2023-2024学年福建省厦门市高一（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年福建省厦门市高一（下）期末物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.引体向上是一种很好的力量训练运动，某同学完成一次引体向上标准动作用时2s，其中上升过程用时1s，重心上升的高度约为0.5m，则( )
A. 完成一次引体向上，重力对该同学一直做正功
B. 完成一次引体向上，重力对该同学一直做负功
C. 上升过程中该同学克服重力做功的平均功率约为30W
D. 上升过程中该同学克服重力做功的平均功率约为300W
2.如图所示，A、B两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，已知卫星A的轨道半径小于卫星B的轨道半径，则( )
A. 卫星A的周期小于卫星B的周期
B. 卫星A的线速度小于卫星B的线速度
C. 卫星A的向心加速度小于卫星B的向心加速度
D. 卫星A的线速度在7.9km/s～11.2km/s之间
3.人工智能技术正加速与实体场景深度融合，一无人快递配送车在测试时，以恒定的加速度a1由静止匀加速启动，达到额定功率后保持恒定功率行驶至最大速度，该过程的v−t图像用图线①表示。若以加速度a2(a2>a1)由静止匀加速启动，其他条件不变，其v−t图像用图线②表示，两次测试过程中配送车所受阻力相同且恒定，则下列图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4.如图所示，轻绳通过固定的轻质小滑轮P，一端与套在光滑竖直杆上的物块A连接，另一端与小球B连接，初始时轻绳AP段长度为0.4m且与水平方向夹角为30°，将物块A由静止释放，在A下降过程中小球B始终没有与P相撞。已知物块A与小球B的质量均为1kg，重力加速度g取10m/s2，忽略一切摩擦，则A由静止释放到细绳AP段与水平方向夹角再次为30°的过程中，轻绳对物块A所做的功为( )
A. 0B. −0.8JC. −2JD. 3.2J
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.关于课本中的插图，以下说法正确的是( )
A. 甲图中，将同一物体沿不同路径从A点移动到B点，重力做功相同
B. 乙图中，两小球同时落地说明平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动
C. 丙图中，旋转飞椅上的游客受自身重力、飞椅的作用力和向心力
D. 丁图中，木卫一和木卫四分别与木星的连线在相同时间内扫过的面积相等
6.很多电风扇都可以在吹风的同时左右摇头，如图甲所示为电风扇摇头齿轮传动的部分结构图，如图乙所示为其中销钉小齿轮与曲柄齿轮的传动示意图，其中销钉小齿轮的齿数为12，曲柄齿轮的齿数为60，A、B分别为销钉小齿轮和曲柄齿轮边缘上两点，则两齿轮匀速转动时( )
A. 销钉小齿轮与曲柄齿轮的转动周期之比为1：5
B. 销钉小齿轮与曲柄齿轮的转动周期之比为5：1
C. A、B两点做圆周运动的向心加速度之比为1：5
D. A、B两点做圆周运动的向心加速度之比为5：1
7.如图甲所示，我国部分地区常采用“抛秧”的水稻种植方式，将培育好的秧苗直接抛出，实现快速种植。某次抛出的秧苗中有两株的运动轨迹如图乙所示，两秧苗抛出点均为O点，且轨迹交于P点，秧苗1初速度大小为v1、方向水平，秧苗2初速度大小为v2、方向斜向上，若秧苗1、2质量相等，空气阻力忽略不计，则( )
A. 两秧苗在空中运动时的加速度相同
B. 两秧苗从O点运动到P点所用时间相同
C. 在P点处，秧苗1的速度与水平方向夹角比秧苗2的大
D. 在P点处，秧苗1重力的瞬时功率比秧苗2的小
8.一轻质弹簧竖直悬挂，上端固定在天花板上，下端连接一质量为m的小球。如图甲所示，将小球从某处由静止释放，以小球释放的位置为坐标原点O，竖直向下为正方向建立x轴，小球向下运动过程中加速度随位移变化的a−x图像如图乙所示。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则( )
A. 小球下落过程中的机械能守恒B. 弹簧的劲度系数3mg2x0
C. 小球运动过程中速度的最大值为 32gx0D. 小球向下运动的最大位移大于2x0
三、填空题：本大题共3小题，共9分。
9.旋转木马是许多人童年时非常喜欢的游玩项目，如图所示，当转盘稳定运行时，木马绕转盘中心轴做圆周运动的同时也沿着竖直杆上下移动。已知旋转木马转盘稳定运行时，2min转了4圈，则该转盘做圆周运动的周期为______s；其中一匹木马做圆周运动的半径为4m，某时刻该木马沿杆向下运动的速度大小为0.6m/s，则此时该木马的实际速度大小为______m/s(取π=3)。
10.1916年，爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在，2017年，人类第一次直接探测到来自双中子里合并的引力波。两颗中子星合并前可视为双星系统，以两者连线上某点为圆心做匀速圆周运动。已知两颗中子星质量之比m1：m2=3：4，且均视为质量均匀分布的球体，则这两颗中子星做匀速圆周运动的角速度之比ω1：ω2= ______，半径之比r1：r2= ______。
11.如图所示，轻绳一端连接小球A，穿过内壁光滑的竖直细管后另一端与质量为2kg的小球B连接，某同学握住细管，使小球A在水平面内做匀速圆周运动，小球B保持静止。稳定时轻绳OA段长为0.2m、与竖直方向夹角为60°，重力加速度g取10m/s2，则小球A的质量为______kg，做圆周运动的角速度为______rad/s。
三、实验题：本大题共2小题，共13分。
12.小悟同学用如图甲所示装置研究平抛运动的特点，将白纸和复写纸重叠并固定在竖直硬板上，钢球沿斜槽轨道滑下后水平飞出，落在水平挡板MN上，在白纸上压出一个痕迹点。向下移动挡板，重新释放钢球，如此重复实验，白纸上将留下一系列痕迹点。

(1)关于该实验，下列说法正确的有______。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽末端必须水平
C.每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球
D.描绘钢球平抛运动轨迹时应用折线将所有痕迹点连接起来
(2)在某次实验中，小悟同学从斜槽同一位置由静止释放小球，将水平挡板依次固定在如图乙所示的竖直等间距的1、2、3位置，在白纸上得到A、B、C三个痕迹点，A与B、B与C的水平距离分别为xAB和xBC，则xAB ______xBC(选填“>”“=”或“<”)。
(3)小悟同学通过上面实验装置，在白纸上画出了小球平抛运动的轨迹，轨迹的一部分如图丙所示，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向，当地重力加速度g=9.8m/s2，由图中所给的数据可求出小球的初速度大小v0= ______m/s。
13.小悟同学在实验室利用重锤自由下落来验证机械能守恒定律。
(1)下列四幅图片为释放纸带前瞬间拍摄的照片，其中实验操作正确的是______。

(2)选取合适的纸带，在纸带上选取连续的五个点A、B、C、D、E，测得各点与起始点O的距离，如图甲所示。已知重锤质量为0.2kg，打点计时器的频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8m/s2，则从O点到D点重锤减少的重力势能为______J，打下D点时重锤的动能为______J(计算结果均保留3位有效数字)。

(3)小悟同学重复两次实验，得到了两条纸带，测出各测量点到起始点O的距离ℎ，计算出打下各测量点时重锤的速度v，作出两次实验的v2−ℎ图线分别如图乙中a、b所示，则这两次实验中误差较小的是______(选填“a”或“b”)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
14.扔沙包是我国一种民间传统游戏，不仅能锻炼儿童投掷能力，还能训练手眼协调等能力。如图所示，某儿童将质量m=0.2kg的沙包水平抛出，抛出点离水平地面的高度ℎ=1.25m，沙包落地点与抛出点的水平距离x=5m，重力加速度g取10m/s2，不计沙包大小及空气阻力，求：
(1)从抛出到落地的过程中重力对沙包所做的功；
(2)沙包水平抛出的初速度大小；
(3)沙包落地时速度的大小。
15.2024年5月8日，“嫦娥六号”月球探测器顺利进入大椭圆环月轨道Ⅰ运行，经过多次调整后，最终转入圆形环月轨道Ⅱ绕月球做匀速圆周运动。轨道Ⅰ、Ⅱ相切于近月点A，轨道Ⅰ的远月点为B，已知“嫦娥六号”在轨道Ⅰ、Ⅱ运行的周期分别为6T和T，月球质量为M，月球半径为R，万有引力常量为G，忽略月球自转，求：
(1)月球表面的重力加速度大小；
(2)圆形环月轨道Ⅱ的半径；
(3)大椭圆环月轨道Ⅰ上的远月点B到月球球心的距离。
16.如图甲所示为某同学制作的一套小型实验装置，该装置由弧形轨道AB、半径R1=0.2m的竖直圆轨道BCD、长度L=1.0m的水平直轨道DE、半径R2=0.5m的圆弧轨道EF及倾斜传送带平滑连接而成。圆轨道BCD出入口略微错开，圆弧轨道EF对应的圆心角θ=37°，倾斜传送带的上表面FG在F点与圆弧EF相切。质量m=1kg的物块从弧形轨道AB离地高ℎ处由静止释放，物块与水平直轨道DE间的动摩擦因数μ1=0.5，轨道AB、BCD以及EF均光滑，物块视为质点，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。

(1)若ℎ1=0.8m，求物块经过竖直圆轨道B点时所受轨道支持力的大小；
(2)求出物块能沿轨道运动到F点的最小释放高度ℎ2；
(3)将物块从ℎ3=1.05m处由静止释放，当传送带没有运行时，物块恰好能够到达传送带顶端G，且物块在传送带上滑动过程中的机械能随位移变化的图像如图乙所示(以水平直轨道DE所在的平面为零势能面)。现让传送带以1m/s的速度顺时针运行，再次将物块从ℎ3=1.05m处静止释放，求物块此次在传送带上运动的过程中对传送带所做的功。
参考答案
1.D
2.A
3.C
4.B
5.AB
6.AD
7.AD
8.CD
9.30 1.0
10.1：1 4：3
11.1 10
12.BC > 1
13.C 1.64 1.60 a
14.解：(1)重力做功W=mgℎ，代入数据得W=2.5J；
(2)沙包做平抛运动，竖直方向上12gt2=ℎ，水平方向上v0t=x
代入数据解得v0=10m/s
(3)由动能定理得W=12mv2−12mv02，代入数据解得v=5 5m/s
答：(1)从抛出到落地的过程中重力对沙包所做的功为2.5J；
(2)沙包水平抛出的初速度大小为10m/s；
(3)沙包落地时速度的大小5 5m/s。
15.解：(1)设月球表面有一质量为m的物体，月球表面的重力加速度大小为g，根据万有引力等于重力，有
GMmR2=mg
解得月球表面的重力加速度大小为g=GMR2
(2)设“嫦娥六号”的质量为m，圆形环月轨道Ⅱ的半径为r，在轨道Ⅱ上，“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有
GMmr2=m4π2T2r
解得圆形环月轨道Ⅱ的半径为r=3GMT24π2
(3)设大椭圆环月轨道Ⅰ上的远月点B到月球球心的距离为x，根据开普勒第三定律有
r3T2=(r+x2)3(6T)2
解得x=(3288−1)3GMT24π2
答：(1)月球表面的重力加速度大小为GMR2；
(2)圆形环月轨道Ⅱ的半径为3GMT24π2；
(3)大椭圆环月轨道Ⅰ上的远月点B到月球球心的距离为(3288−1)3GMT24π2。
16.解：(1)物块从弧形轨道AB上高度为ℎ1=0.8m处由静止释放，到达B点的过程，根据机械能守恒定律得：
mgℎ1=12mvB2
解得物块到达B点的速度大小为：vB=4m/s
在B点，物块受到重力mg和轨道的支持力N，根据牛顿第二定律有：
N−mg=mvB2R1
解得：N=90N
(2)设物块从弧形轨道AB上高度为ℎ4时，能恰好通过竖直圆轨道BCD的最高点C，此情况在C点所需向心力等于重力，则有：
mg=mvC2R1
物块从静止释放到C点的过程，根据机械能守恒定律得：
mgℎ4−2mgR1=12mvC2
解得：ℎ4=0.5m
假设物块从弧形轨道AB上高度为ℎ5时，能沿轨道恰好运动到F点，对整个过程，根据动能定理得：
mgℎ5−μ1mgL−mgR2(1−csθ)=0−0
解得：ℎ5=0.6m
因ℎ5>ℎ4，故物块能沿轨道运动到F点的最小释放高度ℎ2=ℎ5=0.6m。
(3)由图乙可知物块在G点的重力势能为Ep=3.25J，设G点与轨道DE的高度差为ℎ6，则有：mgℎ6=Ep=3.25J，解得：ℎ6=0.325m
由几何关系得传送带FG的长度为：L1=ℎ6−R2(1−csθ)sinθ，解得：L1=0.375m
设物块与传送带之间的动摩擦因数为μ2，当传送带没有运行时，物块从ℎ3=1.05m处静止释放到传送带顶端G的过程，根据动能定理得：
mgℎ3−μ1mgL−mgℎ6−μ2mgcsθ⋅L1=0−0
解得：μ2=0.75
设物块到达F点的速度大小为v1，同理可得：
mgℎ3−μ1mgL−mgR2(1−csθ)=12mv12
解得：v1=3m/s
当传送带以v=1m/s的速度顺时针运行时，设经过时间t1物块与传送带共速，共速前物块在传送带上运动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律与运动学公式得：
mgsinθ+μ2mgcsθ=ma
v=v1−at1
解得：t1=16s
共速前传送带的位移大小为：x1=vt1
解得：x1=16m
共速前物块在传送带上运动的过程对传送带所做的功为：
W1=μ2mgcsθ⋅x1，解得：W1=1J
共速前物块在传送带运动的位移大小为：x2=12(v1+v)t1
解得：x2=13m
因tanθ=tan37°=0.75=μ2，即mgsinθ=u2mgcsθ，故共速后物块与传送带相对静止一起做匀速直线运动，共速后物块在传送带上运动的过程对传送带所做的功为：
W2=mgsinθ⋅(L1−x2)，解得：W2=0.25J
物块此次在传送带上运动的过程中对传送带所做的功为：
W=W1+W2=1J+0.25J=1.25J
答：(1)物块经过竖直圆轨道B点时所受轨道支持力的大小90N；
(2)出物块能沿轨道运动到F点的最小释放高度ℎ2为0.6m；
(3)物块此次在传送带上运动的过程中对传送带所做的功为1.25J。