河南省鄭州市高一（下）期末物理試題

鄭州市2021一2022學(xué)年下期期末考試高一物理試題卷本試卷分第I卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分?？荚嚂r間90分鐘，滿分100分。考生應(yīng)首先閱讀答題卡上的文字信息，然后在答題卡上作答，在試題卷上作答無效。交卷時只交答題卡。第I卷（選擇題共48分）一、選擇題（本題共12小題，每小題4分，共48分，在每小題給出的四個選項中，第1~8題只有一項特合題目要求，第9~12題有多項特合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）1.物體做曲線運動時，其所受合外力（）A.不可能是恒力 B.與速度方向不在一條直線上C.總是與速度方向垂直 D.做功為零【答案】B【解析】【分析】【詳解】A．物體做曲線運動時，其所受合外力可以是恒力，比如平拋運動中的重力，故A錯誤；B．物體做曲線運動時，其所受合外力即為加速度方向，與速度方向不在一條直線上，故B正確；C．曲線運動加速度方向不一定總與速度方向垂直，比如平拋運動，故C錯誤；D．物體做曲線運動時，其所受合外力可以做功，故D錯誤。故選B。2.500m口徑的中國天眼（FAST）是世界上已建成的最大的射電望遠鏡，可監(jiān)測脈沖星，探測引力波的存在。而引力波是實驗驗證愛因斯坦相對論的最后一塊“拼圖”，關(guān)于牛頓力學(xué)、相對論和量子力學(xué)的一些觀點，下列說法正確的是（）A.牛頓通過研究觀測記錄發(fā)現(xiàn)行星繞太陽運行的軌道是橢圓B.相對論認(rèn)為在不同的慣性系中，物理規(guī)律的形式都是相同的C.由于相對論的提出，牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價值D.高速運動的μ子壽命變長這一現(xiàn)象，既能用相對論時空觀解釋，又能用經(jīng)典理論解釋【答案】B【解析】【詳解】A．開普勒通過研究觀測記錄發(fā)現(xiàn)行星繞太陽運行的軌道是橢圓。A錯誤；B．相對論認(rèn)為在不同的慣性系中，物理規(guī)律的形式都是相同的。B正確；C．在微觀、高速情況下，要用量子力學(xué)和相對論來解釋，但是并不會因為相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，就否定了經(jīng)典力學(xué)，牛頓力學(xué)不會失去了它的應(yīng)用價值。C錯誤；D．高速運動的μ子壽命變長這一現(xiàn)象，只能用相對論時空觀解釋，不能用經(jīng)典理論解釋。D錯誤。故選B。3.某傳動裝置由甲、乙兩個齒輪構(gòu)成，如圖所示，兩個齒輪半徑分別為r1、r2，若甲輪的角速度為ω，則對乙輪邊緣上某點的描述正確的是（）A.角速度大小為 B.線速度大小為C.向心加速度大小為 D.向心加速度大小為【答案】A【解析】【詳解】齒輪傳動，甲乙兩輪邊緣線速度相等，即得乙輪邊緣上某點角速度大小故A正確；B．乙輪邊緣上某點線速度大小為故B錯誤；CD．乙輪邊緣上某點向心加速度大小為故CD錯誤；故選A。4.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上，有一個物體隨著圓筒一起轉(zhuǎn)動而未滑動。當(dāng)圓筒的角速度增大以后，下列說法正確的是（）A.物體所受彈力增大，摩擦力也增大 B.物體所受彈力增大，摩擦力減小C.物體所受彈力增大，摩擦力不變 D.物體所受彈力減小，摩擦力也減小【答案】C【解析】【詳解】在豎直方向上，物體所受摩擦力始終與重力平衡；在水平方向上，物體所受彈力提供向心力，當(dāng)圓筒的角速度增大以后，物體所受摩擦力不變，所需向心力增大，所受彈力增大。故選C。5.如圖所示，一根繩拉著小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，繩的固定點到圓的高度為，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?，則根據(jù)題中所給條件可以求出下列物理量（）A.小球運動的向心加速度 B.繩的拉力C.小球運動的線速度 D.小球運動的角速度【答案】D【解析】【詳解】B．設(shè)繩子與豎直方向的夾角為，小球質(zhì)量為，以小球為對象，豎直方向根據(jù)受力平衡可得解得由于小球質(zhì)量和角度均未知，故無法求出繩的拉力，B錯誤；A．以小球為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得解得由于角度未知，故無法求出小球運動的向心加速度，A錯誤；C．以小球為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得解得由于角度未知，故無法求出小球運動的線速度，C錯誤；D．以小球為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得解得根據(jù)題中所給條件可以求出小球運動的角速度，D正確；故選D。6.北京時間2022年5月10日8時54分，搭載“天舟四號”貨運飛船的長征七號”遙五運載火箭，在文昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，一段時間后，天舟四號貨運飛船采用自主快速交會對接模式，成功對接空間站天和核心艙后向端口，發(fā)射取得圓滿成功。下列說法正確的是（）A.“天舟四號”貨運飛船與火箭成功分離后，火箭立即做自由落體運動B.“天舟四號”貨運飛船與“天和”核心艙對接后的運行速度大于C.若“天和”核心艙在軌運行時受阻力作用，則其運行周期將變小D.中國空間站如果機動變軌到更高軌道需使空間站減速【答案】C【解析】【詳解】A．“天舟四號”貨運飛船與火箭成功分離后，火箭不會立即做自由落體運動，而是先上升一段距離再下落，A錯誤；B．是地球第一宇宙速度，是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大運行速度，“天舟四號”貨運飛船與“天和”核心艙對接后的運行速度小于，B錯誤；C．若“天和”核心艙在軌運行時受阻力作用，軌道半徑將減小，由可得，因此運行速度將最大，則其運行周期將變小，C正確；D．中國空間站如果機動變軌到更高軌道需使空間站再變軌處點火加速，D錯誤；故選C。7.如圖所示，長為的輕質(zhì)細繩一端固定在天花板上的點，另一端栓一質(zhì)量為的小球，開始時細繩處于水平位置?，F(xiàn)將小球由靜止釋放，細繩從水平位置運動到豎直位置，在此過程中小球沿圓弧從點運動到點，不計空氣阻力，重力加速度為（）A.小球在點釋放的瞬間，細繩上的拉力大小為B.小球剛運動到最低點時，細繩上的拉力大小為C.小球在最低點時速度大小為D.小球在最低點時重力的瞬時功率最大【答案】B【解析】【詳解】A．小球在點釋放的瞬間，根據(jù)牛頓第二定律可得由于該時刻小球的速度為零，可知細繩上的拉力大小為零，A錯誤；BC．小球從到的過程，根據(jù)動能定理可得解得小球在最低點時速度大小為小球在最低點，根據(jù)牛頓第二定律可得解得B正確，C錯誤；D．小球在最低點速度最大，但該位置重力方向與速度方向垂直，根據(jù)可知小球在最低點時重力的瞬時功率為零，D錯誤；故選B。8.如圖所示，某同學(xué)在練習(xí)投飛鏢，已知飛鏢出手點比飛鏢盤的圓心高，飛鏢以水平初速度投出，擊中飛鏢盤圓心正下方某處。不計空氣阻力，如果想擊中飛鏢盤圓心，該同學(xué)可以采取的措施是（）A.擲出位置不變，適當(dāng)減小初速度B.擲出位置不變，適當(dāng)增大初速度C.初速度大小不變，適當(dāng)遠離鏢盤D.初速度大小不變，擲出位置適當(dāng)降低一些【答案】B【解析】【詳解】飛鏢出手后做平拋運動，豎直方向做自由落體運動，則有水平方向做勻速直線運動，則有A．?dāng)S出位置不變，適當(dāng)減小初速度，可知飛鏢在空中的運動時間變大，飛鏢下落的高度變大，飛鏢擊中飛鏢盤位置更低，不可能擊中飛鏢盤圓心，A錯誤；B．?dāng)S出位置不變，適當(dāng)增大初速度，可知飛鏢在空中的運動時間變小，飛鏢下落的高度變小，飛鏢擊中飛鏢盤位置更高，可能擊中飛鏢盤圓心，B正確；C．初速度大小不變，適當(dāng)遠離飛鏢盤，可知飛鏢在空中的運動時間變大，飛鏢下落的高度變大，飛鏢擊中飛鏢盤位置更低，不可能擊中飛鏢盤圓心，C錯誤；D．初速度大小不變，擲出位置適當(dāng)降低一些，可知飛鏢在空中運動時間不變，飛鏢下落的高度不變，飛鏢擊中飛鏢盤位置更低，不可能擊中飛鏢盤圓心，D錯誤；故選B。9.一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上。其正上方位置有一只小球、小球從靜止開始下落，在位置接觸彈簧的上端，在位置小球所受彈力大小等于重力，在位置小球速度減小到零。不計空氣阻力，關(guān)于小球下降階段下列說法中正確的是（）A.在位置小球動能最大B.從位置的過程中小球的機械能逐漸減少C.從位置小球重力勢能的減少等于彈簧彈性勢能的增加D.從位置小球重力勢能的減少等于小球動能的增加【答案】BC【解析】【詳解】A．小球從到做自由落體運動，從到過程，由于彈簧彈力小于小球重力，小球做加速度減小的加速運動，在位置小球所受彈力大小等于重力，此時小球加速度為零，小球的速度最大，動能最大，A錯誤；B．小球從位置的過程中，小球受到的彈力向上，與小球的運動方向相反，彈力對小球一直做負功，小球的機械能逐漸減少，B正確；C．由于小球在、兩位置的動能均為零，根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒可知，從位置小球重力勢能的減少等于彈簧彈性勢能的增加，C正確；D．根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒可知，從位置小球重力勢能的減少量等于小球動能與彈簧彈性勢能的增加量之和，即小球重力勢能的減少大于小球動能的增加，D錯誤；故選BC。10.如圖所示，斜面傾角為θ，位于斜面底端A正上方的小球以初速度正對斜面項點B水平拋出，小球到達斜面經(jīng)過的時間為t，重力加速度為g，不計空氣阻力（）A.若小球以最小位移到達斜面，則B.若小球擊中斜面時速度與斜面垂直，則C.若小球能擊中斜面中點，則D.若小球能擊中斜面中點，則【答案】BD【解析】【詳解】A．若小球最小位移到達斜面，則位移垂直于斜面，根據(jù)平拋規(guī)律根據(jù)位移的偏角公式聯(lián)立解得故A錯誤；B．若小球垂直擊中斜面，則速度垂直于斜面，根據(jù)幾何關(guān)系知速度偏角解得故B正確；CD．若小球擊中斜面中點，根據(jù)幾何關(guān)系解得故D正確，C錯誤。故選BD。11.我國“天問一號”火星探測器接近火星后，先后在圓軌道1、2繞火星做勻速圓周運動。軌道1、2與火星表面的距離分別為、，探測器在軌道1、2上運動周期為、，已知火星的半徑為，引力常量為，不考慮火星的自轉(zhuǎn)。則（）A.火星的質(zhì)量為B.火星表面的重力加速度為C.探測器在軌道1和2的線速度之比為D.探測器在軌道1和2的周期之比為【答案】BD【解析】【詳解】A．在軌道1上運動時，根據(jù)解得選項A錯誤；B．根據(jù)可得火星表面的重力加速度為選項B正確；C．根據(jù)可得探測器在軌道1和2的線速度之比為選項C錯誤；D．根據(jù)開普勒第三定律可知探測器在軌道1和2的周期之比為選項D正確。故選BD。12.如圖所示，一根不可伸長的細繩，長為L，一端固定在天花板上的O點，另一端與質(zhì)量為m的小球相連。開始時，先把小球拉至與懸點等高的a點，然后由靜止釋放小球，小球擺動過程中被豎直線0b上的釘子p擋住，小球繞釘子做圓周運動，已知細繩能夠承受的最大拉力為F=7mg，g為重力加速度，則下列說法中正確的是（）A.當(dāng)pb間距為時小球能夠繞釘子做完整的圓周運動B.當(dāng)pb間距為時，小球運動到b點后細繩會被拉斷C.當(dāng)pb間距為時，小球可做完整的圓周運動且細繩不會被拉斷D.小球運動到b點時，由于細繩碰到了釘子，導(dǎo)致小球的速度突變【答案】BC【解析】【詳解】A．當(dāng)pb間距為時，由靜止釋放到小球達到最高點時，合外力為0，最高點速度為0，小于，小球不能繞釘子做完整的圓周運動，A錯誤；B．當(dāng)pb間距為時，小球運動到b點時有解得此刻細線拉力為故b點后細繩會被拉斷，B正確；C．當(dāng)pb間距為時，小球在最低點為，此刻細線拉力為可知做完整的圓周運動且細繩不會被拉斷，C正確；D．小球運動到b點時，細繩碰到了釘子，小球的速度并沒有突變，只是受力發(fā)生變化，運動軌跡發(fā)生改變，b點線速度不變，D錯誤。故選BC。第Ⅱ卷（非選擇題共52分）二、實驗題（本題共2小題，共14分，請把分新得到的結(jié)果填在橫線上，或按題目要求作答，）13.如圖所示是一種簡易的圓周運動向心力演示儀，圖中A、B為兩個穿在水平滑桿上并通過棉線與轉(zhuǎn)軸相連的重錘。試結(jié)合下列演示現(xiàn)象，分析影響向心力的因素。(1)使線長LA＝LB，質(zhì)量mA＞mB，加速轉(zhuǎn)動橫桿；現(xiàn)象：連接A的棉線先斷；表明：在半徑和角速度一定的條件下，圓周運動所需向心力隨________的增大而增大；(2)使質(zhì)量mA＝mB，線長LA＞LB，加速轉(zhuǎn)動橫桿；現(xiàn)象：連接A的棉線先斷；表明：在物體質(zhì)量和角速度一定的條件下，圓周運動所需向心力隨________的增大而增大；(3)對任一次斷線過程進行考察；現(xiàn)象：并不是橫桿一開始轉(zhuǎn)動就斷線，而是加速了一段時間之后線才斷的；表明：在物體質(zhì)量和半徑一定的條件下，圓周運動所需向心力隨__________的增大而增大?！敬鸢浮竣?物體質(zhì)量②.轉(zhuǎn)動半徑③.轉(zhuǎn)動角速度【解析】【詳解】(1)[1]．兩物體的質(zhì)量mA＞mB，連接A的棉線先斷，即質(zhì)量越大，細線的拉力越大，則說明在半徑和角速度一定的條件下，圓周運動所需向心力隨物體質(zhì)量的增大而增大；(2)[2]．兩物體質(zhì)量mA＝mB，線長LA＞LB，而連接A的棉線先斷，即細線越長，所受的拉力越大；表明在物體質(zhì)量和角速度一定的條件下，圓周運動所需向心力隨轉(zhuǎn)動半徑的增大而增大；(3)[3]．并不是橫桿一開始轉(zhuǎn)動就斷線，而是加速了一段時間之后隨著轉(zhuǎn)動速度的增大線才斷的；表明在物體質(zhì)量和半徑一定的條件下，圓周運動所需向心力隨轉(zhuǎn)動角速度的增大而增大。14.某同學(xué)設(shè)計出如圖所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律，讓小球自由下落，下落過程中小球的球心經(jīng)過光電門1和光電門2，光電計時器記錄下小球通過光電門的時間、，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。（1）為了驗證機械能守恒定律，該實驗還必須要測量下列哪些物理量___________（填選項序號）。A.小球的質(zhì)量mB.光電門1和光電門2之間的距離hC.小球從光電門1到光電門2下落的時間tD.小球的直徑d（2）小球通過光電門1時的瞬時速度___________（用題中所給的物理量表示）。（3）如果不考慮空氣阻力，測得的物理量間滿足關(guān)系式：___________，就可以驗證小球下落過程中機械能守恒。（4）考慮到實際存在空氣阻力，則實驗過程中小球的重力勢能的減少量___________（填“大于”、“小于”或“等于”）其動能的增加量。【答案】①.BD##DB②.③.④.大于【解析】【詳解】（1）[1]為了驗證機械能守恒定律，則有A．由上式可知，小球的質(zhì)量m可以約掉，不需要測量，A錯誤；B．光電門1和光電門2之間的距離h需要測量，B正確；C．小球從光電門1到光電門2下落的時間t不需要測量，C錯誤；D．因需要求出小球的速度，根據(jù)可知小球的直徑d需要測量，D正確。（2）[2]小球通過光電門1時的瞬時速度可近似等于平均速度，則有（3）[3]小球通過光電門1時的瞬時速度可近似等于平均速度，則有根據(jù)整理得（4）[4]考慮到實際存在空氣阻力，則實驗過程中小球重力勢能的減少量大于其動能的增加量。三、計算題（本題共4小題，共38分。解答應(yīng)寫出必要的文宇說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）15.如圖所示，一根不可伸長的輕繩繞過輕質(zhì)動滑輪和一個輕質(zhì)定滑輪，輕質(zhì)動滑輪下方懸掛一質(zhì)量為的重物，輕繩不接觸滑輪的部分都是豎直的，手持輕繩末端使系統(tǒng)保持靜止。現(xiàn)在用手以恒定拉力豎直向下拉動細繩末端，使細繩末端下降，該過程中摩擦阻力和空氣阻力均忽略不計，重力加速度，求：（1）該過程中，恒力做的功；（2）該過程中，重物的重力勢能增加量；（3）該過程中，重物的末速度大小?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）恒力F做的功為（2）在拉動繩子的過程中，重物上升的高度為重物的重力勢能增加量為解得（3）根據(jù)功能關(guān)系，拉力做的功等于重物的重力勢能和動能的增加量之和，則有解得16.為了保護環(huán)境，一種使用氫氣燃料汽車，質(zhì)量為，發(fā)動機的額定輸出功率為，行駛在平直公路上時所受阻力恒為車重的倍。若汽車從靜止開始做勻加速運動，加速度的大小為，已知重力加速度，試求：（1）汽車做勻加速運動達到的最大速度；（2）汽車做勻加速運動可持續(xù)的時間；（3）當(dāng)速度為時，汽車牽引力的瞬時功率?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)汽車的牽引力為，受到的阻力為，汽車做勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律可得解得當(dāng)汽車功率達到發(fā)動機的額定輸出功率時，此時速度為汽車做勻加速運動的最大速度，則有解得（2）當(dāng)汽車功率達到發(fā)動機的額定輸出功率時，汽車結(jié)束做勻加速運動，則有解得汽車做勻加速運動可持續(xù)的時間為；（3）當(dāng)汽車的速度為時，由于可知汽車正處于勻加速階段，則汽車牽引力的瞬時功率為17.在2022年2月8日北京冬奧會自由式滑雪女子大跳臺的比賽中，18歲的中國選手谷愛凌頂住壓力，在關(guān)鍵的第三跳以超高難度動作鎖定金牌，這也是中國女子雪上項目第一個冬奧會冠軍，滑雪