期末模擬卷02(解析版)-高一物理下學(xué)期期末復(fù)習(xí)精細(xì)講義(人教2019)_第1頁(yè)
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2022-2023學(xué)年度高一物理下學(xué)期期末考試模擬卷02考試時(shí)間:75分鐘注意事項(xiàng):1.答題前填寫好自己的姓名、班級(jí)、考號(hào)等信息2.請(qǐng)將答案正確填寫在答題卡上第I卷(選擇題)請(qǐng)點(diǎn)擊修改第I卷的文字說明一、單選題(本大題共7小題,每小題4分,共28分。在每個(gè)小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一個(gè)符合要求)1.(本題4分)對(duì)于質(zhì)量為和質(zhì)量為的兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力的表達(dá)式,下列說法正確的是()A.公式中的G是引力常量,它是由實(shí)驗(yàn)得出的,而不是人為規(guī)定的B.當(dāng)兩個(gè)物體間的距離r趨于零時(shí),萬(wàn)有引力趨于無窮大C.只有質(zhì)量巨大的物體間才有萬(wàn)有引力D.兩個(gè)物體間的引力總是大小相等、方向相反,是一對(duì)平衡力【答案】A【詳解】A.公式中的G是引力常量,它是由卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)得出的,而不是人為規(guī)定的,選項(xiàng)A正確;B.當(dāng)兩個(gè)物體間的距離r趨于零時(shí),萬(wàn)有引力定律不再適用,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C.任何兩物體之間都存在萬(wàn)有引力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.兩個(gè)物體間的引力總是大小相等、方向相反,是一對(duì)相互作用力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。2.(本題4分)由于高度限制,車庫(kù)出入口采用圖所示的曲桿道閘,道閘由轉(zhuǎn)動(dòng)桿OP與橫桿PQ鏈接而成,P、Q為橫桿的兩個(gè)端點(diǎn)。在道閘抬起過程中,桿PQ始終保持水平。桿OP繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°的過程中,下列說法正確的是()

A.Q點(diǎn)在豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)B.Q點(diǎn)在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)C.P點(diǎn)的線速度大小不變D.P點(diǎn)的加速度方向不變【答案】C【詳解】A.Q點(diǎn)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)與P點(diǎn)相同,相對(duì)于O點(diǎn)在豎直方向的位置y關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系為則可得出Q點(diǎn)在豎直方向不是勻速運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;B.P點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)在水平方向的位置x關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系為則可看出P點(diǎn)在水平方向也不是勻速運(yùn)動(dòng),Q點(diǎn)在水平方向的運(yùn)動(dòng)與P點(diǎn)相同,故B錯(cuò)誤。CD.由題知,桿OP繞O點(diǎn)從與水平方向成30°勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到60°,則P點(diǎn)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則P點(diǎn)的線速度大小和向心加速度大小均不變,但速度的方向時(shí)刻在改變,故C正確,D錯(cuò)誤;故選C。3.(本題4分)某次英雄小伙子救人的過程,可用下圖去描述:落水孩童抓住繩索停在A處,對(duì)面河岸上的小伙子從B處沿直線勻速游到A處,成功把人救起。河寬和間距如圖中標(biāo)注,假定河水在各處的流速均為,則()A.小伙子如果面對(duì)垂直于河岸的方向游,是不可能到達(dá)A點(diǎn)的B.小伙子渡河的時(shí)間為8sC.小伙子在靜水中游泳的速度至少應(yīng)為,才能成功把人救起D.只有小伙子總面對(duì)著A處游,才可能把人救起【答案】C【詳解】C.由題可知,設(shè)小伙子在靜水中的游泳的速度為,小伙子的合運(yùn)動(dòng)方向是從B到A,作出小伙子游泳時(shí)合速度與兩個(gè)分速度的關(guān)系,如圖所示當(dāng)與合速度垂直時(shí)有最小值,設(shè)AB與河岸的夾角為,根據(jù)幾何關(guān)系有解得即游泳時(shí)小伙子面對(duì)的方向是與合速度方向垂直,此時(shí)最小的速度為C正確;A.小伙子如果面對(duì)垂直于河岸的方向游,當(dāng)相對(duì)于靜水的速度恰好到達(dá)A點(diǎn)。A錯(cuò)誤;B.只有小伙子在靜水中速度垂直于河岸時(shí),小伙子渡河的時(shí)間為小伙子在靜水中的速度不與河岸垂直時(shí),小伙子渡河的時(shí)間不等于8s。B錯(cuò)誤;D.若小伙子總面對(duì)著A處游,且速度一定時(shí),由于兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍然為勻速直線運(yùn)動(dòng),可知,其軌跡為一條直線,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成可知,此時(shí)其合速度方向指向A點(diǎn)右側(cè),即到達(dá)不了A處,D錯(cuò)誤。故選C。4.(本題4分)衛(wèi)星攜帶一探測(cè)器在半徑為(為地球半徑)的圓軌道上繞地球飛行。在a點(diǎn),衛(wèi)星上的輔助動(dòng)力裝置短暫工作,將探測(cè)器沿運(yùn)動(dòng)方向射出(設(shè)輔助動(dòng)力裝置噴出的氣體質(zhì)量可忽略),探測(cè)器恰能完全脫離地球的引力,而衛(wèi)星沿新的橢圓軌道運(yùn)動(dòng),其近地點(diǎn)b距地心的距離為(略小于),則下列說法正確的是()

A.衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大于B.在a處的探測(cè)器發(fā)射速度必須大于C.衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能大于在橢圓軌道上的機(jī)械能D.正常運(yùn)行的情況下衛(wèi)星在兩軌道上經(jīng)過a處時(shí)加速度大小不同【答案】C【詳解】A.是最大環(huán)繞速度,軌道越高運(yùn)行速度越慢,所以衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度小于,故A錯(cuò)誤;B.探測(cè)器如果在地面處,則發(fā)射速度必須大于才能脫離地球,則在a處更容易脫落,則其發(fā)射速度不一定大于,故B錯(cuò)誤;C.衛(wèi)星在圓軌道上a處減速之后沿著橢圓軌道運(yùn)動(dòng),則在橢圓軌道上的機(jī)械能較小,故C正確;D.根據(jù)衛(wèi)星加速度公式可知衛(wèi)星在兩個(gè)軌道上經(jīng)過a處時(shí),距離地面的高度相同,故加速度相等,故D錯(cuò)誤。故選C。5.(本題4分)一個(gè)質(zhì)量為的乘客乘坐電梯,由靜止開始上升,做勻加速運(yùn)動(dòng),做勻速運(yùn)動(dòng),做勻減速運(yùn)動(dòng)。整個(gè)過程電梯對(duì)乘客的支持力做功的功率圖象如圖所示。其中,則下列說法正確的是()

A.乘客的質(zhì)量B.在第末電梯的速度C.圖中的D.整個(gè)過程中乘客克服重力做功的平均功率為【答案】C【詳解】AB.在內(nèi)功率恒定,故此時(shí)拉力等于重力,物體以勻速運(yùn)動(dòng),得其中在物體勻加速運(yùn)動(dòng)其中末有其中聯(lián)立可得故AB錯(cuò)誤;C.勻速階段則故C正確;D.加速階段位移勻速階段減速階段上升的總高度可知?jiǎng)t故D錯(cuò)誤。故選C。6.(本題4分)如圖所示,從固定光滑斜面(圖中已標(biāo)出斜面的高度和底邊長(zhǎng))頂端由靜止釋放一滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))。已知滑塊的質(zhì)量為,重力加速度大小為,則滑塊滑到斜面底端時(shí)()

A.滑塊的速度大小為B.滑塊的動(dòng)能為C.滑塊受到的重力做功的瞬時(shí)功率為D.滑塊的重力勢(shì)能一定為0【答案】A【詳解】AB.依題意,斜面光滑,滑塊下滑過程只有重力做功,機(jī)械能守恒,可得解得故A正確;B錯(cuò)誤;C.滑塊受到的重力做功的瞬時(shí)功率為又解得故C錯(cuò)誤;D.重力勢(shì)能具有相對(duì)性,選定零勢(shì)能面,才可以確定某點(diǎn)的重力勢(shì)能。故D錯(cuò)誤。故選A。7.(本題4分)如圖所示,一個(gè)固定在豎直平面上的光滑半圓形管道,管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球,小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),從點(diǎn)脫離后做平拋運(yùn)動(dòng),經(jīng)過后又恰好垂直與傾角為45°的斜面相碰。已知半圓形管道的半徑為,小球可看做質(zhì)點(diǎn)且其質(zhì)量為,取。則()A.小球在斜面上的相碰點(diǎn)與點(diǎn)的水平距離是B.小球在斜面上的相碰點(diǎn)與點(diǎn)的水平距離是C.小球經(jīng)過管道的點(diǎn)時(shí),受到上管道的作用力的大小是D.小球經(jīng)過管道的點(diǎn)時(shí),受到下管道的作用力的大小是【答案】A【詳解】AB.小球從B點(diǎn)脫離后做平拋運(yùn)動(dòng),經(jīng)過0.3s后又恰好垂直與傾角為45°的斜面相碰,則在C點(diǎn)的豎直分速度為因小球恰好垂直撞在斜面上,則平拋運(yùn)動(dòng)水平初速度為小球在斜面上的相碰點(diǎn)C與B點(diǎn)的水平距離為故A正確,B錯(cuò)誤;CD.設(shè)小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí),受到上管道豎直向下的作用力,根據(jù)牛頓第二定律可得聯(lián)立方程,解得負(fù)號(hào)說明小球在B點(diǎn)受到下管道的作用力的大小是1N,方向豎直向上,故CD錯(cuò)誤。故選A。二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。8.(本題6分)2021年5月15日,天問一號(hào)探測(cè)器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū),我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得成功。假設(shè)火星可視為半徑為R且質(zhì)量分布均勻的球體,火星赤道處的重力加速度為g火,火星的自轉(zhuǎn)周期為T,引力常量為G。則下列說法正確的是()A.火星極點(diǎn)處的重力加速度大小為g火B(yǎng).火星的質(zhì)量為C.火星的平均密度為D.火星衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度為【答案】BD【詳解】AB.在火星赤道上的物體所受的萬(wàn)有引力等于物體在火星上的重力與物體隨火星自轉(zhuǎn)需要的向心力之和,則有G=mg火+mR假設(shè)火星極點(diǎn)處的重力加速大小為g′火,則火星極點(diǎn)處物體所受的萬(wàn)有引力等于物體在火星極點(diǎn)處的重力,即解得火星的質(zhì)量為A錯(cuò)誤,B正確;C.火星的體積為則火星的平均密度為,整理得C錯(cuò)誤;D.火星衛(wèi)星以最大環(huán)繞速度飛行時(shí),軌道半徑為R,此時(shí)衛(wèi)星的重力近似等于萬(wàn)有引力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則有,G=m′整理得D正確。故選BD。9.(本題6分)如圖1,在“雪如意”國(guó)家跳臺(tái)滑雪中心舉行的北京冬奧會(huì)跳臺(tái)滑雪比賽中,穿著專用滑雪板的運(yùn)動(dòng)員在助滑道上獲得一定速度后從跳臺(tái)飛出,身體前傾與滑雪板盡量平行,在空中飛行一段距離后落在傾斜的雪道上,其過程可簡(jiǎn)化為圖2。體重為65kg的運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)O處以初速度沿水平方向飛出,運(yùn)動(dòng)員在空中飛行2.7s后落在與水平方向夾角為的傾斜直雪道P處,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取,則()

A.運(yùn)動(dòng)員在O處的起跳速度的大小為18m/sB.OP間的直線距離為57.75mC.飛出后經(jīng)1.35s運(yùn)動(dòng)員與斜面間的距離最大D.運(yùn)動(dòng)員落到斜面上時(shí)速度大小為【答案】ACD【詳解】A.運(yùn)動(dòng)員做平拋運(yùn)動(dòng),由O到P有,又由以上各式得故A正確;B.O、P間水平位移大小故AB間的距離故B錯(cuò)誤;C.運(yùn)動(dòng)員與斜面間的距離最大時(shí)合速度方向與斜面平行,則有解得故C正確;D.運(yùn)動(dòng)員落到斜面上時(shí)的速度為故D正確。故選ACD。10.(本題6分)如圖所示,物塊B和A通過輕彈簧栓接在一起,豎直放置在水平地面上,用不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過固定的光滑定滑輪連接物塊A和C,C穿在豎直固定的光滑細(xì)桿上,OA豎直,OC水平,A、C間輕繩剛好拉直,此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將C靜止釋放,下滑時(shí)B剛好被提起。已知A、B、C質(zhì)量均為1kg,OC間距,重力加速度,則()

A.彈簧的勁度系數(shù)為20N/mB.下滑至3m時(shí),C速度的大小為C.C靜止釋放下滑至3m過程中,繩對(duì)A做的功大小為13.6JD.C靜止釋放下滑至3m過程中,A和C整體的機(jī)械能先增大后減小【答案】ABD【詳解】A.初始A靜止,由共點(diǎn)力的平衡可得當(dāng)B剛好被提起時(shí),由平衡方程可得由于過程中C下滑3m,故可得聯(lián)立解得故A正確;BC.對(duì)AC及彈簧構(gòu)成的整體系統(tǒng),由于該過程中,除重力外,繩的拉力的功為零,彈簧的彈性勢(shì)能不變,故該過程系統(tǒng)機(jī)械能守恒,設(shè)當(dāng)C下滑3m時(shí)其速度為v,則此時(shí)A的速度為故有解得此時(shí)C的速度為該過程,對(duì)A列動(dòng)能定理可得解得繩子對(duì)物塊A做的功為故B正確,C錯(cuò)誤;D.對(duì)AC及彈簧構(gòu)成的整體系統(tǒng),由于該過程中,除重力外,繩的拉力的功為零,彈簧的彈性勢(shì)能不變,故該過程系統(tǒng)機(jī)械能守恒;彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大,A和C整體的機(jī)械能先增大后減小,故D正確。故選ABD。第II卷(非選擇題)請(qǐng)點(diǎn)擊修改第II卷的文字說明三、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題,共16分)11.(本題8分)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置“驗(yàn)證向心力與角速度關(guān)系”?;瑝K套在水平桿上,隨桿一起繞豎直軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng),力傳感器通過一細(xì)繩連接滑塊,用來測(cè)量向心力的大小?;瑝K上固定一遮光片,寬度為d,圖示位置滑塊正上方有一光電門同定在鐵架臺(tái)的橫桿上,滑塊旋轉(zhuǎn)半徑為,每經(jīng)過光電門一次,通過力傳感器和光電門就同時(shí)獲得一組向心力和角速度的數(shù)據(jù)。(1)某次旋轉(zhuǎn)過程中遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的遮光時(shí)間為,則滑塊的線速度___________;(2)由(1)問可得滑塊的角速度___________,若以為縱坐標(biāo),以為橫坐標(biāo),可在坐標(biāo)紙中描出數(shù)據(jù)點(diǎn)作一條過原點(diǎn)的直線,從而驗(yàn)證向心力大小與___________(選填“”“”或“”)成正比;(3)此實(shí)驗(yàn)中,若滑塊的角速度不變,改變旋轉(zhuǎn)半徑,則可以得到與成___________(填“正比”或“反比”)?!敬鸢浮空取驹斀狻浚?)[1]由題意可得,滑塊過光電門的速度為(2)[2]角速度為[3]根據(jù)向心力公式可得若以為縱坐標(biāo),以為橫坐標(biāo),可在坐標(biāo)紙中描出數(shù)據(jù)點(diǎn)作一條過原點(diǎn)的直線,從而驗(yàn)證向心力大小與成正比。(3)[4]根據(jù)向心力公式可得若滑塊的角速度不變,改變旋轉(zhuǎn)半徑,則可以得到與成反比。12.(本題8分)用如圖甲所示裝置來探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系,木板上固定兩個(gè)完全相同的遮光條,用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將木板通過兩個(gè)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)C相連,木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上,軌道放在水平桌面上,P為小桶(內(nèi)有砂子),滑輪質(zhì)量、摩擦不計(jì),(1)實(shí)驗(yàn)中軌道應(yīng)傾斜一定角度,這樣做的目的是____________.A.使繩的拉力等于小桶P的重力B.平衡摩擦力使細(xì)線的拉力等于小車的合力C.能夠讓小桶勻速運(yùn)動(dòng)D.使彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于小桶P重力的一半(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度,如圖乙所示,則遮光條的寬度______。(3)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:①測(cè)量木板(含遮光條)的質(zhì)量,測(cè)量?jī)烧诠鈼l間的距離,按圖甲所示正確連接器材;②將木板左端與軌道左端對(duì)齊;靜止釋放木板,木板在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F及遮光條B、A先后經(jīng)過光電問的時(shí)間為,則遮光條B、A通過光電門的過程中木板動(dòng)能的變化量__________,合外力對(duì)木板做功,___________。(以上兩空用字母表示)③在小桶中增加砂子,重復(fù)(2)的操作,比較W、的大小,可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。【答案】B0.560FL【詳解】(1)[1]為了使繩子拉力充當(dāng)合力,即細(xì)線拉力做的功等于合力對(duì)小車做的功應(yīng)先平衡摩擦力,實(shí)驗(yàn)中軌道應(yīng)傾斜一定角度,這樣做的目的是平衡摩擦力使細(xì)線的拉力等于小車的合力。故選B。(2)[2]根據(jù)圖像可知(3)[3]遮光條B、A先后經(jīng)過光電門的時(shí)間為t1、t2,則遮光條B、A通過光電門的速度分別為則動(dòng)能的變化為[4]合力所做的功就是繩子拉力做的功W合=FL四、解答題(本大題共3小題,共38分)13.(本題10分)2023年1月21日,農(nóng)歷除夕當(dāng)晚,中國(guó)空間站過境祖國(guó)上空,神舟十五號(hào)航天員費(fèi)俊龍、鄧清明、張陸向全國(guó)人民送來新春祝福。如圖所示,中國(guó)空間站繞地心做近似圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑為r,航天員們?cè)诳臻g站內(nèi)觀察地球的最大張角為。已知地球表面的重力加速度為g,忽略地球自轉(zhuǎn)。求:(1)空間站繞地球運(yùn)動(dòng)的周期;(2)航天員的向心加速度大小。

【答案】(1);(2)【詳解】(1)設(shè)地球半徑為R,則由幾何關(guān)系得①對(duì)地球表面某物,有②對(duì)空間站,有③以上各式聯(lián)立,解得(2)對(duì)航天員,有④由①②④聯(lián)立,解得14.(本題14分)如圖所示,一小球從平臺(tái)上水平拋出,恰好落在鄰近平臺(tái)的一傾角為α=53°的光滑斜面頂端,并剛好沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平臺(tái)的高度差h

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