2022-2023学年湖南省株洲市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

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

1.下列单位中，属于国际单位制(SI)中基本单位的是( )
A. 牛顿B. 厘米C. 千克D. 焦耳
2.一质点从t=0开始从坐标原点出发，其速度-时间图像如图所示，则该质点( )
A. t=1s时，离坐标原点的距离最大
B. t=3s时，离坐标原点的距离最大
C. t=2s时，回到坐标原点
D. t=4s时，回到坐标原点
3.如图所示，两个木块A和B，其质量分别为M和m，用跨过定滑轮的轻绳连接，A静止于水平地面上，不计一切摩擦，则A对绳的拉力大小与地面对A的作用力大小分别为( )
A. mg，(M−m)g
B. mg，Mg
C. (M−m)g，Mg
D. Mg，mg
4.某国产新型冲锋舟在静水中航行的速度是v，在一次抗洪抢险任务当中，欲渡过一河宽恒为d的河流，渡河时船头始终保持垂直河岸，河水流速平行于河岸，当冲锋舟行至河中心时河水流速突然增大，则整个渡河时间将( )
A. 不变B. 减小C. 增大D. 不能确定
5.在G20峰会“最忆是杭州”的文艺演出中，芭蕾舞演员保持如图所示姿势原地旋转，此时手臂上A，B两点角速度大小分别为ωA、ωB，线速度大小分别为vA、vB，则( )
A. ωA<ωB
B. ωA>ωB
C. vAD. vA>vB
6.某中学户外研学活动中，同学们开展助农春耕，深度体验农耕文化及劳动人民的艰辛。如图所示，学生相互合作用一根绳子拉犁，绳子斜向上与水平方向成37∘，拉力大小为200N，犁位移10m，经历时间10s。已知sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，则下列关于该过程拉力做功及功率的说法正确的是( )
A. 拉力做功为1800JB. 拉力做功为1200J
C. 拉力做功的平均功率为160WD. 拉力做功的平均功率为120W
7.如图所示，一质量为0.5kg的小球以9J初动能从倾角为30∘的固定斜面上水平抛出并落在该斜面上。若不计空气阻力，则它落到斜面上的动能为( )
A. 12JB. 14JC. 18JD. 21J
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
8.如图所示，某高中生在自家小区住宅楼的一客梯内研究超重和失重现象，将质量为1kg的物体悬挂在弹簧测力计上，观察到测力计示数稳定为12N，则该客梯当前状态及运行情况是( )
A. 该客梯处于失重状态
B. 该客梯处于超重状态
C. 该客梯可能向下做匀减速直线运动
D. 该客梯可能向下做匀加速直线运动
9.2022年12月26日，常益长高铁正式开通运营，常德至长沙实现高铁全线贯通，最快59分钟可达，常德正式进入高铁时代。铁轨弯道处外轨总是略高于内轨，这样可使列车以规定速度通过弯道时内外轨道均不受侧向挤压，保证行车安全，其简化模型如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 若要增大列车转弯时的规定速度，在设计铁路时可适当增大弯道处内外轨道的高度差
B. 列车以规定速度转弯时，受重力、支持力和向心力
C. 列车转弯时的速度大于规定速度时，列车将侧向挤压外轨
D. 只要列车转弯时速度足够小，内外轨道就不会受到侧向挤压
10.如图所示，三颗人造卫星a、b、c绕地球做匀速圆周运动，已知三者的质量ma=mbA. 向心力大小关系是Fa=FbB. 周期关系是TaC. 线速度大小关系是va>vb=vc
D. 轨道半径与周期关系是ra3Ta3=rb3Tb3=rc3Tc3
11.如图所示，两个质量不等的铁块A和B，分别从两个高度h相同的光滑曲面和光滑斜面的顶端由静止滑向底端，下列说法正确的是( )
A. 它们下滑过程中重力做功相等B. 它们到达底端时动能相等
C. 它们到达底端时速率相等D. 它们下滑过程中机械能均守恒
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
12.在探究弹簧弹力与形变量之间关系的实验中
(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向；(填“水平”或“竖直”)
(2)弹簧自然悬挂，待弹簧稳定时，长度记为L自，弹簧下端挂上砝码盘稳定时，长度记为L0，在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧稳定时长度依次记为L1至L6，数据如下表，表中有一个数值记录不符合规范，其长度符号为______；
(3)以砝码的质量为纵轴，弹簧总长度与L0的差值为横轴建立直角坐标系，根据表中数据描绘出m−x图像；
(4)根据m−x图像计算可得该弹簧的劲度系数为______N/m；(结果保留两位有效数字，重力加速度取10m/s2)。
13.某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计时器相连接的光电门A和B、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：
(1)启动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块后，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时，可认为气垫导轨水平；
(2)分别测量出砝码与砝码盘的总质量为m、滑块(含遮光片)的质量为M，光电门A和B之间的距离为L，遮光片的宽度为d；
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；
(4)释放砝码和砝码盘，让滑块在细线的拉动下从左端开始运动，分别测量出遮光片经过光电门A和B的遮光时间t1和t2；
(5)滑块从光电门A运动到B的过程中，砝码和砝码盘、滑块(含遮光片)组成的系统动能增加量ΔEk增=______，系统重力势能减少量ΔEp减=______；(均用题中给出的物理量符号及重力加速度g表示)
(6)在误差允许的范围内，若满足______，则可认为系统机械能守恒。
四、简答题：本大题共3小题，共37分。
14.在某次新型遥控电动玩具车的性能测试中，玩具车以6m/s的初速度冲上足够长的斜坡向上做匀减速直线运动，加速度大小是0.5m/s2，求：
(1)8s末玩具车速度是多大？
(2)经过8s，玩具车在斜坡上通过多长的距离？
15.最近山东淄博凭借烧烤火爆出圈，其实淄博美食出名的不止有烧烤，淄博博山更是被誉为是鲁菜的发源地，下图为体现齐鲁食礼的百年宴席——博山四四席。假设旋转餐桌上某个餐盘及盘中菜肴的总质量为1.2kg，餐盘与转盘间的动摩擦因数为0.2，距中心转轴的距离为0.5m，若轻转转盘，使餐盘随转盘以0.5m/s的速率保持匀速转动，转动过程中餐盘和转盘始终保持相对静止。求：
(1)餐盘的向心加速度大小；
(2)餐盘与转盘间的摩擦力大小；
(3)为防止转动过程中餐具滑出而发生危险，旋转转盘时的角速度不能超过多大？
16.如今网购已经与我们的生活密不可分，部分电商已经能够实现“今日达”。在包裹运输的自动化分拣环节中，皮带传输机起着重要的作用。如图所示，某传送带的倾角θ=30∘，顶端与底端的高度差h=2.5m，以v=3m/s的速度向上匀速运行，现将一件质量m=5kg的货物(可视为质点)轻放在底端，若货物与传送带间的动摩擦因数μ= 32，g取10m/s2，求：
(1)该件货物由底端经多长时间与传送带共速？
(2)该件货物由底端运送到顶端的过程中，摩擦力做了多少功？
(3)与未放货物相比，传送带电动机运输该件货物需多消耗多少电能？
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：力学中的基本物理量有三个，它们分别是长度、质量、时间，它们的单位分别为m、kg、s，焦耳是导出单位，故C正确。
故选：C。
国际单位制规定了七个基本物理量．分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光照强度、物质的量．它们的在国际单位制中的单位称为基本单位，他们在国际单位制中的单位分别为米、千克、秒、开尔文、安培、坎德拉、摩尔．
国际单位制规定了七个基本物理量，这七个基本物理量分别是谁，它们在国际单位制中的单位分别是什么，这都是需要学生自己记住的基本的知识，本题较简单．
2.【答案】D
【解析】解：AB.v−t图中，图线与坐标轴围成的面积表示位移，由图可知，t=2s时，图线与坐标轴为成的图形面积最大，即t=2s时，质点离原点的距离最大，故AB错误；
CD.在前2s内，质点沿正方向运动，在后2s内质点沿负方向运动。根据“面积”表示位移，可知在这两段时间内位移大小相等，所以质点在t=4s末回到原点，故C错误，D正确。
故选：D。
由速度-时间图象可读出速度的大小和方向，根据速度情况可分析物体的运动情况，确定何时物体离原点最远，并能判断出质点是否回到原点。
本题抓住速度图象的“面积”大小等于位移是关键。能根据图象分析物体的运动情况，通过训练，培养基本的读图能力。
3.【答案】A
【解析】解：对木块B受力分析，受重力mg，和轻绳的拉力T，物块B处于平衡状态，由平衡条件可得
T=mg
对木块A受力分析，受重力Mg、地面支持力FN和轻绳的拉力T′，由平衡条件可得
Mg=T′+FN
由牛顿第三定律可知
T=T′
联立解得
FN=Mg−T′=(M−m)g
故BCD错误，A正确。
故选：A。
由物体B静止，求出绳子的拉力．以A为研究对象，根据平衡条件求出地面对A的作用力的大小。
本题采用的是隔离法．当物体处于平衡状态时，采用隔离都可以求解．当几个物体都处于平衡状态时，也可以采用整体法．
4.【答案】A
【解析】解：渡河时间只与垂直河岸的速度有关，即
t=dv
冲锋舟在静水中航行的速度大小不变，整个渡河时间不变，故A正确，BCD错误。
故选：A。
小船实际参与了两个分运动，沿着船头指向的匀速直线运动和顺着水流方向的匀速直线运动，由于分运动与合运动同时进行，互不干扰，故渡河时间由沿船头方向的分运动决定，与水流速度无关。
本题关键抓住渡河时间只与沿船头指向方向的分运动有关，与沿水流方向的分运动无关．
5.【答案】D
【解析】解：AB、由于A、B两处均绕同一转轴转动，所以A、B两处的角速度一样，故AB错误；
CD、由图可知A处转动半径越大，根据v=ωr可知A处的线速度要大，即vA>vB，故C错误，D正确。
故选：D。
由题意可知，AB两点同轴转动故角速度相等，再由角速度和线速度间的关系明确角速度之间的关系。
解决本题的关键知道共轴转动的点，具有相同的角速度，同时结合公式v=ωr分析求解线速度。
6.【答案】C
【解析】解：AB.该过程拉力做功为
W=FLcs37∘=200×10×0.8J=1600J
故A，B错误；
CD.拉力做功的平均功率
P=Wt
代入数据得
P=160W
故C正确，故D错误。
故选：C。
力对物体所做功的多少等于力与在力的方向上位移的乘积。
在功的计算中注意力与位移的夹角。
7.【答案】D
【解析】解：由题可知，小球的初动能为：Ek1=12mv02
则可得：v0= 2Ek1m
解得：v0= 2×9J0.5kg= 36m/s=6m/s
小球在空中做平抛运动，水平方向有：x=v0t
竖直方向有：h=12gt2
又因为：tan30∘=hx
则可得： 33=12gt2v0t=gt2v0
解得：t=2 35s
解得：h=12×10×(2 35)2m=2.4m
小球从水平抛出到落在斜面上，由动能定理，可得：mgh=Ek2−Ek1
则可得：Ek2=mgh+Ek1=0.5kg×10m/s2×2.4m+9J=21J，故ABC错误，D正确。
故选：D。
由题可知，小球做平抛运动，根据平抛运动的规律结合动能定理求解即可。
解题关键是知道平抛运动的规律，正确应用动能定理。难度不大。
8.【答案】BC
【解析】解：AB.测力计示数比物体的重力大，故该客梯处于超重状态，故A错误，B正确；
CD.对物体研究，由牛顿第二定律
F−mg=ma
该客梯有向上的加速度，该客梯可能向上做匀加速直线运动或向下做匀减速直线运动，故C正确，D错误。
故选：BC。
电梯和物体具有相同的加速度，对物体分析，根据牛顿第二定律求出物体的加速度大小和方向，从而判断是超重还是失重。
本题通过对物体的受力分析得出物体的加速度，再由加速度确定物体可能的运动，知道加速和减速是看加速度方向与速度方向是否相同。
9.【答案】AC
【解析】解：AB.列车以规定速度转弯时，受重力mg和轨道平面的支持力FN，如图所示，设轨道平面的倾斜角为θ，由重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律可得
F=mgtanθ=mv2R
由上式可知，若要增大列车转弯时的规定速度，则要增大轨道平面的倾斜角θ，即在设计铁路时可适当增大弯道处内外轨道的高度差，故A正确，B错误；
C.当列车转弯时的速度大于规定速度时，列车有做离心运动的趋势，列车将侧向挤压外轨，故C正确；
D.当列车转弯时的速度小于规定的速度，有做向心运动的趋势，列车轮缘将挤压内轨道，故D错误。
故选：AC。
火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力；如果速度偏大，有离心趋势，挤压外轨。
解决本题的关键理清向心力的来源，结合牛顿第二定律和离心运动的条件分析。
10.【答案】BC
【解析】解：A.三颗卫星受到的万有引力提供向心力，根据万有引力的公式
F=GMmr2
因为ma=mb，因此
Fa>Fb
同理又因为mbFbBC.卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律可得：
GMmr2=mv2r=m4π2T2r
解得：v= GMr；T= 4π2r3GM
结合半径的大小关系可知：
va>vb=vc，TaD.根据开普勒第三定律可得：
r3T2=k
由此可得：
ra3Ta2=rb3Tb2=rc3Tc2，故D错误。
故选：BC。
卫星受到的万有引力提供向心力，由此得出向心力的大小关系；
卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得出速度和周期的大小关系；
根据开普勒第三定律分析出半径与周期的关系。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，熟悉卫星的受力分析，结合开普勒第三定律即可完成解答。
11.【答案】CD
【解析】解：A、两球沿光滑曲面下落的高度相等，但两球的质量不等，根据WG=mgh知两球的重力做功不相等，故A错误；
BC、根据机械能守恒定律可知：mgh=12mv2，得v= 2gh
它们到达底端时动能不相等，但是两球到达底部的速率相等，故B错误，C正确；
D、因为两球在下滑到底部的过程中，只有重力做功，所以它们下滑过程中机械能均守恒，故D正确。
故选：CD。
根据下降的高度比较重力做功的大小，结合机械能守恒定律比较到达底端的动能以及速率关系。对照机械能守恒条件分析机械能是否守恒。
解决本题时，要注意重力做功与路径无关，与物体的质量和初末位置的高度差有关。
12.【答案】竖直 L3 5.0
【解析】解：(1)因为弹簧有自重，所以在探究弹簧的弹力与形变量之间的关系时，需要排除自身重力带来的误差，故实验时弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向；
(2)根据表格中的数据，可知该刻度尺的分度值为1mm，只有L3测量的数据保留到分度值，其余都是保留到了分度值的下一位，故L3数值记录不符合规范；
(4)根据胡克定律公式：F=kΔx，
图像的斜率表示ΔmΔx，由弹簧的劲度系数k=ΔFΔx=ΔmgΔx=60×10−3×1012×10−2N/m=5.0N/m
故答案为：(1)竖直；
(2)L3；
(4)5.0。
(1)因为弹簧有自重，在实验时需要排除自身重力带来的误差，故实验时弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向；
(2)根据表格中的数据知该刻度尺的分度值为1mm，读数时有效位数为1mm下一位；
(4)图像的斜率表示ΔmΔx，由k=ΔFΔx=ΔmgΔx求出该弹簧的劲度系数。
本题考查探究弹簧弹力与形变量的关系，解题关键是有胡克定律求出弹簧的进度系数。
13.【答案】相等 12(M+m)d2⋅(1t22−1t12) mgL12(M+m)d2⋅(1t22−1t12)=mgL
【解析】解：(1)气垫导轨水平，滑块获得一初速度之后做匀速直线运动，所以滑块经过两个光电门的时间相等；
(5)遮光片通过两个光电门的速度分别为：vA=dt1、vB=dt2
砝码和砝码盘、滑块组成的系统动能增加：ΔEk增=12(M+m)vB2−12(M+m)vA2=12(M+m)d2(1t22−1t12)
系统重力势能减少：ΔEp减=mgL
(6)根据系统的机械能定律，若系统动能的增加量等于系统重力势能的减少量，即ΔEk增=ΔEp减
可得若满足：12(M+m)d2(1t22−1t12)=mgL，可认为系统机械能守恒。
故答案为：(1)相等；(5)12(M+m)d2⋅(1t22−1t12)、mgL；(3)12(M+m)d2⋅(1t22−1t12)=mgL。
(1)根据匀速直线运动的特点分析时间问题；
(5)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块到达光电门A、B的速度，根据A、B点的速度得出系统动能的增加量。根据下降的高度求出系统重力势能的减小量；
(6)根据机械能守恒定律倒推出需要验证的表达式。
解决本题的关键知道光电门测速原理：极短时间内的平均速度代替瞬时速度。正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等。
14.【答案】解：(1)根据运动学速度-时间公式v=v0+at，玩具车做匀减速直线运动，加速度是负值，代入数据解得
v=v0+at=6m/s−0.5×8m/s=2m/s
(2)根据运动学位移-时间公式x=v0t+12at2，玩具车做匀减速直线运动，加速度是负值，代入数据解得
x=32m
答：(1)8s末玩具车速度是2m/s；
(2)经过8s，玩具车在斜坡上通过32m的距离。
【解析】(1)根据速度与时间公式求出速度大小；
(2)根据运动学位移-时间公式x=v0t+12at2求出位移大小。
本题结合运动学公式和推论灵活求解，题型较为简单。
15.【答案】解：(1)根据餐盘的线速度和半径，可得餐盘的向心加速度大小为a=v2r
代入数据解得a=0.5m/s2
(2)餐盘与转盘间的摩擦力提供餐盘做匀速圆周运动的向心力，根据向心力公式可得，餐盘受到的摩擦力大小为：Ff=ma=v2r
代入数据解得Ff=0.6N
(3)若设餐具与桌面之间的摩擦因数为μ，则当餐具刚好不相对转盘滑动时需满足μmg=mω2r
则有ω= μgr，代入数据解得：ω=2rad/s。
答：(1)餐盘的向心加速度大小为0.5m/s2；
(2)餐盘与转盘间的摩擦力大小为0.6N；
(3)旋转转盘时的角速度不能超过2rad/s。
【解析】(1)餐盘做圆周运动，根据向心加速度公式求解；
(2)转盘对餐盘的摩擦力提供向心力；
(3)餐盘随转盘一起做匀速圆周运动，沿运动方向不受力，仅受指向中心转轴的摩擦力。
本题考查了圆周运动的相关计算，解题的关键是理解摩擦力提供向心力。
16.【答案】解：(1)对货物进行受力分析，根据牛顿第二定律，有
μmgcsθ−mgsinθ=ma
代入数据解得：a=2.5m/s2
根据运动学公式有v=at
解得货物由底端到与传送带共速所需时间为：t=1.2s
(2)加速过程货物位移
x=v22a=322×2.5m=1.8m
滑动摩擦力对货物做功为
W1=μmgcsθ⋅x= 32×5×10× 32×1.8J=67.5J
匀速过程静摩擦力做功
W2=mgsinθ(hsinθ−x)=5×10×12×(2.512−1.8)J=80J
全过程摩擦力做功为
W=W1+W2=(67.5+80)J=147.5J
(3)加速过程货物相对传动带位移为
s相对=vt−x=3×1.2m−1.8m=1.8m
因此摩擦产生的热量为
Q=μmgcs⁡θ⋅s相对= 32×5×10× 32×1.8J=67.5J
故电动机多消耗的电能为
E=12mv2+mgh+Q=12×5×32J+5×10×2.5J+67.5J=215J
答：(1)该件货物由底端经1.2s时间与传送带共速；
(2)该件货物由底端运送到顶端的过程中，摩擦力做了147.5J功；
(3)与未放货物相比，传送带电动机运输该件货物需多消耗215J电能。
【解析】(1)对货物，根据牛顿第二定律求出加速度，由速度-时间公式求解。
(2)共速前，货物做匀加速运动，由速度-位移公式求出加速过程货物位移，由功的计算公式求出滑动摩擦力对货物做的功。共速后货物上升，根据平衡条件求出货物受到的静摩擦力，再求静摩擦力对货物做的功，从而得到整体过程中摩擦力对货物做的功。
(3)由运动学公式求出加速过程货物相对传动带位移，从而求得因摩擦产生的热量，再由功能关系求传送带电动机运输该件货物需多消耗的电能。
本题是一个多过程问题，关键要理清货物在传送带上的运动规律，搞清能量的转化情况。要知道摩擦生热与相对位移有关。长度符号
L自
L0
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值/cm
26.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30