2022-2023学年福建省莆田市重点中学高二（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年福建省莆田市重点中学高二（上）期末物理试卷（含解析），共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

2022-2023学年福建省莆田市重点中学高二（上）期末物理试卷
一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）
1. 如图所示，一同学热身，重心从A点升到B点，AB高为0.5米，则该同学重力做功约为(    )

A. 0 B. 250J C. 250J D. 25J
2. 如图是开勒普星—87号，距离地球约4.3光年，被认为是“第二个地球”。已知该行星的半径为8×106m，质量m=5.5×1023kg，引力常数G为6.67×10−11N·m²/kg²，下列说法正确的是(    )

A. 该行星的第一宇宙速度约为v=2km/s B. 该行星的重力加速度约为g=5m/s2
C. 该行星的密度约为ρ=536kg/m3 D. 由以上信息可求出该行星的环绕周期
3. .如图所示，一物体从A运动到B，下列说法错误的是(    )

A. 物体做曲线运动
B. 物体在A点的速度方向为只过A点的切线
C. 物体受到的力为恒力
D. 物体受到的力为变力
4. 如图，一扳手以O点为圆心进行校正，若扳手匀速转动，下列说法正确的是(    )

A. 在A点进行校正比较省力 B. A点的角速度比B的角速度大
C. A点的角速度比B的角速度小 D. B点的线速度比A的线速度大
二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）
5. 如图所示，一轮船渡河，静水中船速为v0，河水流速为vs，河宽为x，v0
A. 轮船最短渡河时间为xv0 B. 轮船做曲线运动
C. 渡河路径可能垂直于河岸 D. 渡河路径不可能垂直于河岸
6. 方圆荟是莆田的一处巨型购物中心，吸引无数顾客前来。如图是方圆荟广场的一处玩乐设施简化图，线长L，线与垂直方向夹角为θ，玩客质量为m，下列说法正确的是(    )

A. 玩客受重力、拉力和向心力 B. 此时的旋转半径为Lsinθ
C. 此时的拉力为mgcosθ D. 此时的向心力为mgtanθ
7. 如图为某一处轨道剖面图，下列说法正确的是(    )

A. 火车一定受到向心力的作用 B. 若火车的速度过大则会压坏轨道
C. 火车受到的合力为mgtanθ D. 火车受到的支持力为mgcosθ
8. 某一双星系统如图所示，双星之间的距离为L，其中靠近O点的星球质量为m1，半径为r1，另一个星球的质量为m2，半径为r2。引力常数为G，两星和O点在同一直线上，角速度为ω，下列说法正确的是(    )

A. m1r2=m2r1 B. m1 C. ω= Gm1+m2L3 D. m1+m2=ω2L3G
三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）
9. 一辆质量为4×103kg的铰链式卡车，额定功率为50kW。现让汽车保持额定功率在水平路面上从静止开始运动，运动中汽车所受阻力恒为车重的0.1倍，从启动开始汽车将会做_________ (选填“加速度逐渐增大”、“加速度逐渐减小”或“匀加速直线运动”)的运动，汽车在加速运动过程中所能达到的最大速度为_____m/s(g取10m/s2)。
10. 如图是莆田最具特色的人力三轮车，为追求最大动力，人力三轮车的轮子常常会设计成“前小后大”的形态。若后轮的半径是前轮的1.5倍，则在驾驶过程中前后轮的角速度之比为ω前:ω后=_____，线速度之比v前:v后=____。

四、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 某兴趣小组在“验证机械能守恒定律”的实验中
(1)除了准备如图的器材，还需_____和_____(任意两种)
  
(2)操作时先_____再_____(填“接通电源”或“释放重物”)
(3)在实验中，当地重力加速度g=9.8m/s2，若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图下所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s，AB和BC中各省略4个点)。

B点的速度为vB=____m/s，(保留3位有效数字)，O点_____起点(填“是”或“不是”)

12. 在“探究平抛运动特点”的实验中，用图甲所示实验装置来探究平抛运动的特点。
  
(1)在多次实验中每次小球_____从斜糟上同一位置由静止开始运动。硬板____平行于铅锤线。(选填“一定”或“不一定”)。
(2)小赵同学改造了上图所示的演示装置，即把斜糟换为流速稳定的水管，这样做的好处是_____________________________________________(至少2点)

五、简答题（本大题共1小题，共9.0分）
13. 中国于2023年5月30号成功发射“神舟十六号”载人飞船。载人飞船离地球表面的距离为h。地球表面的重力加速度为g、地球的半径为R、引力常量为G，忽略地球自转。求：
(1)地球的质量M；
(2)中国空间站绕地球运动的线速度v大小。

六、计算题（本大题共2小题，共25.0分）
14. 炎炎热日下，起重机仍然在忘我工作。如图是某一型号的起重机，此时的工作功率为P额。现在由静止吊起一个重为m的货物，货物在40s达到最大速度，最大速度为vm=20m/s，拉力和时间的关系如图所示，重力加速度为g=10m/s2，求
(1)工作功率P额；
(2)整个过程(0∼40s)货物上升高度h。


15. 如图所示为某游乐场一游戏设施，光滑半圆轨道半径R可调，玩家需将物块P(可视为质点)从A点滑出，并调整半径R以求最远落点，传送带与水平方向的夹角θ=37∘，传送带顺时针匀速转动，转速为vk=6m/s，AB长为1.8米，BC长为14米，AB的摩擦系数为μ1=0.5，BC的摩擦系数为μ2=0.1。现一玩家将物块P滑向该装置，经过A点时的速度为vA=10m/s，重力加速度为g=10m/s2，求：
(1)物块在传送带上留下的痕迹；
(2)物块落点离C最远距离xm；
(3)若物块P从B点运动算起，4秒内运动4米，μ2可调，在BC段上加速度为a0，在B点初速度为v0，试求1v0−1a0的最小值。小提示：可用均值不等式求解。


答案和解析

1.【答案】B 
【解析】一同学的质量约为50kg，重心从A点升到B点，重力做正功，所以
WG=mgh=50×10×0.5J=250J
故选B。


2.【答案】A 
【解析】A.根据万有引力提供向心力
GMmR2=mv2R
可得该行星的第一宇宙速度约为
v= GMR= 6.67×10−11×5.5×10238×106km/s≈2km/s
故A正确；
B.根据
GMmR2=mg
该行星的重力加速度约为
g=GMR2=6.67×10−11×5.5×1023(8×106)2m/s2≈0.57m/s2
故B错误；
C.根据
M=ρV=ρ43πR3
该行星的密度约为
ρ=3M4πR3=3×5.5×10234π×(8×106)3kg/m3≈256kg/m3
故C错误；
D.由于缺少该行星的环绕半径，故以上信息可求出该行星的环绕周期，故D错误。
故选A。


3.【答案】C 
【解析】A.由图可知，物体速度与合外力方向不在同一直线上，故物体做曲线运动，故A正确；
B.物体做曲线运动时，速度方向是曲线上这一点的切线方向，故物体在A点速度方向为只过A点的切线，故B正确；
CD.物体做曲线运动，物体所受合外力的方向指向曲线的凹侧，可知物体受到的力方向变化，为变力，故C错误，D正确。
本题选错误的，故选C。


4.【答案】D 
【解析】A.根据杠杆定理可知B点的动力臂更长，在B点进行校正比较省力，故A错误；
BC．A、B点同轴转动，可知A点的角速度等于B的角速度，故BC错误；
D.根据
v=ωr
可知B点的线速度比A的线速度大，故D正确。
故选D。


5.【答案】AD 
【解析】A.轮船最短渡河时间为
tmin=xv0
故A正确；
B.轮船做匀速直线运动，故B错误；
CD.由于v0 故选AD。


6.【答案】CD 
【解析】A.玩客受重力、拉力，重力与拉力的合力提供向心力，故A错误；
B.此时的旋转半径为
r=Lsinθ
故B错误；
C.根据共点力平衡可得此时的拉力为
T=mgcosθ
故C正确；
D.此时的向心力为
Fn=mgtanθ
故D正确。
故选CD。


7.【答案】BCD 
【解析】A.向心力是效果力，不是物体实际受到的力，故A错误；
B.若火车的速度过大，火车受到重力、支持力的合力不足以提供火车做圆周运动的向心力，外轨对火车有挤压，若火车的速度过大则会压坏轨道，故B正确；
C.火车受到重力、支持力作用，合力大小为
F合=mgtanθ
故C正确；
D.根据受力分析可知火车受到的支持力为
FN=mgcosθ
故D正确。
故选BCD。


8.【答案】CD 
【解析】A.根据万有引力提供向心力有
Gm1m2L2=m1ω2r1
Gm1m2L2=m2ω2r2
整理得
m1r1=m2r2
故A错误；
B.由图可知
r1 可得
m1>m2
故B错误；
C.根据万有引力提供向心力有
Gm1m2L2=m1ω2r1
Gm1m2L2=m2ω2r2
根据几何关系
L=r1+r2
可得
ω= Gm1+m2L3
故C正确；
D.由C可知
m1+m2=ω2L3G
故D正确。
故选CD。


9.【答案】  加速度逐渐减小     12.5 
【解析】[1]根据牛顿第二定律有
F−f=ma
汽车牵引力为
F=Pv
汽车启动时，汽车速度逐渐增大，汽车的牵引力逐渐减小，可知汽车的加速度逐渐减小，故汽车做加速度逐渐减小的运动；
[2]汽车在加速运动过程中所能达到的最大速度为
vm=Pf=50×1030.1×4×103×10m/s=12.5m/s


10.【答案】 3:2     1:1 
【解析】[1][2]前后轮边缘点的线速度相等，即线速度之比为1:1；
角速度之比为
ω前:ω后=r后:r前=3:2


11.【答案】 刻度尺     导线     接通电源     释放重物     1.29     是 
【解析】1)[1] [2]验证机械能守恒定律实验需使用刻度尺量取纸带上各点间距离；需要导线连接打点计时器；
(2)[3] [4]为充分利用纸带，操作时先接通电源，再释放重物；
(3)[5] B点的速度为
vB=xAC2T=29.07−3.232×0.1×10−2m/s≈1.29m/s
[6]根据动力学公式有
xBC−xAB=aT2
可得重物的加速度为
a=6.44m/s2
根据动力学公式有
vB2=2ax
解得重物运动至B点的位移为
x≈12.92cm≈xOB
故O点是起点。


12.【答案】一定     一定     操作时间短；直观易操作 
【解析】(1)[1]为保证小球做平抛运动的初速度相同，在多次实验中每次小球一定从斜糟上同一位置由静止开始运动；
[2]为保证硬板处于竖直平面内，硬板一定平行于铅锤线；
(2)[3]把斜糟换为流速稳定的水管，这样做的好处是：操作时间短；直观易操作。


13.【答案】(1) M=gR2G ；(2)  gR2R+h 
【解析】1)根据
GMmR2=mg
可得地球的质量为
M=gR2G
(2)根据万有引力提供向心力
GMm(R+h)2=mv2R+h
解得中国空间站绕地球运动的线速度大小为
v= gR2R+h


14.【答案】(1)1000W；(2)60m 
【解析】(1)起重机工作功率为
P额=Tvm=20×500W=1000W
(2)货物的质量为
m=Gg=Tg=50kg
整个过程根据动能定理有
P额t−mgh=12mvm2
解得货物上升高度为
h=60m


15.【答案】(1)0.6m；(2)1.8m；(3) 3−2 2 
【解析】(1)根据牛顿第二定律有
vB2−vA2=−2asAB
运动学公式可得
a=gsinθ+μ1gcosθ
联立可得
vB=8m/s
物块在传送带运动的时间
t1=vA−vBa=0.2s
物块在传送带上留下的痕迹
Δs=sAB−vkt1=1.8−6×0.2m=0.6m
(2)物块从B点运动至D点根据动能定理有
12mvD2−12mvB2=−μ2mgsBC−mg⋅2R
物块从D点飞出后做平抛运动，竖直方向有
2R=12gt2
物块落点离C点距离为
x=vDt
整理得
x= −16R2+14.4R
根据数学关系可得当
R=14.416×2m=0.45m
物块落点离C最远，距离为
xm=1.8m
(3)根据动力学公式
x1=v0t2−12a0t22
可得
1=v0−2a0
根据数学关系有
1v0−1a0=(1v0−1a0)(v0−2a0)=3−(2a0v0+v0a0)≥3−2 2
可得，当
2a0v0=v0a0
有最小值，为
(1v0−1a0)min=3−2 2