2022-2023学年安徽省安庆市高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 如图所示，质量相等的、两球处于同一竖直平面的同一高度，球以初速度正对球水平抛出的同时由静止释放球，两球距离地面足够高，不计空气阻力，以下说法正确的是
A. 球的加速度逐渐增大
B. 落地前同一时刻球的重力的功率小于球的重力的功率
C. 球一定可以击中球
D. 相同时间内重力对球做的功大于对球做的功
2. 如图所示，半径为的水平转盘绕固定转轴转动，通过边缘处摩擦不打滑地带动半径为的水平转盘绕固定转轴转动。两盘的边缘处分别放置相同的小物块、可视为质点。已知，物块和盘间的动摩擦因数相同，若转盘顺时针缓慢加速转动，以下说法正确的是( )
A. 转盘的转动方向也为顺时针
B. 在发生相对滑动之前，、两物块的角速度大小之比为：
C. 在发生相对滑动之前，、两物块的线速度大小之比为：
D. 物块与盘间先发生相对滑动
3. 如图所示，两个长方体物块、叠放在倾角为的斜面上，两物块相对静止沿斜面加速下滑，与斜面间动摩擦因数不为，以下说法正确的是
A. 、间可能无摩擦力 B. 对的作用力的方向为垂直斜面向上
C. 对不做功 D. 、组成的系统机械能减少
4. 如图甲所示，长度为的轻质杆可以绕位于杆的中点的固定光滑转轴转动，可视为质点的、两球固定在轻质杆的两端，两球质量分别为、，初始用外力控制杆处于水平状态，撤去外力后杆将会在竖直平面内转动起来。已知重力加速度为，以下说法正确的是
A. 从初始状态到球到达最低点过程中杆上弹力对球不做功
B. 从初始状态到球到达最低点过程中杆上弹力对球做正功
C. 球到达最低点时杆对球弹力为零
D. 若转轴位于杆的三等分处且靠近球如图乙，球将无法到达转轴的正上方
5. 木星是太阳系中最大的行星，其半径约为地球半径的倍，但是木星是一颗气态巨行星，密度仅为地球密度的四分之一，则木星表面的重力加速度约为
A. B. C. D.
6. 如图所示，小球在图示位置以一定的水平初速度滑出后，在第级台阶末端碰撞并反弹，之后又恰好在第级台阶末端碰撞并反弹。已知每次都是在台阶末端碰撞，且反弹前后小球的水平速度不变，竖直速度大小不变方向相反，已知第级台阶宽为，每一级台阶高度均为，则第级台阶宽为
A. B. C. D.
7. 如图甲所示，配送机器人在满载状态下由静止沿直线做匀加速启动，用测速仪和计算机绘制出该过程中的加速度与速度倒数关系如图乙所示。该机器人工作时的额定功率为，空载时的最大速度为。已知机器人受到地面的阻力与总重力成正比，重力加速度，。以下说法正确的是( )
A. 该配送机器人的机身质量为
B. 该配送机器人的最大承载质量为
C. 该配送机器人受到的阻力为重力的
D. 最大载重情况下以额定功率启动，当速度为时，该配送机器人的加速度大小为
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘匀速转动，游客与魔盘相对静止，则下列说法正确的是( )
A. 游客受到的合外力方向沿斜面向上指向转轴
B. 游客处于平衡状态，合外力为零
C. 若魔盘角速度缓慢增加，游客受到魔盘的摩擦力也会缓慢增大
D. 若魔盘角速度缓慢增加，游客受到魔盘的作用力也会缓慢增大
9. 如图所示，一倾角为的传送带以速度顺时针匀速转动，质量为的小物块以的初速度从底端滑上传送带，物块到达顶端前已与传送带相对静止。已知物块与传送带间动摩擦因数为，且。则下列说法正确的是
A. 物块一定是先做匀加速运动再做匀速运动
B. 摩擦力对物块先做正功后不做功
C. 物块机械能先增加后不变
D. 物块与传送带间因摩擦产生的内能为
10. 公园里常见的一种健身器材，如图甲所示，叫做“椭圆机”，受到人们的喜爱。每边由三根连杆以及踏板组成，如图乙所示。锻炼者的脚放到踏板上，通过手脚一起发力驱动装置转动起来，踏板脚的运动轨迹形似椭圆如图丙，所以这种锻炼器材叫做“椭圆机”。如图丁所示为椭圆机某一时刻所处状态，图中，连杆与地面平行；该时刻连杆沿着竖直方向，正在顺时针转动，此时角速度为。以下说法正确的是( )
A. 连杆上各点的轨迹相同
B. 连杆上各点的速度沿着连杆的分量一定相同
C. 当椭圆机处于如图丁所示状态时，连杆上各点的速度相同
D. 若连杆的长度为连杆的倍，那么该时刻连杆的角速度为
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
11. 小明想通过实验来验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。准备器材有：滑块上方固定有遮光条，且宽为、劲度系数为的轻质弹簧、气垫导轨、光电门含光电计时器，图中未画出，并通过资料查得弹簧的弹性势能公式，其中为弹簧的形变量；实验装置如下图所示。
操作步骤如下：
将气垫导轨放在水平桌面上，把气垫导轨调至水平；
将弹簧左端固定，并在弹簧原长处放置光电门弹簧始终处于弹性限度内；
在弹簧右端放置一滑块，用力缓慢向左推动滑块，压缩弹簧至某位置，测得此时弹簧右端至光电门距离为；
撤去外力，滑块在弹簧弹力作用下向右运动，测得滑块上的遮光条经过光电门的时间为；
改变，测出多组数据，描绘图像。
本实验还需要测量的物理量有_________写明物理量及其符号。
若实验操作正确，描绘图像是_________填序号。
过坐标原点的一条直线
不过坐标原点的一条直线
图像斜率为，为验证机械能守恒，需要验证_________使用题中已经给出以及问中涉及到的物理量符号表示。
12. 某同学设计了如图甲所示装置研究竖直平面内的圆周运动。小球通过轻质、没有弹性的轻绳栓接在固定于支架顶端横杆上点的拉力传感器上。
该同学每次实验均是在轻绳水平伸直状态下由静止释放小球，逐渐增加绳子长度，发现小球经过最低点时绳中拉力_________填“逐渐变大”、“逐渐变小”或“不变”，与绳子长度_________填“成正比”、“成反比”或“无关”。
该同学选用了一条长度合适的轻绳，某次轻绳拉直时由静止释放小球不高于悬点，测量出小球释放位置距离点的高度差为，记录小球经过最低点时绳中拉力，改变小球的释放位置不高于悬点，多次重复上述过程，在坐标系中描点作出了图像如图乙，从图乙中得到图像的纵截距和斜率分别为、，可得小球质量和绳长分别为_________、_________已知重力加速度为。
四、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
13. 工作人员为了对某款汽车的加速性能进行充分测试，驾驶员以汽车发动机额定功率启动汽车，作出的该款车的速度随时间的图象如图所示。假设测试路段平直，可以认为汽车所受阻力为恒力。已知该款车的质量为，发动机额定功率为。
当速度为时，汽车的加速度大小为多少？
以汽车开始启动为零时刻，末汽车恰好达到最大速度，此过程汽车的位移为多少？
14. 年月日时分，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功，进入预定轨道。航天员随后从神舟十六号飞船进入我国空间站天和核心舱。在天和核心舱工作生活期间，神舟十六号航天员乘组将进行出舱活动，开展空间科学实验，完成舱内外设备安装、调试、维护维修等各项任务。已知地球半径为，天和核心舱围绕地球圆周运动过程中离地高度约为地球半径的，万有引力常量为，地球表面重力加速度为，不考虑地球自转。求：
天和核心舱的线速度大小；
天和核心舱内宇航员的加速度大小。
15. 如图所示，一质量为的小物块可视为质点通过一端固定在天花板上点的无弹性的细绳以为圆心做水平面内的圆周运动，细绳与竖直方向夹角为，圆周所在水平面距离地面高度为，小物块运动到点时细绳断裂，设点与右侧圆弧轨道、四分之三圆弧轨道Ⅱ在同一竖直平面内，小物块运动到点时恰好沿着切线方向进入一段圆心角为、半径为的光滑圆弧轨道Ⅰ，小物块在最低点又经过一段动摩擦因数为的水平轨道后再进入一个半径为的四分之三光滑圆弧轨道Ⅱ。重力加速度，，。求：
细绳的长度；
小物块刚进入轨道Ⅰ 时受到轨道Ⅰ 的弹力大小；
为保证小物块能够进入轨道Ⅱ且在运动过程中不脱离轨道，则水平轨道长度的取值范围是多少。？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要是考查了平抛运动、重力做的功及瞬时功率表达式的直接应用，知道小球在运动过程中只受重力作用，其加速度不变，对于球，重力的瞬时功率公式是，而不是，由运动独立性可知两球始终保持同高度，球的水平分速度用于接近球，两球下降的高度相等，故重力做的功相同。
【解答】
A、球做平抛运动，所以其加速度不变，故A错误
B、、球竖直分速度相等，故其重力的功率也相等，故B错误
C、由运动独立性可知两球始终保持同高度，球的水平分速度用于接近球，所以球一定会击中球，故C正确
D、两球下降的高度相等，故重力做的功相同，故D错误。
2.【答案】
【解析】A.转盘顺时针缓慢加速转动，在接触点转盘相对有顺时针转动趋势，转盘受到的摩擦力方向向下，所以转盘逆时针转动，故A错误；
两盘通过边缘接触线速度相同，在发生相对滑动之前，、两物块的线速度大小之比为：，根据线速度、角速度和半径关系式
可知在发生相对滑动之前，、两物块的角速度大小之比为：，，故B正确，C错误；
D.、物块与盘间的摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律定律
可知物块与盘间的摩擦力先达到最大静摩擦力，所以物块与盘间先发生相对滑动，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
应用牛顿第二定律分析物体受力情况，是物理常用方法，特别要抓住牛顿第二定律的矢量性，即加速度方向与合力方向相同，对分析受力很有好处。
本题应该先选取整体为研究对象根据牛顿第二定律求出加速度，再对分析，根据牛顿第二定律即可求出对的摩擦力大小以及方向，这是解题关键。
【解答】
根据题意与斜面间有摩擦力，选取整体为研究对象根据牛顿第二定律可得加速度为为与斜面间的动摩擦因数，
再选取为研究对象设质量为，根据牛顿第二定律，
解得对有摩擦力，大小为，方向沿接触面向上，AB错误
对的摩擦力沿斜面向上，故对做负功，C错误
与斜面间有摩擦力，系统机械能减少，D正确。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查杆连接体的机械能守恒问题，知道机械能守恒的条件是解题的关键点。
对、组成系统在转动过程中只有重力做功，机械能守恒，但对于单个球机械能不守恒。
【解答】
A.从初始状态到球到达最低点过程中杆上弹力对球做正功，故A错误；
B.从初始状态到球到达最低点过程中杆上弹力对球做负功，故B错误；
C.设球到达最低点时的两球速度均为，由机械能守恒，
可知，由竖直面内的圆周运动规律知刚好球和杆无弹力，故C正确；
D.若转轴位于杆的三等分处且靠近球如图乙，球重力势能降低量依然大于球的重力势能增
加量，所以球依然可以到达转轴的正上方，故D错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据在星球表面附近万有引力等于重力结合找到重力加速度的表达式，再结合题给条件求解木星表面的重力加速度。
【解答】
由：，，可知：，
即：，。
得：，即：，得：，故A正确，BCD错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据抛体运动在水平方向的匀速直线运动，竖直方向为匀变速直线运动的规律求解。
【解答】
已知小球每次反弹前后，水平速度不变，竖直速度大小不变，故每次反弹后升高过程升高高度相同，水平位移与前一次到达最高点后下落过程的水平位移相同；紧接着再次下落高度增加，由：可知，每次到达最高点后下落过程的时间之比、水平位移之比均为故第级台阶宽为，故A正确，BCD错误。
7.【答案】
【解析】C.由功率表达式及牛顿第二定律分别可得，
联立可得
由题图可知， 时，； 时， ，代入上式联立解得 ，
该配送机器人受到的阻力为重力的，C错误；
空载时的最大速度为，可得
解得该配送机器人的机身质量为
故该配送机器人的最大承载质量为，A错误，B正确；
D.最大载重情况下，机器人总质量为，以额定功率启动，当速度为时，受到的牵引力为
受到的阻力为
据牛顿第二定律可得
即该配送机器人的加速度大小为，D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】根据题意可知，游客与魔盘一起匀速转动，游客受到的合外力提供向心力，方向指向圆心，即沿水平方向指向转轴，故AB错误；
根据题意，对游客受力分析，如图所示
游客在竖直方向上受力平衡，有
在水平方向上由牛顿第二定律有
由于乘客的重力保持不变，魔盘的倾斜角度不变，魔盘角速度缓慢增大，游客所需向心力增大，因此只有摩擦力 增大， 减小，游客受到魔盘的作用力在竖直与重力相等，在水平方向的分力提供向心力，向心力缓慢增大，所以游客受到摩盘的作用力大小缓慢增大，故CD正确。
故选CD。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题为倾斜传送带问题，对于此类问题，要明确加速度是将力与运动联系起来的桥梁，另外要注意当物体与传送带共速时，摩擦力会发生变化。
所以一定要根据其受力明确其运动过程，这儿有一点一定要注意，一般我们要判断与的关系，与的大小不同，共速之后的运动情况会有所不同。
明确这些后，利用牛顿第二定律求加速度，利用运动学公式分析解题即可。
【解答】
因，且，物块向上做匀加速运动，当与皮带共速后改为匀速运动，故A正确
物块先受到沿斜面向上的滑动摩擦力，后受到沿斜面向上的静摩擦力，都做正功，故B错误
摩擦力对物块一直做正功，故机械能一直增加，故C错误
开始一段时间内物块做加速度的匀加速直线运动，
经过时间共速，，
相对滑动距离为，
因摩擦产生的内能为，故D正确。
10.【答案】
【解析】A.连杆上各点的轨迹各不相同，选项A错误；
当椭圆机处于如图丁所示状态时，连杆上各点的速度大小和方向都不同，但是沿着连杆的分量一定相同，选项B正确，C错误；
D.若连杆的长度为连杆的倍，则点的线速度
则点的线速度沿方向的分量为
那么
解得该时刻连杆的角速度为
选项D正确。
故选BD。
11.【答案】滑块含遮光条质量；
；
。
【解析】
【分析】
验证机械能守恒定律，知道实验原理是求解问题的关键点。
释放滑块，只有弹簧弹力做功，弹簧的弹性势能向滑块的动能转化，根据原理写出的关系式，判断图像是否过坐标原点及图线的斜率。
【解答】
本实验需要验证：，即：，所以还需要测量的物理量是滑块含遮光条质量
由可知，图像为过原点的一条直线；
由，得，即。
12.【答案】不变；无关；
；。
【解析】
【分析】
遇到实验问题，关键是明确实验原理，根据物理规律列出相应方程，然后求解讨论即可。
由牛顿第二定律可得逐渐增加绳子长度，发现小球经过最低点时绳中拉力的变化
以及结合机械能守恒可得与绳子长度的关系。
根据机械能守恒和牛顿第二定律列出表达式，然后求出拉力表达式即可。
【解答】
由牛顿第二定律可得，
由机械能守恒可得，即，
联立可得，所以拉力大小不变，与绳子长度无关
小球释放位置距离点的高度差为，由机械能守恒可得，
由牛顿第二定律可得，
代入；。
13.【答案】解：由图可知汽车的最大速度为，
此时汽车受到发动机牵引力与阻力平衡，即
代入数据可得汽车所受阻力为
当速度为时，发动机提供的牵引力为
由牛顿第二定律可得此时汽车加速度大小为
代入数据可得此时汽车加速度大小为；
此过程发动机牵引力做功为
由动能定理可得
代入数据可得
【解析】本题考查功率公式，知道汽车匀速运动时牵引与阻力平衡，根据功率，求解阻力，根据牛顿第二定律求解加速度；第问善于使用动能定理，知道功率一定时牵引力的功，这样的求功公式学生易忘记。
14.【答案】解：设天和核心舱的线速度为，
根据万有引力提供向心力，有
对于地面上的质量为的物体，有
又因为
联立解得；根据万有引力提供向心力，有
根据已知条件
可得
【解析】天和核心舱围绕地球匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，根据卫星的运动规律结合在星球表面附近万有引力等于重力求解。
15.【答案】；；或者
【解析】小球做圆锥摆运动，则
进入点时
其中
联立解得，
小物块刚进入轨道Ⅰ 时速度，
解得受到轨道Ⅰ 的弹力大小
小球到达点时的速度为，则
解得
小球不脱离轨道Ⅱ有两种情况：
第一：当小球恰能经过最高点时，
解得
第二：当小球恰能到达与圆心等高的位置时
解得
则为保证小物块能够进入轨道Ⅱ且在运动过程中不脱离轨道，则水平轨道 长度的取值范围是或者
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