浙江省杭州市2023-2024学年高一上学期期末考试物理试题（含答案）5

浙江省杭州2023-2024学年高一上学期期末考试物理试题一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，错选或不答的得0分）1．下列万有引力公式中，正确的是（）A．GMmr2 B．GMmr 2．下列说法中，错误的是（）A．引力常量G的首次测量是卡文迪许完成的B．开普勒根据第谷的天文观测数据发现了万有引力定律C．探究向心力的表达式的实验方法是控制变量法D．用运动的分解来研究平抛运动是等效替代法3．某物体在水平面内沿曲线减速行驶。关于该物体的速度v及所受合力F的方向，最可能如下列哪幅图所示（）A． B． C． D．4．AB分别是地球上的两个物体，A在北纬某城市，B在赤道上某地，如图所示。当它们随地球自转时，它们的角速度分别是ωA、ωB，它们的线速度大小分别是vAA．ωA=ωB，vA<vB B．ωA=C．ωA<ωB，vA=vB D．ωA>5．有关功与能的下列说法中正确的是（）A．功是能量转化的量度，功的正负表示大小B．重力势能具有相对性和系统性，势能的正负表示大小C．沿竖直方向用手加速向上提水桶时，拉力做的功等于水桶重力势能的增加量D．坐升降电梯上楼时，电梯对人做的功等于人动能的增加量6．力F对物体所做的功可由公式W=Flcosα求得。但用这个公式求功是有条件的，即力F必须是恒力。而实际问题中，有很多情况是变力在对物体做功。那么，用这个公式不能直接求变力的功，我们就需要通过其他的一些方法来求解变力所做的功。如图，对于甲、乙、丙、丁四种情况下求解某个力所做的功，下列说法正确的是（）A．甲图中若F大小不变，物块从A到C过程中力F做的功为W=FB．乙图中，全过程F做的总功为108JC．丙图中，绳长为R，空气阻力f大小不变，小球从A沿圆弧运动到B克服阻力做功W=D．丁图中，拉力F保持水平，无论缓慢将小球从P拉到Q，还是F为恒力将小球从P拉到Q，F做功都是W=Flsinθ7．有一质量为m、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m0的质点。现从m中挖去半径为0.5R的球体，如图所示，则剩余部分对m0的万有引力大小为（）A．Gmm04R2 B．7Gmm8．如图所示，两个质量相同小球从水平地面上方同一点O分别以初速度v1、v2水平抛出，落在地面上的位置分别是A、B，O'是O在地面上的竖直投影，且O'A：O'B=1：2，若不计空气阻力，则两小球（）A．下落时间之比1：2B．落地速度大小之比为1：2C．落地时重力的瞬时功率之比1：2D．落地速度与水平夹角的正切值之比为2：19．下列有关生活中圆周运动的实例分析，正确的是（）A．甲图中，汽车通过拱桥最高点时，地面对汽车的支持力小于其重力B．乙图中，“水流星”在通过最低处时，水与水桶之间可以没有相互作用力C．丙图中，当火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用D．丁图中，洗衣机脱水桶的脱水原理是因为衣服太重，把水从衣服内压出来了10．如图所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘的轴沿顺时针方向匀速转动，角速度ω=40πrad/A．观察到白点顺时针转动B．观察到的白点转动方向与闪光频率无关C．白点转动周期为2πsD．白点转动的角速度为2πrad/s11．2022年1月22日，我国实践21号卫星（SJ-21）将一颗失效的北斗导航卫星从拥挤的地球同步轨道上拖拽到了航天器稀少的更高的“墓地轨道"上。拖拽时，航天器先在P点加速进入转移轨道，而后在Q点加速进入墓地轨道。如图所示，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行，在该过程中，航天器（）A．在同步轨道上运动的周期小于在转移轨道上运动的周期B．在同步轨道上运动的角速度小于在墓地轨道上运动的角速度C．在转移轨道上经过Q点的速度大于在墓地轨道上经过Q点的速度D．在同步轨道上经过P点的加速度大于在转移轨道上经过P点的加速度12．如图所示，A，B，C三个小球分别从斜面的顶端以不同的速度水平抛出，其中A，B落到斜面上，C落到水平面上，A，B落到斜面上时速度方向与水平方向的夹角分别为α、β，C落到水平面上时速度方向与水平方向的夹角为γ，则（）A．α=β=γ B．α=β>γ C．α=β<γ D．α<β<γ13．如图所示，由电动机带动着倾角θ=37°的足够长的传送带以速率v=4m/s顺时针匀速转动。一质量m=2kg的小滑块以平行于传送带向下v0=2m/s的速率滑上传送带，已知小滑块与传送带间的动摩擦因数μ=78，g取10m/s2，sin37°=0A．小滑块的加速度大小为0.1m/s2B．小滑块的重力势能增加了120JC．小滑块使电动机多消耗的电能为336JD．小滑块与传送带因摩擦产生的内能为84J二、不定项选择题（本题共2小题。在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选得0分，共8分）14．两物体A、B的质量之比mA：mB=2：1，它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其v-t图像如图所示。则在此过程中A、B两物（）A．加速度大小之比2：1 B．所受摩擦力大小之比2：1C．克服摩擦力做功之比4：1 D．损失的机械能之比为2：115．如图所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是（）A．a1a2=rR B．aC．v1v2=rR 三、实验题（每空2分，共14分）16．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。（1）在做“研究平抛运动的特点”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的有____。A．重锤线 B．秒表 C．弹簧测力计 D．天平（2）实验中，下列说法正确的是。A．记录的点应适当多一些B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道末端切线可以不水平D．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L=5cm，通过实验记录了小球在运动过程中的三个位置，如图乙所示，则该小球做平拋运动的初速度为m/s。（g取10m/s2，结果保留两位有效数字）17．某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示，实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能12（1）关于上述实验，下列说法中正确的是____。A．重物最好选择密度较小的木块B．重物质量可以不测量C．实验中应先接通电源，后释放纸带D．可以利用公式v=2gh来求解瞬时速度E．打点计时器安装应使限位孔保持竖直F．释放重物前应手提纸带上端并使重物远离计时器（2）如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是重物下落的起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计时点，并测出各计时点到O点的距离依次为27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm。已知打点计时器所用的电源是50Hz的交流电，重物的质量为0.5kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减少的重力势能ΔEp=J；重物增加的动能ΔEk=J，造成两者不等的系统误差可能是四、计算题（本题共4小题，共39分）18．已知平台AB水平，运动员从B点离开平台的初速度v0=10m/s，B点距落地点D的高度h=20m，运动员可看作质点，不计空气阻力，取g=10m/s2，求：（1）运动员在空中运动的时间t；（2）运动员落地点D到B点的水平距离s；（3）运动员落地时的速度。（计算结果可用根式表示）19．如图所示，质量为m的小球用长为l的细线悬于固定点B，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角是θ，重力加速度为g。不计空气阻力，求（1）细线对小球的拉力大小F；（2）小球做圆周运动的周期T；（3）若保持轨迹圆的圆心O到悬点B的距离h不变，改变绳长l，小球运动周期是否变化。20．如图所示，一长L=0.45m不可伸长的轻绳上端悬挂于M点，下端系一质量m=1.0kg的小球。CDE是一竖直固定的圆弧形轨道，半径R=0.50m，OC与竖直方向的夹角θ=60°，现将小球拉到A点(保持绳绷直且水平)由静止释放，当它经过B点时绳恰好被拉断，小球平抛后，从圆弧轨道的C点沿切线方向进入轨道，刚好能到达圆弧轨道的最高点（1）小球到B点时的速度大小；（2）轻绳中拉力的最大值；（3）小球在圆弧轨道上运动时克服阻力做的功。21．如图所示，可视为质点的质量为m=0.1kg的小滑块静止在水平轨道上的A点，在水平向右的恒定拉力F的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，在滑块运动到水平轨道AB之间某个点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R=0.4m且内壁光滑的竖直固定圆管道，在圆管道上运行一周后从C处的出口出来后向D点滑动，D点右侧有一与CD等高的传送带紧靠D点且平滑连接，并以恒定的速度v=3m/s顺时针转动。已知水平轨道AB的长度为l1=2.0m，CD的长度为l2=3.5m，小滑块与水平轨道AB、水平轨道CD间的动摩擦因数均为μ1=0.2，与传送带间的动摩擦因数μ2=0.5，传送带的长度L=0.5m，重力加速度g=10m/s2，求：（1）若滑块运动到圆管道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，求滑块刚过B点后对圆管道的压力大小；（2）若滑块到AB中点时撤去拉力，为使小滑块能到达传送带左侧D点，求F最小值；（3）若在AB段水平拉力F=2N且作用距离x可变，试求小滑块到达传送带右侧E点时的速度v与水平拉力F的作用距离x的关系。

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】万有引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与他们的距离的平方成反比，A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】利用万有引力定律的定义可得出结论。2．【答案】B【解析】【解答】A.引力常量G的首次测量是卡文迪许完成的，A不符合题意；

B.开普勒根据第谷的天文观测数据发现了开普勒三定律，牛顿发现了万有引力定律，B符合题意；

C.探究多个物理量中两个量关系用控制变量法，故探究向心力的表达式的实验方法是控制变量法，C不符合题意；

D.运动的分解方法思想是等效替代的思想，研究平抛运动的方法是等效替代法，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】利用相关物理学史的内容可得出结论。3．【答案】B【解析】【解答】物体做曲线运动，速度方向沿切线方向，合力方向指向曲线内侧；物体做减速运动，合力方向与速度方向夹角为钝角，故B符合题意，ACD均不符合题意。

故答案为：B

【分析】做曲线运动的物体所受合外力与物体速度方向不共线，速度方向沿曲线的切线方向，合力方向指向曲线的内侧，分析清楚图示情景，然后答题。4．【答案】A【解析】【解答】A与B均绕地轴做匀速圆周运动，在相同的时间转过的角度相等，由角速度的定义式ω=ΔθΔt，甲、乙角速度相等，由角速度与线速度关系公式故答案为：A

【分析】利用同轴转动可以判别角速度大小相等，结合轨道半径可以判别线速度的大小。5．【答案】B【解析】【解答】A.功是能量转化的量度，功的正负不代表大小，正功表示动力做功，负功代表阻力做功，A不符合题意；

B.零势能面的选取不同，物体具有的重力势能不同，具有相对性；重力势能是物体与地球系统共有的，具有系统性，势能的正负代表大小，B符合题意；

C.沿竖直方向用手加速向上提水桶时，拉力做的功等于水桶重力势能的增加量与动能的增加量，C不符合题意；

D.坐升降电梯上楼时，电梯对人做的功等于人动能的增加量和重力势能的增加量，D不符合题意。

故答案为：B

【分析】利用动能定理可求出功能间的变化关系。6．【答案】C【解析】【解答】A.若甲图中F大小不变，物块从A到C过程中力F做的功为W=Fx=FA不符合题意；

B.乙图中F做的功为图像与x轴围成的面积，总功为WB不符合题意；

C.丙图中，绳长为R，空气阻力f大小不变，小球从A沿圆弧运动到B克服阻力做功为W=fx=f·C符合题意；

D.图丁中，拉力F保持水平，若力为恒力，则做功为W=Fl若力为变力，则不能用力乘位移计算，D不符合题意。

故答案为：C

【分析】利用功的计算公式与变力做功的特点可得出结论。7．【答案】C【解析】【解答】未挖去球体时，大球对质点的万有引力大小为F=挖去小球部分对质点的万有引力为F'=剩余部分对质点的万有引力为FC符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C

【分析】利用万有引力定律的公式，结合挖补法计算万有引力的规律可求出万有引力的大小。8．【答案】D【解析】【解答】A.两小球下落高度相同，由h=可知，下落时间之比为1：1，A不符合题意；

B.由水平位移x=vt可知，水平速度之比为1：2，竖直分速度由v可知竖直分速度之比为1：1，故落地速度之比不是1：2，B不符合题意；

C.落地时重力的瞬时功率为P=mg可知瞬时功率之比为1：1，C不符合题意；

D.由速度偏向角的正切值tan可知，速度偏向角的正切值之比为2：1，D符合题意。

故答案为：D

【分析】利用平抛运动的基本公式，结合运动轨迹的特点可得出结论。9．【答案】A【解析】【解答】A.汽车通过拱桥最高点时，由牛顿第二定律有mg-可知地面对汽车的支持力小于重力，A符合题意；

B.乙图中，“水流星”在通过最低处时，由牛顿第二定律有F水与水桶之间的相互作用力大于重力，B不符合题意；

C.丙图中，当火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用，C不符合题意；

D.丁图中，洗衣机脱水桶的脱水原理是由于转筒速度大，水与衣服的作用力不足以提供做圆周运动的向心力，故做离心运动，D不符合题意。

故答案为：A

【分析】利用物体做圆周运动的特点，结合牛顿第二定律可求出力与重力的大小关系。10．【答案】D【解析】【解答】A.由题可知黑色圆盘的转速为n=即沿顺时针每秒转20圈，在暗室中用每秒21次的频闪光照射圆盘，则频闪光的频率大于圆盘转动频率，则观察到白点沿逆时针转动，频率为每秒转一圈，A不符合题意；

B.观察到的白点转动方向与闪光频率有关，B不符合题意；

C.白点转动的周期为

T=1n=1s

C不符合同意；

D.白点转动的角速度为

ω=2πT11．【答案】A【解析】【解答】A.有开普勒第三定律a可知，卫星轨道半径越大，周期越大，故在同步轨道上运动的周期小于在转移轨道上运动的周期，A符合题意；

B.卫星在同步轨道和墓地轨道上做匀速圆周运动，由

GMmr2=mω2r

可知，同步轨道半径小，角速度大，B不符合题意；

C.卫星由转移轨道的Q点加速做离心运动到达墓地轨道，故在转移轨道上经过Q点的速度小于在墓地轨道上经过Q点的速度，C不符合题意；

D.卫星所受万有引力提供加速度，由

GMm12．【答案】B【解析】【解答】据题意，三个小球均做平抛运动，设斜面倾角为θ，由于AB两球落到斜面上，据平抛运动中速度偏向角与位移偏向角的关系：tanθ=yx=12gt2vt故答案为：B。

【分析】物体做平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，利用竖直方向的距离求出运动时间，进而求出水平速度和和竖直速度的大小，总而比较三个角度的关系。13．【答案】C【解析】【解答】A.由题可知初始状态滑块相对传送带向下运动，由牛顿第二定律有μmg可得加速度大小为1m/s2，A不符合题意；

B.由题可知滑块先沿传送带向下做匀减速运动，后以相同加速度大小沿传送带向上做匀加速直线运动，设滑块减速到零至与传送带速度相同的时间为t，根据v=可得t=2s，位移大小为x=重力势能的增加量为EB不符合题意；

CD.可知电动机多消耗的电能为滑块重力势能的增加量、动能的增加量与产生的内能，可知小滑块下滑至速度为零时，用时2s，相对位移为∆滑块由速度为零至共速时间为4s，与传送带的相对位移为∆故产生的内能为Q=μmg则电动机多消耗的电能为E=C符合题意，D不符合题意。

故答案为：C

【分析】利用滑块与传送带的相对运动，结合牛顿第二定律可求出加速度的大小；利用重力势能的表达式可求出重力势能大小；利用功能关系可求出电能与内能的大小。14．【答案】A,D【解析】【解答】A.由图可知，A、B图像斜率之比为2：1，故加速度之比为2：1，A符合题意；

B.两物体受到水平地面的摩擦力大小为μmg，由牛顿第二定律μmg=ma可知，动摩擦因数之比为2：1，故摩擦力之比为4：1，B不符合题意；

C.由速度时间图像与时间轴围成面积可知位移之比为1：2，摩擦力做功为W则摩擦力做功之比为2：1，C不符合题意；

D.物块在运动过程中损失的机械能与摩擦力做功产生的热量相同，故损失的机械能之比为2：1，D符合题意。

故答案为：AD

【分析】利用速度时间图像的特点可求出加速度之比与位移之比，结合摩擦力的表达式与摩擦力做功的特点可得出结论。15．【答案】A,D【解析】【解答】解：A、因为地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同，由a1=ω2r，a2=ω2R得：a1a2C、对于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星，由万有引力提供做匀速圆周运动所需向心力得到：GMmr2=GMmR2解得：v1v2故选：AD．【分析】卫星运动时万有引力提供圆周运动的向心力，第一宇宙速度是近地轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度，同步卫星运行周期与赤道上物体自转周期相同，由此展开讨论即可16．【答案】（1）A（2）AD##DA（3）1.5【解析】【解答】（1）本实验不需要秒表，通过下落高度可求出下落时间，不需要天平和弹簧测力计测量小球的质量，需要使用重锤线确定y轴的方向，A符合题意，BCD不符合题意；

故选A。

（2）A.实验中记录的点适当多一点，可以更精确的记录平抛运动的轨迹，A符合题意；

BD.本实验要求小球每次从斜槽的同一点释放，不需要斜槽光滑，B不符合题意，D符合题意；

C.实验要求小球做平抛运动，故要求斜槽的末端水平，C不符合题意。

故答案为：AD

（3）由图可知，AB、BC水平距离相同，故时间相同，由∆y=g∆可知，时间为0.1s，故水平初速度为v【分析】（1）利用实验需要测量物理量可选取合适的实验器材；（2）利用实验原理可求出实验步骤的可行性。17．【答案】（1）B；C；E（2）2.14；2.12；物体克服空气阻力及纸带与打点计时器之间的摩擦阻力做功【解析】【解答】（1）A.为了减小下落过程空气阻力对实验的影响，应选择密度比较大的木块，A不符合题意；

B.验证机械能守恒定律表达式质量可以约去，可以不用测量重物质量，B符合题意；

C.实验需要先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，C符合题意；

D.本实验利用平均速度的表达式来测量瞬时速度，不能用公式v=2gh来求解速度，D不符合题意；

E.打点计时器安装应使限位孔保持竖直，减小摩擦力对实验的影响，E符合题意；

F.为了让更多的点打在纸带上，释放重物前应手提纸带上端并使重物靠近计时器，F不符合题意。

故答案为：BCE

（2）重物减小的重力势能为

∆Ep=mg·OD=2.14J

重物增加的动能为

18．【答案】（1）解：运动员在空中做平抛运动，则有h=解得t=2s（2）解：运动员在空中做平抛运动，则有s=结合上述解得s=20m（3）解：竖直方向的分速度大小v则运动员落地时的速度大小v=结合上述解得v=10令速度与水平方向夹角为θ，则有tan结合上述解得tan【解析】【分析】（1）利用平抛运动高度与时间的表达式可求出在空中运动的时间；（2）利用平抛运动水平位移表达式可求出位移大小；（3）利用平抛运动速度大小表达式可得出结果。19．【答案】（1）解：对小球进行受力分析如图所示则有F=（2）解：根据mg解得ω=周期T=（3）解：根据上述有ω=根据几何关系有cos解得ω=可知，若保持轨迹圆的圆心O到悬点B的距离h不变，增大绳长l，小球做匀速圆周运动的角速度ω不会发生改变，周期不变。【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，利用力的合成可求出拉力F；（2）利用物体做圆周运动合外力提供向心力的表达式可求出角速度的大小，进而求出周期的大小；20．【答案】（1）解：小球从A到B的过程，由动能定理得mgL=解得v（2）解：小球在B点时由牛