山东省泰安市肥城海亮外国语学校2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份山东省泰安市肥城海亮外国语学校2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1. 在万有引力定律建立的过程中，“月—地检验”证明了维持月球绕地球运动的力与地球对苹果的力是同一种力。完成“月—地检验”必须知道下列哪组物理量（ ）
A. 月球和地球的质量、引力常量G和月球公转周期
B. 月球和地球的质量、月球公转周期和地球表面重力加速度g
C. 地球半径和“月—地”中心距离、引力常量G和月球公转周期
D. 地球半径和“月—地”中心距离、月球公转周期和地球表面重力加速度g
【答案】D
【解析】
【详解】设月球的转动半径为r，对月球绕地球转动，根据万有引力提供向心力得
对苹果
联立解得
若要检查两力为同一种力，由上式可知，需要知道地球半径R，和“月-地”中心距离r，月球公转周期T，和地球表面重力加速度g。故D正确，ABC错误。
故选D。
2. 下列关于曲线运动的说法正确的是（ ）
A. 曲线运动过程中加速度方向一定改变
B. 曲线运动过程中速度大小一定改变
C. 曲线运动物体的加速度方向和速度方向不在同一直线上
D. 曲线运动的物体加速度可以为零
【答案】C
【解析】
【详解】A．曲线运动过程中加速度方向不一定改变，例如平抛运动，选项A错误；
B．曲线运动过程中速度大小不一定改变例如匀速圆周运动，选项B错误；
C．曲线运动物体的加速度方向和速度方向不在同一直线上，选项C正确；
D．曲线运动的物体速度一定变化，则加速度一定不为零，选项D错误。
故选C。
3. 物理学的发展，丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，下列说法正确的是（ ）
A. 牛顿测出了引力常量G的数值
B. 第谷通过对行星运动的研究，发现了行星运动三个定律
C. 海王星是运用万有引力定律在“笔尖下发现的行星”
D. 伽俐略通过对行星观测记录的研究，发现了万有引力定律
【答案】C
【解析】
【详解】A． 牛顿发现了万有引力定律，百年之后的英国科学家卡文迪许利用扭秤装置，第一次测出了引力常量G的数值，故A错误；
B． 开普勒通过研究第谷留下的大量天文观测数据，发现了行星运动三大定律，故B错误；
C．太阳系的第八颗行星“海王星”是凭借万有引力定律，通过计算在笔尖下发现的行星，“海王星”的发现，充分地显示了科学理论的威力，故C正确；
D． 伽俐略创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法，牛顿发现了万有引力定律，故D错误。
故选C。
4. 下列所述的运动过程均不计空气阻力，其中机械能守恒的是（ ）
A. 小石块被水平抛出后在空中运动的过程
B. 木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程
C. 人乘电梯加速上升的过程
D. 子弹射穿木块的过程
【答案】A
【解析】
【详解】A．小石块做平抛运动时，物体只受到重力的作用，机械能守恒。故A正确；
B．木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，故B错误；
C．人乘电梯加速上升的过程，重力势能和动能均增大，机械能增大，故C错误；
D．子弹射穿木块的过程，由于摩擦生热，机械能减小，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，质量为20kg小孩沿高5m滑梯由静止滑下，g取10m/s2，在此过程中( )
A. 重力做功为100J，重力势能减小了100J
B. 重力做功为－100J，重力势能增加了100J
C. 重力做功为1 000J，重力势能减小了1 000J
D. 重力做功为－1 000J，重力势能增加了1 000J
【答案】C
【解析】
【详解】质量为20kg小孩沿高5m滑梯由静止滑下，重力做功为
根据功能关系，重力做正功，重力势能减小，重力做了1000J的正功，则重力势能减小了1000J．故C正确，ABD错误．
故选C．
【点睛】根据计算重力做的功；根据功能关系，重力做正功，重力势能减小，重力做了多少功，重力势能就改变了多少．
6. 如图所示， AB是斜坡，BC是水平面，从斜坡顶端A以不同初速度v向左水平抛出同一小球，当初速度为v0时，小球恰好落到坡底B。不计空气阻力，则下列图象能正确表示小球落地（不再弹起）前瞬间重力瞬时功率P随v变化关系的是
A.
B.
C
D.
【答案】C
【解析】
【详解】当平抛的初速度时，小球均落在斜面上，具有相同的位移偏向角均等于斜面倾角，可得：
，
可得平抛时间：
则小球所受的重力的瞬时功率为：
可知，关于v构成正比例函数关系；
当平抛的初速度时，小球均落在水平面上，平抛的竖直高度相同为h，有：
则平抛时间为：
则小球所受的重力的瞬时功率为：
可知功率P为恒定值；
综合两种情况可得C项的图像争取，ABD项的图像错误；
故选C。
7. 同一遥感卫星离地面越近时，获取图像的分辨率也就越高．则当图像的分辨率越高时，卫星的
A. 周期越小
B. 角速度越小
C. 线速度越小
D. 向心加速度越小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】分辨率越高，可知r越小，根据万有引力提供向心力
得
可知越小，向心加速度越大，线速度越大，角速度越大，周期越小．故BCD错误，A正确．
故选A。
8. 某款质量m=1000kg的汽车沿平直公路从静止开始做直线运动，其图像如图所示。汽车在时间内做匀加速直线运动，内汽车保持额定功率不变，50s~70s内汽车做匀速直线运动，最大速度，汽车从70s末开始关闭动力减速滑行，时刻停止运动。已知，汽车的额定功率为80kW，整个过程中汽车受到的阻力大小不变。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻的瞬时速度10m/s
B. 在内汽车牵引力对汽车做功3200kJ
C. 为80s
D. 阻力大小为1000N
【答案】B
【解析】
【详解】D．根据题意可知，当汽车以额定功率行驶时，牵引力等于阻力时，速度最大，则有
解得，阻力大小为
故D错误；
A．根据题意，设时刻，汽车的速度为，则此时的牵引力为
设汽车在时间内做匀加速直线运动的加速度为，则有
根据牛顿第二定律有
联立解得
故A错误；
B．在内，汽车牵引力对汽车做功为
故B正确；
C．由牛顿第二定律可得，关闭发动机之后，加速度为
由运动学公式可得
解得
故C错误。
故选B。
二、多选题
9. 质量分别为m和2m的两个小球A和B，中间用轻质杆相连，在杆的中点O处有一水平固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在B球顺时针转动到最低位置的过程中（ ）
A. B球的重力势能减少，动能增加，B球和地球组成的系统机械能守恒
B. A球重力势能增加，动能也增加，A球和地球组成的系统机械能不守恒
C. A球、B球和地球组成的系统机械能守恒
D. A球、B球和地球组成的系统机械能不守恒
【答案】BC
【解析】
【详解】B球从水平位置转到最低点的过程中，重力势能减少，动能增加，A球重力势能增加，动能增加，A球和地球组成的系统机械能增加。 由于A球、B球和地球组成的系统只有重力做功，故系统机械能守恒，A球和地球组成的系统机械能增加，则B球和地球组成的系统机械能一定减少，故BC正确，AD错误。
故选BC。
10. 如图所示，从倾角为的斜面上的点水平抛出一个小球，小球的初速度为，最后小球落在斜面上的点，则重力加速度为 （ ）
A. 可求、之间的距离
B. 可求小球到达点时的速度方向但不能求出大小
C. 可求小球到达点时的速度大小但不能求出方向
D. 可以断定，当小球速度方向与斜面平行时，小球与斜面间的距离最大
【答案】AD
【解析】
【详解】A．已知位移的与水平方向之间的夹角为，而由平抛运动的规律可知
可求得时间为
即可求得竖直位移，再由几何关系可求得间的距离，故A正确；
BC．由
可求得竖直分速度，由速度的合成与分解可求得最后末速度的大小和方向，故BC错误；
D．将初速度沿斜面和垂直于斜面进行分解，同时将加速度也同方向分解，当垂直于斜面的速度为零时，即当小球速度方向与斜面平行时，小球距离斜面最远，故D正确。
故选AD。
11. 2018年5月21日5时28分，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继卫星在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射，并于25日21时46分成功实施近月制动，进入月球至地月拉格朗日 L2点的转移轨道。当“鹊桥”位于拉格朗日点（如图中的 L1、L2、L3所示，人们称为地月系统拉格朗日点）上时，会在月球与地球的共同引力作用下，几乎不消耗燃料而保持与月球同步绕地球做圆周运动，由于月球受潮汐锁定，永远只有一面对着地球，所以人们在地球上无法见到它的背面，于是“鹊桥”就成为地球和嫦娥四号之间传递信息的“信使”，由以上信息可以判断下列说法正确的是（ ）
A. 地球同步卫星轨道应在月球与拉格朗日点L2之间绕地球运行
B. “鹊桥”位于L2点时，“鹊桥”绕地球运动的向心加速度小于月球绕地球运动的向心加速度
C. L2到地球中心的距离一定大于L3到地球中心的距离
D. “鹊桥”在L2点所受月球和地球引力的合力比在L1和L3两个点都要大
【答案】CD
【解析】
【详解】A．月球绕地球周期为27天，同步卫星周期为1天，根据开普勒第三定律可知月球半径大于同步卫星半径，故同步卫星轨道应该在地球与月球之间，故A错误；
B．根据
可知，角速度相同，“鹊桥”位于L2点时，半径较大向心加速度较大，故B错误；
C．如果两点到地球距离相等，位于L2时合力更大，加速度更大，所以周期更短，故L2到地球中心的距离一定大于L3到地球中心的距离，故C正确；
D．“鹊桥”在L2点离地球最远，根据
可知，受到的合力最大，故D正确。
故选D。
12. 质量为的物体在水平面上沿直线运动，受阻力大小恒定。经某点开始沿运动方向的水平拉力F与运动距离x的关系如图所示，物体做匀速直线运动。下列对图示过程的说法正确的是（ ）

A. 在处物体加速度大小为
B. 拉力对物体做功为40J
C. 物体克服阻力做功为28J
D. 合力对物体做功68J
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意可知，物体做匀速直线运动，结合图可得，阻力为，由于阻力不变，由图可知，在水平拉了与关系式为
则处
由牛顿第二定律有
故A错误；
B．由公式可知，图像的面积表示做功，由图可得，拉力对物体做功
为
故B正确；
C．根据题意，由公式可得，物体克服阻力做功为
故C正确；
D．根据题意可知，合力对物体做功等于所有力做功之和，则
又有
则
故D错误。
故选BC。
三、计算题
13. 有一辆质量为1.2×103kg的小汽车驶上半径为100m的圆弧形拱桥。（g=10m/s2）问：
（1）静止时桥对汽车的支持力是多大；
（2）汽车到达桥顶的速度为20m/s时，桥对汽车的支持力是多大；
（3）汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空？
【答案】（1）1.2×104N；（2）7.2×103 N；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）静止时根据共点力平衡可则
（2）根据牛顿第二定律
解得
（3）根据牛顿第二定律
解得
14. 如图所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点的正下方P点。球在水平拉力的作用下，在竖直平面内从P点缓慢地移动到Q点，此时轻绳与竖直方向夹角为。已知重力加速度为g。
（1）求在此过程中水平拉力做的功W；
（2）若小球在水平拉力F=mg作用下，从 P点运动到Q点，求小球在Q点的速度大小。
【答案】（1）mgl(1-csθ)；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）小球从P到Q的过程中，由动能定理得
WF－mgl(1-csθ)=0
即
WF=mgl(1-csθ)
（2）小球从P到Q的过程中，由动能定理得
Flsinθ－mgl(1-csθ)=
即
15. 如图所示，在长为的细绳下端拴一个质量为的小球，捏住绳子上端；使小球在水平面内做圆周运动，细绳就沿圆锥面旋转，这样就成了一个圆锥摆。重力加速度大小为。
（1）当绳子跟竖直方向的夹角为时，小球运动的周期的大小为多少？
（2）通过计算说明：要减小夹角，应该如何改变小球运动的角速度。
【答案】（1）；（2）减小角速度
【解析】
【详解】（1）由合力提供向心力得
解得
（2）小球运动角速度为
可知，减小，则减小。因此要减小夹角，应该减小角速度。
16. 如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与之间的夹角θ为60°，重力加速度为g。
（1）求转台转动的角速度；
（2）若改变转台的角速度，当时，小物块仍与罐壁相对静止，求此时小物块受到的摩擦力的大小和方向。
【答案】（1）；（2），方向与罐壁相切斜向下
【解析】
【详解】（1）根据
解得
（2）设支持力N，摩擦力，物块在竖直方向平衡，水平方向做匀速圆周运动，则
解得
方向与罐壁相切斜向下。
17. 长为的不可伸长的细线，一端拴着一质量为的小球（可视为质点），另一端固定于点，让小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向所成夹角为，重力加速度为，如图所示。求：
（1）若，细绳上的张力大小；
（2）若细绳上的张力大小为，小球运动的线速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对小球受力分析可得
（2）根据牛顿第二定律有
其中
，
解得
四、实验题
18. 用如图所示的实验装置做“探究动能定理”的实验。
（1）下面列出了一些实验器材：电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、天平（附砝码）。除以上器材外，还需要的实验器材有： 。
A. 秒表B. 刻度尺（最小刻度为mm）
C. 低压交流电源D. 220 V交流电源
E. 低压直流电源
（2）本实验______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。
（3）小车以及车中的砝码质量用M表示，盘以及盘中的砝码质量用m表示，若本实验要探究的是m的重力做功与M、m组成的系统动能的增量的关系，则________（填“需要”或“不需要”）满足。
【答案】（1）BD （2）需要
（3）不需要
【解析】
【小问1详解】
电火花打点计时器需要连接220 V交流电源；需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离；不需要秒表测时间。
故选BD。
【小问2详解】
本实验通过M、m组成的系统探究动能定理，为了使m的重力做功等于合力对系统做的功，需要平衡摩擦力。
【小问3详解】
本实验要探究的是m的重力做功与M、m组成的系统动能的增量的关系，平衡摩擦力后，系统受到的合力做功等于m的重力做功，所以不需要满足。
19. 下图为一弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，弹簧压缩并锁定，在金属管两端各放置一个金属小球1和2（两球直径略小于管径且与弹簧不固连）。现解除弹簧锁定，两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。然后按下述步骤进行实验：
①用天平测出两球质量、；
②用刻度尺测出两管口离地面的高度h；
③记录两球在水平地面上的落点P、Q。
回答下列问题：
(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物理量有_____。（已知重力加速度g）
A．弹簧的压缩量Δx
B．两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离、
C．小球直径
D．两球从管口弹出到落地的时间、
(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为=_____
(3)由上述测得的物理量来表示，如果满足关系式_____，就说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。
【答案】 ①. B ②. ③.
【解析】
【详解】(1)[1]弹射装置在将两小球弹射出金属管过程中，弹簧的弹性势能转化为两小球的动能，则
题中已测出了两球质量、，两管口离地面的高度h；再测出两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离、，即可算出两球离开管口的速度，从而计算出弹簧的弹性势能，故选B。
(2)[2]小球离开管口做平抛运动时，有
，
则两球离开管口的速度
、
则弹性势能的表达式
(3)[3]若弹射过程中两小球组成的系统动量守恒，则
即