2022-2023学年四川省绵阳市三台县三台中学高一下学期末模拟物理试题（二）含解析

  四川省三台中学2022-2023学年高一下学期末物理模拟试题二

第I卷（选择题56分）

一、单项选择题，本大题9小题，每小题4分，共36分。在每小题给出的四个选项中只有一个是正确的。

1. 关于经典力学理论，下述说法中正确的是（　　）

A. 经典力学适用于宏观、低速、弱引力场

B. 相对论和量子力学证明了经典力学是错误和过时的

C. 经典力学认为时空是相对的

D. 经典力学可以预言各种尺度下的运动

【答案】A

【解析】

【详解】A．经典力学适用于宏观、低速、弱引力场，A正确；

B．相对论和量子力学适用于微观高速粒子的运动，并没有否定经典力学，B错误；

C．经典力学中，认为时间和空间都是绝对的，C错误；

D．经典力学不适用于微观、高速情况下的运动，D错误。

故选A。

2. 一物体做匀速圆周运动，角速度为，在任意一段时间t内（　　）

A. 加速度恒定不变 B. 线速度恒定不变

C. 位移大小是 D. 线速度方向改变

【答案】D

【解析】

【详解】A．加速度大小不变，方向不断变化，选项A错误；

B．线速度大小不变，方向不断变化，选项B错误；

C．根据题中条件，半径未知，则不能求解位移大小，选项C错误；

D．线速度方向改变

选项D正确。

故选D。

3. “天问一号”于2020年7月23日成功发射，经过多次变轨，于2021年5月15日成功着陆火星，着陆后“祝融号”火星车成功传回遥测信号。已知“天问一号”在距火星表面高度为的圆形轨道上运行的周期为，火星的半径为，引力常量为，忽略火星自转的影响，则以下说法正确的是（　　）

A. “天问一号”在地球上的发射速度等于第三宇宙速度

B. “天问一号”在着陆火星的过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒

C. 火星的平均密度为

D. 火星的第一宇宙速度为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于“天问一号”飞到火星位置时，已经脱离地球的束缚，但没有脱离太阳的束缚，因此在地球上的发射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，选项A错误；

B．“天问一号”在着陆火星的过程中，火星引力做正功，因此引力势能减少，动能增加，机械能守恒，选项B错误；

C．由于

而

可得火星的密度

选项C错误；

D．根据

联立解得火星的第一宇宙速度

选项D正确。

故选D。

4. 一质点做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用，该质点（　　）

A. 可能做曲线运动，速度先减小为零再逐渐增大

B. 可能做曲线运动，但经相同的时间速度的变化不同

C. 可能做直线运动，速度先减小为零再逐渐增大

D 可能做直线运动，速度先增大后减小

【答案】C

【解析】

【详解】CD．若恒力与速度方向相同，则质点速度逐渐增大，若恒力与速度方向相反，则质点速度先减小为零再反向逐渐增大，C正确，D错误；

B．若恒力与速度方向不在同一直线，质点做曲线运动，恒力作用下加速度不变，故经相同的时间速度的变化相同，B错误；

A．质点做曲线运动时，垂直恒力方向的分速度大小不变，故速度不可能减小为零，A错误。

故选C。

5. 如图所示，四个相同的小球在距地面相同的高度处以相同的速率分别竖直下抛、竖直上抛、平抛和斜抛，不计空气阻力，则下列关于这四个小球从抛出到落地过程的说法中正确的是 (　　)

A. 小球飞行过程中单位时间内的速率变化量相同

B. 从开始运动至落地，重力对小球做功的平均功率相同

C. 小球落地时，重力的瞬时功率相同

D. 从开始运动至落地，重力对小球做功相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．因为抛体运动的加速度恒为g，所以单位时间内速度的变化量相同，但单位时间内速率的变化量不是相同的，故A错误；

C．重力小球落地时做功的瞬时功率公式为，是竖直方向的分速度，四个球落地时竖直方向的分速度不全相同，竖直下抛、竖直上抛最大，重力落地时重力的瞬时功率最大，平抛运动的物体落地竖直速度最小，重力的瞬时功率最小，故C错误；

BD．重力做功

起点与终点的竖直高度相等，重力相等，重力做功相等，四个小球抛出后，加速度都是g，竖直方向都做匀变速直线运动，设高度为h，则有：

对于第一个球

第二个球：先上升后下落，返回出发点时，速率等于，则知竖直上抛小球的运动时间大于竖直下抛小球运动时间；

第三个球做平抛运动

第四个球竖直方向：做竖直上抛运动，运动时间比平抛运动时间长，故可知竖直下抛的小球运动时间最短，竖直上抛的小球运动时间最长；

由平均功率公式知重力对每个小球做的功相同，但运动时间不同，故平均功率不同，D正确B错误。

故选D。

6. 一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶，汽车所受牵引力F随时间t变化关系图线如图所示。若汽车的质量为1.2×103kg，阻力恒定，汽车发动机的最大功率恒定，则以下说法正确的是（　　）

A. 汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动

B. 汽车运动的最大速度是25m/s

C. 汽车发动机的最大功率为3×104W

D. 汽车匀加速运动阶段的加速度为1.25m/s2

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图可知，汽车所受牵引力先不变，后减小，再不变，说明汽车先做匀加速直线运动，后做加速度减小的加速运动，再做匀速直线运动，故A错误；

CD．由图可知，0~4s内，汽车的所受牵引力的大小为5×103N，阻力大小为2×103N，则

联立解得

，

故CD错误；

B．当汽车达到最大速度时，牵引力等于阻力，所以

解得

故B正确。

故选B。

7. 如图所示，汽车通过绳子绕过定滑轮连接重物M一起运动，不计滑轮摩擦和绳子质量，已知汽车以匀速向左运动，重物的速度用表示。则（　　）

A. 绳子的对M拉力恒定 B. 汽车的功率恒定

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】将汽车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，根据平行四边形定则可得

汽车在匀速向左运动，绳子与水平方向夹角减小，所以M的速度增大，但速度不是均匀变化，说明M的加速竖直向上且不断变化，根据牛顿第二定律可知绳子对M的拉力是变力，根据功率公式

速度v恒定，可知汽车的功率变化。

故选C。

8. 质量为m的汽车在一山坡上行驶，下坡时关掉油门，汽车速度保持不变；若汽车保持恒定功率P下坡，速度由增至需要的时间为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】汽车下坡时关闭油门，速度保持不变，汽车处于平衡状态，所受合力为零，即汽车重力的分力等于阻力，则汽车以恒定功率下坡时所受合外力等于汽车的牵引力，合力做的功等于牵引力做的功，对汽车，由动能定理得

解得

故选C。

9. 如图所示，光滑小球串在三杆夹角均为的Y形杆上，三杆结点为O，Y形杆的一杆竖直，并绕该竖直杆匀速旋转，使小球维持在距O点l处，重力加速度为g，则Y形杆旋转的角速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】小球在水平面内做匀速圆周运动，圆周半径为

小球所受的合力提供向心力，即

由向心力公式

可得

故选A。

二、本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

10. 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，若卫星运行中通过变轨周期增大了，卫星变轨后仍做匀速圆周运动，则（　　）

A. 卫星的高度减小 B. 卫星的线速度减小

C. 卫星的角速度增大 D. 卫星的向心加速度减小

【答案】BD

【解析】

【详解】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据

可得

若卫星运行中通过变轨周期增大了，则离地面的高度增大，线速度减小，角速度减小，向心加速度减小。

故选BD。

11. 如图，圆盘在水平面内以角速度ω绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴r处有一质量为m的小物体随着圆盘一起转动；某时刻开始圆盘做减速转动直到停止，物体相对圆盘始终保持静止。则在圆盘做减速运动过程中，下列说法正确的是（　 　）

A. 小物体所受摩擦力的方向仍沿半径方向

B. 小物体所受摩擦力的方向与半径垂直

C. 小物体所需要的向心力小于物体的合力

D. 小物体克服摩擦力所做的功为

【答案】CD

【解析】

【详解】AB．小物体所受摩擦力的方向与半径成一定的角度向后，该摩擦力指向圆心的分力只改变线速度的方向，沿着切线向后的分力改变线速度的大小，使圆盘减速，AB错误；

C．小物体所受的合力等于该物体所受的摩擦力，小物体所需要的向心力等于摩擦力指向圆心的分力，所以小物体所需要的向心力小于物体的合力，C正确；

D．根据动能定理得

解得

D正确。

故选CD。

12. 一同学将小球从地面以100J的初动能竖直向上抛出，上升时经过A点，动能减少20J，重力势能增加12J。设空气阻力大小不变，小球可视为质点，以地面为零势能面，则（　　）

A. 小球所受重力大小是空气阻力大小的1.5倍

B. 到达最高点时，小球的重力势能100J

C. 落回地面前瞬间，小球机械能为25J

D. 下降过程，小球的动能和重力势能相等时其动能为15J

【答案】AD

【解析】

【详解】A．物体以100J的初动能竖直向上抛出，做竖直上抛运动，当上升到A点时，动能减少了20J，重力势能增加了12J，机械能损失了8J。对从抛出点到A点的过程，根据功能关系

mgh+fh=20J

fh=8J

则得：空气阻力与重力大小之比为

f：mg=2：3

故A正确；

B．根据功能关系可知：合力做功为-20J，空气阻力做功为-8J，合力做功是阻力做功的2.5倍，则当上升到最高点时，动能为零，动能减小了100J，合力做功为-100J，则阻力做功为-40J，机械能减小40J，因此在最高点时机械能为

100J-40J=60J

故到达最高点时，小球的重力势能60J，故B错误；

C．由上知，从A点到最高点机械能减小40J，当下落过程中，由于阻力做功不变，所以又损失了40J。因此该物体回到出发点A时的机械能为

100J-40J-40J=20J

故C错误；

D．在最高点时机械能为100J-40J=60J，即重力势能为60J

mg=1.5f

下降过程中阻力做功

fx=40J

设下降离地面x2时，动能和重力势能相等，有

60-mgx2-f（x-x2）=mgx2

则得

x2=x

f（x-x2）=30J

则动能和重力势能相等时的机械能为30J，则动能为15J，故D正确；

故选AD。

13. 蹦床比赛中运动员从最高点下落过程可简化为下述物理模型：如图，运动员从O点自由下落到轻弹簧床上a位置开始与轻弹簧接触，此时向下压缩弹簧。运动员运动到b处时，轻弹簧对运动员的弹力与运动员的重力平衡。运动员运动到c处时，到达最低点。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 由O向a运动的过程中运动员处于完全失重状态，其机械能减少

B. 由a向b运动的过程中运动员处于失重状态，其机械能减少

C. 由a向b运动的过程中运动员处于超重状态，其动能增加

D. 由b向c运动的过程中运动员处于超重状态，其机械能减少

【答案】BD

【解析】

【详解】A．运动员由O向a运动的过程中，做自由落体运动，加速度等于竖直向下的重力加速度g，处于完全失重状态，此过程中只有重力做功，运动员的机械能守恒，故A错误；

BC．运动员由a向b运动的过程中，重力大于弹簧的弹力，加速度向下，运动员处于失重状态，运动员和弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的弹性势能增加，运动员的机械能减少，由于运动员向下加速运动，运动员的动能还是增大的，故B正确，C错误；

D．运动员由b向c运动的过程中，弹簧的弹力大于小球的重力，加速度方向向上，处于超重状态，弹簧继续被压缩，弹性势能继续增大，运动员的机械能继续减小，故D正确。

故选BD。

14. 如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是

A. 电动机多做的功为mv2

B. 物体在传送带上的划痕长

C. 传送带克服摩擦力做功为mv2

D. 电动机增加的功率为μmgv

【答案】BD

【解析】

【详解】A．电动机多做的功转化成了物体的动能和内能，物体在这个过程中获得动能就是，所以电动机多做的功一定要大于．故A错误．

B．物体在传送带上的划痕长等于物体在传送带上的相对位移，物块达到速度v所需的时间

在这段时间内物块的位移

传送带的位移

则物体相对位移

故B正确．

C．传送带克服摩擦力做的功就为电动机多做的功，所以由A的分析可知，C错误；

D．电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率，大小为

所以D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷（共52分）

三.本大题3小题，每空2分，共18分。

15. 某中子星的质量，半径，引力常量，则此中子星表面的重力加速度是______；一颗小卫星贴近这颗中子星表面沿圆轨道运动的速度是______。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]中子星表面的物体所受万有引力近似等于自身重力，有

解得

[2]中子星对小行星的万有引力提供其做圆周运动的向心力，有

解得

16. 用如图（a）所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点，在如图（b）所示的白纸上建立以抛出点为坐标原点、水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系（已知g=10m/s2）。

（1）下列说法正确的是________________。

A.斜槽轨道必须光滑，且小球每次要从斜槽同一位置由静止释放

B.需调节斜槽，保证其末端水平

C.需调节硬板，保证硬板在竖直平面内

D.本实验必需的器材还有刻度尺和秒表

（2）在图（b）中实验记录到有一个位置明显发生偏差的点，其产生的原因可能是：该次实验时，小球在斜槽释放的位置与其它几次相比偏________（“高”或“低”）。

（3）根据图（b）记录的点可求得钢球平抛的初速度大小为___________m/s（结果保留两位有效数字）。

【答案】    ①. BC    ②. 低    ③.

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]A．为了保证小球平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A错误；

BC．为保证小球做平抛运动，安装斜槽时其末端切线必须水平，且让小球出射方向与硬板平行，让其在竖直面运动，故BC正确；

D．小球平抛运动的时间可以根据竖直位移求出，不需要秒表，故D错误。

故选BC

(2)[2]由图可知，第5个点明显不到线上，水平方向的位移小了很多，是由于水平方向的初速度太小，所以原因是：小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次的位置偏低。

(3)[3]在竖直方向上，根据

得

小球做平抛运动的初速度

17. 某同学用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验时，所用交流电源的频率为50 Hz，得到如图所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0=19.00 cm，点A、C间的距离为s1=8.36 cm，点C、E间的距离为s2=9.88 cm，g取9.8 m/s2，测得重物的质量为m=1 kg。

（1）下列做法正确的有___________。

A.图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，使纸带竖直

C.实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源

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

（2）如图所示，选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是___________ J，打下C点时重物的速度大小是___________ m/s。（结果均保留三位有效数字）

（3）根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以为纵坐标、以s为横坐标画出的图像应是下面的___________。

【答案】    ①. AB    ②. 2.68    ③. 2.28    ④. C

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]题图中两限位孔必须在同一竖直线上，故A正确；实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故B正确；开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测量的误差，故D错误。

(2)[2] 重物减少的重力势能为

 [3]打下C点时重物的速度

(3)[4]在验证机械能守恒定律的实验中，有

则有

g是常数，所以图线为过原点的倾斜直线，故ABD错误，C正确。

故选C。

 四、解答题（本题共3个小题，共36分。答案要写出必要的文字说明、方程式和重要得演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

18. 2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台比赛中，运动员在空中的运动简化为平抛运动，运动员经助滑道ABC，从C点水平飞出，然后落至着陆坡CD上的E点，若通过空中F点的速度为v，且与水平方向夹角为，落在E点的速度与水平方向夹角为。重力加速度为g，运动员及装备总质量为m，不计空气阻力。求：

(1)在C点的速度vC；

(2)C点与E点的高度差h；

(3)落在E点时重力的瞬时功率P。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

详解】(1)由题意可知

(2)设运动员通过E点速度为，在水平方向有

在竖直方向由运动学公式有

联立解得

(3)由瞬时功率定义式可得

解得

19. 2020年12月1日，嫦娥五号着陆器和上升器组合体从距离月球表面较低高度处开始实施制动力下降，逐步将组合体相对月球速度从降为零，成功地降落在月球表面。已知嫦娥五号着陆器和上升器组合体的质量为m，月球质量为M，月球半径为R，引力常量为G，月球可视为质量分布均匀的球体，忽略月球自转，求：

（1）月球表面的重力加速度和月球的第一宇宙速度；

（2）嫦娥五号着陆器和上升器组合体实施制动力下降过程中克服发动机平均推力所做的功。

【答案】（1），；（2）

【解析】

【分析】

【详解】(1)设月球表面处的重力加速为，第一宇宙速度为，在星球表面质量为m0的物体，重力近似等于万有引力

解得

由引力作为向心力可得

解得月球第一宇宙速度为

(2)组合体实施动力下降的过程，由动能定理可得

联立解得

20. 如图所示，AB为斜面轨道，倾斜角θ=37°，AC部分光滑，CB部分粗糙，动摩擦因数为0.5。斜面轨道与半径R=1m，圆心角为143°的竖直光滑圆弧形轨道BP相切于B点，P点在O点的正上方。轻弹簧一端固定在A点，另一自由端在斜面上C点处，现有一质量m=2kg的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩1m到D点后（不拴接）释放，经过C点时的速度为8m/s，物块刚好能运动到P点，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2，求∶

（1）物体运动到达B点的速度；

（2）B、C两点间的距离；

（3）物块从D点运动到C点的过程中，弹簧对物块所做的功。

【答案】（1）；（2）0.9m；（3） 76J

【解析】

【分析】

【详解】（1）物块刚好能运动到P点，设运动到P点时的速度为，有

设在B点时的速度为，从B点运动到P点，根据机械能守恒得

得

（2）设物块经过C点时的速度

设B、C两点间的距离为，根据动能定理

得

（3）物块从D点运动到C点的过程中，距离

弹簧对物块所做的功

代入数据得