2021-2022学年陕西省西安市蓝田县高一（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2021-2022学年陕西省西安市蓝田县高一（下）期末物理试卷（含解析），共16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。
2021-2022学年陕西省西安市蓝田县高一（下）期末物理试卷 题号一二三四总分得分       一、单选题（本大题共10小题，共40分）下列说法错误的是(    )A. 物体做曲线运动时，速度方向一定时刻改变
B. 经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用
C. 卡文迪许通过实验推算出来引力常量的值
D. 能量耗散说明自然界的能量正在不断减少洗衣机脱水筒及制作“棉花糖”的工作原理都是离心运动，下面关于它们的工作原理的说法正确的是(    )A. 衣服中的水及糖汁在桶转动时都受到离心力的作用
B. 衣服中的水及糖汁在转动时受合外力为零，所以做离心运动
C. 在桶高速转动时衣服中的水及糖汁所受附着力及摩擦力小于所需要的向心力，所以做离心运动
D. 水及糖汁从桶壁水孔出来后直到遇到外壁或硬化前都做匀速直线运动在直角坐标平面上运动的质点，时位于轴上该质点在轴方向的位移时间图像如图所示，其在轴方向运动的速度时间图像如图所示，则(    )
A. 该质点做直线运动
B. 质点的加速度大小为
C. 时，质点的速度为
D. 时，质点在平面的位置坐标为如图所示为某机器的齿轮系统，中间的齿轮叫做太阳轮，是主动轮，围绕太阳轮运转的小齿轮叫做行星轮，是从动轮，与行星轮啮合的大轮叫做齿圈。所有轮的齿大小相同且只围绕自己的轴心转动，当太阳轮主动转动时，带动行星轮转动，行星轮带动齿圈转动。已知太阳轮的总齿数为，每个行星轮的总齿数为，齿圈的总齿数为，则太阳轮与齿圈转动的角速度之比为(    )
A.  B.  C.  D. 为了节能，商场的自动扶梯在较长时间无人乘行时会自动停止运行。有人站上去后，扶梯开始加速，然后匀速运动。如图所示，下列说法正确的是(    )A. 加速下行过程中，人所受到的支持力做正功
B. 加速下行过程中，人所受合力不做功
C. 匀速下行过程中，人所受到的重力不做功
D. 匀速下行过程中，人所受合力不做功
 太阳系八大行星绕太阳运行的轨道可粗略地视为圆，如表是各星球的半径和轨道半径。从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近(    )行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星星球半径轨道半径A. 年 B. 年 C. 年 D. 年一个质量为的球从的高处落到一个水平板上又弹回到的高度。取，则整个过程中(    )A. 重力做功为 B. 重力做功为
C. 物体的重力势能一定减少了 D. 物体的重力势能一定增加了如图所示，一个物体静止放在水平面上，在与竖直方向成角的斜向下的恒力的作用下沿平面移动的距离时，物体的速度达到了，若物体的质量为，物体与地面之间的摩擦力大小为，则在此过程中(    )A. 恒力做的功为 B. 摩擦力做的功为
C. 重力的功率为 D. 恒力的功率甲、乙两人从不同高度处将相同的小球视为质点水平抛出，结果两小球落在水平地面上的同一点。已知甲、乙两人将小球抛出时小球距地面的高度之比为：，两小球被抛出时在同一竖直线上，不计空气阻力，则甲、乙两人将小球抛出的过程中对小球做的功之比为(    )A. ： B. ： C. ： D. ：地球同步卫星离地心距离为，运行速度为，加速度为，地球赤道上的物体随地球自转的加速度为，第一宇宙速度为，地球半径为，则以下正确的是(    )A.  B.  C.  D.  二、多选题（本大题共3小题，共12分）如图所示，在水平转台上放置有质量相同的滑块和可视为质点，它们与转台之间的动摩擦因数相同，与转轴的距离为，与转轴的距离为，且
，转台绕转轴以角速度匀速转动，转动过程中，两滑块始终相对转台静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是(    )A. 需要的向心力小于需要的向心力
B. 所受到的摩擦力等于所受到的摩擦力
C. 若角速度缓慢增大，一定比先开始滑动
D. 若角速度缓慢增大，一定比先开始滑动年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛，中国运动员谷爱凌夺冠。比赛场地简化如图所示，为形池助滑道，为倾斜雪坡，与水平面夹角，运动员某次训练从助滑道的最高点由静止开始下滑至起跳点，若起跳速率为，方向与水平方向成，最后落在雪坡上的点图中未画出。把运动员视为质点，不计空气阻力，取，，，则(    )
A. 运动员在空中做变加速曲线运动
B. 运动员从起跳到达点运动的时间为
C. 起跳点至落点的位移
D. 运动员离开雪坡的最大距离为如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为未超过弹性限度，则在圆环下滑到最大距离的过程中(    )
 A. 圆环的机械能守恒
B. 弹簧弹性势能变化了
C. 圆环下滑到最大距离时，所受合力不为零
D. 圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先增大后减小 三、实验题（本大题共2小题，共16分）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹：
A.通过调节使斜槽的末端保持______；
B.每次释放小球的位置必须______选填“相同”或“不同”；
C.每次必须由______选填“运动”或“静止”释放小球；
D.小球运动时不应与木板上的白纸相接触；
E.将小球的位置记录在白纸上后，取下白纸，将点连成光滑曲线。
某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球抛出点的位置，取点为坐标原点，建立如上图所示坐标系，点为小球运动一段时间后的位置。取，根据图像，可知小球的初速度为______，小球抛出点的位置的坐标为______。某同学用图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。

实验的主要步骤：
用刻度尺测量挡光片的宽度为；
用天平称出滑块和挡光条的总质量为，再称出托盘和砝码的总质量为；
用刻度尺测量点到光电门所在位置点之间的水平距离为；
滑块从点静止释放已知砝码落地前挡光片已通过光电门；
读出挡光片通过光电门所用的时间。改变光电门的位置，滑块每次都从点静止释放，测量相应的值并读出值。
根据上述实验步骤中测得的数据，得出：以下空格均用题中所给的字母表示
滑块通过光电门时瞬时速度为______；
当滑块通过光电门时，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码增加的总动能为______；
在滑块从点到点之的过程中，系统势能的减少量______已知重力加速度为；
根据实验测得的数据，以为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出图线，若该图线的斜率______，则系统机械能守恒。 四、计算题（本大题共3小题，共32分）人类登月成功后，一宇航员在月球表面附近自高处以初速度水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为。已知月球半径为，万有引力常量为。根据以上几个物理量，求：
月球表面的重力加速度；
月球的第一宇宙速度；
月球的平均密度。额定功率的汽车，在平直公路上行驶的最大速度为。汽车的质量，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为。运动过程中阻力不变，求：
汽车所受的恒定阻力；
末汽车的瞬时功率；
若加速距离为，经过多长时间汽车速度达到最大值。如图所示，可视为质点的总质量为的滑板运动员包括装备，从高为的斜面的顶端点由静止开始沿斜面下滑，在点进入光滑的四分之一圆弧，圆弧的半径为，运动员经点沿竖直轨道冲出向上运动，经时间后又落回轨道．若运动员经点后在空中运动时只受重力，轨道段粗糙、段光滑求：
运动员离开点时的速度和上升的最大高度；
运动员包括装备运动到圆轨道最低点时对轨道的压力；
从点到点，运动员包括装备损失的机械能．
答案和解析 1.【答案】 【解析】解：、物体做曲线运动时，速度方向沿轨迹的切线方向，速度方向时刻在改变，故A正确；
B、经典力学的适用范围：宏观物体、低速运动、引力不太大，故B正确；
C、卡文迪许通过扭秤实验推算出来引力常量的值，故C正确；
D、能量耗散说明能量被利用的品质降低了，但能量仍守恒，故D错误。
本题选错误的，
故选：。
物体做曲线运动时，速度方向沿轨迹的切线方向；经典力学适用于宏观、低速运动的物体；卡文迪许测出了引力常量的值；能量耗散说明能量被利用的品质降低。
本题考查物理学史和物理常识，关键要知道能量耗散并不是说明自然界的能量正在不断减少，能量守恒是普遍存在的规律。
 2.【答案】 【解析】解：、衣服中的水及糖汁在转动时所受附着力及摩擦力的合力提供向心力，当合力小于所需要的向心力时，做离心运动，水及糖汁甩出，并不是受离心力，故C正确，AB错误。
D、水及糖汁从桶壁水孔出来后受重力作用，不可能做匀速直线运动，故D错误。
故选：。
物体做离心运动是因为向心力消失或不足时，沿切线方向，以后会怎样运动要根据受力情况分析。
此题要理解匀速圆周运动的向心力的来源、向心力的大小因素、做离心运动的条件。注意在受力分析的时候没有离心力这一说，属于基础题。
 3.【答案】 【解析】解：、由图甲和图乙可知，物块沿轴负方向做匀速直线运动，沿轴正方向做匀减速直线运动，运动轨迹是一条曲线，故A错误；
、时，物块沿轴正方向的位移大小为：，根据图乙斜率的物理意义，可得其加速度为：，根据位移时间公式，可得沿沿轴正方向的位移大小为，质点在平面的位置坐标为，质点沿方向做匀速直线运动，沿方向做匀减速直线运动，所以质点的加速度大小等于方向的加速度大小，为，故B正确，D错误。
C、时，根据图甲的斜率的物理意义，可得，根据图乙可得的速度为：，根据勾股定理，可得物块的速度大小为：，故C错误。
故选：。
位移时间图象的斜率等于速度，速度时间图线的斜率表示加速度，根据加速度恒定，且与初速度方向不在同一直线上，做匀变速曲线运动；求出物体在方向和方向的时刻的分速度，再进行合成，求出物体的速度；根据运动学公式求得物体在方向和方向的时刻的分位移，然后再求和位移。
本题考查的是、两个方向的分运动，运用运动的合成法求解合运动的情况，解题的关键是明确图象斜率的物理意义。
 4.【答案】 【解析】解：主动轮、行星轮与大轮分别用、、表示，由图可知，与为齿轮传动，所以线速度大小相等，与也是车轮传动，线速度也相等，所以与、的线速度是相等的；根据几何关系有：
根据线速度与角速度的关系：
联立可得：故A正确，BCD错误。
故选：。
齿轮传动的两个轮子边缘上各点的线速度大小相等，然后结合齿数关系分析角速度的关系。
本题运用比例法解决物理问题的能力，关键抓住相等的量：对于齿轮传动的两个轮子边缘上各点的线速度大小相等；同一轮上各点的角速度相同。
 5.【答案】 【解析】解：、加速下行过程中，人所受到的支持力与位移成钝角，支持力做负功，故A错误；
B、根据动能定理可知，加速下行过程中，动能增加，人所受合力做正功，故B错误；
C、匀速下行过程中，重力与位移成锐角，重力做正功，重力做正功，故C错误；
D、根据动能定理可知，匀速下行时，人所受合力不做功，故D正确；
故选：。
加速下行过程中或者匀速下行过程中，根据动能定理分析扶梯对人做功情况。
解决关键是判断力做正功还是负功，根据力与位移的夹角的大小来判断，难度不大。
 6.【答案】 【解析】解：根据得，周期，因为海王星的轨道半径时地球轨道半径的倍，则海王星的周期大约是地球公转周期的倍。地球公转周期为年，则海王星的公转周期为年。故C正确，ABD错误。
故选：。
根据万有引力提供向心力得出周期与轨道半径的关系，结合海王星与地球的轨道半径之比得出周期之比，从而求出海王星的公转周期。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，知道周期与轨道半径的关系，本题也可以直接利用开普勒第三定律分析求解
 7.【答案】 【解析】解：、整个过程中，物体的高度下降了；物体的质量，则重力对物体做正功为：，故AB错误；
、根据功能关系可知，重力做功多少等于重力势能的减小量，故小球的重力势能一定减少，故C正确，D错误。
故选：。
由重力做功的公式可求得重力所做的功；再由重力做功与重力势能的关系可分析重力势能的变化。
本题考查重力做功与重力势能变化的关系，同时在解题时一定要明确重力做功与路径无关，只与初末状态的高度差有关。
 8.【答案】 【解析】解：、恒力与位移方向的夹角为，则恒力做的功为，故A正确；
B、摩擦力方向与位移方向相反，摩擦力做的功为，故B错误；
C、重力方向与速度方向相互垂直，故重力不做功，重力的功率为零，故C错误；
D、恒力的功率为，故D错误。
故选：。
根据恒力做功公式求解各个力做的功；根据求重力和恒力的功率。
解答本题时，要掌握恒力做功的公式以及功率公式，要知道是力与位移的夹角，或力与速度的夹角。
 9.【答案】 【解析】解：由平抛运动的竖直方向是自由落体运动，由，解得
由于两小球被抛出时在同一竖直线上，两小球落在水平地面上的同一点，所以两小球的水平位移相等，则
由动能定理知人将小球抛出的过程中对小球做的功为
则甲、乙两人将小球抛出的过程中对小球做的功之比为：。故D正确。
故选：。
小球做平抛运动，根据运动学公式求得抛出时的初速度，根据动能定理求得甲乙对小球做功。
本题主要考查了平抛运动和动能定理，抓住平抛运动的特点即可。
 10.【答案】 【解析】解：因为同步卫星的周期等于地球自转的周期，所以角速度相等，根据得，故AB错误；
根据万有引力提供向心力，解得，
则故D正确；C错误．
故选：．
同步卫星的周期与地球的自转周期相同，根据得出同步卫星和随地球自转物体的向心加速度之比，根据万有引力提供向心力得出第一宇宙速度与同步卫星的速度之比．
解决本题的关键知道同步卫星和随地球自转的物体角速度相等，同步卫星以及贴近地球表面运行的卫星靠万有引力提供向心力．
 11.【答案】 【解析】解：、、随圆盘转动，它们的角速度相同为，根据向心力的公式：，因为、的质量和角速度都相等，故向心力与半径成正比，而，故需要的向心力小于需要的向心力，故A正确；
B、、所需要的向心力由静摩擦力提供，由上面的分析知需要的向心力小于需要的向心力，故所受的静摩擦力小于所受到的静摩擦力，故B错误；
、、所受的最大静摩擦力相等，而所受的静摩擦力大于所受到的静摩擦力，由，且，知当圆盘的角速度增大时的静摩擦力先达到最大值，所以一定比先开始滑动，故C正确，D错误。
故选：。
相对圆盘滑动前，、所需要的向心力由静摩擦力提供，而所需要的向心力大小由物体的质量、半径和角速度决定。当圆盘转速增大时，提供的静摩擦力随之而增大。当需要的向心力大于最大静摩擦力时，木块开始滑动，根据半径关系即可解答。
本题的关键是正确分析滑块的受力，明确滑块做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，把握住临界条件：静摩擦力达到最大，由牛顿第二定律分析解答。
 12.【答案】 【解析】解：、不计空气阻力，在空中飞行过程中，谷爱凌只受竖直向下的重力，而且因为初速度不在竖直方向上，即力速不共线，初速度与重力所成的夹角为钝角，故运动员在空中做匀变速曲线运动，故A错误；
、将谷爱凌的速度沿着斜面和垂直于斜面进行分解，则沿斜面方向的速度为；垂直于斜面方向上的速度为，同理可得：；。根据对称性可知，运动员从起跳到点的运动时间为：，在此时间内，沿斜面方向的位移为，故BC正确；
D、运动员离斜坡最远时，垂直于斜面的速度为零，则，故D错误。
故选：。
根据初速度的方向和受力特点分析出运动员的运动类型；
将速度和加速度分别分解到沿斜面和垂直于斜面上，根据两个方向的运动特点先计算出运动时间，再计算出沿斜面方向上的位移；
当运动员离斜坡最远时，垂直于斜面的速度为零，结合速度位移公式计算出最大距离。
本题主要考查了斜抛运动的相关应用，解题关键点是将速度和加速度分解到合适的方向上，利用运动学公式即可完成分析。
 13.【答案】 【解析】解：、圆环沿杆滑下过程中，弹簧的拉力对圆环做功，圆环的机械能不守恒，故A错误。
B、图中弹簧水平时恰好处于原长状态，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为，可得圆环下降的高度为，根据系统的机械能守恒得：弹簧的弹性势能增大量为：，故B正确。
C、当圆环所受合力为零时，速度最大，此后圆环继续向下运动，则弹簧的弹力增大，圆环下滑到最大距离时，所受合力不为零，故C正确；
D、根据圆环与弹簧组成的系统机械能守恒，即圆环的重力势能与圆环的动能还有弹簧弹性势能三种能量总和守恒。在圆环下滑到最大距离的过程中，圆环的速度是先增大后减少，圆环的动能也是先增大后减少，那么圆环重力势能与弹簧弹性势能之和就应先减少后增大，故D错误。
故选：。
分析圆环沿杆下滑的过程的受力和做功情况，只有重力弹簧的拉力做功，所以圆环机械能不守恒，系统的机械能守恒；根据系统的机械能守恒和圆环的受力情况进行分析。
对物理过程进行受力、运动、做功分析，是解决问题的根本方法。要注意圆环的机械能不守恒，圆环与弹簧组成的系统机械能才守恒。
 14.【答案】水平  相同  静止     【解析】解：、通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动；
、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；
设记录、的时间间隔为，在竖直方向上，根据得：
则小球的初速度为：
小球经过点时竖直方向的速度大小为：
所以小球从到运动的时间为：
点到的水平位移为：
点到的竖直位移为：
小球抛出点的位置的坐标为。
故答案为：水平，相同，静止，光滑曲线；；。
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；
根据平抛运动竖直方向上相邻相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移求出小球的初速度；根据匀变速直线运动的规律结合运动学公式求解点的坐标。
本题考查了实验注意事项，要知道实验原理与实验注意事项，在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要注重学生对探究原理的理解。
 15.【答案】     【解析】解：很短时间内的平均速度等于瞬时速度，则滑块通过光电门时瞬时速度为。
当滑块经过光电门时，系统增加的总动能为。
在滑块从点到点之的过程中，系统势能的减少量；
由机械能守恒定律可知，系统增加的总动能等于系统势能的减少量，即，整理得：，
描绘出图线，若图线是过原点得倾斜直线，斜率，则系统机械能守恒。
故答案为：；；；。
根据很短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块经过光电门时的速度；根据动能的计算公式求出动能的增加量；根据重力势能的计算公式求出重力势能的减少量；应用机械能守恒定律求出图像的函数表达式，然后分析答题。
本题考查验证机械能守恒实验，解题关键掌握实验原理，求出滑块的速度，应用动能与重力势能的计算公式、机械能守恒定律即可解题。
 16.【答案】解：对平抛运动，则
；

解得
由重力提供向心力有：
解得：
根据万有引力近似等于重力有：
月球的平均密度
解得：
答：月球表面的重力加速度为；
月球的第一宇宙速度为；
月球的平均密度为。 【解析】根据平抛运动规律，求出月球表面的重力加速度；
根据重力提供向心力，求出月球的第一宇宙速度；
根据月球表面物体的重力等于万有引力，结合密度公式求出月球的平均密度。
处理天体运动问题时，要注意解题的思路：一是万有引力提供向心力；二是万有引力等于物体的重力。
 17.【答案】解：当时，速度最大，所以，根据得：
 
根据牛顿第二定律，得：，解得
匀加速达到的最大速度为
匀加速所需时间为
末的瞬时速度
拉力的功率 
匀加速通过的位移为
达到额定功率后，开始做加速度减小的变加速运动，根据动能定理可得：，解得
故经历的总时间
答：汽车所受的恒定阻力为 ；
末汽车的瞬时功率为 ；
若加速距离为，经过汽车速度达到最大值。 【解析】当牵引力等于阻力时，速度最大，根据求出汽车所受的恒定阻力大小．
根据牛顿第二定律求出牵引力，根据求得匀加速达到的最大速度，根据求得匀加速运动时间，结合速度时间公式求出末的速度，通过求出汽车的瞬时功率．
根据位移时间公式求出匀加速运动的位移，达到额定功率后，汽车做变加速运动，根据动能定理求得运动时间，即可求得运动总时间。．
解决本题的关键掌握恒定功率启动和恒定加速度启动过程的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解，知道加速度为零时，速度最大．
 18.【答案】解：设运动员离开点时的速度为，上升的最大高度为，得：
，

设运动员到达点时的速度为，则到，由机械能守恒得：

在轨道最低点，有：
联立解得：
由牛顿第三定律得运动员在轨道最低点时对轨道的压力大小，方向竖直向下．
到过程，运动员包括装备损失的机械能为：
．
答：运动员离开点时的速度和上升的最大高度分别为和．
运动员包括装备运动到圆轨道最低点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下．
从点到点，运动员包括装备损失的机械能为． 【解析】运动员在点沿竖直方向冲出轨道，做竖直上抛运动，经过时间又从点落回轨道，由竖直上抛运动的规律即可求出速度；
根据机械能守恒求出运动员经过最低点时的速度，再由牛顿运动定律求解对轨道的压力；
从滑到的过程中，部分的机械能转化为内能，机械能减小，由功能关系即可求出机械能的损失．
考查学生应用运动学规律、牛顿运动定律和功能原理综合处理物理问题的能力．知道竖直上抛运动的对称性是解题的关键，根据该关系可求出时间．