2022-2023学年湖南省郴州市高一（下）期末物理试卷（合格考）（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年湖南省郴州市高一（下）期末物理试卷（合格考）（含详细答案解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。

1.下列物理量中，属于标量的是( )
A. 线速度B. 功C. 向心加速度D. 万有引力
2.下列物理量不能描述物体做圆周运动快慢的物理量是( )
A. 转速B. 角速度C. 周期D. 动能
3.两个互成90∘的力分别对物体做了3J和4J的功，则这两力的合力做功为( )
A. 7JB. 5JC. 1JD. 12J
4.下列公式书写正确的是( )
A. 功W=PtB. 动能Ek=mv2C. 线速度v=ΔsΔtD. 角速度ω=ΔtΔθ
5.如图所示，细线一端固定在A点，另一端系着小球。给小球一个初速度，使小球在水平面内做匀速圆周运动，关于该小球的受力情况，下列说法中正确的是( )
A. 受重力、向心力作用
B. 受细线拉力、向心力作用
C. 受重力、细线拉力作用
D. 受重力、细线拉力和向心力作用
6.两个大小相等的实心均质小球，球心间距为L时，它们之间的万有引力大小为F，若把两小球球心间距离增大为2L时，则它们之间的万有引力大小为( )
A. FB. 12FC. 4FD. 14F
7.北京时间2021年12月9日15时40分“天空课堂”第一课开讲。在空间站，王亚平老师演示泡腾片实验过程中，我们看到大水球“漂”在空中而未“下落”，如图所示。这是因为大水球( )
A. 质量消失了
B. 处于超重状态
C. 处于完全失重状态
D. 不受地球万有引力作用
8.下列现象中属于防止离心现象带来危害的是( )
A. 旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴
B. 列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些
C. 拖把桶通过旋转使拖把脱水
D. 洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水
9.关于地球同步卫星，下列说法正确的是( )
A. 它可以定点在北京的正上方B. 它的发射速度可以小于7.6km/s
C. 它是相对地面静止的卫星D. 它的高度可以任意选择
10.汽车以8.0×104W的额定功率在平直公路上行驶，当它的速度为20m/s时，汽车受到的牵引力大小为( )
A. 8.0×103NB. 4.0×103NC. 2.5×103ND. 1.6×103N
11.在下列运动过程中，物体的机械能守恒的是( )
A. 直升飞机载着物体匀速上升B. 起重机提着物体匀速下降
C. 电梯载着物体匀加速上升D. 物体沿光滑斜面加速下滑
12.如图所示的几个斜面，它们的高度相同，倾角不同，让质量相同的物体分别从斜面顶端运动到底端，在下滑的过程中重力做功分别为W1、W2、W3。关于重力做功的关系，下列说法正确的是( )
A. W1>W2>W3B. W1=W2=W3C. W113.关于某一物体的动能.下列说法正确的是( )
A. 若速度不变时，动能一定不变B. 若动能不变时，速度一定不变
C. 若速度变化时，动能一定变化D. 若动能变化时，速度不一定变化
14.下列说法正确的是( )
A. 功有正负，因此功是矢量
B. 弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关
C. 物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
D. 物体的重力势能从−5J变化到−3J，重力势能变大了
15.如图，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮半径的2倍，它们之间靠摩擦传动，接触面不打滑。下列说法正确的是( )
A. A与B线速度大小相等
B. B与C线速度大小相等
C. A的角速度是C的2倍
D. A与C线速度大小相等
16.物体在运动过程中，重力做正功100J，下列说法正确的是( )
A. 物体的动能一定减少100JB. 物体的弹性势能一定减少100J
C. 物体的重力势能一定减少100JD. 物体的机械能一定减少100J
17.A、B两物体做匀速圆周运动，A的线速度大小为4m/s，B的线速度大小为3m/s，A的角速度为3rad/s，B的角速度为2rad/s，则它们的向心加速度之比是( )
A. 1：2B. 2：1C. 1：1D. 4：1
二、多选题：本大题共1小题，共3分。
18.为满足不同领域的需要，我国有许多不同轨道高度的人造卫星。如图，A，B两颗人造卫星在同一轨道平面上绕地球做匀速圆周运动。若它们的线速度大小分别为vA，vB，周期分别为TA，TB。则( )
A. vA>vBB. vA三、填空题：本大题共2小题，共8分。
19.牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出引力常量G的值。这是因为一般物体间的引力非常小，很难用实验的方法将它测量出来。1789年，英国物理学家______(选填“开普勒”或“卡文迪什”)巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值。已知T型架水平横梁长度为L，两端小球的质量均为m，位于同一水平面，当横梁处于平衡状态时，测得m，m′间的连线长度为r，引力大小为F，且与水平横梁垂直，则引力常量的表达式G=______。
20.如图所示，用该实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，若探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，要保持______(选填“ω和r”或“ω和m”或“m和r”)相同。通过本实验还可以得到，在半径r和角速度ω一定的情况下，向心力的大小与质量成______(选填“正比”或“反比”)。
四、实验题：本大题共1小题，共4分。
21.在如图甲所示“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，测得所用重物的质量为1.00kg.若按实验要求正确地选出纸带进行测量，测得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图乙所示，那么，从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是ΔEP=______J(取g=10m/s2，计算结果保留三位有效数字)。实验过程中，若打点计时器没能完全竖直，以致于纸带通过限位孔时受到阻力，同时空气也有阻力作用，则比较下落时物体减小的重力势能和增加的动能，应有ΔEP______ΔEk(选填“>”、“<”或“=”)。
五、简答题：本大题共3小题，共34分。
22.在离地面高度为h的轨道上，质量为m的飞船绕地球做匀速圆周运动。已知引力常量为G，地球半径为R，地球质量为M。求：
(1)地球对飞船的引力大小F；
(2)飞船绕地球运行的向心加速度大小an。
23.如图所示，质量为m=1kg物体在大小为10N、方向不同的力F的作用下，从静止开始运动，在光滑水平面上移动了一段相同的位移l=2m。角θ的大小如图所示，其中，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)试判断图甲中力F做的功是正功还是负功；
(2)图乙中力F做的功W；
(3)图丙中物体获得动能Ek。
24.如图所示，在离地面高H=1m的水平台面上，一个质量为m=2kg的物体从A点以初速度v0=2m/s被抛出，不计空气阻力。已知B点离A所在的平面的高度为h=0.6m，以A所在的平面为零势能面，取重力加速度g=10m/s2。求：
(1)运动到B点时物体的机械能EB；
(2)运动到地面时物体的重力势能EP；
(3)运动到B点时物体的速度的大小vB。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：线速度、向心加速度、万有引力既有大小又有方向，为矢量，功只有大小没有方向，所以功是标量，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据标量只有大小没有方向，矢量既有大小又有方向来判断。
本题主要考查对标量、矢量的理解，解题的关键是知道标量和矢量的特点。
2.【答案】D
【解析】解：描述匀速圆周运动快慢的物理量有：角速度、周期和转速；动能表示的能量的大小，无法表示运动快慢，故D正确，ABC错误。
故选：D。
明确匀速圆周运动的性质，知道线速度、角速度、周期、频率是描述圆周运动快慢的物理量。
本题考查了描述圆周运动快慢的物理量，明确各物理量的定义以及物理意义即可。
3.【答案】A
【解析】功是标量，功的计算遵循代数法则，相互垂直的两个力分别对物体做功为4J和3J，则这两个力的合力做功为W=3J+4J=7J，故BCD错误，A正确。
故选：A。
本题考查多力功的计算，要注意明确总功的计算有两种方法，一是先求各力的功，再求代数和，二是先求合力，再根据功的公式求解总功。
4.【答案】C
【解析】A.由功率的定义式P=Wt可得，功为W=Pt，故A错误；
B.动能的表达式为Ek=12mv2，故B错误；
C.线速度的定义式为v=ΔsΔt，故C正确；
D.角速度的定义式为ω=ΔθΔt，故D错误。
故选：C。
5.【答案】C
【解析】解：对小球受力分析，小球受到重力和细线的拉力，向心力为效果力，由重力和拉力的合力提供，受力分析时不分析，故ABD错误，C正确。
故选：C。
向心力是效果力，受力分析时不分析。
本题考查匀速圆周运动，解题关键是知道做匀速圆周运动的物体所受合力指向圆心，提供向心力，知道向心力是效果力，受力分析时不分析。
6.【答案】D
【解析】解：根据万有引力定律，球心间距为L时有：F=GMmL2
球心间距离增大为2L时有：F′=GMm(2L)2
解得：F′=14F，故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据万有引力定律，对球心间距为L时和2L时分别列式，联立求解即可。
本题考查万有引力定律公式的基本运用，知道引力与质量、两质点间距离的关系。
7.【答案】C
【解析】解：A.质量是物质的基本属性，不会消失，故A错误。
BCD.大水球随空间站做匀速圆周运动，“漂”在空中而未“下落”，是因为其受到的万有引力充当向心力，大水球处于完全失重状态，故BD错误，C正确。
故选：C。
根据质量是物质的基本属性分析；根据大水球随空间站做匀速圆周运动，其受到的万有引力充当向心力分析判断。
本题考查了超失重的概念和万有引力的相关问题，注意在太空中由于物体受到的万有引力充当向心力，物体处于完全失重状态。
8.【答案】B
【解析】解：ACD.旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴，拖把桶通过旋转使拖把脱水和洗衣机脱水简高速旋转甩掉附着在衣服上的水，都是利用的离心运动，故ACD错误；
B.在修建铁路时，列车转弯处铁轨的外轨道比内轨道高些，目的是由重力的分力提供一部分向心力，弥足向心力不足，防止车速过大，火车产生离心运动而发生侧翻，所以该现象属于防止离心现象带来危害。故B正确。
故选：B。
物体做圆周运动时就需要外界提供向心力，当外界所提供的向心力消失或不够时，物体将做离心运动。根据离心运动的定义及本质，分析采取的措施是为了防止离心运动就是正确的选项。
本题考查的是离心现象的应用及生活中为了防止离心现象而采取的一些措施。这一类的情况要学会利用物理知识分析。
9.【答案】C
【解析】解：A、同步卫星要与地球的自转实现同步，轨道平面要过地心，则同步卫星必须发射到赤道正上空，故A错误；
B、地球卫星的最小发射速度必须大于第一宇宙速度7.9km/s，故B错误；
C、同步卫星要与地球的自转实现同步，故其固定在赤道某一点的上空，它是相对地面静止的卫星，故C正确；
D、同步卫星的周期等于地球自转周期，则有
GMmr2=m4π2T2r，化简得T=2π r3GM
周期固定，则其运行的半径为一定值，即它离地面的高度是固定的，故D错误。
故选：C。
了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量。
本题考查了地球卫星轨道相关知识点，地球卫星围绕地球做与速圆周运动，圆心是地球的地心万有引力提供向心力，轨道的中心一定是地球的球心：同步卫星有四个“定”：定轨道、定高度、定速度、定周期。本题难度不大，属于基础题。
10.【答案】B
【解析】解：匀速运动时由P=Fv得
F=Pv=8000020N=4000N
故选：B。
匀速运动时由P=Fv可求得牵引力。
本题主要考查了额定功率下匀速运动时牵引力的求法。
11.【答案】D
【解析】解：A.直升飞机载着物体匀速上升阶段，动能不变，重力势能增大，则机械能增大，故A错误；
B.起重机提着物体匀速下降，动能不变，重力势能减小，机械能不守恒，故B错误；
C.电梯载着物体匀加速上升，动能增大，重力势能增大，则机械能增大，故C错误
D.物体沿光滑斜面加速下滑，只有重力做功，则机械能守恒，故D正确。
故选：D。
明确机械能守恒的条件，知道当只有重力做功或系统内弹力做功时，物体(或系统)的机械能守恒，根据机械能守恒的条件逐项进行分析判断。
解决本题的关键掌握判断机械能守恒的条件，判断的方法：1、看系统是否只有重力或弹力做功，2、看动能和势能之和是否保持不变。
12.【答案】B
【解析】解：重力做功的特点与路径无关，只与初末位置的高度差有关，三个斜面的高度相等，物体的质量相等，由W=mgh可知W1=W2=W3，故B正确，ACD错误。
故选：B。
三个斜面的高度相等，物体的质量相等，根据重力做功的特点可知重力做功相等。
本题考查了重力做功，解题的关键是理解重力做功的特点与路径无关，只与初末位置的高度差有关。
13.【答案】A
【解析】解：AC、动能的表达式Ek=12mv2，所以速度v不变时，动能一定不变，速度是矢量，速度变化可能速度大小不变，速度方向变化，可知若速度大小不变，只有速度方向变化时，则动能不变，故A正确，C错误；
B、若动能不变时，由Ek=12mv2可知物体的速度大小一定不变，方向不确定是否变化，例如物体做匀速圆周运动，速度大小不变，动能不变，但是速度方向时刻在变化，所以速度变化，故B错误；
D、若动能变化时，由Ek=12mv2可知速度大小一定变化，则速度一定变化，故D错误。
故选：A。
AC、动能是标量，速度是矢量，速度变化也可能只有方向变化，大小不变，根据动能表达式Ek=12mv2来分析速度不变或者变化时，动能是否变化；
BD、动能不变时，根据动能表达式Ek=12mv2可知速度大小一定不变，但方向不确定，动能变化时，速度大小一定变化。
本题考查了动能和速度的关系，解题的关键是要理解动能是标量，速度是矢量，注意速度变化，可能只有速度大小变化，可能只有速度方向变化，也可能大小和方向都变化。
14.【答案】D
【解析】A.功有正负，但没有方向，功是标量，故A错误。
B.弹簧的弹性势能不仅和形变量有关，还和劲度系数有关，故B错误。
C.重力势能的表达式为EP=mgh，若物体在零势能面的上方，重力势能为正值，物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大；若物体在零势能面的下方，重力势能为负值，物体与零势能面的距离越大，它的重力势能则越小，故C错误。
D.重力势能是标量，物体的重力势能从−5J变化到−3J，重力势能增大了，故D正确。
故选：D。
15.【答案】A
【解析】解：A.由题意知，A、B两点为摩擦传动，则A与B线速度大小相等，故A正确；
BCD.由题意知，A、C两点同轴转动，则A与C的角速度相同，C点位于大轮半径的中点，则rA=2rC，由公式v=ωr可知，
vA=2vC，又有vA=vB，则vB=2vC，故BCD错误。
故选：A。
靠摩擦传动做匀速转动的大、小两轮，接触面不打滑，可知A、B两点线速度大小相等；A、C同轴转动，则角速度相同；根据v=rω可比较各点角速度和线速度的关系。
解决本题的关键是掌握摩擦传动轮子边缘上的点线速度相等，同轴转动的点角速度相同。
16.【答案】C
【解析】根据题意可知，物体在运动过程中，重力做正功100J，则物体高度降低，重力势能一定减少100J。由于不能确定物体是否受到其他力，也不能确定其他力做功多少，所以物体的动能、弹性势能、机械能不一定减少100J，重力势能可能转化为动能、弹性势能或其他形式的能量，故C正确，ABD错误。
故选：C。
重力做功多少，重力势能就减少多少，不能确定其它能的变化情况。
解决本题时，要知道重力势能的变化取决于重力做功，动能的变化取决于合外力做功。
17.【答案】B
【解析】解：根据a=vw知，A、B的线速度之比为4：3，角速度之比为3：2，可知向心加速度之比为：aAaB=43×32=21，故B正确，ACD错误。
故选：B。
向心加速度等于线速度与角速度的乘积，结合线速度之比和角速度之比求出向心加速度之比。
解决本题的关键掌握向心加速度的公式，知道向心加速度a=v2r=rω2=vω=r4π2T2，并能灵活运用。
18.【答案】AC
【解析】解：AB、根据万有引力提供向心力GMmr2=mv2r，在轨道运动的卫星的线速度大小v= GMr，在轨道B、A上运动的卫星半径rB>rA，所以有vBCD、根据万有引力提供向心力GMmr2=mr4π2T2，在轨道运动的卫星周期T=2π r3GM，由rB>rA，所以在轨道A、B上运动的卫星周期关系为TA故选：AC。
根据万有引力提供向心力，写出线速度、周期表达式结合半径关系可以比较线速度、周期的大小。
在解决人造卫星围绕地球做匀速圆周运动问题时，要熟记万有引力提供向心力，注意此时向心力有多种表达式。
19.【答案】卡文迪什 Fr2mm′
【解析】解：1789年，英国物理学家卡文迪什巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值。
测得m，m′间的连线长度为r，引力大小为F，根据万有引力定律可得：F=Gmm′r2，解得：G=Fr2mm′。
故答案为：卡文迪什；Fr2mm′。
卡文迪什准确地测出了引力常量G的值；根据万有引力定律求解引力常量。
本题主要是考查万有引力定律，解答本题的关键是知道引力常量的测量方法，掌握万有引力定律的计算公式。
20.【答案】m和r 正比
【解析】解：在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系。
所以在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，要保持小球的质量与运动的半径相同。
故选填：m和r
根据向心力的公式：F=mω2r，在半径r和角速度ω一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。
故答案为：m和r；正比。
该实验采用控制变量法，F=mω2r图中抓住角速度不变、半径不变，研究向心力与质量的关系。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变.知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等。
21.【答案】0.501>
【解析】解：从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是：
ΔEP=mgh=1.00×10×5.01×10−2J=0.501J
因为阻力的存在，部分重力势能转化为内能，所以ΔEp>ΔEk
故答案为：0.501；>
根据下降的高度求出重力势能的减小量，因为阻力的存在，部分重力势能转化为内能，从而分析物体减小的重力势能和增加的动能的大小关系。
解决本题的关键知道实验的原理以及误差形成的原因，会根据下降的高度求解重力势能的减小量。
22.【答案】解：(1)由万有引力定律得：F=GMm(R+h)2
(2)由万有引力提供向心力有GMm(R+h)2=man
解得an=GM(R+h)2
答：(1)地球对飞船的引力大小为GMm(R+h)2；
(2)飞船绕地球运行的向心加速度大小为GM(R+h)2。
【解析】(1)根据万有引力定律解答；
(2)根据万有引力提供向心力解答。
本题的关键要掌握万有引力定律应用的基本思路：万有引力提供卫星做圆周运动所需要的向心力。
23.【答案】解：(1)图甲中力F的方向与速度方向之间的夹角为锐角，根据
W=Flcs(π−θ)
可知，图甲中力F做的是正功。
(2)根据图乙中力的方向与速度方向之间的夹角，由
W=Flcs(π−θ)=−Flcsθ
代入数据得
W=−10J
(3)由动能定理得
Flcsθ=Ek
代入数据得
Ek=16J
答：(1)图甲中力F做的功是正功；
(2)图乙中力F做的功W为−10J；
(3)图丙中物体获得动能Ek为16J。
【解析】(1)根据功的定义判断做功的正负；
(2)根据做功公式求解；
(3)根据动能定理列式求解。
本题考查动能定理、功的计算，比较简单，正确进行受力分析和做功分析是解题关键。
24.【答案】解：(1)以A所在的平面为零势能面，则物体在A点的重力势能为零，机械能等于动能和势能之和，可知物体在A点的机械能EA=12mv02+0=12mv02
代入数据可得：EA=4J
物体抛出后在空中运动过程，不计空气阻力，只有重力做功，所以物体机械能守恒，可知物体在B点的机械能：EB=EA=4J
(2)地面在零势能面下方，所以物体的重力势能为负值，则有EP=−mgH=−2×10×1J=−20J
(3)物体在B点的机械能等于B点动能和重力势能之和，则有：EB=12mvB2−mgh
代入数据得：vB=4m/s
答：(1)运动到B点时物体的机械能EB为4J；
(2)运动到地面时物体的重力势能EP为−20J；
(3)运动到B点时物体的速度的大小vB为4m/s。
【解析】(1)根据机械能定义可得物体在A点的机械能，由机械能守恒，可知物体在B点机械能等于A点机械能；
(2)在零势能面下方重力势能为负值，由EP=−mgH可得运动到地面时物体的重力势能；
(3)B点机械能已知，由机械能的定义式可得B点速度大小。
本题考查了机械能的定义和机械能守恒，比较简单，注意在零势能面下方，重力势能为负值，在零势能面上方，重力势能为正值。