北京市西城区北京师范大学附中2021-2022学年高一物理第二学期期末考试试题含解析

2021-2022学年高一物理下期末模拟试卷请考生注意：1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分）1、(本题9分)某同学站在电梯底板上，如图所示的v-t图像是计算机显示电梯在某一段时间内速度变化的情况（竖直向上为正方向）．根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（

）A．在0-20s内，电梯向上运动，该同学处于超重状态B．在0-5s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态C．在5s-10s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力D．在10s-20s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态2、(本题9分)如图,位于水平面的圆盘绕过圆心O的竖直转轴做圆周运动,在圆盘上有一质量为m的小木块,距圆心的距离为r木块与圆盘间的最大静摩擦力为压力的k倍,在圆盘转速缓慢增大的过程中,下列说法正确的是()A．摩擦力对小木块做正功,其机械能增加B．小木块受重力、支持力和向心力C．小木块获得的最大动能为kmgrD．小木块所受摩擦力提供向心力,始终指向圆心,故不对其做功3、(本题9分)关于机械能守恒定律的理解说法不正确的是（）A．汽车在长直斜坡上匀速下滑时，机械能不守恒B．合力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒C．在竖直平面内做匀速圆周运动的物体，机械能一定不守恒D．做各种抛体运动的物体，若不计空气阻力，机械能一定守恒4、(本题9分)物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能,取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距离质量为M0的引力源中心为时,其引力势能Ep=-GM0m0/r0(式中G为引力常数),一颗质量为m的人造地球卫星以圆形轨道环绕地球飞行,已知地球的质量为M,由于受高空稀薄空气的阻力作用,卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2,若在这个过程中空气阻力做功为Wf,则在下面给出的Wf,的四个表达式中正确的是()A． B．C． D．5、(本题9分)如图，小物块P位于光滑斜面上，斜面Q位于光滑水平地面上，小物块P从静止开始沿斜面下滑的过程中（）A．斜面Q静止不动B．小物块P对斜面Q的弹力对斜面做正功C．小物块P的机械能守恒D．斜面Q对小物块P的弹力方向垂直于接触面6、如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点，A、C、D三点电势分别为1.0V、2.0V、3.0V，正六边形所在平面与电场线平行.则B点的电势为A．1.0V B．1.5V C．2.0V D．3.0V7、(本题9分)如图甲所示，质量为m=1kg的小物块放在水平地面上，用水平力F拉着小物块沿水平面运动，小物块运动的v-t图像如图乙所示，小物块与地面之间的动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度g取10m/s2，则0-2s内A．小物块动能增加4JB．小物块动量变化2kg·m/sC．拉力F对小物块做的功为6JD．拉力F对小物块的冲量大小为2N·s8、(本题9分)如图所示,两个质量均为的小球套在半径为的圆环上,圆环可绕竖直方向的直径旋转,两小球随圆环一起转动且相对圆环静止．已知与竖直方向的夹角,与垂直,小球与圆环间恰好没有摩擦力,重力加速度为,．下列说法正确的是（）A．圆环旋转角速度的大小为B．圆环旋转角速度的大小为C．小球受到的重力和弹力合力水平向左D．小球与圆环间摩擦力的大小为9、长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=2kg的另一物体B以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图所示，则下列说法正确的是()A．木板获得的动能为2JB．系统损失的机械能为2JC．木板A的最小长度为1mD．A、B间的动摩擦因数为0.110、(本题9分)如图甲所示,A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉,小球C用细绳拴在铁钉B上(细绳能承受足够大的拉力),A、B、C在同一直线上。t=0时,给小球一个垂直于细绳的速度,使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动。在0≤t≤10s时间内,细绳的拉力随时间变化的规律如图乙所示,则下列说法正确的是()A．两根铁钉间的距离为细绳长的1/6B．t=10.5s时细绳拉力的大小为6NC．t=14s时细绳拉力的大小为10ND．细绳第三次碰铁钉到第四次碰钉的时间间隔为3s11、(本题9分)如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为m的小球放在弹簧上端（与弹簧不连接）。弹簧处于压缩状态，用一条拉紧的细线系住，此时细线上的拉力F=3mg。已知弹簧的弹性势能与弹簧形变量的平方成正比，且弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。现剪断细线，弹簧将小球向上弹起，经△t时间，小球上升到最高点，上升的最大高度为h。在此过程中，下列判断正确的是（）A．小球速度最大时上升的高度小于B．地面对弹簧冲量的大小为mg△tC．剪断细线前弹簧的弹性势能为mghD．小球最大速度的大小为12、(本题9分)一小船渡河，河宽d=120m，河水均匀流动，流速v1=3m/s，船在静水中的速度v2=5m/s．则小船A．渡河的最短时间是24sB．渡河的最短时间是40sC．以最小位移渡河，时间是24sD．以最小位移渡河，时间是30s二．填空题(每小题6分，共18分)13、一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的有用功率达到最大值P以后，起重机保持功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止，则整个过程中，钢绳的最大拉力为_____，重物做匀加速运动的时间为_____．14、(本题9分)有一条横截面积为s的铜导线通以大小为I的电流。已知铜的密度为，铜的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，电子的电量为e，如果每个铜原子只贡献一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率为_____15、一质量为m=2kg的可以看作质点的物体，仅受到一个变力作用，从静止开始做变加速直线运动，其加速度a随时间t的变化规律如图所示，则该物体所受的合外力F随时间t变化的函数关系为_______，物体在4s末的动能大小为_____J。三．计算题(22分)16、（12分）(本题9分)一辆质量为m的汽车通过一座拱桥，拱桥桥面的侧视图可视为半径为R的圆弧的一部分，重力加速度用g表示，汽车可视为质点。（1）求汽车以大小为v的速度通过桥顶（桥的最高点）时汽车受到的支持力的大小FN；（2）要保证汽车不脱离桥面，汽车的速度不得超过多大？17、（10分）2019年1月4日上午10时许，科技人员在北京航天飞行控制中心发出指令，嫦娥四号探测器在月面上空实施降落任务。在距月面高为处从静止开始，先做加速度为的匀加速竖直下降，加速至时，立即改变推力，以匀减速竖直下降，至距月面高为处速度减为零，此时关闭发动机，探测器以自由落体的方式降落到月球表面。已知嫦娥四号探测器的质量，月球表面重力加速度为。求：（1）嫦娥四号探测器降落到月球表面时的瞬时速度大小；（2）匀减速竖直下降过程推力的大小；（3）匀加速竖直下降过程的加速度大小。

参考答案一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分）1、D【解析】图像的斜率表示加速度，故0~5s内斜率为正，加速度为正，方向向上，处于超重状态，速度为正，即电梯向上加速运动；在5~10s过程中，电梯匀速，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于正常状态；10~20s过程中，斜率为负，速度为正，即电梯向上做减速运动，加速度向下，处于失重状态，D正确．【点睛】在速度时间图象中，直线的斜率表示加速度的大小，根据图象求出电梯的加速度，当有向上的加速度时，此时人就处于超重状态，当有向下的加速度时，此时人就处于失重状态．2、A【解析】

A、D项：木块随圆盘一起做加速转动，线速度越来越大，是摩擦力沿速度方向的分力对小木块做正功，其机械能增加，故A正确，D错误；B项：小木块在运动的过程中受到重力、支持力和摩擦力的作用．向心力是效果力，不能说小球受到向心力．故B错误；C项：根据牛顿第二定律得，，解得最大速度，则小木块的最大动能，故C错误．3、B【解析】汽车在长直斜坡上匀速下滑时，动能不变，势能减小，故机械能不守恒，选项A正确，B错误；在竖直平面内做匀速圆周运动的物体，动能不变，势能改变，故机械能一定不守恒，选项C正确；做各种抛体运动的物体，若不计空气阻力，机械能一定守恒，选项D正确；此题选择错误的选项，故选B.4、A【解析】

卫星在圆轨道半径从r1上时，根据万有引力提供向心力：，解得：，卫星的总机械能：，同理：卫星的圆轨道半径从r1上时，卫星的总机械能：卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r1．在这个过程中空气阻力做功为Wf，等于卫星机械能的减少：，故A正确．5、C【解析】A、斜面体Q在小滑块P的推动下向右加速，故A错误；B、斜面体Q在小滑块P的推动下向右加速，动能增加，根据动能定理可知，物块P对斜面的弹力对斜面做正功，故B正确；C、P与Q物体系统内，物体P减小的重力势能转化为P与Q的动能，即PQ系统机械能守恒，故C错误；D、斜面对P的弹力方向垂直于接触面，这是弹力的基本特点，与运动状态无关，故D正确；故选BD．【点睛】本题关键是P与Q系统内部，只有动能和重力势能相互转化，故系统机械能守恒，而单个物体机械能不守恒；同时系统水平方向动量守恒．6、A【解析】

已知正六边形所在平面与电场线平行，且A、C、D三点电势分别为1.0V、2.0V、3.0V，延长DC且使DC=CG，连接BG，可知UDC=UCG=1V，故ABG的电势相等为1.0V；故选A．7、BC【解析】A：由图可得，0-2s内，物体速度从0变为2m/s，则0-2s内，小球动能的变化ΔEB：由图可得，0-2s内，物体速度从0变为2m/s，则0-2s内，小球动量的变化Δp=mv-0=1×2-0kg⋅m/s=2kg⋅m/s。故B项正确。C：由图得，0-2s内，物体位移x=12×2×2m=2m，据动能定理可得WF+D：0-2s内，物体速度从0变为2m/s，据动量定理可得：IF+-μmgt8、AD【解析】小球B与圆环间恰好没有摩擦力，由支持力和重力的合力提供向心力，有：mgtan37°=mω2Rsin37°；解得：ω＝，则A正确，B错误；对小球A受力分析如图，可知小球A受到的重力、弹力和摩擦力的合力水平向左，选项C错误；由图可知：

Nsinθ-fcosθ=mω2Rsinθ；Ncosθ+fsinθ-mg=0；联立解得：f＝mg，故D正确；故选AD．点睛：解决本题的关键搞清物块做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律，抓住竖直方向上合力为零，水平方向上的合力提供向心力进行求解．9、BCD【解析】

A．根据速度时间图像可知木板最终的速度为v=1m/s，从B刚滑上A开始，到两者共速，过程中，将两者看做一个整体，整体所受合力为零，故整体动量守恒，设木板的质量为M，则根据动量守恒定律可得：mv解得：M=m=2kg故木板获得的动能为EkA错误；B．系统减少的动能为ΔEB正确；C．v-t图像图线与坐标轴围成的面积表示位移，则由图得到：0-1s内B的位移为xBA的位移为xA木板A的最小长度为L=C正确；D．由斜率大小等于加速度大小，得到B的加速度大小为a=Δv根据牛顿第二定律得μm代入解得μ=0.1，D正确．10、ABD【解析】

A.0∼6s内绳子的拉力不变，可得，6∼10s内拉力大小不变，知，因为，则，两钉子之间的间距，故A正确；B.第一个半圈经历的时间为6s，则，则第二个半圈的时间，则t=10.5s时，小球在转第二个半圈，则绳子的拉力为6N，故B正确；C.小球转第三个半圈的时间，则t=14s时，小球转动的半径，根据，则拉力变为原来的倍，大小为7.5N，故C错误；D.细绳每跟钉子碰撞一次，转动半圈的时间少，则细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔故D正确；11、ABC【解析】

A.设初始时弹簧的压缩量为，由能量的转化与守恒可知：初始由平衡条件可得：速度最大时，弹簧的压缩量为：当速度最大时，小球上升的高度为：由以上方程解得：，，故A正确。B.以球和弹簧为研究对象，向上的方向为正方向，由动量定理可得：解得地面对弹簧的冲量为，故B正确。C.在整个过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小球的重力势能，即弹簧的弹性势能为，故C正确。D.由初始状态到小球的速度最大的过程，弹簧释放的弹性势能为：由能量的转化与守恒可得：以上方程解得：，故D错误。12、AD【解析】AB、在垂直于河岸方向上,速度越大,渡河的时间越短.即静水速垂直于河岸,渡河时间最短,，故A正确；B错误；CD、由于船速大于水速，所以小船能够到达正对岸，设船头与河岸的夹角为，此时在水流方向上的合速度为零，即过河时间为结合以上两式可解得：，故C错误；D正确；故选AD