2021-2022学年河南省信阳市高一（下）期末教学质量检测物理试题（解析版）

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2021-2022学年度高一下学期期末教学质量检测物理试题注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷相应的位置。2.全部答案在答题卡上完成，答在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第Ⅰ卷选择题（共40分）一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的4个选项中，第1~6题只有一个选项正确，第7~10题有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1. 关于运动学的知识，下列说法正确的是（　　）A. 水平地面上的物体在某一段时间内运动的路程为零，则该物体相对地面一定是静止的B. 物体运动的加速度为正值，表示物体的速度越来越大C. 在同一直线上运动的甲、乙两个物体速度分别为和，则甲的速度小于乙的速度D. 高速公路上限速“”，“”指的是平均速度的大小【答案】A【解析】【详解】A．水平地面上的物体在某一段时间内运动的路程为零，说明其没有运动，则该物体相对地面一定是静止的，故A正确；B．物体运动的加速度为正值，表示物体的速度变化量沿正方向，不一定表示速度在增大，例如速度为负值，加速度为正值，故B错误；C．速度是矢量，比较速度大小要比较速度绝对值，则甲的速度更大，故C错误；D．高速公路_上限速“120km/h”，“120km/h”指的是瞬时速度的大小，故D错误。故选A。2. 如图所示，倾角为的光滑斜面静止在水平面上，斜面顶端固定有光滑小滑轮，现用轻绳通过小滑轮拉住一半径为R的球体，初始时刻绳与竖直方向的夹角为，若缓慢移动绳的端点使球体往下移动，此过程中力F方向不变，斜面始终保持静止。则下列说法正确的是（　　）A. 力F先减小后增大 B. 斜面对球体的支持力先减小后增大C. 地面对斜面的支持力保持不变 D. 地面对斜面的摩擦力逐渐减小【答案】D【解析】【分析】根据题中物理情景描述可知，本题考查动态平衡问题，根据共点力平衡的规律，运用力的三角形等，进行分析推断。【详解】对球受力分析，将三力平移组成闭合三角形，如图由几何关系知与竖直方向的夹角逐渐减小，则与都逐渐减小，又由整体法可知，地面对斜面的支持力和对斜面的摩擦力都逐渐减小。故选D。3. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与离地高度大约的天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与天和核心舱对接。则神舟十二号飞船（　　）A. 在轨道Ⅰ运动经过A点时的速度比从轨道Ⅱ运动经过B点时的速度大B. 在轨道Ⅱ运动经过B点时的加速度比从轨道Ⅲ运动经过B点时的加速度小C. 在B处与天和核心舱对接后，其线速度大于第一宇宙速度D. 在B处与天和核心舱对接后在轨道Ⅲ运动周期大于24小时【答案】A【解析】【详解】A．从轨道Ⅱ变换到轨道Ⅲ需要在B点加速，即轨道Ⅲ上的线速度大于轨道Ⅱ上B点的速度，由可知轨道Ⅰ线速度大于轨道Ⅲ上的线速度，故在轨道Ⅰ运动经过A点时的速度比从轨道Ⅱ运动经过B点时的速度大，故A正确；B．根据可知故神舟十二号飞船在轨道Ⅱ和在轨道Ⅲ运动经过B点时加速度相同，故B错误；C．因为第一宇宙速度是飞船环绕地球运动的最大绕行速度，所以神舟十二号飞船在B处与天和核心舱对接后，其线速度小于第一宇宙速度，故C错误；D．因为同步卫星离地球的高度大约为，由可知，轨道半径越大，周期越大，则在B处与天和核心舱对接后在轨道Ⅲ运动周期小于24小时，故D错误。故选A。4. 如图甲所示，光滑水平面上静置一足够长的木板Q，小滑块P放置其上表面，木板Q在水平拉力F作用下，其加速度a随拉力F变化的关系图像如图乙所示，取重力加速度，则P、Q间的动摩擦因数为（　　）A. 0.1 B. 0.2 C. 0.3 D. 0.4【答案】B【解析】【详解】设P的质量为m，Q的质量为M，P、Q间动摩擦因素为，由题图可知，当时，P和Q恰好未发生相对滑动，由牛顿第二定律可得解得当时，对Q由牛顿第二定律得可知时，图像的斜率可得木板的质量为，可得小滑块P的质量由题图可知，当a=0时，F=4N，则有可得ACD错误，B正确。故选B。5. 如图所示，斜面固定在水平面上，两个小球分别从斜面底端O点正上方A、B两点向右水平抛出，与之间的距离满足，最后两球都垂直落在斜面上，A、B两球击中斜面位置到O点的距离之比为（　　）A. 3∶2 B. 2∶1 C. 5∶2 D. 3∶1【答案】C【解析】【详解】设落到斜面上的位置分别为P、Q，如图所示由题意知，落到斜面上时两小球的速度与水平面夹角相等，根据平抛运动的推论知，位移与水平面夹角也相等，则与相似，对应边成比例，则故选C。6. 如图所示，物体静止在粗糙的水平面上，若分别施加不同的力F使物体从静止开始运动，三种情形下物体的加速度相同，在发生相同位移的过程中力F的功分别为，力F的功率分别为。则（　　）A B. C.  D. 【答案】C【解析】【详解】物体的加速度相同，说明物体受到的合力相同，即水平方向所受合力相同，三种情形下根据牛顿第二定律分别列式可得通过比较可得由于物体运动的位移x相同，加速度a相同，所以物体的速度v也相同。由做功和功率定义可得，，，结合前式可得，故选C。7. 某质点做直线运动的位移一时间图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）A. 该质点在时刻离出发点最远B. 在时间内，该质点运动的加速度方向不变C. 该质点在时间内的平均速度为零D. 在时间内，该质点先做加速运动，后做减速运动【答案】BC【解析】【详解】A．由图可知，该质点在时刻回到出发点。故A错误；BD．图线的斜率表示质点的运动速度，由图可知，该质点在时间内做正方向的匀速直线运动，时间内先减速，减至零，然后做反方向的加速运动，时间内做反方向的匀速直线运动。质点在时间内的速度，小于在时间内的速度。根据加速度与速度方向的关系可知，在时间内，该质点运动的加速度方向不变。故B正确，D错误；C．在时间内，位移为零，平均速度为零。故C正确。故选BC。8. 如图所示，相同材料制成的A、B两转轮水平放置，它们靠轮边缘间的摩擦转动，两轮半径RA= 2RB，当主动轮A以恒定转速匀速转动时，在A轮边缘放置的小木块P（可看作质点）恰能与轮保持相对静止。若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮也相对静止，则木块距B轮转轴的距离可以为（）
 A. RB B.  C.  D. 【答案】CD【解析】【详解】A和B用相同材料制成的，靠摩擦传动，边缘线速度相同，则ωARA=ωBRB所以对于在A边缘的木块，最大静摩擦力恰为向心力，即为mRAωA2=fmax当在B轮上恰要滑动时，设此时半径为R，则有mRωB2=fmax解得则能使木块相对B轮静止。故选CD。9. 某静电场的电场线如图中实线所示，虚线是某个带电粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，下列说法正确的是（　　）A. 粒子一定带正电荷B. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度C. 粒子在M点的动能大于它在N点的动能D. 粒子一定是从M点运动到N点【答案】AB【解析】【详解】A．由粒子的运动轨迹可知，粒子所受静电力沿着电场线的方向，所以粒子带正电荷，选项A正确；B．电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由题图可知，N点的场强大于M点的场强，粒子在N点的受力大于在M点的受力，所以粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度，选项B正确；C．若带正电的粒子从M点运动到N点，静电力做正功，粒子动能增大，若带正电的粒子从N点运动到M点，静电力做负功，粒子动能减小，总之粒子在M点的动能小于它在N点的动能，选项C错误；D．根据粒子运动的轨迹可以判断其受力的方向，但不能判断其运动的方向，选项D错误。故选AB。10. 如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上O点的转轴上，另一端与一质量为m、套在粗糙固定直杆A处的小球（可视为质点）相连，直杆的倾角为，，B为的中点，等于弹簧原长。小球从A处由静止开始下滑，初始加速度大小为，第一次经过B处的速度大小为v，运动到C处速度为0，之后又沿杆向上滑行。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）A. 小球与直杆间动摩擦因数小于 B. 若撤去弹簧，小球在直杆上可能处于静止状态C. 弹簧具有的最大弹性势能为 D. 小球在A处的加速度满足【答案】ACD【解析】【详解】ABC．设小球从A运动到B的过程克服摩擦力做功为，A、B间的竖直高度为h，弹簧具有的最大弹性势能为，根据能量守恒定律，对小球从A到B的过程有A到C的过程有解得设从A运动到C摩擦力的平均值为，由得所以在B点，摩擦力由于弹簧对小球有拉力（除B点外），小球对杆的压力大于，所以可得即则若撤去弹簧，小球在直杆上会向下加速不能保持静止状态，故AC正确，B错误；D．根据牛顿第二定律得，在A点有在C点有其中AC两点关于B点对称，杆对球的支持力相等，则两点处摩擦力相等，则两式相减得即故D正确。故选ACD。第Ⅱ卷非选择题（共60分）二、实验题（本大题共2小题，共15分）11. 某同学根据机械能守恒定律，探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系，实验过程如下：①用游标卡尺测出挡光片的宽度d，用弹簧秤测出滑块和遮光条的总质量M；②将轻弹簧一端固定气垫导轨左侧，如图甲，调整导轨至水平；③用带有挡光片的滑块压缩弹簧（不栓接），记录弹簧的压缩量x；用计算机记录滑块通过光电门的挡光时间；④重复③的操作，得到是与x的关系如图乙。（1）该实验可以用（用）表示弹簧弹性势能___________。（2）由图乙知，滑块速度v与位移x成___________比；由上述实验可得结论，对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的___________成正比。【答案】    ①.     ②. 正    ③. 压缩量（或形变量）的平方【解析】【详解】（1）[1]由机械能守恒定律可知，弹簧弹性势能转化为滑块的动能，因此弹簧弹性势能为（2）[2]图线是过原点的倾斜直线，而代表速度的大小，所以滑块的速度v与位移x成正比；[3]弹性势能转化为动能，即即弹性势能与速度平方成正比，而由[3]中的分析可知，速度的大小与弹簧的压缩量成正比，因此弹性势能与弹簧压缩量平方成正比。12. 为了测量木块与桌面间的动摩擦因数，小明同学设计了如图所示的实验装置来测量。（1）实验步骤如下：①安装好实验器材，接通打点计时器电源，然后释放木块②砂桶下落过程中快速读出弹簧测力计读数F③改变砂桶中砂的质量，换用新的纸带重复多次实验④计算出不同纸带对应的加速度值⑤描点作出a—F图像实验时，必须要保证砂和砂桶的质量远小于木块的质量吗？___________。（填“必须”或者“不必”）（2）实验获得的一条纸带如图所示，用刻度尺测量数据如下：x1= 8.02cm，x2= 19.22cm，x3= 33.63cm，x4= 51.25cm。相邻两个计数点间还有四个点没有画出（电磁打点计时器打点频率为50Hz。取g= 10m/s2，结果保留两位小数）。则打这条纸带时木块的加速度大小为___________m/s2；（3）实验得到的a—F图像如图所示，横截距为c，纵截距为 - b，已知当地的重力加速度为g，则木块和桌面间的动摩擦因数μ=___________；（4）由图像还可以得到木块质量M=___________。【答案】    ①. 不必    ②. 3.20    ③.     ④. 【解析】【详解】（1）[1]木块受到的拉力可由弹簧测力计读出，故不需要保证砂和砂桶的质量m远小于木块的质量M。（2）[2]已知电磁打点计时器打点频率为50Hz，且相邻两个计数点间还有四个点没有画出，则根据逐差法有，T= 0.1s代入数据有a= 3.20m/s2（3）[3]（4）[4]对木块，根据牛顿第定律得F - μMg=Ma得a—F图像纵轴截距为 - b，则 - b= - μg所以a—F图像纵轴斜率为，则则木块的质量三、计算题（本大题共4小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13. 如图所示，两个质量均为的小环套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为L的轻绳一端系在小环上，另一端系在质量为的木块上，两小环均保持静止。重力加速度取。（1）求每个小环对杆的压力大小；（2）若小环与杆之间的动摩擦因数，求两环之间的最大距离。
 【答案】（1）10N；（2）L【解析】【详解】（1）对两个小环和木块整体由平衡条件得解得由牛顿第三定律可知，每个小环对杆的压力大小为（2）小环刚好不滑动时，小环受到的静摩擦力达到最大值，设此时绳拉力大小为T，与竖直方向夹角为，对M由平衡条件得对m由平衡条件得联立解得由几何关系可得，两环之间的最大距离为14. 我国自行研制的“天问1号”火星探测器于2021年5月19日成功着陆火星。降落过程中，“天问1号”减速至距离火星表面100米时进入悬停阶段，接着探测器平移寻找合适的着陆点；找到安全着陆点后在缓冲装置和气囊保护下实行“无动力着陆”，此过程可简化为在竖直方向先自由下落，后做匀减速直线运动，到达火星表面时速度恰好为零。已知“天问1号”火星探测器总质量为m，在下面的计算中取火星的质量为地球的0.1倍，半径为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力，求：（1）悬停阶段反推发动机提供的制动力大小；（2）若“无动力着陆”过程经历的时间为，g取，求减速过程的加速度大小（保留两位有效数字）。【答案】（1）0.4mg；（2）【解析】【详解】（1）物体在火星表面在地球表面解得火星表面的重力加速度探测器受到万有引力和发动机施加的制动力的作用，处于平衡状态（2）设探测器自由下落的末速度大小为v，则下落全过程平均速度为，由自由下落过程减速过程解得15. 如图所示，正三角形位于竖直面内，在同一水平线上。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从A点以某一初速度水平抛出，小球恰好经过N点。若在该带电小球运动的区域内加上竖直面内的匀强电场Ⅰ，仍将小球从A点以相同初速度水平抛出，小球从连线上某点经过时速率与初速度大小相同；若在该带电小球运动的区域内加上竖直面内的匀强电场Ⅱ，同时在三角形所包围的平面内固定放置一个点电荷（电荷量Q未知），仍将小球从A点以相同初速度水平抛出，小球恰好做圆周运动经过N、M点。已知正三角形的边长为L，重力加速度为g，静电力常量为k，不计空气阻力。求：（1）小球的初速度大小；（2）满足条件的匀强电场Ⅰ的场强最小值的大小和方向；（3）匀强电场Ⅱ场强及点电荷的电荷量Q。【答案】（1）；（2），方向沿方向；（3），方向竖直向上；【解析】【详解】（1）小球做平抛运动经过N点得（2）类比斜上抛运动，由题意知小球在电场Ⅰ中运动时，合力方向垂直于斜向下，则满足条件的最小电场沿方向得（3）粒子做匀速圆周运动，粒子轨迹如图，点电荷的库仑力提供向心力，则得方向竖直向上由几何关系知解得16. 如图所示，一足够长的倾斜传送带以速度顺时针匀速运动，传送带与水平方向的夹角。质量的小物块P和质量的小物块Q由跨过定滑轮的轻绳连接，P与定滑轮间的绳子与传送带平行，轻绳足够长且不可伸长。某时刻物块P从传送带上端以速度冲上传送带（此时P、Q的速率相等），已知物块P与传送带间的动摩擦因数，不计滑轮的质量与摩擦，整个运动过程中物块Q都没有上升到定滑轮处。（，，）求：（1）物块P刚冲上传送带时的加速度大小；（2）从P刚冲上传送带到沿传送带运动到最远处的过程中，P、Q系统机械能的改变量及摩擦产生的热量。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）由题意知，物块P刚冲上传送带时相对传送带向下运动，所以P所受摩擦力方向沿传送带倾斜向上，受力分析知，对Q则有对P则有联立解得加速度大小（2）设小物块P减速到与传送带共速的过程，对P分析解得此过程，皮带位移当在传送带上减速到与传送带共速后，对小物块P有由牛顿第二定律可知，小物块P继续沿传送带向下做减速运动，设此时P的加速度为，对Q有对P有解得加速度大小与传送带共速到减速到0的过程中，对P得解得此过程，皮带位移对系统分析知P、Q系统机械能的改变量为代入数据解得摩擦生热为代入数据解得