精品解析：福建省福州第十五中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷

2023-2024学年第二学期期末质量检测 高一物理试卷 （满分：100分；考试时间：75分钟） 一、单选题（本大题共4小题，每小题4分，共16分） 1. 关于功和功率的概念，下列说法正确的是（　　） A. 功有正、负之分，说明功有方向 B. 由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比 C. 由可知，机器做功越多，其功率就越大 D. 由可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率 2. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A 图甲中，船相对水垂直河岸匀速行驶，水流速度越大，渡河时间越长 B. 图乙中，质点的运动轨迹已知，若该质点在y轴方向做匀速运动，则在x轴方向做加速运动 C. 图丙中，篮球经过P时所受合力可能沿图示方向 D. 图丁中，若用小锤用力敲击弹性金属片，a球会比水平弹出的b球先落地 3. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态 B. 如图b，悬挂在同一点的两个小球在同一水平面内做圆锥摆运动，则绳长的角速度大 C. 如图c，同一小球在内壁光滑且固定的圆锥筒内的A、B位置先后沿水平面分别做匀速圆周运动，则小球在A位置处所受筒壁的支持力等于B位置处所受筒壁的支持力 D. 如图d，火车转弯若超过规定速度行驶时，火车轮缘对内轨会有挤压作用 4. 如图所示，一小球自A点由静止开始自由下落，到达B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩至最短。若不计弹簧的质量和空气阻力，在小球由A至B到C的运动过程中（　　） A. 小球在B点时动能最大 B. 小球的机械能守恒 C. 小球由B到C的加速度先减小后增大 D. 小球由B到C过程中，动能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 二、多选题（本大题共4小题，每小题6分，共24分。） 5. 如图所示，长为0.25m的轻质细杆一端固定于O点，另一端固定有一质量为1kg的小球，使小球绕O点在竖直面内以2m/s的线速度做匀速圆周运动。取g=10m/s2。下列说法正确的是（　　） A. 小球通过最高点时，对杆的作用力大小是16N，方向竖直向下 B. 小球通过最高点时，对杆的作用力大小是6N，方向竖直向上 C. 小球通过最低点时，对杆的作用力大小是26N，方向竖直向上 D. 小球通过最低点时，对杆的作用力大小是26N，方向竖直向下 6. 如图，木块放在光滑水平面上，一颗子弹水平射入木块。已知子弹受到的平均阻力为f，射入深度为d，木块的位移为s，在此过程中（　　） A. 子弹动能的减少量为 B. 木块动能的增加量为 C. 子弹与木块间摩擦转化的内能为 D. 子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功 7. 2023年10月26日，我国自主研发的神舟十七号载人飞船圆满的完成了发射，与“天和"核心舱成功对接，飞船变轨前绕地稳定运行在半径为r1的圆形轨道I上，椭圆轨道II为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在半径为r3的圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和ⅡI分别相切于A、B两点，飞船在A点变轨，与核心舱刚好在B点进行对接，下列说法正确的是（　　） A. 神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度可能大于7.9km/s B. 神舟十七号ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，速度减小，机械能减小 C. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度 D. 神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接 8. 如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直固定在水平地面上，顶端A处切线水平。将一质量为m的小球（可视为质点）从轨道右端点C的正上方由静止释放，释放位置距离地面的高度为h（可以调节），不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. h=2R时，小球不能够到达圆弧轨道的顶端A B. 适当调节h的大小，可使小球从A点飞出，恰好落在C点 C. 时，由机械能守恒定律可知，小球在轨道左侧能够到达的最大距地高度为 D. h=4R时，小球从A点飞出，落地点与O点之间的水平距离为4R 三、填空题（本大题共2小题，每小题4分，共8分） 9. 如图所示，皮带传动装置转动后，皮带不打滑，皮带轮上的A、B、C三点的位置如图所示，则线速度大小之比________；角速度大小之比_________。 10. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车质量为m=1×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，取g=10 m/s2，则汽车的额定功率为___________ W， 汽车的最大速度为___________ m/s 四、实验题（本大题共2小题，每小题6分，共12分） 11. 如图所示，向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1：2：3，④⑤⑥半径之比为3：2：1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径，质量的关系。 （1）当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板______处（选填“A”、“ B”或“C”中的两个）；此时的两个小球向心力大小之比是______。 （2）将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为______。 12. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。 （1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的是___________ A．通过调节使斜槽末端的切线保持水平 B．实验所用斜槽的轨道必须是光滑的 C．每次必须由静止释放小球，而释放小球的位置始终相同 D．将球的位置标在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 （2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为___________m/s。（）（保留位有效数字） （3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球在B点的速度为___________m/s。（）（保留位有效数字） 五、计算题（本大题共3小题，第13题12分，第14题13分，第15题15分，共40分） 13. 假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周期为T，已知万有引力常量为G，求： （1）该天体的质量M； （2）该天体表面的重力加速度g； （3）该天体的第一宇宙速度v1。 14. 如图，一个质量为的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从圆弧轨道ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）。已知圆弧的半径，O为轨道圆心，BC为轨道竖直直径，OA与OB的夹角，小球到达A点时的速度。g取，求： （1）小球做平抛运动的初速度； （2）P点与A点的高度差。 （3）小球恰好能够经过最高点C，求此过程小球克服摩擦力所做的功。 15. 如图，光滑圆弧轨道，末端与水平传送带相切。部分是以传送带的末端C点为圆心的圆弧，其轨道半径为1.2m。现有一物块（可看成质点），从A点静止释放。已知物块质量，两点高度差，间的距离为1.2m，传送带以的速度顺时针匀速转动，物块与传送带的动摩擦因数为0.5，g取。求物块 （1）滑到B点时的速度大小； （2）滑到C点时速度大小； （3）刚要击中圆弧轨道时的动能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年第二学期期末质量检测 高一物理试卷 （满分：100分；考试时间：75分钟） 一、单选题（本大题共4小题，每小题4分，共16分） 1. 关于功和功率的概念，下列说法正确的是（　　） A. 功有正、负之分，说明功有方向 B. 由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比 C. 由可知，机器做功越多，其功率就越大 D. 由可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，故A错误； B．由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比，故B正确； C．功率是反映做功快慢的物理量，力做功越多，功率不一定越大，还要看用了多长时间，故C错误； D．由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率，故D错误。 故选B。 2. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A. 图甲中，船相对水垂直河岸匀速行驶，水流速度越大，渡河时间越长 B. 图乙中，质点的运动轨迹已知，若该质点在y轴方向做匀速运动，则在x轴方向做加速运动 C. 图丙中，篮球经过P时所受合力可能沿图示方向 D. 图丁中，若用小锤用力敲击弹性金属片，a球会比水平弹出的b球先落地 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲中，船相对水垂直河岸匀速行驶，根据 可知渡河时间与水流速度无关，故A错误； B．图乙中，质点的运动轨迹已知，若该质点在y轴方向做匀速运动，可知质点受到的合力方向沿x轴正方向，则在x轴方向做加速运动，故B正确； C．图丙中，篮球经过P时合力方向与速度方向的夹角应大于，所受合力不可能沿图示方向，故C错误； D．图丁中，若用小锤用力敲击弹性金属片，a球与b球应同时落地，故D错误 故选B。 3. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态 B. 如图b，悬挂在同一点的两个小球在同一水平面内做圆锥摆运动，则绳长的角速度大 C. 如图c，同一小球在内壁光滑且固定的圆锥筒内的A、B位置先后沿水平面分别做匀速圆周运动，则小球在A位置处所受筒壁的支持力等于B位置处所受筒壁的支持力 D. 如图d，火车转弯若超过规定速度行驶时，火车轮缘对内轨会有挤压作用 【答案】C 【解析】 【详解】A．汽车通过拱桥的最高点时由重力与支持力的合力提供向心力，加速度方向向下，可知，汽车处于失重状态，故A错误； B．对小球进行分析，有 解得 由于小球在同一水平面内，则相等，均等于轨迹圆心到悬点的高度差，可知，两小球的角速度相等，与绳长无关，故B错误； C．水平面分别做匀速圆周运动，重力与支持力的合力提供向心力，令圆锥侧面与水平面夹角为，对小球进行分析有 可知，小球在A位置处所受筒壁的支持力等于B位置处所受筒壁的支持力，故C正确； D．火车转弯时，若速度为规定速度，则内外轨没有受到挤压作用，在重力与斜面轨道支持力的合力提供向心力，若超过规定速度行驶时，重力与斜面轨道支持力的合力不足以提供向心力，火车有向外做离心运动的趋势，此时火车轮缘对外轨会有挤压作用，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，一小球自A点由静止开始自由下落，到达B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩至最短。若不计弹簧的质量和空气阻力，在小球由A至B到C的运动过程中（　　） A. 小球在B点时动能最大 B. 小球的机械能守恒 C. 小球由B到C加速度先减小后增大 D. 小球由B到C过程中，动能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 【答案】C 【解析】 【详解】B．小球在A到B的过程中，只有重力做功，机械能守恒，在B到C的过程中，有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，小球机械能不守恒，故B错误； AC．小球从接触弹簧开始，重力先大于弹力，加速度方向向下，向下加速，加速度逐渐减小，当重力与弹簧弹力相等时，速度最大，然后弹力大于重力，加速度方向向上，做减速运动，加速度逐渐增大，故小球从B到C过程中加速度先减小后增大，故A错误，C正确； D．小球由B到C的过程中，动能减小，重力势能减小，弹性势能增加，根据能量守恒定律知，动能和重力势能的减小量等于弹性势能的增加量，故D错误。 故选C。 二、多选题（本大题共4小题，每小题6分，共24分。） 5. 如图所示，长为0.25m的轻质细杆一端固定于O点，另一端固定有一质量为1kg的小球，使小球绕O点在竖直面内以2m/s的线速度做匀速圆周运动。取g=10m/s2。下列说法正确的是（　　） A. 小球通过最高点时，对杆的作用力大小是16N，方向竖直向下 B. 小球通过最高点时，对杆的作用力大小是6N，方向竖直向上 C. 小球通过最低点时，对杆的作用力大小是26N，方向竖直向上 D. 小球通过最低点时，对杆的作用力大小是26N，方向竖直向下 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．设小球通过最高点时，杆对小球的作用力大小是，方向竖直向下，由牛顿第二定律得 解得 由牛顿第三定律可知小球对杆的作用力大小是6N，方向竖直向上，故A错误，B正确； CD．设小球通过最高点时，杆对小球的作用力大小是，方向竖直向上，由牛顿第二定律得 解得 由牛顿第三定律可知小球对杆的作用力大小是26N，方向竖直向下，故C错误，D正确。 故选BD。 6. 如图，木块放在光滑水平面上，一颗子弹水平射入木块。已知子弹受到的平均阻力为f，射入深度为d，木块的位移为s，在此过程中（　　） A. 子弹动能的减少量为 B. 木块动能的增加量为 C. 子弹与木块间摩擦转化的内能为 D. 子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】A．由动能定理得，子弹动能的减少量为，摩擦力做的功为，故A正确； B．由动能定理可知，木块动能的增加量为摩擦力做的功，故B错误； C．摩擦产生转化内能为摩擦力与相对路程的乘积，即为，故D正确； D．子弹减少的动能转化为木块的动能和摩擦热，所以子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功减去摩擦转化的内能，故D错误； 故选AC。 7. 2023年10月26日，我国自主研发神舟十七号载人飞船圆满的完成了发射，与“天和"核心舱成功对接，飞船变轨前绕地稳定运行在半径为r1的圆形轨道I上，椭圆轨道II为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在半径为r3的圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和ⅡI分别相切于A、B两点，飞船在A点变轨，与核心舱刚好在B点进行对接，下列说法正确的是（　　） A. 神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度可能大于7.9km/s B. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，速度减小，机械能减小 C. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度 D. 神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接 【答案】CD 【解析】 【详解】A．第一宇宙速度7.9km/s是卫星的最小发射速度，是卫星的最大绕行速度，所以神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度一定不能大于7.9km/s。故A错误； B．神舟十七号在ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，只有引力做负功，速度减小，机械能不变。故B错误； C．从Ⅰ轨道到ⅠⅠ轨道需要加速，所以神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度。故C正确； D．神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接，故D正确。 故选CD。 8. 如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直固定在水平地面上，顶端A处切线水平。将一质量为m的小球（可视为质点）从轨道右端点C的正上方由静止释放，释放位置距离地面的高度为h（可以调节），不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. h=2R时，小球不能够到达圆弧轨道的顶端A B. 适当调节h的大小，可使小球从A点飞出，恰好落在C点 C. 时，由机械能守恒定律可知，小球在轨道左侧能够到达的最大距地高度为 D. h=4R时，小球从A点飞出，落地点与O点之间的水平距离为4R 【答案】AD 【解析】 【详解】A．小球恰能通过A点时 解得 则h=2R时，小球不能够到达圆弧轨道的顶端A，故A正确； B．小球从最高点A飞出后做平抛运动，下落R高度时，竖直方向 水平位移的最小值为 所以小球落在C点右侧，故B错误； C．小球到达轨道左侧圆周以上的速度不能为零，由机械能守恒定律可知，时，小球在轨道左侧能够到达的最大距地高度小于，故C错误； D．h=4R时，小球到达A点时 解得 小球做平抛，竖直方向 水平方向 解得 故D正确。 故选AD。 三、填空题（本大题共2小题，每小题4分，共8分） 9. 如图所示，皮带传动装置转动后，皮带不打滑，皮带轮上的A、B、C三点的位置如图所示，则线速度大小之比________；角速度大小之比_________。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1][2]B点和C点是同轴转动，角速度相等即 又因为A点和B点是皮带传动，线速度相等，即 vA=vB 根据 v=ωr 可得 所以 根据 v=ωr 可得 所以 10. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，取g=10 m/s2，则汽车的额定功率为___________ W， 汽车的最大速度为___________ m/s 【答案】 ①. ②. 100m/s 【解析】 【详解】[1]在前5s内做匀加速运动，由图像可知加速度 根据牛顿第二定律可知 在5s末，达到额定功率因此 解得 [2]最大速度时，牵引力与阻力大小相等，此时 解得 四、实验题（本大题共2小题，每小题6分，共12分） 11. 如图所示，向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R，挡板B到转轴距离为2R，塔轮①④半径相同，①②③半径之比为1：2：3，④⑤⑥半径之比为3：2：1。现通过控制变量法，用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径，质量的关系。 （1）当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，将传动皮带套在②④塔轮上，应将质量相同的小球分别放在挡板______处（选填“A”、“ B”或“C”中的两个）；此时的两个小球向心力大小之比是______。 （2）将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，传动皮带套在①④两个塔轮上，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，则铁球与橡胶球的质量之比为______。 【答案】（1） ①. AC##CA ②. 1：4 （2）3：1 【解析】 【小问1详解】 [1]根据图（b）可知，当质量和运动半径一定时，探究向心力的大小与角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在挡板A、C处，故选AC； [2]根据题已知，塔轮①④半径相同，而①②半径之比为1：2，则塔伦②④半径之比为2：1，将传动皮带套在②④塔轮上，两塔轮线速度相同，则可得两塔轮轴的角速度之比为1：2，而两小球做圆周运动的半径相同，可得两小球做圆周运动的线速度之比为1：2，根据向心力公式 可得两小球做圆周运动的向心力之大小比为1：4。 【小问2详解】 将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处，则两球做圆周运动的半径相同，传动皮带套在①④两个塔轮上，而根据题意，塔轮①④半径相同，则塔轮转动的角速度相同，因此可知两小球做圆周运动的线速度相同，而图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3：1，根据向心力公式 可知，铁球与橡胶球的质量之比为3：1。 12. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。 （1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的是___________ A．通过调节使斜槽末端的切线保持水平 B．实验所用斜槽的轨道必须是光滑的 C．每次必须由静止释放小球，而释放小球的位置始终相同 D．将球的位置标在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 （2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为___________m/s。（）（保留位有效数字） （3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球在B点的速度为___________m/s。（）（保留位有效数字） 【答案】 ①. AC ②. 1.6 ③. 2.5 【解析】 【详解】（1）[1]A．由于小球做平抛运动，因此斜槽末端的切线必须保持水平，A正确； BC．只要保证小球每次从斜槽上同一位置由静止释放，无论斜槽是否光滑，都能确保每次小球做平抛运动初速度相同，B错误，C正确； D．将球的位置标在纸上后，取下纸，用平滑的曲线将各个点连接起来，D错误。 故选AC。 （2）[2]根据 代入图中任一点的坐标值都可以得到 （3）[3]由图丙可知，从A到B和从B到C，时间间隔 相等，在竖直方向上 可得 因此B点的水平速度 竖直速度 因此B点的合速度大小为 五、计算题（本大题共3小题，第13题12分，第14题13分，第15题15分，共40分） 13. 假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周期为T，已知万有引力常量为G，求： （1）该天体的质量M； （2）该天体表面的重力加速度g； （3）该天体的第一宇宙速度v1。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力可得 解得 （2）由 解得 （3）由 解得 14. 如图，一个质量为的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从圆弧轨道ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）。已知圆弧的半径，O为轨道圆心，BC为轨道竖直直径，OA与OB的夹角，小球到达A点时的速度。g取，求： （1）小球做平抛运动的初速度； （2）P点与A点的高度差。 （3）小球恰好能够经过最高点C，求此过程小球克服摩擦力所做的功。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）在A点分解速度 解之有 （2）在A点分解速度 平抛竖直方向 解之有 （3）从A到C过程 在C点受力分析得 解之有 15. 如图，光滑圆弧轨道，末端与水平传送带相切。部分是以传送带的末端C点为圆心的圆弧，其轨道半径为1.2m。现有一物块（可看成质点），从A点静止释放。已知物块质量，两点高度差，间的距离为1.2m，传送带以的速度顺时针匀速转动，物块与传送带的动摩擦因数为0.5，g取。求物块 （1）滑到B点时的速度大小； （2）滑到C点时的速度大小； （3）刚要击中圆弧轨道时的动能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）物块从A点滑到B点，由机械能守恒定律可得 代入数据解得 （2）物块在传送带上受摩擦力作用，根据牛顿第二定律有 物块加速到与传送带共速时滑行的位移 联立可得 由于，物块先加速到传送带相同的速度后匀速，故从C点飞出时速度 （3）从C点飞出后，物块做平抛运动，有 由几何关系可知 由机械能守恒定律得 联立以上各式解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$