动，则到达管子处的时间为

则汽车肯定要碰到管子；要使汽车不碰到管子，则汽车在2s内的位移小于36m，则

解得
a= -2m/s2，
即汽车减速运动的加速度a>2m/s2；
管子下端到达地面的时间为：

则要使汽车不碰到管子，则汽车在s内的位移大于36m，则

解得
a´=0.9m/s2，
即汽车加速运动的加速度a´>0.9m/s2；
22. 如图所示，一位同学玩飞镖游戏，圆盘最上端有一点P，飞镖抛出时与P在同一竖直面内等高，且距离P点为L。当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘绕经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度为g，若飞镖恰好击中P点，求：
（1）圆盘的半径；
（2）圆盘转动角速度的值。

【答案】（1）；（2）（k=0，1，2，…）
【解析】
【分析】
【详解】（1）飞镖水平抛出后做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此飞行时间

飞镖击中P点时，P恰好在最下端，则

解得圆盘的半径为

（2）飞镖击中P点，则P点转过的角度θ满足θ=π+2kπ（k=0，1，2，…）
故
（k=0，1，2，…）
23. 如图所示，质量m=2kg的小球用长L=1.0m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H=6.0m的O点．现将细绳拉直至水平状态自A点无初速度释放小球，运动至悬点O的正下方B点时细绳恰好断裂，接着小球做平抛运动，落至水平地面上C点．不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2．求：

（1）细绳能承受的最大拉力；
（2）细绳断裂后小球在空中运动所用时间；
（3）现换用另一轻质细绳，使绳长变为L1，重复上述过程，也是运动至悬点O的正下方时细绳恰好断裂，其他条件不变．当L1为何值时，小球落地点距B点的水平距离最大？
【答案】（1）60N；（2）1s；（3）当L1为3m时，小球落地点距B点的水平距离最大
【解析】
【详解】（1）AB过程由动能定理得

解得

在B点，根据牛顿第二定律得
F﹣mg=m
代入数据解得
F=60N
（2）细绳断裂后，小球做平抛运动，根据
H﹣L=
解得

（3）AB过程由动能定理得

BC过程平抛运动，有
H﹣L1=
水平距离
x=vBt′
联立解得

当L1=H﹣L1时，即当

时，水平距离最大．
24. 如图所示，将倾角为α的光滑斜面体固定在水平面上，在其左侧有一水平的桌面，桌面的右边缘到斜面体左侧的水平距离为s，现有一可视为质点的滑块由水平桌面上的A点以初速度向右滑动，滑块由B点离开桌面的右边缘，经过一段时间，滑块无碰撞地由斜面体的顶端C点滑上斜面体。已知A、B两点之间的距离为，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数为，B、C两点的高度差为，重力加速度g取，忽略空气的阻力。
（1）滑块离开桌面边缘的速度为多大？
（2）桌面的右边缘到斜面体左侧的水平距离s为多大？
（3）如果C点距离水平面的高度为H=4.8m，则滑块从A运动到D的总时间为多少？

【答案】（1）4 m/s；（2）1.2 m；（3）2.1 s
【解析】
【详解】（1）设滑块在水平桌面上滑动时的加速度大小为，滑块到达B点时的速度大小为，由牛顿第二定律有

利用逆向思维，由运动学公式可得

解得

（2）滑块离开桌面右边缘后，开始做平抛运动。由平抛运动规律可知，在竖直方向做自由落体运动，则有

解得
t1=0.3s
在水平方向做匀速直线运动，则有

即桌面的右边缘到斜面体左侧的水平距离s为1.2 m。
（3）滑块在水平桌面上运动的时间为

滑块到达C点时竖直方向的速度为

则滑块到达C点时的合速度大小为

且由滑块无碰撞地由斜面体的顶端C点滑上斜面体可得此时速度方向沿斜面向下，则有

解得

滑块在斜面上运动时的加速度大小为

斜面的长度为

根据

解得

则滑块从A运动到D的总时间为

25. 如图甲所示，两个不同材料制成的滑块A、B静置于水平桌面上，滑块A的右端与滑块B的左端接触。某时刻开始，给滑块A一个水平向右的力F，使滑块A、B开始滑动，当滑块A、B滑动1.0m时撤去力F。整个运动过程中，滑块A、B的动能随位移x的变化规律如图乙所示。不计空气阻力，求：
（1）滑块A对B做的功；
（2）力F的大小。

【答案】（1）12J；（2）39N
【解析】
【详解】（1）对B在撤去F后有：xB=1.0m，撤去F时B的动能，由动能定理有

在撤去F前，对B由动能定律得

联立并代入数据解得
WAB=12J
（2）撤去力F后，滑块A继续滑行的距离为，撤去F时B的动能EkA=9J，由动能定理有

力F作用的过程中，分析滑块A、B整体，由动能定理

代入数据解得
F=39N