2021-2022学年广东省广州市华南师大附中高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年广东省广州市华南师大附中高一（下）期末物理试卷

注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）

1. 下列描述中不符合物理学史的是(    )

A. 第谷测出了引力常量
B. 开普勒总结出了太阳系中行星的运动规律
C. 牛顿总结出了万有引力定律
D. 亚当斯和勒威耶分别独立计算出海王星的运行轨道

2. 下列关于质点做曲线运动的说法中，正确的是(    )

A. 加速度方向与速度方向可能平行
B. 加速度方向与速度方向不可能垂直
C. 速度可能不变，如匀速圆周运动
D. 某一位置的速度方向与曲线在这一点的切线方向一致

3. 年月日时分秒，航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲乘坐神舟十四号载人飞船从酒泉卫星发射中心升空，飞船采取径向对接方式与天宫空间站实现对接．在对接过程中，神舟飞船轨道半径缓慢增大，可近似地看成在不同轨道上做稳定的圆周运动．关于对接过程中的神州十四号，以下选项正确的是(    )

A. 飞船中的航天员处于完全失重状态，因此万有引力等于零
B. 飞船飞行速度大于第二宇宙速度
C. 飞船运行周期变小
D. 飞船的加速度变小

4. 关于动量定理，下列说法正确的是(    )

A. 动量越大，合外力的冲量越大 B. 动量变化越大，合外力的冲量越大
C. 动量变化越快，合外力的冲量越大 D. 冲量的方向与动量的方向相同

5. 小船在静水中的速度是，一条河宽，河水流速为，下列说法正确的是(    )

A. 小船在河中运动的最大速度是 B. 小船渡河的最短时间是
C. 小船能到达河的正对岸 D. 小船渡河的最小位移是

6. 取一支按压式圆珠笔，将笔的按压式小钢帽朝下按压在桌面上，如图所示．将手放开后，笔会向上弹起一定的高度，忽略一切阻力．下列说法正确的是(    )

A. 当笔刚要离开桌面时，笔的速度达到最大
B. 从笔开始运动到最高点，笔做匀变速直线运动
C. 从笔外壳与内芯碰撞结束到笔运动到最高点，笔的机械能守恒
D. 从笔开始运动到笔刚要离开桌面，桌面对笔的作用力对笔做正功

二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）

7. 如图所示，电梯的水平地板上放置一质量为的物体．电梯在钢索向上的拉力作用下，竖直向下做加速运动，电梯的速度由增加到，在这个过程中，下列说法正确的是(    )

A. 电梯与物体系统的机械能增加
B. 物体对电梯做正功
C. 合外力对物体做的功等于
D. 物体的机械能增量等于

8. 年冬奥会在北京举行，跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一．如图所示，某运动员可视为质点从雪坡顶端同一点先后以不同初速度沿水平方向飞出，初速度之比：：，运动员均落在雪坡上，不计空气阻力，则运动员从飞出到落到雪坡上的整个过程中(    )

A. 运动员先后运动的时间之比为：
B. 运动员两次运动落在雪坡上的速度方向相同
C. 运动员两次运动速度变化量的方向一定不同
D. 运动员先后落到雪坡上的水平位移之比为：

9. 如图甲所示，足够长的水平传送带以速度沿顺时针方向运行，可视为质点的物块在时刻以速度，从传送带左端开始沿传送带转动方向运动，物块的质量，物块在传送带上运动的部分图像如图乙所示，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，则在内(    )

A. 物块一直做匀减速运动到速度为零
B. 传送带对物块做的功为
C. 物块与传送带的动摩擦因数为
D. 物块动能的变化量为

10. 放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用，在内其速度时间图像和该拉力的功率时间图像分别如图所示，下列说法正确的是(    )

A. 内物体位移大小为
B. 内拉力做的功为
C. 合力在内做的功与内做的功相等
D. 滑动摩擦力大小为

11. 如图所示，在竖直平面内固定两个很靠近的同心圆轨道，外圆内表面粗糙，内圆外表面光滑，一质量为的小球从轨道的最低点以初速度向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径为，不计空气阻力，下列说法正确的是(    )

A. 若小球至少能完成一次完整的圆周运动，则必须大于
B. 若，则小球在整个运动过程中克服摩擦力做功等于
C. 只要给定合适的初速度，小球在整个运动过程中能够做到机械能守恒
D. 若小球第一次运动到最高点时对圆环的作用力为零，则小球在最低点对外圆环的压力一定为

12. 如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个质量为的滑块可看成质点，足够长的轻绳一端系着滑块绕过光滑的轻小定滑轮，另一端吊一个质量为的物块，，小滑轮到竖直杆的距离为开始时把滑块锁定在与定滑轮等高的位置解锁后，滑块从位置下落，到位置时绳子与竖直方向的夹角为滑块从位置到位置的过程，下列说法正确的是(    )

A. 先加速后减速
B. 、组成的系统机械能守恒
C. 滑块到达点的速度与此时的速度的大小关系满足
D. 滑块到达点时，的速度为

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

13. 用向心力演示器来探究物体做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系．两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮和变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对球的弹力提供向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺．标尺上红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值．图示为装置实物图和结构简图。
    
    在研究向心力的大小与质量的关系时，要保持______和______相同，这里采用的方法是______；选填“控制变量法”或“理想模型法”
    若两个钢球质量和转动半径相等，则是在研究向心力的大小与______的关系；
    若两个钢球质量和转动半径相等，且标尺上红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的大小之比为：，则与皮带连接的两个变速塔轮的角速度之比为______；半径之比为______．
14. 某同学为了“验证机械能守恒定律”，采用了如图甲所示的装置，将质量相等的两个重物用轻绳连接，放在光滑的轻质滑轮上，系统处于静止状态．该同学在左侧重物上附加一个小铁块，使系统从静止开始运动，滑轮右侧重物拖着纸带打出一系列的点．某次实验打出的纸带如图乙所示，是打下的第一个点，两相邻点间还有个点未标出，交流电频率为用刻度尺测得点“”到点“”的距离为，点“”到点“”的距离为，点“”到点“”的距离为打点计时器打点时，重物的速度大小为重力加速度为．
    
    ______结果保留两位有效数字；
    依据实验装置和操作过程，下列说法正确的是______单选；
    A.不需要测量重物的质量和小铁块的质量
    B.只需要用天平测出小铁块的质量
    C.需要用天平分别测出重物的质量和小铁块的质量
    D.只需要用天平测出重物和小铁块的质量之和
    在打点计时器打点的过程中，系统动能的增加量______；系统重力势能的减少量______均用题干中出现的物理量的符号表示系统在误差允许的范围内，系统重力势能的减少量略______系统动能的增加量填“大于”或“小于”，从而验证机械能守恒定律．

四、简答题（本大题共3小题，共36.0分）

15. 如图所示，圆弧轨道固定在水平面上，是圆弧的圆心．一个质量的小球从高台边点以速度水平飞出，恰能从左端点沿圆弧切线方向进入轨道，与竖直方向的夹角已知圆弧轨道半径，取，不计空气阻力和所有摩擦求：
    、两点的高度差；
    通过计算，判断小球能否到达最高点，如能到达，求小球对点的压力大小．

16. 如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角，一劲度系数为的轻质弹簧一端固定在斜面底端挡板上，另一端连接一质量为的物体，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体上，另一端与质量也为的物体相连，细绳与斜面平行，斜面足够长．用手托住物体使绳子刚好没有拉力，然后由静止释放．取重力加速度求：
    弹簧恢复原长时细绳上的拉力大小和物体加速度大小；
    物体沿斜面向上运动多远时获得最大速度；
    物体的最大速度的大小．

17. 如图为一种户外体育益智活动的简化图，浮板静止在水面上，且板的左端停靠在岸边，一个弹性方块静止在岸上边缘处．参加活动的人在岸上用力击打使其获得速度后滑上；已知到达对岸时，刚好到达板的右端且与共速，碰到对岸便立即被锁住．、之间的摩擦因数为，的质量是的倍，水面宽度为，浮板长度为，可视为质点，忽略水面的阻力，重力加速度为。
    
    求水面宽度与浮板长度的比值．
    若滑上的初速度设为发生变化，求保证能够到达对岸的切速度的大小范围，并求出到达右岸时的速度与初速度的关系．
    

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、卡文迪什测出了引力常量。故A错误；
B、开普勒总结了太阳系中行星的运动规律--开普勒行星运动定律，故B正确；
C、牛顿总结出了万有引力定律，故C正确；
D、亚当斯和勒威耶运用了公式计算法各自独立计算出海王星的运行轨道，故D正确。
本题选不正确的，故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
 

2.【答案】 

【解析】、质点做曲线运动，加速度方向和速度方向不在同一条直线上，故AB错误；
C、匀速圆周运动，速度大小不变，方向时刻改变，则速度在改变，故C错误；
D、做曲线运动的物体速度的方向与该点曲线的切线方向相同，故D正确。
故选：。
做曲线运动的物体速度的方向与该点曲线的切线方向相同；物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力的方向与加速度的方向相同；理解匀速圆周运动的定义。
本题要注意物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，速度的方向与该点曲线的切线方向相同。
 

3.【答案】 

【解析】解：、飞船中的航天员处于完全失重状态，因此万有引力等于航天员做圆周运动的向心力，故A错误；
B、飞船航行的速度小于第一宇宙速度，不可能大于第二宇宙速度，故B错误；
、根据万有引力提供向心力可得：

解得：；
因为半径增大，则飞船的运行周期变大，飞船的加速度变小，故D正确，C错误；
故选：。
航天员受到的万有引力提供做圆周运动的向心力；
第一宇宙速度是最大的环绕速度；
根据万有引力提供向心力得出飞船的周期和加速度的表达式，结合选项完成分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解飞船做圆周运动的向心力来源，结合牛顿第二定律和万有引力定律即可完成分析。
 

4.【答案】 

【解析】解：、由动量定理可知合外力的冲量等于动量的变化量，动量的大小与合外力的冲量无关。故A错误，B正确；
C、根据动量定理可知，动量变化越快，物体受到的合外力越大，故C错误；
D、冲量的方向与动量变化量的方向相同，与动量的方向无关。故D错误。
故选：。
物体的质量与速度的乘积是物体的动量，物体动量的变化等于合外力的冲量，据此分析答题．
本题考查了动量、冲量、动量变化问题，知道动量的定义式、应用动量守恒定律即可正确解题．
 

5.【答案】 

【解析】解：、根据矢量合成的特点可知，当小船顺流而下时，小船在河中运动的速度最大，为，故A正确；
B、当船头的速度垂直于河岸时，小船渡河的时间最短，为，故B错误；
C、因为小船在净水中的速度小于河水流速，故小船无法到达河的正对岸，故C错误；
D、当小船的合速度与船速垂直时，小船的渡河位移最小，如图所示：

则
根据几何关系可知，小船渡河的最小位移为
，故D错误；
故选：。
根据运动的独立性和运动学公式分析出小船的渡河最短时间；
根据矢量合成的特点分析出小船在河中的最大速度；
根据船速和水速的特点，结合几何关系得出小船渡河的最小位移。
本题主要考查了运动的合成和分解的相关应用，熟悉矢量合成的特点，结合几何关系和运动学公式即可完成分析。
 

6.【答案】 

【解析】解：、圆珠笔开始时向上做加速运动，后做减速运动；在加速阶段，当笔受到的合力为零，即加速度为零时，笔的速度达到最大，显然笔刚要离开桌面时，笔的加速度不为零，速度不是最大值，故A错误；
B、从笔开始运动到最高点，笔除受重力之外，还受到弹簧的弹力和桌面的支持力，可知笔受到的合力在改变，则笔做的是非匀变速直线运动，故B错误；
C、从笔外壳与内芯碰撞结束到笔运动到最高点的过程中，笔只受到自身重力的作用，则笔的机械能守恒，故C正确；
D、从笔开始运动到笔刚要离开桌面，由于桌面对比的作用力未发生位移，所以桌面对笔不做功，故D错误；
故选：。
根据笔的受力情况分析出笔的运动类型和速度变化；
根据机械能守恒的条件结合选项完成分析；
根据功的计算公式分析出桌面对笔作用力的做功情况。
本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，熟悉物体的受力分析，结合机械能守恒的条件完成解答。
 

7.【答案】 

【解析】解：、钢索对电梯做负功，由功能关系可知，电梯与物体系统的机械能减小，故A错误；
B、物体对电梯的压力方向与电梯的位移方向相同，则物体对电梯做正功，故B正确；
C、对物体，由动能定理得：，故C正确；
D、物体下降，重力势能减小，所以物体的机械能增量不等于，故D错误。
故选：。
根据功能关系分析电梯与物体系统机械能变化情况。根据物体对电梯的压力方向与电梯的位移方向关系，判断物体对电梯做功正负。对物体，由动能定理求合外力对物体做的功。根据机械能等于动能与势能之和求物体的机械能增量。
解答本题时，关键要掌握功能原理和动能定理，要知道合力对物体做的功等于动能的变化量。除重力和弹力以外的力对物体做功等于物体机械能的变化量。
 

8.【答案】 

【解析】解：、设运动员的初速度为，运动员在空中做平抛运动，平抛的水平位移为，竖直位移为，由于雪坡倾角等于位移方向与水平方向的夹角，则
运动员做平抛运动，则有，，则得，运动员运动的时间为，所以运动员先后运动的时间之比为：：：，故A正确；
B、设运动员落在雪坡上时速度方向与水平方向夹角为，则有，可知运动员两次运动落在雪坡上的速度方向相同，故B正确；
C、运动员做平抛运动的速度变化量，方向竖直向下，所以运动员两次运动速度变化量的方向一定相同，故C错误；
D、运动员落到雪坡上的水平位移为，则运动员先后落到雪坡上的水平位移之比为：：：，故D错误。
故选：。
运动员在空中做平抛运动，落在雪坡上时竖直位移与水平位移之比等于，由此列式分析运动时间之比。根据速度偏向角与斜面倾角的关系，分析运动员两次运动落在雪坡上的速度方向关系。由分析速度变化量方向关系。根据水平分位移公式分析水平位移之比。
本题的关键要抓住运动员落在斜面上时，竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切，来分析运动员运动时间与初速度关系。
 

9.【答案】 

【解析】解：、由题意可知，传送带足够长，所以物块先做匀减速到与传送带共速，之后再与传送带一起匀速直线运动，故A错误；
、由动能定理得，传送带对物块做的功为
，故B错误，D正确；
C、由图像可知，时物块与传送带共速，则加速度为

根据牛顿第二定律得：

解得：，故C正确；
故选：。
根据物块的受力特点和传送带的长度分析出物块的运动类型；
根据动能定理计算出传送带对物块做的功；
根据图像的斜率得出物块的加速度，结合牛顿第二定律计算出物块与传送带的动摩擦因数。
本题主要考查了动能定理的相关应用，理解图像的物理意义，结合牛顿第二定律和动能定理即可完成解答。
 

10.【答案】 

【解析】解：、在内物体的位移大小为，故A正确；
B、内物体的拉力做功的大小等于图像中图线与坐标轴所包围的面积，为，故B错误；
C.根据动能定理，有
结合图像，知在内物体做匀速直线运动，所以动能不变，即合外力在内做功的代数和为，所以合外力在内做的功与内做的功相等，故C正确；
D.由及图像知，在内，物体做匀速运动，有，，所以摩擦力，故D正确。
故选：。
速度时间图线与时间轴围成的面积表示位移的大小
根据拉力做功的大小等于图像中图线与坐标轴所包围的面积，求出拉力做的功；
根据动能定理，结合图像可知合外力在内做的功与内做的功相等；
根据功率与拉力的关系，结合图像得出拉力大小。因为匀速运动，所以摩擦力大小等于拉力的大小。
本题考查了功和功率的计算问题，解题的关键是结合图像得出相关信息。
 

11.【答案】 

【解析】解：小球刚好能通过最高点时速度为，设小球克服摩擦力做的功为，根据动能定理，得，故A正确。
B.若小球初速度，小球上升高度为，根据动能定理，则，小球将在管道最低处附近做往复运动，由于要克服摩擦力做功，最终停止在最低处，根据能量守恒，故B正确。
C.小球从最低点运动到圆心等高处，管道外壁对小球的支持力与小球重力沿半径方向的合力提供向心力，在此过程中受到外管壁的摩擦力作用，机械能不守恒，故C错误。
D.小球到达最高点对管道无作用力，重力完全提供向心力，得；小球从最低点到最高点，根据动能定理，得
在最低处，根据牛顿第二定律，联立解得，故D错误。
故选：。
内圆粗糙，小球与外圆接触时要受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，机械能不守恒；内圆光滑，小球与外圆接触时不受摩擦力作用，应用牛顿第二定律与动能定理分析答题。
本题的关键是理清运动过程，抓住临界状态，明确最高点的临界条件，运用动能定理和向心力知识结合进行研究。
 

12.【答案】 

【解析】解：、刚开始在点时，在重力作用下做加速运动，加速度向下，大小为，而后向下加速，加速度不断减小，利用极限的思想可知，当左端的绳子和竖直方向角度足够小，即左端绳子处于竖直方向，此时由于，让会向下加速运动，因此从到过程中，做加速度不断减小的加速运动，故A错误；
B、由于竖直杆对不做功，因此、组成的系统只有重力做功，绳子的拉力属于内力，即、组成的系统机械能守恒，故B正确；
C、到达点时，根据沿绳方向速度相等可知，两者速度满足

即，故C正确；
D、根据机械能守恒定律得：

联合的速度关联公式，解得：，故D正确；
故选：。
根据滑块的受力特点结合极限的思想分析出滑块的加速度变化；
根据机械能守恒的条件分析出系统是否机械能守恒；
根据关联速度的特点和几何关系得出两者的速度关系；
根据机械能守恒定律列式分析出滑块的速度。
本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，理解起守恒条件，结合机械能守恒定律和关联速度的相关知识联立等式完成分析。
 

13.【答案】角速度  半径  控制变量法  角速度  ：  ： 

【解析】解：在研究向心力的大小与质量的关系式，要保证角速度和半径不变，此处用到的实验方法为控制变量法；
若两个钢球质量和转动半径相等，则是在研究向心力的大小与角速度的关系；
根据公式可得：
：：
且由于两个变速塔轮边缘线速度相等，根据
：：
故答案为：角速度；半径；控制变量法；角速度；：；：
根据实验原理掌握正确的实验操作和对于的实验方法；
根据题目条件结合实验原理完成分析；
根据向心力的计算公式和向心力的大小关系完成分析。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合向心力的计算公式即可完成分析。
 

14.【答案】       大于 

【解析】解：在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，则

设小铁块的下落高度为时，小铁块的速度为，则实验中需要验证的关系式为

由此可知，实验需要测量出重物和小物块各自的质量，故C正确，ABD错误；
故选：。
根据动能的表达式可知，，系统重力势能的减小量为。
因为运动过程中有空气阻力做负功，则系统在误差允许的范围内，系统重力势能的减少量略大于系统动能的增加量，从而验证机械能守恒定律。
故答案为：；；；；大于
根据运动学公式计算出重物的速度；
根据实验原理分析出需要测量的物理量；
根据动能和重力势能的表达式代入数据完成分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉运动学公式和能量的计算公式即可完成分析。
 

15.【答案】解：根据几何关系可知

解得：
从到的过程中根据动能定理得：

解得：
假设小球能到达最高点，则由动能定理得：

解得：
因为在最高点的速度最小满足

解得：
所以小球能够到达最高点，在最高点，由牛顿第二定律得：

解得：
根据牛顿第三定律得，小球对点的压力大小为

答：、两点的高度差为；
小球能到达最高点，小球对点的压力大小为． 

【解析】根据几何关系得出小球的速度，结合动能定理计算出高度差；
根据动能定理和牛顿第二定律分析出小球能否到达最高点，结合牛顿第二定律和牛顿第三定律计算出小球对点的压力。
本题主要考查了动能定理的相关应用，同时要理解平抛运动在不同方向的运动特点，结合运动学公式和牛顿第二定律完成分析。
 

16.【答案】解：弹簧恢复原长时，根据牛顿第二定律得：
对：
对：
联立解得：；
初始状态时，弹簧的压缩量为
当速度最大时有：

弹簧伸长量为
则物体沿斜面向上运动的距离为

联立解得：
因为，故弹簧的弹性势能保持不变
根据机械能守恒定律得：

解得：
答：弹簧恢复原长时细绳上的拉力大小为，物体加速度大小为；
物体沿斜面向上运动时获得最大速度；
物体的最大速度的大小为． 

【解析】根据对物体的受力分析和牛顿第二定律分析出细绳上的拉力和物块的加速度；
根据物体速度最大时的特点结合胡克定律计算出物块的上滑距离；
根据机械能守恒定律列式分析出物体的最大速度。
本题主要考查了牛顿第二定律的相关应用，熟悉物体的受力分析，结合牛顿第二定律和机械能守恒定律即可完成分析。
 

17.【答案】解：设到达右端时，、共速，则、动量守恒

对，由动能定理可得

对，由动能定理可得

联立解得：
由可解得中的初速为

当初速，此时将无法共速，且在到达右边时已经离开；
当初速，此时将共速，共速后直到停靠在右边时进一步在上滑动，设刚好能滑到右端时，共速大小，则此时由、动量守恒

设与左端距离为，由功能关系

当被锁定后，恰好继续向前滑，由运动学定律

又
解得：
所以速度范围为

而对于该范围中任意的初速，设到达右岸的速度为，则根据运动学公式

解得：
答：水面宽与浮板长度的比值．
若滑上的初速度设为发生变化，保证能够到达对岸的切速度的大小为，到达右岸时的速度与初速度的关系为． 

【解析】、组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律和动能定理列式计算出水面宽度与浮板长度的比值．
根据运动学公式，同时结合分类讨论的思想，将的初速度分为多个范围，结合动量守恒定律，能量守恒定律以及运动学公式完成分析。
本题主要考查了动量守恒定律的相关应用，选择合适的研究对象，利用动量守恒定律和能量守恒定律分析出物体的速度，同时利用牛顿第二定律分析出物体的加速度，利用运动学公式分析出物体的运动，考查的知识点较多，分类讨论和物体的多过程运动较为复杂，对学生的要求很高。