天津市杨柳青一中、咸水沽一中 、四十七中，一百中学四校2022-2023学年高一下学期期末联考物理试题

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考生注意：
1．试卷满分100分，考试时间60分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸。试卷包括两部分，第一部分为选择题，第二部分为非选择题。
3．答题前，务必在答题纸上填写姓名、考场号和准考证号，作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。第一部分的作答必须涂在答题卡上相应的区域，第二部分的作答必须写在答题卡上与试卷题号对应的位置。
第I部分选择题共48分
一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A. 物体速度大小一定在变化
B. 物体所受的合外力一定在变化
C. 曲线运动可能是匀变速运动
D. 曲线运动可能是匀速运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．做曲线运动的物体速度大小可能不变，例如匀速圆周运动，故A错误；
B．做曲线运动的物体所受的合外力可能不变，例如平抛运动，故B错误；
C．做曲线运动的物体所受的合外力可能不变，即曲线运动可能是匀变速运动，例如平抛运动，故C正确；
D．曲线运动的速度方向一定发生变化，即速度一定在变化，则曲线运动不可能是匀速运动，故D错误。
故选C。
2. 将物体水平抛出，在物体落地前（不计空气阻力），下列说法正确的是（）
A. 动量的方向不变B. 动量变化量的方向不变
C. 相同时间内动量的变化量越来越大D. 动量变化的越来越快
【答案】B
【解析】
【详解】A．平抛运动中，速度大小方向都在发生变化，则由p=mv可知，动量的方向会发生变化，故A错误；
BCD．由于物体所受合外力的冲量大小等于它的动量的变化量，即
由此可得，动量变化量的方向始终向下不变，相同时间内动量的变化量相同，且动量变化快慢不变，故B正确，CD错误。
故选B。
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 牛顿发现了万有引力定律
B. 笛卡尔最早测出了引力常量的数值
C. 开普勒指出，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积，在近日点较大，远日点较小
D. 爱因斯坦相对论的创立表明经典力学已不再适用
【答案】A
【解析】
【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，故A正确；
B．卡文迪许最早测出了引力常量的数值，故B错误；
C．根据开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，故C错误；
D．相对论与经典力学适用于不同范围，牛顿经典力学适用于宏观低速物体，而狭义相对论适用于微观、高速物体，故爱因斯坦相对论创立，经典力学仍适用，故D错误。
故选A。
4. 如图为某一水平弯道的限速牌，则汽车行驶至该路段转弯时（）
A. 由轮胎受到的摩擦力与运动方向相反
B. 由汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力
C. 若汽车转弯速度大于40km/h，它将受到离心力
D. 雨雪天气汽车行驶至该路段应以更小的速度通过
【答案】D
【解析】
【详解】AB．汽车行驶至该路段转弯时，竖直方向受力平衡，即重力和支持力的合力为零，轮胎受到的摩擦力沿水平方向，所以是由轮胎受到的摩擦力提供向心力，摩擦力不可能与运动方向相反，故AB错误；
C．根据限速标志可知，若汽车转弯速度大于40km/h，则轮胎与地面间的最大静摩擦力将不足以提供转弯所需的向心力，使汽车做离心运动，并不是汽车受到离心力，故C错误；
D．雨雪天气汽车行驶至该路段时，由于道路湿滑，轮胎与地面间的最大静摩擦力减小，能提供过弯的最大向心力减小，所以为了安全应适当降低过弯速度，故D正确。
故选D
5. 如图所示，某同学到超市购物后由于赶时间，用大小为、方向与水平面成角斜向上的拉力拉购物篮，以的加速度在水平地面上从静止开始匀加速前进（加速时间大于），则（）
A. 前内拉力所做的功为
B. 前内拉力的平均功率为
C. 末拉力做功的瞬时功率为
D. 由于阻力大小未知，拉力的功率不能确定
【答案】C
【解析】
【详解】A．前内前进的距离为
拉力所做功为
故A错误；
B．前内拉力的平均功率为
故B错误；
C．末购物篮的速度为
则末拉力做功的瞬时功率为
故C正确；
D．虽阻力大小未知，但拉力大小与拉力与运动方向夹角已知，且运动速度和位移可算出，故拉力的功率可算出，故 D错误。
故选C。
6. 如图所示为某一走时准确的时钟，时针与分针的针尖到转轴的长度之比为，a、b分别是时针和分针的针尖，则（）
A. a、b两点的周期之比为
B. a、b两点的角速度之比为
C. a、b两点的线速度之比为
D. a、b两点的向心加速度之比为
【答案】A
【解析】
【详解】A．时针的周期为，分针的周期为，a、b两点的周期之比为，故A正确；
B．根据
可知a、b两点的角速度之比为，故B错误；
C．根据
可知a、b两点的线速度之比为
故C错误；
D．根据
a、b两点的向心加速度之比为
故D错误
故选A。
7. 2023年5月30日，神舟十六号载人飞船搭载景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员发射升空，并已入驻空间站组合体，与神舟十五号航天员在太空成功会师。假设空间站组合体绕地球做匀速圆周运动，其运动周期为T，轨道半径为r，引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，仅由以上数据无法计算出的物理量是（ ）
A. 地球的质量B. 空间站组合体所受的向心力
C. 地球的第一宇宙速度D. 空间站离地面的高度
【答案】B
【解析】
【详解】AB．依题意，设地球质量为，半径为，空间站组合体质量为，根据万有引力提供向心力，有
可得
由于空间站组合体的质量未知，所以无法计算空间站组合体所受的向心力，故A错误，B正确；
CD．根据地球表面上的物体所受万有引力近似等于重力及第一宇宙速度定义，可得
可得地球半径及地球的第一宇宙速度为
根据
可得空间站离地面的高度
故CD错误。
故选B。
8. 2022北京冬奥会自由式滑雪女子U型池决赛，中国选手谷爱凌夺金。如图所示，在某次训练中，谷爱凌从离底端高处由静止滑下，滑到底端时的速度大小为。已知谷爱凌体重60kg，重力加速度g取，关于谷爱凌，下列说法正确的是（ ）
A. 下滑过程中动能一定增加了1200J
B. 下滑过程中机械能一定减少了1200J
C. 下滑过程中重力势能一定减少了1200J
D. 刚开始下滑时重力势能一定为1200J
【答案】C
【解析】
【详解】A．依题意，可得谷爱凌下滑过程中动能一定增加了
故A错误；
BC．根据重力做功与重力势能改变量的关系，可知下滑过程中谷爱凌的重力势能一定减少了
则谷爱凌下滑过程中机械能一定减少了
故B错误，C正确；
D．由于物体重力势能的大小与零势能面的选取有关，由题意可知，谷爱凌刚开始下滑时重力势能不一定为1200J，故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中都有多个选项是正确的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）
9. 航天技术中所说的“墓地轨道”是用于放置失效卫星的轨道，其高度为地球同步轨道上方300千米处的空间。如图所示，2022年1月26日，中国实践21号卫星利用捕获网成功将失效的北斗2号G2同步卫星拖到“墓地轨道”后，实践21号卫星又回到了地球同步轨道。若卫星在两个轨道上的运动均视为匀速圆周运动，则（）
A. G2卫星在地球同步轨道运行时，与地球赤道上物体的速度大小相同
B. 实践21号卫星从“墓地轨道”返回到同步轨道，需要减速
C. G2卫星在“墓地轨道”运行的机械能大于同步轨道运行的机械能
D. G2卫星在“墓地轨道”的运行速度在至之间
【答案】BC
【解析】
【详解】A．G2卫星在地球同步轨道运行时，与地球赤道上物体的角速度相同，由于圆周运动半径不同，由可知，速度大小不相同，故A错误；
B．实践21号卫星从“墓地轨道”返回到同步轨道，由高轨到低轨需要减速做向心运动，故B正确；
C．G2卫星从同步轨道到“墓地轨道”，需要经历两次加速过程，外力对G2卫星做正功，则可得G2卫星在“墓地轨道”运行的机械能大于同步轨道运行的机械能，故C正确；
D．卫星环绕地球做匀速圆周运动最大线速度不超过第一宇宙速度，即不超过，故D错误。
故选BC。
10. 某女子铅球运动员分别采用原地推铅球和滑步推铅球两种方式进行练习，如图为滑步推铅球过程示意图。她发现滑步推铅球比原地推铅球可增加约2米的成绩。已知铅球沿斜向上方向被推出，且两种方式铅球出手时相对地面的位置和速度方向都相同，忽略空气阻力，下列说法正确的是（）
A. 铅球推出后在飞行过程中任意1s内速度变化量都相同
B. 两种方式推出的铅球在空中运动的时间可能相同
C. 两种方式推出的铅球在空中运动到最高点时的速度相同
D. 两种方式推出的铅球在空中上升的最大高度不同
【答案】AD
【解析】
【详解】A．铅球推出后在空中做匀变速曲线运动，加速度恒为g，据可知，铅球推出后在飞行过程中任意1s内速度变化量都相同，A正确；
B．设铅球出手时的速度为v，与水平方向夹角为，水平方向的位移可表示为
其中铅球在空中的运动时间为
联立可得
滑步推出的铅球水平位移大，则初速度v较大，由于相同，故滑步推铅球时，铅球在空中运动的时间较长，B错误；
C．铅球在最高点的速度为，故滑步推出的铅球在空中运动到最高点时的速度较大，C错误；
D．铅球在空中上升的最大高度为
故滑步推出的铅球在空中上升的最大高度较大，D正确。
故选AD。
11. “跳台滑雪”被称为“勇者的游戏”，其滑道可近似简化为由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成。如图所示为某滑雪爱好者从助滑道上滑下，在起跳区末端A点，第一次以速度水平飞出，经过时间t，落在着陆坡AB的中点处。已知AB长为2L，若第二次该滑雪者在起跳区末端A点以的速度水平飞出（不计空气阻力），则滑雪者（）
A. 在空中飞行时间变为
B. 着陆点离A点的距离等于
C. 着陆时的速度方向与第一次相同
D. 第二次着陆时的速度大小是第一次的
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．设着陆坡与水平方向的夹角为，则第一次以速度水平飞出，经过时间t，落在着陆坡AB的中点处，有
第二次该滑雪者在起跳区末端A点以的速度水平飞出，位移偏向角仍然是，故
即
A正确；
B．设着陆点离A点的距离为，则
解得
B错误；
C．由题可知，两次运动的位移偏向角相同，故两次的速度偏向角也相同，C正确；
D．由动能定理可知
解得
D正确。
故选ACD。
12. 完全相同的质量均为m的滑块A和B，放在光滑水平面上，滑块A与轻质弹簧相连，弹簧另一端固定在墙上。滑块B以的速度向滑块A运动，如图所示，随后两滑块发生完全非弹性碰撞，碰撞时间极短，下列说法正确的是（）
A. 弹簧最大弹性势能为
B. 碰撞过程中滑块B对A做的功大小为
C. 碰撞过程中滑块B受到的冲量大小为
D. 两滑块相碰后一起运动过程中，两滑块（包括弹簧）组成的系统动量守恒
【答案】AC
【解析】
【详解】B．两滑块发生完全非弹性碰撞，碰撞时间极短，故碰撞过程动量守恒，碰撞后两滑块速度相同，设碰撞后速度为v，则
解得
根据动能定理可得碰撞过程中滑块B对A做的功大小为
故B错误；
A．当A、B两滑块速度为零时弹簧的弹性势能最大，根据动能定理可得
故A正确；
C．根据动量定理可得碰撞过程中滑块B受到的冲量大小为
故C正确；
D．两滑块相碰后一起运动过程中，由于弹簧受到墙壁的弹力，因此两滑块（包括弹簧）组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故D错误。
故选AC。
第II部分非选择题共52分
三、填空题（本题包括三部分，每空2分，共14分）
13. 某同学做用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）下列说法中正确的是________
A．该实验轨道必须尽量光滑，以减小摩擦
B．每次都要将小球从轨道同一位置无初速释放
C．小球应贴紧白纸运动以减小误差
D．挡板高度必须等间距变化
（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。在确定y轴时________（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重垂线平行。
（3）在正确操作的实验中，用光滑曲线拟合了平抛轨迹如图乙所示，A、B、C、D为轨迹中的四个位置，则从A到B与从B到C过程所用的时间应满足________（填“”、“”或“”）。
【答案】 ①B ②. 需要 ③. >
【解析】
【详解】（1）[1]AB．该实验是通过多次释放小球在白纸上留下痕迹描绘平抛运动的轨迹，故只要将小球每次从同一位置无初速静止释放，离开斜槽末端的速度就相同，轨迹就为同一轨迹，所以轨道无需光滑。故A错误；B正确；
C．小球应贴紧白纸运动会增大误差。故C错误；
D．挡板高度无需等间距变化。故D错误。
故选B。
（2）[2]小球在竖直方向做自由落体运动，所以y轴需要与重垂线平行。
（3）[3]小球在水平方向做匀速运动，A到B的水平距离大于B到C的水平距离，则从A到B与B到C过程所用的时间关系为tAB> tBC。
14. 某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等装置进行“验证动量守恒定律”的实验，如图所示，A、B两滑块做相向运动，已知安装在A、B两滑块上的遮光条宽度相同，在碰撞前滑块A、B经过光电门时，遮光条挡光时间分别为和，碰撞后滑块A、B粘合在一起运动，运动方向与碰撞前滑块B运动方向相同，此后滑块A再次经过光电门时遮光条挡光时间为。
（1）为了验证碰撞中动量守恒，除了上述已知条件外，还必须要测量的物理量有______；
A．滑块A包括遮光条的总质量和滑块B包括遮光条的总质量
B．滑块A两次经过光电门的时间间隔t
C．碰撞后滑块B经过光电门时遮光条的挡光的时间
D．两个光电门之间的距离L
（2）为了验证碰撞中动量守恒定律，需要验证的关系是______（用题干中已知量字母和（1）问中所选已知量的字母表示）。
【答案】 ①. A ②.
【解析】
【详解】（1）[1]滑块A、B碰撞前速度的大小分别为
，
碰后共同速度
要验证的关系式为
带入整理可得
则必须要测量的物理量有滑块A、B包括窄片的总质量m1、m2，故选A。
（2）[2]为了验证碰撞中动量守恒定律，需要验证的关系是
15. 利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是________；
A．秒表 B．刻度尺 C．天平（含砝码）
（2）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________。
A．利用公式计算重物速度
B．利用公式计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力
D．没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】 ①. B ②. C
【解析】
【详解】（1）[1] A．打点计时器可以计时，不需要秒表，故A错误；
B．实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求出瞬时速度以及重力势能的减小量，故B正确；
C．实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要用天平测量质量，故C错误。
故选B。
（2）[2]由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量。
故选C。
四、计算题（本题共3小题，其中14题10分，15题12分，16题16分，共38分。解答题应写出必要的文字说明和方程式，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
16. 动画片“熊出没”中有这样一个情节：某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱，被挂在了树上（如图甲），聪明的熊大想出了一个办法，让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为O，整个装置可视为质点且总质量为m，绳长为L且保持不变，绳子能承受的最大张力为，不计一切阻力，重力加速度为g，求：
（1）设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子恰好断裂，求他们在最低点的速度的大小；
（2）若绳长改为2L，两熊在水平面内做匀速圆周运动，如图丙。若两熊做圆锥摆运动时绳子与竖直方向的夹角为，求此时绳子受到的拉力F的大小以及两熊的速度v的大小。
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）摆到最低点时绳子拉力最大，则绳子刚好断裂时有
解得
（2）两熊在水平面内做匀速圆周运动，对熊受力分析可得
联立解得
17. 节假日，某游乐场在确保安全的情况下燃放爆竹。工作人员点燃一质量为的爆竹，在时间内爆竹发生第一次爆炸向下高速喷出少量高压气体（此过程爆竹位移可以忽略，喷出气体前后爆竹的质量变化也可忽略），然后爆竹竖直向上运动，至离地面高度为时到达最高点；此时剩余火药发生第二次爆炸，将爆竹炸成两部分，其中一部分的质量为，以速度向东水平飞出，第二次爆炸时间极短，不计空气阻力和爆炸损失的质量，重力加速度为10m/s2。求：
（1）第一次火药爆炸的过程中，爆竹的动量变化量；
（2）第一次火药爆炸过程中高压气体对爆竹平均作用力F的大小；
（3）第二次火药爆炸后爆竹两部分落地点间距x的大小。
【答案】（1）；（2）804N；（3）160m
【解析】
【详解】（1）爆竹竖直向上运动，至离地面高度为时到达最高点，则有
解得
爆竹的动量变化量
解得
（2）第一次火药爆炸过程中根据动量定理有
解得高压气体对爆竹平均作用力F的大小
（3）第二次火药爆炸根据动量守恒定律有
解得
之后两者做平抛运动，则有
两部分落地点间距
解得
18. 如图所示是一个过山车轨道模型，AB是一段与水平方向夹角为，长为的倾斜轨道，通过水平轨道BC（长度）与竖直圆轨道相连（轨道半径，圆轨道最低点C、G略有错开），出口为水平轨道GH，在GH的右端竖直挡板上固定着一个轻质弹簧，小球与BC轨道的动摩擦因数可以调节，整个轨道除BC段以外都是光滑的。一个质量的小球（可视为质点）以水平初速度从某一高处水平抛出，到A点时速度，方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下。已知所有轨道转折处均有光滑微小圆弧相接，小球滑过时无机械能损失。g取，则：
（1）小球水平抛出的位置离A点的水平距离x多大？
（2）要让小球能第一次通过圆轨道的最高点E，动摩擦因数的最大值是多少？
（3）若小球从A进入轨道后一共能两次通过圆轨道的最高点E，且始终不脱离轨道，则动摩擦因数的取值应满足什么条件？
【答案】（1）；（2）0.5；（3）
【解析】
【详解】（1）由平抛运动规律得
解得
（2）小球恰能过E点时有
小球从A到E，动能定理
解得
（3）设小球恰好不从A点滑出的动摩擦因数μ1，从A到A的过程由动能定理得
得
所以要求
不脱离圆轨道的条件是第2次能过E点对应的动摩擦因数为，则
得
第3次不过半径等高点
所以
综上可得