山东省威海市大光华国际学校2022年高一物理下学期期末试卷含解析

山东省威海市大光华国际学校2022年高一物理下学期期末试卷含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.地球赤道上的物体随地球自转而做圆周运动的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；地球同步卫星的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；设物体与卫星的质量相等，则(

)A．F1＞F2

B．a1＞a2

C．v1＜v2

D．ω1=ω2参考答案：2.在运动的合成和分解的演示实验中，红蜡块在长为1m的玻璃管中沿竖直方向向上做匀速直线运动，现在某同学拿着玻璃管沿水平方向向右做匀加速直线运动，则关于红蜡块的运动轨迹的描述正确的是____________。

参考答案：__C___3.质点做匀速圆周运动时，下列说法中正确的是（）A．因为v=ωR，所以线速度v与轨道半径R成正比B．因为ω=，所以角速度ω与轨道半径R成反比C．因为ω=2πn，所以角速度ω与转速n成正比D．因为ω=，所以角速度ω与周期T成反比参考答案：CD解：A、v=ωR，ω一定时，线速度v才与轨道半径R成正比，所以A错误；B、ω=，v一定时，角速度ω才与轨道半径R成反比，所以B错误；C、ω=2πn，2π为常数，所以角速度ω与转速n成正比，故C正确；D、ω=，2π为常数，所以角速度ω与周期T成反比，故D正确；故选：CD．4.（多选题）同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列结果正确的是（）A．= B．=（）2 C．= D．=参考答案：AD【考点】同步卫星．【分析】卫星运动时万有引力提供圆周运动的向心力，第一宇宙速度是近地轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度，同步卫星运行周期与赤道上物体自转周期相同，由此展开讨论即可．【解答】解：AB、同步卫星和地球自转的周期相同，运行的角速度亦相等，则根据向心加速度a=rω2可知，同步卫星的加速度与地球赤道上物体随地球自转的向心加速度之比等于半径比，即=，故A正确，B错误；CD、同步卫星绕地于做匀速圆周运动，第一宇宙速度是近地轨道上绕地球做匀速圆周运动的线速度，两者都满足万有引力提供圆周运动的向心力即：G=m由此可得：v=所以有：==，故C错误，D正确故选：AD．5.（多选）如图所示，虚线a、b、c为三个同心圆，圆心处有一个点电荷，现从c圆外面某点P以相同的速率分别发射两个电荷量大小、质量大小都相同的带电粒子，仅在电场力作用下，它们分别沿PM、PN轨迹运动到M、N两点，已知M、N两点都处于圆周c上，以下判断正确的是A．两粒子带异种电荷B．两粒子带同种电荷C．到达M、N时两粒子速率D．到达M、N时两粒子速率参考答案：AD二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.某质点做匀变速直线运动，其位移与时间关系为x=10t+t2（m），则该质点3秒末的速度为___________m/s；第3秒内的位移为__________m。参考答案：16，157.（填空）（2015春?青海校级月考）长为L的细线，其一端拴一质量为m的小球，另一端固定于O点，让小球在水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆），如图所示，当摆线L与竖直方向的夹角为α时，细线对小球的拉力大小为

N，小球运动的线速度的大小m/s．参考答案：

向心力．解（1）小球受力如图，直方向受力平衡：Tcosθ=mg得：T=（2）根据几何关系得：向心力为：F=Tsinθ根据牛顿第二定律：F=m又：r=Lsinθ得：v=故答案为：；8.（2分）一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB。该爱好者用直尺量出轨迹的长度，如图所示。已知曝光时间为s，则小石子的出发点离A点约为

m。参考答案：20m

9.在乒乓球比赛中，以2m/s的速度运动的小球在0.01s时间内以8m/s的速度被反向打回，在此过程中，小球的加速度大小是

，方向与初速度方向

（填“相同”或“相反”）参考答案：1000m/s2，相反．【考点】加速度．【分析】本题根据加速度定义式a=即可求解，注意该公式为矢量式，v、v0包含大小和方向．【解答】解：设乒乓球初速度的方向为正方向，则初速度v1=2m/s，末速度v2=﹣8m/s，时间t=0.01s．由加速度公式，有a===﹣1000m/s2所以乒乓球在水平方向的加速度大小为1000m/s2，方向为与初速度方向相反．故答案为：1000m/s2，相反．10.如图是一个物体做直线运动的速度﹣时间图象．在0至4s内，物体

s末时的速度最大，物体

s末时改变加速度的方向．物体在第3s内速度的方向与第4s内速度的方向

（填“相同”或“相反”）．物体在2s末和3.5末的加速度分别是

和

，及这4s内发生的位移是

．参考答案：3，3，相同，2m/s2，﹣6m/s2，12m．【考点】匀变速直线运动的图像．【分析】从速度时间图象可以直接读出速度的大小和方向．从图知道：速度v＞0，代表物体沿正方向运动，而纵坐标的值代表速度的大小，故可知t=3s时物体速度最大；速度时间图象的斜率等于物体的加速度，故0～3s内加速度大于0，3～4s内物体的加速度小于0，故t=3s时加速度方向发生改变．根据图象的“面积”分析4s内发生的位移．【解答】解：在v﹣t图中纵坐标代表物体的速度，由图可知在t=3s时物体的速度最大，为6m/s．速度图象的斜率等于物体的加速度，故从3s末物体的加速度开始改变方向，物体在第3s内速度的方向与第4s内速度的方向相同．物体在2s末和3.5末的加速度分别是a1===2m/s2；a2===﹣6m/s2；这4s内发生的位移等于三角形面积大小，为x==12m．故答案为：3，3，相同，2m/s2，﹣6m/s2，12m．11.在做《探究小车的速度岁时间变化的规律》的实验时，所用电源频率为50Hz，取下一段纸带研究，如图2所示。设0点为记数点的起点，相邻两记数点间还有四个点，则第一个记数点与起始点间的距离s1＝_______cm，物体的加速度a＝

m/s2，物体经第4个记数点的瞬时速度为v＝

m/s。参考答案：12.如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm。由于某种原因，只拍到了部分方格背景及小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度表达式v=

(用L、g表示)，大小是

m/s。（取g=9.8m/s2）参考答案：13.假设地球是一半径为R，质量分布均匀的球体，一矿井深度为d．已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零．矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为

．参考答案：【考点】万有引力定律及其应用．【分析】根据题意知，地球表面的重力加速度等于半径为R的球体在表面产生的加速度，矿井深度为d的井底的加速度相当于半径为R﹣d的球体在其表面产生的加速度，根据地球质量分布均匀得到加速度的表达式，再根据半径关系求解即可．【解答】解：令地球的密度为ρ，则在地球表面，重力和地球的万有引力大小相等，有：g=，由于地球的质量为：M=ρπR3所以重力加速度的表达式可写成：g===GρπR．根据题意有，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，故在深度为d的井底，受到地球的万有引力即为半径等于（R﹣d）的球体在其表面产生的万有引力，故井底的重力加速度为：g′=Gρπ（R﹣d）．所以有：==故答案为：三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.在距离地面5m处将一个质量为1kg的小球以10m/s的速度水平抛出，若g＝10m/s2。求：（1）小球在空中的飞行时间是多少？（2）水平飞行的距离是多少米？（3）小球落地时的速度？参考答案：（1）1s，（2）10m，（3）m/s............（2）小球在水平方向上做匀速直线运动，得小球水平飞行的距离为：s＝v0t＝10×1m＝10m。

（3）小球落地时的竖直速度为：vy＝gt＝10m/s。

所以，小球落地时的速度为：v＝m/s＝10m/s，

方向与水平方向的夹角为45°向下。

15.如图所示，P为弹射器，PA、BC为光滑水平面分别与传送带AB水平相连，CD为光滑半圆轨道，其半径R=2m，传送带AB长为L=6m，并沿逆时针方向匀速转动。现有一质量m=1kg的物体（可视为质点）由弹射器P弹出后滑向传送带经BC紧贴圆弧面到达D点，已知弹射器的弹性势能全部转化为物体的动能，物体与传送带的动摩擦因数为=0.2。取g=10m/s2，现要使物体刚好能经过D点，求：（1）物体到达D点速度大小；（2）则弹射器初始时具有的弹性势能至少为多少。参考答案：（1）2m/s；（2）62J【详解】（1）由题知，物体刚好能经过D点，则有：解得：m/s（2）物体从弹射到D点，由动能定理得：解得：62J四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图，光滑的水平面上有两枚铁钉A和B，A、B相距0.1m，长1m的柔软细绳栓在A上，另一端系一质量为0.5kg的小球，小球的初始位置在AB连线上A的一侧，把细绳拉紧，给小球以2m/s的垂直细绳方向的水平速度，使小球作圆周运动，由于钉子B的存在，使得细绳慢慢地缠在A、B上．若绳能承受的最大拉力为4.1N．整个过程小球速度大小不变．球：（1）刚开始运动时小球受到的拉力大小？（2）小球刚开始做匀速圆周运动周期大小？（3）从小球开始运动到细绳断所用的时间？（保留3位有效数值）参考答案：解：（1）根据牛顿第二定律可知：（2）圆周运动的周期为：T=（3）在小球做匀速圆周运动的过程中，由于细绳不断缠在A、B上，其轨道半径逐渐减小．小球受到的绳子的拉力提供向心力，即F=m，且F随R的减小而增大，而运动的半个周期t=随绳长的减小而减小．推算出每个半周期的时间及周期数，就可求出总时间．根据绳子能承受的最大拉力，可求出细绳拉断所经历的时间．设AB间距离为d．在第一个半周期内：F1=m，t1=在第二个半周期内：F2=m，t2=在第三个半周期内：F3=m，t3=…依此类推，在第n个半周期内：Fn=m，t3=由于，所以n≤10设在第x个半周期时：Fx=4.1N由Fx=m代入数据得：4.1=0.5×解得：x=5.2，取x=5．代入第1题表达式得：t=t1+t2+t3+…+t5==7.07s答：（1）刚开始运动时小球受到的拉力大小为2N（2）小球刚开始做匀速圆周运动周期大小为πs（3）从小球开始运动到细绳断所用的时间为7.07s【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】（1）根据F=求得绳子的拉力（2）根据T=求得周期（3）根据向心力的来源求出每经过半个周期拉力的大小的表达式，以及每半个周期时间的表达式，结合数学知识分析求解总时间17.物体沿一直线运动，先以3m/s的速度运动60m，又以2m/s的速度继续向前运动60m，物体在整个运动过程中的平均速度是多少？参考答案：18.如图所示，电动机带动下，皮带的传输速度不变，AB为皮带上方的水平段．小物块由静止轻放在皮带左端A处，经过一段时间，物块的速度等于皮带的速度，已知传动轮的半径为R，物块与皮带之间的动摩擦因数为μ．

（1）为使物块运动到皮带右端B处时能脱离皮带，皮带的传输速度v和AB段的长度l应分别满足什么条件？（2）若AB段的长度足够长