2022-2023学年湖南省张家界市高一（下）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年湖南省张家界市高一（下）期末考试物理试卷（含解析），共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年湖南省张家界市高一（下）期末考试物理试卷
一、选择题（本大题共12小题，共48分）
1. 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。A、B是转动的齿轮边缘的两点，则下列说法中正确的是(    )


A. A、B两点的角速度相等
B. A、B两点的线速度大小相等
C. A点的周期等于B点的周期
D. A点的向心加速度等于B点的向心加速度
2. 建筑工人用如图所示装置将建筑材料提升到高处，工人在高处平台上向右做匀速直线运动(运动过程中手握绳的高度不变)，当手牵引的绳与水平方向的夹角为θ=37∘时，重物上升的速度大小为1m/s，则人的速度大小为(    )

A. 34m/s B. 45m/s C. 54m/s D. 43m/s
3. 已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G.质量为m的导弹被发射到离地面高度为ℎ时，受到地球的万有引力大小为 (    )

A. GMm(R+ℎ)2 B. GMmR2 C. GMmℎ2 D. GMm(R−ℎ)2
4. 如图所示，在倾角为θ的斜面上A点，以水平速度v0抛出一个小球，不计空气阻力，它落到斜面上B点所用的时间为(    )

A. 2v0sinθg B. 2v0tanθg C. v0sinθg D. v0tanθg
5. 如图所示，质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的35，她在1 min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3 m，g取10 m/s2，则1 min内该同学克服重力做的功W和相应的功率P约为(    )

A. W=4500 J，P=75 W B. W= 7500 J，P= 125 W
C. W=4500 J，P=125 W D. W=7500 J，P=250 W
6. 农民在水田里把多棵秧苗同时以大小相等的初速度斜向上抛出，θ表示抛出初速度方向与水平地面的夹角。不计空气阻力，关于秧苗的运动，正确的说法是(    )

A. θ越大，秧苗落到地面的速度越大 B. θ不同，抛秧的远近一定不同
C. θ越大，秧苗在空中的时间越长 D. θ越大，秧苗被抛得越远
7. 如图所示，粗糙程度处处相同的半圆形竖直轨道固定放置，其半径为R，直径POQ水平。一质量为m的小物块(可视为质点)自P点由静止开始沿轨道下滑，滑到轨道最低点N时，小物块对轨道的压力为2mg，g为重力加速度的大小。则下列说法正确的是(    )



A. 小物块到达最低点N时的速度大小为 2gR
B. 小物块从P点运动到N点的过程中重力做功为2mgR
C. 小物块从P点开始运动经过N点后恰好可以到达Q点
D. 小物块从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功为12mgR
8. 流量是指单位时间内通过管道横截面的流体体积，在生活中经常需要测量流量来解决实际问题。环保人员在检查时发现一根排污管正在向外满口排出大量污水，如图所示。他测出水平管口距落点的竖直高度为ℎ，管口的直径为d，污水落点距管口的水平距离为l，重力加速度为g。根据这些测量计算排出污水的流量为(    )

A. Q=14πld2 g2ℎ B. Q=14ld2 g2ℎ C. Q=14ld2 2ℎg D. Q=14πld g2ℎ
9. 如图所示，A、B两个相同的茶杯放在餐桌上的自动转盘上，O为转盘圆心，B、O间距大于A、O间距，B杯中装满水，A杯是空杯，转盘在电动机的带动下匀速转动，A、B两杯与转盘始终保持相对静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是(    )

A. A受到的摩擦力比B的大 B. B受到的摩擦力比A的大
C. 增大转动的角速度，B一定先滑动 D. 增大转动的角速度，A有可能先滑动
10. 在下面列举的各个实例中，不考虑空气阻力，叙述正确的是(    )
                   
         甲                        乙                           丙                        丁

A. 甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒
B. 乙图中，用平行于斜面向下的大小等于摩擦力的拉力F作用下物体B沿斜面下滑时(斜面A不动)，物体B机械能保持不变
C. 丙图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上30°角释放后绕光滑支点摆动，小球只有重力势能与动能的相互转化，则丙图中小球机械能守恒。
D. 丁图中，ω越来越大，小球慢慢升高，小球的机械能仍然守恒
11. 如图所示，神舟十五号飞船A、空间站B分别沿逆时针方向绕地球的中心O做匀速圆周运动，周期分别为T1、T2。在某时刻飞船和空间站相距最近，空间站B离地面高度约为400km。下列说法正确的是(    )


A. 飞船A要与空间站B对接，可以向其运动相反方向喷气
B. 飞船A和空间站B下一次相距最近需经过时间T1T2T2−T1
C. 飞船A与空间站B对接后的周期大于地球同步卫星的周期
D. 飞船A与空间站B绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为(T2T1)23
12. 从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和，取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度ℎ的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2，运动过程中所受阻力大小不变，由图中数据可得出如下结论，其中不正确的是(    )

A. 物体的质量为2.5 kg
B. ℎ=0时，物体的速率为10 m/s
C. ℎ=2 m时，物体的动能Ek=50 J
D. 从地面至ℎ=4 m，物体的动能减少20 J
二、非选择题（52分）
13. 在“探究向心力大小的表达式”实验中，所用向心力演示器如图(a)所示。图(b)是演示器部分原理示意图：其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的2倍，轮④的半径是轮⑤的2倍，两转臂上黑白格的长度相等。A、B、C为三根固定在转臂上的挡板，可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力，图(a)中的标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有：质量均为2m的球1和球2，质量为m的球3。

(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学中的______ 。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.演绎法
(2)为探究向心力与圆周运动轨道半径的关系，实验时应将皮带与轮①和轮______ 相连，同时选择球1和球2作为实验球；
(3)若实验时将皮带与轮②和轮⑤相连，此时轮②和轮⑤的角速度之比为______ 。
14. 在做“研究平抛运动”的实验中：
(1)安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，目的是________
        A.保证小球在空中运动的时间每次都相等
        B.保证小球飞出时，初速度方向水平
        C.保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小
        D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
(2)下列哪些因素会使“研究平抛运动”实验的误差增大________
A.小球从斜槽同一高度以不同速度释放
B.用等大的空心塑料球代替实心金属球
C.小球与斜槽之间有摩擦
D.根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上选取用来计算的点迹时没有选取抛出点
(3)甲同学将小球从斜槽上释放，乙同学用频闪照相机对从槽口飞出的小球进行拍摄，每隔0.05s拍摄一次，拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段l1和l2的长度之比为1∶2。重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。l1对应的实际距离为_____________m(结果均保留根号)。


15. 验证机械能守恒定律实验中：
(1)如图所示，释放纸带前，四位同学操作正确的是______(填甲、乙、丙、或丁)。

           甲                       乙                       丙                     丁
(2)正确操作以后，得到一条纸带如图所示，0为打点计时器打下的第一个点，重物的质量为200g，重力加速度g取9.8m/s2，则打点计时器打下点B时重物的重力势能比刚开始下落时减少了__________J，重物在点B的速度为__________m/s，由此可以算出重物的动能增加量，重力势能的减少量和动能的增加量在误差允许的范围内近似相等，则验证了机械能守恒定律。(结果保留三位有效数字)


16. 假设未来的人类登上某一地外行星。一小球在距离该星球表面ℎ处自由下落，经过时间t落到星球表面，无空气阻力。设这个行星的半径为R，万有引力常量为G，回答下面问题：
(1)该行星表面的重力加速度大小；
(2)该行星的质量；
(3)如果将来要在这颗行星上发射环绕卫星，环绕这个行星的第一宇宙速度大小约为多少？

17. 如图所示，半径R=0.40m的光滑半圆轨道处于竖直平面内，半圆与水平地面切于圆的端点A，一小球在水平地面上向左运动到A点后以一定的初速度v0冲上半圆环，沿轨道恰好通过最高点B点，最后小球落在C点．(取重力加速度g=10m/s2)不计空气阻力。
求：
(1)小球到达B点的速度vB;
(2)A、C间的距离S;
(3)小球过A点的速度v0。

18. 如甲图所示为安装在公路上强制过往车辆减速的减速带，现有一水平道路上连续安装有10个减速带(图乙中末完全画出)，相邻减速带间的距离均为l(每个减速带宽度远小于l，可忽略不计)；现有一质量为m的电动小车(可视为质点)从第1减速带前某处以恒定功率P启动，到达第1减速带前已达到最大行驶速度v0。已知小车每次通过减速带时所损失的机械能与其行驶速度相关，测量发现，小车在通过第5个减速带后，通过相邻两减速带间的时间均为t。通过第10个减速带时立即关闭电门无动力滑行，小车在水平路面上继续滑行距离s后停下。已知小车与路面间的阻力大小恒定，空气阻力不计。

(1)求小车与路面间的阻力f的大小；
(2)求小车通过第5个减速带后，通过每一个减速带时所损失的机械能；
(3)若小车通过前5个减速带时损失的总机械能是其通过后5个减速带时所损失总机械能的1.6倍，求小车从第1个减速带运动至第5个减速带所用的时间t0。
答案和解析

1.【答案】B 
【解析】解：AB.两轮的边缘线速度大小相同，根据v=ωr可知，半径大的角速度小，即A点的角速度小于B点的角速度，故A错误，B正确；
C.根据T=2πω可知，A点的周期大于B点的周期，故C错误；
D.根据a=vω可知，A点的向心加速度小于B点的向心加速度，故D错误。
故选：B。
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。

2.【答案】C 
【解析】略

3.【答案】A 
【解析】
【分析】
本题主要考查万有引力定律的应用。
明确导弹到地心的距离，根据万有引力定律列方程即可求得导弹受到地球的万有引力大小。
【解答】
导弹被发射到离地面高度为ℎ时，距离地球球心为(R+ℎ)，根据万有引力公式可得导弹受到地球的万有引力大小为F万=GMm(R+ℎ)2，故A正确，BCD错误。  
4.【答案】B 
【解析】
【分析】
解决平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，两个方向上运动的时间相同。
本题就是对平抛运动规律的直接应用，本题难度不大。
【解答】
设AB之间的距离为L，则：水平方向：Lcosθ=v0t
竖直方向：Lsinθ=12gt2
联立解得：t=2v0tanθg
故选：B。  
5.【答案】C 
【解析】略

6.【答案】C 
【解析】略

7.【答案】D 
【解析】解：A、设小物块到达最低点N时的速度大小为v。在N点，根据牛顿第二定律得：FN−mg=mv2R.据题有FN=2mg。联立得v= gR，故A错误。
B、小物块从P点运动到N点的过程中下降的高度为R，则重力做功为mgR，故B错误。
C、由于小物块要克服摩擦力做功，机械能不断减少，所以小物块不可能到达Q点，故C错误。
D、小物块从P点运动到N点的过程，由动能定理得：mgR−Wf=12mv2−0，可得，克服摩擦力所做的功为Wf=12mgR，故D正确。
故选：D。
分析小物块在N点的受力情况，由牛顿第二定律和向心力结合求小物块到达最低点N时的速度。根据下滑的高度求重力做功，由动能定理求克服摩擦力所做的功。结合能量守恒定律分析小物块能否到达Q点。
本题主要考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用，要知道在最低点，靠重力和支持力的合力提供向心力。

8.【答案】A 
【解析】略

9.【答案】BC 
【解析】略

10.【答案】BC 
【解析】略

11.【答案】AB 
【解析】略

12.【答案】AD 
【解析】略

13.【答案】(1)C  (2)④； (3) 1：4 
【解析】解：(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，我们通过控制m、ω、r中两个物理量不变，探究F与另一个物理量之间的关系，所以用到了控制变量法。
故C正确，ABD错误。
故选：C。
(2)根据F=mv2r可知，探究向心力与圆周运动轨道半径的关系，要保持线速度相等，小球质量相等，应选择半径相同的塔轮用皮带相连，即将皮带与轮①和轮④相连。
(3)由题意可知塔轮1和塔轮5的半径之比为r2：r5=4：1
知轮②和轮⑤的角速度之比为ω2：ω5=1：4。

14.【答案】B      AB      2 615 
【解析】略

15.【答案】丙     0.172     1.30 
【解析】略

16.【答案】(1) g=2ℎt2    (2) M=2ℎR2Gt2     (3)
v= 2ℎRt2=1t 2ℎR                              
 
【解析】(1)根据自由落体运动公式 ℎ=12gt2 得，
 该行星表面的重力加速度大小为 g=2ℎt2      
   (2)在该行星表面有 mg=GMmR2
        可得，行星的质量为 M=2ℎR2Gt2               
   (3)根据公式 mg=mv2R 得，环绕这个行星的第一宇宙速度大小约为
v= 2ℎRt2=1t 2ℎR                              


17.【答案】(1) vB=2m/s (2) s=0.8m/s(3)
v0=2 5m/s                                
 
【解析】：(1)小球恰好通过最高点B时 mg=mvB2R   
得： vB=2m/s                        
(2)由平抛规律，竖直方向 ℎ=12gt2     t=0.4s
水平方向 s=vBt    得 s=0.8m/s                 
(3)小球从A点运动到B点的过程中机械能守恒得： 12mv02=12mvB2+2mgR
v0=2 5m/s                                


18.【答案】解：(1)小车速度达到最大时，由功率公式P=Fv0
此时小车受力平衡，即f=F=Pv0
(2)设小车通过第5个减速带后，到下一个减速带时的速度为v1，通过减速带后的速度为v2，由于其通过相邻两减速带间的时间均为t，则小车每次到下一个减速带时的速度都为v1，通过减速带后的速度都为v2，在减速带间隔过程中由动能定理：Pt−fl=12mv12−12mv22
所以通过每一个减速带时所损失的机械能：ΔE=Pt−fl=P(t−lv0)
(3)由题意，小车通过前5个减速带时损失的总机械能：ΔE′=1.6×5ΔE=8P(t−lv0)
从小车到第1个减速带前到最后停下来，由能量守恒定律：P(t0+5t)+12mv02−9fl−fs−ΔE′−5ΔE=0
解得：t0=8t+s−4lv0−mv022P
答：(1)小车与路面间的阻力f的大小为Pv0；
(2)小车通过第5个减速带后，通过每一个减速带时所损失的机械能为P(t−lv0)；
(3)小车从第1个减速带运动至第5个减速带所用的时间为8t+s−4lv0−mv022P。 
【解析】(1)由功率公式结合平衡条件，求阻力大小；
(2)由动能定理，结合功能关系，求损失机械能；
(3)由能量守恒定律，计算所用时间。
本题考查学生对功率公式、功能关系、动能定理、能量守恒定律的掌握，是一道综合性较强的题，难度中等。