2022-2023学年湖南省张家界市高一（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年湖南省张家界市高一（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的。其原理可简化为图中所示的

模型。4、B是转动的齿轮边缘的两点，则下列说法中正确的是（）

A.A、B两点的角速度相等

B.A、B两点的线速度大小相等

C.A点的周期等于B点的周期

D.4点的向心加速度等于B点的向心加速度

2.建筑工人用如图所示装置将建筑材料提升到高处，工人在高处平台上向右做匀速直线运

动（运动过程中手握绳的高度不变），当手牵引的绳与水平方向的夹角为0=53。时，重物上升

的速度大小为lm∕s,则当。=37。时，重物上升的速度大小为（）

3454

CA

----

45m∕/S43

3.已知地球质量为M,半径为R,引力常量为G。质量为m的导弹被发射到离地面高度为九时,

受到地球的万有引力大小为（）

Mm

r(JT

A.(R+h)2

「Mm

B.G不

Mm

C.Gr声

Mm

(rJT

D.(Rf)2

4.如图所示，在倾角为。的斜面上4点以水平速度为抛出一个小球，不计空气阻力，它落到

斜面上B点所用的时间为（）

2vQSinθ

A.

9

2vQtanΘ

B.

9

vsinθ

C.0

9

VQtanO

D.

9

5.如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动.若该同学上半身的质量约为全身质量的

I，她在讥内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m,^.g=10m∕s2,

则她在Inl讥内克服重力做的功MZ和相应的功率P约为（）

AN=4500/,P=75M∕B.W=7500/,P=125勿

C.W=4500/,P=150WD.W=7500/,P=250W

6.农民在水田里把多棵秧苗同时斜向上抛出，秧苗的初速度大小相等，方向不同，。表示抛

出速度方向与水平地面的夹角。不计空气阻力，关于秧苗的运动，正确的说法是（）

A.。越大，秧苗被抛得越远B.。不同，抛秧的远近一定不同

C.8越大，秧苗在空中的时间越长D.。越大，秧苗落到地面的速度越大

7.如图所示，粗糙程度处处相同的半圆形竖直轨道固定放置，其半径为R,直径POQ水平。

一质量为m的小物块（可视为质点）自P点由静止开始沿轨道下滑，滑到轨道最低点N时，小物

块对轨道的压力为2mg,g为重力加速度的大小。则下列说法正确的是（）

A.小物块到达最低点N时的速度大小为

B.小物块从P点运动到N点的过程中重力做功为2rngR

C.小物块从P点开始运动经过N点后恰好可以到达Q点

D.小物块从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功为TTngR

8.流量是指单位时间内通过管道横截面的流体体积，在生活中经常需要测量流量来解决实

际问题。环保人员在检查时发现一根排污管正在向外满口排出大量污水，如图所示。他测出

水平管口距落点的竖直高度为九，管口的直径为d,污水落点距管口的水平距离为，，重力加速

度为g。根据这些测量计算排出污水的流量为（）

∕

g1212弛1

加

BQ以CQ/dDQ

-=-=-U√=-

πld244g4Zd

ʌ-Q=i2/l

二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）

9.如图所示，4、B两个相同的茶杯放在餐桌上的自动转盘上，。为转盘圆心，B、。间距大

于4、O间距，B杯中装满水，A杯是空杯，转盘在电动机的带动下匀速转动，4、B两杯与转

盘始终保持相对静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（）

A.4受到的摩擦力比B的大B.B受到的摩擦力比A的大

C.增大转动的角速度，B一定先滑动D.增大转动的角速度，4有可能先滑动

10.在如图列举的各个实例中，不考虑空气阻力，叙述正确的是（）

A

3

≡

≡

b

~

甲丙T

A.甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体4机械能守恒

B.乙图中，用平行于斜面向下的大小等于摩擦力的拉力F作用下物体B沿斜面下滑时（斜面2

不动），物体B机械能保持不变

C.丙图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上30。角释放后绕光滑支点摆动，小球只有重力势

能与动能的相互转化，则丙图中小球机械能守恒

D.丁图中，3越来越大，小球慢慢升高，小球的机械能仍然守恒

11.如图所示，神舟十五号飞船4、空间站B分别沿逆时针方向绕地球的中心O做匀速圆周运

动，周期分别为7\、T2。在某时刻飞船和空间站相距最近，空间站8离地面高度约为400kn‰

下列说法正确的是()

A.飞船4和空间站B下一次相距最近需经过时间苦"

B.飞船4要与空间站B对接，可以向其运动相反方向喷气

C.飞船Z与空间站B对接后的周期大于地球同步卫星的周期

D.飞船4与空间站B绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为*放

12.从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能EP之和，取地面为重

力势能零点，该物体的E总和EP随它离开地面的高度九的变化如图所示。重力加速度取IOm'2。

由图中数据可得正确的()

A.物体的质量为2.5kg

B.h=0时，物体的速率为Iom/s

C.∕ι=2m时，物体的动能Ek=50/

D.从地面至九=4m,物体的动能减少20/

三'实验题(本大题共3小题，共18.0分)

13.在“探究向心力大小的表达式”实验中，所用向心力演示器如图(α)所示。图(b)是演示

器部分原理示意图：其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的2倍，轮④的半径

是轮⑤的2倍，两转臂上黑白格的长度相等。A、B、C为三根固定在转臂上的挡板，可与转

臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力，图(α)中的标尺1和2可以显示出两球所

受向心力的大小关系。可供选择的实验球有：质量均为2m的球1和球2,质量为Tn的球3。

(1)在研究向心力的大小F与质量小、角速度3和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学

中的o

A.理想实验法

B.等效替代法

C.控制变量法

D演绎法

(2)为探究向心力与圆周运动轨道半径的关系，实验时应将皮带与轮①和轮相连，同

时选择球1和球2作为实验球；

(3)若实验时将皮带与轮②和轮⑤相连，此时轮②和轮⑤的角速度之比为。

14.在做“研究平抛运动”的实验中：

(1)安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，目的是。

A.保证小球在空中运动的时间每次都相等

8.保证小球飞出时，初速度方向水平

C.保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小

D保证小球运动的轨迹是一条抛物线

(2)下列哪些因素会使“研究平抛运动”实验的误差增大。

A小球从斜槽同一高度以不同速度释放

8.用等大的空心塑料球代替实心金属球

C.小球与斜槽之间有摩擦

D根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上选取用来计算的点迹时没有选取抛出点

(3)甲同学将小球从斜槽上释放，乙同学用频闪照相机对从槽口飞出的小球进行拍摄，每隔

0.05S拍摄一次，拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻

两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段。和U的长度之比为1：2.重力加速度g取

10m∕s2,不计空气阻力。k对应的实际距离为结果均保留根号)。

15.验证机械能守恒定律实验中：

(1)如图所示，释放纸带前，四位同学操作正确的是(填甲、乙、丙、或丁)。

(2)正确操作以后，得到一条纸带如图戊所示，O为打点计时器打下的第一个点，重物的质量

为200g,重力加速度g取9.8τn∕s2,则打点计时器打下点B时重物的重力势能比刚开始下落时

减少了J,重物在点B的速度为m∕s,由此可以算出重物的动能增加量，重力

势能的减少量和动能的增加量在误差允许的范围内近似相等，则验证了机械能守恒定律。(结

果保留三位有效数字)

OABC

WIl而IIllI而IIlllIiI而WIillllW而I”川川川∣∣而IlllnnIInllIMIlmI川川IIIllll川∣∣∣川而IIlIl

OICm2345678g012

戊

四、简答题(本大题共3小题，共9.0分)

16.假设未来的人类登上某一地外行星。一小球在距离该星球表面八处自由下落，经过时间t

落到星球表面，无空气阻力。设这个行星的半径为R,万有引力常量为G,回答下面问题：

(I)该行星表面的重力加速度大小；

(2)该行星的质量；

(3)如果将来要在这颗行星上发射环绕卫星，环绕这个行星的第一宇宙速度大小约为多少？

17.如图所示，半径R=0.40m的光滑半圆轨道处于竖直平面内，半圆与水平地面切于圆的

端点4一小球在水平地面上向左运动到A点后以一定的初速度为冲上半圆环，沿轨道恰好通

过最高点B点，最后小球落在C点。(取重力加速度g=10m∕s2)不计空气阻力。求：

(1)小球到达B点的速度如；

(2)4、C间的距离s；

(3)小球过4点的速度火。

18.如甲图所示为安装在公路上强制过往车辆减速的减速带，现有一水平道路上连续安装有

10个减速带(图乙中末完全画出)，相邻减速带间的距离均为《每个减速带宽度远小于I,可忽

略不计)；现有一质量为nt的电动小车(可视为质点)从第1减速带前某处以恒定功率P启动，到

达第1减速带前已达到最大行驶速度孙。已知小车每次通过减速带时所损失的机械能与其行驶

速度相关，测量发现，小车在通过第5个减速带后，通过相邻两减速带间的时间均为久通过

第10个减速带时立即关闭电门无动力滑行，小车在水平路面上继续滑行距离S后停下。已知小

车与路面间的阻力大小恒定，空气阻力不计。

(1)求小车与路面间的阻力/的大小；

(2)求小车通过第5个减速带后，通过每一个减速带时所损失的机械能；

(3)若小车通过前5个减速带时损失的总机械能是其通过后5个减速带时所损失总机械能的1.6

倍，求小车从第1个减速带运动至第5个减速带所用的时间％。

答案和解析

1.【答案】B

【解析】解：4B.两轮的边缘线速度大小相同，根据D=<υr可知，半径大的角速度小，即4点的角

速度小于B点的角速度，故A错误，8正确；

C根据T=型可知，4点的周期大于B点的周期，故C错误；

ω

D根据α=u3可知，A点的向心加速度小于B点的向心加速度，故。错误。

故选：B。

同缘传动时，边缘点的线速度相等；同轴传动时，角速度相等，再根据公式可求。

本题关键明确同缘传动同轴传动的特点，关键在于灵活应用向心加速度公式。

2.【答案】D

【解析】解：设人运动的速度大小为外根据重物上升的速度为人沿绳方向的分速度，由图可知

V2—vcos37°

已知/=lm∕s,则

代入数据整理解得

4,

V2=-jm∕s

故。正确，ABC错误。

故选：Do

人的运动是合运动，其速度"沿绳子方向的分速度大小等于货物的速度，根据几何关系得出货物的

速度，再分析其变化。

本题是绳端速度的分解问题，关键知道人沿绳子方向的分速度大小等于重物上升的速度大小。将

人的运动速度〃沿绳子和垂直于绳分解。

3.【答案】A

【解析】解：根据万有引力公式有：F=G等，其中r=R+Q

可得导弹受到地球的万有引力大小为：FG

=7(«+⅛«)

故BCD错误，A正确。

故选：A.

利用万有引力公式结合题给已知条件，即可求出导弹受到地球的万有引力大小。

本题考查万有引力定律公式的应用，解决本题关键掌握万有引力的大小公式尸=G等，以及知道

7•为导弹到地心的距离。

4【答案】B

【解析】解：设AB之间的距离为3

则：水平方向：Lcosθ=V0t

竖直方向：Lsinθ=^gt2

联立解得：t=若"

故选：

解决平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动,

竖直方向做自由落体运动，两个方向上运动的时间相同。

本题就是对平抛运动规律的直接应用，本题难度不大。

5.【答案】4

【解析】解：每次上半身重心上升的距离均为h=0.3τn,该同学的质量为m=50kg

则她每一次克服重力做的功：W1=1mgh=∣×50×10×0.37=90/；

她在Im讥内克服重力做的功W=50Wl=50X907=4500/

相应的功率为：P=9=等勿=75W,故A正确，Ba)错误。

COU

故选：儿

仰卧起坐的过程中该同学克服重力做功，由公式W=Ulg九即可求出每一次克服重力做的功，然后

求出她在InIin内克服重力做的功小，再由功与所用时间之比求功率。

解答本题时，要知道人不能看成质点，要根据重心上升的高度求克服重力做的功。

6.【答案】C

【解析】

【分析】

将秧苗的速度分解到水平方向和竖直方向，根据其运动特点，结合运动学公式完成分析；根据机

械能守恒分析出秧苗落到地面的速度大小关系。

本题主要考查了斜抛运动的相关应用，熟悉运动的合成和分解，根据运动的独立性，结合运动学

公式完成分析。

【解答】

C、将秧苗的速度分解到水平方向上和竖直方向上，则水平方向上的速度为以=%cosO,竖直方

2

向上的速度为为=v0sinθ,。越大，竖直方向的初速度越大，根据UOS讥。=gt1,(vosin0)=2gh1,

可知竖直向上运动的时间越长，竖直上升高度就越大，因此下落的时间也长，所以秧苗在空中的

运动时间越长，故C正确；

AB,秧苗被抛的水平距离为X=OOCOsθ)3。越大，VOCoSe就越小，t越大，抛得不一定远，根据

数学知识可知，。不同时，秧苗的远近也有可能相同，故AB错误；

。、秧苗在空中运动的过程中只有重力做功，其机械能守恒，落地和抛出时基本处于同一高度，

故落地时的速度大小等于抛出时的速度大小，与抛出时的角度无关，故。错误；

故选:Co

7.【答案】D

【解析】解：4、设小物块到达最低点N时的速度大小为外在N点，根据牛顿第二定律得：FN-mg=

由题意知：FN=2mg<,联立得：V=IgR,故A错误。

8、小物块从P点运动到N点的过程中下降的高度为R,则重力做功为TngR,故B错误。

C、由于小物块要克服摩擦力做功，机械能不断减少，所以小物块不可能到达Q点，故C错误。

2

。、小物块从P点运动到N点的过程，由动能定理得：mgR-Wf=1mv-Q,可得克服摩擦力所

做的功为：Wf—mgR,故。正确。

故选：。。

分析小物块在N点的受力情况，由牛顿第二定律和向心力结合求小物块到达最低点N时的速度。根

据下滑的高度求重力做功，由动能定理求克服摩擦力所做的功。结合能量守恒定律分析小物块能

否到达Q点。

本题主要考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用，要知道在最低点，靠重力和支持力的合力

提供向心力。

8.【答案】4

【解析】解：由题可知，水流出排污管后做平抛运动

h=3gt2

I=v01

解得：%=f∕⅛

则排出污水的流量为

Q=Sv0=^fʃɪ,故A正确，BCQ错误；

故选:Aa

根据平抛运动在不同方向上的运动特点得出水流的初速度，结合流量的计算公式即可完成分析。

本题主要考查了平抛运动的相关应用，理解平抛运动在不同方向上的运动特点，结合运动学公式

即可完成分析。

9.【答案】BC

【解析】解：48.茶杯随转盘转时，两物体角速度相同，由静摩擦力提供向心力，则有

f=mω2r

由于

mB>mA

rB>rA

则B受到的摩擦力比A的大，故A错误，8正确;

CD.设茶杯发生滑动的临界角速度为3°,则有

μmg=mωθr

得

3。Y

由此可知，增大转动的角速度，B一定先滑动，故C正确，Q错误。

故选：BC.,

两物块4和B随着圆盘转动时，始终与圆盘保持相对静止，都做匀速圆周运动，判断A、B所受的

摩擦力大小；

由牛顿第二定律求出4、B两物块与圆盘保持相对静止的最大角速度。

本题是匀速圆周运动中连接体问题，既要隔离研究，也要抓住它们之间的联系：角速度相等、绳

子拉力大小相等.

10.【答案】BC

【解析】解：力、甲图中，物体4将弹簧压缩的过程中，对于物体4与弹簧组成的系统，只有重力

和弹力做功，系统的机械能守恒，由于弹簧的弹性势能不断增加，故物体A的机械能不断减少，

故A错误；

B、乙图中，用平行于斜面向下的大小等于摩擦力的拉力尸作用下物体B沿斜面下滑时（斜面4不动）,

对物体B,除重力外的其他力所做功的代数和为零，所以物体B机械能保持不变，故8正确；

C、丙图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上30。角释放后绕光滑支点摆动，小球发生重力势能与

动能的相互转化，则丙图中小球的机械能守恒，故C正确；

丁图中，3越来越大，小球慢慢升高，小球圆周运动的半径r也越来越大，由U=cυr可知，小

球的线速度也越来越大，可知小球的动能和重力势能均增大，故小球的机械能增大，故。错误。

故选：BC.

根据机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功，判断机械能是否守恒，也可以根据机械能的概念

判断。

本题的关键要掌握判断机械能守恒的两种方法：一是条件法：只有重力或弹力做功；二是概念法：

机械能等于动能和重力势能之和。

IL【答案】AB

【解析】解：4、设飞船4和空间站B下一次相距最近需经过时间为3则有（4-为t=2兀，解得：

1112

t=#景，故A正确；

72一71

3、飞船4要与空间站B对接，需点火加速做离心运动，可以向其运动相反方向喷气，故B正确；

3

C、空间站B离地面高度约为400kτn,小于地球同步卫星离地面的高度，根据开普勒第三定律黄=k

可知，飞船4与空间站B对接后的周期小于地球同步卫星的周期，故C错误；

D、根据开普勒第三定律有1=旨，解得飞船4与空间站B绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比

为:=（第，故O错误；

故选：AB.

当飞船4比空间站B多转2τr角度时，两者再次最近，由此求解所用时间。根据卫星变轨原理得出其

喷气的方向。根据开普勒第三定律分析飞船4与空间站B对接后的周期与地球同步卫星的周期关系,

并由开普勒第三定律求解轨道半径之比。

本题主要考查开普勒第三定律的相关应用，结合卫星变轨原理进行分析。

12.【答案】BC

【解析】解:4由图可知，h=4m时,Epi=mgh-80/,代入数据解得:m=牛=-r^-:kg=2kg,

gn±ux⅜

故4错误；

B.当h=0时，Ek=E总=gnw2=100/,解得：l7=J_J笥22zn∕S=IOm/s，故B正确;

C.由图可知，h=2τn时，物体的机械能E总=907,物体的势能EP=40/,则物体的动能a=E总-

0=90/-40/=50/,故C正确；

D在地面初动能为IOo/,∕ι=4m时动能为0,所以从地面至九=4τn,物体的动能减少Io（V,故。

错误。

故选：BCo

根据∕ι=4m时的EP值和EP=mg∕ι求出物体的质量;根据h=0时的动能求物体的速率；h=2τn时，

物体的动能为Ek=E总-Ep,根据动能与机械能、重力势能的关系求物体的动能减少量。

本题主要考查功能关系中的图像问题，解决本题的关键要从图象读取有效信息，明确动能、重力

势能和机械能的关系，根据功能关系进行解答。

13.【答案】(I)C(2)@；(3)1：4

【解析】解：(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度3和半径r之间的关系时，我们通过控制

m、3、r中两个物理量不变，探究F与另一个物理量之间的关系，所以用到了控制变量法。

故C正确，48。错误。

故选：Co

2

(2)根据F=L可知，探究向心力与圆周运动轨道半径的关系，要保持线速度相等，小球质量相

rnr

等，应选择半径相同的塔轮用皮带相连，即将皮带与轮①和轮④相连。

(3)由题意可知塔轮1和塔轮5的半径之比为七：注=4：1

知轮②和轮⑤的角速度之比为32：35=1：4o

14.【答案］BAB

【解析】解：(1)研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时

小球才做平抛运动，故B正确，ACD错误。

故选：B.

(2)4小球从斜槽同一高度以不同速度释放，小球做平抛运动的初速度不同，将使得实验的误差增

大，故A正确；

在用等大的空心塑料球代替实心金属球，空气阻力的影响增大，使得测量误差增大，故B正确；

C.小球与斜槽之间的摩擦不影响平抛运动的初速度，不影响实验，故C错误；

。.根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上选取用来计算的点迹时没有选取抛出点，对实验

结果没有影响，故。错误。

故选：AB.

(3)小球在竖直方向上做自由落体运动，设相邻小球间的水平位移为X,相邻两球间高度差分别为八

和3∕ι,则有

2222

I1=√h+X>I2=V9⅛+X

由I2=1：2

解得：X=手

相邻小球间的时间间隔是

t=4T=4×0.05S=0.2s

竖直方向位移

h=-^gt2,解得：h=0.2m

联立解得，。对应的实际距离为

故答案为：(I)8;(2)48；(ɜ)ɪ

(1)根据平抛运动的条件分析判断；

(2)根据实验误差分析判断；

(3)根据匀变速直线运动推论和几何知识计算相邻小球间的水平位移，再结合自由落体运动位移一

时间公式计算。

本题关键掌握实验原理和误差分析，掌握运动学的相关公式。

15.【答案】丙0.1721.30

【解析】解：(1)实验时要尽量保证重物只受重力下落，应尽量减小摩擦力.减小纸带与打点计时

器之间的摩擦，减小纸带与手之间的摩擦，因此纸带释放前保持竖直。为使打出来的点尽量多，

减小测量长度时的误差，释放纸带前的瞬间，重物与打点计时器要靠近些，综合分析丙同学操作

正确的。

(2)打下点8时重物的重力势能减少了4Ep=mghB=200X10^3X9.8X8.80X10-2/=0.172；

重物在点B的速度为DB=hc*=X10-2τn∕s=1.30m∕s

Lt1NXU.UN

故答案为：(1)丙；(2)0.172；1.30»

(1)根据实验注意事项分析答题；

(2)根据重力势能的定义求解重力势能的减小量；根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这

段时间的平均速度，据此求B点的瞬时速度。

理解实验原理，知道实验注意事项是解题的前提。要能熟练地运用匀变速直线运动的推论求解瞬

时速度。

16.【答案】解：(1)对于小球，根据自由落体运动公式有

九

解得该行星表面的重力加速度大小为：g=等

(2)根据物体在星球表面受到的重力等于万有引力得

解得该行星的质量为：M="

Gt2

(3)根据Tng=nɪg

R

解得环绕这个行星的第一宇宙速度大小为：〃=；

答：(1)该行星表面的重力加速度大小为患；

(2)该行星的质量为缚；

Gt6

(3)环绕这个行星的第一宇宙速度大小为：G市。

【解析】(1)小球自由下落的加速度即为重力加速度，根据∕ι=ggt2求解。

(2)根据物体在星球表面受到的重力等于万有引力，来求解该行星的质量。

(3)根据重力提供向心力，来求解该行星的第一宇宙速度。

要知道自由落体运动与万有引力联系的桥梁是重力加速度g