2022-2023学年安徽省蚌埠市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年安徽省蚌埠市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。

1.下列说法正确的是( )
A. 物体做加速运动时，加速度一定增加
B. 物体做匀速圆周运动时，所受合力一定指向圆心
C. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
D. 物体做曲线运动时，速度的大小和方向一定都在不断变化
2.在以下所述过程中，物体机械能守恒的是( )
A. 落入油中减速运动的小球B. 做平抛运动的小球
C. 在水平草地上滚动的足球D. 遇到减速带时提前刹车的汽车
3.北京时间2022年10月12日，“天宫课堂”第三课在中国空间站问天实验舱内开讲，神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲为广大青少年带来一场精彩的太空科普课。航天员授课时，通过直播画面可以看到航天员释放的一个水果可以自由的漂浮，此时( )
A. 水果所受地球引力的大小近似为零
B. 以地球为参考系，水果处于平衡状态
C. 水果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. 水果随飞船运动所需向心力的大小大于其在地面上所受地球引力的大小
4.在无风的天气中，雨滴在空中竖直匀速下落，人打伞以一定的速度水平向右匀速运动。如果希望雨垂直打在伞的上表面上(伞面视为平面，伞面可以自动调整方向，伞柄始终处于竖直方向)而少淋雨，下列图中大致正确的打伞方式是( )
A. B.
C. D.
5.如图，某同学外出春游在一风景区荡秋千。在荡秋千的过程中，把秋千和该同学看成一个整体，把绳对整体的拉力看成一个力，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是( )
A. 整体受到绳的拉力、重力和向心力三个力作用
B. 整体运动到最高点时的加速度为零
C. 整体所受合力的方向始终指向其做圆周运动的圆心
D. 在最低点时绳子对整体的拉力大于整体所受重力
6.某学校中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸(20cm)的蛋糕，在蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则下列说法正确的是( )
A. 圆盘转动的周期约为56s
B. 圆盘转动的角速度大小为π30rad/s
C. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为π140m/s
D. 蛋糕边缘的奶油向心加速度大小约为π245m/s2
二、多选题：本大题共2小题，共12分。
7.如图所示，重为G的汽车以某一速率通过凸形路面的最高处时对路面的压力大小为F1，以同样速率通过凹形路面最低处时对路面的压力大小为F2，则( )
A. F1=GB. F1G
8.2022年夏天，重庆地区持续高温，森林防火形式严峻。如图，无人机以恒定拉力F将重力为G的物体从地面提升到一定高度，若不计空气阻力，则此过程中( )
A. F所做的功等于物体动能的增加
B. F所做的功等于物体机械能的增加
C. F和G的合力所做的功等于物体动能的增加
D. F和G的合力所做的功等于物体机械能的增加
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
9.在“探究平抛运动规律”的实验中：
(1)实验装置如图1所示，下列实验条件必须满足的是______。
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)某同学在实验中，只画出了小球轨迹的部分曲线(如图2所示)，于是他在曲线上取水平间距相等的三点A、B、C，测得Δs=0.2m。又测出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m，h2=0.2m，重力加速度取10m/s2，利用这些数据，可求得物体抛出时的速度大小为______m/s，物体经过B时速度大小为______m/s。
10.用如图甲所示装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示。已知m1=50g，m2=150g，打点计时器工作频率为50Hz，则：(重力加速度取10m/s2，结果均保留两位有效数字)
(1)纸带上打下计数点5时的速度v=______m/s；
(2)在打0∼5点的过程中系统动能的增量为______ J，系统势能的减少量为______ J。
四、简答题：本大题共3小题，共40分。
11.额定功率为80kW的汽车行驶在半径为50m的水平圆形跑道上，速度大小为10m/s，已知汽车的质量为1000kg，重力加速度g取10m/s2。
(1)求汽车绕跑道运行时的角速度大小。
(2)求汽车绕跑道运行一周的时间。
(3)若该汽车在某平直公路上行驶时所受阻力恒为车重0.4倍，求它在该公路上行驶的最大速度大小。
12.“天问一号”是我国首颗到访火星的探测器。假设“天问一号”着陆火星前在贴近火星表面的轨道(可认为其轨道半径等于火星半径)上做匀速圆周运动的周期为T，火星的半径为R，万有引力常量为G。将火星视为忽略自转的均匀球体。
(1)求火星的质量；
(2)若在火星表面从高h处水平抛出一小球，不计一切阻力，求小球做平抛运动的时间。
13.如图所示，AB为固定在竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，轨道的B点与粗糙水平面BC相切，质量为m的小球由A点静止释放，小球通过粗糙水平面后滑上固定光滑曲面，恰好能运动到最高点D。已知圆弧轨道的半径为R，D距水平面BC的高度为R2，小球与水平面BC间的动摩擦因数μ=0.25，重力加速度为g，求：
(1)通过最低点B时，小球受到圆弧轨道的支持力大小；
(2)粗糙水平面的长度。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.物体做匀加速直线运动时，加速度不变，故A错误；
B.物体做匀速圆周运动时，所受合力提供向心力，故所受合力指向圆心，故B正确；
C.物体在恒力作用下可以做曲线运动，例如平抛运动，故C错误；
D.物体做曲线运动时，速度方向一定在不断变化，但速度大小可以不变化，例如匀速圆周运动，故D错误。
故选：B。
匀加速直线运动，加速度不变；根据匀速圆周运动的特点判断；平抛运动的角速度不变；曲线运动速度的大小可以不变。
该题考查对曲线运动的理解，匀速圆周运动要注意，其中的匀速只是指速度的大小不变，合力作为向心力始终指向圆心，合力的方向也是时刻在变化的．
2.【答案】B
【解析】解：A、落入油中的小球，浮力和阻力对小球做负功，其机械能不守恒，故A错误；
B、做平抛运动的小球，只受重力，机械能一定守恒，故B正确；
C、在草地上滚动的足球，受到阻力作用，动能逐渐减小，重力势能不变，二者之和即机械能减小，故C错误；
D、汽车遇到减速带时提前刹车，有阻力做功，汽车动能减小，重力势能不变，机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
只有重力或弹力做功机械能守恒，根据机械能守恒的条件分析答题。也可以根据机械能的概念分析。
本题考查判断物体的机械能是否守恒，知道机械能守恒的条件即可正确解题。
3.【答案】C
【解析】解：AC、水果所受地球的引力提供其随飞船绕地球做匀速圆周运动所需的向心力，所以水果所受地球引力的大小不为零，故A错误，C正确；
B、以地球为参考系，水果绕地球做匀速圆周运动，处于非平衡状态，故B错误；
D、水果随飞船运动所需向心力由地球万有引力提供，根据
GMm(R+h)2则知水果随飞船运动所需向心力的大小小于其在地面上所受地球引力的大小，故D错误。
故选：C。
水果所受地球引力不为零，提供其圆周运动所需要的向心力；水果绕地球做匀速圆周运动，处于非平衡状态，由地球引力提供向心力。
解答本题时，关键要明确水果做匀速圆周运动的向心力来源：地球引力，该引力不等于零。
4.【答案】A
【解析】解：由题意可知，雨点匀速竖直下落，则v雨地向下，人打伞匀速向右急行，则v伞地向右，则v地伞向左，根据v雨伞=v雨地+v地伞
结合平行四边形定则，可知雨滴相对地面的速度方向斜向左下，则如果希望雨垂直打在伞的上表面上，雨伞伞面应该像图A一样倾斜。
故A正确，BCD错误；
故选：A。
分析雨滴相对于人在水平方向和竖直方向的速度，结合矢量合成遵循的平行四边形定则判断出合速度与数值方向的大致角度。
本题以雨中撑伞为考查背景，主要考查了运动的合成问题，理解速度是矢量，合成时需要遵循平行四边形定则。
5.【答案】D
【解析】解：A.在荡秋千的过程中整体受到绳的拉力、自身的重力作用，向心力是效果力，受力分析时不要加入向心力，故A错误；
B.通过受力分析可知，整体运动到最高点时所受的合力不为零，即加速度不为零，故B错误；
C.整体只有在最低点时，受重力和绳竖直向上的拉力，合力的方向指向其做圆周运动的圆心，当整体不在最低点时，根据平行四边形法则，绳的拉力与重力的合力方向不指向圆心，故C错误；
D.在最低点时，根据合力提供向心力
T−mg=mv2r
故绳子对整体的拉力大于整体所受重力，故D正确。
故选：D。
向心力是效果力；
最高点合力沿切线方向，加速度不为零；
整体只有在最低点时，合力的方向指向其做圆周运动的圆心；
在最低点时，根据合力提供向心力，确定拉力大于整体所受重力。
本题考查学生对圆周运动模型的受力分析以及牛顿第二定律的掌握，中等题。
6.【答案】B
【解析】解：A.蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，共有15个奶油间隔，所以圆盘转动的周期约为：
T=15×4s=60s，故A错误；
B.圆盘转动的角速度大小为：
ω=2πT
代入数据得：ω=π30rad/s，故B正确；
C.蛋糕边缘的奶油线速度大小约为：
v=ωR
代入数据得：v=π300m/s，故C错误；
D.蛋糕边缘的奶油向心加速度大小约为：
a=ω2R
代入数据得：a=π29000m/s2，故D错误。
故选：B。
蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，有15个间隔，从而求出周期、角速度；再由角速度与线速度、向心加速度的关系求解。
本题考查了周期、角速度、向心加速度等概念，解决本题的关键知道周期和角速度的关系，通过时间间隔求出周期是关键。
7.【答案】BD
【解析】解：AD.汽车通过凸形路面的最高处时，合外力提供向心力，由牛顿第二定律有
G−F1′=mv2r
则根据牛顿第三定律得
F1′=F1故A错误，B正确；
CD.汽车通过凹形路面的最低处时，合外力提供向心力，由牛顿第二定律有
F2′−G=mv2r
则根据牛顿第三定律得
F2′=F2>G
故C错误，D正确。
故选：BD。
汽车过凸形路面的最高点和通过凹形路面最低处时，重力与支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律列出表达式来分析判断压力与重力的关系。
分析物体做圆周运动时，关键是分析清楚物体受到的所有的力，求出指向圆心方向的向心力，然后用向心力公式求解。
8.【答案】BC
【解析】解：AC、物体受到拉力F与重力G作用，由动能定理可知，F与G的合力做的功等于物体动能的增加，故A错误，C正确；
BD、重力做功不改变物体的机械能，由功能关系可知，F做的功转化为物体的动能与重力势能，则F所做的功等于物体机械能的增加，故B正确，D错误；
故选：BC。
根据动能定理，通过合力功判断动能的变化，根据重力功判断重力势能的变化，根据除重力以外其它力做功等于机械能的增量进行分析。
解决本题的关键掌握合力做功与动能的关系，重力功与重力势能的关系，除重力以外其它力做功与机械能的关系。
9.【答案】BD2.02.5
【解析】解：(1)ABD.为了画出平抛运动的轨迹，首先需保证小球做的是平抛运动，因此斜槽不一定要光滑，但末端必须是水平的，这样小球才能水平抛出，另外需让小球总是从同一位置无初速度释放，确保每次抛出时初速度大小相同，才能找到同一运动轨迹上的一些点，故A错误，BD正确；
C.挡板只要能记录小球下落在不同高度时的不同位置即可，不需要等间距变化，故C错误；
故选：BD；
(2)平抛运动在水平方向上是匀速直线运动，由于xAB=xBC=Δs，因此AB、BC之间的时间间隔相等，设为T；
根据匀变速直线运动推论h2−h1=gT2
代入数据解得T=0.1s
小球抛出的速度大小为v0=ΔsT=
小球经过B时竖直方向速度大小为vy=h1+h22T=0.1+0.22×0.1m/s=1.5m/s
小球经过B时速度大小为v= v02+vy2= 2.02+1.52m/s=2.5m/s。
故答案为：(1)BD；(2)2.0；2.5。
(1)根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤；
(2)由于xAB=xBC=Δs，因此AB、BC之间的时间间隔相等，根据匀变速运动推论求解AB、BC之间的时间间隔，再由水平位移求出平抛运动的初速度；根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求B点的竖直速度，最后根据运动的合成求解合速度。
关键掌握实验原理和注意事项，掌握平抛运动的规律，掌握运动合成与分解的特点。
10.【答案】
【解析】解：(1)打点计时器打点时间间隔T=1f=150s=0.02s，
每相邻两个计数点间还有4个点，相邻计数点间的时间间隔t=0.02×5s=0.1s，
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，
打第5个点时的速度v=h462t=(21.60+26.40)×10−22×0.1m/s=2.4m/s
(2)m1=50g=0.050kg，m2=150g=0.150kg
在打0∼5点的过程中系统动能的增量ΔEk=12(m1+m2)v2=12×(0.050+0.150)×2.42J=0.58J
系统重力势能的减少量ΔEP=(m2−m1)gh=(0.150−0.050)×10×(38.40+21.60)×10−2J=0.60J
故答案为：(1)2.4；(2)0.58；0.60。
(1)根据匀变速直线运动的推论求出打点5时的速度。
(2)根据动能的计算公式求出动能增加量；根据重力势能的计算公式求出重力势能的减少量。
本题全面的考查了验证机械能守恒定律中的数据处理问题，要熟练掌握匀变速直线运动的规律以及功能关系，增强数据处理能力．
11.【答案】解：(1)由v=ωr，可得：ω=vr=10m/s50m=0.2rad/s
(2)汽车绕跑道运行一周的时间为：T=2πrv
代入数据可得：T=10πs
(3)汽车的阻力f=0.4mg=0.4×1000×10N=4000N
当牵引力和阻力相等时，汽车的速度最大，由P=Fv=fvm
其中：P=80kW=80000W
代入数可得：vm=20m/s
答：(1)汽车绕跑道运行时的角速度大小0.2rad/s。
(2)汽车绕跑道运行一周的时间为10πs。
(3)它在该公路上行驶的最大速度大小为20m/s。
【解析】(1)根据v=ωr，可得ω的大小；
(2)根据T=2πrv，可得汽车绕跑道运行一周的时间；
(3)根据汽车的牵引力和阻力相等时，汽车的速度最大，可得最大速度。
本题考查了圆周运动的角速度、周期，汽车的功率问题，解题的关键是熟练掌握描述圆周运动的各个物理量的公式。
12.【答案】解：(1)设“天问一号”的质量为m，火星的质量为M。“天问一号”着陆火星前做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得
GMmR2=m(2πT)2R
解得：M=4π2R3GT2
(2)设火星表面的重力加速度为g′，忽略火星自转，在火星表面质量为m′的物体，其所受万有引力等于重力，即
m′g′=GMm′R2
解得：g′=4π2T2R
根据平抛运动规律有
h=12g′t2
解得小球做平抛运动的时间为：
t=T2π 2hR
答：(1)火星的质量为4π2R3GT2；
(2)小球做平抛运动的时间为T2π 2hR。
【解析】(1)“天问一号”着陆火星前做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列方程，可求出火星的质量；
(2)小球在火星表面做平抛运动，先根据万有引力等于重力求出火星表面的重力加速度，再根据平抛运动的规律求出运动时间。
本题的关键要掌握万有引力等于重力，以及万有引力提供向心力这两条思路，并能熟练选择向心力公式。
13.【答案】解：(1)小球从A到B，由动能定理得
mgR=12mv2
在B点，对小球由牛顿第二定律得
F−mg=mv2R
联立解得小球受到圆弧轨道的支持力大小为：F=3mg
(2)小球从A到D，由动能定理得
mg(R−12R)−μmgL=0
解得粗糙水平面的长度为：L=2R
答：(1)通过最低点B时，小球受到圆弧轨道的支持力大小为3mg；
(2)粗糙水平面的长度为2R。
【解析】(1)小球从A滑至B的过程中，支持力不做功，只有重力做功，根据动能定理列式求出小球滑到最低点B时的速度；在圆弧最低点B，由小球所受重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解轨道对小球的支持力；
(2)对小球从A运动到D的整个过程，运用动能定理列式，可求出粗糙水平面的长度。
本题关键在于灵活地选择运动过程，运用动能定理列式，对于涉及力在空间的积累，不涉及运动过程的加速度和时间问题，运用动能定理比较简洁。