2022-2023学年福建省泉州市高一（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年福建省泉州市高一（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）

1.华中科技大学物理学院引力中心团队于2018年测得了当时最精确的引力常量值，国际同

行评价这项工作是“精密测量领域卓越工艺的典范”。引力常量G的国际单位是（）

A.Nm2-kg2B.N-m2-kg-2C.N-m-kg-2D.N-m-2-kg2

2.如图，将细线穿过一根内壁光滑平整的竖直空心管，在细线一端栓为...

一个小螺母，另一端挂一个篮球，摇动空心管使螺母在水平面内做圆周

运动。当螺母的转速达到一定值时，篮球就会悬停空中处于静止状态，

此时螺母（）

A.受到重力、绳子的拉力和向心力

B.受到的重力和绳子的拉力是一对平衡力

C.做圆周运动的向心力由篮球的重力提供

D.做圆周运动的向心力由重力和绳子拉力的合力提供

3.如图（a）,运动员做杠铃弯举训练，保持肘关节不动，前臂

从竖直的位置弯举到与上臂夹角为60。的位置，完成一次弯举，/

杠铃运动轨迹如图（b）。已知杠铃总质量为20kg,掌心到肘关节呼

的距离约为30an,此过程中运动员克服杠铃重力做功约为（）£

图（a）图(b)

A.60/B.90/C.112/D.120J

4.如图，跑步机履带外侧的机身上有正对的4、B两点，小明想让玩具B

履带===十=

电动车经履带沿4B连线运动。他调节跑步机的履带至水平，速度设置\

为3m/s,玩具车的速度调为6m/s,则玩具车车身与2B间的夹角应为了

（）

A.30°B.37°C.45°D.60°

5.如图，一架无人机从地面由静止开始竖直向上运动，上升10m

时刚好达到最大速度。已知无人机的质量为1kg，升力的功率恒

为90W,上升过程中空气阻力大小恒为5N,取重力加速度大小

为10m/s2,无人机上升10巾的过程()

A.做匀加速直线运动B.最大速度为9m/sC.升力做功为16引D.

经历的时间为2s

6.如图(a),倾角为37。的斜面固定在水平地面上，一小物块从底端。点以一定初速度冲上斜

面。以。点为原点，沿水平方向建立Ox坐标系，物块沿斜面运动过程中，动能作上随x的变化规

律如图(b)中的曲线I和n所示，取5出37。=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小为lOm/s2,

A.m=1kg,4—0.25B.m=1kg,〃=0.2

C.m=1.25kg,林=0.25D.m=1.25kg,〃=0.2

二、多选题(本大题共4小题，共16.0分)

7.如图，运动员定点投篮，篮球空心入网。已知篮球质量为他，出手时球心距离地面高度

为心，速度大小为篮筐距离地面高度为九2,重力加速度为9,不计空气阻力，以地面为零

势能面，忽略投篮出手过程中篮球上升的高度，贝4()

A.运动员投篮出手过程对篮球做功为

B.篮球进筐时的重力势能为小外九2-九1)

C.篮球进筐时的动能为：血/一

D.篮球进筐时的机械能为g

TH/+7N

8.2020年6月，北斗三号全球卫星导航系统的最后一颗卫星发射成功，标志着北斗三号星座

部署全面完成。该星是北斗三号系统的第三颗地球同步轨道卫星（被称为“吉星”），因为在

“吉星”家族中排行老三，也被称为“嘉（读'zh6'）星"。“嘉星”的（）

A.线速度大于第一宇宙速度

B.角速度大于月球绕地球运行的角速度

C.向心加速度大于地面的重力加速度

A.碟子即将相对转盘滑动时的线速度大小为/年

B.该过程中，转盘对碟子作用力做功为零

C.该过程中，转盘对碟子作用力做功为2b•卬ng

D.更换〃相同、m不同的碟子，重复上述操作，碟子在餐桌上的落点与。点距离均相同

10.如图，倾角为30。的传送带逆时针匀速转动，将质量为m的物块轻放到

传送带上端，物块下降高度h时，恰与传送带共速。已知物块与传送带间的

动摩擦因数〃=?,重力加速度大小为g,则此过程中（）

A.传送带对物块的摩擦力做功为27ngh

B.物块的机械能变化量为mgh

C.系统因摩擦产生的热量为2mgh

D.因放上物块，电动机多消耗的电能为

三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）

11.如图，一辆质量为1600kg的汽车驶过凹凸形路面。汽车驶过顶端P和底部Q两点时对路

面的压力大小分别为Np、NQ,则NpNQ（选填“大于”“小于”或“等于"）。若己知

汽车驶过P点时速度大小为10m/s,P点处圆弧半径为40m,重力加速度大小g=10m/s2,则

NP=N。

Q

12.如图，一质量为小、长度为L的均匀柔软细绳上端悬挂在天

花板上的P点。若以细绳的下端Q所在水平面为零势能面，重力加

速度大小为g,则细绳的重力势能为；将细绳的下端Q缓

慢地向上拉起至P点，使细绳对折，则细绳的重力势能增加了

四、实验题(本大题共2小题，共14.0分)

13.某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。•根轻细线系住钢球，悬挂在铁架台的

。点，钢球静止于4点，光电门固定在4点的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片遮光条。

(1)将钢球拉至某位置，记录此时钢球球心到钢球在4点时的(选填“顶端”“球心”

或“底端”)之间的竖直距离人

(2)将钢球由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间3并测出遮光条的宽度d,则钢球

经过4点时的速率为。

(3)已知重力加速度大小为g,如果满足关系式：,就验证了钢球向下摆动过程中机械

能守恒。(用题中所给符号表达)

14.用如图(a)装置研究平抛运动的规律。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。

钢球沿斜槽轨道滑下后飞出，落在水平挡板MN上，在白纸上留下一个痕迹点。移动挡板，重

新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

(1)下列实验条件必须满足的有。

A.斜槽轨道光滑

A斜槽轨道末段水平

C挡板高度等间距变化

D每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

(2)如图(b),在轨迹上取a、b、c、d四个点，钢球经过ab和be的时间(选填“相等”

或“不相等”)。已知图中小方格的边长为3重力加速度大小为g,钢球平抛的初速度大小为

(用L、g表示)，钢球经过氏d点的竖直方向分速度大小之比为。

图(a)图(b)

五、简答题(本大题共4小题，共38.0分)

15.拖把是由拖杆和拖把头构成的清洁工具。某同学保持拖杆

与水平方向的夹角。=53°,用沿拖杆方向的恒力尸=40N推动

拖把头，使其由静止开始在水平地面沿直线运动位移s=2m,

如图所示。已知拖把头的质量m=2kg,拖杆质量不计，拖把头

与地面间的摩擦力/=16/V,取重力加速度大小g=10m/s2,

s讥53°=0.8,cos53°=0.6,求该过程

(1)恒力F做的功力；

(2)恒力F做功的平均功率P。

16.如图，固定在竖直平面内的［圆弧形光滑轨道半径为R,4端与圆心。等高,

C端在。的正上方。一个质量为m的小球在4点正上方P点处由静止开始释放，

自由下落至4点无碰撞进入轨道，到达C点时对轨道的压力大小为3mg,忽略

B

空气阻力，重力加速度大小为g。求：

(1)P点与A点的高度差无；

(2)小球运动到轨道最低点B点时，轨道对小球的支持力大小NB。

17.1687年牛顿提出了万有引力定律，并通过“月一地检验”证明了地球对地面物体的引力

与地球对月球的引力具有相同的性质。

(1)从离水平地面高九=4.9m处，以为=3m/s的初速度水平抛出一小石块，其落地点到抛出

点的水平距离为x—3m»求地球表面的重力加速度大小g；

(2)月球绕地球公转的周期约为T=2.4X1。65,地球的半径约为R=6.4x1。6M，月球绕地

球公转的半径r约为地球半径R的60倍，取兀2=9.8。估算g与月球的向心加速度大小a的比值

的；

(3)请结合万有引力定律，求出地球表面的重力加速度大小g'与月球轨道位置的重力加速度大

小优的比值的；通过比较好与心，论证地球对小石块的力与地球对月球的力都是万有引力。

18.如图(a),倾角为30。的固定斜面底端固定一轻弹簧，顶端与一水平面相连；一轻绳将斜

面上的物块4通过轻质定滑轮与水平面上的物块B相连。先将B锁定，使细绳处于拉紧状态，

滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧细绳与水平面平行。解除锁定，4、B开始滑动，B始终未与

滑轮相碰。以物块4的初始位置为原点0,沿斜面向下建立坐标系Ox,弹簧对物块4的弹力尸大

小随物块4的位置坐标x的变化关系如图(6)。已知物块4、B的质量均为m=1kg,重力加速

度大小为g=10m/s2,弹簧始终在弹性限度范围内，忽略一切摩擦阻力，求：

(1)滑块4刚接触弹簧时的动能；

(2)滑块4下滑过程的最大速度；

(3)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。

答案和解析

1.【答案】B

【解析】解：由万有引力定律

F=G*

解得：G=%

mM

公式中，质量m的单位为kg,距离r的单位为小，引力F的单位为N,由公式知G的单位为N•机2・

kg-2,故4cZ)错误，B正确。

故选：B。

根据牛顿的万有引力定律F=G罢，由m、八F三个物理量的单位推导出G的单位。

本题主要考查对单位制的理解与应用，在国际单位制中，除了七个基本单位之外，其他物理量的

单位都是导出单位，可以由物理公式推导出来。

2.【答案】D

【解析】解：4受力分析，螺母受到重力、绳子的拉力，故A错误；

B.对螺母受力分析，螺母受重力和绳子的拉力不在同一条直线上，不是平衡力，故B错误；

CD螺母做圆周运动的向心力由重力和绳子拉力的合力提供，故C错误，O正确。

故选：D。

向心力是效果力；

螺母合力提供向心力，受力不平衡；

螺母受到重力和绳子的拉力的合力提供向心力。

受力平衡时的力才是平衡力，根据实际受力情况，分析向心力。

3.【答案】B

【解析】解：根据功的定义式可知，运动员克服杠铃重力做功约为：

W=mg(x+xcos60°)

其中％=30cm=0.3m

代入数据得：W=90/,故ACO错误，3正确。

故选：B。

根据重力做功的特点计算克服重力做功的大小。

本题考查了重力做功的计算，注意理解重力做功特点，重力做功与重力势能关系，注意重力做功

与克服重力做功的不同。

4.【答案】A

【解析】解：设玩具车车身与AB之间的夹角为。，车速为〃，履带的速度为%,使玩具电动车经履

带沿4B连线运动，则玩具车在垂直4B方向的分速度要与履带的速度大小相同，方向相反，如图

所示

B

代入数据解得0=30。，故4正确，BCD错误。

故选：儿

依题意，玩具车在垂直48方向的分速度要与履带的速度大小相同，方向相反，列式，即可解答。

本题考查学生对实际问题的分析能力，解题关键是分析出玩具车在垂直AB方向的分速度要与履带

的速度大小相同，方向相反。

5.【答案】C

【解析】解：4无人机以恒定功率上升，由

P=Fv

可知速度增大，则升力减小，由

_F—f—mg

CL-

m

可知无人机做加速度减小的加速直线运动，故A错误；

B.上升的最大速度为

P90..

%=诉=何7n/s=r6m/s

故8错误；

C.由动能定理可得

W-；m麻=(f+mg)h

解得升力做功

W=+(f+mg)h=jx1x62；+(5+1X10)X10/=168/

故C正确；

。.由W=Pt可得

,W168r。7

"万=■$"1.87s

故。错误；

故选：c。

根据a=上巨电求出加速度变化；

m

根据无人机的合力为零速度达到最大，结合功率与速度的关系式p=尸"可求出最大速度；

功率恒定时，利用动能定理求出上升的高度；

根据勿=Pt求出时间。

熟练掌握恒定功率启动模型和动能定理是解决本题关键。

6.【答案】A

【解析】解：根据动能定理，对上滑过程有：一〃mgcos37°x^^-mg"cm37°=0—Eko,

中60—47,x—0.4m)

对全程有：-2x〃mgcos370x^^=Eki-Eko，(其中&】=2/)

解得：m=1kg,n=0.25,故A正确，BCD错误。

故选：A.

根据动能定理列式，结合图像，求质量和摩擦因数。

本题考查学生对动能定理的应用，以及数学和物理相结合的知识，难度中等。

7.【答案】AD

【解析】解：4、对于投篮过程，由动能定理知运动员投篮出手过程对篮球做功为W=^m卢-0=

故A正确；

B、以地面为零势能面，篮球进筐时相对于地面的高度为电，则篮球进筐时的重力势能为小。电，

故8错误：

C、设篮球进筐时的动能为&,篮球从抛出到进筐，由动能定理得

12

-mg(h2-电)=Ek-

2

解得：Ek=1mv—mg(h2~^i)»故C错误;

。、篮球抛出时的机械能为E=7ngb+；m/,根据机械能守恒定律，篮球进筐时的机械能等于

篮球抛出时的机械能，所以篮球进筐时的机械能为^m^+nigb，故。正确。

故选：AD.

根据动能定理求解运动员投篮出手过程对篮球做功；根据篮球进筐时相对于零势能面的高度，求

解篮球进筐时的重力势能；根据动能定理求篮球进筐时的动能；根据机械能守恒定律求篮球进筐

时的机械能。

本题考查动能定理和机械能守恒定律的综合应用，关键在于分析清楚题意，灵活选取研究的过程，

应用动能定理或机械能守恒定律列式即可正确解题。

8.【答案】BD

【解析】解：4、第一宇宙速度为卫星的最小发射速度，也最大环绕速度，即为物体环绕地球表

面做匀速圆周运动时的线速度大小，根据万有引力提供向心力得

八Mmv2

b—R2r=HI—R

可得：u=J甲，可知轨道半径越大，线速度越小，而“矗星”的轨道半径大于地球半径，所以，

“嘉星”的线速度小于近地卫星的速度，即小于第一宇宙速度，故A错误；

B、根据万有引力充当向心力有G繁=H132R

解得：3=J胃

可知轨道半径约小，角速度越大，“嘉星”的轨道半径小于月球绕地球运行的轨道半径，所以“嘉

星”的角速度大于月球绕地球运行的角速度，故B正确；

C、根据牛顿第二定律有：G^=ma,解得：a岑,可知轨道半径越大，加速度越小，而“嘉

星”位于地球表面上空一定高度处，轨道半径大于地球半径，所以“嘉星”的向心加速度小于地

面的重力加速度，故C错误；

。、根据题意可知，该星是北斗三号系统的第三颗地球同步轨道卫星，而地球同步卫星的轨道半

径是一个确定的值，所以该“矗星”的轨道半径与前两颗“嘉星”的轨道半径相同，故。正确。

故选：BD。

第一宇宙速度是最大环绕速度，根据卫星速度公式〃=分析“矗星”的线速度与第一宇宙速

度的关系；根据万有引力充当向心力列式，分析角速度与月球绕地球运行的角速度关系；根据牛

顿第二定律列式，分析向心加速度与地面的重力加速度关系；结合地球同步轨道卫星的半径是一

定的分析。

对于卫星，要搞清向心力来源，根据万有引力提供向心力列式，分析各个量的关系。

9.【答案】AD

【解析】解：4、碟子即将相对转盘滑动时，最大静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律得：

V2

4mg=m-

解得：v=yjfigr

故A正确；

BC、碟子从静止开始转动到刚好离开转盘时，由动能定理得：W=\mv2=\nmgr

则转盘对碟子作用力做功不为零，故BC错误；

D、碟子离开转盘后做平抛运动，设转盘距桌面的竖直高度为九，根据平抛运动规律有：h=^gt2

X=vt

根据几何知识可知碟子在餐桌上的落点与。点距离为S=7产+%2

联立解得：s=Ir2+

N9

由上述公式可知碟子在餐桌上的落点到。点距离与zn无关，所以碟子在餐桌上的落点与。点距离均

相同，故。正确。

故选：AD.

碟子与转盘一起做匀速圆周运动，即将发生相对滑动时，最大静摩擦力提供向心力，根据牛顿第

二定律求解临界速度；根据动能定理分析转盘对碟子作用力做功；碟子飞出后做平抛运动，根据

平抛运动规律和几何关系求解落点与。点距离的大小，分析即可•

本题考查匀速圆周运动和平抛运动，解题关键是分析好碟子的受力情况，明确向心力来源，会根

据动能定理求解变力做功。

10.【答案】BD

【解析】解:AB、传送带对物块的摩擦力做功为叼=jimgcos30°■=~^m9'，3八=mgh>

则物块的机械能变化量为mg/i,故A错误，8正确；

C、设传送带的速度为力从开始至共速时间为3则对物块有：式物=&=号3即仇=4八

物块与传送带间的相对位移大小为=仇-工物=区-当t=?=券=2/i,系统因摩擦产生的热

量为Q-^mgcos30°-Ax—^-mg-三•2h-mgh>故C错误；

。、物块沿斜面方向所受合力大小为：F—mgsin30°+nmgcos30°—mg-+^-mg-—mg

由动能定理知共速时物块动能为%=F'=mg-2h=2mgh

因放上物块，电动机多消耗的电能为：W=Ek+Wf-mgh=2mgh+mgh-mgh=2mgh,故

。正确。

故选：BD。

根据功的计算公式求解传送带对物块的摩擦力做功，根据功能关系求解物块的机械能变化量；根

据物块与传送带间的相对位移求解系统因摩擦产生的热量；根据动能定理求出共速时物块动能，

再由能量守恒定律求解电动机多消耗的电能。

本题是传送带问题，根据题意分析清楚物块的运动过程是解题的前提，明确功与能的关系，根据

相对位移求解系统因摩擦产生的热量是关键。

11.【答案】小于1.2x104

【解析】解：汽车驶过顶端P点有

解得

Vp

NP=mg-

Rp

车驶过底部Q点有

NQ-mg=mf-

“RQ

解得

VQ

NQ=mg+mf-

YRQ

可知，Np小于NQ;

若已知汽车驶过P点时速度大小为lOm/s,P点处圆弧半径为40m,根据上述解得

102

N=1600x10/V-1600x=1.2X104/V

rP40

故答案为：小于，1.2x104»

汽车经过P点和Q点时.，对汽车受力分析，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律判断汽车对两点的压

力大小；代入数据求解Np。

本题考查竖直面内的圆周运动，解题关键是对汽车做好受力分析，结合牛顿第二定律分析求解即

可。

12.【答案】^mgL^mgL

【解析】解：以细绳的下端Q所在水平面为零势能面，细绳的重心到零势能面的高度为，，则细绳

的重力势能为Ep-mg^-^mgL

使细绳对折，此时细绳的重心到零势能面的高度为X3则细绳的重力势能增加量为

311

%=-mgL--mgL=

故答案为：^mgL,^mgLo

以细绳的下端Q所在水平面为零势能面，根据细绳的重心到零势能面的高度求细绳的重力势能。

根据重心上升的高度求细绳的重力势能增加量。

本题中细绳不能看成质点，要考虑重心到零势能面的高度来确定重力势能的大小。

13.【答案】球心（mg/i=或g/i=

【解析】解：（1）小球下落的高度为初、末位置球心间的竖直距离，即钢球球心到钢球在4点时的

球心之间的竖直距离人。

（2）钢球经过4点时的速率为V=g

(3)初位置的机械能为mgh

1

22

末位置的机械能为E末=1mv2-

若机械能守恒，则满足

即mg/i=^m(Y)2

或者g/t=*)2。

故答案为：(1)球心；(2)(;(3)mgh=或gh=K)2。

(1)球下落的高度为初、末位置球心间的竖直距离，据此分析作答；

(2)根据极短时间内的平均速度求解钢球经过4的瞬时速度；

(3)根据机械能守恒定律推导关系式。

本题主要考查了验证机械能守恒定律，要理解光电门测定瞬时速度的原理；关键是求解动能的增

加量和重力势能的减小量。

14.【答案】BD相等2/瓦3：7

【解析】解：(1)4斜槽轨道是否光滑对本实验没有影响，故A错误；

员为保证钢球飞出时速度水平，所以斜槽轨道末段需要水平，故8正确；

C.挡板只要能记录下钢球在不同高度时的不同位置，不需要等间距变化，故C错误；

。.为保证钢球飞出时的速度不变，需要从同一位置释放才可，故。正确。

故选：BD。

(2)由于钢球在水平方向的分运动为匀速直线运动，其中尤ab="bc，则钢球经过时和be的时间相

等。

在竖直方向有

Ay—L=gT2

在水平方向

以=竿=2y/~gL

钢球经过6点的竖直方向分速度为

钢球经过C点的竖直方向分速度为

5L

%=行

则钢球经过d点的竖直方向分速度为

vdy="+=芸

钢球经过b、d点的竖直方向分速度大小之比为

Vby：vdy=3:7

故答案为：(1)BD；(2)相等，3：7。

(1)根据实验原理和注意事项分析判断；

(2)根据图中点迹间水平距离相等，判断点迹间的时间间隔相等，根据竖直方向相邻相等时间内位

移差为定值计算时间，再根据匀速运动规律计算初速度，根据竖直方向自由落体运动规律计算速

度比值。

本题关键是掌握平抛运动在竖直方向的运动规律计算出相邻点迹的时间间隔。

15.【答案】解：(1)恒力F做的功为：

W=Fscos53°

解得：W=487

(2)由牛顿第二定律得：

Fcos53°-f=ma

由运动学公式得：

s=^at2

恒力F做功的平均功率为：

P=-t

联立解得：P=48W

答：(1)恒力F做的功W为48/：

(2)恒力F做功的平均功率P为48小。

【解析】根据功的公式W=Fscosa计算恒力F做的功W；根据平均功率公式P=/计算恒力F做功

的平均功率P。

本题考查了功和平均功率的计算，注意功的公式W=Fscosa适用条件是恒力做功。

16.【答案】解：(1)设小球经C点时的速度大小为女，根据牛顿第二定律得

pi

Nc+mg=

K

小球从P到c过程，根据动能定理得

mg(/i-R)=2mvc

联立解得九=3R

(2)设球经过B点时速度大小为%,从8到C过程，根据动能定理得

—mgx2cRn=-1mv^2--1mv^7

球经过B点时，根据牛顿第二定律得

NB-mg=小常

联立解得NB=9mg

答：(1)P点与4点的高度差九为3R；

(2)小球运动到轨道最低点8点时;轨道对小球的支持力大小N-为9mg。

【解析】通过C点时对轨道的压力大小为3mg,用牛顿第二定律和向心力公式求出C点速度，再对

PC过程用动能定理，可求P点与4点的高度差九；从B到C过程，根据动能定理可得B点速度，小球

运动到轨道最低点B点时，用牛顿第二定律和向心力公式求出轨道对小球的支持力。

本题要求我们熟练掌握动能定理和向心力公式，难度不大，是一道比较典型的题。

17.【答案】解：(1)石块做平抛运动，水平初速度为=3m/s,水平位移为x=3m,竖直位移为

h=4.9m。

设石块的运动时间为3地球表面的重力加速度大小为g,由运动学公式得：

x=vot

九=/户

联立解得：g=9.8m/s2

(2)月球绕地球公转的周期T=2.4xl06s,轨道半径r=60R=60x6.4x106m,设月球绕地球

转的向心加速度为Q,由向心加速度公式得

47r2

g与月球的向心加速度大小a的比值的

解得：ki=3750

(3)设地球的质量为M,石块的质量为m,月球的质量为m',地球的半径为R,则有

„Mm,

6铲=mg

G鬻=m'a/

联立得：&=£=捻=602=3600

由的«k2,可以证明地球对小石块的力与地球对月球的力都是万有引力。

答：(1