四川省泸州市泸县第四中学2022-2023学年高一物理下学期期末试题（Word版附解析）

泸县第四中学2023年春期高一期末考试

物理试题

本试卷共4页，16小题，满分100分。考试用时75分钟。

第I卷（选择题44分）

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，只有一项是符合题目要求的。

1. 若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合外力F的方向，图a，b，c，d表示物体运动的轨迹，其中正确的是（　　）

A.    B.  

C.    D.  

【答案】B

【解析】

【详解】ABD．物体的运动轨迹向合外力F方向偏转，且介于F与v0的方向之间，故AD错误，B正确；

C．合外力F与初速度v0不共线，物体一定做曲线运动，故C错误。

故选B。

2. 如图所示，一条小船位于200 m宽的河正中A点处，从这里向下游处有一危险区，当时水流速度为5 m/s。小船以最小船速行驶恰好能避开危险区沿直线到达河岸，则（　　）

A.

B.

C. 小船船头方向与上游河岸夹角为

D. 小船船头方向与上游河岸夹角为

【答案】D

【解析】

【详解】CD．小船以最小船速行驶恰好能避开危险区沿直线到达河岸，设小船合速度与水流速度夹角为，如图

即有

解得

小船船头方向与上游河岸夹角为

故D正确，C错误；

AB．由

解得小船的最小速度大小

故AB错误。

故选D。

3. 一个半径为R厚度不计的水平转盘置于光滑水平地面上绕中心转轴以角速度匀速转动，有两个可视为质点的小球A、B紧挨着锁定在圆盘边缘一起转动，某时刻A解除锁定脱离圆盘（小球脱离圆盘后做匀速直线运动），在A脱离圆盘的时间后B小球也解除锁定脱离圆盘，则在B球脱离圆盘后时间A、B两小球的间距为（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】A、B随转盘转动的线速度均为

脱离转盘后以该速度做匀速直线运动，各自脱离一段时间后距脱离位置位移为

，

A、B两点距离为

故选D。

4. 天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳之间的平均距离。已知哈雷彗星近日距离大约为5.2个天文单位，其周期为76年，只考虑太阳对其引力，而忽略其它星体对其影响，则其远日距离约为（　　）

A. 3个天文单位 B. 30个天文单位

C. 35个天文单位 D. 42个天文单位

【答案】B

【解析】

【详解】设地球与太阳之间的距离为R，即一个天文单位，则彗星近日点距离太阳约5.2R，设远日点距离为r，根据开普勒第三定律，对于地球和彗星有

其中

代入解得

即30个天文单位。

故选B。

5. 用水泵抽取地下水，安装时需要将一根输水钢管竖直打入地底下与地下水源连通。已知当地的地下水源距离地表6m深，水泵出水口离水平地面高度为0.75m，水流由出水口水平喷出时的速度为5m/s，出水口的横截面积为。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为80%，水的密度为，忽略其他能量损失，则（　　）

A. 每秒钟出水口喷出水的质量为2kg

B. 每秒钟水泵对水做功为125J

C. 水泵的输出功率为675W

D. 水泵的输入功率为1000W

【答案】D

【解析】

【详解】A．每秒钟出水口喷出水的质量为

故A错误；

B．水从地下到管口的高度

每秒钟水泵对水做功为

故B错误；

C．水泵的输出功率为

故C错误；

D．水泵的输入功率为

故D正确。

故选D。

6. 如图所示，用不可伸长轻绳一端拴着一个小金属球，另一端固定于点，在点正下方有一颗钉子，把轻绳沿水平方向拉直，无初速度释放后，当轻绳碰到钉子的瞬间，下列说法中错误的是（　　）

A. 小球的角速度突然增大

B. 小球的线速度突然增大

C. 小球的向心加速度突然增大

D. 小球的向心力突然增大

【答案】B

【解析】

【详解】B．轻绳碰到钉子的瞬间，小球的线速度不发生改变，B错误；

A．当轻绳碰到钉子的瞬间，小球做圆周运动的半径减小，由

可知，小球的角速度增大，A正确；

C．由

可知，半径减小，小球的向心加速度增大，C正确；

D．由

可知小球的向心力增大，D正确；

此题选择错误的选项，故选B。

7. 如图所示，由电动机带动着倾角的足够长的传送带以速率顺时针匀速转动。一质量的小滑块以平行于传送带向下的速率滑上传送带，已知小滑块与传送带间的动摩擦因数，取，，，则小滑块从接触传送带到与传送带相对静止的时间内（　　）

A. 小滑块的加速度大小为

B. 小滑块的重力势能增加了

C. 小滑块与传送带因摩擦产生的内能为

D. 电动机多消耗的电能为

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据题意，对小滑块受力分析，沿传送带方向上，由牛顿第二定律有

解得

故A正确；

B．以平行斜面向上为正，根据速度时间关系公式可得，运动到共速的时间为

则小滑块沿传送带的位移为

则小滑块的重力势能增加了

故B错误；

C．根据题意，由公式可得，传送带运动的位移为

则小滑块与传送带因摩擦产生的内能为

故C错误；

D．根据题意，由能量守恒定律可知，多消耗的电能等于系统增加的机械能和内能之和，则有

故D错误。

故选A。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

8. 质量为2kg的质点在xOy平面上做曲线运动，在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像如图所示，下列说法中正确的是（   ）

A. 质点的初速度为3m/s

B. 质点做匀变速曲线运动

C. 2s末质点速度大小为6m/s

D. 2s内质点的位移大小约为12m

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据题查可知，质点在x轴方向做匀加速直线运动，在y轴方向做匀速直线运动，y—t图像的斜率代表速度，故质点的初速度为

故A错误；

B．加速度

故F = 3N，因为合力的方向与初速度方向不共线，所以质点做匀变速曲线运动，故B正确；

C．2s末质点速度大小为

故C错误；

D．x轴方向位移为

2s内质点的位移大小约为

故D正确。

故选BD。

9. 如图所示为我国著名田径运动员巩立姣铅球比赛时的情景，若比赛时巩立姣将质量为的铅球以的动能推出，推出时速度方向与水平方向成角，抛出点离地面的高度为，不计空气阻力，重力加速度取，以地面为重力势能零势能面，下列说法正确的是（　　）

A. 铅球运动到最高点时动能为

B. 铅球运动到最高点时机械能为

C. 铅球运动到地面时的动能为

D. 铅球落地前一瞬间重力的瞬时功率为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设铅球被抛出时的速度大小为，则

解得

在最高点的速度大小为

则在最高点时铅球的动能

故A错误；

B．铅球运动到最高点时机械能大小为

故B正确；

C．根据机械能守恒定律可知，落地时的动能为，故C错误；

D．设铅球运动到地面时速度大小为，则

解得

落地时沿竖直方向的分速度

因此铅球落地前一瞬间重力的瞬时功率为

故D正确。

故选BD。

10. 质点做匀速圆周运动，所受向心力F与半径R的关系图线如图所示，关于a、b、c、d四条图线的描述可能正确的是（　　）

A. a表示速度一定时，F与R的关系 B. b表示速度一定时，F与R的关系

C. c表示角速度一定时，F与R的关系 D. d表示角速度一定时，F与R的关系

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．由向心力公式可知，速度一定时，F与R成反比的关系，因此a表示速度一定时，F与R的关系，A正确，B错误；

CD．由向心力公式可知，角速度一定时，F与R成正比的关系，因此c表示角速度一定时，F与R的关系，C正确，D错误。

故选AC。

11. 理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图所示。一个质量一定的小物体（假设它能够在地球内部移动）在x轴上各位置受到的重力大小用F表示，则如图所示的四个F随x的变化关系图错误的是（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】BCD

【解析】

【详解】设地球的密度为ρ，当x≥R时，物体所受的重力为

当x≤R时，可将地球“分割”为两部分，一部分是厚度为（R-x）球壳，一部分是半径为x的球体，由题目信息可知，物体所受的重力为

对比可知，A选项的图正确，不符合题意。

故选BCD。

第II卷（非选择题56分）

三、实验题

12. 某次实验中用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的频闪频率为，a球从A点水平抛出的同时，b球从与A点等高的B点开始无初速度下落，背景小方格为相同的正方形，重力加速度g取，不计空气阻力。

（1）比较a、b两小球的运动轨迹能确定平抛运动在竖直方向的运动是________________（填标号）。

A．自由落体运动     B．匀速直线运动

（2）照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为________________s，并结合照片可知背景小方格的边长为________________m．

【答案】    ① A    ②. 0.1    ③. 0.05

【解析】

【详解】（1）[1]由于a、b两小球同时开始运动，且相同时刻处于同一高度，因此平抛运动在竖直方向的运动是自由落体运动。

故选A。

（2）[2]由于光源的频闪频率为，因此照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为

根据

可得背景小方格的边长为。

13. 某同学设计出如图 1 所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门 1 和光电门 2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间 、 ，已知当地的重力加速度为 g。

（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图 2 所示，则其直径 d=______mm。

（2）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量______（填选项序号）。

A.小球的质量 m

B.光电门 1 和光电门 2 之间的距离 h

C.小球从光电门 1 到光电门 2 下落的时间t

（3）小球通过光电门 1 时的瞬时速度v1=______（用题中所给的物理量符号表示）

（4）保持光电门 1 位置不变，上下调节光电门 2，多次实验记录多组数据，作出h 变化的图像如图 3 所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率k1=______（用题中所给的物理量符号表示），就可以验证小球下落过程中机械能守恒。

（5）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为 f，根据实际数据绘出的随 h变化的图像的斜率为 k2（k2<k1），则实验过程中所受的平均阻力 f 与小球重力mg的比值=________（用 k2、k1表示）。   

（6）实验中小钢球通过光电门的平均速度______（选填“大于”“小于”或“等于”）小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。

【答案】    ①. 6.200    ②. B    ③.     ④.     ⑤.     ⑥. 小于

【解析】

【详解】（1）[1] ]螺旋测微器的精度为0.01mm，读数为

6mm +20.00.01mm = 6.200mm

（2）[2]小球经过光电门1和光电门2的速度可表示为

，

小球从光电门1运动到光电门2过程，据机械能守恒定律可得

联立可得

只要上述表达式成立，即可证明小球下落过程机械能守恒。

AC．小球的质量m、小球从光电门1到光电门2下落的时间t不需要测量，AC错误；

B．小球的直径d已经测量，该实验还需要测量光电门1和光电门2之间的距离h，B正确。

故选B。

（3）[3] 小球经过光电门1和光电门2的速度可表示为

（4）[4] 由（2）解析可得

随h变化的图像的斜率为

如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。

（5）[5] 设小球在下落过程中平均阻力大小为f，由牛顿第二定律可得

解得

（6）[6] 根据匀变速直线运动的规律得小球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，有

小球球心通过光电门的瞬时速度为位移中点速度，有

，

得

所以

实验中小钢球通过光电门的平均速度小于小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。

四、解答题（本答题共3个小题，14题12分，15题14分，16题18分，共44分）

14. 最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后曾发射过许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。2004年，又有“勇气”号和“机遇”号探测器登上火星。已知地球质量约是火星质量的9.3倍，地球直径约是火星直径的1.9倍。探测器在地球表面和火星表面所受引力大小的比值是多少？

【答案】2.6

【解析】

【分析】

【详解】设探测器的质量为m，根据万有引力定律，它在地面和火星表面分别受到地球和火星的引力大小为

和

所以

即探测器在地球表面受到的引力大小是在火星表面所受到的2.6倍。

15. 在平直路面上运动的汽车的额定功率为60kW，若其总质量为，在水平路面上所受的阻力为。

（1）求汽车所能达到的最大速度；

（2）若汽车以额定功率启动，则汽车车速时其加速度为多大？

（3）若汽车以的加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程能维持多长时间？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当汽车以额定功率行驶，且牵引力等于阻力时，汽车的速度达到最大，则有

解得

（2）若汽车以额定功率启动，则汽车车速时，牵引力大小为

根据牛顿第二定律可得

解得加速度大小为

（3）若汽车以的加速度由静止开始做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得

解得牵引力大小为

当功率达到额定功率时，汽车速度大小为

这一过程能维持的时间为

16. 如图，竖直平面内的轨道由高为4R、倾角为的粗糙直轨道AB和半径为R的圆光滑轨道BC组成。在C正上方有一离地高度为2R的匀速旋转平台，沿平台直径方向开有两个到轴心距离相等的小孔P、Q，旋转时两孔均能到达C点正上方。一质量为m的小滑块从A点由静止出发，在沿AB向下的恒力F作用下以加速度（g为重力加速度）沿AB向下运动，至B点时撤去F。已知滑块与AB间的动摩擦因数，不计滑块在B处的机械能损失。滑块沿轨道通过C点，恰从P孔第一次向上穿过平台又从P孔落下，返回轨道运动至AB轨道上D点后再次沿轨道通过C点，求：

（1）求F的大小，判断滑块在AB上运动机械能是否守恒，并说明理由。

（2）小球第一次从P孔穿过时的速度

（3）平台转动的角速度大小；

（4）D点的高度h。

【答案】（1），机械能守恒，理由见解析；（2）；（3）（n=1，2，3）；（4）

【解析】

【详解】（1）小滑块在F作用下滑时，根据牛顿第二定律有

解得

根据上面分析易知F和滑块所受滑动摩擦力大小相等，所以这两个力做功的代数和为零，因此滑块在AB上运动时机械能守恒。

（2）对滑块从A到P的过程根据机械能守恒定律有

解得

（3）由题意可知滑块第一次在旋转平台上方运动的时间为

（n=1，2，3）

解得

（n=1，2，3）

（4）根据能量守恒

解得