河南省郑州市高一（下）期末物理试题

郑州市2021一2022学年下期期末考试高一物理试题卷本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。第I卷（选择题共48分）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项特合题目要求，第9~12题有多项特合题目要求。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.物体做曲线运动时，其所受合外力（）A.不可能是恒力 B.与速度方向不在一条直线上C.总是与速度方向垂直 D.做功为零【答案】B【解析】【分析】【详解】A．物体做曲线运动时，其所受合外力可以是恒力，比如平抛运动中的重力，故A错误；B．物体做曲线运动时，其所受合外力即为加速度方向，与速度方向不在一条直线上，故B正确；C．曲线运动加速度方向不一定总与速度方向垂直，比如平抛运动，故C错误；D．物体做曲线运动时，其所受合外力可以做功，故D错误。故选B。2.500m口径的中国天眼（FAST）是世界上已建成的最大的射电望远镜，可监测脉冲星，探测引力波的存在。而引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块“拼图”，关于牛顿力学、相对论和量子力学的一些观点，下列说法正确的是（）A.牛顿通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆B.相对论认为在不同的惯性系中，物理规律的形式都是相同的C.由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值D.高速运动的μ子寿命变长这一现象，既能用相对论时空观解释，又能用经典理论解释【答案】B【解析】【详解】A．开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆。A错误；B．相对论认为在不同的惯性系中，物理规律的形式都是相同的。B正确；C．在微观、高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，牛顿力学不会失去了它的应用价值。C错误；D．高速运动的μ子寿命变长这一现象，只能用相对论时空观解释，不能用经典理论解释。D错误。故选B。3.某传动装置由甲、乙两个齿轮构成，如图所示，两个齿轮半径分别为r1、r2，若甲轮的角速度为ω，则对乙轮边缘上某点的描述正确的是（）A.角速度大小为 B.线速度大小为C.向心加速度大小为 D.向心加速度大小为【答案】A【解析】【详解】齿轮传动，甲乙两轮边缘线速度相等，即得乙轮边缘上某点角速度大小故A正确；B．乙轮边缘上某点线速度大小为故B错误；CD．乙轮边缘上某点向心加速度大小为故CD错误；故选A。4.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一个物体随着圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（）A.物体所受弹力增大，摩擦力也增大 B.物体所受弹力增大，摩擦力减小C.物体所受弹力增大，摩擦力不变 D.物体所受弹力减小，摩擦力也减小【答案】C【解析】【详解】在竖直方向上，物体所受摩擦力始终与重力平衡；在水平方向上，物体所受弹力提供向心力，当圆筒的角速度增大以后，物体所受摩擦力不变，所需向心力增大，所受弹力增大。故选C。5.如图所示，一根绳拉着小球在水平面内做匀速圆周运动，绳的固定点到圆的高度为，当地重力加速度为，则根据题中所给条件可以求出下列物理量（）A.小球运动的向心加速度 B.绳的拉力C.小球运动的线速度 D.小球运动的角速度【答案】D【解析】【详解】B．设绳子与竖直方向的夹角为，小球质量为，以小球为对象，竖直方向根据受力平衡可得解得由于小球质量和角度均未知，故无法求出绳的拉力，B错误；A．以小球为对象，根据牛顿第二定律可得解得由于角度未知，故无法求出小球运动的向心加速度，A错误；C．以小球为对象，根据牛顿第二定律可得解得由于角度未知，故无法求出小球运动的线速度，C错误；D．以小球为对象，根据牛顿第二定律可得解得根据题中所给条件可以求出小球运动的角速度，D正确；故选D。6.北京时间2022年5月10日8时54分，搭载“天舟四号”货运飞船的长征七号”遥五运载火箭，在文昌卫星发射中心点火发射，一段时间后，天舟四号货运飞船采用自主快速交会对接模式，成功对接空间站天和核心舱后向端口，发射取得圆满成功。下列说法正确的是（）A.“天舟四号”货运飞船与火箭成功分离后，火箭立即做自由落体运动B.“天舟四号”货运飞船与“天和”核心舱对接后的运行速度大于C.若“天和”核心舱在轨运行时受阻力作用，则其运行周期将变小D.中国空间站如果机动变轨到更高轨道需使空间站减速【答案】C【解析】【详解】A．“天舟四号”货运飞船与火箭成功分离后，火箭不会立即做自由落体运动，而是先上升一段距离再下落，A错误；B．是地球第一宇宙速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，“天舟四号”货运飞船与“天和”核心舱对接后的运行速度小于，B错误；C．若“天和”核心舱在轨运行时受阻力作用，轨道半径将减小，由可得，因此运行速度将最大，则其运行周期将变小，C正确；D．中国空间站如果机动变轨到更高轨道需使空间站再变轨处点火加速，D错误；故选C。7.如图所示，长为的轻质细绳一端固定在天花板上的点，另一端栓一质量为的小球，开始时细绳处于水平位置。现将小球由静止释放，细绳从水平位置运动到竖直位置，在此过程中小球沿圆弧从点运动到点，不计空气阻力，重力加速度为（）A.小球在点释放的瞬间，细绳上的拉力大小为B.小球刚运动到最低点时，细绳上的拉力大小为C.小球在最低点时速度大小为D.小球在最低点时重力的瞬时功率最大【答案】B【解析】【详解】A．小球在点释放的瞬间，根据牛顿第二定律可得由于该时刻小球的速度为零，可知细绳上的拉力大小为零，A错误；BC．小球从到的过程，根据动能定理可得解得小球在最低点时速度大小为小球在最低点，根据牛顿第二定律可得解得B正确，C错误；D．小球在最低点速度最大，但该位置重力方向与速度方向垂直，根据可知小球在最低点时重力的瞬时功率为零，D错误；故选B。8.如图所示，某同学在练习投飞镖，已知飞镖出手点比飞镖盘的圆心高，飞镖以水平初速度投出，击中飞镖盘圆心正下方某处。不计空气阻力，如果想击中飞镖盘圆心，该同学可以采取的措施是（）A.掷出位置不变，适当减小初速度B.掷出位置不变，适当增大初速度C.初速度大小不变，适当远离镖盘D.初速度大小不变，掷出位置适当降低一些【答案】B【解析】【详解】飞镖出手后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有水平方向做匀速直线运动，则有A．掷出位置不变，适当减小初速度，可知飞镖在空中的运动时间变大，飞镖下落的高度变大，飞镖击中飞镖盘位置更低，不可能击中飞镖盘圆心，A错误；B．掷出位置不变，适当增大初速度，可知飞镖在空中的运动时间变小，飞镖下落的高度变小，飞镖击中飞镖盘位置更高，可能击中飞镖盘圆心，B正确；C．初速度大小不变，适当远离飞镖盘，可知飞镖在空中的运动时间变大，飞镖下落的高度变大，飞镖击中飞镖盘位置更低，不可能击中飞镖盘圆心，C错误；D．初速度大小不变，掷出位置适当降低一些，可知飞镖在空中运动时间不变，飞镖下落的高度不变，飞镖击中飞镖盘位置更低，不可能击中飞镖盘圆心，D错误；故选B。9.一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方位置有一只小球、小球从静止开始下落，在位置接触弹簧的上端，在位置小球所受弹力大小等于重力，在位置小球速度减小到零。不计空气阻力，关于小球下降阶段下列说法中正确的是（）A.在位置小球动能最大B.从位置的过程中小球的机械能逐渐减少C.从位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加D.从位置小球重力势能的减少等于小球动能的增加【答案】BC【解析】【详解】A．小球从到做自由落体运动，从到过程，由于弹簧弹力小于小球重力，小球做加速度减小的加速运动，在位置小球所受弹力大小等于重力，此时小球加速度为零，小球的速度最大，动能最大，A错误；B．小球从位置的过程中，小球受到的弹力向上，与小球的运动方向相反，弹力对小球一直做负功，小球的机械能逐渐减少，B正确；C．由于小球在、两位置的动能均为零，根据系统机械能守恒可知，从位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加，C正确；D．根据系统机械能守恒可知，从位置小球重力势能的减少量等于小球动能与弹簧弹性势能的增加量之和，即小球重力势能的减少大于小球动能的增加，D错误；故选BC。10.如图所示，斜面倾角为θ，位于斜面底端A正上方的小球以初速度正对斜面项点B水平抛出，小球到达斜面经过的时间为t，重力加速度为g，不计空气阻力（）A.若小球以最小位移到达斜面，则B.若小球击中斜面时速度与斜面垂直，则C.若小球能击中斜面中点，则D.若小球能击中斜面中点，则【答案】BD【解析】【详解】A．若小球最小位移到达斜面，则位移垂直于斜面，根据平抛规律根据位移的偏角公式联立解得故A错误；B．若小球垂直击中斜面，则速度垂直于斜面，根据几何关系知速度偏角解得故B正确；CD．若小球击中斜面中点，根据几何关系解得故D正确，C错误。故选BD。11.我国“天问一号”火星探测器接近火星后，先后在圆轨道1、2绕火星做匀速圆周运动。轨道1、2与火星表面的距离分别为、，探测器在轨道1、2上运动周期为、，已知火星的半径为，引力常量为，不考虑火星的自转。则（）A.火星的质量为B.火星表面的重力加速度为C.探测器在轨道1和2的线速度之比为D.探测器在轨道1和2的周期之比为【答案】BD【解析】【详解】A．在轨道1上运动时，根据解得选项A错误；B．根据可得火星表面的重力加速度为选项B正确；C．根据可得探测器在轨道1和2的线速度之比为选项C错误；D．根据开普勒第三定律可知探测器在轨道1和2的周期之比为选项D正确。故选BD。12.如图所示，一根不可伸长的细绳，长为L，一端固定在天花板上的O点，另一端与质量为m的小球相连。开始时，先把小球拉至与悬点等高的a点，然后由静止释放小球，小球摆动过程中被竖直线0b上的钉子p挡住，小球绕钉子做圆周运动，已知细绳能够承受的最大拉力为F=7mg，g为重力加速度，则下列说法中正确的是（）A.当pb间距为时小球能够绕钉子做完整的圆周运动B.当pb间距为时，小球运动到b点后细绳会被拉断C.当pb间距为时，小球可做完整的圆周运动且细绳不会被拉断D.小球运动到b点时，由于细绳碰到了钉子，导致小球的速度突变【答案】BC【解析】【详解】A．当pb间距为时，由静止释放到小球达到最高点时，合外力为0，最高点速度为0，小于，小球不能绕钉子做完整的圆周运动，A错误；B．当pb间距为时，小球运动到b点时有解得此刻细线拉力为故b点后细绳会被拉断，B正确；C．当pb间距为时，小球在最低点为，此刻细线拉力为可知做完整的圆周运动且细绳不会被拉断，C正确；D．小球运动到b点时，细绳碰到了钉子，小球的速度并没有突变，只是受力发生变化，运动轨迹发生改变，b点线速度不变，D错误。故选BC。第Ⅱ卷（非选择题共52分）二、实验题（本题共2小题，共14分，请把分新得到的结果填在横线上，或按题目要求作答，）13.如图所示是一种简易的圆周运动向心力演示仪，图中A、B为两个穿在水平滑杆上并通过棉线与转轴相连的重锤。试结合下列演示现象，分析影响向心力的因素。(1)使线长LA＝LB，质量mA＞mB，加速转动横杆；现象：连接A的棉线先断；表明：在半径和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随________的增大而增大；(2)使质量mA＝mB，线长LA＞LB，加速转动横杆；现象：连接A的棉线先断；表明：在物体质量和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随________的增大而增大；(3)对任一次断线过程进行考察；现象：并不是横杆一开始转动就断线，而是加速了一段时间之后线才断的；表明：在物体质量和半径一定的条件下，圆周运动所需向心力随__________的增大而增大。【答案】①.物体质量②.转动半径③.转动角速度【解析】【详解】(1)[1]．两物体的质量mA＞mB，连接A的棉线先断，即质量越大，细线的拉力越大，则说明在半径和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随物体质量的增大而增大；(2)[2]．两物体质量mA＝mB，线长LA＞LB，而连接A的棉线先断，即细线越长，所受的拉力越大；表明在物体质量和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随转动半径的增大而增大；(3)[3]．并不是横杆一开始转动就断线，而是加速了一段时间之后随着转动速度的增大线才断的；表明在物体质量和半径一定的条件下，圆周运动所需向心力随转动角速度的增大而增大。14.某同学设计出如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律，让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间、，已知当地的重力加速度为g。（1）为了验证机械能守恒定律，该实验还必须要测量下列哪些物理量___________（填选项序号）。A.小球的质量mB.光电门1和光电门2之间的距离hC.小球从光电门1到光电门2下落的时间tD.小球的直径d（2）小球通过光电门1时的瞬时速度___________（用题中所给的物理量表示）。（3）如果不考虑空气阻力，测得的物理量间满足关系式：___________，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。（4）考虑到实际存在空气阻力，则实验过程中小球的重力势能的减少量___________（填“大于”、“小于”或“等于”）其动能的增加量。【答案】①.BD##DB②.③.④.大于【解析】【详解】（1）[1]为了验证机械能守恒定律，则有A．由上式可知，小球的质量m可以约掉，不需要测量，A错误；B．光电门1和光电门2之间的距离h需要测量，B正确；C．小球从光电门1到光电门2下落的时间t不需要测量，C错误；D．因需要求出小球的速度，根据可知小球的直径d需要测量，D正确。（2）[2]小球通过光电门1时的瞬时速度可近似等于平均速度，则有（3）[3]小球通过光电门1时的瞬时速度可近似等于平均速度，则有根据整理得（4）[4]考虑到实际存在空气阻力，则实验过程中小球重力势能的减少量大于其动能的增加量。三、计算题（本题共4小题，共38分。解答应写出必要的文宇说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）15.如图所示，一根不可伸长的轻绳绕过轻质动滑轮和一个轻质定滑轮，轻质动滑轮下方悬挂一质量为的重物，轻绳不接触滑轮的部分都是竖直的，手持轻绳末端使系统保持静止。现在用手以恒定拉力竖直向下拉动细绳末端，使细绳末端下降，该过程中摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度，求：（1）该过程中，恒力做的功；（2）该过程中，重物的重力势能增加量；（3）该过程中，重物的末速度大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）恒力F做的功为（2）在拉动绳子的过程中，重物上升的高度为重物的重力势能增加量为解得（3）根据功能关系，拉力做的功等于重物的重力势能和动能的增加量之和，则有解得16.为了保护环境，一种使用氢气燃料汽车，质量为，发动机的额定输出功率为，行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的倍。若汽车从静止开始做匀加速运动，加速度的大小为，已知重力加速度，试求：（1）汽车做匀加速运动达到的最大速度；（2）汽车做匀加速运动可持续的时间；（3）当速度为时，汽车牵引力的瞬时功率。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设汽车的牵引力为，受到的阻力为，汽车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得解得当汽车功率达到发动机的额定输出功率时，此时速度为汽车做匀加速运动的最大速度，则有解得（2）当汽车功率达到发动机的额定输出功率时，汽车结束做匀加速运动，则有解得汽车做匀加速运动可持续的时间为；（3）当汽车的速度为时，由于可知汽车正处于匀加速阶段，则汽车牵引力的瞬时功率为17.在2022年2月8日北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，18岁的中国选手谷爱凌顶住压力，在关键的第三跳以超高难度动作锁定金牌，这也是中国女子雪上项目第一个冬奥会冠军，滑雪