2021南平高一下学期期末物理试题含答案

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（满分：100分；考试时间：90分钟）
友情提示：所有答案都必须填在答题卡相应的位置上，答在试卷上一律无效。
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、单项选择题（本题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，只有项是符合题目要求的）
1．在人类历史的长河中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。以下关于几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是（ ）
A．伽利略用“月-地检验”证实了万有引力定律的正确性
B．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了牛顿力学
C．牛顿利用扭秤装置，第一次较准确地测出了引力常量G的值
D．开普勒用20年的时间研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
2．某质点从a到c沿曲线做加速运动，在b点所受合力F的方向可能的图示是（ ）
A．B．C．D．
3．一条河宽80m，船在静水中的速度为4m/s，水流速度为3m/s，则（ ）
A．该船过河的最短时间为20s，实际位移是100m
B．该船过河的最短时间为16s，实际位移是80m
C．该船过河的最小位移是80m，所用时间是20s
D．该船过河的最小位移是100m，所用时间是20s
4. 如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g，质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（ ）
A. mgRB. mgRC.mgRD. mgR
5. 如图所示,在向右加速运动的车厢中,一个人用力沿车前进的方向推车厢.已知人与车厢始终保持相对静止,那么人对车厢做功的情况是（ ）
A.做正功B.不做功 C.做负功D.无法确定
二、多项选择题：本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
6. 2021年5月15日7时18分，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。登陆火星需经历如图所示的变轨过程，其中轨道Ⅱ、Ⅲ为椭圆轨道，轨道Ⅰ为圆轨道。已知引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在轨道上运行时，运行的周期TⅢB. 飞船在轨道Ⅲ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能
C. 飞船在P点从轨道Ⅲ变轨到轨道Ⅱ，需要在P点减速。
D. 若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的周期TⅠ可以推知火星的密度
7.一总质量为650kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力大小恒定，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.赛车做匀加速直线运动
B.赛车的功率为195kW
C.赛车运动过程中所受阻力大小为1950N
D.当赛车速度大小为30m/s时，赛车的加速度为10m/s2
8. 滑沙是人们喜爱的游乐活动，滑沙场地可以简化为如图的一段斜面，其倾角为，设滑沙者和滑车总质量为m，人和滑车从距底端高为h处的顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑，加速度大小为，人和滑车可视为质点，重力加速度为g。则从顶端向下滑到底端B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 人和滑车下滑到B点时动能为0.6mgh
B. 整个下滑过程中人和滑车重力势能减少了0.6mgh
C. 整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mgh
D. 整个下滑过程中人和滑车重力势能减小量等于克服摩擦力做功和动能的增量
9.如图甲所示，在公元年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物M。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量m=50kg的可视为质点的石块装在长L=10m的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面的夹角，松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。测得石块落地点与O点的水平距离s=30m，忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，，下列说法正确的是（ ）
A. 石块水平抛出时的初速度为
B. 重物M重力势能的减少量等于石块m机械能的增加量
C.石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功15000J
D. 石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为500N
10.在大型物流货场，广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定的速率运动，皮带始终是绷紧的，将的货物放在传送带上的A端，经过到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图象如图乙所示。已知重力加速度，则可知（ ）
A.A、B两点的距离为
B. 货物与传送带间的动摩擦因数为
C. 货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功的大小为
D. 货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
三、非选择题，共60分，考生根据要求作答。
11．（4分）如图所示，有一个中心轴线竖直的锥形漏斗，内壁光滑，内壁上有两个完全相同的小球甲和乙，各自在不同水平面内做匀速圆周运动，则它们的运转周期T甲________T乙（选填“大于”“小于”或“等于”）；小球甲、乙运转所需的向心力F甲________F乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（4分）南平高铁的开通为广大市民出行提供了便利。高铁技术的进步对车辆和铁路建设提出了更高的要求。一方面，火车提速需要增大发动机功率，如果火车行驶时所受阻力与成正比，当火车最大速度变为原来的2倍时，发动机功率应增大为原来的________倍；另一方面，铁路转弯处要求外轨比内轨稍高，其内外轨高度差h的设计不仅与弯道半径r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。铁路轨道内外轨之间的距离L一定，如果r一定时，v越大则要求h越_________（选填“大”、“小”或“不变”）。
13．（5分）用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学中的________。
A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．演绎法
（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，将皮带处于塔轮的某一层上。研究的目的是向心力的大小与________的关系。
A．质量mB．角速度 C．半径r
（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1个分格，右边标尺露出4个分格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为________。
14．（7分）如图所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。
（1）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中0点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物质量为0.50kg，g=9.80m/s2。在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量________J；重物的动能增加量________J（结果均保留三位有效数字）。
（2）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h,以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图中的________，就证明机械能是守恒的。图像的斜率代表的物理量是________。
15．（10分）质量m = 5 kg的物体在如图甲所示的xOy平面上运动，其相互垂直的两个分速度和随时间变化的图线如图乙所示，求：
（1）物体的初速度大小；
（2）物体所受的合力大小；
（3）若t=0时刻物体的位置在坐标原点，求3s末物体的位置坐标。
16.（12分）我国预计在2023年左右发射“嫦娥六号”卫星。以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请你解答：
（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球中心与地球中心间距离r，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动，试求月球绕地球运动的周期T；
（2）若宇航员随“嫦娥六号”登陆月球后，站在月球表面以初速度v0水平抛出一个小球，小球飞行一段时间t 后恰好垂直地撞在倾角为θ=37°的的斜坡上，已知月球半径为R0，月球质量分布均匀，引力常量为G，试求月球的密度。（sin 37°=0.6，cs 37°=0.8）
17．（18分）如图1所示是某游乐场的过山车，现将其简化为如图2所示的模型：倾角= 37°的直轨道AB长L= 60cm，与半径R = 10cm的光滑圆弧轨道BCDEF在B处平滑连接，C、F为圆轨道最低点，D点与圆心等高，E为圆轨道最高点；圆轨道在F点与水平轨道FG平滑连接，整条轨道宽度不计。现将一质量m = 50g的滑块（可视为质点）从A端由静止释放。已知滑块与AB段的动摩擦因数= 0.25，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，重力加速度g =10m/s2
（1）求滑块到达C点时对轨道的压力；
（2）试通过计算分析滑块能否通过最高点E；
（3）若改变释放滑块的位置，使滑块第一次运动到D点时速度刚好为零，求释放后，滑块在AB轨道上运动的总路程s。