2021-2022学年河南省开封市高一（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2021-2022学年河南省开封市高一（下）期末物理试卷（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
绝密★启用前2021-2022学年河南省开封市高一（下）期末物理试卷  一、单选题（本题共4小题，共24分）基尔霍夫有云：“力学是关于运动的科学，它的任务是以完备而又简单的方式描述自然界中发生的运动。”下列关于物体的受力和运动，说法正确的是(    )A. 物体做曲线运动时，速度可能不变
B. 做曲线运动的物体加速度可能与速度同方向
C. 物体在恒定合力的作用下可能做圆周运动
D. 物体做平抛运动，其在任意相等时间间隔内速度变化量相同，方向为竖直向下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. 小船渡过河的最短时间是 B. 小船渡过河的最小位移是
C. 小船在河中运动的最大速度是 D. 小船在河中运动的最小速度是春耕选种时，常用到图示农具。风轮扇动恒定风力使种谷和瘪谷都从洞口水平飞出。结果种谷和瘪谷落地自然分开成两堆。如图所示，若不计空气阻力。对这一现象，下列分析正确的是(    )
A. 图中处是种谷堆，处为瘪谷堆
B. 种谷和瘪谷从飞出洞口到落地的时间相同
C. 种谷和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
D. 种谷飞出口的速度比瘪谷飞出洞口的速度大些年月日，占全球市场份额的无人机巨头大疆，发布迄今为止影像质量最优异的消费级无人机。如图是该型号无人机绕拍摄主体时做水平匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为，无人机的轨道距拍摄对象高度为，无人机与拍摄对象距离为，无人机飞行的线速度大小为，则无人机做匀速圆周运动时(    )
A. 角速度为 B. 所受空气作用力为
C. 向心加速度为 D. 绕行一周的周期为二、多选题（本题共4小题，共24分） 宇宙中两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称为双星系统。设某双星系统、绕其连线上的某点做匀速圆周运动，如图所示，，则(    )
A. 星球受到的引力一定大于星球受到的引力
B. 星球的质量一定大于星球的质量
C. 星球的角速度一定大于星球的角速度
D. 星球的线速度一定大于星球的线速度如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬的正上方，按图示方向第一次运行到南纬的正上方时所用时间为，则下列说法正确的是(    )A. 该卫星的运行速度一定大于
B. 该卫星与同步卫星的运行半径之比为：
C. 该卫星与同步卫星的运行速度之比为：
D. 该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能
 如图所示，在电动机带动皮带传送物品中，皮带以速度匀速运动，把质量为的物体由静止传送至高处，传送带长度为，到最高点时，物块刚好与传送带共速，传送带的倾斜角为，在此过程中，下述说法正确的是(    )A. 摩擦力对物体做正功
B. 支持力对物体做正功
C. 合外力做的对物体做的总功为
D. 电动机消耗的电能为如图甲所示，一质量的小球位于竖直轻弹簧的正上方，弹簧固定在地面上，某时刻小球由静止开始下落。下落过程中小球始终受到一个竖直向上的恒力，以小球的初始位置为坐标原点，竖直向下为轴正方向，取地面为零势能面，在小球下落的全过程中，小球的重力势能随小球位移变化的关系如图乙中的图线，弹簧的弹性势能随小球位移变化的关系如图乙中的图线、弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度大小，则(    )
A. 小球和弹簧组成的系统机械能守恒
B. 弹簧的原长为
C. 小球刚接触弹簧时的速度大小为
D. 小球受到的恒力大小为三、填空题（本题共3小题，共28分） 如图是汽车牵引力和车速倒数的关系图象，若汽车质量为，由静止开始沿平直公路行驶，阻力恒定，最大车速为，则在车速为时汽车发动机功率为______；该汽车做匀加速运动的时间为______
 在“探究平抛运动规律”的实验中，某同学进行如下实验探究：
为保证小球从斜槽末端抛出后的运动是平抛运动，必须使斜槽末端______选填“水平”或“倾斜”，实验小球用______选填“乒乓球”或“小钢球”。
实验中，下列说法正确的是______。
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
B.要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些
C.斜槽轨道末端可以不水平
D.斜槽轨道必须光滑
E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来
请在如图选择最合理抛出点位置______填写“甲”、“乙”或“丙”建立直角坐标系。
用如图实验装置验证、组成的系统机械能守恒．从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图给出的是实验中获取的一条纸带：是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有个点图中未标出，计数点间的距离如图所示．已知、，则取，所有结果保留两位有效数字

在纸带上打下记数点时的速度______；
在打点过程中系统动能的增量______，系统势能的减少量______，由此得出的结论是______；
若某同学作出图象如图，则当地的实际重力加速度______． 四、计算题（本题共3小题，共34分）  年月日下午时，国务院新闻办公室举行新闻发布会介绍了中国空间站建造进展情况，根据任务计划安排，今年将实施次飞行任务，完成我国空间站在轨建造，并将于月发射神舟十四号载人飞船，名航天员进驻核心舱并在轨驻留个月。神舟十四号飞船发射成功后，进入圆形轨道稳定运行，运转一周的时间为，地球的半径为，表面重力加速度为，万有引力常量为。求：
地球的密度；
“神舟”十四号飞船轨道距离地面的高度。保持伞柄竖直，将雨伞以角速度匀速旋转，雨伞边缘的半径为，距水平地面的高度为，现使雨滴自伞边缘甩出，落在地面上成一个大圆圈。不计空气阻力。求：
大圆圈的半径是多少；
雨滴落到地面时速率是多少。
 如图所示，在竖直平面内，半径为的光滑半圆轨道和水平轨道在点相切，为半圆轨道的最高点。将一轻弹簧水平放置在轨道上，弹簧左端固定在点，右端位于点，并与质量为的小物块接触但不连接，此时弹簧处于原长。现将小物块推至点并由静止释放，小物块向右运动进入半圆轨道，恰能到达点。已知，，小物块与水平轨道间的滑动摩擦力大小恒为为重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小物块可视为质点，弹簧始终在弹性限度内。弹簧的弹性势能可表示为：，为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量，求：

小物块运动到半圆轨道最低点时对轨道的压力；
弹簧的劲度系数；
小物块向右运动过程中的最大动能。
答案和解析 1.【答案】 【解析】解：、曲线运动速度的方向沿轨迹的切线方向，是不断变化的，故A错误；
B、物体做曲线运动的条件是速度方向与合外力方向不在同一直线上，根据牛顿第二定律，加速度的方向与合外力的方向相同，做曲线运动的物体速度的方向与加速度的方向不在同一条直线上，故B错误；
C、做圆周运动的物体始终受到指向圆心方向的分力，所以物体在恒定合力的作用下不可能做圆周运动，故C错误；
D、物体做平抛运动时的加速度等于重力加速度，不变，所以其在任意相等时间间隔内速度变化量相同，方向为竖直向下，故D正确。
故选：。
明确物体做曲线运动的条件，物体的速度方向和受力方向不在通一条直线上，但可以是恒力；物体在恒力作用下不可能做圆周运动；根据平抛运动的特点判断。
该题考查曲线运动的条件以及平抛运动、圆周运动这两种特殊的曲线运动，熟记它们的特点即可正确解答。
 2.【答案】 【解析】解：、当船头垂直河岸时，小船过河时间最短，最短时间为，故A正确；
B、由于船的静水速大于水流的速度，所以小船能垂直河岸过河，过河最小位移即为河宽，故B错误；
C、当船速与水速同向时，小船的合速度最大，最大为，故C错误；
D.当船速与水速相反时，小船的合速度最小，最小为，故D错误。
故选：。
根据平行四边形定则求出最大速度和最小速度；因为水流速度小于船的静水速度，故船可以垂直河岸过河；当静水速度的方向与河岸垂直，渡河时间最短；当合速度垂直河岸时，则渡河的位移最短，且速度的合成满足平行四边形定则，从而即可求解。
解决本题的关键知道当静水速度与河岸垂直时，渡河时间最短，在水流速度小于船的静水速度的条件下，合速度能够垂直河岸，位移最小为河宽，并掌握矢量的合成法则。
 3.【答案】 【解析】解：、在同一风力作用下，由于谷种的质量较大，惯性较大，其飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度小，谷种和瘪谷水平方向做匀速直线运动，由，相等，则知与成正比，瘪谷初速度大，飞得远，所以处是谷种，处为瘪谷，故A正确，D错误；
B、谷种和瘪谷竖直方向都做自由落体运动，由，得：，则知运动时间相等，故B正确。
C、谷种和瘪谷从洞口水平飞出后都做平抛运动，不计空气阻力，都只受重力，加速度为，保持不变，所以谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动，故C正确。
故选：。
谷种和瘪谷从洞口水平飞出后都做平抛运动，可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，运动时间由下落的高度决定，根据水平位移与时间结合可分析初速度关系．
解决本题的关键是掌握平抛运动的性质，知道平抛运动如何分解，明确其运动时间是高度决定的．
 4.【答案】 【解析】解：根据几何关系可知无人机运行半径
A、无人机做匀速圆周运动时，，故A错误；
B、无人机做匀速圆周运动时，向心力为，所受空气作用力为，故B错误；
C、向心加速度为，故C正确；
D、根据可知，，故D错误；
故选：。
无人机受到的重力和空气阻力，其合力提供向心力，根据牛顿第二定律求得向心力，根据周期与线速度的的关系求得周期，根据向心加速度的公式和角速度的公式解得向心加速度和角速度。
本题主要考查了匀速圆周运动，明确向心力的来源。利用好圆周运动的公式及各物理量间的关系即可。
 5.【答案】 【解析】解：、星球受到的引力与星球受到的引力就是二者之间的万有引力，大小相等，故A错误；
、双星系统中两颗星的周期相等，角速度相等，根据万有引力提供向心力可得，因为，所以，即的质量一定小于的质量，故BC错误；
D、根据线速度与角速度关系可知，半径大的线速度大，故星球的线速度一定大于星球的线速度，故D正确。
故选：。
双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，根据向心力公式判断质量关系，根据判断线速度关系。
解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，会用万有引力提供向心力结合线速度与角速度的关系进行求解。
 6.【答案】 【解析】解：、是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，所以该卫星的运行速度一定小于。故A错误；
B、卫星从北纬的正上方，按图示方向第一次运行到南纬的正上方时，偏转的角度是，刚好为运动周期的，所以卫星运行的周期为，同步卫星的周期是，由万有引力充当向心力得：卫星与同步卫星的运行半径之比为：故B正确；
C、由得：该卫星与同步卫星的运行速度之比为：故C正确；
D、由于不知道卫星的质量关系，故D错误。
故选：。
地球表面重力等于万有引力，卫星运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，据此展开讨论即可
该题考查人造卫星与同步卫星的关系，灵活运动用重力和万有引力相等以及万有引力提供圆周运动的向心力是解决本题的关键
 7.【答案】 【解析】解：、在传送过程中，物体相对于传送带向下运动，摩擦力沿传送带向上，物体实际运动方向相对于地面运动也向上，故摩擦力做正功，故A正确；
B、支持力垂直于斜面向上，与物块运动方向垂直，故支持力不做功，故B错误；
C、对物体进行分析，合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，物体初速度为，末速度，故合外力做的对物体做的总功为，故C正确；
D、设物块达到速度所需的时间，位移为，在这段时间内传送带的位移，传送带克服摩擦力做的功为：
对物体根据动能定理可得：，解得：，
联立解得：，电动机消耗的电能等于传送带克服摩擦力做的功，所以电动机消耗的电能为，故D正确。
故选：。
对传送带上物体进行受力分析，确定各力方向，结合物体运动方向，可确定各力所做的功，结合动能定理与功能关系，可判断功与相关能量的变化；根据电动机消耗的电能等于传送带克服摩擦力做的功求解电动机消耗的电能。
本题主要是考查动能定理、功能关系，关键是能清楚物体的运动情况和能量的转化情况，知道传送物体电动机消耗的电能等于传送带克服摩擦力做的功。
 8.【答案】 【解析】解：、小球始终受到一个竖直向上的恒力，则小球和弹簧组成的系统机械能不守恒，故A错误；
B、取地面为零势能参考面，根据图像可知小球初状态的重力势能为，解得小球初始位置距离地面的高度为
图乙中的图线表示弹簧的弹性势能随小球位移变化的关系，由此可知小球下落开始接触弹簧；
则弹簧的原长为，故B正确；
D、从图乙可以看出，当小球下落时，弹性势能从增加到，根据重力做功与重力势能变化的关系有，结合图乙的数据有：；当时，重力势能，从小球开始下落到将弹簧压缩到最短，根据功能关系可得：，代入解得：，故D正确；
C、小球从开始下落到刚接触弹簧的过程中，根据动能定理可得：
代入数据解得：，故C正确。
故选：。
根据机械能守恒定律的守恒条件判断机械能是否守恒；根据图乙可知弹簧的原长；小球下降过程做加速运动，与弹簧接触后，先加速下降，到达平衡位置后开始减速下降直到速度为零，由图乙所给的信息判断小球初始高度和弹簧上端的高度，根据功能关系和动能定理求风力，根据动能定理求解速度大小。
解决该题的关键是正确分析小球在下落过程中所受到的作用力的变化情况。还要找到几个关键点：一是刚接触弹簧时，二是弹簧被压缩到最短时，由功能原理和动能定理求相关量。
 9.【答案】水平  小钢球    乙 【解析】解：为保证小球从斜槽末端抛出后的运动是平抛运动，必须使斜槽末端水平，为了减小空气阻力对实验影响，实验小球用小钢球；
、实验要求小球在每次抛出时的速度相同，应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，故A正确；
B、要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些，故B正确；
C、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故C错误；
D、小球从斜槽同一位置自由滑下，抛出时速度相等与斜槽是否光滑无关，故D错误；
E、为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条平滑曲线把所描的点连接起来，偏差太大的点可以忽略，故E错误；
故选：。
建立直角坐标系时应以小球抛出点为坐标原点，图乙中球心位置为坐标原点更合理。
故答案为：水平；小钢球；；乙。
根据平抛运动的特点分析；
根据实验原理分析各项实验操作的正确性；
建立直角坐标系时应以小球抛出点为坐标原点。
考查了平抛运动的实验，掌握基本实验原理是解题关键。
 10.【答案】        在误差允许的范围内，系统机械能守恒   【解析】解：在纸带上打下记数点时的速度．
则打点过程中系统动能的增量．
系统重力势能的减小量，
在误差允许的范围内，系统机械能守恒．
根据系统机械能守恒得，，解得，
图线的斜率，
解得．
故答案为：；
，，在误差允许的范围内，系统机械能守恒．
．
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出计数点的瞬时速度，从而得出动能的增加量，结合下降的高度求出重力势能的减小量．
根据机械能守恒得出的关系式，结合图线的斜率求出当地的重力加速度．
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出系统机械能的增加量，以及通过下降的高度求出系统重力势能的减小量．
 11.【答案】解：由题意，在地球表面有万有引力提供重力，即
地球的密度为
解得：
设飞船距地面高为，在太空中，万有引力充当向心力
在地球表面附有
联立可解
答：地球的密度为；
“神舟”十四号飞船轨道距离地面的高度为。 【解析】根据地球表面物体重力等于万有引力求得地球质量，即可根据球体体积公式及平均密度定义求得密度；
由“神舟”六号飞船做匀速圆周运动，万有引力做向心力求解．
万有引力的应用问题一般由重力加速度求得中心天体质量，或由中心天体质量、轨道半径、线速度、角速度、周期中两个已知量，根据万有引力做向心力求得其他物理量．
 12.【答案】解：雨点甩出落地俯视图如图所示：
雨点甩出后做平抛运动，竖直方向有：
雨滴离开雨伞的速度为：
雨点甩出后水平方向做匀速直线运动的位移为：
所以雨滴落在地上形成的大圆的半径为：
联立解得：；
雨滴落地时竖直方向的速度大小为：
设雨滴落地时的速率为，有：
解得：。
答：大圆圈的半径是；
雨滴落到地面时速率是。 【解析】雨滴做平抛运动，我们可以把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动来求解水平位移，再根据几何关系求解大圆半径；
根据运动的合成与分解求解雨滴落到地面时速率。
本题综合考查圆周运动、平抛运动，关键是根据平抛运动的分运动公式、圆周运动的线速度与角速度关系公式，注意不要认为大圆半径等于平抛运动的水平位移。
 13.【答案】   【解析】解：当速度为时，牵引车的速度达到最大，做匀速直线运动，此时，所以
牵引车的额定功率
匀加速直线运动的加速度，
匀加速直线运动的末速度，
匀加速直线运动的时间
故答案为：；
从图线看出，开始图线与轴平行，表示牵引力不变，牵引车先做匀加速直线运动，倾斜图线的斜率表示额定功率，即牵引车达到额定功率后，做加速度减小的加速运动，当加速度减小到零，做匀速直线运动．
解决本题的关键能够从图线中分析出牵引车的运动情况，知道倾斜图线的斜率表示牵引车的额定功率．
 14.【答案】解：小物块恰好到达点时，设速度为，根据重力恰好提供向心力，有
  
小物块从点到点的过程，由动能定理得

小物块在半圆轨道的最低点时，根据牛顿第二定律得
  
解得
由牛顿第三定律知，小物块运动到半圆轨道的最低点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。
小物块从点到点，由功能关系可得
  
其中
解得
小物块向右运动的过程中，合力为零时动能最大，设此时弹簧的压缩量为，动能最大为，则有
  
从该位置到点，由能量守恒定律得
 
解得
答：小物块运动到半圆轨道最低点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下；
弹簧的劲度系数为；
小物块向右运动过程中的最大动能为。 【解析】小物块恰能到达点时，由重力提供向心力，由牛顿第二定律求出小物块到达点时的速度大小。小物块从点到点的过程，由动能定理求出小物块通过点的速度。在点，对小物块利用牛顿第二定律求出轨道对小物块的支持力，从而求得小物块对轨道的压力；
从点到点，利用功能关系求弹簧的劲度系数；
小物块向右运动的过程中，合力为零时动能最大，由平衡条件求出此时弹簧的压缩量，再由功能关系求小物块向右运动过程中的最大动能。
本题的关键要正确分析小物块的受力情况，确定向心力的来源：指向圆心的合力，分段运用动能定理或功能关系列方程。