福建省高一下学期期末考试物理试卷附答案解析

第页福建省高一下学期期末考试物理试卷(附答案解析）学校:___________班级：___________姓名：__________考号：__________一、单选题1．引体向上是中学生体育测试的项目之一，若一个普通中学生在30秒内完成12次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（）A．5W B．20W C．100W D．400W2．如图所示，一条小船渡河，河宽100米，河水流速，船在静水中速度，船头方向与河岸垂直。关于小船的运动，下列说法正确的是（

）A．小船的实际运动轨迹与河岸垂直 B．小船相对于岸的速度大小为C．小船过河所用时间为 D．小船过河后航行到河正对岸下游3．如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球，该同学某次使球拍与水平方向夹角在B点击球，球以速度2垂直球拍离开B点，恰好与墙壁垂直在A点碰撞，忽略空气阻力，已知，，。则球在A点与墙壁垂直碰撞时的速度大小为（）A．1.2 B．1.5 C．1.6 D．24．地球绕地轴自西向东做匀速圆周运动，一质量为1kg的物体甲位于赤道上，另一个质量为2kg的物体乙位于北纬60°的地面上，地球可视为一个球体，下列说法正确的是（）A．物体甲、乙的线速度大小相等 B．物体甲、乙的向心力方向都指向地心C．物体甲、乙的向心力大小之比为1：1D．物体甲、乙的向心加速度大小之比为1：25．2018年8月12日，“帕克”太阳探测器发射成功，2021年4月，“帕克”越过阿尔文临界面，进入太阳大气层。按照规划，“帕克”将在6.4年服役时间里24次近距离飞掠太阳，且最后一次掠日的轨道高度为600万公里左右。若在2022年以后探测器某圈飞行的轨迹如图所示，椭圆轨道在远日点处与金星轨道相切，只考虑太阳对探测器的引力，下列说法正确的是（）A．探测器绕太阳运行的周期小于1地球年大于1金星年B．相同时间内，探测器与太阳中心连线和金星与太阳中心连线扫过的面积相等C．探测器在远日点的速度比金星做圆周运动的速度大D．探测器在远日点的加速度与金星做圆周运动的加速度大小相等6．2022年10月31日，梦天实验舱搭乘长征五号遥四运载火箭，在中国文昌航天发射场发射升空，进入预定轨道，并按照预定程序与空间站组合体交会对接。对接前梦天实验舱处于比空间站更低的圆轨道。下列说法正确的是（）A．梦天实验舱运行的速度大于第一宇宙速度B．梦天实验舱对接后运行周期变小C．要完成对接，梦天实验舱应该在原轨道适当减速D．若已知空间站在轨运行周期、运行速度及引力常量，则可估算出地球的质量7．宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错误的是（）A．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B．四颗星的轨道半径均为C．四颗星表面的重力加速度均为D．四颗星的周期均为二、多选题8．有一小球只在重力作用下由静止开始自由落下，在其正下方固定一根足够长的轻质弹簧，如图所示，在小球与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中（）A．小球接触弹簧后即做减速运动B．小球的重力势能一直减小，弹簧的弹性势能一直增大C．小球所受的合力一直对小球做负功D．当小球的动能最大时，它所受的合力为零9．如图所示的台阶上，两个可视为质点的质量相同的小球、由图中台阶的边缘、处以不同的水平速度、抛出，经过一段时间两球均落在台阶边缘的C点，期间两小球均未落在台阶上。已知、两点的水平距离为竖直距离的2倍。每级台阶均相同，忽略空气的阻力，则下列说法正确的是（）A．B．小球P落在C点时，竖直速度与水平速度大小之比为C．小球、落在C点时，重力的瞬时功率之比为D．小球、落在C点时，速度与水平方向的夹角之比为10．如图所示，细绳一端系着质量M=8kg的物体，静止在水平桌面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m=2kg的物体，M与圆孔的距离r=0.5m，已知M与水平面间的动摩擦因数为0.2（设物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2），现使物体M随转台绕中心轴转动，当m和转台相对静止时，转台的角速度ω可能为（）A．1rad/s B．2rad/s C．4rad/s D．6rad/s三、填空题11．某汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。（g取10m/s2）(1)汽车运动中所受阻力大小为_______N；(2)若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是______m/s；(3)若汽车以额定功率启动，当汽车速度达到5m/s时，其加速度是______m/s2；(4)若汽车以恒定加速度0.5m/s2启动，则其匀加速过程最长能维持______s。12．长1m的轻杆，一端连着质量0.5kg的小球，另一端绕过O点的水平固定轴在竖直平面内自由转动。当小球以2m/s的速率通过最高点时，受到轻杆的作用力为大小为____N，是______（选填“拉力”或“支持力”）。g=10m/s2。四、实验题13．某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。实验时电磁打点计时器应接______（选填“直流”或“交流”）电源。某次实验中，得到如图所示的一条点迹清晰的纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知重物的质量为m，重力加速度为g。在打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量______。大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，可能的原因是______。14．某同学为了探究做圆周运动的物体所需要的向心力F与其质量m、转动半径r和转动角速度ω之间的关系。（1）该同学先用如图甲所示的向心力演示器探究F与ω的关系.在两小球质量和转动半径相等时，标尺上的等分格显示得出两个小球A、B所受向心力的比值为1:4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为_________A．1:2

B．2:1

C．1:4

D．4:1（2）为了更精确探究F与ω的关系，该同学再用如图乙所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直接测量向心力的大小F，水平直杆的一端套一个滑块P，另一端固定一个宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D。某次旋转过程中挡光条经过光电门传感器，系统自动记录其挡光时间为Δt，力传感器的示数为F，则角速度ω=_________。改变ω，获得多组F、Δt的数据，以F为纵坐标，以_________（填“Δt”、“”、“”或“”）为横坐标，在坐标纸中描点作图得到一条直线，结果发现图线不过原点，该同学多次实验，作出的该图线也不过原点，经检查分析，实验仪器、操作和读数均没有问题，则图线不过原点的主要原因是__________________。五、解答题15．如图所示，在距一质量为m0、半径为R、密度均匀的大球体R处有一质量为m的质点，此时大球体对质点的万有引力为F1，当从大球体中挖去一半径为的小球体后（空腔的表面与大球体表面相切），剩下部分对质点的万有引力为F2，求F1：F2。16．第24届冬奥会于2022年2月在北京和张家口成功举行，高山滑雪是冬奥会运动项目之一，训练轨道可简化为由弧形轨道AO和倾斜直轨道OB组成，如图所示。某运动员（可视为质点）从弧形轨道A点由静止滑下，从O点沿水平方向飞出，并落到轨道OB上。已知A点与O点的高度差h=20m，轨道OB的倾角，取，不计一切摩擦和空气阻力，，，求：（1）运动员经过O点时的速度大小；（2）落点与O点的距离；（3）运动员从O点飞出后与轨道OB的最远距离。17．某种弹射装置如图所示，左端固定的轻弹簧处于压缩状态且锁定，弹簧具有的弹性势能，质量的小滑块静止于弹簧右端，光滑水平导轨AB的右端与倾角的传送带平滑连接，传送带长度，传送带以恒定速率顺时针转动。某时刻解除锁定，滑块被弹簧弹射后滑上传送带，并从传送带顶端滑离落至地面。已知滑块与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度g取。（1）求滑块离开传送带时的速度大小v；（2）求电动机传送滑块多消耗的电能E；（3）若每次开始时弹射装置具有不同的弹性势能，要使滑块滑离传送带后总能落至地面上的同一位置，求的最小值。18．如图所示，长度为L=1.0m的绳，系一小球在竖直面内做圆周运动，小球的质量为M=5kg，小球半径不计，小球在通过最低点时的速度大小为v=20m/s，g＝10m/s2，试求：(1)小球在最低点所受绳的拉力；(2)小球在最低点的向心加速度．参考答案1．C【详解】学生的质量估计为，每次重心向上的位移约为，则每次克服重力做功每次用时间为则该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于故选C。2．D【详解】AB．小船速度如图小船相对于河岸的速度大小为小船速度方向不与河岸垂直，故AB错误；C．小船渡河时间为故C错误；D．小船沿河岸位移大小为小船过河后航行到河正对岸下游，故D正确。故选D。3．C【详解】小球由B点到A点所做的抛体运动可以反向看成小球由A点到B点做平抛运动，对小球在B点的速度分解，可得故C正确，ABD错误。故选C。4．C【详解】A．物体甲、乙同轴转动，两者的角速度相等，物体甲、乙的圆周半径为乙的半径由于两物体转动的半径不相等，由可知，两物体的线速度大小不相等，A错误；B．物体甲的向心力方向指向地心；物体乙的向心力方向垂直指向北纬60°的地轴，B错误；CD．物体甲、乙圆周半径之比为2：1，由可知，向心加速度大小之比为2：1，物体甲、乙的质量之比为1：2，由向心力公式，可得向心力大小之比为1：1，C正确，D错误。故选C。5．D【详解】A．探测器椭圆轨道的半长轴比地球和金星的轨道半径都小，由开普勒第三定律可知，探测器绕太阳运行的周期小于地球和金星的公转周期，A错误；B．根据开普勒第二定律可知，某个行星绕太阳运行时，行星与太阳中心的连线在相同时间内扫过的面积相等，但不同轨道的行星与太阳中心的连线在相同时间内扫过的面积不相等，B错误；C．因为探测器在远日点做向心运动，所以在远日点时探测器的速度比金星做圆周运动的速度小，C错误；D．根据牛顿第二定律可得解得由于，都相同，可知探测器在远日点的加速度与金星做圆周运动的加速度大小相等，D正确；故选D。6．D【详解】A．第一宇宙速度是卫星绕地球表面运行的最大速度，根据梦天实验舱运行半径大于地球半径，可知运行的速度小于第一宇宙速度，故A错误；B．根据可得对接前梦天实验舱处于比空间站更低的圆轨道，对接后运行轨道半径变大，可知周期变大，故B错误；C．要完成对接，梦天实验舱应该在原轨道适当加速，做离心运动，故C错误；D．根据，可估算出地球的质量，故D正确。故选D。7．B【详解】AB．四星系统中任一颗星体均在其他三颗星体的万有引力作用下，合力方向指向对角线的交点，围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由几何知识可得轨道半径均为，故A正确，B错误；C．在星体表面，根据万有引力等于重力，可得解得故C正确；D．由万有引力定律和向心力公式得故D正确．此题选择错误选项，故选B。8．BD【详解】ACD．根据题意可知，小球接触弹簧后，弹簧的弹力先小于重力，小球的合力向下，加速度也向下，与速度方向相同，小球做加速运动，合力对小球做正功，随着小球向下运动，弹簧的弹力增大，当弹力等于重力时，也就是合力为零时，加速度为零，速度达到最大值，此时小球的动能最大，然后小球继续向下运动，弹簧的弹力大于重力后，小球的合力向上，合力对小球做负功，故AC错误，D正确；B．小球一直向下运动，重力一直做正功，弹簧弹力一直做负功，则小球的重力势能一直减小，弹簧的弹性势能一直增大，故B正确。故选BD。9．BC【详解】A．由于两球均做平抛运动，则在竖直方向有水平方向有整理得又由题图可知小球、的竖直位移之比为，水平位移之比为，所以故A错误；B．设、两点的竖直距离为x，则、两点的水平距离为，、两点的水平距离为，竖直距离为，对小球P有，解得，则小球P落在C点瞬间的竖直速度为所以小球P落在C点时竖直速度与水平速度大小之比为1：1，故B正确；CD．由A、B选项的解析可知，小球Q的初速度为，小球落在C点时，重力的瞬时功率之比为设两球落在C点时速度与水平方向的夹角分别为、，则，即故C正确，故D错误。故选BC。10．AB【详解】当ω取较小值ω1时，M有向O点滑动趋势，此时M所受静摩擦力背离圆心O，对M有：mg-fmax=Mω12r，代入数据得：ω1=1rad/s；当ω取较大值ω2时，M有背离O点滑动趋势，此时M所受静摩擦力指向圆心O，对M有：mg+fmax=Mω22r，代入数据得：ω2=3rad/s，所以角速度的取值范围是：1rad/s≤ω≤3rad/s，故AB正确，CD错误．11．50001216【详解】(1)[1]．阻力f=kmg=0.1×5000×10N=5000N(2)[2]．汽车以额定功率启动，当a=0时，v达到最大值，则(3)[3]．当速度为5m/s时，牵引力则加速度(4)[4]．由得则匀加速直线运动的时间12．3支持力【详解】[1][2]当小球以2m/s的速率通过最高点时，小球做圆周运动所需的向心力大小为所以轻杆对小球有向上的支持力，大小为13．交流mghB空气阻力或纸带与限位孔间的摩擦等【详解】[1]实验时电磁打点计时器应接交流电源。[2]打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量为[3]重力势能的减少量大于动能的增加量，说明重物下落时有除了重力之外的其他外力做负功，可能的原因是空气阻力或纸带与限位孔间的摩擦等。14．B滑块与转盘之间存在摩擦力【详解】（1）[1]根据两球的向心力之比为1:4，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1:2，因为靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据可知，与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为2:1，故选B。（2）[2]每次遮光片经过光电门时的线速度大小为由线速度大小和角速度大小的关系式可得[3]根据牛顿第二定律可得可知应以F为纵坐标，