2021-2022学年河南省商丘名校高一（下）期末物理试卷（Word解析版）

这是一份2021-2022学年河南省商丘名校高一（下）期末物理试卷（Word解析版），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
绝密★启用前2021-2022学年河南省商丘名校高一（下）期末物理试卷  第I卷（选择题） 一、单选题（本大题共6小题，共30.0分）两个固定的点电荷分别放在、两处，如图所示。处电荷带负电荷量，处电荷带负电荷量，且，另取一个可以自由移动的点电荷，放在直线上，欲使平衡，则(    )A. 为负电荷，且放于左方 B. 为负电荷，且放于右方
C. 为正电荷，且放于、之间 D. 为正电荷，且放于右方如图所示，轻质不可伸长的细绳，绕过光滑轻质定滑轮与质量为的物体连接，放在倾角为的光滑固定斜面上，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体连接，现绳恰沿水平方向，绳与斜面平行，从当前位置开始以速度匀速下滑，设绳子张力为，在第一次下滑的过程中，下列说法正确的是重力加速度为(    )A. 物体匀速运动 B. 物体减速运动
C. 大于 D. 等于如图所示，为俄乌战争中某次俄军战斗机空中投弹的情境，俄战斗机以恒定速度沿水平方向飞行，先后释放两颗炸弹，分别击中山坡上的点和点。释放两颗炸弹的时间间隔为，第一颗炸弹从离开飞机到第二颗炸弹离开飞机过程中飞机飞行的距离为；击中、的时间间隔为，、两点间水平距离为，不计空气阻力。下列判断正确的是(    )A. ， B. ，
C. ， D. ，假设在轨运行的“高分一号”卫星、同步卫星和月球都绕地球做匀速圆周运动，它们在空间的位置示意图如图所示。下列有关“高分一号”卫星的说法正确的是(    )
A. 其发射速度可能小于
B. 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小
C. 绕地球运行的周期比同步卫星绕地球运行的周期小
D. 在运行轨道上完全失重，重力加速度为零年月日时分，西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将通信技术试验卫星五号成功发射升空，送入预定轨道。如图所示为该卫星绕地球运行示意图，测得它在时间内沿圆周轨道从点运动到点，这段圆弧所对的圆心角为，已知地球半径为，地球表面重力加速度为，则该卫星在轨运行的线速度大小为(    )A.  B.  C.  D. 如图所示，质量为的小明可视为质点坐摩天轮。小明乘坐的座舱与摩天轮的转轴间的距离为，摩天轮以大小为常数，为重力加速度的角速度做匀速圆周运动。若小明坐在座舱水平座垫上且双脚不接触底板，则下列说法正确的是(    )
A. 小明通过最高点时不受重力
B. 小明通过最高点时处于完全失重状态
C. 小明做匀速圆周运动的周期为
D. 小明通过最低点时对座舱座垫的压力大小为 二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）如图所示，水平转台上有一个质量为的物块，用长为的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角为，此时绳绷直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，角速度为，重力加速度为，则(    )A. 当时，细线中张力为零
B. 当时，物块与转台间的摩擦力为零
C. 当时，物块与转台间的摩擦力为
D. 当时，细绳的拉力大小为
 如图所示，等量异种点电荷，固定在同一水平线上，竖直固定的光滑绝缘杆与的中垂线重合，、是绝缘杆上的两点，构成一个正方形，一带负电的小球可视为点电荷套在绝缘杆上自点无初速释放，由运动到的过程中，下列说法正确的是(    )A. 小球的速度先减小后增大 B. 杆对小球的作用力先减小后增大
C. 杆对小球的作用力先增大后减小 D. 小球和地球组成的系统机械能守恒引力波探测于年获得诺贝尔物理学奖。双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由、两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，测得星的周期为，、两颗星的距离为，、两颗星的轨道半径之差为星的轨道半径大于星的轨道半径，引力常量为，则(    )A. 、两颗星的向心力大小相等
B. 、两颗星的线速度之差为
C. 、两颗星的质量之差为
D. 、两颗星的质量之和为如图甲所示，将一倾角为的光滑斜面体固定在地面上，在斜面的底端固定一轻弹簧，弹簧处于原长时上端位于斜面上的点现将一质量为的可视为质点的滑块由斜面处的点静止释放，最终将弹簧压缩到最短此时弹簧上端位于点已知滑块从释放到将弹簧压缩到最短的过程中，滑块的速度时间图象如图乙所示其中内的图线为直线，其余部分均为曲线，且重力加速度则下列说法正确的是(    )
A.
B. 滑块在压缩弹簧的过程中一直做减速运动
C. 弹簧储存的最大弹性势能为
D. 滑块从点返回到点的过程中，机械能一直增大第II卷（非选择题） 三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）某同学利用如图甲所示的装置研究平抛运动的特点，让小球多次沿同一轨迹运动，并通过频闪相机拍摄小球做平抛运动中的位置。
为了能较准确的描绘运动轨迹，下列说法正确的是______填选项前的字母；
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.斜槽必须光滑
C.每次必须在斜槽上的同一位置由静止释放小球
D.小球运动时不应与木板上的白纸或坐标纸相接触
图乙是小球做平抛运动的频闪照片的一部分，图中每个小方格边长均为，重力加速度取，则相机的频闪频率是______，小球做平抛运动的初速度______。
用图甲所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为，得到如图乙所示的纸带．选取纸带上打出的连续五个点、、、、，测出点距起点的距离为，点、间的距离为，点、间的距离为，取，测得重物的质量为．

下列做法正确的有______．
A.图甲中两限位孔必须在同一竖直线上
B.实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直
C.实验时，先放手松开纸带，再接通打点计时器电源
D.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
选取、两点为初末位置研究机械能守恒．重物减少的重力势能是______，打下点时重物的速度是______结果保留三位有效数字
继续根据纸带算出各点的速度，量出下落距离，以为纵轴、以为横轴画出的图象，应是图丙中的______．

实验中，重物减小的重力势能总是略大于增加的动能，写出一条产生这一现象的原因______． 四、计算题（本大题共4小题，共36.0分）第届冬季奥林匹克运动会，于年月日年月日在我国北京和张家口市联合举行，其中跳台滑雪是一项勇敢者的运动，它需要利用山势特点建造一个特殊跳台一运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖，在滑雪道上获得较高速度后从点沿水平方向飞出，在空中飞行一段距离后在山坡上点着陆，如图所示已知可视为质点的运动员从点水平飞出的速度山坡可看成倾角为的斜面，不考虑空气阻力，重力加速度取，，
运动员在空中的飞行时间；
运动员何时离斜面最远？一宇航员在半径为、密度均匀的某星球表面，做如下实验：如图所示，在不可伸长的长度为的轻绳一端系一质量为的小球，另一端固定在点，当小球绕点在竖直面内做圆周运动通过最高点速度为，绳的弹力为零。不计小球的尺寸，已知引力常量为，求：
该行星表面的重力加速度；
该行星的第一宇宙速度；
该行星的平均密度。如图所示，质量、电荷量的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为的匀强电场中，取。
求匀强电场的电场强度的大小和方向；
在时刻，电场强度大小突然变为，且方向不变，求在时间内电场力做的功；
在时刻突然撤掉第问中的电场，求带电微粒回到出发点时的动能。让儿童喜欢的游乐场的滑梯，可以看作如下图所示的在竖直面内的轨道，为长度、倾角的斜轨道，为水平轨道，为半径、圆心角的圆弧轨道，轨道段粗糙，其余各段均光滑一小孩可视为质点从点以初速度下滑，沿轨道运动到点时的速度恰好为零不计经过点时的能量损失已知该小孩的质量，，；重力加速度取，不计空气阻力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果可以用根号表示，求：
该小孩第一次经过圆弧轨道点时，圆弧轨道对小孩的支持力大小；
该小孩与段间的动摩擦因数；
该小孩最终静止时在轨道上运动的总路程。
答案和解析 1.【答案】 【解析】解：假设放在之间，那么对的电场力和对的电场力方向相反，能处于平衡状态，所以假设成立。
设所在位置与的距离为，所在位置与的距离为，要能处于平衡状态，
所以对的电场力大小等于对的电场力大小。
即：
由于，
所以，所以位于、之间。
根据同种电荷排斥，异种电荷吸引，可判断带电正负均可，故C正确，ABD错误。
故选：。
由于带负电荷，带负电荷，根据同种电荷排斥，异种电荷吸引，要使整个系统处于平衡状态，对其受力分析，去判断所处的位置。
我们可以去尝试假设带正电或负电，根据平衡条件求解它应该放在什么地方，能不能使整个系统处于平衡状态，不行再继续判断。
 2.【答案】 【解析】解：如图所示，将的实际运动分解为两个分运动，，以速度匀速下滑，在增大，增大，，物体加速运动，结合牛顿第二定律知，故C正确，ABD错误。

故选：。
根据运动的合成与分解，将的竖直向下的运动分解成沿着绳子方向与垂直绳子方向的两个分运动，结合矢量运算法则，即可求解。
本题考查运动的合成与分解，掌握如何将实际运动分解成两个分运动是解题的关键，同时运用三角函数关系。
 3.【答案】 【解析】解：释放的炸弹做平抛运动，若落地点在同一水平面上，炸弹落地的时间间隔与释放的时间间隔相等，由于在点的上方，则击中、的时间间隔炸弹离开飞机后的水平速度和飞机的的速度相等，因炸弹飞行时间小于飞机的飞行时间，所以飞机飞行的距离为，大于、间的水平距离，故B正确，、、D错误。
故选：。
炸弹做平抛运动，炸弹落地前在飞机的正下方，判断击中、的时间间隔是否为零；运用假设法，假设落在同一水平面上时，时间间隔的关系，从而确定实际的时间间隔关系；再根据水平方向上的匀速运动规律确定水平位移关系。
解决本题的关键知道炸弹做平抛运动，在水平方向上的运动规律与飞机相同，注意炸弹未落地前，炸弹始终在飞机的正下方。
 4.【答案】 【解析】解：、是第一宇宙速度，它是最小的发射速度，所以卫星发射的越高，需要的能量越高，故“高分一号”的发射速度一定大于，故A错误。
B、根据万有引力提供向心力，得 ，得，即轨道半径越大，角速度越小，由于“高分一号”的轨道半径小于月球的轨道半径，故“高分一号”绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的大。故B错误。
C、根据万有引力提供向心力，得 ，得，即知卫星的轨道半径越小，周期越小，由于“高分一号”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，故“高分一号”绕地球运行的周期比同步卫星的小，故C正确。
D、万有引力完全提供向心力，故在运行轨道上完全失重，由，故重力加速为不为零，故D错误。
故选：。
根据万有引力提供向心力，列式判断“高分一号”和月球、同步卫星的运行速率、周期、加速度．“高分一号”在轨道运行时，处于完全失重状态，但重力不为。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，会根据该规律判断角速度、周期、加速度与轨道半径的关系。
 5.【答案】 【解析】解：分析题意，经过时间，卫星转动的角度为，根据角速度定义可知，，
根据万有引力提供向心力可知，，
根据黄金代换式可知，
其中线速度与角速度满足：
联立解得：，故D正确，ABC错误。
故选：。
根据角速度的定义确定角速度。
根据万有引力提供向心力结合黄金代换式求解卫星在轨运行速度。
此题考查了人造卫星的相关知识，解题的关键是明确万有引力提供向心力，以及黄金代换式的灵活运用。
 6.【答案】 【解析】解：、当小明通过最高点时，小明依然受到重力作用，故A错误；
B、小明做匀速圆周运动，在最高点，加速度指向圆心，即竖直向下，根据合力充当向心力知：，解得：，故小明通过最高点时处于失重状态，但并非处于完全失重状态，故B错误；
C、小明做匀速圆周运动的周期：，故C正确；
D、当小明通过最低点时，由牛顿第二定律知：，解得，根据牛顿第三定律可知，此时小明对座舱座垫的压力大小为，故D错误。
故选：。
小明在任何位置都受到重力作用，根据计算周期，根据所需向心力与重力关系判断超重、失重，根据牛顿第二定律、牛顿第三定律分析小明对车厢座垫的压力大小。
本题考查圆周运动，根据牛顿第二定律分析向心力大小，根据所需向心力与重力关系判断超重、失重是解题关键。
 7.【答案】 【解析】解：当转台的角速度比较小时，物块只受重力、支持力和摩擦力，当细绳恰好要产生拉力时，解得，由于，所以当时，细线中张力为零，故A正确；
B.随角速度的增大，细绳上的拉力增大，当物块恰好要离开转台时，物块受到重力和细绳的拉力的作用，则，解得，由于，所以当时，物块与转台间的摩擦力不为零，故B错误；
C.由于，所以物块和转台间有摩擦力，且为最大静摩擦力，，但由于绳子有拉力，所以，故C错误；
D.当时，小球已经离开转台，细绳的拉力与重力的合力提供向心力，则，解得：，故，故D正确。
故选：。
对物体受力分析知物块离开圆盘前合力，，根据题目提供的条件，结合临界条件分析即可．
此题考查牛顿运动定律的应用，注意临界条件的分析，至绳中出现拉力时，摩擦力为最大静摩擦力；转台对物块支持力为零时，，题目较难，计算也比较麻烦．
 8.【答案】 【解析】解：、等量异种点电荷中垂线上的场强方向为水平向右，从到场强的大小先变大后变小，并且、两点的场强相等带负电的小球沿光滑杆运动时，竖直方向上只受重力，水平方向上受力平衡，则小球的速度越来越大，故A错误；
、小球沿杆下滑时，杆对小球的作用力大小等于电场力大小，则先变大，后变小，故B错误，C正确．
D、小球沿光滑杆运动时，在此过程中只有重力做功，而弹力和电场力不做功，则小球和地球组成的系统机械能守恒，故D正确．
故选：。
通过等量异种电荷的电场的分布特点，对带电小球进行受力分析，即可得知小球的运动情况，可分析小球的运动情况以及能量的变化情况。
解决该题的关键是明确知道等量的异种点电荷产生的电场中中垂线上的电场的特征，明确电场力做功与电势能变化的关系；
 9.【答案】 【解析】解：、双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，故向心力大小相等，故A正确；
、设两星的半径分别为，，由万有引力提供向心力有：

又

由联立得：，，
由代入数据得：，，
故，故B错误；
由得：，，
所以，故C正确；
由联立得：
解得：，故D错误。
故选：。
双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，周期相等，根据万有引力提供向心力列式再一一求解。
此题考查了双星模型，知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，角速度相等，向心力大小相等，根据万有引力提供向心力列式求解即可。
 10.【答案】 【解析】解：、由题图乙可知，滑块在末刚好到达点，在内，滑块做匀加速直线运动，加速度为，由牛顿第二定律得，解得：，则，，故A正确；
B、滑块从点到点的运动过程中，重力在斜面方向的分力一开始大于弹簧对滑块的弹力，所以滑块先做加速直线运动，直到重力在斜面方向的分力等于弹簧对滑块的弹力时，滑块速度最大，此后做减速运动，故B错误；
C、对滑块和弹簧组成的系统由机械能守恒定律可得，在点，弹簧的弹性势能为，代入数据解得：，故C正确；
D、滑块从点返回到点过程，从弹簧的弹力对滑块做正功，滑块的机械能增加，故D正确。
故选：。
内的图线为直线，可以求出其下滑的加速度，再根据牛顿第二定律可以求出斜面倾斜角；弹簧对物体做负功，物体的机械能减小；动能为零时，弹性势能最大，根据功能关系可以求出弹簧储存的最大弹性势能；滑块从点返回到点的过程中，滑块的机械能先增大后不变。
本题考查了功能关系。要熟记动能定理与功能原理在解题中的应用：涉及到总功、动能变化时应用动能定理解决；涉及到机械能变化时应求出除重力外其它力做的功。
 11.【答案】     【解析】解：、斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，故A正确；
、实验过程中要保证小球每次做平抛运动的初速度相同，每次应从斜槽的同一位置由静止释放小球，不需要保证斜槽光滑，故B错误，C正确；
D、做平抛运动的物体在同一竖直面内运动，固定白纸的木板必须调节成竖直，小球运动时不应与木板上的白纸相接触，以免有阻力的影响，故D正确；
故选：
小球做平抛运动，由于，水平位移相同，故时间间隔相等，则
根据可得
故频率，

故答案为：；；
利用图装置来记录平抛运动的轨迹，要求斜槽末端水平，坐标原点为小球球心在坐标纸上的投影点。
此题考查了研究平抛物体的运动的实验，关键是掌握实验的原理、实验注意事项，理解平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
 12.【答案】        重物受到空气阻力或纸带与打点计时器之间的摩擦阻力 【解析】解：、为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，A正确．
B、为了保证纸带在竖直方向做自由落体，实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，B正确．
C、实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带，故C错误．
D、为了减小测量数据的相对误差，数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，D错误．
故选：．
重物减少的重力势能为：


根据可知，的图象应为过原点的直线，C正确、ABD错误．
故选：
由于阻力的作用重物减小的重力势能总是略大于增加的动能，这里的阻力主要来源于重物受到的空气阻力和纸带与打点计时器之间的摩擦阻力．
故答案为：；，；；重物受到空气阻力或纸带与打点计时器之间的摩擦阻力
了解实验中的注意事项后分析解答．
重物减少的重力势能为，根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以求出打下记数点时的速度大小；
根据可知，的图象应为过原点的直线；
由于空气阻力和摩擦力阻力的作用重物减小的重力势能总是略大于增加的动能．
本题考查了验证机械能守恒定律中的数据处理方法，以及有关误差分析，要学会根据可能产生误差的原因进行分析．
 13.【答案】解：运动员从点到点做平抛运动，运动分为水平方向的匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动
水平方向的位移：           
竖直方向的位移：      
且                        
由代入数据解得：．
如图，运动员距离斜面最远时，合速度方向与斜面平行

       
             
解得：
由代入数据解得：
答：运动员在空中的飞行时间为；
运动员时离斜面最远。 【解析】运动员在空中做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，落在山坡上时竖直位移与水平位移之比等于，由此求出运动员在空中飞行的时间；
当运动员的速度与斜坡平行时离山坡最远，由速度公式求时间。
本题是有限制条件的平抛，解决本题的关键要知道运动员落在山坡上时竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切，速度与斜坡平行时离山坡最远，再结合分运动的规律研究．
 14.【答案】解：因为小球通过最高点时绳的弹力为零，所以只受重力作用，根据牛顿第二定理得：

解得：
对在行星表面附近做匀速圆周运动的质量为的卫星：根据牛顿第二定律得：

解得：
对行星表面质量为的物体，根据万有引力等于重力得：

解得：
根据密度公式得：
答：该行星表面的重力加速度为。
该行星的第一宇宙速度为。
该行星的平均密度为。 【解析】在最高点，根据牛顿第二定理可求星球表面的重力加速度。
在行星表面根据重力提供向心力，可求第一宇宙速度。
对行星表面质量为的物体，根据万有引力等于重力，求出星球的质量，再根据密度公式可求行星的平均密度。
对于卫星类问题，关键是明确卫星的动力学原理，根据牛顿第二定律列式求解；同时要记住星球表面的重力等于万有引力。
 15.【答案】解：微粒静止，受到重力和电场力，处于平衡状态，故电场力竖直向上，根据可得，
根据牛顿第二定律可得：，解得，在内通过的位移为
电场力做功
时微粒获得的速度为
撤去电场后，粒子只受到重力作用，故加速度大小为，方向竖直向下，向上减速到零通过的位移为
故微粒上升的高度为
微粒向上减速到零后开始做自由落体运动，根据动能定理可得
答：求匀强电场的电场强度的大小为，方向竖直向上；
在时刻，电场强度大小突然变为，且方向不变，在时间内电场力做的功为；
在时刻突然撤掉第问中的电场，求带电微粒回到出发点时的动能为。 【解析】对微粒受力分析，根据共点力平衡求得电场强度大小和方向；
根据牛顿第二定律求得加速度，根据位移时间公式求得上升的位移，由求得电场力做功；
撤去电场力后，微粒在重力作用下向上做减速运动，求得上升的高度，根据动能定理求得返回到出发点的动能。
本题通过分析受力情况来分析运动情况，按时间顺序进行分析，关键要把握每个过程的运动规律，运用运动学公式、牛顿第二定律和动能定理结合进行研究。
 16.【答案】解：对小孩第一次由到速度减为零的过程，由动能定理得：

代入数据解得：
在点，由牛顿第二定律得：

代入数据解得：
小孩从运动到的过程，由动能定理得：

代入数据解得：
在轨道上，因，故小孩不能静止在轨道上，则小孩从点以初速度滑下，最后静止在轨道处，全过程由动能定理得：

代入数据解得：．
答：该小孩第一次经过圆弧轨道点时，圆弧轨道对小孩的支持力大小为；
该小孩与段间的动摩擦因数为；
该小孩最终静止时在轨道上运动的总路程为。 【解析】对小孩第一次由到速度减为零的过程，由动能定理求得在点速度，在点，根据牛顿第二定律求解；
对小孩从运动到的过程，由动能定理求解；
在轨道上，因，故小孩不能静止在轨道上，则小孩最后静止在轨道处，对全过程由动能定理求解。
本题考查了动能定理的应用，应用动能定理时，对研究对象选取一段运动过程，确定研究对象的初末运动状态，以及此过程中各力做功情况，注意做功的正负。