河南省平顶山市高一（下）期末调研物理试题

20212022学年第二学期高一期末调研考试物理考生注意：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题上的指定位置。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一个选项合题目要求，第7~10题有多个选项符合要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.我国发射的神舟十三号在太空运行六个月后安全返回到地面，三位宇航员通力协作，圆满完成各项预定任务。神舟十三号距离地球表面高度约等于地球半径的，运行周期约为小时，且视为匀速圆周运动。下列对神舟十三号的描述正确的是（）A.神舟十三号运行的线速度约为地球赤道上的物体随地球自转线速度的倍B.神舟十三号运行的加速度约为地球表面重力加速度的倍C.神舟十三号运行的角速度约为地球自转角速度的16倍D.宇航员在轨道舱里所受合力为恒力【答案】C【解析】【详解】A．设地球半径为R，自转周期则地球赤道上的物体随地球自转线速度为则神舟十三号运行的线速度为所以故A错误；B．由得神舟十三号运行的加速度与地球表面重力加速度之比为故B错误；C．由得神舟十三号运行的角速度与地球自转角速度之比为故C正确；D．因为宇航员随飞船一起做匀速圆周运动，故宇航员在轨道舱里所受合力提供向心力，而向心力方向时刻在变，故宇航员在轨道舱里所受合力为变力，故D错误。故选C。2.关于平抛运动和匀速圆周运动的相同点和不同点，下列判断正确的是（）A.都是匀变速运动 B.都不是匀变速运动C.合力都是恒力 D.某段时间内位移大小一定小于路程【答案】D【解析】【详解】AB．平抛运动的加速度保持不变，是匀变速运动，匀速圆周运动的加速度方向时刻在发生变化，不是匀变速运动，AB错误；C．平抛运动的加速度保持不变，受到的合力为恒力，匀速圆周运动的加速度方向时刻在发生变化，受到的合力方向也时刻在发生变化，合力不是恒力，C错误；D．平抛运动和匀速圆周运动都是曲线运动，某段时间内位移大小一定小于路程，D正确。故选D。3.某船要横渡一条河，已知船在静水中的航行速度大于河水的流速，设河水流速恒定且与两岸平行。该船最短时间过河时的航程是最小位移过河时航程的N倍。则N的值可能是（）A. B. C. D.2【答案】A【解析】【详解】设河宽为d，河水流速为v1，船速为v2，则最短时间过河时，应使船头始终垂直于河对岸，则过河时间为则过河的航程为由题意知，船速大于水速，所以船可以垂直到达河对岸，即最小位移过河时航程为则因为所以则则故选A。4.一小球做平抛运动，经时间t，其动能增量等于初动能，设小球质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力。以下结论不正确的是（）A.t时间内竖直位移和水平位移大小相等B.t时刻速度方向与水平方向的夹角为45°C.t时间内重力做的功为D.t时刻重力的功率等于【答案】A【解析】【详解】AB．设t时刻速度为v，则由题意得解得则则可知，t时刻速度方向与水平方向的夹角为45°。由位移角和速度角关系可知则即t时间内竖直位移是水平位移的一半，故A错误，B正确；C．由题意得，t时间内重力做的功为故C正确；D．t时刻重力的功率等于故D正确。故选A。5.某同学在地球表面测量一圆锥摆在水平面内做匀速圆周运动的周期，当摆长为L，稳定时摆角为时，周期为T；某宇航员登陆某星球后，在星球表面也做了同样的圆锥摆实验，当摆长也为L，但稳定时摆角为时，周期也为T。若该星球的半径和地球半径相等，则该星球质量与地球质量之比为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】在地球表面，对小球受力分析得又其中联立得同理，在星球表面，满足因为在天体表面满足且该星球的半径和地球半径相等，所以可得故选B。6.如图所示，一轻绳一端固定于O点，另一端连接质量为m的小球，使小球在竖直平面内以O点为圆心做半径为L的圆周运动，且恰好通过最高点A，B为圆心等高点，C是圆周的最低点。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A.经过A、B、C三点时机械能不相等B.经过B、C两点时动能之比是C.经过B、C两点时绳的拉力大小之比是D.经过C点时重力的瞬时功率为【答案】B【解析】【详解】A．小球运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，故A错误；B．恰好通过最高点A，则在最高点重力恰好提供向心力由A到B和由A到C过程，根据动能定理联立可解得故B正确；C．经过B、C两点时，根据牛顿第二定律，有经过B、C两点时绳的拉力大小之比故C错误；D．经过C点时，竖直方向速度为零，重力的瞬时功率为零，故D错误。故选B。7.在众多的人造地球卫星中，有两类卫星最特殊，一类是近地卫星（高度可以忽略不计，轨道半径视为地球半径），另一类是地球同步卫星（运行周期和地球自转周期相同），下列关于对这两类卫星的描述正确的是（）A.近地卫星线速度等于第一宇宙速度B.近地卫星的周期是做圆周运动卫星的最小周期C.同步卫星发射速度要大于D.同步卫星运动的加速度大约是地球表面重力加速度的倍【答案】AB【解析】【详解】A．由知因近地卫星轨道半径则近地卫星的速度即为第一宇宙速度，故A正确；B．由可得可以看出，轨道半径越小，周期最小，所以近地卫星的周期是做圆周运动卫星的最小周期，故B正确；C．地球卫星的发射速度应该大于，小于，故C错误；D．由得所以同步卫星运动的加速度小于地球表面的重力加速度，故D错误。故选AB。8.若把地球视为质量均匀的球体，自转的角速度为，半径为。由于地球的自转，同一物体在地球不同位置所受重力也不同，设质量为的物体，在南极极点所受到的重力为。已知引力常量为，下列描述正确的是（）A.地球质量为B.在平顶山地区，所有物体所受重力方向都是指向地心C.在地球赤道上，质量为的物体受到地球的引力大小为D.地球表面赤道上的重力加速度大小为【答案】AD【解析】【详解】A．设地球的质量为，质量为的物体，在南极极点所受到的重力为，则有解得A正确；B．由于地球的自转，除了赤道和两极处物体所受重力方向都是指向地心，其他位置物体所受的重力方向并不指向地心，B错误；C．在地球赤道上，质量为的物体受到地球的引力大小为C错误；D．设地球表面赤道上的重力加速度大小为，则有解得D正确。故选AD。9.如图所示，是一个固定在竖直平面内半径为的光滑半圆环，为最高点，一质量为的小球，中间有孔，套在半圆环上、小球通过轻绳和质量为的铁块相连，开始时，小球位于右侧最低点，若由静止释放铁块和小球，当小球到达最高点时，铁块的位置下降了，且铁块未落地。若不计一切摩擦，重力加速度为，则小球由到的过程中，以下判断正确的是（）A.铁块的机械能一直减小B.合力对铁块做的功为零C.小球到达B点时的动能是D.在这一过程中，铁块和小球的瞬时速率不可能相等【答案】ABC【解析】【详解】A．当小球到达最高点时，小球与右侧滑轮间的绳长最短，可知铁块与左侧滑轮间的绳长最长，此时铁块运动到最低点，可知小球由到的过程中，绳子拉力对铁块一直做负功，铁块的机械能一直减小，A正确；B．当小球到达最高点时，铁块运动到最低点，此时铁块的速度为零，小球由到的过程中，铁块的动能变化为零，根据动能定理可知，合力对铁块做的功为零，B正确；C．当小球到达最高点时，铁块运动到最低点，此时铁块的速度为零，根据系统机械能守恒可得解得小球到达B点时动能为C正确；D．根据连接体速度关系可知，小球沿绳子方向的速度等于铁块的速度，小球由到的过程中，当小球与右侧滑轮间的绳子与半圆环相切时，此时小球的速度方向沿绳子方向，此时铁块和小球的瞬时速率相等，D错误。故选ABC。10.小球从地面A点以初动能竖直向上抛出，最高点为B点，C点是A、B的中点，小球下降过程经过C点时动能是。已知重力加速度为g，空气阻力大小不变，选取地面为重力势能的零势能面，下列判断正确的是（）A.小球所受空气阻力大小为重力的B.小球上升过程经过C点时机械能为C.小球在最高的重力势能为D.小球回到出发点时的动能为【答案】ABC【解析】【详解】AC．由题意，从A回到C由动能定理得从B到C由动能定理得联立解得因为地面为重力势能的零势能面，故AC正确；B．因为小球向上运动从A到C过程，损失的机械能为又因为初机械能为，所以小球上升过程经过C点时机械能为故B正确；D．从A到A由动能定理得解得故D错误。故选ABC。二、非选择题：本题共6小题，共60分。11.在研究物体做平抛运动的实验中，某同学在坐标纸上面出平抛物体如图所示的轨迹，P、A两点的水平距离等于A、B两点的水平距离，即，P、A和A、B的竖直距离分别是和，已知当地重力加速度为。（1）若是抛出点，则物体做平抛运动的初速度为______（用、、表示）；（2）根据平抛运动规律，当______时，一定不是抛出点，这时物体做平抛运动的初速度是______（用、、、表示）。【答案】①.②.③.【解析】【详解】（1）[1]若是抛出点，则从到的过程，竖直方向有解得水平方向有解得物体做平抛运动的初速度为（2）[2]、两点的水平距离等于、两点的水平距离，可知两个过程所用时间相等，若是抛出点，则有，联立可得故当时，一定不是抛出点；[3]根据竖直方向做自由落体运动，则有解得水平方向有解得物体做平抛运动的初速度为12.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中（1）下列说法正确的是______；A．实验中需要用毫米刻度尺测重物下降的高度以及用天平测量重物的质量B．实验数据出现势能减少量略大于动能增加量是正常的C．实验中可以利用来计算打点计时器打某一计数点时的速度（2）如图所示，某实验小组在进行该实验时选取的一条理想纸带，相邻计数点时间间隔为T，重力加速度为g，计数点的间距图中已经标明，如果要利用这些数据验证机械能守恒，应该满足的关系式是______。【答案】①.B②.【解析】【详解】（1）[1]A．实验中需要用毫米刻度尺测重物下降的高度，由实验原理可知可以看出两侧质量可以消除，故不需要用天平测量重物的质量，故A错误；B．因为实验中存在摩擦力，所以实验数据出现势能减少量略大于动能增加量是正常的，故B正确；C．实验中如果用来计算打点计时器打某一计数点时的速度，就说明物体做自由落体运动，那么勃然满足机械能守恒，而本实验是验证机械能是否守恒，两者矛盾，故C错误。故选B。（2）[2]由图可得，初末位置速度分别为若满足则机械能守恒，化简整理得13.某星球的平均密度和地球相同，半径是地球的n倍，地球表面的重力加速度是g，地球和该星球都可视为均匀球体。求：（1）该星球表面的重力加速度大小；（2）若该星球的第一宇宙速度是v，该星球的一颗卫星距离星球表面的高度是星球半径的3倍，该卫星的线速度大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）在星球表面，重力等于万有引力又整理得某星球的平均密度和地球相同，半径是地球的n倍，则该星球表面的重力加速度大小（2）该星球的第一宇宙速度满足该卫星由万有引力提供向心力联立解得14.如图所示，水平转台可以绕竖直轴转动，质量为m的光滑小球A用长为L的绳与转动轴相连，在小球的旁边放置一个质量也为m的木块B，A、B之间用长为L的轻杆相连，且轻杆和连接A的细绳垂直，轻绳能承受的最大拉力是T。若转台由静止开始逆时针（俯视看）缓慢加速转动，直到细绳断裂，这一过程小球与木块始终与转台保持相对静止，A、B均可以视为质点。求：（1）细绳断裂时转台的角速度；（2）从开始转动到细绳断裂，转台对木块做的功。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）对小球A，做圆周运动的向心力完全由绳子的拉力提供，细绳断裂时有解得（2）对小球A，细绳断裂时速度绳子的拉力始终与小球A速度方向垂直，不做功，根据动能定理，A、B之间的作用力对A做功大小为所以A、B之间的作用力对B做功大小为对B，根据动能定理联立解得15.如图所示，粗糙的斜面高，倾角为，斜面末端有一光滑水平面，并在点与一个竖直固定的光滑半圆轨道相连，为水平面和半圆轨道的相切点，半圆的半径为。若从斜面最高点由静止释放一个小球，小球恰好能到达半圆轨道的最高点。设小球经过点前后速率不变，且可视为质点，，。求：（1）小球和斜面之间的动摩擦因数；（2）若在斜面上另一位置由静止释放小球进入轨道后也恰好不脱离轨道，该位置到的距离；（3）在满足第（2）问题的前提下，小球在斜面上运动的总路程。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）从斜面最高点由静止释放一个小球，小球恰好能到达半圆轨道的最高点，小球在半圆轨道最高点时，重力刚好提供向心力解得从释放到半圆轨道最高点过程，根据动能定理可得解得（2）若在斜面上另一位置由静止释放的小球进入轨道后也恰好不脱离轨道，说明小球刚好到达半圆轨道圆心等高处速度为零，设该位置到的距离，根据动能定理可得解得（3）在满足第（2）问题的前提下，可知小球将在斜面和半圆轨道间多次往返运动，最终停在点，根据动能定理可得解得小球在斜面上运动的总路程为16.如图所示，一倾斜的传送带长，与水平方向夹角为，传