2020-2021学年湖南省长沙市高一（下）期中考试物理试卷新人教版

这是一份2020-2021学年湖南省长沙市高一（下）期中考试物理试卷新人教版，共7页。试卷主要包含了选择题，多选题，实验探究题，解答题等内容，欢迎下载使用。


1. 下列哪个仪器测量的物理量不是国际单位制中力学基本量（ ）
A.测力计B.刻度尺C.秒表D.托盘天平

2. 如图所示，用一小车通过轻绳提升一货物，某一时刻，两段绳恰好垂直，且拴在小车一端的绳与水平方向的夹角为θ，此时小车的速度为v0，则此时货物的速度为（ ）

A.v0B.v0csθC.v0cs2θD.v0csθ

3. 引体向上是中学生体育测试的项目之一，若一个质量为50kg的普通中学生在30秒内完成12次引体向上，每次引体向上重心上升0.4m，求该学生此过程中克服重力做功的平均功率为g=10m/s2（ ）

A.5WB.20WC.80WD.200W

4. 把一小球以一定初速度竖直向上抛出，上升过程中的最后2s内发生的位移是24m，重力加速度g取10m/s2，则下降过程的前2s内通过的位移是（设小球受到大小恒定的空气阻力）（ ）
A.8mB.16mC.20mD.24m

5. 如图所示，将小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出，若小球到达斜面的位移最小，则飞行时间t为（重力加速度为g）（ ）

A.v0tanθB.2v0tanθgC.2v0gtanθD.v0gtanθ

6. 科学家计划在2025年将首批宇航员送往火星进行考察．假设在火星两极宇航员用弹簧测力计测得一质量为m的物体的重力为F1，在火星赤道上宇航员用同一把弹簧测力计测得该物体的重力为F2．通过天文观测，测得火星的自转角速度为ω，已知引力常量为G，将火星看成是质量分布均匀的球体，则火星的密度和半径分别为（ ）
A.3ω24πG，F1F2mω2
B.3F1ω24πG(F1−F2)，F1−F2mω2
C.3ω24πG，F1−F2ω2
D.3F1ω24πG(F1−F2)，F1+F2mω2
二、多选题

如图所示，轮O1、O3固定在同一轮轴上，轮O1、O2用皮带连接且不打滑，在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C，已知三个轮的半径比r1:r2:r3=3:1:2，当转轴匀速转动时，下列说法中正确的是（ ）

A.A、B、C三点的线速度之比为2:2:3
B.A、B、C三点的角速度之比为1:3:1
C.A、B、C三点的加速度之比为3:9:2
D.A、B、C三点的周期之比为1:3:1

甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河，河宽为H，河水流速为v0，划船速度均为v，出发时两船相距2H，甲、乙两船船头均与河岸成45∘角，如图所示．已知乙船恰好能垂直到达对岸A点．则下列说法中正确的是（ ）

A.甲、乙两船到达对岸的时间相同
B.v=2v0
C.两船可能在未到达对岸前相遇
D.甲船也在A点靠岸

已知某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地球运行的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每天恰好五次看到卫星掠过其正上方，假设某时刻，该卫星如图在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为r2，设卫星由A到B运动的时间为t，地球自转周期为T0，不计空气阻力．则（ ）

A.T=16T0
B.t=r1+r2T4r1r1+r22r1
C.卫星在图中椭圆轨道由A到B时，机械能减小
D.卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中，机械能不变

一质量为m的汽车在平直公路上以速度v匀速行驶，驾驶员发现前方可能存在安全隐患时将油门松开一些，使得汽车发动机的功率由P减小为原来的三分之一，从而实现减速的目的，假设汽车在行驶过程中受到的阻力恒定，减速过程经历的时间为t，则汽车在减速的过程中，以下描述正确的是（ ）
A.汽车在运动过程中受到的阻力为Pv
B.汽车最终以速度13v匀速运动
C.汽车在减速过程中，加速度大小由P3mv变为0
D.汽车在减速运动的过程中发生的位移为13vt+4mv39P
三、实验探究题

某小组用如图所示的装置（甲图为侧视图、乙图为俯视图）验证“质量一定时，加速度与合外力成正比”，两小车质量相同，绳子下端悬挂质量不同的槽码，实验前，先平衡摩擦力，然后同时释放两小车，经过一段时间后，使两小车同时停止运动．

（1）本实验中需要测量的物理量有（ ）
A.小车的质量M
B.两小车运动的时间t
C.两小车各自所挂槽码的质量m1、m2
D.两小车运动的位移x1、x2

（2）若质量一定时，加速度与合外力成正比，则测量数据应满足的关系式为________（用所测物理量的符号表示）．

（3）小华同学利用打点计时器测量小车的加速度，图丙为实验中得到的一条纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中s1=5.12cm、s2=5.74cm、s3=6.41cm、s4=7.05cm、s5=7.68cm、s6=8.33cm，则小车的加速度大小为________m/s2（计算结果保留两位小数）．

利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验．

（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的（ ）
A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量

（2）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是（ ）
A.交流电源B.刻度尺
C.天平（含砝码）

（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为ℎA、ℎB、ℎC，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp=________，动能增加量ΔEk=________．

（4）改变ℎA、ℎB、ℎC位置，并重复（3）步骤，实验小组采集多组数据并在坐标系ΔEp−ΔEk中描点作图，如图所示，若两轴的标度相同，造成该实验结果的原因是________．
四、解答题

滑沙运动时，沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的摩擦因数，假设滑沙者的速度超过8m/s时，滑沙板与沙地间的动摩擦因数就会由μ1=0.5变为μ2=0.25，如图1所示，一滑沙者从倾角θ=37∘的坡顶A处由静止开始下滑，滑至坡底B（B处为一平滑小圆弧）后又滑上一段水平地面，最后停在C处，已知滑板与水平地面的动摩擦因数恒为μ3=0.4，AB坡长L=26m，sin37∘=0.6，不计空气阻力．求滑沙者：

（1）到B处时的速度大小；

（2）从开始运动到停止过程中运动的总时间．

如图所示，在圆柱形房屋天花板中心O点悬挂一根长为L的细绳，绳的下端挂一个质量为m的小球，已知绳能承受的最大拉力为2mg，小球在水平面内做圆周运动，当速度逐渐增大到绳断裂后，小球恰好以速度v2=7gL落到墙脚边．求：

（1）绳断裂瞬间的速度v1；

（2）圆柱形房屋的高度H和半径．

如图所示，水平平台上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点，平台AB段光滑，BC段长x＝1m，与滑块间的摩擦因数为μ1＝0.25．平台右端与水平传送带相接于C点，传送带的运行速度v＝7m/s，长为L＝3m，传送带右端D点与一光滑斜面衔接，斜面长度s＝0.5m，另有一固定竖直放置的光滑圆弧形轨道刚好在E点与斜面相切，圆弧形轨道半径R＝1m，θ＝37∘．今将一质量m＝2kg的滑块向左压缩轻弹簧，使弹簧的弹性势能为Ep＝30J，然后突然释放，当滑块滑到传送带右端D点时，恰好与传送带速度相同，并经过D点的拐角处无机械能损失．重力加速度g＝10m/s2，sin53∘＝0.8，cs53∘＝0.6，不计空气阻力．试求：

（1）滑块到达C点的速度vC？

（2）滑块与传送带间的摩擦因数μ2；

（3）若传送带的运行速度可调，要使滑块不脱离圆弧形轨道，求传送带的速度范围．
参考答案与试题解析
2020-2021学年湖南省长沙市高一（下）期中考试物理试卷
一、选择题
1.
【答案】
A
【考点】
国际单位制
【解析】
力学中的基本物理量有三个，它们分别是长度、质量、时间，根据物理量来确定测量的仪器即可。
【解答】
解：A．测力计是测量力的仪器，力不是力学基本物理量，故A符合题意；
B．刻度尺是测量长度的仪器，长度是力学基本量之一，故B不合题意；
C．秒表是测量时间的仪器，时间是力学基本量之一，故C不合题意；
D．托盘天平是测量质量的仪器，质量是力学基本量之一，故D不合题意．
故选：A．
2.
【答案】
A
【考点】
绳端速度分解模型
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：车的速度等于沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，根据平行四边形定则有v0csθ=v绳，而货物的速度等于沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，设拴在货物上的绳子与竖直方向夹角为α，则有v货csα=v绳，由于两绳子相互垂直，所以α=θ，则由以上两式可得，货物的速度就等于小车的速度，故A正确．
故选A．
3.
【答案】
C
【考点】
平均功率
【解析】

【解答】
解：做一次引体向上克服重力做功：W=Gℎ=mgℎ=50×10×0.4J=200J，
在30秒内完成12次引体向上，30s共克服重力做功：W′=12W=12×200J=2400J，
全过程克服重力做功的平均功率为：P=W′t=2400J30s=80W．
故选C．
4.
【答案】
B
【考点】
竖直上抛运动
牛顿运动定律的应用—从受力确定运动
【解析】

【解答】
解：设小球向上运动时的加速度大小为a1，最后2s内上升的高度为ℎ1，则ℎ1=12a1t2，
代入t=2s和ℎ1=24m，可得a1=12m/s2，
设小球的质量为m，受到的阻力为f，
由牛顿第二定律可得小球上升过程中mg+f=ma1，
设小球下落过程中的加速度大小为a2，
由牛顿第二定律可得mg−f=ma2，可得a2=8m/s2，
下降过程的前2s内通过的位移ℎ2=12a2t2=16m．
故选B．
5.
【答案】
C
【考点】
斜面上的平抛问题
【解析】
由数学知识得：从抛出点到达斜面的最小位移为过抛出点作斜面的垂线．设经过时间t到达斜面上，根据平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，表示出水平和竖直方向上的位移，再根据几何关系即可求解．
【解答】
解：过抛出点作斜面的垂线，如图所示：
当质点落在斜面上的B点时，位移最小，设运动的时间为t，则：
水平方向：x=v0t，竖直方向：y=12gt2，
根据几何关系有xy=tanθ，则v0t12gt2=tanθ，
解得t=2v0gtanθ，故C正确．
故选：C．
6.
【答案】
B
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
两极处万有引力充当重力，而在赤道上万有引力和支持力的合力充当向心力，根据万有引力定律列式即可求出半径；再根据万有引力充当重力列式，结合密度公式即可求出火星的密度。
【解答】
解：在两极：GMmR2=F1，在赤道上：GMmR2−F2=mω2R，联立解得R=F1−F2mω2，
由GMmR2=F1，且M=43πR3ρ，解得ρ=3F1ω24πG(F1−F2)，故ACD错误，B正确．
故选：B．
二、多选题
【答案】
B,C
【考点】
传动问题
【解析】

【解答】
解：A、B为同皮带传动，所以vA=vB，A、C属于同轴传动，所以ωA=ωC，
又根据v=rω，可得vA:vC=3:2，
所以vA:vB:vC=3:3:2，
又ωA=vArA，ωB=vBrB，得ωA:ωB=1:3，
所以ωA:ωB:ωC=1:3:1，
由周期T=2πω，可得TA:TB:TC=3:1:3，
又因为a=vω，所以aA:aB:aC=3:9:2，故AD错误，BC正确．
故选BC．
【答案】
A,D
【考点】
运动的合成与分解
小船渡河问题
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．将两船的运动分解为垂直于河岸方向和沿河岸方向，在垂直于河岸方向上，两船的分速度相等，河宽一定，所以两船渡河的时间相等，故A正确；
B．乙船的合速度垂直于河岸，有vcs45∘=v0，所以v=2v0，故B错误；
CD．两船渡河的时间t=Hvsin45∘，则甲船在沿河岸方向上的位移x=(vcs45∘+v0)×Hvsin45∘=2H，知甲船恰好能到达河对岸的A点，故C错误，D正确．
故选：AD．
【答案】
A,B
【考点】
开普勒第三定律
卫星的变轨与对接
天体中的相遇问题
【解析】

【解答】
解：赤道上某城市的人每天恰好五次看到卫星掠过其正上方，
则知卫星经过人正上方的时间间隔为Δt=15T0，
有2πT−2πT0Δt=2π，解得T=16T0，故A正确；
根据开普勒第三定律知， r1+r2232t2=r13T2，
解得t=r1+r2T4r1r1+r22r1，故B正确；
卫星在图中椭圆轨道由A到B时，只有万有引力做功，机械能守恒，故C错误；
卫星由圆轨道进入椭圆轨道，需要减速，则机械能减小，故D错误．
故选AB．
【答案】
A,B,D
【考点】
机车启动问题-恒定功率
【解析】

【解答】
解：汽车在最初的匀速运动过程中，发动机输出的牵引力F=f，发动机的功率P=Fv，
故汽车匀速运动时的阻力大小为f=Pv，
最初当驾驶员松开油门减小汽车发动机功率的瞬间，汽车的速度不可能发生突变，
所以发动机输出的牵引力就会突然减小而使F′这时有a=F′−fm=P3v−Pvm=−2P3mv，则汽车减速行驶，
在汽车减速的过程中，新的功率保持P3不变，速度减小时，其输出的牵引力F′就会逐渐增加，
从而导致其加速度大小a=f−F′m逐渐减小，
直到某时刻，牵引力F′再次增大到与阻力f相等时，汽车的加速度变为零，汽车开始做匀速运动，
此时v′=P′F=P3f=v3，
汽车在减速运动过程中，由动能定理可知：P3t−fx=12mv′2−12mv2，
代入数据可得x=13vt+4mv39P，则选项ABD正确，选项C错误．
故选ABD．
三、实验探究题
【答案】
C,D
（2） x1x2=m1m2
（3）0.64
【考点】
探究加速度与物体质量、物体受力的关系
【解析】



【解答】
解：（1）本实验探究质量一定时加速度与合外力成正比，则要保证小车的质量一定，两个不同拉力下的加速度与对应拉力的关系，所以要测量拉力（需要知道槽码的质量）及位移．
故选CD．
（2）因为拉力是用槽码重力代替，则有：F1F2=m1gm2g=m1m2，
小车做初速度为零的匀加速直线运动，根据x=12at2知时间相等时，
位移与加速度成正比，即a1a2=x1x2,
若加速度与合外力成正比，有x1x2=m1m2．
（3）把AG分为时间相等的两段，由逐差公式求加速度为：
a=s4+s5+s6−s1+s2+s33T2，
代入数据解得a=0.64m/s2．
【答案】
A
A,B
（3）mgℎB,mℎC−ℎA28T2
（4）有摩擦阻力影响
【考点】
用纸带测速法（落体法）验证机械能守恒定律
【解析】




【解答】
解：（1）验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量．
故选A．
（2）电磁打点计时器要使用低压交流电源，实验中还需选用刻度尺测出纸带上任意两点间的距离，表示重物下落的高度，根据实验原理可知，等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平称质量．
故选AB．
（3）根据功能关系，重物的重力势能变化量的大小等于重力做的功的多少，
打B点时的重力势能减少量：ΔEp=mgℎB，
B点的速度为：vB=ℎC−ℎA2T，
所以动能增加量为：ΔEk=12mv2=mℎC−ℎA28T2．
（4）根据ΔEp−ΔEk图像，可知势能减少量大于动能增加量，原因是重物下落过程中受摩擦阻力作用．
四、解答题
【答案】
（1）到B处时的速度大小为12m/s；
（2）从开始运动到停止过程中运动的总时间为8s．
【考点】
用牛顿运动定律分析斜面体模型
牛顿运动定律的应用—从受力确定运动
【解析】


【解答】
解：（1）滑沙板速度较小时，由牛顿第二定律得：mgsinθ−μ1mgcsθ=ma1，
代入数据解得：a1=2m/s2，
由速度位移公式得x1=v122a1=16m，
滑沙板速度较大时，由牛顿第二定律得：mgsinθ−μ2mgcsθ=ma2，
代入数据解得：a2=4m/s2，
设到达B的速度为vB，则：vB2−v12=2a2L−x1，
代入数据解得vB=12m/s．
（2）滑沙者在水平面上时，由牛顿第二定律得：−μ3mg=ma3，
代入数据解得：a3=−4m/s2，
运动总时间t=v1a1+vB−v1a2+0−vBa3=8s．
【答案】
（1）绳断裂瞬间小球的速度v1为32gL．
（2）圆柱形房屋的高度H和半径分别为134L和3L．
【考点】
水平面内的圆周运动-重力
动能定理的应用
平抛运动基本规律及推论的应用
【解析】
（1）小球在水平面仙做圆周运动时，由重力和绳子拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求解速度v1；
（2）小球在绳子断开后做平抛运动，根据动能定理求得小球下落的高度ℎ，H=ℎ+Lcsθ．由平抛运动的规律求解半径．
【解答】
解：（1）小球在绳断前瞬时受力如图所示
Tcsθ=mg，Tsinθ=mv12Lsinθ，
解得θ=60∘，v1=32gL．
（2）由动能定理有mgℎ=12mv22−12mv12，解得ℎ=114L，
所以H=ℎ+Lcsθ=134L，
由平抛运动的规律，有ℎ=12gt2，
由几何知识得R=(Lsinθ)2+(v1t)2=3L．
【答案】
（1）滑块到达C点的速度vC是5m/s；
（2）滑块与传送带间的摩擦因数μ2是0.4；
（3）要使滑块不脱离圆弧形轨道，传送带的速度范围为0≤v传≤10m/s或v传≥210m/s．
【考点】
动能定理的应用
摩擦力做功与能量转化
竖直面内的圆周运动-弹力
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）以滑块为研究对象，从释放到C点的过程，由动能定理得：
Ep−μ1mgx=12mvC2，
代入数据得：vC＝5m/s；
（2）滑块从C点到D点一直加速，到D点恰好与传送带同速，由动能定理得：
μ2mgL=12mv2−12mvC2，
代入数据解得：μ2＝0.4；
（3）斜面高度为：ℎ=s⋅sinθ=0.3m，
①设滑块在D点的速度为vD1时，恰好过圆弧最高点，由牛顿第二定律得：
mg=mv12R，
滑块从D点到G点的过程，由动能定理得：
−mg(Rcsθ−ℎ+R)=12mv12−12mvD12，
代入数据解得：vD1=210m/s，
②设滑块在D点的速度为vD2时，恰好到14圆弧处速度为零，此过程由动能定理得：−mg(Rcsθ−ℎ)=0−12mvD22，
代入数据解得：vD2=10m/s，
若滑块在传送带上一直减速至D点恰好同速，则由动能定理得：
−μ2mgL=12mv传12−12mvC2，
代入数据解得：v传1=1m/s，所以0≤v传≤10m/s，
若滑块在传送带上一直加速至D点恰好同速，由题目已知v传2=7m/s，
所以v传≥210m/s．