摘要:
**基本信息**
以天舟九号、中国空间站等科技情境和劳动实践为载体,考查平抛运动、万有引力等必修二核心知识,注重物理观念与科学思维的综合应用。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选|7/28|平抛运动(1题)、万有引力(2、4、5题)|结合天舟九号椭圆轨道运动考查引力与速率关系(4题)|
|多选|3/18|曲线运动(8题)、功与能量(9题)|劳动实践搬运砖块情境考查摩擦力做功(9题)|
|非选择|5/54|实验(11平抛、12机械能守恒)、综合计算(15平抛与圆周运动)|15题综合平抛运动与圆周运动,体现科学推理能力|
内容正文:
西宁市高一物理下学期期末测试练习卷(人教版必修二)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.一个物体以初速水平抛出,经时间t,竖直方向速度大小为,则t为( )
A. B. C. D.
2.若已知行星绕太阳公转的半径为r,公转的周期为T,万有引力恒量为G,则由此可求出( )
A.某行星的质量 B.太阳的质量
C.某行星的密度 D.太阳的密度
3.关于汽车发动机的功率,下列说法中正确的是( )
A.根据功率P=Fv可知,牵引力一定与速度成反比
B.根据功率P=Fv可知,发动机功率一定时,汽车的牵引力一定与速度成反比
C.根据功率可知,发动机做功越多,其功率就越大
D.根据功率可知,知道W和t的值就可求发动机任意时刻的功率
4.天舟九号货物飞船于2025年7月15日成功发射,保障了神舟二十号和二十一号乘组在轨期间的物资需求。天舟九号发射后,火箭将其送入近地点约200公里、远地点约300公里的椭圆轨道。在天舟九号从近地点向远地点运动的过程中,关于地球对它的万有引力及其运行速率,下列说法正确的是( )
A.逐渐增大,逐渐增大 B.逐渐减小,逐渐减小
C.逐渐减小,逐渐增大 D.逐渐增大,逐渐减小
5. 2022年中国空间站将全面建成。建成后的中国空间站将支持大规模科学研究,并进一步探索人类如何在太空长期生存。假定空间站绕地球做匀速圆周运动,绕行周期约为90分钟,和周期为24小时的地球同步卫星相比( )
A.空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径
B.空间站的加速度小于同步卫星的加速度
C.空间站的线速度小于同步卫星的线速度
D.空间站的角速度小于同步卫星的角速度
6.可视为质点的游客在观山湖区乘坐如图所示的“观山湖眼”摩天轮,他随座舱一起在竖直面内做速度大小为的匀速圆周运动。将此速度在圆周所在的平面内沿水平和竖直方向分解,其水平分量为,以游客经过最低点时为计时起点,在其转动一圈的过程中,随时间变化的关系图像可能是( )
A
B
C
D
7.图甲所示的救生缓降器由挂钩(或吊环)、吊带、绳索及速度控制装置等组成,是一种可使人沿(随)绳(带)缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示,高层建筑工人在一次险情中,将安全带系于腰部,从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆,图丙是工人运动全过程的v﹣t图像。已知工人的质量m=70kg,g=10m/s2,则下列说法中错误的是( )
A.发生险情处离地面的高度为45m
B.加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为280N
C.整个过程中工人所受重力做功为31500J
D.t=4s时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为630W
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.生活中大部分的运动都是曲线运动,关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A.做曲线运动的物体,加速度方向与速度方向一定不在同一条直线上
B.做曲线运动的物体,加速度不可能为零
C.做曲线运动的物体,速度一定改变,加速度一定发生变化
D.做曲线运动的物体,速度大小可能不变
原创9.劳动教育是我国教育体系的重要组成部分。在一次劳动实践课上,如图所示,同学们体验用夹钳搬运砖块。在一次搬运过程中,某同学用力握紧夹钳恰好能最多夹住5块砖,从水平地面A处竖直匀速提起1m,水平方向匀速行走5m,竖直放在水平地面的另一处B。已知夹钳对砖块竖直一侧壁施加的压力为150N,砖块均为规格相同的长方体,每块质量为2.6kg,夹钳与砖块之间的动摩擦因数为0.53,砖块之间的动摩擦因数为0.30,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,g取10m/s2。在从A处到B处的整个搬运过程中,以下说法正确的有( )
A.5块砖被竖直提起的过程中受到的重力做功-130J
B.中间那一块砖从A搬运到B的过程中重力做功-26J
C.夹钳对砖块竖直一侧壁的压力做功750J
D.中间那一块砖被竖直提起的过程中摩擦力做功26J
10.固定在水平地面上的斜面顶端有一轻质定滑轮,一不可伸长的轻绳绕过定滑轮并连接滑块、,如图所示。将滑块置于斜面顶端时,滑块与地面接触且轻绳伸直。现释放滑块,在滑块由地面上升到斜面顶端等高处的过程中,不计一切摩擦,则下列说法正确的是( )
A.重力对滑块做的功等于滑块动能的增加量
B.轻绳对滑块做的功大于滑块动能的增加量
C.滑块机械能的减少量等于滑块机械能的增加量
D.滑块重力势能的减少量等于滑块、总动能的增加量
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)在用频闪照相法“研究平抛运动”的实验中,已知所用的数码相机每秒钟拍摄10帧照片,方格纸的每一小格的边长为5cm,取重力加速度g=10m/s2。试探究下列问题:
(1)(3分)由图可以计算出小球初速度大小为 m/s;
(2)(3分)由图可计算出小球运动到B点的速度大小 m/s。
12.(10分)某实验小组用重物下落验证机械能守恒定律。
(1)(2分)下图是四位同学释放纸带瞬间的照片,实验操作最合理的是____。
A. B.
C. D.
(2)(6分)选出一条清晰的纸带如图所示,点为打点计时器打下的第一个点,为三个计数点,在和和之间还各有一个点,重锤的质量,打点计时器工作频率,当地的重力加速度取,从打下点到打下点过程中重锤动能增加量
,重力势能减少量 。(结果均保留三位有效数字)
(3)(2分)根据(2)所得数据可以得到实验结论: 。
13.(8分)如图所示,光滑斜轨和光滑圆轨相连,固定在同一竖直面内,圆轨的半径为R,一个小球(可视为质点),从离水平面高h处由静止自由下滑,由斜轨进入圆轨.求:
(1)(4分)为了使小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨,h应至少多高?
(2)(4分)若小球到达圆轨最高点时圆轨对小球的压力大小恰好等于它自身重力大小,那么小球开始下滑时的h是多大?
14.(12分)一艘宇宙飞船飞近某一行星,并进入该行星附近的圆形轨道,航天员在P点发现该行星的视角(图中∠α)为60°。已知引力常量为G,飞船绕行星运动的轨道距行星表面高度为h,绕行周期为T,忽略其他天体对飞船的影响。根据上述数据,求:
(1)该行星的半径;
(2)该行星的密度;
(3)该行星的第一宇宙速度。
15.(18分)水平地面上有一滑板,其上表面为,其中圆弧段的圆心为、半径,水平,点为圆弧最低点,与的夹角,段水平,如图所示。现锁定滑板,将一质量m为1kg、可视为质点的小球从点正上方处的点无初速度释放。小球从点离开滑板后,在空中运动一段时间落到点。已知重力加速度大小,不计一切摩擦和空气阻力。求:
(1)求小球通过最低点时的速度大小和受到的支持力大小。
(2)段的长度。
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命题双向细目表
1、试卷总体分布分析
总分:100分
分值分布
客观题(占比)
46.0(46%)
主观题(占比)
54.0(54%)
题量分布
客观题(占比)
10(66.7%)
主观题(占比)
5(33.3%)
2、试卷题量分布分析
大题题型
题目量(占比)
分值(占比)
计算题
3(20.0%)
38(38%)
单选题
7(46.7%)
28(28%)
多选题
3(20.0%)
18(18%)
实验题
2(13.3%)
16(16%)
3、试卷难度结构分析
序号
难易度
占比
1
普通
(100.0%)
4、试卷知识点分析
序号
知识点(认知水平)
分值(占比)
对应题号
1
抛体运动和研究平抛物体的运动
19(19%)
1、11、15
2
万有引力定律的应用和卫星问题
24(24%)
2、4、5、14
3
验证机械能守恒定律和机械能综合应用
20(20%)
10、12、15
4
功率及其计算
8(8%)
3、7
5
功的计算
6(6%)
9
6
曲线运动
6(6%)
8
7
动能定理的综合应用
8(8%)
13
8
圆周运动
12(12%)
6、13、15
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参考答案与解析
1.【答案】A
【知识点】平抛运动
【解析】物体做平抛运动,竖直方向为自由落体运动,根据速度公式有:则运动的时间为:,所以A对,BCD错,正确答案为A
【分析】利用物体竖直方向的速度公式结合末速度的大小可以求出物体运动的时间。
2.【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】解:A、根据题意不能求出行星的质量.故A错误;
B、研究卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:
=m
得:M= ,所以能求出太阳的质量,故B正确;
C、不清楚行星的质量和体积,所以不能求出行星的密度,故C错误;
D、不知道太阳的体积,所以不能求出太阳的密度.故D错误.
故选:B.
【分析】研究卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式求出太阳的质量.
3.【答案】B
【知识点】机车启动
【解析】AB、 根据功率P=Fv可知,功率一定时,牵引力一定与速度成反比,A错误,B正确。
C、功率由发动机本身因素决定,与发动机所做功多少无关,C错误。
D、 为平均功率的计算式,无法求出发动机的瞬时功率,D错误。
故答案为:B
【分析】根据机车启动过程中牵引力和速度以及瞬时功率之间的关系分析求解。
4.【答案】
【解答】解:根据万有引力定律可知,地球对天舟九号的万有引力为:,在天舟九号从近地点向远地点运动的过程中,天舟九号与地球的距离逐渐增大,则逐渐减小。天舟九号在椭圆轨道上运动,根据开普勒第二定律可知,在天舟九号从近地点向远地点运动的过程中,其运行速率逐渐减小,故正确,错误。
故选:。
5.【答案】A
【知识点】卫星问题
【解析】A、根据可得,由于空间站的周期小于同步卫星的周期,则空间站的半径小于同步卫星的轨道半径,A正确。
B、根据可得,由于空间站的半径小于同步卫星的轨道半径,则空间站的加速度大于同步卫星的加速度 ,B错误。
C、根据,可得,由于空间站的半径小于同步卫星的轨道半径,则空间站的线速度大于同步卫星的线速度 ,C错误。
D、根据,可得,由于空间站的半径小于同步卫星的轨道半径,则空间站的角速度大于同步卫星的角速度 ,D错误。
故答案为:A
【分析】对空间站和同步卫星进行分析,根据万有引力定律和圆周运动规律分析求解。
6.【答案】
【解答】解:计时起点时,游客位于最低点,速度方向水平向右,因此水平分速度(方向为正),设圆周运动角速度为,经过时间,游客转过角度
此时速度方向与水平方向夹角为,水平分速度满足,即随时间按余弦规律变化,故正确,错误。
故选:。
7.【正确答案】 D
【答案解析】
解:A、根据v﹣t图像与时间轴所围的面积表示位移,可得发生险情处离地面的高度为,故A正确;
B、在0﹣3s内工人加速下滑,由图像可知加速度为 ,设加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为F,由牛顿第二定律得:mg﹣F=ma,解得:F=280N,故B正确;
C、整个过程中工人重力做功为W=mgh=70×10×45J=31500J,故C正确;
D、在3﹣5s内工人减速下滑,由图像可知加速度大小为; , 设减速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为F′,由牛顿第二定律得:F′﹣mg=ma,解得:F′=1330N,t=4s时工人速度大小为v=9m/s,则t=4s时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为P=F′v=1330×9W=11970W,故D错误。
本题选错误的,故选:D。
【课标定位】
本题紧密围绕高中物理课程标准中的运动学和动力学核心知识展开。涉及匀变速直线运动的规律、牛顿第二定律,在已知运动状态的情况下求解力的大小,体现了力与运动的紧密联系,符合课标中对学生构建力学知识体系。
【链接教材】
与教材中匀变速直线运动章节紧密相连,其中速度 - 时间图像的分析方法、匀加速和匀减速直线运动的公式推导及应用均在教材中有详细讲解。
【素养阐释】
1.本题涵盖了运动与相互作用观念。学生需要理解物体的运动状态(匀加速、匀减速)及其与力(重力、钢丝绳拉力)的相互关系。
2.通过对图像的分析,运用数学方法(如计算图像面积求位移)和逻辑推理(根据加速度判断力的大小方向)来解决问题,体现了科学思维中的模型建构、科学推理以及科学论证能力。
3.以救生缓降器在实际险情中的应用为背景,让学生意识到物理知识在保障生命安全等实际生活场景中的重要性,培养学生运用物理知识解决实际问题的责任感和使命感,激发学生学习物理的内在动力,使其认识到物理学科对于社会发展和人类安全保障的价值。
【真实情境】
本题引用了高层建筑工人使用救生缓降器逃生的情境,将物理知识融入这样的情境中,使学生感受到物理与生活的紧密联系,提高学生运用物理知识解决实际问题的意识和能力,同时也有助于培养学生对实际生活中物理现象的观察力和思考力。
【创新点】
以救生缓降器这一实际安全装置为背景,区别于传统的单纯物理模型情境,如滑块在斜面上运动等。使学生在熟悉的生活场景中运用物理知识,增强了学生对物理知识实用性的认知。
【关键能力】
信息获取与分析能力:学生需要从给定的图像中准确获取加速度、速度、运动时间等信息,并分析出不同阶段的运动特点(匀加速、匀减速),这是解决本题的基础能力。
8.【答案】ABD
【知识点】曲线运动的条件;曲线运动
【解析】A、物体做曲线运动的条件为加速度和速度方向不在同一直线上,则A对;
B、 物体做曲线运动时速度方向改变则加速度不可能等于0,则B对;
C、 物体做曲线运动时加速度可以保持不变,则C错;
D、 物体做曲线运动,速度的大小可能保持不变,则D对;
正确答案为:ABD
【分析】物体做曲线运动的条件为加速度方向与速度方向不共线,物体做曲线运动物体一定有加速度,物体做曲线运动时加速度可能保持不变,速度也可能保持不变。
9.【答案】AD
【知识点】功的计算
【解析】A、,A正确;
B. 重力做功与路径无关,从A处到B处的整个搬运过程中初末位置的高度差为零,重力做功为零,B错误。
C、夹钳对砖块竖直一侧壁的压力始终与速度方向垂直,不做功。C错误。
物体沿斜面向下匀速运动,动能不变,由动能定理可知,合外力对物体做功为零,C正确。
D、先将所有砖(设有n块)当作整体分析,竖直方向上2μ1F≥nmg,解得n≤6.1;再去除最外侧两块砖(将n-2块砖作为整体)进行分析,竖直方向上2μ2F≥(n-2)mg,解得n≤5.5,恰好能最多夹住5块砖。摩擦力为静摩擦,摩擦力方向竖直向上,中间那一块砖被竖直提起的过程中对砖做正功,匀速运动,动能不变,由动能定理可知,合外力对物体做功为零,,,D正确。
故答案为:AD
【分析】对物体进行受力分析,根据功的定义和动能定理分析求解。
10.【答案】
【解答】、下滑过程中,绳子拉力对其做负功,根据动能定理,重力对做的功加上绳子拉力对做的负功,才等于滑块动能的增加量,故错误。
、上升过程中,绳子拉力对其做正功,根据动能定理,绳子拉力对做的正功加上重力对做的负功,才等于滑块能的增加量,故正确。
、、组成的系统机械能守恒,因此滑块机械能的减少量等于滑块机械能的增加量;滑块重力势能的减少量,等于滑块、总动能的增加量与重力势能增加量之和,故正确,错误。
故选:。
11.(6分)【答案】(1)1(3分)
(2)(3分)
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】(1)小球做平抛运动,根据平抛运动的规律有:,联立等式可以求出小球初速度;
(2)小球运动到B点时,利用竖直方向做匀加速直线运动,根据竖直方向平均速度可以得出B点竖直方向的分速度为:,则B点的合速度大小为:
【分析】(1)利用竖直方向的邻差公式可以求出时间间隔的大小,结合水平方向的位移公式可以求出初速度的大小;
(2)利用竖直方向的平均速度公式可以求出B点竖直方向分速度的大小,结合速度的合成可以求出B点合速度的大小。
12.(10分)【答案】(1)A(2分)
(2)1.25(3分);1.27(3分)
(3)在误差允许范围内,重物下落过程中机械能守恒(2分)
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】(1)为了充分利用纸带,并减小阻力的影响,释放纸带前应用手拉着纸带的上端,使重锤靠近打点计时器,然后接通打点计时器电源,再松手释放纸带,A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A;
(2)打下相邻计数点的时间间隔为,根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于这段时间的平均速度,可得,从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量为,从打下O点到打下B点过程中重锤重力势能减少量;
(3)根据(2)所得数据可知,虽然重锤重力势能减少量大于动能增加量,但相差很小,可以认为重锤重力势能减少量与动能增加量基本相等,可以得到实验结论:在误差允许范围内,重物下落过程中机械能守恒。
【分析】(1)根据实验的原理和注意事项分析;(2)根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于这段时间的平均速度计算打下B点速度,再由初末状态的动能求出动能的变化量,由初末状态的重力势能求出重力势能的变化量;(3)根据实验数据得出实验结论。
13. (8分)【答案】
(1)解:小球刚好不脱离圆轨,在最高点由牛顿第二定律得: ①(1分)
小球由斜轨至圆轨最高点过程,由动能定理得:mg(h﹣2R)= ②(2分)
联立①②解得: (1分)
故 时小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨,高度至少为
答:h应至少为2.5R
(2)解:在最高点对小球由牛顿第二定律得:FN+mg= ③(1分)
又有:FN=mg④(1分)
小球由斜轨至圆轨最高点过程,由动能定理得:mg(h﹣2R)= ⑤(1分)
联立③④⑤解得:h=3R(1分)
答:球开始下滑时的h是3R
【知识点】动能定理的综合应用;向心力
【解析】(1)由竖直平面内的圆周运动的临界条件可求得最高点的速度;再由动能定理可求得h的高度;(2)最高点处对小球受力分析,由向心力公式可求得小球的速度;再由动能定理即可求得高度.
14.(12分)(1)h (2) (3)
【解析】(1)设该行星的半径为R,根据几何关系可知 cos 60°=(2分)
解得R=h(1分)
(2)飞船绕行星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,可得G=m(2分)
其中r=R+h=2R(1分)
且ρ=,V=πR3(1分)
联立解得M=,ρ=(1分)
(3)对绕行星表面做圆周运动的卫星,有G=m'(2分)
解得第一宇宙速度为v==(2分)
15.(18分)【答案】(1)小球通过最低点时的速度大小为,受到的支持力大小为。
(2)段的长度为。
【解答】
解:(1)小球从点运动到点,根据机械能守恒定律有,(2分)
解得小球在最低点的速度。(1分)
在点,由牛顿第二定律得,(2分)代入数据解得支持力。(1分)
(2) 小球从E点运动到C点,根据机械能守恒定律有:(2分)
小球在点脱离滑板时速度方向沿切线方向,与水平方向成夹角,(1分)
设此时小球水平速度为,(2分)
竖直速度为。(2分)
小球在空中运动的时间由竖直上抛运动规律决定:,(2分)代入数值,解得。(1分)
小球在水平方向做匀速直线运动,则CD段的长度,(1分)代入数值,解得。(1分)
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