福建省泉州市2022-2023学年高一下学期期末模拟物理试题（解析版）

这是一份福建省泉州市2022-2023学年高一下学期期末模拟物理试题（解析版），共19页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1. 飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，在到达竖直位置的过程中，飞行员重力的瞬时功率的变化情况是（ ）
A. 一直增大B. 一直减小
C. 先增大后减小D. 先减小后增大
【答案】C
【解析】
【详解】飞行员刚开始下摆时，因为其速度为零，故起始时刻的瞬时功率为0，当飞行员下摆到最低点时，因重力与速度的方向垂直，此时的瞬时功率也为0，摆动中的其他位置瞬时功率不为0，则重力的瞬时功率先增大后减小。
故选C。
2. 河水流速与离河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示，河宽为，若要使船以最短时间渡河，则（ ）

A. 船渡河的最短时间是150秒
B. 船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直
C. 船在河水中航行的轨迹是一条直线
D. 船在河水中的最大速度是4米/秒
【答案】B
【解析】
【详解】AB．要使船以最短时间渡河，则船头必须与河岸垂直，此时船在静水中的速度与河岸垂直，则渡河时间最短为
故A错误，B正确；
C．船在沿河岸方向上做变速直线运动，在垂直于河岸方向上做匀速直线运动，两运动的合运动是曲线运动，故C错误；
D．当河水的流速最大时，船的速度最大，则有
故D错误。
故选B。
3. 一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2，中间球网高度为h。发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h。不计空气的作用，重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v的最大取值范围是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】当乒乓球恰好经过球网中间时，初速度最小
当乒乓球恰好达到台面拐角时吗，初速度最大
得
则v的最大取值范围是
故选D。
4. 如图所示，竖直杆AB在A、B两点通过光滑铰链连接两等长轻杆AC和BC，AC和BC与竖直方向的夹角均为θ，轻杆长均为L，在C处固定一质量为m的小球，重力加速度为g，在装置绕竖直杆AB转动的角速度ω从0开始逐渐增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 当ω=0时，AC杆和BC杆对球的作用力都表现为拉力
B. AC杆对球的作用力先增大后减小
C. 一定时间后，AC杆与BC杆上的力的大小之差恒定
D. 当ω=时，BC杆对球的作用力为0
【答案】C
【解析】
【详解】A．当ω=0时，小球在水平方向受力平衡，因此AC杆对小球的作用力表现为拉力，BC杆对小球的作用力表现为支持力，且大小相等，A错误；
BD．当ω逐渐增大时，AC杆对小球的拉力逐渐增大，BC杆对小球的支持力逐渐减小，当BC杆的作用力为0时，有
mgtanθ=mω2Lsinθ
解得
ω=
当ω继续增大时，AC杆对小球的拉力继续增大，BC杆对小球的作用力变为拉力，且逐渐增大，B、D错误；
C．一定时间后，AC杆和BC杆对球的作用力都变为拉力，拉力的竖直分力之差等于小球的重力，即
FACcsθ-FBCcsθ=mg
则
FAC-FBC=
因此AC杆与BC杆上的力的大小之差恒定，C正确。
故选C。
5. 17世纪，英国天文学家哈雷跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定的时间飞临地球，后来哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星围绕太阳公转的轨道是一个非常扁的椭圆，如图所示。从公元前240年起，哈雷彗星每次回归，中国均有记录.它最近一次回归的时间是1986年。从公元前240年至今，我国关于哈雷彗星回归记录的次数，最合理的是（ ）

A. 24次B. 30次C. 34次D. 124次
【答案】B
【解析】
【详解】设彗星的周期为，地球的公转周期为，由开普勒第三定律可得
又
解得
从公元前240年至1986年，则有
所以最合理的次数是30次。
故选B。
6. 科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为（太阳到地球的距离为）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知，S2绕黑洞的周期T=16年，地球的公转周期T0=1年，S2绕黑洞做圆周运动的半长轴r与地球绕太阳做圆周运动的半径R关系是

地球绕太阳的向心力由太阳对地球的引力提供，由向心力公式可知
解得太阳质量为
根据开普勒第三定律，S2绕黑洞以半长轴绕椭圆运动，等效于以绕黑洞做圆周运动，而S2绕黑洞的向心力由黑洞对它的万有引力提供，由向心力公式可知
解得黑洞的质量为
综上可得
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分.每小题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
7. 如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止．则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法正确的是：

A. 支持力一定做正功
B. 摩擦力一定做正功
C. 摩擦力可能不做功
D. 合力做正功
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．由功的计算公式W=FScsα可知、支持力方向垂直斜面向上、与位移的方向夹角小于90°，支持力一定做正功，故A正确；
BC．当加速度较小时，摩擦力Ff沿斜面向上，即a
当加速度较大时，摩擦力Ff沿斜面向下，即a>gtanθ，摩擦力沿斜面向下，做正功，如图2

当a=gtanθ时，摩擦力不存在，不做功；故B错误，C正确；
D．由于物体一直在加速运动，并且只有斜面体对物体做功，因此斜面体对物体一定做正功，故D正确；
故选ACD．
【点睛】使物体A和斜面体B一起向左做加速运动，加速度水平向左，支持力FN垂直斜面向上，而摩擦力Ff方向需要讨论，然后结合功的计算公式W=FScsα进行分析判断正负功．
8. 如图所示，在斜面顶端a处以速度va水平抛出一小球，经过时间ta恰好落在斜面底端P处；今在P点正上方与a等高的b处以速度vb水平抛出另一小球，经过时间tb恰好落在斜面的中点Q处，若不计空气阻力，下列关系式正确的是（ ）
A. va=2vbB. vavbC. ta=2tbD. tatb
【答案】BD
【解析】
【详解】b球落在斜面的中点，知a、b两球下降的高度之比为2：1，根据
知
则时间之比为
因为a、b两球水平位移之比为2：1，则
故BD正确，AC错误。
故选BD。
9. 如图，两个质量均为的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（ ）

A. b一定比a先开始滑动
B. a、b所受的摩擦力始终相等
C. 是b开始滑动的临界角速度
D. 当时，a所受摩擦力的大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】AC．根据题意可知，小木块滑动之前，静摩擦力提供向心力，则有
解得
解得滑动的临界角速度为
滑动的临界角速度为
可知小木块的滑动的临界角速度较小，则b一定比a先开始滑动，故AC正确；
B．做圆周运动的角速度相等，相对静止时，由静摩擦力提供向心力，因为运动的半径不同，可知静摩擦力大小不等，故B错误；
D．当
可知，小木块未滑动，则静摩擦力提供向心力，则有
故D错误。
故选AC。
10. 太空中存在一些离其他恒星较远的、由质重相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行：另一种形式是三颗星位于边长为L的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设这三个星体的质量均为M，并设两种系统的运动周期相同，引力常量为G，则（ ）
A. 直线三星系统中甲星和丙星的线速度相同
B. 直线三星系统的运动周期为
C. 三角形三星系统中星体间的距离为
D. 三角形三星系统的线速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．直线三星系统中甲星和丙星角速度相同，运动半径相同，由
甲星和丙星的线速度大小相等，方向不同，故A错误；
B．万有引力提供向心力
得
故B正确；
C．两种系统的运动周期相同，根据题意可得，三星系统中任意星体所受合力为
则
轨道半径r与边长L的关系为
解得
故C错误；
D．三角形三星系统的线速度大小为
得
故D错误。
故选B。
三、非选择题：共60分，其中11、12题为填空题，13、14题为实验题，15-18题为计算题.考生根据要求作答。
11. 一质量为4.0×103kg，发动机额定功率为60kW的汽车从静止开始以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，它在水平面上运动时所受的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则汽车启动后，以0.5m/s2的加速度做匀加速运动的最长时间为___s。汽车在匀加速阶段，所受的合力做功的最大值为___J。
【答案】 ①. 20 ②.
【解析】
【详解】[1][2] 汽车受到的阻力为
f=0.1mg=4000N
由牛顿第二定律可知
F-f=ma
解得
F=f+ma=6000N
当功率达到最大时，速度
匀加速运动的最长时间为
根据动能定理可知，汽车在匀加速阶段，所受的合力做功的最大值为
12. 如图所示，小球质量为m，在竖直放置的半径为r光滑圆形轨道内做圆周运动，当地重力加速度为g，则小球通过最高点的最小速度是___________，小球在水平线ab以下管道中运动时，外侧管道壁对小球___________（填“一定有”或“可能有”或“一定没有”）弹力的作用。

【答案】 ①. 0 ②. 一定有
【解析】
【详解】[1]因为内壁有支撑，所以小球通过最高点的最小速度是0；
[2]小球在水平线ab以下管道中运动时，小球做圆周运动，外侧管道壁对小球一定有弹力。
13. 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律．实验装置示意图如下图一所示：
(1)实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平．
②用螺旋测微器测量挡光条的宽度，结果如上图二所示，由此读出＝________mm.
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离
④将滑块移至光电门1左侧某处，待重物静止不动时，释放滑块，要求重物落地前挡光条已通过光电门2.
⑤从数字计时器(图一中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2.
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出重物质量m.
(2)用表示直接测量量字母写出下列所求物理量的表达式：
②滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________.
(3)已知当地(重力加速度为g)．如果在误差允许的范围内等式________ 成立 ，则可认为验证了机械能守恒定律．（用已测物理量字母表示）
【答案】 ①. 6.000 ②. ③. ④.
【解析】
【详解】(1)②因为螺旋测微器的可动刻度为0.0mm，所以主尺刻度为6mm，所以读数为6.000mm．
(2)光电门的测速原理是用遮光条通过光电门的平均速度代替物体的瞬时速度，可知通过光电门1的瞬时速度：，通过光电门2时瞬时速度．
（3）根据机械能守恒定律可得系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量：．
14. 如图甲所示是一个研究向心力大小与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的水平圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度大小，表格中是所得数据，图乙为F-v图像、F-v2图像、F-v3图像。
(1)数据表格和图乙中的三个图像是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度大小v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r=0.1m的条件下得到的。研究图像后，可得出向心力F和圆柱体线速度大小v的关系式___________ 。
(2)为了研究F与r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持___________不变。
(3)若已知向心力公式为F=，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为___________。
【答案】 ①. ②. 线速度的大小 ③.
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由乙图可知
由数学知识得到图象的斜率为
故向心力和圆柱体线速度大小v的关系式是
(2)[2]该实验运用控制变量法研究物理量的关系，根据向心力公式可知为研究与的关系，实验时除保持圆柱体的质量不变外，还应保持不变的物理量是线速度的大小；
(3)[3]根据已经学习过的向心力公式，与比较得，将代入可得圆柱体的质量为
15. 如图所示为一质量为M的球形物体，密度均匀，半径为R，在距球心为2R处有一质量为m的质点，若将球体挖去一个半径为的小球（两球心和质点在同一直线上，且挖去的球的球心在原来球心和质点连线之间，两球表面相切），则剩余部分对质点的万有引力的大小是多少？
【答案】
【解析】
【分析】
【详解】小球未被挖去时，大球对质点的万有引力大小为
大球的质量
被挖去的小球的质量为
则有
它在被挖去前对质点的万有引力大小为
因此，小球被挖去后，剩余部分对质点的万有引力大小为
16. 已知某型号汽车在所在路面行驶时刹车痕（即刹车距离）与刹车前车速的关系如图所示。若汽车以的速度在水平地面上匀速行驶，汽车后壁货架上放有一货物（可视作质点），架高。由于前方事故，突然急刹车，汽车轮胎抱死，货物从架上落下，忽略货物与架子间的摩擦及空气阻力，取。求
（1）根据图像求汽车刹车过程中的加速度；
（2）货物在车厢底板上落点距车后壁的距离。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）汽车以速度刹车，匀减速到零，刹车距离为s。由运动学公式
结合关系图像知：当时，，代入数值得
（2）刹车后，货物做平抛运动
解得
货物的水平位移为
汽车做匀减速直线运动，刹车时间为，则
则汽车的实际位移为
故
17. 如图所示，在光滑的水平面上停放着一辆质量为M=3kg的小车,小车的上表面BC段是半径R=1.0m圆心角的光滑圆弧轨道，其轨道C点切线水平，小车上表面C点右侧水平粗糙且长为L=2.5m，一质量m=1kg的小物块（可看成质点）从图中A点以v0=4m/s的速度水平抛出，小物块恰好沿小车左端B点的切线方向进入小车，当小物块运动至小车最右端时两者恰达到共同速度.不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8.求：
(1)小物块运动至B点时的速度大小；
(2)小物块由A点运动至离A、B两点的连线最远处时其重力的瞬时功率P；
(3)小车上表面C点右侧水平粗糙段与小物块之间的动摩擦因数．
.
【答案】（1） （2） （2）
【解析】
【分析】（1）小物体做平抛运动，应用平抛运动的规律即可求解B点速度；
（2）速度方向与A、B连线平行时，离A、B连线最远；
（3）应用动量守恒定律和能量守恒定律分析解题．
【详解】（1）物块运动到B点时，由速度的分解得 ；
（2）设A、B连线与水平方向的夹角为，则小物块由A点平抛至B点过程的位移和在B点时的速度与水平位移间的夹角分别是、，有，
联立得： ，
设小物块由A点经时间t离A、B连线最远，此时速度方向与A、B连线平行，有：，
重力的瞬时功率：，
代人数据得：；
（3）小物块进入小车后，系统水平方向上动量守恒，即：，
代入数据得：，
由能量守恒定律，有，
代入数据得：．
【点睛】本题是动力学中的综合题型，考查了动量守恒定律和能量守恒定律的综合应用，属于中等题型．
18. 如图所示，一半径R=0.8m的水平圆盘绕过圆心的竖直轴转动，圆盘边缘有一质量m=0.1kg的小滑块，当圆盘转动的角速度达到某一数值时，滑块从圆盘边缘A点滑落，经光滑的过渡圆管（图中圆管未画出）进入光滑轨道AB，已知AB为光滑的弧形轨道，A点离B点所在水平面的高度h=0.6m；滑块与圆盘间动摩擦因数为μ=0.5，滑块在运动过程中始终未脱离轨道，不计在过渡圆管处和B点的机械能损失，滑块可视为质点，最大静摩擦力近似于滑动摩擦力（g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8）求：
(1)当滑块从圆盘上滑落时，滑块的速度多大；
(2)滑块滑动到达B点时速度大小是多少；
(3)光滑弧形轨道与传送带相切于B点，滑块从B点滑上长为5m，倾角为37°的传送带，传送带顺时针匀速转动，速度为v=3m/s，滑块与传送带间动摩擦因数也为μ=0.5，当滑块运动到C点时速度刚好减为零，则BC的距离多远．
【答案】(1) (2) (3)s=2.6m
【解析】
【详解】（1）滑块圆盘上做圆周运动时，由静摩擦力充当向心力，当滑块刚从圆盘上滑落时，有
μmg=m
代入数据，解得

（2）滑块从A运动到B，只有重力做功，遵守机械能守恒定律，则有
mgh=
可得

（3）设滑块在传送带上滑距离为S1时速度与传送带相同，再上滑距离为S2时速度为零．
对于滑块从B到速度与传送带相同的过程，由动能定理得：
-（mgsin37°+μmgcs37°）S1=
解得
S1=0.35m
滑块速度与传送带相同时，由于μmgcs37°＜mgsin37°，则滑块继续向上做匀减速运动，由动能定理得
（μmgcs37°-mgsin37°）S2=0-mv2
解得
S2=2.25m
故BC间的距离为
S=S1+S2=2.6m
v/（m·s-1）
1
1.5
2
2.5
3
F/N
0.88
2
3.5
5.5
7.9