2022-2023学年陕西省安康市汉滨区七校联考高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年陕西省安康市汉滨区七校联考高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，某人向对面的山坡上水平抛出两个质量不等的石块，分别落到A、B两处．不计空气阻力，则落到B处的石块( )
A. 初速度大，运动时间短B. 初速度大，运动时间长
C. 初速度小，运动时间短D. 初速度小，运动时间长
2.某公园里的过山车驶过轨道的最高点时，乘客在座椅里面头朝下，人体颠倒，若轨道半径为R，人所受重力为mg，要使乘客经过轨道最高点时对座椅的压力等于自身的重力，则过山车在最高点时的速度大小为( )
A. 0B. gRC. 2gRD. 3gR
3.三种宇宙速度分别是7.9km/s，11.2km/s，16.7km/s，则表明( )
A. 物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是7.9km/s
B. 物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是11.2km/s
C. 物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度是7.9km/s
D. 物体绕太阳转动的最大速度是7.9km/s
4.如图所示，同一物块分别放在水平面和固定斜面上，在两个大小相等的推力F1、F2作用下运动，F1、F2方向分别平行于水平面和斜面．若物块在推力作用下通过的位移大小相等，则推力F1、F2对物块所做的功( )
A. 相等B. 与物块和接触面的粗糙程度有关
C. 在水平面上推力所做的功较多D. 在斜面上推力所做的功较多
5.小明同学骑电动自行车沿平直公路行驶，因电瓶“没电”，故改用脚蹬骑车匀速前行．设小明与车的总质量为100kg，人与车的速度恒为5m/s，骑行过程中所受阻力约为车和人总重的0.02倍，取g=10m/s2，小明骑此电动车做功的功率约为( )
A. 10 WB. 100 WC. 1000 WD. 10000 W
6.将物体由地面竖直上抛，如果不计空气阻力，物体能够达到的最大高度为H，以地面为零势能面，当物体在上升过程中的某一位置，它的动能是重力势能的2倍，则这一位置的高度为( )
A. H4B. H3C. H2D. 2H3
7.喜欢从高处往下跳是学龄前儿童的天性．如图所示，一质量为20kg的小朋友从0.5m高的台阶上跳下，双脚着地瞬间的速率约为4m/s，则小朋友这次跳跃消耗体内的化学能约为( )
A. 0
B. 60J
C. 160J
D. 100J
8.有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动)，以速度v接近行星赤道表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得( )
A. 该行星的半径为vTπB. 该行星的平均密度为3πGT2
C. 该行星的质量为v3TπGD. 该行星表面的重力加速度为2πvGT
二、多选题：本大题共3小题，共13分。
9.“和谐”号动车组列车高速运行时可以让乘客体验追风的感觉。我们把火车转弯近似看成是做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损。为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是( )
A. 增大弯道半径B. 减小弯道半径
C. 增加内外轨的高度差D. 减小内外轨的高度差
10.如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上，其正上方A位置有一只小球．小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零，小球下降阶段下列说法中正确的是( )
A. 在B位置小球加速度最大
B. 在C位置小球速度最大
C. 从A→C位置小球重力势能的减少量小于重力做的功
D. 从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加
11.在做“研究平抛运动”实验时，下列说法正确的是( )
A. 安装有斜槽的木板时，一定要注意检查斜槽末端的切线是否水平、木板是否竖直
B. 斜槽必须光滑
C. 每次实验都要把小球从同一位置由静止释放
D. 实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动水平和竖直分运动的规律
三、实验题：本大题共1小题，共12分。
12.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带，如图1所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么：
(1)根据图1中所给的数据，应取图中O点到______点来验证机械能守恒定律。
(2)从O点到(1)问中所取的点，对应的重物重力势能的减少量ΔEp=______ J，动能增加量ΔEk=______ J。(结果保留三位有效数字)
(3)若测出纸带上所有点到O点的距离，根据纸带算出各点的速度v及重物下落的高度h，则以v22为纵轴、以h为横轴画出的图像是图2中的______。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.把一小球从离地面h=5m处，以v0=10m/s的初速度水平抛出，不计空气阻力(g=10m/s2).求：
(1)小球在空中飞行的时间．
(2)小球落地点离抛出点的水平距离．
(3)小球落地时的速度．
14.如图所示，斜槽轨道下端与一个半径为0.4m的圆形轨道相连接．一个质量为0.1kg的物体从高为H=2m的A点由静止开始滑下，运动到圆形轨道的最高点C处时，对轨道的压力等于物体的重力．求物体从A运动到C的过程中克服摩擦力所做的功(g取10m/s2).
15.质量为2 000 kg的汽车在平直公路上行驶，所能达到的最大速度为20m/s，设汽车所受阻力为车重的0.2倍(即f=0.2G)。如果汽车在运动的初始阶段是以2m/s2的加速度由静止开始做匀加速行驶，重力加速度g取10m/s2，试求：
(1)汽车的额定功率；
(2)汽车在匀加速行驶时的牵引力大小；
(3)汽车做匀加速运动的最长时间；
(4)汽车在第3s末的瞬时功率；
(5)试画出汽车在8s内的P−t图像。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】小球落在B点高度差较小，根据t= 2hg，知落在B处的石块运动时间较短，根据初速度v0=xt知，B处的水平位移大，时间短，则初速度较大。故A正确，B、C、D错误。
故选：A。
2.【答案】C
【解析】解：要使乘客经过轨道最高点时对座椅的压力等于自身的重力，根据牛顿第二定律可得
mg+N=mv2R
根据牛顿第三定律结合题意可知N=N′=mg
解得
v= 2gR
故ABD错误，C正确；
故选：C。
在最高点，乘客靠重力和座椅的弹力提供向心力，根据牛顿第二定律求出最高点的速度大小．
解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，基础题．
3.【答案】C
【解析】A、第一宇宙速度7.9km/s是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度．故A错误．
B、11.2km/s是第二宇宙速度，即脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道的速度，故B错误．
C、物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度是第一宇宙速度7.9km/s，故C正确．
D、7.9km/s是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度，故D错误．
故选C.
第一宇宙速度是卫星沿地球表面运动时的速度，半径越大运行速度越小，故第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度；当卫星的速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道；当物体的速度大于等于第三宇宙速度速度16.7km/m时物体将脱离太阳的束缚成为一颗人造地球恒星．
本题考查对宇宙速度的理解能力．对于第一宇宙速度不仅要理解，还要会计算．第一宇宙速度是近地卫星环绕地球做匀速圆周运动的速度，要强调卫星做匀速圆周运动．
4.【答案】A
【解析】ACD、根据功的计算公式W=Fscsθ可知某个力所做的功等于这个力与力方向上位移的乘积，与其他因素无关；根据题意可知，由于F1=F2，且在力方向上的位移相等，则这两个力所做的功大小相等，故A正确，BCD错误．
故选：A
根据功的计算公式W=Fscsθ可知：比较功的大小要比较拉力F和力的方向上移动距离s的大小，从题目中找出F、s的大小就可比较做功的多少．
比较做功多少的题目，要紧扣做功的两个必要条件，只要拉力和移动距离相等，则做功相等．
5.【答案】B
【解析】【分析】
人在匀速行驶时，受到的阻力的大小和脚蹬车的力的大小相等，由P=FV=fV可以求得此时人受到的阻力的大小．
在计算平均功率和瞬时功率时一定要注意公式的选择，P=Wt只能计算平均功率的大小，而P=Fv可以计算平均功率也可以是瞬时功率，取决于速度是平均速度还是瞬时速度．
【解答】
设人汽车的速度大小为5m/s，人在匀速行驶时，人和车的受力平衡，阻力的大小为f=0.02mg=0.02×1000N=20N，此时的功率P=FV=fV=20×5W=100W，所以B正确。
故选：B。
6.【答案】B
【解析】解：以地面为零势能面，物体总的机械能为mgH。
设高度为h时，动能是重力势能的2倍，即Ek=2mgh
由机械能守恒定律可得：mgh+Ek=mgH
联立解得：h=H3，故ACD错误，B正确。
故选：B。
不计空气阻力，物体的机械能守恒，根据机械能守恒定律和动能与重力势能的关系分别列式，即可求解。
本题考查机械能守恒定律的应用，要抓住不计空气阻力时，抛体的机械能是守恒的，并能挖掘和利用题设的条件进行解答。
7.【答案】B
【解析】设起跳阶段人做功为W，整个过程中根据动能定理可知mgh+W=12mv2，解得W=12mv2−mgh=12×20×42J−20×10×0.5J=60J，起跳所做的功由消耗体内的化学能，故消耗的化学能为60J，故B正确
故选：B
整个过程根据动能定理求得在起跳过程中消耗的内能
本题主要考查了动能定理，关键是合理的选取过程，明确各力做功即可判断
8.【答案】B
【解析】答：设行星半径为R，质量为M，宇宙飞船质量为m，行星表面重力加速度为g
A、宇宙飞船绕行星作匀速圆周运动，以速度v接近行星赤道表面匀速飞行，轨道半径近似等于R，由v=2πRT 得行星半径R=vT2π，故A错误；
B、法一：二级结论记忆法：ρ−=3πGT2(前提是一个天体绕另一个天体表面运行)
法二：由万有引力定律：GMmR2=m(2πT)2R，得M=4π2R3GT2，由V=43πR3，所以行星平均密度：ρ−=MV=3πGT2，故B正确；
C、由万有引力定律：GMmR2=m(2πT)2R，得M=4π2R3GT2，由v=2πRT，得行星质量：M=v3T2πG，故C错误；
D、由黄金变换：GMmR2=mg，得：g=GMR2，结合行星质量：M=v3T2πG，得：g=2πvT，故D错误。
故选：B。
A、由匀速圆周运动线速度定义求得；B、C、由万有引力定律和牛顿第二定律推导即可；D、由黄金变换结合前推导结论可得。
卫星问题重点在于公式的推导及变换，常结合黄金变换及有关数学知识。
9.【答案】AC
【解析】AB、设弯道半径为R，路面的倾角为θ，由牛顿第二定律得
mgtanθ=mv2R，θ一定，v增大时，可增大半径R.故A正确，B错误。
CD、根据mgtanθ=mv2R，由于θ较小，则tanθ≈sinθ≈hL，h为内外轨道的高度差，L为路面的宽度。则mghL=mv2R，L、R一定，v增大，h增大。故C正确，D错误。
故选：AC。
火车高速转弯时不使外轨受损，则拐弯所需要的向心力由支持力和重力的合力提供。根据牛顿第二定律分析。
本题是实际应用问题，考查应用物理知识分析处理实际问题的能力，本题与圆锥摆问题类似，基础是对物体进行受力分析。
10.【答案】BCD
【解析】解：AB、小球从B至C过程，重力大于弹力，合力向下，小球加速。随着弹力的增大，合力减小，加速度减小。从C到D过程，重力小于弹力，合力向上，小球减速，随着弹力增大，合力反向增大，加速度增大，所以小球加速度先减小后增大，在D位置小球加速度最大。速度先增大后减小，在C点动能最大，故A错误，B正确；
C、据功能关系有：从A→C位置小球重力势能的减少量小于重力做的功。故C正确。
D、小球下降过程中，重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒；从A→D位置，动能变化量为零，故小球重力势能的减小等于弹性势能的增加，故D正确。
故选：BCD。
小球下降过程中，分析其受力情况，判断加速度的变化情况．重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒，在平衡位置C动能最大．
本题关键是要明确小球的运动情况，知道在平衡位置时其动能最大．要注意系统的机械能守恒，但小球的机械能并不守恒．
11.【答案】ACD
【解析】解：A、为了保证小球的初速度水平，以及平抛运动的轨迹在竖直面内，安装斜槽的木板时，一定要保持斜槽末端切线水平，使得木板竖直，故A正确．
B、为了保证小球的初速度相等，每次从斜槽的同一位置由静止释放小球，斜槽不一定需要光滑，故B错误，C正确．
D、“研究平抛运动”的实验目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动的规律，故D正确．
故选：ACD.
保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度．
记录平抛运动轨迹实验中关键是斜槽末端槽口的切线保持水平及固定后的斜槽要竖直．同时要熟练运用平抛运动处理规律来解题．
12.【答案】
【解析】解：(1)实验需要验证重物重力势能的减少量与动能的增加量相等，需要求出重物的速度，根据题图1结合匀变速直线运动的推论可以求出打B点时重物的瞬时速度，因此应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律。
(2)从O点到B点，对应的重物重力势能的减少量：ΔEp=mg⋅OB=1.00×9.80×19.20×10−2J≈1.88J
打B点时重物的瞬时速度为：vB=AC2T=(23.23−15.55)×10−22×0.02m/s=1.92m/s
从O点到B点，对应的重物动能增加量：ΔEk=12mvB2=12×1.00×1.922J≈1.84J
(3)重物下落过程，由机械能守恒定律得：mgh=12mv2
整理得：v22=gh
g是定值，则v22与h成正比，故BCD错误，A正确。
故选：A。
故答案为：(1)B；(2)1.88、1.84；(3)A。
(1)下降时重力势能的减小，而动能增加。必须测出从开始到某点重力势能的减少量，及动能的增加量，所以从纸带数据来看，只能选择从O点到B点进行处理；
(2)根据B点的速度求出动能的增加量根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度，再求该过程重力势能的减少量和动能增加量；
(3)根据机械能守恒得出v22−h的表达式，从而确定正确的图线。
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求出重力势能的减小量。
13.【答案】解：(1)小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据h=12gt2得
t= 2hg= 2×510s=1s
(2)小球落地点离抛出点的水平距离x=v0t=10×1m=10m
(3)小球落地时竖直分速度vy=gt=10×1m/s=10m/s
所以落地时速度大小v= v02+vy2= 102+102m/s=10 2m/s
落地速度与水平方向夹角的正切tanα=vyv0=1010=1，则α=45∘
故小球落地速度与水平方向夹角为45∘。
答：(1)小球在空中飞行的时间为1s；
(2)小球落地点离抛出点的水平距离为10m；
(3)小球落地时的速度大小为10 2m/s，方向与水平方向成45∘。
【解析】(1)小球做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据下落的高度求出小球在空中飞行的时间。
(2)结合初速度和运动时间求出小球落地点离抛出点的水平距离。
(3)根据自由落体运动的规律求出落地时竖直分速度，再进行合成得到小球落地时的速度大小和方向。
解决本题的关键要掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解。对于落地的速度，也可以根据机械能守恒定律或动能定理求解。
14.【答案】解：根据牛顿第三定律可知，小球在C点受到轨道的压力大小与重力相等N=mg，方向竖直向下，又小球在C点时在竖直方向所受合力提供圆周运动向心力有：
N+mg=mvC2R ①
小球从A到C的过程中只有重力和摩擦力做功，根据动能定理有：
Wf+mg(H−2R)=12mvC2−0 ②
联列①②两式代入m=0.1kg，H=2m，R=0.4m，可解得：
Wf=−0.8J
因为摩擦力做负功所以克服摩擦力做0.8J的功．
答：物体克服摩擦力做功0.8J.
【解析】小球到达C点时，小球竖直方向所受合力提供小球圆周运动向心力，从而求得小球在C点的速度，再根据动能定理求得小球从A到C过程中摩擦力做的功即可．
解决本题的关键是根据圆周运动规律求得小球运动到圆周轨道最高点时的速度，能根据动能定理列式求解即可，不难属于基础题．
15.【答案】解：(1)当汽车达到最大速度的时候，汽车的牵引力等于阻力，此时车速为最大速度且匀速，所以汽车的额定功率 P额 =Fv=fv=0.2mgv=0.2×2000×10×20W=80kW；
(2)汽车在匀加速行驶时，由牛顿第二定律可得：F−f=ma，
所以有：F=ma+0.2mg=2000×2+0.2×2000×10N=8000N；
(3)设汽车匀加速运动所能达到的最大速度为v0，则P额 =Fv0，
代入数据得 v0=10m/s，
则汽车做匀加速运动的最长时间t0 =v0 a=102s=5s；
(4)3s时汽车正在做匀加速运动，则瞬时速度为 v3=at3=6m/s，
所以汽车在第 3s 末的瞬时功率P3=Fv3=48kW。
(5)综上分析可知 0∼5s汽车做匀加速运动，功率随时间均匀增大，5s之后汽车保持额定功率80kW不变，则在 8s 内的 P−t图像为：

【解析】(1)当汽车速度达到最大速度时，牵引力等于阻力，此时的速度最大，功率等于额定功率，根据P=Fv=fv即可求解汽车的额定功率；
(2)根据牛顿第二定律即可求解汽车匀加速运动时的牵引力；
(3)根据P=Fv求出匀加速运动的末速度，再根据速度公式求出匀加速运动的时间；
(4)根据速度时间公式求出第3s末的速度，再根据P=Fv即可求出第3s末的瞬时功率；
(5)汽车在匀加速运动的过程中，根据P=Fv=Fat得P与t成正比，匀加速运动结束后汽车保持额定功率不变。