2022届江苏省常州市田家炳高级中学物理高一第二学期期末学业水平测试试题含解析

2021-2022学年高一物理下期末模拟试卷注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）1、(本题9分)如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上的质量为m的小环（可视为质点），从大圆环的最高处由静止滑下，重力加速度为g．当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对轻杆拉力的大小为（）A．Mg-5mg B．Mg+mg C．Mg+5mg D．Mg+10mg2、如图所示，横截面为直角三角形的两个相同斜面紧靠在一起，固定在水平面上，小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右水平抛出，最后落在斜面上．其中有三次的落点分别是a、b、c，不计空气阻力，则下列判断正确的是（）A．落在c点的小球的初速度最小B．落点b、c比较，小球落在b点的飞行时间短C．小球落在a点和b点的飞行时间之比等于初速度之比D．三个落点比较，小球落在c点，飞行过程中速度变化最大3、(本题9分)如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是（）A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度B．a卫星由于某种原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将变大C．c加速可以追上同一轨道上的b，b减速可以等候同一轨道上的cD．b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度4、(本题9分)假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常数为G，则地球的密度为：A． B． C． D．5、(本题9分)关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是()A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处C．离太阳越近的行星的运动周期越长D．所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等6、(本题9分)动车把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，而动车组就是几节自带动力的车厢（动车）加几节不带动力的车厢（拖车）编成一组而成的．若动车组在匀加速运动过程中，通过第一个60m所用的时间是10s，通过第二个60m所用的时间是6s．则（）A．动车组的加速度为1m/s2，接下来的6s内的位移为78mB．动车组的加速度为0.5m/s2，接下来的6s内的位移为78mC．动车组的加速度为0.5m/s2，接下来的6s内的位移为96mD．动车组的加速度为1m/s2，接下来的6s内的位移为96m7、(本题9分)物体仅在力F作用下运动，F的方向与物体运动方向一致，其F－t图象如图所示，则物体()A．在t1时刻速度最大B．从t1时刻后便开始返回运动C．在t1时刻加速度最大D．在0～t2时间内，速度一直在增大8、(本题9分)质量为m的小球从高h处由静止自由下落，经时间t落地，关于重力的功率正确的是()A．重力的功率即描述重力做功的快慢 B．重力的平均功率等于C．全过程重力的平均功率等于 D．落地时重力的功率等于9、(本题9分)在一次投球游戏中，黄同学将球水平抛出放在地面的小桶中，结果球沿如图所示的弧线飞到小桶的前方，不计空气阻力，则下次再投时，可作出的调整为（）A．减小初速度，抛出点高度不变B．增大初速度，抛出点高度不变C．初速度大小不变，降低抛出点高度D．初速度大小不变，提高抛出点高度10、(本题9分)如图所示，质量为M的楔形物体静止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足够长，与水平方向的夹为θ．一个质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上以初速度开始运动．当小物块沿斜面向上运动到最高点时，速度大小为v,距地面高度为h,则下列关系式中正确的是A．m=(m+M)vB．mcosθ=(m+M)vC．D．11、(本题9分)如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，AB、CD是圆环相互垂直的两条直径，C、D两点与圆心O等高．一个质量为m的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在P点，P点在圆心O的正下方处．小球从最高点A由静止开始沿逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为R，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g．下列说法正确的有（）A．弹簧长度等于R时，小球的动能最大B．小球运动到B点时的速度大小为C．小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mgD．小球从A到C的过程中，弹簧对小球做的功等于小球机械能的增加量12、(本题9分)如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动．小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F-v2图象如乙图所示．则（）A．小球的质量为B．当地的重力加速度大小为C．时，小球对杆的弹力方向向下D．时，小球受到的弹力与重力大小相等二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）13、（6分）如图所示为“验证机械能守恒定律的实验装置示意图(1)某同学按照正确操作选的纸带如图所示，其中O是起始点A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，打点频率为50Hz，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位:cm)，重锤的质量为m=0.1g，重力加速度g=9.80m/s2，根据以上数据当打点计时器打到B点时，重物重力势能的减少量为_____J，动能的增加量为_____J.(要求计算结果均保留三位有效数字)(2)在实验过程中，以下说法正确的是______A．实验中摩擦不可避免，纸带越短克服摩擦做功越小，因此纸带越短越好B．实验中用天平称出重物的质量是必不可少的步骤C．测出重物下落时间t，通过自由落体规律计算出纸带上某点的瞬时速度D．若纸带前面几点较为密集且不清楚，可以舍去前面比较密集的点，合理选取一段打点比较清晰的纸带，同样可以验证14、（10分）如图所示的是某同学设计的测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：带定滑轮的长木板、铁块、与铁块质量相同的钩码、米尺、电火花打点计时器、频率为50Hz的交流电源、轻绳、纸带等。不计滑轮摩擦，回答下列问题：(1)电火花打点计时器的正常工作电压为___________V，电源的周期为___________s；(2)铁块与木板间的动摩擦因数μ=___________；(用重力加速度和铁块的加速度表示)(3)某次实验得到点迹清晰的一条纸带，如图所示。测得x1=3.1cm，x2=4.9cm，x3=6.7cm，x4=8.5cm，重力加速度g=10m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为___________(结果保留2位小数)三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）15、（12分）(本题9分)如图所示，在光滑的圆锥体顶部用长为L=0.5m的细线悬挂一质量为m=lkg的小球，因锥体固定在水平面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为θ=37°，物体绕轴线在水平面内做匀速圆周运动，小球静止时细线与母线给好平行，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8重力加速度g取10m/s².若北小球运动的角速度ω=rad/s，求此时细线对小球的拉力大小.16、（12分）(本题9分)如图所示，在同一竖直平面内，一轻质弹簧一端固定，另一自由端恰好与水平线AB平齐，静止放于倾角为53°的光滑斜面上．一长为L=9cm的轻质细绳一端固定在O点，另一端系一质量为m=1kg的小球，将细绳拉至水平，使小球在位置C由静止释放，小球到达最低点D时，细绳刚好被拉断．之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩，最大压缩量为x=5cm．(g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6)求：(1)细绳受到的拉力的最大值；(2)D点到水平线AB的高度h；(3)弹簧所获得的最大弹性势能Ep．17、（12分）(本题9分)如图所示，在光滑水平面上距离竖直线MN左侧较远处用弹簧锁定不带电绝缘小球A，弹性势能为0.45J，A球质量M＝0.1kg，解除锁定后与静止在M点处的小球B发生弹性正碰，B球质量m＝0.2kg、带电量q＝＋10C。MN左侧存在水平向右的匀强电场E2，MN右侧空间区域范围内存在竖直向上、场强大小E1＝0.2N/C的匀强电场和方向垂直纸面向里磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场。（g＝10m/s2，不计一切阻力）求：(1)解除锁定后A球获得的速度v1；(2)碰后瞬间B球速度v2；(3)E2大小满足什么条件时，B球能经电场E2通过MN所在的直线；（不考虑B球与地面碰撞再次弹起的情况）(4)在满足(3)问情景下B球在电场E2中与MN的最大距离。

参考答案一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）1、C【解析】试题分析：小圆环到达大圆环低端时满足：，对小圆环在最低点，有牛顿定律可得：；对大圆环，由平衡可知：，解得，选项C正确．考点：牛顿定律及物体的平衡．2、C【解析】

A.根据可知，落在c点的小球的初速度最大，选项A错误；B.从图中可以发现c点的位置最低，此时在竖直方向上下落的距离最大，由时间，所以此时运动的时间最短，所以B错误；C.对落到ab两点的小球：，解得可知小球落在a点和b点的飞行时间之比等于初速度之比，选项C正确；D.因落到b点的小球运动时间最长，由∆v=gt可知，三个落点比较，小球落在b点，飞行过程中速度变化最大，选项D错误.3、B【解析】

A.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有GmMr2=mv解得卫星线速度v=GM由图可知，ra＜rb=rc，则b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度，故选项A不合题意；B.由v=GMr知，aC.c加速要做离心运动，不可以追上同一轨道上的b；b减速要做向心运动，不可以等候同一轨道上的c，故选项C不合题意；

D.由向心加速度a=GMr2知，b、c的向心加速度大小相等，且小于4、B【解析】试题分析：由万有引力定律可知：，在地球的赤道上：，地球的质量：，联立三式可得:，选项B正确；考点：万有引力定律及牛顿定律的应用。5、D【解析】

A．所有行星都沿着不同的椭圆轨道绕太阳运动，选项A错误；B．行星绕太阳运动时太阳位于行星椭圆轨道的焦点处，选项B错误；C．根据开普勒第三定律可知，离太阳越近的行星的运动周期越短，选项C错误；D．根据开普勒第三定律可知，所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，选项D正确．6、B【解析】试题分析：动车组在匀加速运动过程中．通过第一个60m所用的时间是10s，中间时刻的速度为；通过第二个60m所用的时间为6s，中间时刻的速度为．两个中间时刻的时间差为△t=8s；则加速度为；6s末的速度为；接下来的6s内的位移为，故选B.考点：匀变速直线运动的规律7、CD【解析】

C.根据牛顿第二定律得，力越大时，加速度越大，由图象可知t1时刻力F最大，所以加速度最大，则C正确；AB.由图象知，t1时刻力F开始减小，但方向未发生变化，所以物体继续向前加速运动，所以在t1时刻速度不是最大，AB错误；D.由图象可知在0-t2时间内F的方向没发生变化，又F的方向与物体运动方向一致，所以物体一直做加速运动，所以D正确；8、AC【解析】

A.功率是描述力做功快慢的物理量，重力的功率是描述重力做功的快慢，故A正确；BC.重力做的功W=mgh，重力的平均功率为：，故B错误，C正确；D.落地时的瞬时速度为：，落地时重力的瞬时功率为：，故D错误。9、AC【解析】设小球平抛运动的初速度为v0，抛出点离桶的高度为h，水平位移为x，则平抛运动的时间水平位移x=v0t=v0AB.由上式分析可知，要减小水平位移x，可保持抛出点高度h不变，减小初速度v0.故B错误，A正确；CD.由上式分析可知，要减小水平位移x，可保持初速度v0大小不变，降低抛出点高度h.故C正确，D错误．故选AC.点睛：小球做平抛运动，飞到小桶的前方，说明水平位移偏大，应减小水平位移才能使小球抛进小桶中．将平抛运动进行分解，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，由运动学公式得出水平位移与初速度和高度的关系式，再进行分析选择．10、BC【解析】

AB．小物块上升到最高点时速度与楔形物体的速度相同，均为v．系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒．以水平向右为正方向，由水平方向系统动量守恒得：故A错误，B正确；

CD．系统的机械能守恒，由机械能守恒定律得：故C正确，D错误．故选BC.点睛：本题主要考查了动量守恒定律和机械能守恒定律的直接应用，要知道小物块上升到最高点时，竖直方向速度为零，系统水平方向动量守恒，但总动量不守恒．11、CD【解析】

弹簧长度等于R时，弹簧处于原长，在此后的过程中，小球的重力沿轨道的切向分力大于弹簧的弹力沿轨道切向分力，小球仍在加速，所以弹簧长度等于R时，小球的动能不是最大．故A错误．由题可知，小球在A、B两点时弹簧的形变量相等，弹簧的弹性势能相等，根据系统的机械能守恒得：2mgR=mvB2，解得小球运动到B点时的速度vB=2．故B错误．设小球在A、B两点时弹簧的弹力大小为F．在A点，圆环对小球的支持力F1=mg+F；在B点，由圆环，由牛顿第二定律得：F2-mg-F=m，解得圆环对小球的支持力F2=5mg+F；则F2-F1=4mg，由牛顿第三定律知，小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mg，故C正确．小球从A到C的过程中，根据功能原理可知，弹簧对小球做的功等于小球机械能的增加量．故D正确．故选CD．【点睛】解决本题的关键要分析清楚小球的受力情况，判断能量的转化情况，要抓住小球通过A和B两点时，弹簧的形变量相等，弹簧的弹性势能相等．12、ABD【解析】

由图乙可知：当时，杆对球的弹力恰好为零，此时只受重力，重力提供向心力，，即重力加速度，故B正确；当时，向心力为零，杆对球的弹力恰好与球的重力等大反向，，即小球的质量，故A正确；根据圆周运动的规律，当时杆对球的弹力为零，当时，，杆对球的弹力方向向上，当时，，杆对球的弹力方向向下，，杆对小球的弹力方向向下，根据牛顿第三定律，小球对杆的弹力方向向上，故C错误；当时，，又，，故D正确。故选ABD。二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）13、0.5500.545D【解析】

（1）[1]重物的重力势能比开始下落时减少量为：ΔE[2]B点的瞬时速度为：v则重物动能的增加量：Δ（2）[3]A、实验中摩擦不可避免，纸带越短克服摩擦做功越小，但是纸带不是越短越好，故A错误；

B、验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，可以不测量重物的质量，故B错误；

C、不能根据v=gt求出瞬时速度，否则就默认了机械能守恒，失去验证的意义，故C错误；

D、若纸带前面几点较为密集且不清楚，可以舍去前面比较密集的点，合理选取一段打点比较清晰的纸带，同样可以验证，故D正确。14、2200.020.64【解析】

第一空.第二空.电火花打点计时器的正常工作电压为交流220V，电源的周期为0.02s.第三空.根据牛顿第二定律，对铁块有：；对钩码有：；联立解得：第四空.相邻计数点间的时间间隔为：.根据匀变速直线运动的判别式，四组位移采用逐差法有：，解得：代入可得