2022-2023学年云南省文山州马关一中高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年云南省文山州马关一中高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.图示为儿童蹦极的照片，儿童绑上安全带，在两根弹性绳的牵引下上下运动。在儿童从最高点下降到最低点的过程中( )
A. 重力对儿童做负功
B. 儿童重力的功率一直增加
C. 儿童重力的功率一直减小
D. 儿童的重力势能减少
2.甲车和乙车从同一位置出发沿平直公路行驶，它们运动的速度-时间图象分别为如图所示的直线甲和曲线乙，t=3s时，直线甲和曲线乙刚好相切。有关两车在0∼5s内的运动，下列说法正确的是( )
A. 乙车一直做加速运动，加速度先增大后减小
B. t=1s时两车间隔距离为2m
C. t=2s时乙车的加速度大于2m/s2
D. t=3s时甲车和乙车相距最远，最远距离大于7m
3.如图所示，m1=1kg，m2=2kg，m1和m2之间的动摩擦因数μ1=0.2，水平面光滑要使m1和m2之间不发生相对运动，则：F最大不得超过(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2)( )
A. 2 NB. 4NC. 6ND. 8N
4.某物体在一个足够大的光滑水平面上向西运动，当它受到一个向南恒定外力作用时，物体的运动将是( )
A. 匀变速直线运动
B. 匀变速曲线运动，加速度方向和大小均不变
C. 非匀变速曲线运动，加速度的方向改变而大小不变
D. 非匀变速曲线运动，加速度的方向和大小均改变
5.我国在轨运行的气象卫星有两类，一类是极地轨道卫星-风云1号，绕地球做匀速圆周运动的周期为12h，另一类是地球同步轨道卫星-风云2号，运行周期为24h.下列说法正确的是( )
A. 风云1号的线速度大于风云2号的线速度
B. 风云1号的向心加速度小于风云2号的向心加速度
C. 风云1号的发射速度大于风云2号的发射速度
D. 风云1号、风云2号相对地面均静止
6.“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，设质量分别用m1、m2表示，且m1：m2=5：2。则可知( )
A. m1、m2做圆周运动的线速度之比为5：2
B. m1、m2做圆周运动的角速度之比为5：2
C. 双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越大
D. 双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
7.如图所示，将一个大小为50N与水平方向成60∘角的力F作用在一个质量为6kg的物体上，物体沿水平地面匀速前进了8m，g=10m/s2，下面关于物体所受各力做功说法正确的是( )
A. 力F对物体做功为400J
B. 摩擦力对物体做功为200J
C. 重力做功为480J
D. 合力做功为0
8.如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为m0，货物的质量为m，货车向左做匀速直线运动，在将货物提升到图示的位置时，货箱速度为v时，连接货车的绳与水平方向夹角θ，不计一切摩擦，下列说法正确的是( )
A. 货车的速度等于vcsθB. 货车运动的速度等于vcsθ
C. 缆绳中的拉力FT 等于(m0+m)gD. 货物匀速上升
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，光滑的大圆环固定在竖直平面上，圆心为O点，P为环上最高点，轻弹簧的一端固定在P点，另一端拴接一个套在大环上质量为m的小球，小球静止，弹簧与竖直方向的夹角θ为30∘，重力加速度为g，则( )
A. 小球所受弹簧的弹力大小等于 3mg
B. 小球所受弹簧的弹力大小等于mg
C. 小球所受大圆环的支持力大小等于mg
D. 大圆环对小球的弹力方向一定沿OQ指向圆心O
10.如图所示，a、b两颗人造地球卫星分别在半径不同的轨道上绕地球作匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A. a的加速度大于b的加速度
B. a的周期小于b的周期
C. a的线速度大于b的线速度
D. 地球对a的引力小于对b的引力
11.如图所示，A、B、C三个物体放在水平旋转的圆盘上，三个物体与转盘的最大静摩擦力均为重力的μ倍，A的质量是2m，B和C的质量均为m，A、B离轴距离为r，C离轴距离为2r，若三个物体均相对圆盘静止，则( )
A. 每个物体均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用
B. C的向心加速度最大
C. B的摩擦力最小
D. 当圆盘转速增大时，C比B先滑动，A和B同时滑动
12.如图甲所示，水平地面上固定一足够长的光滑斜面，斜面顶端有一光滑定滑轮，一轻绳跨过滑轮，绳两端分别连接小物块A和B。保持A的质量不变，改变B的质量m，当B的质量连续改变时，得到A的加速度a随B的质量m变化的图线如乙图所示。设加速度沿斜面向上的方向为正方向，空气阻力不计，重力加速度g取9.8m/s2，斜面的倾角为θ，下列说法正确的是( )
A. 若θ已知，可求出A的质量B. 若θ未知，可求出乙图中a1的值
C. 若θ已知，可求出乙图中a2的值D. 若θ已知，可求出乙图中m0的值
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.
14.光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其 NQ是水平桌面，PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K，测得其宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2.
(1)该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，保持M>>m，这样做的目的是______；
(2)为了计算出小车的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量______，若上述测量
量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=______；
(3)某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系
图象．
(4)由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是：______.
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
15.火星探测器在距火星表面高度为h的轨道绕其飞行，该运动可看做匀速圆周运动。已知探测器飞行一周的时间为T，火星视为半径为R的均匀球体，万有引力常量为G，求：
(1)火星的质量M；
(2)火星表面的重力加速度g。
16.如图所示，两绳系一质量为m=0.1kg的小球，上面绳长L=2m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30∘与45∘，问：
(1)球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧？
(2)当角速度为3rad/s时，上、下两绳拉力分别为多大？
17.如图所示，半径为R的光滑半圆弧轨道与高为10R的光滑斜轨道放在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连，水平轨道与斜轨道间有一段圆弧过渡。在水平轨道上，轻质弹簧被a、b两小球挤压，处于静止状态。同时释放两个小球，a球恰好能通过圆弧轨道的最高点A，b球恰好能到达斜轨道的最高点B.已知a球质量为m，重力加速度为g。求：
(1)a球离开弹簧时的速度大小va；
(2)b球离开弹簧时的速度大小vb；
(3)释放小球前弹簧的弹性势能Ep。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、重力方向竖直向下，儿童高度降低，所以儿童受到的重力对儿童做正功，故A错误；
BC、在儿童从最高点下降到最低点的过程中，儿童竖直方向的速度先增大后减小，故儿童重力的瞬时功率先增加后减小，故BC错误；
D、在儿童从最高点下降到最低点的过程中，重力对儿童做正功，根据重力做功与重力势能的关系，可知儿童的重力势能减少，故D正确。
故选：D。
首先，根据重力的方向和儿童高度的变化，判断重力做功情况；
其次，分析儿童从最高点下降到最低点的过程中竖直方向的速度如何变化，再结合重力方向判断重力的功率如何变化；
最后，根据儿童从最高点下降到最低点的过程中重力的做功情况，进而判断重力势能的变化。
本题考查了瞬时功率和重力做功与重力势能的关系，解决本题的关键是熟练掌握瞬时功率的计算公式以及力做正、负功的判断。
2.【答案】C
【解析】解：A、乙车一直做加速运动，根据v−t图象的斜率表示加速度，知乙车的加速度一直减小，故A错误；
B、甲车做匀加速运动，且其加速度为a甲=△v△t=8−23m/s2=2m/s2，t=1s时两车间隔距离等于0−1s内甲通过的位移大小x=v0t+12a甲t2=(2×1+12×2×12)m=3m，故B错误；
C、由图象可知，3s前乙的加速度大于甲的加速度，故t=2s时乙车的加速度大于2m/s2，故C正确；
D、整个过程中，甲车的速度大于乙车的速度，两者间距一直在增大，故D错误。
故选：C。
v−t图象的斜率表示加速度，根据图象的斜率分析加速度的变化情况。根据图象与时间轴所围的面积表示位移，来分析两车间隔的距离。
解决本题的关键知道速度-时间图线的物理意义，知道图线的切线斜率表示加速度，分析两车的位移关系、速度关系。
3.【答案】C
【解析】解：拉力F作用在物体B上时，A、B恰好不滑动时，A、B间的静摩擦力达到最大值，对物体A，有：
μ1m1g=m1a2
对整体，有：
Fmax=(m1+m2)a2；
由上述各式联立解得：
F2max=6N，故ABD错误，C正确。
故选：C。
物体A与B刚好不发生相对滑动的临界条件是A、B间的静摩擦力达到最大值，可以先对A或B受力分析，再对整体受力分析，然后根据牛顿第二定律列式求解．
本题关键抓住恰好不滑动的临界条件，然后灵活地选择研究对象，运用牛顿第二定律列式求解．
4.【答案】B
【解析】解：物体的运动方向向西，受到的合外力方向向南，所以物体做曲线运动，因为合外力恒定，根据牛顿第二定律可知，加速度恒定，故物体做匀变速曲线运动，故B正确。
故选：B。
当物体受到与运动方向不在同一直线上的恒力作用时，物体做匀变速曲线运动．物体的运动方向向西，受到的合外力方向向南，力与速度方向不在同一直线上，且力为恒力，根据曲线运动的条件及牛顿第二定律即可求解．
本题主要考查了物体做曲线运动的条件，知道加速度由合外力决定，难度不大，属于基础题．
5.【答案】A
【解析】解：A、卫星做圆周运动，根据万有引力提供圆周运动向心力GMmr2=mv2r=ma=m4π2rT2，解得T=2π r3GM，
风云2号周期大于风云1号周期，所以风云2号轨道半径大于风云1号轨道半径，v= GMr，所以风云1号的线速度大于风云2号的线速度，故A正确；
B、a=GMr2，所以风云1号的向心加速度大于风云2号的向心加速度，故B错误；
C、风云2号轨道半径大于风云1号轨道半径，所以风云1号的发射速度小于风云2号的发射速度，故C错误；
D、风云2号的周期等于地球的公转周期，相对地面静止，风云1号周期小于地球的公转周期，相对地面运动，故D错误；
故选：A
卫星绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，据此讨论描述圆周运动的物理量与半径的关系，再根据半径关系求解即可．
本题关键抓住万有引力提供向心力，列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式，再进行讨论．
6.【答案】D
【解析】解：AB、双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，设为ω，Gm1m2L2=m1ω2r1=m2ω2r2，解得轨道半径之比等于质量的反比，r1：r2=m2：m1=2：5，根据线速度与角速度关系可知，v=ωr，则m1、m2做圆周运动的线速度之比等于轨道半径之比为2：5，故AB错误；
CD、根据角速度与周期的关系可知，T=2πω，由上式可知，m1=4π2L2r2GT2，m2=4π2r1GT2，则总质量：m1+m2=4π2L3GT2，双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小；双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，故C错误，D正确。
故选：D。
双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度。
对两颗星分别运用牛顿第二定律和万有引力定律列式，即可进行求解。
此题考查了万有引力定律及其应用，解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度。以及会用万有引力提供向心力进行求解。
7.【答案】D
【解析】解：A、根据功的定义式F=Flcsα得拉力F做的功W1=50×cs60∘×8=200J，故A错误；
B、如图所示，物体受重力、支持力、拉力及摩擦力；由于物体做匀速直线运动，所以：f=Fcsα=50×cs60∘=25N
摩擦力所做的功W2=−fL=−25×8J=−200J，故B错误；
C、物块沿水平方向运动，所以质量做功为0.故C错误；
D、整个的过程中作用拉力与摩擦力做功，总功：W=W1+W2=200−200=0J.故D正确。
故选：D。
根据功的定义式F=Flcsα求解拉力F做的功．
求得物体受到的摩擦力，再由功的公式可求得摩擦力对物体所做的功．
本题考查功的计算公式，属公式的直接应用，只需求得摩擦力代入功的公式即可求出．
8.【答案】B
【解析】解：AB、将货车的速度进行正交分解，其分解成沿着缆绳方向与垂直缆绳方向，如图所示：
由于缆绳不可伸长，货箱向上运动的速度和货车的速度沿着缆绳方向的分量相等，故：v=v1csθ，则货车运动的速度v1=vcsθ，故B正确，A错误；
CD、因v1不变，θ减小，由上式知，货箱向上运动的速度v增大，货箱和货物整体向上做加速运动，由牛顿第二定律知缆绳中的拉力FT大于(m0+m)g，故CD错误；
故选：B。
在将货物提升的过程中，由于缆绳不可伸长，货箱向上运动的速度和货车运动的速度沿着缆绳方向的分量相等，根据平行四边形定则求出货车的速度表达式，结合牛顿第二定律分析即可。
本题的关键要掌握缆绳端物体速度分解的方法，知道缆绳端物体沿缆绳方向的分速度相等，推导出货箱与货车的速度关系式，从而确定货箱的运动规律.
9.【答案】AC
【解析】解：小球受重力G、弹簧的拉力F、圆环的弹力N，圆环的弹力沿半径向外，如图所示：
弹簧的弹力F沿弹簧向上，与竖直方向成30∘角，圆环的弹力N与竖直方向成60∘角，由正弦定理得：Gsin30∘=Nsin30∘=Fsin120∘，G=mg，解得：N=mg，F= 3mg。故BD错误，AC正确。
故选：AC。
对小球受力分析，根据共点力平衡，分析弹簧的弹力方向，作出正确的受力分析图，根据相似三角形分析大圆环对小球的弹力和小球重力的大小关系，进而可以求出弹簧弹力的大小。
本题考查共点力平衡问题，对学生的受力分析能力有一定要求，要求学生通过受力分析图进行分析，难度适中。
10.【答案】ABC
【解析】解：A、根据万有引力提供圆周运动向心力，可得：GMmr2=ma，可得：a=GMr2.a的轨道半径小，则a的加速度大于b的加速度。故A正确；
B、根据万有引力提供圆周运动向心力有
GMmr2=m⋅4π2rT2
可得周期T=2π r3GM，轨道半径大的卫星b的周期大，故B正确；
C、据GMmr2=mv2r得
速度v= GMr可得半径小的a卫星速度大，故C正确；
D、卫星受到的万有引力：F=GMmr2，由于两个卫星的质量未知，所以不能判断它们受到的万有引力的大小关系。故D错误；
故选：ABC。
卫星圆周运动的向心力由万有引力提供，根据半径关系分析线速度、周期、向心加速度的关系。
万有引力提供圆周运动向心力，熟练掌握万有引力和向心力的不同表达式是正确解题的关键。
11.【答案】BCD
【解析】解：A.物体做匀速圆周运动，受到重力、支持力、静摩擦力作用，由三个力的合力提供向心力，向心力不是物体实际受到的力，故A错误；
B.A、B、C三个物体的角速度相等，根据
a=rω2
由于C的半径最大，则C的向心加速度最大，故B正确；
C.根据静摩擦力提供向心力知
FfA=2mrω2
FfB=mrω2
FfC=m×2rω2=2mrω2
可知B的摩擦力最小，故C正确；
D.根据
μmg=mrω2
可得
ω= μgr
C离轴距离最大，则C的临界角速度最小，当转速增大时，C先滑动，A、B离轴距离相等，临界角速度相等，则A、B同时滑动，故D正确。
故选：BCD。
物体随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，向心力大小由物体的质量与半径决定．当圆盘转速增大时，提供的静摩擦力随之而增大．当需要的向心力大于最大静摩擦力时，物体做离心运动，开始滑动．
物体做圆周运动时，静摩擦力提供向心力．由于共轴向心力大小是由质量与半径决定；而谁先滑动是由半径决定，原因是质量已消去．
12.【答案】BC
【解析】解：A、根据牛顿第二定律得：对B得：mg−F=ma…①
对A得：F−mAgsinθ=mAa…②
联立得a=mg−mAgsinθmA+m…③
若θ已知，由③知，不能求出A的质量mA.故A错误。
B、由③式变形得a=g−mAmgsinθmAm+1.当m→∞时，a=a1=g，故B正确。
C、由③式得，m=0时，a=a2=−gsinθ，故C正确。
D、当a=0时，由③式得，m=m0=mAsinθ，可知，m0不能求出。故D错误。
故选：BC。
根据牛顿第二定律得A的加速度a与B的质量m关系式，结合数学知识分析根据图象能求哪些量．
解决本题的关键是通过牛顿第二定律写出a与m的关系式，由数学变形研究图象的物理意义，这也是常用的方法．
13.【答案】

【解析】
14.【答案】小车所受合外力大小等于(或约等于)mg；两光电门之间的距离(或“小车由光电门1运
动至光电门2所用时间”)；d2(t12−t22)2xt12t22(或d(t1−t2)xt1t2)；木板倾角偏小(或“平衡摩擦力不足”或“末完
全平衡摩擦力”)
【解析】解：(1)设小车的质量为M，沙桶的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg−F拉=ma
对M：F拉=Ma
解得：F拉=mMgm+M=mg1+mM
当m<这样做的目的是小车所受合外力大小等于(或约等于)mg.
(2)除了测量d、t1和t2之外，还需要测量两光电门之间的距离，v1=dt1，v2=dt2，
加速度的表达式为a=d2(t12−t22)2xt12t22(或d(t1−t2)xt1t2)；
(3)如下图
(4)从上图中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该同学实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．
故答案为：(1)小车所受合外力大小等于(或约等于)mg；
(2)两光电门之间的距离(或“小车由光电门1运
动至光电门2所用时间”)，
d2(t12−t22)2xt12t22(或“d(t1−t2)xt1t2”)；
(3)如右图；
(4)木板倾角偏小(或“平衡摩擦力不足”或“末完
全平衡摩擦力”).
解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．
为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的左端适当垫高，沙桶的总重力要远小于小车的重力，可使小车的合力近似等于沙桶总重力来测量．
对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．
这样问题我们要从实验原理和减少实验误差方面去解决．
15.【答案】解：(1)设火星的质量为M，火星探测器质量为m。
对火星探测器，有：GMm(R+h)2=m4π2T2(R+h)
解得：M=4π2(R+h)3GT2。
(2)物体在火星表面受到的重力等于万有引力，GmMR2=mg，
联立解得火星表面的重力加速度g=4π2(R+h)3T2R2。
答：(1)火星的质量为4π2(R+h)3GT2。
(2)火星表面的重力加速度为4π2(R+h)3T2R2。
【解析】根据万有引力提供向心力，结合轨道半径和周期求出火星的质量。
结合万有引力等于重力和万有引力提供向心力求出火星表面的重力加速度。
解决本题的关键在于掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力这两个理论，并能熟练运用。
16.【答案】解：(1)当AC绳拉直但没有力时，即FT1=0时，由重力和绳BC的拉力FT2的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：
mgtan45∘=mωmax2r
其中：r=l⋅sin30∘
解得：ωmax=3.16rad/s
当FT2恰为零时，根据牛顿第二定律，有：
mgtan30∘=mωmin2r
解得：ωmin=2.4rad/s
所以当2.4rad/s<ω<3.16rad/s时两绳均张紧．
(2)当ω=3rad/s时，两绳均处于张紧状态，此时小球受FT1、FT2、mg三力作用，正交分解后可得：
水平方向：FT1sin30∘+FT2sin45∘=mlsin30∘ω2
竖直方向：FT1cs30∘+FT2cs45∘=mg
代入数据后解得：
FT1=0.27N
FT2=1.09N
答：(1)小球的角速度在2.4rad/s<ω<3.16rad/s范围内两绳均张紧；
(2)当ω=3rad/s时，AC绳拉力为0.27N，BC绳拉力1.09N.
【解析】(1)当AC绳拉直但没有力时，BC绳子拉力的水平分力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求出此时的角速度，当BC绳拉直但没有力时，AC绳子拉力的水平分力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求出角速度，当角速度处于两者之间时，两绳均张紧；
(2)当ω=3rad/s时，AC、BC绳子拉力的水平分力的合力提供向心力，竖直方向分力之和与重力平衡，根据牛顿第二定律列式求解．
本题中球做匀速圆周运动，拉力的水平分力提供向心力，关键受力分析后根据牛顿第二定律列式求解，难度适中．
17.【答案】解：(1)a球过圆轨道最高点A时mg=mvA2R
求出vA= gR
a球从C运动到A，由机械能守恒定律12mvC2=12mvA2+2mgR
由以上两式求出vC= 5gR，
因此a离开弹簧时的速度为 5gR
(2)b球从D运动到B，由机械能守恒定律12mbvD2=mbg×10R
求出vb=vD=2 5gR
(3)以a球、b球为研究对象，由动量守恒定律mvC=mbvb
求出mb=12m
弹簧的弹性势能Ep=12mvC2+12mbvb2
求出Eρ=7.5mgR
答：(1)a的速度为 5gR；
(2)b的速度为2 5gR；
(3)释放小球前弹簧的弹性势能7.5mgR。
【解析】(1)小球能通过最高点，则重力充当向心力，由向心力公式可得出小球在A点的速度，由机械能守恒可得出小球释放时的速度；
(2)对b球由机械能守恒可得出小球b的速度；
(3)对系统由动量守恒可求得两小球的质量关系，则由机械能守恒可得出弹簧的弹性势能。
本题为动量守恒及机械能守恒相结合的题目，注意只有弹簧弹开的过程中动量才是守恒的，才能列出动量守恒的表达式，此后两小球不再有关系。组别
1
2
3
4
5
6
7
M/kg
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
F/N
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
a/m⋅s−2
0.13
0.17
0.26
0.34
0.43
0.51
0.59