2022-2023学年嵩县第一高级中学高一（下）期末考试物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24分）
1. 曲线运动是自然界更为普遍的运动形式，下面关于曲线运动的一些说法中，正确的是( )
A. 物体只要受到变力的作用，就会做曲线运动
B. 物体在方向不变的外力作用下一定会做直线运动
C. 物体在大小不变的外力作用下必做匀变速直线运动
D. 物体所受合外力方向不断变化，则一定会做曲线运动
2. 如下图是自行车传动结构的示意图，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮．假设脚踏板的转速为，则自行车前进的速度为( )
A. B. C. D.
3. 如图所示，质量不同的两个小球从同一高度由静止同时释放，不计空气阻力．下列说法正确的是( )
A. 质量大的小球加速度大 B. 质量大的小球先落地
C. 两球下落过程中速度变化一样快 D. 质量大的小球落地前瞬间的速度大
4. 年月日，我国首个火星探测器“天问一号”由长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场成功发射。假设“天问一号”探测器绕火星运行的轨道半径约为火星同步卫星轨道半径的，火星自转周期与地球接近，那么探测器绕火星一圈需要的时间最接近( )
A. 小时 B. 小时 C. 小时 D. 小时
5. 一物体静止在斜面体上，使斜面体沿水平方向向右匀速移动一段距离，物体始终相对斜面静止，如图所示。在此过程中，物体受到的( )
A. 重力对物体做正功 B. 支持力对物体不做功
C. 摩擦力对物体做负功 D. 合力对物体做正功
6. 在年卡塔尔世界杯赛场上，梅西在一次主罚定位球时，踢出的足球划出一条完美弧线，轨迹如图所示。下列关于足球在飞行过程中的说法正确的是( )
A. 在空中只受到重力的作用
B. 合外力的方向与速度方向在一条直线上
C. 合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
D. 合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
7. 如图所示，一轻绳跨过无摩擦的小定滑轮与小球连接，另一端与套在光滑竖直杆上的小物块连接，杆两端固定，开始时用手握住使静止在点，细线伸直。现静止释放，向上运动，经过点时细线与竖直杆成角，此时、的速度大小分别为、，点位置与等高，不计一切摩擦，球未落地，则( )
A.
B.
C. 当物块上升到与滑轮等高时，的速度最大
D. 当物块上升到与滑轮等高时，的速度为零
8. 随着“天问一号”火星探测器的发射，人类终将揭开火星的神秘面纱。“天问一号”接近火星附近时首先进入轨道、然后再经过两次变轨，最终“天问一号”在火星表面附近的轨道上环绕火星做匀速圆周运动，其简易图如图所示，已知万有引力常量为。则下列说法正确的是( )
A. “天问一号”在轨道的运行周期大于在轨道的运行周期
B. “天问一号”若从轨道变轨到轨道，需在点朝运动的反方向喷气
C. 如果已知火星的半径和“天问一号”在轨道上运行的周期，可求火星表面的重力加速度
D. 如果已知“天问一号”在轨道上运行的角速度，可求火星的平均密度
9. 空降兵在某次跳伞训练中，打开伞之前的运动可视为匀加速直线运动，其加速度为，下降的高度为，伞兵和装备系统的总质量为，重力加速度为。则下降的过程中，伞兵和装备系统的( )
A. 重力势能减少了 B. 重力势能减少了
C. 动能增加了 D. 动能增加了
10. 如图所示，光滑斜面固定在粗糙水平面上，斜面底端用小圆弧与水平地面平滑连接，在距斜面底端为的位置有一竖直墙壁。小物块自斜面上高为处由静止释放，小物块与水平地面之间的动摩擦因数为，若小物块与墙壁发生碰撞后以原速率反弹，且最多只与墙壁发生一次碰撞。小物块可看作质点，则物块最终静止时距墙壁的距离可能为( )
A. B. C. D.
三、实验题（本大题共2小题，共18分）
11. 采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验
做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，正确的是____
A.斜槽轨道必须光滑
B.每次必须由同一位置静止释放小球
C.每次必须严格地等距离下降记录小球位置
D.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
E.记录的点应适当多一些
F.用平滑曲线把所有的点连接起来
若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得，，，后，需要验证的关系是________________。已知频闪周期为，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是____
A. B. C. D.
12. 利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。图中点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点、、、，测出其中、、点距打点起始点的距离分别为、、，已知重锤质量为，当地重力加速度为，打点计时器打点周期为。
下列操作中，有利于减小实验误差的是__________；
A.两限位孔在同一竖直线上
B.先释放纸带，后接通电源
C.精确测量重锤的质量
为验证从到过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量__________，动能的增加量__________；
某同学根据纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出点与该点的距离，以为横坐标、为纵坐标建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为，则在误差允许的范围内，图线的“斜率”为__________；
某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表为便于比较，表中数据均保留一位小数。其中不合理的是第__________组数据，判断的依据是____________________。
四、计算题（本大题共3小题，共44分）
13. 如图所示，劲度系数为的轻质弹簧一端固定在光滑斜面底端的挡板上，另一端与质量为的物块相连且弹簧处于压缩状态。某时刻将从点由静止释放后，沿倾角为的斜面向上运动到最大位移时弹簧恰好恢复到原长，此时立即将质量为的物块图中未画出轻放在上，、一起沿斜面向下运动且始终保持相对静止，弹簧未超过弹性限度，重力加速度为，、可视为质点，不计空气阻力。求：
放上物块以后，物块的最大加速度
处于点时弹簧的形变量；
、从最高点运动至点过程中，对做的功。
14. 如图所示，质量为的小球在长为的轻绳作用下在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力，转轴离地高度，重力加速度为。求：
若小球某次运动中恰好能通过最高点，则最高点处的速度为多大；
若小球某次运动中在最低点时细绳恰好被拉断，则此时的速度为多大；
在第问中，细绳断后小球最终落到水平地面上。若绳长长短可调整，求小球做平抛运动的水平距离最大值是多少。
15. 如图所示，为固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道的点与水平地面相切，其半径为质量为的小球由点静止释放，求：
小球滑到最低点时，小球速度的大小；
小球通过光滑的水平面滑上固定曲面，恰到达最高点，到地面的高度为已知，则小球在曲面上克服摩擦力所做的功．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
【解答】
A.物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，若物体受到变力的方向与速度的方向相同或相反，物体就会做直线运动，故A错误；
B.如平抛运动，物体所受外力方向不变，B错误；
C.物体在大小不变的外力作用下可以做匀速圆周运动，C错误；
D.物体所受合外力方向不断变化，速度的方向必定会不断变化，一定会做曲线运动，故D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】
【分析】
大齿轮和小齿轮靠链条传动，线速度大小相等，根据半径关系可求出小齿轮的角速度，后轮与小齿轮具有相同的角速度，若要求出自行车的速度，需要知道后轮的半径，抓住角速度相等，求出自行车的速度。
本题考查了“皮带传动，同轴转动”的典型题目，根据其特点列式计算。
【解答】
转速为单位时间内转过的圈数，则角速度为：，因为要测量自行车的速度，即车轮边缘上的线速度的大小，根据题意得：小齿轮和大齿轮边缘上的线速度大小相等，根据可得，，已知，则小齿轮的角速度为：，又小齿轮和后轮为同轴转动，则，根据得，，故D正确，ABC错误。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
在竖直方向上做自由落体运动的物体，运动的时间由高度决定，速度与高度有关．
本题考查对自由落体运动的理解，特别需要注意的就是在地球同一的地方，重力加速度的大小是相同的．
【详解】
两小球做自由落体运动，下降过程中的加速度都为，速度变化一样快，根据公式可得，两者同时落地，故AB错误C正确；
D.据可得，落地时两者的速度相同，故D错误．
4.【答案】
【解析】火星探测器与火星同步卫星运行时，中心天体都是火星。根据开普勒第三定律得
火星自转周期与地球接近，故探测器绕火星一圈需要的时间最接近
故选B。
5.【答案】
【解析】物体运动过程中受力如图
A.物体在水平方向移动，在重力方向上没有位移，所以重力对物体做功为零，故A错误；
B.支持力 与位移 的夹角小于 ，支持力对物体做正功，故B错误；
C.摩擦力 与位移 的夹角大于 ，摩擦力对物体做负功，故C正确；
D.物体匀速运动时，合力为零，合力对物体做功为零，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了受力分析和曲线运动的特点。
解答本题的关键是明确做曲线运动的条件，以及曲线运动的合力方向和速度方向。
【解答】
A、足球在空中除了受重力以外还受空气阻力作用，故A错误；
B、足球的运动轨迹是曲线，所以足球所受的合外力的方向与速度方向不在一条直线上，故B错误；
、做曲线运动的物体，合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向，故C错误，D正确。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了速度关联问题，解决本题的关键会对速度进行分解，将物块的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子的方向，在沿绳子方向的分速度等于的速度。
【解答】
如图所示
A错误，B正确；
当物块上升到与滑轮等高时
解得
C错误，D正确。
故选BD。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒第三定律的应用方法，注意火星表面附近运动即轨道半径近似等于火星的半径这个隐含条件。
根据开普勒第三定律分析周期的大小；根据变轨原理分析选项；根据万有引力和重力的关系、万有引力提供向心力得到火星质量表达式进行分析；由万有引力提供向心力、密度的计算公式分析选项。
【解答】
A.根据开普勒第三定律可得，“天问一号”在轨道上运行的轨道半长轴大于在轨道上运行的轨道半径，则“天问一号”在轨道的运行周期大于在轨道的运行周期，故A正确；
B.天问一号”若从轨道变轨到轨道，需在点朝运动的方向喷气使其减速做近心运动，故B错误；
C.根据万有引力和重力的关系可得，解得，
根据万有引力提供向心力，则有：，解得。
联立解得：，由于“天问一号”在火星表面附近的轨道上运动，所以故可求出火星表面的重力加速度，C正确；
D.由万有引力提供向心力有：，解得：
根据密度的计算公式可得： ，同理，则，D正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】系统的高度下降了，重力做功为，所以重力势能减小了，故B正确，A错误；
系统做匀加速直线运动，速度增大，动能增加，由牛顿第二定律知，系统所受的合力
由动能定理知动能的增加量等于合力做功，为，故C正确，D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】小物块下滑到最终静止由能量守恒得
在水平面上滑行的路程为
若向右运动未与墙发生碰撞，则最终静止时距墙壁的距离为 ，故A错误，B正确；
C.若小物块与墙发生一次碰撞，且向左滑到某位置停止，则最终静止时距墙壁的距离为 ，故C正确；
D.若小物块与墙发生一次碰撞，且向左滑上斜面，又下滑到水平面向右滑到某位置停止，则最终静止时距墙壁的距离为 ，故D正确。
故选BCD。
11.【答案】；；
【解析】
【分析】
研究平抛运动规律时，实验的注意事项是考试的关键，斜槽末端水平，且从同一位置释放保证轨迹每次相同。记录轨迹上的点，用平滑的曲线连接等，都要注意。本题考查了平抛运动实验的基本操作步骤。
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，比较竖直方向上下落相同位移的时间关系，从而比较出水平位移的关系。
【解答】
该实验要求小球每次抛出的初速度要相同而且水平，因此要求小球从同一位置静止释放，至于是否光滑没有影响，故A错误，B正确；
C.用铅笔记录小球位置时，每次不是必须严格地等距离下降，调节高度适当即可，故C错误；
D.小球运动时不应与木板上的白纸或方格纸相触，故D正确；
E.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，最后轨迹应连成平滑的曲线，故E正确；
F.实验中，不一定需要把所有点都连接起来，偏离较远的点可以舍去，故F错误。
故选BDE。
因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，所以，
求水平速度时，所测的长度越长误差越小，则为，故ABC错误，D正确。
故答案为；；。
12.【答案】 ；
； ；
；
；因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第组数据，显然不合理。
【解析】
【分析】
本题考查了验证机械能守恒定律；解决本题的关键知道实验的原理和注意事项。
根据实验注意事项与实验原理分析答题；
根据重力势能的计算公式求出重力势能的减少量；
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，根据动能计算公式得出动能的增加量；
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。
根据实验误差来源分析答题。
【解答】
两限位孔在同一竖直线上，可以减小纸带运动过程中所受的阻力，有利于减小实验误差，故A符合题意；
B.由于重锤速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，再释放纸带，故B不符合题意；
C.本实验最终验证机械能守恒定律对应的表达式时，等式左右两边的重锤质量可以消去，所以精确测量重锤的质量并不利于减小误差，故C不符合题意。
故选A。
从到过程中重锤重力势能的减少量为
打点计时器打点时，重锤的瞬时速度大小为
从到过程中重锤动能的增加量为
由题意，根据机械能守恒定律可得
整理得
所以图线的“斜率”为。
因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第组数据，显然不合理。
13.【答案】放物块前，的加速度为
解得
放上物块瞬间，的加速度为
则同时向下沿斜面运动，在运动过程中，弹力增加，则加速度减小，故放上物块以后，物块的最大加速度为
将从点由静止释放后到恢复到原长的过程中，由能量守恒定律可知
解得
对研究
对整体研究
解得
【解析】本题是一道力学综合题，考查了牛顿第二定律与能量守恒定律的应用，根据题意分析清楚滑块的运动过程、应用牛顿第二定律与能量守恒定律即可解题
14.【答案】解：小球恰好通过最高点，设在最高点的速度为，根据牛顿第二定律有
解得；
设小球在最低点受到最大拉力时速度为，据牛顿第二定律有
解得；
小球离开点后做平抛运动，竖直方向满足
水平方向满足
联立解得
由数学知识可知，当时，有最大值，
最大值为。
【解析】当小球恰好通过最高点时，重力提供向心力，根据向心力公式即可求解；
在最低点细绳恰好被拉断时，绳子的拉力达到最大值，对小球在最低点进行受力分析，由向心力公式即可求解；
细绳断后，小球做平抛运动，根据平抛运动基本公式即可求解。
本题主要考查了向心力公式、平抛运动基本公式的应用，要求同学们能正确分析小球的运动情况和受力情况，掌握向心力公式和运动学公式，并能用来解题。
15.【答案】解：小球从滑到的过程中，
由动能定理得：，
解得：；
从到的过程，由动能定理可得：
，
解得克服摩擦力做的功。
【解析】由动能定理可求出小球滑到最低点时的速度；
由动能定理可以求出小球克服摩擦力做的功。
本题考查了动能定理的应用，正确应用动能定理即可解题，第问也可以应用机械能守恒定律解题。
