云南省丽江市永胜县2022-2023学年高一下学期期末考试物理试题

云南省丽江市永胜县2022-2023学年高一下学期期末考试物理试题

一、单选题（共8小题，每题3分）

1．下列各选项中的一对力，属于相互作用力的是(　　)

A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力

B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力

C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力

D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力

2．如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动．重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为(　　)

A．2mgR B．4mgR C．5mgR D．6mgR

3．如图所示，Oa、Ob是竖直平面内两根固定的光滑细杆，O、a、b、c位于同一圆周上，c为圆周的最高点，a为最低点．每根杆上都套着一个小滑环，两个滑环都从O点无初速度释放，用t1、t2分别表示滑环到达a、b两点所用的时

间，则下列关系正确的是（　　）

A．t1＝t2 B．t1>t2 C．t1<t2 D．无法确定

4．“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟．已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，月球半径为1.74×103km.利用以上数据估算月球的质量约为(　　)

A．8.1×1010kg B．7.4×1013kg C．5.4×1019kg D．7.4×1022kg

5．宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rA∶rB＝1∶2，则两颗天体的（　　）

A．质量之比mA∶mB＝2∶1 B．角速度之比ωA∶ωB＝1∶2

C．线速度大小之比vA∶vB＝2∶1 D．向心力大小之比FA∶FB＝2∶1

6．一辆汽车做单向直线运动，先以15 m/s的速度行驶了全程的四分之三，剩下的路程以20 m/s的速度行驶，则汽车从开始到行驶完全程的平均速度的大小为(　　)

A．16 m/s B．16.3 m/s C．17.5 m/s D．18.8 m/s

7．在光滑的水平面上有一静止的物体，现以水平恒力F1推这一物体，作用一段时间后换成方向相反的水平恒力F2推这一物体，当恒力F2作用的时间与恒力F1作用的时间相等时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32 J，则在整个过程中，恒力F1、F2做的功分别为(　　)

A．16 J　16 J B．8 J　24 J

C．32 J　0 J D．48 J　－16 J

8．如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述正确的应是(　　)

A．重力势能和动能之和总保持不变

B．重力势能和弹性势能之和总保持不变

C．动能和弹性势能之和总保持不变

D．重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变

二、多选题（共4小题，每题4分）

9．一辆轿车在平直公路上运行，启动阶段牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过时间，其速度由零增大到最大值，若轿车所受的阻力恒定，关于轿车的速度、牵引力、功率随时间变化的情况正确的是（　　）

A． B．

C． D．

10．如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处．将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点时速度为v，AB间的竖直高度差为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则(　　)

A．由A到B重力对小球做的功等于mgh

B．由A到B小球的重力势能减少mv2

C．由A到B小球克服弹力做功为mgh

D．小球到达B点时弹簧的弹性势能为mgh－

11．一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中

虚线所示．不计粒子所受重力，则(　　)

A．粒子带正电荷

B．粒子加速度逐渐减小

C．粒子在A点的速度大于在B点的速度

D．粒子的初速度不为零

12．如图所示，某科研单位设计了一飞行器，质量为m，飞行器从地面起飞时，发动机提供的动力方向与水平方向的夹角α＝60°，飞行器恰好沿与水平方向成θ＝30°角的直线斜向右上方匀加速直线飞行，经时间t后，将动力方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小，使飞行器依然可以沿原方向匀减速直线飞行，飞行器所受空气阻力不计，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)

A．加速时动力的大小等于mg B．加速时加速度的大小为g

C．减速时动力的大小等于mg D．减速飞行时间t后速度为零

三、实验题（共2小题）

13．（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50 Hz，当地重力加速度的值为9.80 m/s2，测得所用重物的质量为1.0 kg.甲、乙、丙三个学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18 cm、0.18 cm和0.25 cm，可看出其中肯定有一个学生在操作上出现了问题，出现的问题可能是　                           　．若按正确的实验要求选出的纸带如图所示(相邻计数点的时间间隔为0.02 s)，那么：
 

（2）纸带的　     　(选填“左”或“右”)端与重物相连．

（3）打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB＝　     　m/s.

（4）从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量ΔEp减＝　     　J，此过程中重物动能的增加量ΔEk＝　     　J.

（5）通过计算，数值上ΔEp减　     　(选填“>”“＝”或“<”)ΔEk，这是因为　                                                 　．

（6）实验的结论是　                                   　．

14．某物理兴趣小组在做“探究平抛运动的特点”实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图所示的照片，已知每个小方格的边长为10 cm，当地的重力加速度g取10 m/s2，其中第4点处的位置被污迹覆盖.

（1）若以拍摄的第1点为坐标原点，以水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，被拍摄的小球在第4点的位置坐标为(　     　cm，　     　cm)；

（2）小球做平抛运动的初速度大小为　     　m/s；

（3）另一个实验小组的同学正确地进行了实验并描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值，根据所测得的数据以y为纵轴，x2为横轴，在坐标纸上画出对应的图像为过原点的直线，并测出直线斜率为2，则平抛运动的初速度v0＝　     　m/s.

四、计算题（共3小题）

15．如图所示，匀强电场场强的方向与水平方向成θ角，有一带电荷量为q，质量为m的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于O点，当静止时，细线恰被拉成水平方向，重力加速度为g.求：

（1）小球的电性及匀强电场电场强度E的大小？

（2）细线所受到的拉力大小？

16．2016年8月16日，我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射，并进入预定圆轨道．已知“墨子号”卫星的质量为m，轨道离地面的高度为h，绕地球运行的周期为T，地球的半径为R，引力常量为G.求：

（1）“墨子号”卫星的向心力大小；

（2）地球的质量；

（3）第一宇宙速度的大小．

17．如图所示，从A点以水平速度v0＝2 m/s抛出质量m＝1 kg的小物块P(可视为质点)，当物块P运动至B点时，恰好沿切线方向进入半径R＝2 m、圆心角θ＝60°的固定光滑圆弧轨道BC，轨道最低点C与水平地面相切，C点右侧水平地面某处固定竖直挡板上连接一水平轻质弹簧．物块P与水平地面间的动摩擦因数μ为某一定值，g取10 m/s2，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力．

（1）求抛出点A距水平地面的高度H；

（2）若小物块P第一次压缩弹簧被弹回后恰好能回到B点，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能Ep.

答案解析部分

1．【答案】B

【知识点】区分相互作用力与平衡力

【解析】【解答】 A、悬绳对电灯的拉力和电灯的重力，大小相等、方向相反，作用在同一个物体上，是一对
平衡力，A错误；
B、电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力，大小相等、方向相反，作用在两个物体上，是相互作用力，B正确；
C、悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力，作用在两个物体上，但方向相同，既不是相互作用力，也不是平衡力，C错误；
D、悬绳拉天花板的力和电灯的重力，作用在两个物体上，但方向相同，既不是相互作用力，也不是平衡力，D错误；
故答案为： B。
【分析】注意区分平衡力与相互作用力，平衡力是作用在同一个物体上，而相互作用力是两个物体互相作用的力。
物体间力的作用是相互的，相互作用力指两个物体之间同时发生的互相作用在对方的大小相等、方向相反、在同一直线上的两个力。

2．【答案】C

【知识点】功能关系

【解析】【解答】小球从a到c的过程中，只有外力与重力做功，小球沿外力的方向移动的距离为3R，由动能定理得： ，解得：
小球离开c点，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，小球由c点飞出后，到达最高点的时间为：，
在此时间段内，水平方向加速度为：a=g，小球的水平位移为：
故小球到达最高点时，在外力作用下的水平位移为L=3R+2R=5R ，
由功能关系可知，小球的机械能增加量为F5R=5mgR， C正确，ABD错误；
故答案为：C。
【分析】由动能定理确定小球到达c点的动能；小球离开c点，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，由此求出到达轨迹最高点的时间；由位移时间公式求出小球离开c点后到达最高点的水平位移，进而确定小球到达最高点时在外力作用下的水平总位移；根据小球在外力作用”下的水平总位移，利用功能关系即可确定小球机械能的增量。

3．【答案】C

【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律

【解析】【解答】以O点为最高点，取合适的竖直直径oa作等时圆，交b于c，如图所示，

显然o到a、c才是等时的，比较图示位移ob>oc，故推得t1<t2，C正确，ABD错误。
故答案为： C。
【分析】根据“等时圆"的适用条件构造出“等时圆”，作出图象，根据位移之间的关系即可判断运动时间。如果不加思考，套用结论，就会落入等时圆”的陷阱，要注意点不是最高点，难度适中。

4．【答案】D

【知识点】万有引力定律的应用

【解析】【解答】由题意知，“嫦娥一号”卫星的轨道半径r=R月+h=1.74×103km+200km=1940000m，
围绕月球运行周期为：T=127×60s=7620s，
根据万有引力提供圆周运动向心力有：
可得中心天体月球的质量，ABC错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】“嫦娥一号”绕月球匀速圆周运动，月球与“嫦娥一号”之间的万有引力提供“嫦娥一号”做圆周运动的向心力，根据轨道半径和周期列式求解计算中心天体月球的质量。

5．【答案】A

【知识点】万有引力定律的应用；双星（多星）问题

【解析】【解答】ABD.双星绕连为相互作用力线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，周期相同，两者之间的万有引力提供向心力，有，可得，BD不符合题意，A符合题意；
C.由可知，线速度大小之比，C不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据双星特点，分析A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动的角速度和向心力，由万有引力提供向心力求出两天体的质量比值；根据线速度与角速度的关系式求出两天体的线速度之比。

6．【答案】A

【知识点】平均速度

【解析】【解答】设全程位移为x，根据平均速度公式可得全程的前四分之三的时间为：，全程的后四分之一的时间为：， 全程的平均速度的大小为：，A正确，BCD错误；
故答案为：A。
【分析】平均速度是指一段时间（一段位移）内的速度，计算公式为，公式中是位移，不是路程。先根据平均速度公式计算出各段时间，再计算全程的平均速度。

7．【答案】B

【知识点】平均速度；匀变速直线运动的位移与时间的关系；动能定理的综合应用

【解析】【解答】物体先加速前进，力反向后物体先减速前进，速度为零后反向加速。设加速的末速度为v1，反向匀加速的末速度为v2，由于加速过程和匀变速过程的位移相反，又由于恒力F2作用的时间与恒力F1作用的时间相等，因为，则可得
解得v2=-2v1
根据动能定理，加速过程
匀变速过程
根据题意
故W1=8J，W2=24J，B正确，ACD错误；
故答案为： B。
【分析】本题关键在于理解位移相同，选用平均速度计算公式列位移相等方程，求解出加速过程的和匀变速过程的末速度关系，然后根据动能定理列式求解。

8．【答案】D

【知识点】机械能守恒定律

【解析】【解答】AD、对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，只有重力和弹力做功，机械能守恒，小球动能、重力势能和弹簧的弹性势能这三种形式的能量相互转化，即小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变。对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧是一直被压缩的，所以弹簧的弹性势能一直在增大。则重力势能和动能之和始终减小。A错误，D正确。
B、从接触弹簧开始，小球先做加速度减小的加速运动，直到弹簧的弹力等于小球所受到的重力，速度达到最大，然后做加速度增加的减速运动，直到弹簧压缩的最短。所以小球的动能先增大后减小，所以重力势能和弹性势能之和先减小后增加。B错误。
C、小球下降，重力势能一直减小，所以动能和弹性势能之和一直增大。C错误。
故答案为： D。
【分析】小球整个运动过程中只有重力和弹力做功，只发生动能、重力势能和弹簧的弹性势能的转化，系统机械能守恒守恒，保持不变。

9．【答案】B,C,D

【知识点】牛顿第二定律；功率及其计算；机车启动

【解析】【解答】由题意知，汽车以恒定的牵引力启动，由得，物体先做匀加速运动，由P=Fv=Fat知，轿车输出功率随时间均匀增加，当功率达到额定功率时，功率不变，牵引力减小，加速度减小，物体做加速度逐渐减小的加速运动，当时，速度达到最大，之后物体做匀速运动，BCD符合题意，A不符合题意；
故答案为：BCD。
【分析】根据题给条件，分析轿车的启动方式，由牛顿第二定律和功率的公式，分析运动过程中的速度、牵引力、功率的变化情况，选出对应图像。

10．【答案】A,D

【知识点】弹性势能；重力势能的变化与重力做功的关系；机械能守恒定律

【解析】【解答】A、重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关，则由A至B重力做功为mgh。A正确。
B、根据重力做功与重力势能变化关系可知A至B重力做功为mgh，则重力势能减少mgh。小球在下降中小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能，根据机械能守恒可知， B错误；
C、从A到B，根据动能定理得： ，所以由A至B小球克服弹力做功为， C错误。
D、弹簧弹力做功是弹性势能变化的量度。所以小球到达位置B时弹簧的弹性势能为，D正确。
故答案为： AD。
【分析】小球在下降过程中，只有重力和弹力做功，小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能，转化过程中系统机械能不变，即机械能守恒；由重力做功是重力势能变化变化的量度，即W重=-EP。弹簧弹力做功是弹性势能变化的量度，即W弹=-EP。

11．【答案】B,C,D

【知识点】曲线运动的条件；牛顿第二定律；电场强度；电场线

【解析】【解答】解： A、曲线运动的特点：合力指向轨迹内侧，故在A点电场力沿电场线向左，而电场的方向向右，电场力的方向与电场方向相反，故粒子带负电，A错误；
B、根据电场线的疏密可知，A的电场强度大B点的电场强度，所以粒子在A点的电场力大B点的电场力，根据牛顿第二定律可知，粒子在A点的加速度大B点的加速度，即粒子的加速度逐渐减小，B正确；
C、由图可知，粒子所受电场力与运动方向成钝角，故粒子从A到B，做减速运动，所以A点的速度大于B点的速度，C正确；
D、根据物体做曲线运动的条件可知粒子的初速度不为零，D正确。
故答案为：BCD。
【分析】电场线的疏密表示电场强度的强弱，电场线上某点的切线方向表示该点电场强度的方向；不计重力的粒子电场力提供合力，在电场力作用下从A到B，电场力指向轨迹的内侧，据此分析粒子的带电性以及速度的变化。

12．【答案】B,C

【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿运动定律的综合应用

【解析】【解答】AB、画出飞行器沿与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行时的受力示意图，如图甲所示，

由正弦定理可得：，可得：，，加速度大小为a1=g，A错误，B正确；
C、画出飞行器沿原方向匀减速飞行时的受力示意图，如图乙所示，

由几何知识可得：，可得：，C正确；
D、加速飞行t时间后的速度为v=a1t=gt，根据牛顿第二定律可得：，解得：a2=，减速飞行2t时间后速度为零，D错误；
故答案为：BC。
【分析】对飞行器受力分析，根据平行四边形定则结合几何关系得加速和减速时动力的大小，根据牛顿第二定律求解加速度。

13．【答案】（1）丙同学先释放纸带厚接通电源

（2）左

（3）0.98

（4）0.49；0.48

（5）>；实验中存在阻力，重物的重力势能不能完全转化为动能

（6）在误差允许的范围内重物的机械能守恒

【知识点】验证机械能守恒定律

【解析】【解答】（1）如果物体做自由落体运动，第1、2两点间的距离应接近于0.02mm=0.2cm，而丙同学的结果远大于这个值，说明重物在打第1点时已有速度。故丙同学在操作时出现的问题是先释放纸带后接通电源。
（2）相同时间内纸带左端位移小，说明速度小，故纸带左端与重物相连。
（3） 据中间时刻速度等于整段位移的平均速度可知打点计时器打下计数点B时，重物的速度，
（4） 从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量 ，
此过程中重物动能的增加量，
（5）ΔEp减>ΔEk，在实验中存在阻力，重物的重力势能不能完全转化为其动能。
（6）由以上分析可知，在实验误差允许的范围内，重物机械能守恒。
【分析】根据自由落体运动规律判断哪个数据有问题；根据中间时刻速度等于整段位移的平均速度计算打B点速度；根据重力势能表达式计算减少重力势能，根据动能表达式计算增加的动能；根据实验结果结合实验产生误差的原因分析误差；根据实验数据判断实验是否守恒。

14．【答案】（1）60；60

（2）2

（3）

【知识点】研究平抛物体的运动

【解析】【解答】 (1)根据平抛运动的特点：水平方向做匀速直线运动，相等时间内位移相等，则可得水平方向的坐标为：3×2×10cm=60cm；
竖直方向：y=(1+2+3)×10cm=60cm；
故没有被拍摄到的小球位置坐标为： (60cm， 60cm)；
(2)竖直方向做自由落体运动，则Δh=gt2，可得：
小球做平抛运动的初速度大小为
(3)小球做平抛运动，
在竖直方向上： y=gt2
水平方向上：x=v0t
解得：
则y-x2图象的斜率：
解得：
【分析】(1)平抛运动水平方向为匀速直线运动，故相同时间内水平方向的距离相等，竖直方向做自由落体运动，相等时时间内高度差是定值。
(2)由Δh=gt2，求得闪光周期，由v0=求得初速度；
(3)根据v0=， y=gt2得到y与x2的关系，结合图像的斜率求解平抛运动的初速度。

15．【答案】（1）解：受力分析如图，可知小球所受电场力的方向与电场强度方向相同，小球带正电

由受力分析图可得qEsinθ＝mg，得

（2）解：由受力分析图可得：细线对小球的拉力，据牛顿第三定律得知，细线所受到的拉力与细线对小球的拉力是一对相互作用力，故细线所受到的拉力大小为.

【知识点】牛顿第三定律；共点力的平衡；电场强度；匀强电场

【解析】【分析】正电荷所受电场力方向与场强方向相同，负电荷所受电场力方向与场强方向相反；对小球受力分析，应用平衡条件即可正确解题。
（1）对小球受力分析，根据小球所受电场力的方向与场强方向间的关系判断小球的电性，由平衡条件求出场强的大小；
（2）由合力为0求出小球受到绳子的拉力，根据牛顿第三定律求出细线受到的拉力。

16．【答案】（1）解：“墨子号”卫星的角速度ω＝，

“墨子号”卫星的向心力Fn＝m(R＋h)ω2＝m(R＋h).

（2）解：根据万有引力提供“墨子号”卫星的向心力，

有G＝Fn，

解得地球的质量M＝.

（3）解：根据万有引力提供物体绕地球表面做匀速圆周运动的向心力，有G＝m，

解得第一宇宙速度v＝＝.

【知识点】万有引力定律；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题

【解析】【分析】（1）根据"墨子号"卫星的周期求出角速度，结合向心力公式 Fn＝mrω2 求出“墨子号”卫星的向心力大小；
（2）根据万有引力提供向心力，结合“墨子号”卫星的轨道半径和周期，求出地球的质量；
（3）根据万有引力提供向心力 G＝m 得出第一宇宙速度的大小。

17．【答案】（1）解：物块经过B点时有，可得

小物块运动至B点的竖直分位移y＝＝0.6 m

A点距地面的高度H＝y＋R(1－cos 60°)＝1.6 m

（2）解：以地面为参考平面，设物块在水平地面上向右运动的位移为x，从A点抛出到第一次返回B点过程中由能量守恒定律有mv02＋mgH＝μmg2x＋mgR(1－cos 60°)

可得μmgx＝4 J

从A点抛出到弹簧压缩最短过程中由能量守恒有mv02＋mgH＝μmgx＋Ep

解得Ep＝14 J．

【知识点】能量守恒定律；平抛运动

【解析】【分析】（1）物块P从A点到B点做平拋运动，到达B点时速度沿圆弧切线方向，根据速度的合成与分解结合数学知识求出物块P运动到B时竖直分速度。根据运动学公式 y＝ 求出平拋运动下落的高度，再利用几何关系求得抛出点A距水平地面的高度H；
（2）物块P从A点到第一次返回B点的过程， 根据能量守恒定律列式求出克服摩擦力做功。物块P从A点到弹簧第一次压缩到最短的过程，根据能量守恒定律列式求弹簧压缩过程中的最大弹性势能Ep。