2021-2022学年陕西省榆林市第一中学高一（下）期末物理试题含解析

  2021~2022学年度下学期榆林市第一中学高一年级期末考试物理

考生注意：

1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。

2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。

3.本卷命题范围：必修第二册，必修第三册第九章，选择性必修第一册第一章。

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一个选项正确，第8~10题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 已知在电场中的某点引人试探电荷q，测得q所受电场力为F，关于该点的电场强度，下列说法正确的是（　　）

A. 若移走试探电荷q，该点的电场强度变为0

B. 若移走试探电荷q，该点的电场强度仍为

C. 若将试探电荷换成，该点的电场强度变为

D. 若将试探电荷换成，该点的电场强度变为

【答案】B

【解析】

【详解】电场强度是电场本身的性质，无论A点有没有电荷，电荷量多大，A点的电场强度均为

不会随电荷量的改变而改变。

B正确，ACD错误。

故选B。

2. 如图所示，小球以速度正对倾角为的斜面水平抛出。若小球做平抛运动到达斜面的位移最小，重力加速度为g，则小球落到斜面的瞬时功率为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】小球到达斜面的位移最小，则小球的合位移与斜面垂直，有

，，

解得

小球的竖直分速度

小球落到斜面的瞬时功率

D正确，ABC错误。

故选D。

3. 中国是世界上第三个掌握卫星回收技术的国家。如图所示是地球卫星返回地球经历的变轨过程示意图，轨道1、3是圆轨道，轨道2是椭圆轨道，P、Q分别是椭圆轨道与圆轨道3和1的切点，卫星质量不变。则下列说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道2上运动到P点时的加速度大小等于在轨道3上运动到P点的加速度大小

B. 卫星在轨道1上运动到Q点时的速度大于在轨道2上运动到Q点时的速度

C. 卫星在轨道2上从P点运动到Q点的过程动能增大，机械能也增大

D. 卫星在轨道1上运行的速度大于在轨道3上运行的速度，且在轨道1上机械能较大

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．由公式

得

可得星在轨道2上运动到P点时的加速度大小等于在轨道3上运动到P点的加速度大小，故A正确；

B．卫星从轨道1到轨道2需要卫星在Q点加速，使其做离心运动，则卫星在轨道1上运动到Q点时的速度小于在轨道2上运动到Q点时的速度，故B错误；

C．卫星在轨道2上从P点运动到Q点的过程，万有引力做正功，卫星的动能增大，但机械能守恒，故C错误；

D．由万有引力提供向心力公式

解得卫星的速度

可知卫星在轨道1上运行的速度大于在轨道3上运行的速度，但在轨道3上，卫星的高度较大，其发射速度较大，机械能较大，故D错误。

故选A。

4. 如图所示是一颗质量m=50g的子弹射过一张扑克牌的照片，子弹完全穿过一张扑克牌所需的时间t1约为s，子弹的真实长度为2.0cm。若子弹经时间s射入墙壁，则子弹射入墙壁时，其对墙壁的平均作用力约为（　　）

A. N B. N

C. N D. N

【答案】B

【解析】

【详解】根据照片上子弹与扑克牌的比例得扑克牌的宽度大约是8cm，子弹的速度

与墙作用过程由动量定理

-F∆t=0-mv

受墙的作用力为

由牛顿第三定律可在对墙的作用力约为5×104N
则B正确，ACD错误；
故选B。

5. 如图所示，轻绳绕过光滑定滑轮，一端连接A物块，另一端连接B物块，A物块在外力F作用下以速度水平向右做匀速直线运动，轻绳拉着B物块以速度向上运动，系在A物块上的轻绳与水平方向夹角设为，则下列说法正确的是（　　）

A. B物块做匀速直线运动

B. 轻绳拉力大于B物块的重力

C. B物块处于失重状态

D. A、B两物块速度大小之比为

【答案】B

【解析】

【详解】如图所示，对物块的速度进行分解，物块的速度大小和绳的速度的速度大小相等，有

由几何关系可得

则

随着物块向右匀速运动，减小，则增大，B物块做变加速速直线运动，加速度向上，则物块处于超重状态，轻绳拉力大于B物块的重力，故B正确，ACD错误。

故选B。

6. 某星球是一半径R = 1800km、质量分布均匀的球体。距其表面600km高处的重力加速度为1.08m/s2。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，引力常量G = 6.67 × 10﹣11N·m2/kg2，则该星球的密度约为（   ）

A. 3 × 103kg/m3 B. 3 × 106kg/m3 C. 1.5 × 103kg/m3 D. 1.5 × 106kg/m3

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】距星球表面600km高处的物体，根据重力和万有引力的关系有

mg = G，M = ρπR3

代入数据有

ρ = 3.8 × 103kg/m3

故选A。

7. 如图甲所示，一物体悬挂在细绳下端沿竖直方向运动（忽略空气阻力），运动过程中物体的机械能E与物体通过的路程x的关系图像如图乙所示。下列说法错误的是（　　）

A. 在过程中，物体可能竖直向上做减速运动

B. 在过程中，物体可能竖直向上做加速运动

C. 在过程中，物体可能竖直向上做匀速运动

D. 在过程中，物体可能竖直向下做匀速运动

【答案】C

【解析】

【详解】AB．在过程中，物体的机械能增大，拉力做正功，所以物体向上运动，可能加速，也可能减速，AB正确；

CD．在过程中，物体的机械能均匀减小，所以物体可能向下做匀速运动，C错误，D正确。

本题选择错误的，故选C。

8. 如图所示，在光滑水平面上放置一个质量为m的滑块，滑块的一侧是一半径为R的圆弧形凹槽OAB，凹槽在A点与水平面相切。一质量也为m的小球以速度从A点冲上凹槽。已知重力加速度为g，不计摩擦。下列说法正确的是（　　）

A. 小球能到达凹槽的最高点B点

B. 小球上升的最大高度为

C. 滑块的最大速度为

D. 如果滑块固定，那么小球返回A点时对滑块的压力为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．因为滑块不固定，当时，根据系统在水平方向上动量守恒和机械能守恒，有

，

解得

小球不可能到达凹槽的最高点B点，A错误，B正确；

C．当小球离开滑块时，小球和滑块满足动量守恒和机械能守恒，设小球速度为和滑块速度为，则有

，

解得

，

因此小球和滑块交换速度，滑块最大速度为，C正确；

D．如果滑块固定，小球依然以速度返回A点，根据圆周运动条件有

根据牛顿第三定律小球返回A点时对滑块的压力为

D错误。

故选BC。

9. 如图所示，水平传送带以的速度逆时针运行，在传送带的左端B点一质量的物体以的速度水平滑上传送带，物体和传送带间的动摩擦因数。已知传送带的长度为50m，重力加速度取，则物体在传送带上运动的全过程中（　　）

A. 摩擦力对物体做的功为0 B. 摩擦力对物体做的功为25J

C. 物体在传送带上留下的划痕为5m D. 物体在传送带上留下的划痕为20m

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．物体在传送带上先向右做匀减速运动。加速度的大小

根据运动学公式，物体减速到零的过程向右运动的位移大小

故物体再向左加速运动。加速到B点时，速度大小为。全过程中物体所受摩擦力的大小、方向都不变。物体的位移为零。故全过程摩擦力做功为零，A正确，B错误；

CD．传送带向左运动的总位移为20m。故物体相对传送带位移为

C错误，D正确。

故选AD。

10. 如图所示，在竖直平面内固定两个很靠近的同心圆轨道，外圆内表面光滑，内圆外表面粗糙，一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动。球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径为R，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 若v0=，则小球在整个运动过程克服中摩擦力做功等于mgR

B. 若使小球在最低点的速度v0大于，则小球在整个运动过程中，机械能守恒

C. 若小球要做一个完整的圆周运动，小球在最低点的速度v0必须大于等于

D. 若小球第一次运动到最高点，内环对小球的支持力为0.5mg，则小球在最低点对外圆环的压力为5.5mg

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．若 则若圆环内圆表面也光滑，则上升的最大高度

即恰好能上升到圆环最高点；因内圆表面粗糙，外圆光滑，则小球在上半个圆内要克服内圆的摩擦力做功，往复运动的高度逐渐降低，最后小球将在下半圆轨道内往复运动，故克服摩擦力做功为

故A正确；

B．C．小球应沿外圆运动，在运动过程中不受摩擦力，机械能守恒，小球恰好运动到最高点时对外圆恰无压力时速度设为v，则有

由机械能守恒定律得

小球在最低点时的最小速度

所以若小球在最低点的速度大于，则小球始终做完整的圆周运动，机械能守恒，故BC正确；

D．若小球第一次运动到最高点，内环对小球的支持力为0.5mg，则

解得

若圆环内外壁均光滑，则到达最低点的速度满足

在最低点

解得

FN=5.5mg

但是由于内壁不光滑，且小球与内圆有摩擦力，故小球在最低点的速度比无摩擦时的速度小，故对外圆环的压力小于5.5mg，选项D错误。

故选ABC。

二、实验题：本题共2小题，共18分。

11. 晓宇利用如图所示的实验装置验证碰撞过程中的动量守恒，将带有斜槽的轨道固定在桌面上并调整斜槽的末端水平，并选取了两个大小完全相同的小球，测量出其质量分别为、，且。实验时，首先拿走，将由一定高度静止释放，经过一段时间小球打在右侧竖直固定的挡板上的C点；然后在斜槽的末端放上，将由同一高度静止释放，两球碰后打在右侧竖直固定的挡板上的B点和D点，已知A点与斜槽的末端在同一水平线上．已知B、C、D三点到A点的距离分别为、、。

（1）两球碰后，竖直挡板上______点为的落点，竖直挡板上的______点为的落点；

（2）如果两球碰撞的过程动量守恒，则关系式：______成立；

（3）如果两球碰撞的过程没有能量损失，则关系式：______成立。

【答案】    ①. D    ②. B    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1][2]由题图可知，C点应为碰前小球的落点，两球碰后的速度小于的速度，则下落的高度大于下落的高度，所以D点为碰后的落点，B点为碰后的落点

（2）[3]假设A点到斜槽末端的距离为x，则由平抛运动的规律可知，则小球离开斜槽末端的速度大小为

则小球的速度

因此如果两球碰撞的过程动量守恒，根据

则关系式

成立

（3）[4]如果两球碰撞的过程没有能量损失，根据

则关系式

12. 如图所示是某研究性学习小组探究橡皮筋做功和物体速度变化的关系的实验装置，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。这时，橡皮筋对小车做的功记为W。当他们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。小车在每次实验中获得的速度由打点计时器所打出的纸带测出。

（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、___________（填测量工具）和___________（填“交流”或“直流”）电源。

（2）下列对本次实验的描述中正确的是___________。

A．必须测量小车质量

B．需要将木板左端垫高，平衡掉小车受到的摩擦力

C．需要测量每个橡皮筋的伸长量和原长

D．需要测量橡皮筋拉动小车前进的位移

（3）图示为实验中打出一条纸带，为了计算小车最终速度，需选择测量___________位移。

A．AC段        B．CG段        C．GK段        D．DI段

（4）处理实验数据时，以纵坐标表示速度的平方，横坐标表示功Wn，利用描点法描出各组数据对应的点，然后用平滑曲线连线作出-Wn，图像，如图所示。从理论上讲，图中直线的斜率与哪个量相关___________。

A．小车的质量的倒数        B．重力加速度g

C．橡皮筋的原长            D．每次橡皮筋的伸长量△l

【答案】    ①. 刻度尺    ②. 交流    ③. B    ④. C    ⑤. A

【解析】

【详解】（1）[1][2]小车最终的速度是分析纸带打出的点，量出点迹之间的距离求出的，则需要刻度尺，打点计时器使用交流电源。

（2）[3]B．根据实验原理知，小车所受的合力是橡皮筋弹力的合力，则必须平衡摩擦力，B项正确；

CD．实验中并不需要知道功的具体值，只要控制合力做的功成倍增加就能得出结论，因此C、D两项错误；

A．本实验探究的是功和物体速度变化的关系，因此只要让小车质量不变，不需知道具体值，A错误。

故选B；

（3）[4]平衡摩擦力，橡皮筋做功完成后，小车匀速运动，因此需找出纸带上匀速运动的阶段进行测量，即选择GK段 ，C正确。

（4）[5]由动能定理知

则有

因此斜率与相关，A正确。

三、解答或论述题：本题共4小题，共42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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

13. “复兴号”动车组列车是以中文命名的中国标准动车组，具有完全自主知识产权，达到世界先进水平的动车组列车。若某“复兴号”列车的额定功率为，列车的质量为，列车在水平路面上行驶时，阻力是车重的k倍，。列车在水平轨道上行驶，受到的阻力保持不变，重力加速度取。若列车保持额定功率行驶，后达。到最大速度，求列车能达到的最大速度与此过程中列车的位移大小。

【答案】；

【解析】

【详解】当列车的牵引力与阻力大小相等时，列车速度达到最大，列车做匀速运动

根据力的平衡可知牵引力

又

解得

从静止到达到最大速度过程中牵引力与阻力做功，由动能定理有

解得

14. 如图所示，竖直平面内的圆弧形光滑管道（管道横截面的半径略大于小球半径），管道中心到圆心距离为R，A点与圆心O等高，AD为水平面，B点在圆心O的正下方。质量为m的小球自A点正上方某高度处由静止释放，自由下落至A点时进人管道。当小球到达B点时，管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的7倍。已知重力加速度为g。求：

（1）小球在管道最高点时对管道的压力。

（2）落点C与A点的水平距离。

【答案】（1）mg，方向向上；（2）

【解析】

【详解】（1）设小球到达B点的速度为。因为到达B点时管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的7倍，所以有

由动能定理有

设小球在管道最商点时管道对小球的作用力大小为N。则由牛顿第二定律有

解得

方向向下。所以由牛顿笫三定律可得小球对管道的压力大小为mg，方向向上。

（2）由平抛运动规律得

，

解得落点C与A点的水平距离

15. 如图所示，AB是倾角θ=45°的倾斜轨道，BC是一个水平轨道（物体经过B处时无机械能损失），AO是一竖直线，O、B、C在同一水平面上，竖直平面内的光滑圆形轨道最低点与水平面相切与C点，已知A、O两点间的距离h=1m，B、C两点间的距离d=2.0m，圆形轨道的半径R=1m。一质量m=2kg的小物体，从与O点水平距离x0=3.6m的P点水平抛出，恰好从A点以平行斜面的速度进入倾斜轨道，最后进入圆形轨道。小物体与倾斜轨道AB、水平轨道BC之间的动摩擦因数都是μ=0.5，g取10m/s2。

(1)求小物体从P点抛出时的速度v0和P点的高度H；

(2)求小物体运动到圆形轨道最高点D时，对圆形轨道的压力；

(3) 若小物体从Q点水平抛出，恰好从A点以平行斜面的速度进入倾斜轨道，最后进入圆形轨道，且小物体不能脱离轨道，求Q、O两点的水平距离x的取值范围。

【答案】(1)6m/s，2.8m；(2)N=24N；(3)0.5m＜x≤15m或x≥3m

【解析】

【详解】(1)小物体从P到A做平抛运动，由题知，物体经过A点时速度平行于斜面向下，设物体经过A点时竖直分速度大小为vy，如图所示

则有

vy＝v0tan45°＝v0，

又

可得

，

水平距离

联立解得

v0＝6m/s，H＝2.8m

(2)物体从P到D的过程，由动能定理得：

在D点，由牛顿第二定律得

联立解得

N＝24N

由牛顿第三定律知，物体对圆形轨道的压力大小为24N。

(3)要保证小物体不脱离轨道，可分两种情况进行讨论：第一种情况，能通过最高点D，第二种情况，所能到达的最高点小于等于圆心的高度。

第一种情况，小球能通过最高点D时，设O、Q的水平距离为x1，恰好通过圆形轨道的最高点D。小物体从Q点水平抛出后，恰好从A点以平行于斜面的速度进入倾斜轨道时，根据第1问可得小物体到达A点的速度

恰好通过圆形轨道的最高点D时，只有重力充当向心力，得

由动能定理得

代入数据解得

x1＝3m

小物体能通过最高点D，所以O、Q的水平距离

x≥x1＝3m

第二种情况，所能到达的高度小于等于圆心的高度时，设O、Q的水平距离为x2，恰好到达圆心高度。小物体从Q点水平抛出后，恰好从A点以平行于斜面的速度进入倾斜轨道时，根据第1问可得小物体到达A点的速度

恰好到达圆心的高度时，末速度为0，由动能定理得

代入数据解得

x2＝1.5m

设O、Q的水平距离为x3时，恰好到达圆形轨道处，小物体从Q点水平抛出后，恰好从A以平行于斜面的速度进入倾斜轨道时，根据第1问可得小物体到达A点的速度

恰好到达圆形轨道时，到C点的速度为0。由动能定理得

代入数据解得

x3＝0.5m

小物体能进入圆形轨道，不脱离，O、Q水平距离应满足：

0.5m<x≤1.5m

综上所述，若小物体从Q点水平抛出，恰好从A点以平行斜面的速度进入倾斜轨道，最后进入圆形轨道，且小物体不能脱离轨道，Q、O两点的水平距离x的取值范围为

0.5m<x≤1.5m或x≥3m

16. 如图所示的平板车Q质量为M＝2.0kg停在光滑水平面上，平板车的右端距离竖直挡板的间距为x＝0.5m，质量为m＝1.0kg且可视为质点的滑块P以的速度由平板车的左端冲上，假设平板车与竖直墙壁碰撞没有能量损失，平板车与墙壁碰撞时滑块没有离开平板车．已知滑块与平板车之间的动摩擦因数为，重力加速度为。求：

（1）平板车第一次与竖直墙壁碰前，滑块P与平板车Q的速度分别为多大?

（2）平板车Q的长度至少为多长才能保证滑块不会离开平板车?（结果保留3位有效数字）

【答案】（1），；（2）

【解析】

【详解】（1）假设平板车Q与竖直墙壁碰前已与滑块P具有共同的速度，设滑块与平板车达到共同速度时，平板车向右运动的距离为，则

由动量守恒定律有

对平板车由动能定理得

联立解得

由于

可知平板车与竖直墙壁碰撞时，滑块与平板车还未达到共同速度，即假设不成立．设平板车与竖直墙壁碰撞前瞬间滑块P的速度为，平板车的速度为，则由动量守恒定律有

对平板车由动能定理有

联立解得

（2）平板车与竖直墙壁第一次碰后向左减速运动，当平板车速度减为零时，设平板车向左运动的距离为，由动能定理有

由上式解得

在滑块P的作用下平板车Q再次向右运动，假设平板车Q与竖直墙壁碰前已与滑块P共速，设当P、Q向右运动达到共同速度时Q向右运动距离为

由动量守恒定律有

对平板车由动能定理有

解得

故假设成立

P、Q以共同速度向右运动，平板车第二次与竖直墙壁碰撞后，以原速率反弹向左运动．此后由于系统的总动量向左，故最后P、Q将以共同速度向左匀速运动

由动量守恒定律有

解得

设滑块P在平板车Q上运动的总路程为L（即平板车Q的最小长度），对P、Q组成的系统由功能关系得

代入数据解得