2022-2023学年山西省重点中学协作体物理高一第二学期期末教学质量检测试题含解析

2022-2023学年高一下物理期末模拟试卷考生须知：1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）1、(本题9分)“黑洞”是近代引力理论所预言的宇宙中的一种特殊天体，在“黑洞”引力范围内，任何物体都不能脱离它的束缚，甚至连光也不能射出．欧洲航天局由卫星观察发现银河系中心存在一个超大型黑洞．假设银河系中心仅存此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，则根据下列哪组数据可以估算出该黑洞的质量(引力常量为已知)（）A．太阳系的质量和太阳系绕该黑洞公转的周期B．太阳系的质量和太阳系到该黑洞的距离C．太阳系的运行速度和该黑洞的半径D．太阳系绕该黑洞公转的周期和公转的半径2、(本题9分)A、B两物体质量分别为m1、m2，叠放在光滑水平地面上，如图所示，现用水平力F拉A时，A、B间无相对滑动，其间摩擦力为f1，若改用同样的力拉B时，A、B间仍无相对滑动，其间摩擦力为f2，则f1:f2为()A．m1:m2 B．m2:m1 C．1:1 D．m12:m223、下列说法中正确的是（）A．物体在拉力的作用下向上运动，拉力做的功是1J，但物体的重力势能的增加量一定小于1JB．物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量大于1JC．在物体运动过程中，重力做的功是﹣1J，但物体的重力势能的增加量大于1JD．在没有摩擦时物体由A点沿直线运动到B点，克服重力做的功为1J，有摩擦时物体由A点沿曲线运动到B点，克服重力做的功仍等于1J4、(本题9分)我国计划于2021年开展火星上软着陆，以庆祝中国共产党成立100周年．地球绕太阳运行的半长轴比火星绕太阳运行的半长轴小，下列说法正确的是A．在相等的时间内，地球与太阳的连线扫过的面积等于火星与太阳的连线扫过的面积B．地球绕太阳运行的周期比火星绕太阳运行的周期大C．地球绕太阳运行的角速度比火星绕太阳运行的角速度大D．地球绕太阳运行的线速度比火星绕太阳运行的线速度小5、(本题9分)如图所示，左端固定的轻质弹簧被物块压缩，物块被释放后，由静止开始从A点沿粗糙水平向右运动。离开弹簧后，经过B点的动能为，该过程中，弹簧对物块做的功为W，则物块克服摩擦力做的功Wf为A．B．WC．+WD．W-6、(本题9分)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一．摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动．下列叙述正确的是（）A．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变B．在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力C．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零D．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变7、如图所示，一质量为m的小球套在光滑且固定的倾斜杆上，一轻质弹簧的右端与小球连接，弹簧左端连接在O点，与杆在同一竖直平面内，弹簧可绕O点自由旋转。初始时刻弹簧处于水平压缩状态，现将小球从静止释放，小球运动到O点正下方时速度恰好为零，则小球从释放到最低点的过程中，下列说法正确的是A．小球的机械能守恒B．小球在最低点的加速度为零C．弹簧的弹性势能先增大后减小再增大D．弹簧的弹性势能增加量等于小球的重力势能减少量8、(本题9分)杂技表演“飞车走壁”的简化模型如图所示、，表演者在侧壁某一水平面内做匀速圆周运动、表演时杂技演员和摩托车的总质量不变，摩托车与侧壁间沿侧壁倾斜方向的摩擦力不计，轨道平面离地面的高度为H，侧整的黄角α不变。下列说法正确的是A．H越大，摩托车做圆周运动的角速度越小B．H越大，摩托车做圆周运动的动能越大C．摩托车对侧壁的压力大小与H无关D．摩托车圆周运动的周期与H无关9、(本题9分)关于电场力的功及电势能变化情况正确的是：（）A．电场中某点电势的大小等于电场力将单位正电荷从该点移到零电势点电场力所做的功B．电场中某点电势大小等于单位正电荷在该点所具有的电势能C．在电场中无论移动正电荷还是负电荷，只要电场力做正功，电荷电势能都要减少D．正电荷沿电场线方向移动，电势能减少；负电荷沿电场线方向移动，电势能增加10、(本题9分)根据《日经新闻》的报道，日本将在2020年东京奥运会开幕之前使“无人驾驶”汽车正式上路并且投入运营．高度详细的3D地图技术能够为“无人驾驶”汽车提供大量可靠的数据，这些数据可以通过汽车内部的机器学习系统进行全面的分析，以执行不同的指令．如下图所示为一段公路拐弯处的3D地图，你认为以下说法正确的是（）A．如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力B．如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点，防止汽车作离心运动而发生侧翻C．如果弯道是倾斜的，3D地图上应标出内（东）高外（西）低D．如果弯道是倾斜的，3D地图上应标出外（西）高内（东）低11、如图是一个单摆的共振曲线，已知重力加速度为g，根据图线可以得出的是（）A．单摆的固有频率 B．单摆的固有周期C．这个单摆的摆长 D．单摆的摆球质量12、(本题9分)质量为m的物体，由静止开始下落，由于阻力的作用，下落的加速度为4g/5，在物体下落高度为h的过程中，下列说法正确的是(

)A．物体的机械能减少了4mgh/5 B．物体的动能增加了4mgh/5C．物体克服阻力做功mgh/5 D．物体的重力势能减少了mgh二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）13、（6分）如图甲所示，用落体法验证机械能守恒定律，打出如图乙所示的一条纸带，已知交流电的周期为0.02s。（1）根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为________m/s。（结果保留三位有效数字）（2）某同学选用两个形状相同，质量不同的重物a和b进行实验，测得几组数据，画出图象，并求出图线的斜率k，如图乙丙所示，由图象可知a的质量m1________b的质量m2。（选填“大于”或“小于”）（3）通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.052kg，当地重力加速度g＝9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力f＝______N。（结果保留两位有效数字）14、（10分）(本题9分)打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其它点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=．那么：(1)纸带的_______端（选填“左”或“右”）与重物相连；(2)根据图上所得的数据，应取图中O点和__________点来验证机械能守恒定律；(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量=_____J，动能的增加量=_____J；(结果取3位有效数字）(4)实验结果发现动能增量总_______(填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减少量，其主要原因是_____________________________________________________．三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）15、（12分）(本题9分)如图所示，圆弧轨道AB是在竖直平面内的圆周，B点离地面的高度h=0.8m，该处切线是水平的，一质量为m=100g的小球（可视为质点）自A点由静止开始沿轨道下滑（不计小球与轨道间的摩擦及空气阻力），小球从B点水平飞出，最后落到水平地面上的D点．已知小物块落地点D到C点的距离为x=4m，重力加速度为g=10m/s1．求：（1）圆弧轨道的半径（1）小球滑到B点时对轨道的压力．16、（12分）如图所示，质量分别为1kg、3kg的滑块A、B静止在光滑的水平面上．现使滑块A以4m/s的速度向右运动，与左侧还有轻弹簧的滑块B发生正碰．求二者在发生碰撞的过程中：（1）弹簧的最大弹性势能；（2）滑块B的最大速度．17、（12分）(本题9分)在地球上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把质量为m的物体P置于弹簧上端，用力压到弹簧形变量为3x0处后由静止释放，从释放点上升的最大高度为4.5x0，上升过程中物体P的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。若在另一星球N上把完全相同的弹簧竖直固定在水平桌面上，将物体Q在弹簧上端点由静止释放，物体Q的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中虚线所示。两星球可视为质量分布均匀的球体，星球N半径为地球半径的3倍。忽略两星球的自转，图中两条图线与横、纵坐标轴交点坐标为已知量。求：(1)地球表面和星球N表面重力加速度之比；(2)地球和星球N的质量比；(3)在星球N上，物体Q向下运动过程中的最大速度。

参考答案一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）1、D【解析】

太阳系绕银河系中心“黑洞”做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设太阳系的质量为m、轨道半径为r、“黑洞”质量为M，根据万有引力提供向心力得：，从上式可以看出，要计算“黑洞”质量，要知道周期T与轨道半径r，或者线速度v与轨道半径r，或者轨道半径r与角速度ω，由于太阳系质量m在等式左右可以约去，故太阳系质量对求银河系中心“黑洞”的质量无用处；故ABC错误，D正确；故选D【点睛】太阳系绕银河系中心“黑洞”做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据万有引力等于向心力，列出方程即可以求解“黑洞”的质量．2、B【解析】

当水平恒力F拉A时对整体分析有：隔离对B分析，根据牛顿第二定律得：.当水平恒力拉B时对整体分析有：隔离对A分析，根据牛顿第二定律得：.则：A．描述与分析不符，故A错误.B．描述与分析相符，故B正确.C．描述与分析不符，故C错误.D．描述与分析不符，故D错误.3、D【解析】

A、物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，不能确定物体克服重力做功多少，也就不能确定重力势能的增加量，A错误；B、物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，则物体克服重力做功为1J，物体重力势能的增加量等于1J．B错误；C、物体运动时，重力做的功是﹣1J，但物体重力势能的增加量一定是1J．C错误；D、物体由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1J，与是否存在摩擦力无关，所以，有摩擦时物体由A点沿曲线运动到B点，克服重力做的功仍等于1J．D正确．4、C【解析】

A．地球和火星绕太阳的轨道不同，在相等的时间内，地球与太阳的连线扫过的面积并不等于火星与太阳的连线扫过的面积；故A错误.B．根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．地球绕太阳运行的半长轴比火星绕太阳运行的半长轴小，所以地球绕太阳运行的周期比火星绕太阳的周期小；故B错误.C．把椭圆轨道近似看成是圆轨道，根据，地球绕太阳运行的半长轴比火星绕太阳运行的半长轴小，地球绕太阳运行的角速度比火星绕太阳运行的角速度大；故C正确.D．把椭圆轨道近似看成是圆轨道，根据，地球绕太阳运行的半长轴比火星绕太阳运行的半长轴小，可以推出地球绕太阳运行的线速度比火星绕太阳运行的线速度大；故D错误.5、D【解析】

从A到B的过程由动能定理可得：，解得；A.，与结论不相符，选项A错误；B.W，与结论不相符，选项B错误；C.，与结论不相符，选项C错误；D.，与结论相符，选项D正确。6、B【解析】摩天轮运动过程中做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，则动能不变，但高度变化，所以机械能在变化，选项A错误；圆周运动过程中，在最高点由重力和支持力的合力提供向心力，即，所以重力大于支持力，选项B正确；转动一周，重力的冲量为I=mgT，不为零，C错误；运动过程中，乘客的重力大小不变，速度大小不变，但是速度方向时刻在变化，根据P=mgvcosθ可知重力的瞬时功率在变化，选项D错误．故选B．7、CD【解析】

A.由于弹簧的弹力对小球做功，可知小球的机械能不守恒，选项A错误；B.小球运动过程中速度最大时加速度为零，而到O点正下方时速度恰好为零，可知加速度不为零，选项B错误；C.开始位置弹簧处于压缩状态，小球向下运动到与杆垂直位置时弹簧压缩到最短；此过程中弹性势能增加；然后继续向下运动过程中，弹簧长度逐渐变长，弹性势能减小，一直到原长位置，弹性势能减为零；然后弹簧被拉长直到最低点位置，此过程中弹性势能逐渐变大，选项C正确；D.由能量关系，开始时和到达最低点位置时小球的动能均为零，则整个过程中弹簧的弹性势能增加量等于小球的重力势能减少量，选项D正确.8、ABC【解析】

摩托车做匀速圆周运动，提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力F的合力，作出力图，得出向心力大小不变．H越高，圆周运动的半径越大，由向心力公式分析周期、线速度大小．【详解】摩托车做匀速圆周运动，摩擦力恰好为零，由重力mg和支持力F的合力提供圆周运动的向心力，作出力图如图则有：向心力Fn=mgtanα=mrω2，解得ω=gtanαr，知H越高，r越大，ω越小，故A正确；向心力Fn=mgtanα=mv2【点睛】本题考查应用物理规律分析实际问题的能力，此题是圆锥摆模型，关键是分析物体的受力情况，抓住不变量进行研究．9、ABCD【解析】

A.根据电势差与电场力做功的关系可知，电场中某点电势的大小等于电场力将单位正电荷从该点移到零电势点电场力所做的功，A正确。B.根据可知，电场中某点电势大小等于单位正电荷在该点所具有的电势能，B正确。C.根据电场力做功与电势能关系可知，电场力做正功，电势能减小，C正确。D.正电荷沿电场线移动，电场力做正功，电势能减小，负电荷沿电场线移动，电场力做负功，电势能增大，D正确。10、BD【解析】试题分析：“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力，A错误；如果弯道是水平的，则静摩擦力提供向心力，当达到最大静摩擦力时对应一最大速度，超过这个速度，将发生离心运动而侧翻，B正确；如果弯道倾斜，则要使重力的分力提供向心力，所以应标出外（西）高内（东）低，C错误：D正确：故选BD．考点：生活中的圆周运动．【名师点睛】根据汽车转弯运动的实际情况，为防止侧滑，要使公路内侧低于外侧，形成斜面，使重力的分力提供向心力．11、ABC【解析】

AB.由单摆的共振曲线知，当驱动力的频率为0.3Hz时单摆产生了共振现象，则单摆的固有频率，固有周期为；故A项符合题意；B项符合题意.C.由单摆的周期公式，已知重力加速度g，可求出周期T，则能得到单摆的摆长；故C项符合题意.D.因单摆的周期T与球的质量m无关，则题目所给条件不能求出小球的质量;D项不合题意.12、BCD【解析】试题分析：A、根据合力做功量度动能的变化，下落的加速度为g，那么物体的合力为mg，w合=mgh，所以物体的动能增加了mgh．故A正确．B、重力做功wG=mgh，重力做功量度重力势能的变化，所以重力势能减少了mgh，物体的动能增加了mgh，即机械能就减少了mgh．故B不正确．C、物体受竖直向下的重力和竖直向上的阻力，下落的加速度为g，根据牛顿第二定律得阻力为mg，所以阻力做功wf=﹣fh=﹣mgh．所以物体克服阻力所做的功为mgh，故C正确．D、重力做功wG=mgh，重力做功量度重力势能的变化，所以重力势能减少了mgh，故D正确．故选B．二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）13、2.25大于0.031【解析】

第一空.C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，则有：第二空.根据动能定理得：（mg-f）h=mv2

则有：，

知图线的斜率为：，

b的斜率小，知b的质量小，所以a的质量m1大于b的质量m2。

第三空.根据动能定理知：（m2g-f）h=mv2

则有：可知：代入数据解得：f=0.031N。14、（1）左端（2）B(3)1.89J1.84J(4)小于重物克服阻力做功【解析】

(1)[1]．O为纸带上打的第一个点，则纸带的_左_端与重物相连．(2)[2]．根据图上所得的数据，可计算打B点时重物的速度，则应取图中O点和_B_点来验证机械能守恒定律．(3)[3][4]．从O点到B点，重物重力势能减少量打B点时重物的速度从O点到B点，动能的增加量(4)[5][6]．实验结果发现动能增量总小于重力势能的减少量，其主要原因是重物克服阻力做功.点睛：重物下落过程中受到空气阻力和纸带与计时器间的阻力，为减小阻力的影响：1、打点计时器应处于竖直平面内且两限位孔应在一竖直线上，这样纸带与计时器间的阻力较小；2、重物应选质量较大、体积较小的物体．三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）15、（1）圆弧轨道的半径是5m．（1）小球滑到B点时对轨道的压力