期末模拟卷02(解析版)-高一物理下学期期末复习精细讲义(人教2019)

2022-2023学年度高一物理下学期期末考试模拟卷02考试时间：75分钟注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）请点击修改第I卷的文字说明一、单选题(本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个符合要求)1．(本题4分)对于质量为和质量为的两个物体间的万有引力的表达式，下列说法正确的是（）A．公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的B．当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大C．只有质量巨大的物体间才有万有引力D．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力【答案】A【详解】A．公式中的G是引力常量，它是由卡文迪许通过实验得出的，而不是人为规定的，选项A正确；B．当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力定律不再适用，选项B错误；C．任何两物体之间都存在万有引力，选项C错误；D．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力，选项D错误。故选A。2．(本题4分)由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平。杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是（）

A．Q点在竖直方向做匀速运动B．Q点在水平方向做匀速运动C．P点的线速度大小不变D．P点的加速度方向不变【答案】C【详解】A．Q点在竖直方向的运动与P点相同，相对于O点在竖直方向的位置y关于时间t的关系为则可得出Q点在竖直方向不是匀速运动，故A错误；B．P点相对于O点在水平方向的位置x关于时间t的关系为则可看出P点在水平方向也不是匀速运动，Q点在水平方向的运动与P点相同，故B错误。CD．由题知，杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°，则P点绕O点做匀速圆周运动，则P点的线速度大小和向心加速度大小均不变，但速度的方向时刻在改变，故C正确，D错误；故选C。3．(本题4分)某次英雄小伙子救人的过程，可用下图去描述：落水孩童抓住绳索停在A处，对面河岸上的小伙子从B处沿直线匀速游到A处，成功把人救起。河宽和间距如图中标注，假定河水在各处的流速均为，则（）A．小伙子如果面对垂直于河岸的方向游，是不可能到达A点的B．小伙子渡河的时间为8sC．小伙子在静水中游泳的速度至少应为，才能成功把人救起D．只有小伙子总面对着A处游，才可能把人救起【答案】C【详解】C．由题可知，设小伙子在静水中的游泳的速度为，小伙子的合运动方向是从B到A，作出小伙子游泳时合速度与两个分速度的关系，如图所示当与合速度垂直时有最小值，设AB与河岸的夹角为，根据几何关系有解得即游泳时小伙子面对的方向是与合速度方向垂直，此时最小的速度为C正确；A．小伙子如果面对垂直于河岸的方向游，当相对于静水的速度恰好到达A点。A错误；B．只有小伙子在静水中速度垂直于河岸时，小伙子渡河的时间为小伙子在静水中的速度不与河岸垂直时，小伙子渡河的时间不等于8s。B错误；D．若小伙子总面对着A处游，且速度一定时，由于两个匀速直线运动的合运动仍然为匀速直线运动，可知，其轨迹为一条直线，根据运动的合成可知，此时其合速度方向指向A点右侧，即到达不了A处，D错误。故选C。4．(本题4分)卫星携带一探测器在半径为（为地球半径）的圆轨道上绕地球飞行。在a点，卫星上的辅助动力装置短暂工作，将探测器沿运动方向射出（设辅助动力装置喷出的气体质量可忽略），探测器恰能完全脱离地球的引力，而卫星沿新的椭圆轨道运动，其近地点b距地心的距离为（略小于），则下列说法正确的是（）

A．卫星在圆轨道上运动的速度大于B．在a处的探测器发射速度必须大于C．卫星在圆轨道上运动时机械能大于在椭圆轨道上的机械能D．正常运行的情况下卫星在两轨道上经过a处时加速度大小不同【答案】C【详解】A．是最大环绕速度，轨道越高运行速度越慢，所以卫星在圆轨道上运动的速度小于，故A错误；B．探测器如果在地面处，则发射速度必须大于才能脱离地球，则在a处更容易脱落，则其发射速度不一定大于，故B错误；C．卫星在圆轨道上a处减速之后沿着椭圆轨道运动，则在椭圆轨道上的机械能较小，故C正确；D．根据卫星加速度公式可知卫星在两个轨道上经过a处时，距离地面的高度相同，故加速度相等，故D错误。故选C。5．(本题4分)一个质量为的乘客乘坐电梯，由静止开始上升，做匀加速运动，做匀速运动，做匀减速运动。整个过程电梯对乘客的支持力做功的功率图象如图所示。其中，则下列说法正确的是（）

A．乘客的质量B．在第末电梯的速度C．图中的D．整个过程中乘客克服重力做功的平均功率为【答案】C【详解】AB．在内功率恒定，故此时拉力等于重力，物体以匀速运动，得其中在物体匀加速运动其中末有其中联立可得故AB错误；C．匀速阶段则故C正确；D．加速阶段位移匀速阶段减速阶段上升的总高度可知则故D错误。故选C。6．(本题4分)如图所示，从固定光滑斜面（图中已标出斜面的高度和底边长）顶端由静止释放一滑块（可视为质点）。已知滑块的质量为，重力加速度大小为，则滑块滑到斜面底端时（）

A．滑块的速度大小为B．滑块的动能为C．滑块受到的重力做功的瞬时功率为D．滑块的重力势能一定为0【答案】A【详解】AB．依题意，斜面光滑，滑块下滑过程只有重力做功，机械能守恒，可得解得故A正确；B错误；C．滑块受到的重力做功的瞬时功率为又解得故C错误；D．重力势能具有相对性，选定零势能面，才可以确定某点的重力势能。故D错误。故选A。7．(本题4分)如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从点脱离后做平抛运动，经过后又恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰。已知半圆形管道的半径为，小球可看做质点且其质量为，取。则（）A．小球在斜面上的相碰点与点的水平距离是B．小球在斜面上的相碰点与点的水平距离是C．小球经过管道的点时，受到上管道的作用力的大小是D．小球经过管道的点时，受到下管道的作用力的大小是【答案】A【详解】AB．小球从B点脱离后做平抛运动，经过0.3s后又恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰，则在C点的竖直分速度为因小球恰好垂直撞在斜面上，则平抛运动水平初速度为小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离为故A正确，B错误；CD．设小球经过B点时，受到上管道竖直向下的作用力，根据牛顿第二定律可得联立方程，解得负号说明小球在B点受到下管道的作用力的大小是1N，方向竖直向上，故CD错误。故选A。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8．(本题6分)2021年5月15日，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。假设火星可视为半径为R且质量分布均匀的球体，火星赤道处的重力加速度为g火，火星的自转周期为T，引力常量为G。则下列说法正确的是（）A．火星极点处的重力加速度大小为g火B．火星的质量为C．火星的平均密度为D．火星卫星的最大环绕速度为【答案】BD【详解】AB．在火星赤道上的物体所受的万有引力等于物体在火星上的重力与物体随火星自转需要的向心力之和，则有G=mg火＋mR假设火星极点处的重力加速大小为g′火，则火星极点处物体所受的万有引力等于物体在火星极点处的重力，即解得火星的质量为A错误，B正确；C．火星的体积为则火星的平均密度为，整理得C错误；D．火星卫星以最大环绕速度飞行时，轨道半径为R，此时卫星的重力近似等于万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力，则有，G=m′整理得D正确。故选BD。9．(本题6分)如图1，在“雪如意”国家跳台滑雪中心举行的北京冬奥会跳台滑雪比赛中，穿着专用滑雪板的运动员在助滑道上获得一定速度后从跳台飞出，身体前倾与滑雪板尽量平行，在空中飞行一段距离后落在倾斜的雪道上，其过程可简化为图2。体重为65kg的运动员从跳台O处以初速度沿水平方向飞出，运动员在空中飞行2.7s后落在与水平方向夹角为的倾斜直雪道P处，不计空气阻力，重力加速度g取，则（）

A．运动员在O处的起跳速度的大小为18m/sB．OP间的直线距离为57.75mC．飞出后经1.35s运动员与斜面间的距离最大D．运动员落到斜面上时速度大小为【答案】ACD【详解】A．运动员做平抛运动，由O到P有，又由以上各式得故A正确；B．O、P间水平位移大小故AB间的距离故B错误；C．运动员与斜面间的距离最大时合速度方向与斜面平行，则有解得故C正确；D．运动员落到斜面上时的速度为故D正确。故选ACD。10．(本题6分)如图所示，物块B和A通过轻弹簧栓接在一起，竖直放置在水平地面上，用不可伸长的轻绳绕过固定的光滑定滑轮连接物块A和C，C穿在竖直固定的光滑细杆上，OA竖直，OC水平，A、C间轻绳刚好拉直，此时整个系统处于静止状态，现将C静止释放，下滑时B刚好被提起。已知A、B、C质量均为1kg，OC间距，重力加速度，则（）

A．弹簧的劲度系数为20N/mB．下滑至3m时，C速度的大小为C．C静止释放下滑至3m过程中，绳对A做的功大小为13.6JD．C静止释放下滑至3m过程中，A和C整体的机械能先增大后减小【答案】ABD【详解】A．初始A静止，由共点力的平衡可得当B刚好被提起时，由平衡方程可得由于过程中C下滑3m，故可得联立解得故A正确；BC．对AC及弹簧构成的整体系统，由于该过程中，除重力外，绳的拉力的功为零，弹簧的弹性势能不变，故该过程系统机械能守恒，设当C下滑3m时其速度为v，则此时A的速度为故有解得此时C的速度为该过程，对A列动能定理可得解得绳子对物块A做的功为故B正确，C错误；D．对AC及弹簧构成的整体系统，由于该过程中，除重力外，绳的拉力的功为零，弹簧的弹性势能不变，故该过程系统机械能守恒；弹簧的弹性势能先减小后增大，A和C整体的机械能先增大后减小，故D正确。故选ABD。第II卷（非选择题）请点击修改第II卷的文字说明三、实验题(本大题共2小题，共16分)11．(本题8分)某实验小组用如图所示的装置“验证向心力与角速度关系”。滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直轴做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，图示位置滑块正上方有一光电门同定在铁架台的横杆上，滑块旋转半径为，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力和角速度的数据。（1）某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则滑块的线速度___________；（2）由（1）问可得滑块的角速度___________，若以为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条过原点的直线，从而验证向心力大小与___________（选填“”“”或“”）成正比；（3）此实验中，若滑块的角速度不变，改变旋转半径，则可以得到与成___________（填“正比”或“反比”）。【答案】正比【详解】（1）[1]由题意可得，滑块过光电门的速度为（2）[2]角速度为[3]根据向心力公式可得若以为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条过原点的直线，从而验证向心力大小与成正比。（3）[4]根据向心力公式可得若滑块的角速度不变，改变旋转半径，则可以得到与成反比。12．(本题8分)用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关系，木板上固定两个完全相同的遮光条，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计C相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上，轨道放在水平桌面上，P为小桶（内有砂子），滑轮质量、摩擦不计，（1）实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是____________．A．使绳的拉力等于小桶P的重力B．平衡摩擦力使细线的拉力等于小车的合力C．能够让小桶匀速运动D．使弹簧测力计的示数等于小桶P重力的一半（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度______。（3）实验主要步骤如下：①测量木板（含遮光条）的质量，测量两遮光条间的距离，按图甲所示正确连接器材；②将木板左端与轨道左端对齐；静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F及遮光条B、A先后经过光电问的时间为，则遮光条B、A通过光电门的过程中木板动能的变化量__________，合外力对木板做功，___________。（以上两空用字母表示）③在小桶中增加砂子，重复（2）的操作，比较W、的大小，可得出实验结论。【答案】B0.560FL【详解】（1）[1]为了使绳子拉力充当合力，即细线拉力做的功等于合力对小车做的功应先平衡摩擦力，实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是平衡摩擦力使细线的拉力等于小车的合力。故选B。（2）[2]根据图像可知（3）[3]遮光条B、A先后经过光电门的时间为t1、t2，则遮光条B、A通过光电门的速度分别为则动能的变化为[4]合力所做的功就是绳子拉力做的功W合=FL四、解答题(本大题共3小题，共38分)13．(本题10分)2023年1月21日，农历除夕当晚，中国空间站过境祖国上空，神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆向全国人民送来新春祝福。如图所示，中国空间站绕地心做近似圆周运动，轨道半径为r，航天员们在空间站内观察地球的最大张角为。已知地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转。求：（1）空间站绕地球运动的周期；（2）航天员的向心加速度大小。

【答案】（1）；（2）【详解】（1）设地球半径为R，则由几何关系得①对地球表面某物，有②对空间站，有③以上各式联立，解得（2）对航天员，有④由①②④联立，解得14．(本题14分)如图所示，一小球从平台上水平抛出，恰好落在邻近平台的一倾角为α=53°的光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h