2023宜宾叙州区一中高一下学期期末物理试题含解析

叙州区第一中学2023年春期高一期末考试

物理试题

第I卷（选择题44分）

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．

1. 关于运动和力的说法中正确的是（　　）

A. 合外力等于零时，物体的加速度一定等于零

B. 合外力不等于零时，物体的速度一定不等于零

C. 合外力等于零时，物体的速度一定等于零

D. 合外力越大，物体的速度一定越大

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据牛顿第二定律知，，合外力等于零，则物体的加速度等于零，故A正确；

B．合外力不为零，加速度不为零，但是速度仍然可以为零，故B错误；

C．合外力等于零，加速度为零，速度不一定为零，故C错误；

D．合外力越大，加速度越大，速度变化快，但是速度不一定大，故D错误。

故选A。

2. 第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办，跳台滑雪是比赛项目之一。如图所示，运动员从跳台边缘的点水平滑出（运动员可视为质点，忽略空气阻力的影响），落到斜坡上的点。若测得运动员在空中飞行的时间约为，、两点间的水平距离约为，则运动员从点滑出时的速度大小约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】平抛运动水平方向是匀速直线运动，根据题意可知，运动员的水平速度

故选B。

3. 在一些公路的弯道处，我们可以看见路面向内侧倾斜，公路横截面如图所示。现有一水平弯道，其半径为R，路面倾斜角为θ，重力加速度为g，为了使汽车在转弯时车轮与地面之间不产生侧向摩擦力，则车速应该是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】汽车在转弯时车轮与地面之间不产生侧向摩擦力，重力和支持力合力在水平方向上，用来提供向心力，则有

解得

故选B。

4. 如图为水平面上一质量m=10kg的物体在吊车作用下竖直向上运动过程中的v-t图像（），以下判断正确的是

A. 前3s内物体处于失重状态

B. 前3s内物体的平均速度大于最后2s的平均速度

C. 物体能上升的最大高度为27m

D. 第4s末拉力功率为零

【答案】C

【解析】

【详解】试题分析：前内货物向上做匀加速直线运动，加速度向上，处于超重状态，故A错误；前内的平均速度，后内的平均速度，这两段时间内的平均速度相同，故B错误；面积表示位移，故C正确；第末拉力等于重力，速度，根据知功率不为零，故D错误．

考点：功率、平均功率和瞬时功率、匀变速直线运动的图像

【名师点睛】解决本题的关键知道速度时间图线斜率和图线与时间轴围成的面积表示的含义，以及掌握的应用．

5. 如图所示，“鹊桥”中继星处于地月拉格朗日点L2上时，会和月球、地球两个大天体保持相对静止的状态。设地球的质量为M，“鹊桥”中继星的质量为m，地月间距为L，拉格朗日L2点与月球间距为d，地球、月球和“鹊桥”中继星均可视为质点，忽略太阳对”鹊桥”中继星的引力，忽略“鹊桥”中继星对月球的影响。则“鹊桥”中继星处于L2点上时，下列选项正确的是（　　）

A. 地球对月球的引力与“鹊桥”中继星对月球的引力相等

B. 月球与地球质量之比为

C. “鹊桥”中继星与月球的向心加速度之比

D. “鹊桥”中继星与月球的线速度之比为

【答案】B

【解析】

【详解】A．月球所受的合外力方向指向地球，故地球对月球的引力大于“鹊桥”中继星对月球的引力，故A错误；

D．“鹊桥”中继星与月球绕地球运动的角速度相等，根据可得“鹊桥”中继星与月球的线速度之比为,故D错误；

C．根据可得“鹊桥”中继星与月球的向心加速度之比为，故C错误；

B．对月球，地球对它的万有引力提供向心力

对“鹊桥”中继星，地球引力和月球引力的合力提供向心力，故

联立解得

故B正确。

故选B。

6. 如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），重力加速度为，则在圆环下滑到最大距离的过程中（　　）

A. 弹簧对圆环先做正功后做负功

B. 弹簧弹性势能增加了mgL

C. 圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大

D. 圆环下滑到最大距离时，所受合力为零

【答案】C

【解析】

【详解】A．弹簧一直伸长，故弹簧对圆环一直做负功，故A错误；

B．由题可知，整个过程动能的变化量为零，根据几何关系可得圆环下落的高度

根据能量守恒定律可得，弹簧弹性势能增加等于重力势能量的减小量，则有

故B错误；

C．弹簧与小圆环组成系统机械能定律，则有

由于小圆环在下滑到最大距离的过程中先是做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，所以动能先增大后减小，则圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，故C正确；

D．由于小圆环在下滑到最大距离的过程中先是做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，圆环下滑到最大距离时，所受合力为竖直向上，且不为零，故D错误。

故选C。

7. 如图所示，倾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l，质量为m，粗细均匀，质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（　　）

A. 物块和软绳构成的系统机械能守恒

B. 软绳重力势能共减少了

C. 软绳重力势能的减少量小于其动能的增加量与系统产生的内能之和

D. 物块机械能的减少量等于软绳机械能的增加量

【答案】C

【解析】

【详解】物块下落过程中，由于摩擦力对软绳做功，则物块和软绳构成的系统机械能减小，选项A错误；物块未释放时，软绳的重心离斜面顶端的高度为，软绳刚好全部离开斜面时，软绳的重心离斜面顶端的高度，则软绳重力势能共减少，故B错误．对软绳，物块的拉力做的功与软绳重力势能的减少量之和等于其动能的增加量与系统产生的内能之和，则软绳重力势能的减少量小于其动能的增加量与系统产生的内能之和，选项C正确；物块机械能的减少量等于软绳机械能的增加量与系统产生的热量之和，选项D错误．

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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．

8. 船在静水中的速度与时间的关系如图甲所示，河水的流速与船离河岸的距离的变化关系如图乙所示，则（　　）

A. 船渡河的最短时间60s

B. 要使船以最短时间渡河，船在行驶过程中，船头必须始终与河岸垂直

C. 船在河水中航行的轨迹是一条直线

D. 船以最短时间渡河，船在河水中的最大速度是5m/s

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．当船头与河岸垂直时，渡河时间最短，且此时渡河时间

故A错误，B正确；

C．由乙图可知，河水的流速先增大后减小，故合速度的大小和方向也在不断变化，船在河水中航行的轨迹是曲线，故C错误；

D．当河水的流速达到最大值时，合速度最大，即船在河水中的最大速度为

故D正确。

故选BD。

9. 不同材料之间的动摩擦因数是不同的，例如木与木的动摩擦因数是0.30，木与金属之间的动摩擦因数是0.20．现分别用木与金属制作成多个形状一样，粗糙程度一样的长方体．选择其中两个长方体A与B，将它们叠放在木制的水平桌面上．如图所示，如果A叠放在B上，用一个水平拉力作用在B上，当拉力大小为F1时，A．B两物体恰好要分开运动．如果B叠放在A上，当拉力大小为F2时，A．B两物体恰好要分开运动．则下列分析正确的是（ ）

A. 如果F1>F2，可确定A的材料是木，B的材料是金属

B. 如果F1<F2，可确定A的材料是木，B的材料是金属

C. 如果F1=F2，可确定A．B是同种材料

D. 不管A．B材料如何，一定满足F1=F2

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．本题考查的是对动摩擦因数的理解，因为木与木的动摩擦因数是0.30，木与金属之间的动摩擦因数是0.20，可知如果和桌子接触的是木的，则抽出去更费力，故B正确，A错误；

CD．如果F1=F2，可确定A．B同种材料，C正确；D错误；

故选BC。

10. 如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（　　）

A. 重力做正功，弹力不做功

B. 重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加

C. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功

D. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功

【答案】BC

【解析】

【详解】C．用不可伸长的细绳拴住重物向下摆动时，重力做正功，弹力不做功，C正确；

ABD．用弹簧拴住重物向下摆动时，弹簧要伸长，重物轨迹不是圆弧，弹力做负功，弹性势能增加，重力做正功，且做功比用细绳代替弹簧后做功多，AD错误，B正确。

故选BC。

11. 如图，一顶角为直角的“”形光滑细杆竖直放置。质量均为m的两金属环套在细杆上，高度相同，用一劲度系数为k的轻质弹簧相连，弹簧处于原长。两金属环同时由静止释放，运动过程中弹簧的伸长在弹性限度内。对其中一个金属环，下列说法正确的是（弹簧的长度为时弹性势能为）（　　）

A. 金属环的最大加速度为 B. 金属环的最大速度为

C. 金属环与细杆之间的最大压力为 D. 金属环达到最大速度时重力的功率为

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】A．刚释放时，弹簧处于原长，弹力为0，金属环只受重力和弹力，此时加速度最大，根据牛顿第二定律可得

故A错误；

B．当金属环加速度为0时，速度最大，受力分析如图

根据牛顿第二定律可得

，

解得弹簧的形变量为

由数学几何关系可知，此时金属环下降的高度为

对两个金属环和弹簧组成的系统只有重力、弹簧的弹力做功，系统机械能守恒，则有

解得金属环此时的速度为

故B错误；

C．当金属环下降至最低点时，金属环的速度为0，金属环与细杆之间的压力最大，设此时的弹簧形变量为，对金属环受力分析，垂直于杆的方向有

又根据机械能守恒定律得

联解两式可得

故C正确；

D．金属环达到最大速度时重力的瞬时功率为

故D正确。

故选CD。

第II卷（非选择题56分）

三、实验题（12分）

12. 某物理兴趣小组在探究平抛运动的规律实验时，将小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到了如图所示的照片，但照片上有一破损处，已知每个小方格边长9.8cm，当地的重力加速度为。（结果均保留三位有效数字）

（1）若以拍摄的第1个点为坐标原点，水平向右和竖直向下分别为x、y轴正方向，则照片上破损处的小球位置坐标为x=________cm，y=_______cm；

（2）小球平抛的初速度大小为__________。

【答案】    ①. 58.8    ②. 58.8    ③. 1.96m/s

【解析】

【详解】（1）[1]小球在水平方向做匀速运动，相等时间内水平位移相等，故横坐标为

[2]竖直方向做自由落体运动，则由

可知破损处的纵坐标为

（2）[3]时间间隔

小球的初速度为

13. 如图甲所示的装置可以探究外力做功和物体速度变化的关系。光滑斜槽轨道固定在水平桌面上，将斜槽从底端开始分成长度相等的五等份，使AB＝BC＝CD＝DE＝EF，让小球每次从不同等分点处释放，最后落在水平地面上。

（1）实验中，若小球从F点释放运动至斜槽水平位置的过程中，重力做的功为W，则小球从B点释放运动至斜槽水平位置的过程中，重力做的功为________

（2）实验中，小球每次在斜槽上运动的长度记作L，小球做平抛运动的水平位移记作x，通过五组数据描点做出的L－x2图像是一条过原点的直线，如图乙所示。设小球运动到斜槽底端时的速度为v，可以判断，外力做功W与________(填v、v2或)成正比，若斜槽的倾角为θ，小球抛出点距地面的高度为H，则图像的斜率为________(用H、θ表示)

【答案】    ①.     ②. v2    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]根据几何关系可知

对小球从F到A和B到A的两个过程，根据动能定理得

解得

（2）[2][3]小球从A点抛出后做平抛运动，下落的高度相等，则运动时间相等，则小球运动到斜槽底端时的速度

时间相等，所以v与x成正比，而根据图像可知，L与x2成正比，所以L与v2成正比，又W与L成正比，故W与v2成正比；

小球抛出点距地面的高度为H，则运动时间

根据动能定理得

解得

则L－x2图像的斜率

四、解答题（本答题共3个小题，14题12分，15题14分，16题18分，共44分）

14. “冲关”类节目中有这样一个环节，选手遇到一个人造山谷AOB，BC段是长为l=2m的水平跑道，选手需要自A点水平跃出冲上水平跑道，其中AO是高h=3.6m的竖直峭壁，OB是以A点为圆心的弧形坡，∠OAB=60°，选手可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2.

（1）选手从A点跃出后经多次时间落到水平跑道上？

（2）若要落在BC段上，选手的速度应该满足什么范围？

【答案】（1）0.6s；（2）

【解析】

【详解】（1）平抛运动下降的高度为

根据

得

（2）选手要落在段，水平位移

即有

根据

可解得选手速度范围为

15. 半径R=4500km的某星球上有一倾角为30o的固定斜面，一质量为1kg的小物块在力F作用下从静止开始沿斜面向上运动，力F始终与斜面平行．如果物块和斜面间的摩擦因数，力F随时间变化的规律如图所示（取沿斜面向上方向为正），2s末物块速度恰好又为0，引力常量．试求：

（1）该星球的质量大约是多少？

（2）要从该星球上平抛出一个物体，使该物体不再落回星球，至少需要多大速度？（计算结果均保留二位有效数字）

【答案】（1）    （2）6.0km/s

【解析】

【详解】（1）假设星球表面的重力加速度为g，小物块在力F1=20N作用过程中，有：F1-mgsinθ-μmgcosθ=ma1

小物块在力F2=-4N作用过程中，有：F2+mgsinθ+μmgcosθ=ma2

且有1s末速度v=a1t1=a2t2

联立解得：g=8m/s2．

由G=mg

解得M=gR2/G．代入数据得M=24×1024kg

（2）要使抛出的物体不再落回到星球，物体的最小速度v1要满足mg=m

解得v1==6.0×103ms=6.0km/s

即要从该星球上平抛出一个物体，使该物体不再落回星球，至少需要6.0km/s的速度．

【点睛】本题是万有引力定律与牛顿定律的综合应用，重力加速度是联系这两个问题的桥梁；第二题，由重力或万有引力提供向心力，求出该星球的第一宇宙速度．

16. 如图所示，将倾角θ=30°、表面粗糙的斜面固定在地面上，用一根轻质细绳跨过两个光滑的半径很小的滑轮连接甲、乙两物体（均可视为质点），把甲物体放在斜面上且细绳与斜面平行，把乙物体悬在空中，并使细绳拉直且偏离竖直方向α=60°。开始时甲、乙均静止．现同时释放甲、乙两物体，乙物体将在竖直平面内往返运动，测得绳长OA为=0.5 m，当乙物体运动经过最高点和最低点时，甲物体在斜面上均恰好未滑动, 已知乙物体在竖直平面内运动到最低点时的速度大小为，乙物体的质量为m=1kg，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，求：

（1）乙物体在竖直平面内运动到最低点时所受的拉力大小；

（2）甲物体的质量以及斜面对甲物体的最大静摩擦力的大小；

（3）斜面与甲物体之间的动摩擦因数μ（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。

【答案】（1）20N；（2）2.5kg；7.5N；（3）0.35

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据动能定理得

代入数据可得

根据牛顿第二定律可得

则

故乙物体摆到最低点的速度为，此时绳子的拉力为20N；

（2）物体摆到最低点时绳子的拉力，物体摆到最高点时有

对甲物体有

，

联立两式解得

（3）最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则有

所以