2021-2022学年陕西省西安市莲湖区高一（下）期末物理试卷（Word解析版）

2021-2022学年陕西省西安市莲湖区高一（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共9小题，共36分）

1. 在珠海航展上，歼击机进行了空中表演，其轨迹是曲线，如图所示。歼击机在运动过程中，下列说法正确的是(    )

A. 歼击机的速度可能不变
B. 歼击机所受合力大小一定不变
C. 歼击机所受合力方向与它的速度方向可能在一条直线上
D. 歼击机在曲线运动过程中所受合力一定指向曲线凹侧

2. 如图所示，光滑的斜劈放在水平面上，斜面上用固定的竖直板挡住一个光滑球，整个装置沿水平面向左以速度匀速运动，以下说法中正确的是(    )

A. 挡板对球的弹力不做功 B. 挡板对球的弹力做负功
C. 斜面对球的弹力不做功 D. 斜面对球的弹力做负功

3. 下列说法中正确的是(    )

A. 汽车转弯时要减速是为了避免做近心运动
B. 卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律
C. 能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
D. 经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用

4. 如图所示，质量的物体在斜向下的推力作用下，沿水平面以的速度匀速前进，已知与水平方向的夹角，重力加速度。以下说法中正确的是(    )

A. 物体与水平面间的动摩擦因数为 B. 推力做的功为
C. 推力的平均功率为 D. 摩擦力对物体做功为

5. 年月日，我国成功将银河航天批卫星颗发射升空，六颗卫星是我国自主研发的低轨宽带通信卫星。已知地球同步卫星轨道半径为低轨宽带通信卫星轨道半径的倍，则该低轨宽带通信卫星绕地球一圈需要的时间约为(    )

A.  B.  C.  D.

6. 如图所示，拖拉机后轮的半径是前轮半径的两倍，和是前轮和后轮边缘上的点，若车行进时轮与路面没有滑动，则(    )

A. 点和点的线速度大小之比为：
B. 前轮和后轮的角速度之比为：
C. 两轮转动的周期相等
D. 点和点的向心加速度相等
 

7. 如图所示，同一物体分别放在、两个位置，在二楼天花板下方，在一楼地面上。以二楼地面为参考平面，下列说法正确的是(    )

A. 物体在位置的重力势能大于
B. 选不同的参考平面，物体在位置的重力势能都相同
C. 将物体从移到的过程中，重力做负功，重力势能减小
D. 选不同的参考平面，物体从移到的过程中，重力势能的变化量都相同
 

8. 如图所示，将质量为的小球从倾角的光滑斜面上点以速度水平抛出即，小球运动到点，已知间的高度，重力加速度取，则小球从点运动到点所用的时间和到达点时的速度大小分别为(    )

A.     B.    C.     D.   

9. 如图所示，人通过滑轮将质量为的物体，沿粗糙的斜面由静止开始匀加速地由底端拉上斜面，物体上升的高度为时，速度为。在此过程中(    )

A. 重力对物体做的功为
B. 物体所受的合力做功等于
C. 人的拉力做功等于
D. 人的拉力做功大于

二、多选题（本大题共4小题，共16分）

10. 我国航天事业的快速发展，充分体现了民族智慧、经济实力、综合国力，也大大促进了我国生产力的发展。下列关于我国航天器的发射速度、绕行速度的说法正确的是(    )

A. 火星探测器“天问一号”的发射速度大于第三宇宙速度
B. 探月工程中“嫦娥五号”的发射速度大于第二宇宙速度
C. 北斗卫星导航系统中“地球静止轨道卫星”的绕行速度小于第一宇宙速度
D. 中国空间站中“天和核心舱”的发射速度大于第一宇宙速度

11. 如图所示，轻杆长，在杆两端分别固定质量均为的球和，光滑水平转轴穿过杆上距球为处的点，外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球运动到最高点时，球的速率为，忽略空气阻力。重力加速度为，则球在最高点时(    )

A. 杆对球提供的是拉力 B. 球的速度大小为
C. 水平转轴对杆的作用力为 D. 水平转轴对杆的作用力为

12. 如图，射击训练场内，飞靶从水平地面点以仰角斜向上飞出，落在相距的点，最高点距地面，忽略空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是(    )

A. 飞靶从到的飞行时间为 B. 飞靶在最高点的速度大小为
C. 抬高仰角，飞靶的飞行时间增大 D. 抬高仰角，飞靶的飞行距离增大

13. 如图甲，在蹦极者身上装好传感器，可测量他在不同时刻下落的高度及速度。蹦极者从蹦极台自由下落，利用传感器与计算机结合得到图乙所示的速度位移图象。蹦极者及所携带设备的总质量为，不计空气阻力，重力加速度取。下列表述正确的是(    )

A. 整个下落过程中，蹦极者及携带设备与弹性绳组成的系统机械能守恒
B. 从弹性绳刚伸直开始，蹦极者做减速运动
C. 蹦极者动能最大时，弹性绳的拉力大于蹦极者及设备的总重力
D. 弹性绳的弹性势能最大值为

三、实验题（本大题共2小题，共16分）

14. 图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，取。
    
    实验前应对实验装置进行调节，直到斜槽末端切线______，为了每次平抛都具有相同的初速度，需让小球每次都从同一位置由静止滚下。
    图乙是正确实验取得的数据，其中为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______。
    在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球在点的竖直分速度为______。
    伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体______。填序号
    A.在水平方向上做匀速直线运动
    B.在竖直方向上做自由落体运动
    C.在下落过程中机械能守恒
15. 如图所示为“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验装置。
    实验中得到的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、，重锤质量用表示，已知当地重力加速度为，打点计时器打点的频率为，从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量______，动能的增加量______。
    
    由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到的阻力较大，这样会导致实验结果 ______选填“”或“”。
    在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______。
    A.重物下落的起始位置靠近打点计时器
    B.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
    C.用刻度尺测量某点到点的距离，利用公式计算重力势能的减少量，其中应取当地的重力加速度
    D.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度，可测量该点到点的距离，再根据公式计算，其中应取当地的重力加速度
    某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到初速度为零的起始点的距离，并计算出打相应计数点时重锤的速度，通过描绘若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的图象是图中的______。
    A.
    B.
    C.
    D.

四、计算题（本大题共3小题，共32分）

16. 木卫二是一个温和的世界，其表面被冰层覆盖，底层是一片海洋。科学家认为，地球海洋孕育了生命，而与地球有类似环境的木卫二，也有可能孕育生命。科学家向木卫二发射探测器寻找地外生命。已知木卫二的半径为，距木卫二高度为的探测器绕行周期为。万有引力常量为。求：
    木卫二的质量和密度；
    木卫二的第一宇宙速度。
17. 新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题。一辆质量的小型电动汽车在水平的公路上由静止启动且沿直线前行，该小型电动汽车运动的速度与时间的关系如图甲所示，小型电动汽车所受牵引力的功率与时间的关系如图乙所示，设小型电动汽车在运动过程中所受阻力不变，在内小型电动汽车匀加速运动，在末汽车的速度恰好达到最大重力加速度，取，求：
    小型电动汽车在运动过程中所受阻力大小；
    小型电动汽车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小；
    小型电动汽车在内运动过程中的位移大小。

18. 如图所示，半径的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与光滑的水平地面相切于圆环的端点。一小球从点右侧冲上竖直半圆环，沿轨道运动到点飞出，已知小球在点时对轨道的压力为，最后落在水平地面的点图中未画出，求下列问题：
    小球实现上述运动过程时，小球出发时速度为多大？
    小球落回地面时，间的水平距离为多少？
    以为起点的水平轨道上铺一段长为的粗糙轨道，已知新铺轨道动摩擦因数为，现将小球距离点右侧为的点以多大速度水平抛出，小球沿圆轨道运动并且不会脱离轨道。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】A、歼击机做的是曲线运动，速度方向时刻发生改变，故A错误；
B、物体做曲线运动的条件：物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一条直线上，力的大小可以不变，也可以变化，故B错误；
C、歼击机所受合力方向与它的速度方向存在夹角时，才能做曲线运动，在同一条直线上是做直线运动，故C错误；
D、在曲线运动过程中，物体所受合外力一定指向曲线凹侧，故D正确。
故选：。
歼击机做曲线运动，速度方向始终在变；物体做曲线运动的条件：物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一条直线上，力的大小可以不变，也可以变化；歼击机受力的方向指向弯曲的方向。
明确物体做曲线运动的条件，正确分析做曲线运动物体的受力情况。
 

2.【答案】 

【解析】解：球的位移水平向左，挡板对球的弹力水平向右，则挡板对球的弹力做负功，故A错误，B正确；
斜面对球的弹力垂直斜面向上，与位移夹角为锐角，则斜面对球的弹力做正功，故CD错误。
故选：。
功是过程量，通过公式计算，当力与位移夹角为锐角时力做正功，夹角为钝角时力做负功，位移是以地面或相对地面静止的物体为参考系的。分析弹力的方向和位移的方向即可判断是否做功和做正功还是负功。
对球受力分析，当整体水平向左匀速运动时，球受平衡力作用，挡板对球的弹力水平向右，斜面对球的弹力垂直斜面向上，根据功的公式判断。
 

3.【答案】 

【解析】解：、汽车转弯时如果速度太快，所受的合力不足以提供圆周运动所需的向心力，汽车做离心运动，为了避免汽车离心需要减速，故A错误；
B、卡文迪许测量出万有引力常量，但提出万有引力定律的是牛顿，故B错误；
C、根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量转化的角度反映了这种方向性，故C正确；
D.经典力学仅是它在低速、宏观、弱引力时的适用，故D错误。
故选：。
根据圆周运动规律、万有引力、相对论等知识进行分析。
本题主要考查学生对基础物理知识的掌握，属于简单题。
 

4.【答案】 

【解析】解：、根据受力分析力的平衡条件知，解得，故A错误。
B、推力做功，故B错误；
C、推力的功率为，故C正确；
D、由于物体匀速，说明克服摩擦力做功等于拉力做功，为，故摩擦力做功为，故D错误；
故选：。
根据和求解功和功率；根据力的平衡条件求解动摩擦因数。
本题考查功和功率的计算以及力的平衡条件的应用，掌握相关公式是解题的关键。
 

5.【答案】 

【解析】解：地球同步卫星的周期为，地球同步卫星轨道半径为该低轨宽带通信卫星轨道半径的倍，
根据开普勒第三定律得，代入数据可得，故B正确，ACD错误。
故选：。
根据开普勒第三定律列车等式求解。
考查开普勒第三定律，理解其意义即可轻松求解。
 

6.【答案】 

【解析】解：、轮、分别为同一传动装置前轮和后轮边缘上的一点，所以，故A错误．
B、根据和，可知、两点的角速度之比为：，故B正确．
C、据和前轮与后轮的角速度之比：，求得两轮的转动周期为：，故C错误．
D、由，可知，向心加速度与半径成反比，则与点的向心加速度不等，故D错误．
故选：．
传动装置，在传动过程中不打滑，则有：共轴的角速度是相同的；同一传动装置接触边缘的线速度大小是相等的．所以当角速度一定时，线速度与半径成正比；当线速度大小一定时，角速度与半径成反比．因此根据题目条件可知三点的线速度及角速度关系即可求解．
明确共轴的角速度是相同的；同一传动装置接触边缘的线速度大小是相等的；灵活应用线速度、角速度与半径之间的关系．
 

7.【答案】 

【解析】解：、物体的位置在参考平面下方，重力势能小于，故A错误；
B、选不同的参考平面，物体在位置的重力势能不相同，故B错误；
C、将物体从移到的过程中，重力做负功，重力势能增大，故C错误；
D、重力势能的变化量只和重力做功有关，而重力对同一物体做功只和初末位置的高度差有关，与参考平面的选择无关，故D正确。
故选：。
物体的位置在参考平面下方，重力势能小于；重力做负功，重力势能增大；选不同的参考平面，物体在位置的重力势能不相同；重力势能的变化量只和重力做功有关。
本题考查重力势能与重力做功，关键要理解重力势能的特点，参考面不同时，重力势能一般不同，但是重力势能的变化量是绝对的。
 

8.【答案】 

【解析】解：根据牛顿第二定律得，小球沿斜面下滑的加速度为：
，
根据位移时间关系可得：
代入数据解得：
沿斜面方向的速度大小为：
则到达点时的速度大小，故D正确、ABC错误。
故选：。
物体在斜面上做类平抛运动，根据牛顿第二定律求出加速度，根据沿斜面向下的位移求出到达点时沿斜面向下的分速度，结合平行四边形定则求出小球到达点的速度大小．
解决本题的关键知道小球在平行斜面底边方向和沿斜面向下方向上的运动规律，抓住等时性，结合运动学公式灵活求解．
 

9.【答案】 

【解析】解：、重力对物体做的功为，故A错误；
B、根据动能定理，物体所受的合力做功等于物体的动能变化量，即为，故B错误；
、根据动能定理得：

则人的拉力做功为
，故C错误，D正确；
故选：。
根据功的计算公式分析出重力对物体的做功和合力对物体的做功；
根据动能定理分析出人的拉力做的功。
本题主要考查了动能定理的相关应用，同时熟悉功的计算公式即可完成解答，属于简单题型。
 

10.【答案】 

【解析】解：、火星探测器并没有脱离太阳引力束缚，发射速度应该小于第三宇宙速度，故A错误；
B、探月工程中“嫦娥五号”没有脱离地球引力束缚，发射速度小于第二宇宙速度，故B错误；
C、第一宇宙速度是最大的环绕速度，“地球静止轨道卫星”的绕行速度小于第一宇宙速度，故C正确；
D、第一宇宙速度是最小的发射速度，中国空间站中“天和核心舱”的发射速度大于第一宇宙速度，故D正确；
故选：。
理解不同宇宙速度的概念，结合选项完成分析。
本题主要考查了宇宙速度的相关概念，熟悉对应宇宙速度的特点即可完成解答，属于概念理解题，难度不大。
 

11.【答案】 

【解析】解：、球运动到最高点时，根据牛顿第二定律得：，代入数据解得：，负号表示杆对球提供的是支持力，故A错误；
B、由于、两球的角速度相等，由公式，可球的速度大小为：，故B正确；
、球到最高点时，杆对球提供的是竖直向上的支持力，球在最低点，受重力和拉力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，方向竖直向上，可得水平转轴对杆的作用力为：，故C正确，D错误。
故选：。
球运动到最高点时，根据牛顿第二定律求解杆对球的弹力；转动过程中，两球角速度相等，根据公式求解球线速度；球到最低点时，球受重力和拉力的合力提供向心力，根据向心力公式求解水平转轴对杆的作用力。
本题中两个球角速度相等，线速度之比等于转动半径之比，根据牛顿第二定律求解，求出的线速度是解题的关键。
 

12.【答案】 

【解析】解：、飞靶在竖直方向上做竖直上抛运动，根据对称性可得飞靶从到的飞行时间为
，故A错误；
B、飞靶在水平方向的速度为

在最高点竖直方向速度为零，则飞靶在最高点的速度为，故B正确；
、根据运动的分解可得：


飞靶飞行的时间为

由此可知，增大仰角，飞靶的飞行时间增大；
飞靶的飞行距离为

可知时，飞行距离有最大值，故D错误，C正确；
故选：。
根据竖直方向上的运动特点计算出对应的时间，将时间代入到水平方向上完成分析；
根据数学知识分析出飞行距离和角度的关系。
本题主要考查了斜抛运动的相关应用，根据运动的对称性和运动学公式即可完成分析。
 

13.【答案】 

【解析】解：、不计空气阻力，整个下落过程中，对于蹦极者及携带设备与弹性绳组成的系统，由于只有重力和弹性绳的弹力做功，所以系统机械能守恒，故A正确；
、弹性绳刚伸直时，弹性绳的拉力小于蹦极者及设备的的总重力，合力向下，蹦极者继续做加速运动。当弹性绳的拉力等于蹦极者及设备的总重力时，蹦极者所受合力为零，速度达到最大，动能最大。当拉力大于重力时，合力向上，蹦极者开始做减速运动，到达最低点时速度为零，故BC错误；
D、从图像可知，下落的最大高度，根据系统机械能守恒可知，下降到最低点时，减少的重力势能全部转化为弹性绳的弹性势能，故弹性绳的弹性势能最大值为，故D正确。
故选：。
整个过程中只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒；从弹性绳刚伸直开始，合力向下时重力大于弹力加速，合力为零时速度最大，合力向上时弹力大于重力减速，最后到最低点时速度为零，弹性势能最大，减少的重力势能全部转化为弹性绳的弹性势能。
本题的关键要正确分析受力情况，来判断运动情况。不能简单地认为弹性绳一伸直，蹦极者就开始做减速运动。
 

14.【答案】水平       

【解析】解：为了保证小球的初速度水平，小球做平抛运动，则斜槽末端切线必须水平；
在竖直方向上：
在水平方向上：
解得：
在竖直方向上，
根据匀变速直线运动的特点可知，
其中，
解得：
因为炮弹的落地时间都相同，说明平抛物体在竖直方向上做自由落体运动，故B正确，AC错误；
故选：。
故答案为：水平；；；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据不同方向上的运动特点结合运动学公式计算出小球的初速度；
根据竖直方向上的运动特点计算出时间间隔，结合匀变速直线运动的规律计算出点的竖直分速度；
根据实验现象分析出对应的实验结论。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合平抛运动在不同方向上的运动特点和运动学公式即可完成分析。
 

15.【答案】        

【解析】解：从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量
根据匀加速直线运动中，某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，
所以点的瞬时速度等于过程中的平均速度，故有
重锤的动能增加量；
由于阻力作用，重力势能转化为动能和内能，因此；
、为了充分利用纸带，重物下落的起始位置靠近打点计时器，先接通打点计时器的电源，再释放重锤，故AB正确；
C.用刻度尺测量某点到点的距离，利用公式计算重力势能的减少量，其中应取当地的重力加速度，故C正确；
D.用公式计算速度，直接应用了机械能守恒定律，属于用结论证明结论，故不能用该公式计算速度，故D错误；
根据动能定理，整理得，因此图象为正比例函数，故C正确，ABD错误。
故答案为：，；；；。
根据匀变速直线运动的推论求出打点的速度，然后根据重力势能与动能的计算公式分析答题。
重锤下落过程要克服阻力作用做功，机械能有损失，重力势能的减少量大于动能的增加量。
根据实验原理与实验注意事项分析答题。
应用动能定理求出图象的函数表达式，然后分析答题。
理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提与关键，应用匀变速直线运动的推论、动能与重力势能的计算公式、动能定理即可解题。
 

16.【答案】解：万有引力提供探测器做圆周运动的向心力，设探测器的质量为，有，
可得，
由，
可得。
万有引力提供探测器在木卫二表面做圆周运动的向心力，有，
可得，
代入。
答：木卫二的质量为，密度；木卫二的第一宇宙速度。 

【解析】根据万有引力提供向心力，列式求解即可求出质量，根据密度公式求解密度。
根据万有引力提供向心力，列式求解即可求出线速度。
解决本题的关键是掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，要理解第一宇宙速度的意义和速度公式．
 

17.【答案】解：当牵引力等于阻力时，速度达到最大值，根据功率公式，可得汽车受到的阻力为：

即小型电动汽车在运动过程中所受阻力大小为；
根据牛顿第二定律有：
解得：，
即小型电动汽车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小为；
根据动能定理有：
解得：
即小型电动汽车在内运动过程中的位移大小为；
答：小型电动汽车在运动过程中所受阻力大小为；
小型电动汽车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小为；
小型电动汽车在内运动过程中的位移大小为。 

【解析】当牵引力等于阻力时，速度取到最大值，根据求解阻力，根据牛顿第二定律求解匀加速运动过程中汽车的牵引力，最后根据动能定理求解位移大小。
本题考查的是机车启动问题。汽车通常有两种启动方式，即恒定加速度启动和恒定功率启动。要求同学们能对两种启动方式进行动态分析，能画出动态过程的方框图，公式，指实际功率，表示牵引力，表示瞬时速度。当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度。
 

18.【答案】解：对小球在最高点受力分析，小球受到重力和轨道对小球竖直向下的压力，由牛顿第二定律可知：
     
由牛顿第三定律可知：   
对小球从出发到点的过程，由动能定理可知：
  
联立可得：，
小球离开后做平抛运动，设小球由到运动时间为，由平抛运动的规律可知：
竖直方向有   
水平方向有  
联立解得
要使小球不脱离轨道，有两种临界情况：
小球刚好通过最高点，设最高点速度速度为，在最高点应该有：
   
从点到点由动能定理可知：
  
联立解得
如果小球沿轨道刚好到达与圆心等高处速度为，小球得运动也可以不脱离轨道，对小球由点到达与圆心等高处，由动能定理得：
   
由解得
小球要能滑上轨道，应该满足条件为：  
由解得
则要使小球能沿轨道运动且不脱离轨道，则小球在点速度必须满足：或。
答：小球实现上述运动过程时，小球出发时速度为。
小球落回地面时，间的水平距离为。
点以或 的速度水平抛出，小球沿圆轨道运动并且不会脱离轨道。 

【解析】小球到达点时，由合外力提供向心力，由牛顿第二定律求小球在点的速度。对小球从出发到点的过程，由动能定理求小球出发时速度。
小球从点离开后做平抛运动，应用平抛运动规律求得、间的水平距离。
小球沿圆轨道运动并且不会脱离轨道，有两种情况：一是小球能通过点；二是小球在圆轨道上不超过与圆心等高的点，研究临界情况，结合临界条件和动能定理进行解答。
解决本题的关键要把握隐含的临界状态和临界条件，运用向心力、动能定理和平抛运动的规律相结合进行处理。