2021-2022学年陕西省渭南市富平县高一下学期期末质量检测物理试题含解析

  富平县2021-2022学年度第二学期期末质量检测

高一物理试题

注意事项：

1.本试卷共6页，全卷满分100分，答题时间90分钟；

2.答卷前，考生须准确填写自己的姓名、准考证号，并认真核准条形码上的姓名、准考证号；

3.选择题必须使用2B铅笔填涂，非选择题必须使用0.5毫米黑色墨水签字笔书写，涂写要工整、清晰：

4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题卷不回收。

第I卷（选择题 共46分）

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，计30分.在每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题目要求）

1. 牛顿时代科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是（　　）

A. 伽利略研究了第谷的行星观测记录，提出了行星运动定律

B. 卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律

C. 哈雷在实验室中准确地得出了引力常量G的数值，使得万有引力定律有了现实意义

D. 牛顿通过月地检验，验证了万有引力定律

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．开普勒通过对第谷的行星观测记录研究，总结出了开普勒行星运动规律，故A错误；

BC．卡文迪许通过实验准确地测得了引力常量G的数值，使得万有引力定律有了现实意义，故BC错误；

D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，并通过月地检验，验证了万有引力定律，故D正确。

故选D。

2. 下列说法正确的是（  ）

A. 做曲线运动的物体，其加速度方向一定是变化的

B. 提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干

C. 物体所受合外力为零时，机械能一定守恒

D. 经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体

【答案】B

【解析】

【详解】A．物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，物体在恒力作用下，可以做曲线运动，加速度可以恒定，例如平抛运动，故A错误；

B．根据，可知提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干，故B正确；

C．物体竖直向上做匀速直线运动所受合外力为零，但机械能增加，故C错误；

D．我们现在的力学分为经典力学和量子力学，其中经典力学是指以牛顿的三大定律为基础的现代力学体系，其适用范围是宏观低速；在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，故D错误。

故选B。

3. 如图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，电梯从静止开始匀加速上升，到达一定速度后再匀速上升，若以N表示水平梯板对人的支持力，G为人受到的重力，f为电梯对人的静摩擦力，下列结论正确的是（   ）

A. 加速运动过程中f≠0，f、N，G都做功 B. 加速运动过程中f≠0，N不做功

C. 匀速运动过程中f≠0，N，G都做功 D. 匀速运动过程中f≠0，N，G都不做功：

【答案】A

【解析】

【分析】运动的分解方法有两种：分解速度而不分解加速度，分解加速度而不分解速度．

【详解】A、B、加速过程中，人的加速度斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得：ax=acosθ，方向水平向右；ay=asinθ，方向竖直向上，水平方向受静摩擦力作用，f=ma=macosθ，水平向右，竖直方向上有位移，所以重力和支持力都做功，在水平方向上有位移，则摩擦力也做功，故A正确，B错误．C、D、匀速过程中，人受力平衡，水平方向无相对运动趋势则不受摩擦力，但在竖直方向上有位移，所以重力和支持力都做功，故C、D错误；故选A．

【点睛】解决本题时可以把加速度进行分解，结合牛顿第二定律求解；然后再根据功的公式进行分析，注意功的正负的判断．

4 如图所示，一辆汽车正通过一段弯道公路，视汽车做匀速圆周运动，则（　　）

A. 该汽车速度恒定不变

B. 汽车左右两车灯的线速度大小相等

C. 若速率不变，则跟公路内道相比，汽车在外道行驶时所需的向心力较小

D. 若速率不变，则跟晴天相比，雨天路滑时汽车在同车道上行驶时所需的向心力较小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．拐弯过程中汽车各部位周期相等，因此角速度相等，根据

v=ωr

可知，汽车外侧的车灯线速度大，且线速度方向不断变化，该汽车速度发生了变化，故AB错误；

C．由向心力公式

可知，若速率不变，则跟公路内道相比，汽车在外道行驶时所需的向心力较小，故C正确；

D． 若速率不变，汽车在同车道上行驶时所受的向心力大小不变，但由于雨天最大静摩擦力减小，所以容易出现离心现象，故D错误。

故选C。

5. 如图所示，碰碰车周围有橡胶做成的缓冲装置，可以减小碰撞中的撞击力。某次两车相向而行，相撞前的速度大小均为1.5m/s，碰撞过程作用时间约为0.2s，每辆碰碰车和人的总质量约为100kg。则两车碰撞过程中的平均作用力大小约为（　　）

A. 125N B. 375N C. 750N D. 1500N

【答案】C

【解析】

【详解】以其中一辆小车碰前速度方向为正方向，根据动量定理可得

解得

C正确，故选C。

6. 动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组。带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车。设动车组运行过程中的阻力与质量成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若开动一节动车带三节拖车，最大速度可达到150km/h。当开动二节动车带三节拖车时，最大速度可达到（　　）

A. 200km/h B. 240km/h C. 280km/h D. 300km/h

【答案】B

【解析】

【详解】设每节车厢质量为m，一节动车带动三节拖车以最大速度行驶时所受阻力为

（k为比例常数）

每节动车的额定功率为P，则有

当改为二节动车带三节拖车以最大速度行驶时，则有

联立解得

故选B。

7. 一般小船（可视为质点）要渡过一条两岸平行的河流，河宽为150m，小船在静水中的速度大小为10m/s，水流的速度大小为8m/s，则（　　）

A. 小船渡河的最短时间为15s

B. 小船不能垂直于河岸到达正对岸

C. 小船以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为100m

D. 小船以最短位移渡河时，渡河时间为20s

【答案】A

【解析】

【详解】A．船头指向河对岸时，小船渡河的时间最短为

沿水流方向的位移大小为

故A正确，C错误；

B．小船在静水中的速度大小大于水流的速度大小，小船能垂直于河岸到达正对岸，故B错误；

D．小船以最短位移渡河时，渡河时间为

故D错误。

故选A。

8. 如图所示，一小球在细绳作用下在水平面内做匀速圆周运动，小球质量为，细绳的长度为，细绳与竖直方向的夹角为，不计空气阻力和小球尺寸。下列说法正确的是（　　）

A. 小球受重力、绳的拉力和向心力作用

B. 小球的向心力大小为

C. 小球受到的拉力大小为

D. 小球做圆周运动的角速度大小为

【答案】C

【解析】

【分析】根据题中“一小球在细绳作用下在水平面内做匀速圆周运动”可知，本题考查圆锥摆，根据匀速圆周运动的规律，运用向心力公式、数学知识等，进行分析推断。

【详解】A．小球受重力和拉力两个力作用如图所示，两个力的合力提供向心力，故A错误；

B．重力和拉力的合力方向沿水平方向指向圆心，由几何知识可知向心力的大小为

故B错误；

C．由几何知识可知小球受到的拉力大小为

故C正确；

D．小球在水平面内做匀速圆周运动，根据向心力公式

解得

故D错误。

故选C。

9. 在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为m、长为l的绳，其绳长的四分之一悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中，绳子的重力做功和重力势能变化如何（桌面离地高度大于l）（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】设桌面为零势能面，将链条分成水平部分和竖直部分两段，水平部分的重力势能为零，竖直部分的重心在竖直段的中间，高度为，而竖直部分的重力为，重力势能

绳子刚好全部离开桌面，则高度为，而竖直部分的重力为，重力势能

重力势能的变化量

重力做的功

故A正确，BCD错误。

故选A。

10. 在某平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到某一值时，立即关闭发动机后滑行至停止，其v-t图象如图所示．汽车牵引力为F，运动过程中所受摩擦阻力恒为Ff，全过程中牵引力所做的功为W1，克服摩擦阻力做的功为W2，则下列关系中正确的是

A. F：Ff = 4：1 B. F：Ff = 1：3 C. W1：W2= 4：3 D. W1：W2= 3：4

【答案】A

【解析】

【详解】由图可知，物体先做匀加速直线运动，1s末速度为v，由动能定理可知：（F-f）L1=mv2；减速过程中，只有阻力做功：fL2=0-mv2； 则可得：（F-f）L1=fL2，由图象可知，L1：L2=1：3，解得：F：f=4：1，故A正确，B错误；对全程由动能定理得：W1-W2=0，可得W1：W2=1：1，故CD错误.

故选A.

二、多项选择题（本大题共4小题，每小题4分，计16分，每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）

11. 北斗导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统。如图所示是其中三颗卫星的轨道示意图，三颗卫星均绕地球做圆周运动，是地球同步卫星。则下列说法正确的是（    ）

A. 卫星可以经过西安正上空

B. 卫星的角速度相等

C. 卫星的运行速率为

D. 卫星的运行周期为24h

【答案】BD

【解析】

【详解】A．卫星是地球同步卫星，其轨道平面与赤道平面重合，即卫星在赤道正上方运行，不可能经过西安正上空，故A错误；

B．由图可知卫星的轨道半径相等，则由公式

可得

即卫星的角速度相等，故B正确；

C．由图可知卫星的轨道半径大于地球半径，所以其运行速率小于第一宇宙速度，即小于，故C错误；

D．由图可知卫星的轨道半径相等，则由公式

可得

所以卫星的运行周期与a的相等，为24h，故D正确。

故选BD。

12. 如图所示，从地面上同一位置A抛出两个小球甲、乙，且都落在同一点B，甲球运动最高点比乙球高，不计阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 甲乙两球运动时加速度相同 B. 甲乙两球运动时间相同

C. 甲乙两球在最高点速度相同 D. 甲乙两球初速度大小可能相同

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．两球抛出后，只受重力作用，其加速度相同，故A正确；

B．从两球轨迹，可看出甲球初速度的竖直分量较大，说明抛出时，初速度的竖直分量较大，根据公式

可知，甲球运动时间大于乙球，故B错误；

C．两球在最高点时，只具有初速度的水平分量，依题意有

因两球的水平位移相同，而甲球所用时间更长，故甲球的初速度的水平分量较小，故甲球在最高点速度较小。故C错误；

D．根据以上选项分析，可知两球的初速度两个分量均不相同，但初速度夹角具体的数值没有给出，故有可能出现两球初速度大小相同，故D正确。

故选AD。

13. 一个质量为的平板车静止在光滑的水平面上，在平板车的车头与车尾站着甲、乙两人。质量分别为和，当两人分别以速率相向而行时（    ）

A. 当时，车子与甲运动方向一致

B. 当时，车子与甲运动方向一致

C. 当时，车子静止不动

D. 当时，车子运动方向与乙运动方向一致

【答案】CD

【解析】

【详解】甲、乙两人及平板车组成了一个系统，由于水平地面光滑且系统不受外力，所以系统的动量守恒，由题可知，该系统的初动量为零。当甲、乙两人相向而行时，两人动量的方向相反，如果动量大小相等，即当时，则两人的动量和为零，平板车也将保持不动；如果甲的动量大于乙的动量，即当时，两人的动量和不为零，动量和的方向与甲的运动方向相同，则平板车必然具有一个等大反向的动量，才能使系统的动量为零，即平板车的运动方向与甲的运动方向相反，与乙的方向相同。反之亦然。故AB错误，CD正确。

故选CD。

14. 一个质量为m的物体以某一速度从A 点冲上倾角为30°的斜面，其运动的加速度为0.75g，物体在斜面上上升的最大高度为h，则物体在此过程中（　　）

A. 重力势能增加了mgh

B. 动能损失了mgh

C. 机械能损失了0.25mgh

D. 物体克服摩擦力的功率随时间在减小

【答案】AD

【解析】

【详解】A．物体上升高度为h，克服重力做功为mgh，则重力势能增加了mgh，故A正确；

B．根据牛顿第二定律知，物体所受的合力为

F合＝ma＝mg

方向沿斜面向下，根据动能定理得

所以物体的动能减小1.5mgh，故B错误；

C．物体的动能减小1.5mgh，重力势能增加mgh，所以机械能减小0.5mgh，故C错误；

D．物体克服摩擦力的功率为

P＝fv＝f（v0－at）

f、v0、a不变，所以物体克服摩擦力的功率随时间在均匀减小，故D正确；

故选AD。

第II卷（非选择题 共54分）

三、实验探究题（本大题共4题，计24分）

15. 某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。

（1）关于实验要点，下列说法正确的是________。

A.调节斜槽，使斜槽槽口切线水平      B.每次释放小球的位置可以不同

C.每次必须由静止释放小球            D.实验时，纸板面不一定竖直放置

（2）某次实验中频闪照相得到小球的位置如图乙所示，A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置，已知频闪照相的周期为，坐标纸每小格边长为，则小球从槽口抛出的初速度大小为_____，B点离槽口的水平距离x为_________m。（结果均保留一位小数）

【答案】    ①. AC    ②. 1.5    ③. 0.3

【解析】

【详解】(1)[1]A．调节斜槽，使斜槽槽口切线水平，可以保证小球做平抛运动，故A正确；

B．每次释放小球的位置必须相同，才能保证每一次平抛的初速度相同，故B错误；

C．每次必须由静止释放小球，才能保证每一次平抛的初速度相同，故C正确；

D．实验时，纸板面一定竖直放置，才能得到完整的平抛轨迹，故D错误。

故选AC。

(2)[2]设坐标纸每小格的边长为l，由图可知，从A到B水平方向，有

解得

[3]设小球从槽口经时间t运动到B点，从A到B和从B到C，水平位移相同，即该两段运动过程的时间间隔相同，竖直方向有

则B点离槽口的水平距离x为

联立可得

16. 如图所示是某同学探究“细线的拉力做功与速度的关系”的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B ，在滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放，用刻度尺测量出A处和光电门B之间的水平距离。

（1）若计时器显示遮光条经过光电门B的时间为，则滑块经过光电门B的速度大小为___________。（用已知物理量符号表示）

（2）下列不必要的一项实验要求是____________。（填序号）

A.应使A位置与光电门间的距离适当大些

B.应将气垫导轨调节水平

C.应使细线与气垫导轨平行

D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

（3）为探究细线的拉力做功与速度的关系，改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间，通过描点要作出它们的线性关系图像，处理数据时纵轴为，横轴应为____________。（填序号）

A.        B.       C.       D.

【答案】    ①.     ②. D    ③. C

【解析】

【详解】（1）[1]经过光电门时的瞬时速度可以近似认为是滑块经过光电门的平均速度，即

（2）[2]A．应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，选项A正确；

BC．应将气垫导轨调节水平，且保持拉线方向与木板平面平行，此时拉力等于合力，选项BC正确；

D．拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小无关，选项D错误。

本题选不必要的，故选D。

（3）[3]根据动能定理有

可知要作出它们的线性关系图像，处理数据时纵轴为F，横轴应为。

故选C

17. （1）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。在下面所列举的几个实验操作步骤中，你认为没有必要进行或错误的步骤是______________（填序号）

A．按照图示的装置安装器件

B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上

C．用天平测量出重物的质量

D．先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关

E．选择一条纸带，用刻度尺测出重物从起始点（此时重物的速度为零）下落的高度、、、…、，计算出对应的瞬时速度、、…….

F．分别算出和，在实验误差允许范围内看是否相等。

（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点周期为，自由下落的重物质量为，打出一条理想的纸带，数据如图乙所示，取，之间有多个点没画出。从起始点（此时重物的速度为零）到打下B点的过程中，重力势能的减少量___________，此过程中物体动能的增量__________J。分析数据得出实验结论。（结果均保留两位有效数字）

【答案】    ①. BCD    ②. 0.49    ③. 0.48

【解析】

【详解】（1）[1]B．打点计时器应接到学生电源的交流输出端上，选项B错误；

C．验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，不必要用天平测量物体的质量，选项C错误；

D．实验时应先接通电源，再释放纸带，选项D错误。

故选BCD。

（2）[2]重力势能的减小量

△Ep=mgh=1×9.8×0.0501J=0.49J

[3]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B点的速度

动能的增加量

18. 如图所示，某实验小组同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过测量___________间接解决这个问题。（填序号）

A. 小球开始释放高度         B．小球抛出点距地面的高度

C．小球做平抛运动的射程        D．小球做平抛运动的时间

（2）图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射小球多次从斜轨上S位置处静止释放，找到其平均落地点的位置，测量长度；然后，让被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上S位置处静止释放，与小球相碰，并多次重复，分别找到相碰后平均落地点的位置，分别测量长度。最后用天平测量两个小球的质量分别为、。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为__________；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为___________。（均用已知物理量符号表示）

【答案】    ①. C    ②.     ③.

【解析】

【详解】(1)[1]实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量小球做平抛运动的射程间接地解决这个问题。

故选C。

(2)[2]根据平抛运动

解得

根据动量守恒定律

解得

实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量小球做平抛运动的射程间接地解决这个问题。

[3]若碰撞是弹性碰撞，根据机械能守恒定律

解得

四、计算题（本大题共3小题，计30分。解答写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出必要的数值和单位）

19. 在水平地面上方某一高度处沿水平方向抛出一个质量的小物体，抛出后物体的速度方向与水平方向的夹角为，落地时物体的速度方向与水平方向的夹角为，重力加速度取。求：

（1）物体平抛时的初速度；

（2）抛出点距离地面的竖直高度；

（3）物体从抛出点到落地点重力做功的平均功率。

【答案】（1）10m/s；（2）15m；（3）50W

【解析】

【详解】（1）对抛出t1＝1s后物体的速度和落地时物体的速度分解如图所示，竖直分速度满足

vy1＝gt1＝10m/s

由题意可得

tan45°＝

解得物体平抛时的初速度为

v0＝10m/s

（2）物体落地时竖直分速度为

vy2＝v0tan60°＝10m/s

抛出点距离地面的竖直高度为

h＝＝15m

（3）物体在空中运动的时间

t＝＝s

物体从抛出到落地重力做功

重力做功的平均功率

20. 如图所示，火星的半径为R，“好奇号”登陆火星前在火星表面绕火星做匀速圆周运动的周期为T，将地球和火星的公转均视为匀速圆周运动，火星到地球的最远距离约为最近距离的五倍，引力常量为G。

（1）求火星的质量M及平均密度；

（2）火星年相当于多少地球年？

【答案】（1），；（2）（年）

【解析】

【详解】（1）设“好奇号”质量为m，由“好奇号”所受万有引力提供它做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得

解得

M =

又

联立解得

（2）设地球和火星的公转半径分别为r1，r2，由火星到地球的最远距离约为最近距离的五倍可得

r1+r2=5×（r2-r1）

由开普勒第三定律

联立解得

（年）

21. 如图所示，在粗糙水平地面上A点固定一个半径为R的光滑竖直半圆轨道，在A点与地面平滑连接。轻弹簧左端固定在竖直墙上，自然伸长时右端恰好在O点，OA=3R。现将质量为m的物块P，从与圆心等高处的B点由静止释放，物块压缩弹簧至E点时速度为0（位置未标出），第一次弹回后恰好停在A点。已知物块与水平地面间动摩擦因数，重力加速度为g求：

（1）物块P第一次到达圆轨道A点时速度；

（2）OE的长度及弹簧的最大弹性势能；

（3）若换一个材料相同的物块Q，在弹簧右端将弹簧压缩到E点由静止释放，物块Q质量mx多大时在通过半圆轨道上运动时不脱离轨道？（mx用物块P的质量m表示）

【答案】（1）；（2）R，；（3）或

【解析】

【详解】（1）物块P从B到A由能量守恒

解得

（2）物块P从B到E，由能量守恒

物块P由E到A，由能量守恒

解得

（3）若使物块Q不脱离轨道有两种情形：第一种情形，物块Q在C点刚好做圆周运动，则Q在C点时，由向心力公式

解得

所以要使物块Q不脱离轨道，从E到C由能量守恒可知

解得

第二种情形，物块Q能冲上圆弧轨道并且在圆弧轨道的上升高度不超过圆弧轨道B点，则物块Q由E到A由能量守恒可知

物块Q从E到B由能量守恒可知

联立解得

综上物块Q的质量应满足

或者