2021_2022学年重庆市第二外国语学校高一（下）期末物理试卷-普通用卷

这是一份2021_2022学年重庆市第二外国语学校高一（下）期末物理试卷-普通用卷，共15页。试卷主要包含了1s时，振子具有最大势能等内容，欢迎下载使用。
2021~2022学年重庆市第二外国语学校高一（下）期末物理试卷1.  一单摆做简谐运动，若保持摆长不变，摆球的质量减少为原来的一半，摆球经过平衡位置时的速度增加为原来的3倍，则单摆振动的(    )A. 频率变大，振幅变小 B. 频率变小，振幅变大
C. 频率变大，振幅变小 D. 频率不变，振幅变大2.  某弹簧振子做简谐运动，其振动图像如图所示，由图可知(    )A. 在时，振子的动能最小
B. 在时，振子具有最大势能
C. 在时，振子加速度方向为负方向
D. 在时，振子位移为零，所以振动系统能量为零3.  如图所示的皮带传动装置中，甲轮的轴、塔轮丙和乙的轴均为水平轴，其中，甲、丙两轮半径相等。A、B、C三点分别是甲、乙、丙三轮的边缘点，若传动中皮带不打滑，且B、C两点的线速度大小之比为，则(    )A. A、B两点的线速度大小之比为 B. A、B两点的线速度大小之比为
C. A、B两点的向心加速度大小之比为 D. A、B两点的向心加速度大小之比为4.  天宫一号为中国载人航天工程发射的第一个目标飞行器，也是中国第一个空间实验室。天宫一号于2011年9月29日发射升空，并于2018年4月2日再入大气层。若天宫一号运行期间的轨道可视为圆且距地面高为，运行周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，下列关于天宫一号的说法正确的是(    )A. 航天员在太空中不受地球的引力作用
B. 由题中信息可求出地球的质量为
C. 由题中信息可求出天宫一号的运行速度大小为
D. 因为天宫一号的轨道距地面很近，其加速度小于同步卫星的加速度5.  一电动摩托车在平直的公路上由静止启动，其运动的速度v与时间t的关系如图甲所示，图乙表示电动摩托车牵引力的功率P与时间t的关系。设电动摩托车在运动过程中所受阻力为车包括驾驶员总重力的k倍，在18s末电动摩托车的速度恰好达到最大。已知电动摩托车包括驾驶员总质量，重力加速度g取。则下列说法正确的是(    )A. 0到18s内电动摩托车一直匀加速运动
B.
C. 0到8s内，电动摩托车的牵引力为800N
D. 8s到18s过程中，电动摩托车牵引力做功6.  如图所示，一长为3L的轻杆绕O点在竖直平面内转动，光滑水平转轴穿过杆上的O点。已知杆两端固定有质量分别为2m、m的球A和球B，OA距离为L。球B运动到最高点时，杆对球B有向下的拉力，大小为2mg。忽略空气阻力，重力加速度为g，则当球B在最高点时(    )A. 球B的速度大小为 B. 球A的速度大小为
C. 轻杆对A的作用力大小为4mg D. 水平转轴对杆的作用力大小为3mg7.  “慧眼”望远镜是中国第一颗空间X射线天文卫星，既可以实现宽波段、大视场X射线巡天又能够研究黑洞、中子星等高能天体。在利用“慧眼”观测美丽的银河系时，发现某双黑洞间的距离为S，只在彼此之间的万有引力作用下绕它们连线上的某点做匀速圆周运动，其运动周期为T，引力常量为G，则双黑洞总质量为(    )A.  B.  C.  D. 8.  如图所示，斜面倾角为，物块B静止在水平轨道的最左端，斜面与水平轨道平滑连接。将一可视为质点的A物块从离水平面高度为的位置静止释放，到达斜面底端进入水平轨道后与B发生弹性正碰，碰后A恰能反弹到距离水平面高为处。已知物块A与斜面间及B与水平面间的动摩擦因数均为，，则下列说法正确的是(    )A. 物块A与物块B的质量之比为
B. 两物块相碰前瞬间，A的速度大小为
C. 两物块相碰后瞬间，B的速度大小为
D. 碰后B物块还能在水平面上运动9.  如图所示，某球员截断对方传球并转守为攻，断球前瞬间，足球的速度大小为、方向水平向左；断球后瞬间，足球的速度大小为、方向水平向右。若足球的质量为，球员的脚与足球接触的时间为，忽略断球过程中足球受到草地的摩擦力，则对于该过程，下列说法正确的是(    )
 A. 足球的动量改变量的大小为
B. 足球的动量改变量的大小为
C. 足球受到脚水平方向的平均作用力大小为20N
D. 足球受到脚水平方向的平均作用力大小为10N10.  如图所示，一卫星先被发射至近地圆轨道1，然后再变轨到椭圆轨道2上，轨道1、2相切于Q点。经过轨道2上P点时，再次将卫星轨道变到圆轨道3，轨道2、3相切于P点。则以下说法正确的是(    )A. 卫星从轨道1变轨到轨道2需要点火加速
B. 卫星在轨道2上经过P点时的速度大于它在轨道2上经过Q点时的速度
C. 卫星在三条轨道中周期最大的为轨道3，周期最小的为轨道1
D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度11.  如图，小球可视作质点和a、b两根细绳相连，两绳分别固定在细杆上两点，其中b绳长，小球随杆一起在水平面内匀速转动．当两绳都拉直时，a、b两绳和细杆的夹角。若a、b两绳始终张紧，则小球运动的线速度大小可能是(    )A.  B.  C.  D. 12.  如图所示，一轻质定滑轮O固定在天花板上，物块A和B通过竖直轻弹簧栓接在一起，同时用不可伸长的轻绳绕过滑轮连接物块A和C，物块C穿在竖直固定的细杆上。OA竖直，OC间距且水平，此时A、C间轻绳刚好拉直而无作用力。已知物块A、B、C质量均为，不计一切摩擦阻力，g取。现将物块C由静止释放，下滑时物块B刚好被提起，下列说法正确的是(    )A. 此时物块A上升的高度为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 绳子对物块C做功的大小等于物块A动能的增加量
D. 此时物块A速度的大小为13.  某同学做“验证机械能守恒定律”实验，首先按图甲安装好实验器材，然后使重物带动纸带从静止开始下落。关于本实验，下列说法正确的是___________填字母代号；A.先释放纸带，后接通电源B.应选择质量大、密度小的重物进行实验C.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态实验中，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点点与下一点的间距接近的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，在误差允许范围内，若满足关系式___________，可验证机械能守恒。用题目所给字母表示14.  某同学采用如图的装置完成“验证动量守恒定律”实验。安装实验装置时，调节斜槽，须使得槽的末端___________；入射小球的质量、被碰小球的质量应满足___________选填“>”“=”或“<”；不放小球，让小球从斜槽顶端A处由静止释放，小球在斜面上的落点位置为___________选填“M”“P”或“N”；实验中测得从M、P、N到斜槽末端的距离分别为，只要满足关系式___________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的。用题目所给字母表示 15.  飞车表演是杂技团比较受欢迎的节目之一。如图所示，在竖直平面内有半径为R的圆轨道，表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动，已知表演者包括人和摩托车的总质量为m，表演者以的速度过轨道最高点B，并以的速度过最低点A。已知重力加速度为g，求：表演者在最高点的向心加速度大小；表演者在最低点受到轨道的支持力大小。16.  如图所示，一水平放置的光滑操作台上静置有两滑块A、B，用细线将滑块A、B连接，使A、B间的轻质弹簧处于压缩状态、B两物体与弹簧不栓接。剪断细线，滑块A、B被弹簧弹开并最终落到地面，落地点分别为M、N。已知A、B的质量分别为、，操作台距离地面高，M距操作台边缘的水平距离，。试求：水平抛出的初速度大小；落地点N到操作台边缘的水平距离。17.  如图甲，倾角为的斜面固定在水平地面上，轻质弹簧的一端固定在斜面底端，此时弹簧处于自然状态。一质量为的滑块从距离弹簧上端为处由静止释放，已知弹簧劲度系数为，斜面与滑块间动摩擦因数为。设滑块与弹簧接触过程中没有机械能损失，弹簧全过程始终处于弹性限度内不计空气阻力，重力加速度。求滑块与弹簧上端第一次刚好接触时的速度大小；若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度最大时，弹簧所具有的弹性势能为，试求这个最大速度的大小。结果可用根式表示取时刻滑块由静止释放，请在乙图中定性画出滑块在沿斜面下滑的速度与时间的关系图像。图中横坐标轴上的表示滑块与弹簧上端第一次刚好接触的时刻，表示滑块第一次速度达到最大值的时刻，表示弹簧第一次压缩至最短的时刻，纵坐标轴上的为滑块在时刻的速度大小。本问不要求写出计算过程 18.  如图所示，一水平传送带以的速率逆时针转动并嵌于水平台面上，水平台面与传送带上表面等高，且平滑对接。左边台面的O点处放置着质量的物块A，O点距左侧挡板。质量的物块B从右边台面上以的初速度向左滑上传送带。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数，传送带水平部分的长度。传送带两侧的台面均光滑，所有碰撞均不计机械能损失，且碰撞时间不计。两物块均可视为质点，取。求物块B刚滑上传送带时的加速度大小和方向；若两物块发生第2次碰撞的位置仍在O处，求O点与传送带左端的距离d；求第n次碰撞后，物块A的速度大小。
答案和解析 1.【答案】D 【解析】设摆球上升最大高度为h，由机械能守恒定律得，解得，所以上升高度与质量无关，速度变大，高度变高，所以偏离平衡位置的最大距离变大，振幅变大。根据单摆周期公式  ，摆长不变，所以周期不变，频率就不变，故ABC错误，D正确。故选D。
 2.【答案】A 【解析】A.在  时，振子在最大位移处，速度为零，动能最小，故A正确；B.在  时，振子处于平衡位置处，振子势能为零，故B错误；C.在  时，振子位移为负，则回复力沿着正方向，加速度方向为正方向，故C错误；D.在  时，振子位移为零，速度最大，振子动能不为零，所以振动系统能量不为零，故D错误。故选A。
 3.【答案】C 【解析】由于不打滑时，与皮带接触的轮缘各质点的线速度大小相等，则，则A、B两点的线速度大小之比为，AB错误；由于同轴转动的质点角速度相等，则，根据题意，根据角速度与线速度的关系，则结合题意有，根据向心加速度的表达式，解得A、B两点的向心加速度大小之比为，C正确，D错误。故选C。
 4.【答案】B 【解析】A.航天员在太空中处于失重状态，地球对航天员的万有引力提供向心力，不是不受到地球的引力作用，故A错误；B.根据牛顿第二定律可得，解得，故B正确；C.天宫一号的运行速度大小为，故C错误；D.根据可知轨道半径越小加速度越大，由于天宫一号的轨道距地面很近，轨道半径比同步卫星轨道半径小，故天宫一号的加速度大小大于同步卫星的加速度大小，故D错误。故选B。
 5.【答案】B 【解析】A.由图甲可知，内摩托车做加速度减小的加速运动，故A错误；B.在 18s 末电动摩托车的速度恰好达到最大，有，则，故B正确；C.0到 8s 内，摩托车的加速度为，摩托车的牵引力为，故C错误；D.过程中汽车已达到最大功率，所以牵引力做的功为，故D错误。故选B。
 6.【答案】D 【解析】球B运动到最高点时，杆对球B有向下的拉力，大小为 2mg ，根据牛顿第二定律有，解得，则球A的速度大小为，故AB错误；C.对球A根据牛顿第二定律得，解得轻杆对A的作用力大小为，故C错误；D.对轻杆，由平衡条件可得，解得水平转轴对杆的作用力大小，故D正确。故选D。
 7.【答案】C 【解析】设两黑洞的质量分别为  、  ，各自的转动半径分别为  、  ，由万有引力提供向心力可得，，又，联立解得。故选C。
 8.【答案】A 【解析】对A下滑过程由动能定理，解得，对A上滑过程由动能定理，解得，A、B碰撞过程中满足机械能守恒，则有，取向右为正方向，根据动量守恒定律可得，联立解得，，故A正确，BC错误；D.碰撞后，对 B 由动能定理可得，解得，故D错误。故选A。
 9.【答案】BC 【解析】【分析】
规定正方向，结合动量的表达式求出初末动量，从而求出动量的变化量；根据动量定理列式求出足球受到的水平方向的平均作用力大小。
本题考查动量定理的应用，解决本题的关键知道动量、动量的变化量以及冲量和力等都是矢量，求解时注意各物理量的方向。

【解答】
以水平向左为正方向，足球的初、末动量分别为
，
，
足球的动量改变量，
“-”说明的方向水平向右，故A错误、B正确；
足球受到的平均作用力，“-”说明F的方向水平向右，故C正确、D错误。
故选：BC。  10.【答案】AC 【解析】A.卫星从轨道1变轨到轨道2需要点火加速，A正确；B.卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程，引力做正功，动能增大，故卫星在轨道2上经过P点时的速度小于经过Q点时的速度，B错误；C.由开普勒第三定律可得，轨道3的半径大于轨道2的半长轴，轨道1的半径最小，故卫星在三条轨道中周期最大的为轨道3，周期最小的为轨道1，C正确；D.由牛顿第二定律可得，解得，卫星在轨道2上经过P点时和在轨道3上经过P点时到地心的距离相等，故加速度大小相等，D错误。故选AC。
 11.【答案】CD 【解析】当b绳恰好拉直，但  时，小球的转动速度为  ，有，，解得，当a绳恰好拉直，但  时，小球的转动速度为  ，有，，解得，要使两绳都拉紧。故选CD。
 12.【答案】ABD 【解析】A.物体下滑  ，则绳伸长后的长度为，各物理量如图所示：故物块A上升的高度为绳子伸长的长度，有，故A正确；B.设初态弹簧的压缩量为  ，A物块平衡而绳无拉力，有，当物块B刚要离开地面时弹簧的伸长量为  ，对物块B有，由几何关系有，联立各式解得，，故B正确；C.轻绳对C做负功的同时对A做正功，同一根轻绳做功传递能量而不损失能量，有，对A分析可知，弹簧的初态压缩量  等于末态伸长量  ，则弹簧的弹力对A做功等于零，由动能定理可得，即可知绳子对物块C做功的大小大于物块A动能的增加量，故C错误；D.轻绳两端的物体的瞬时速度关系为，，对系统由动能定理有，代入数据联立解得，故D正确；故选ABD。
 13.【答案】；
 【解析】实验中应先接通电源再释放纸带，故A错误；B.为了减小阻力的影响，应选质量大、密度大、体积小的重物进行实验，故B错误；C.为了减小纸带与限位孔间的摩擦阻力，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故C正确。故选C。从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为，打B点时，重物的速度为，则从打O点到打B点的过程中，重物动能的增加量为，若要验证机械能守恒，则需满足，即。
 14.【答案】切线水平  ；
；
；
 【解析】  为了保证小球从斜槽末端开始做平抛运动，则必须保证斜槽末端切线水平；为了防止入射小球碰撞后反弹，入射小球的质量应大于被碰小球的质量，故；当和相碰后，的速度增大，的速度减小，所以N为的落点，M为碰后的落点，P为不放时的落点；碰撞前小球的落点为P，设其水平速度为，碰后的水平速度为，的水平速度为，斜面的倾角为，根据平抛运动的规律，
有，，由此可得，同理可得，，只要满足，即，就能说明两球碰撞前后动量守恒。
 15.【答案】解：表演者在最高点的向心加速度大小为；表演者在最低点时，由牛顿第二定律可得，解得表演者在最低点受到轨道的支持力大小为。 【解析】见答案
 16.【答案】解：滑块A做平抛运动，竖直方向有，解得，水平方向有，解得A水平抛出的初速度大小为；滑块A、B被弹簧弹开过程满足动量守恒，则有，解得滑块B做平抛运动的初速度大小为，B落地点N到操作台边缘的水平距离为。 【解析】见答案
 17.【答案】解：对滑块进行受力分析，由几何知识及动能定理可得，代入数据解得；当达到最大速度时，记弹簧的形变量为，
对滑块进行受力分析可得，
解得，由能量守恒可得，代入数据解得；在接触弹簧前，滑块做匀加速直线运动，当速度达到后开始接触弹簧，之后弹簧做加速度减小的加速运动，直到达到最大速度，加速度为零，再之后做加速度增大的减速运动，直到速度为零，其图如图所示： 【解析】见答案
 18.【答案】解：物块B刚滑上传送带时，速度向左，由于，可知物块B受到向右的摩擦力，根据，解得，方向水平向右；设B在传送带上一直做匀减速运动，到传送带左端时速度  ，
根据牛顿第二定律和运动学公式可得，解得，可知实际运动情况是B减速到与传送带速度相同后，做匀速运动，离开传送带后，与A第一次碰前，速度为，取向左为正方向，设A、B发生第一次碰撞后的速度分别为  和  ，
根据动量守恒定律和机械能守恒定律有，，解得，，代入数据可得，，B匀速到达传送带，在传送带上先减速到零，再反向加速，
由于  大小小于传送带的速度，所以离开传送带时，B的速度大小仍为  ，则，解得，，取向左为正方向，第二次碰撞前，A向右运动，B向左运动，设第二次碰撞后A的速度为  ，B的速度为  ，
根据动量守恒定律和机械能守恒定律有，，联立代入数据可得，，即第二次碰撞后，A静止在O点，B以的速度向右冲上传送带，减速到零后向左加速，离开传送带时的速度为，
重复第一次碰撞的过程，由可知，第三次碰撞后AB的速度与第一次碰撞后的结果相同，
以此类推，第四次碰撞后的结果与第二次撞后的结果相同。故当n为奇数时，当n为偶数时。 【解析】见答案