2021-2022学年河南省新乡市封丘县第一中学分校高一物理期末试卷含解析

2021-2022学年河南省新乡市封丘县第一中学分校高一物理期末试卷含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. 某空间站绕地球做匀速圆周运动。

如果在空间站中想用天平测量物体的质量
A．无法测出物体的质量 B．所测得的质量比地球上的大
C．所测得的质量比地球上的小 D．所测得的质量与地球上的相等
参考答案：
A
2. 一位女士由于驾车超速而被警察拦住，警察走过去对她说：“太太，您刚才的车速是
120 公里每小时，已超速。

”这位女士反驳道：“这不可能！我才开了10分钟左右，还不到一小时，怎么可能走了120公里呢?”针对上述对话中的相关数据的说法正确的是（）
A．120公里每小时指瞬时速度
B．10分钟指的是时刻
C．一小时指的是时刻
D．120公里指的是位移
参考答案：
A
3. 如图所示是做物体做直线运动的v－t图象，由图象可得到的正确结果是 ()
A. t＝1s时物体的加速度大小为1.0m／s2
B. t＝5s时物体的加速度大小为0.75m／s2
C. 第3s内物体的位移为1.5m
D. 物体在加速过程的位移比减速过程的位移大
参考答案：B
4. （多选题）下列描述的运动中，可能存在的是（）
A．速度变化很大，加速度却很小
B．速度变化方向为正，加速度方向为负
C．速度变化越来越快，加速度越来越小
D．速度为正，加速度为负
参考答案：
AD
速度的方向和大小与加速度无关。

速度变化越快表示加速度越大。

5. 神舟十号航天员王亚平等登上中国最高的讲台，于2013年6月20日上午10时许为全国青少年带来神奇的太空一课。

王亚平在太空中演示了质量测量实验。

见实验示意图，首先将航天员聂海胜固定在人体支架上，另一航天员将其向外拉到一定位置后松手，支架会在弹簧恒力作用下回到初始位置。

关于这个太空实验，以下说法中正确的是（）
A.在航天器中还可以用弹簧测力计测量重力
B.在航天器中也可以用托盘天平测物体质量
C.弹簧将支架拉回初始位置过程中对支架做了正功
D.弹簧将支架拉回初始位置过程中对支架做功为零
参考答案：
C
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 下图为“研究小车匀加速直线运动规律”中接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出。

由图数据可求得：（结果保留两位小数）
（1）该小车的加速度为_________m/s2，
（2）打第3个计数点时小车的速度为_________m/s。

参考答案：
_0.74____ ____0.47___
7. （6分）质量为5kg的物体，在水平面上受两个共点力的作用，F1=9N，F2=6N，则物体产生加速度的最大值可能是______ m/s2，产生加速度的最小值可能是_______m/s2，物体的加速度可能是1m/s2吗？答：________________。

参考答案：
3；0.6；可能
8. 一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系．
①首先，让一砝码在一个比较光滑的平面上做半径r为0.08m的圆周运动，数字实验系统得到若干组向心力F和对应的角速度ω，他们根据实验数据绘出了F﹣ω的关系图象如图中B图线所示，兴趣小组的同学猜测r一定时，F可能与ω2成正比．你认为，可以通过进一步转换，做
出关系图象来确定他们的猜测是否正确．
②将同一砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m，又得到了两条F﹣ω图象，如图中
A、C图线所示．通过对三条图线的比较、分析、讨论，他们得出ω一定时，F∝r的结论，你认为他们的依据
是
．
③通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F=kω2r，其中比例系数k的单位是．
参考答案：
①F与ω2；②取任意相同ω，A、B、C三图线对应向心力之比均约为3：2：1，与其对应半径之比相同．③kg．
【考点】线速度、角速度和周期、转速；向心力．【分析】①若F与ω2成正比，则F﹣ω2图象是过原点的倾斜直线，可很直观作出判断．
②在探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系时，应当应用控制变量法，先保证圆周运动的半径不变，探究向心力与角速度之间的关系，然后再更换半径继续探究向心力与角速度之间的关系，最后可以得到向心力与角速度与半径的关系式．
③由F=kω2r表达式，结合各个量的单位分析k的单位．
【解答】解：①通过对图象的观察，兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比．可以通过进一步的转换，通过绘出F与ω2关系图象来确定他们的猜测是否正确，如果猜测正确，做出的F与ω2的关系式应当是一条过原点的倾斜直线．
②在证实了F∝ω2之后，他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m，又得到了两条F﹣ω图象，取任意相同ω，A、B、C三图线对应向心力之比均约为3：2：1，与其对应半径之比相同．如果比例成立则说明向心力与物体做圆周运动的半径成正比．
③表达式F=kω2r中F、ω、r的单位分别是N、rad/s、m，又由v=ωr有：1m/s=1（rad/s）?m，由
F=ma，有1N=1kg?m/s2，则得：
1N=k×（1rad/s）2×1m=k?m/s2；则得k的单位是kg．
故答案为：①F与ω2；②取任意相同ω，A、B、C三图线对应向心力之比均约为3：2：1，与其对应半径之比相同．③kg．
9. 如图所示，用滑轮装置将A、B两个物体悬挂，如果不计滑轮质量、绳重和摩擦，要使整
个装置达到平衡，则GA＝＿＿＿GB.
参考答案：
10. 变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度档，图是某一“奇安特”变速车齿轮转动结构示意图，图中A轮有48齿，B轮有42齿，C轮有18齿，D轮有12齿．那么该车可变换4种不同档位；且A与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA：ωD=1：4．
参考答案：
解：该车共有两个前齿轮和两个后齿轮，一个钱齿轮和一个后齿轮组合成一个档位，所以共有4种档位；
前齿轮的齿数与转动圈数的乘积等于后齿轮齿数与转动圈数的乘积，即=
所以ωA：ωD=
故答案为：4；1：4
11. 以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h空气阻力的大小恒为F，则从抛出至回到出发点的过程中，小球克服空气阻力做的功为_________。

参考答案：
12. 某人在地面上最多能举起60kg的重物，当此人站在以5m/s2的加速度加速上升的升降机中，最多能举起kg的物体。

(g取10m/s2)
参考答案：
40
13. 足球守门员在发门球时，将一个静止的质量为0.4 kg的足球，以10 m/s的速度踢出，若守门员踢球的时间为0.1s，则足球的平均加速度为______________m/s2；足球沿草地作直线运动，速度不断减小，设加速度大小恒为2m/s2，3s后足球运动到距发球点20 m的后卫队员处，则此过程中，足球运动的平均速度为________________m/s，后卫队员接到球时，足球的速度为______m/s
参考答案：
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 24．（2分）螺线管通电后，小磁针静止时指向如图所示，请在图中标出通电螺线管的N、S极，并标出电源的正、负极。

参考答案：
N、S极1分
电源+、-极1分15. 一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径为r=2R(R为地球半径)，卫星的转动方向与地球自转方向相同.已知地球自转的角速度为，地球表面处的重力加速度为g.求：
(1)该卫星所在处的重力加速度g′；
(2)该卫星绕地球转动的角速度ω；
(3)该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔.
参考答案：
（1）（2）（3）
【详解】(1)在地球表面处物体受到的重力等于万有引力mg=，
在轨道半径为r=2R处,仍有万有引力等于重力mg′=，
解得：g′=g/4；
(2)根据万有引力提供向心力，
mg=，
联立可得ω=，
(3)卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2π时，卫星再次出现在建筑物上空
以地面为参照物，卫星再次出现在建筑物上方时，建筑物随地球转过的弧度比卫星转过弧度少2π.即ω△t?ω0△t=2π
解得：
【点睛】（1）在地球表面处物体受到的重力等于万有引力mg=，在轨道半径为2R处，仍有万有引力等于重力mg′=，化简可得在轨道半径为2R 处的重力加速度；
（2）人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，结合黄金代换计算人造卫星绕地球转动的角速度ω；
（3）卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2π时，卫星再次出现在建筑物上空．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 宇航员在月球表面用弹簧秤称得质量的砝码重为F，已知月球半径为R。

若要发射一颗贴近月球表面做圆周运动的探月卫星，则该卫星绕月运行的速率多大。

参考答案：
宇航员在月球表面用弹簧秤称得质量的砝码重为F，已知月球半径为R。

若要发射一颗贴近月球表面做圆周运动的探月卫星，则该卫星绕月运行的速率多大。

解：依题意可得：①
解得：②…………………2分
根据万有引力引律和牛顿第二定律得：③…………………2分
④……………2分
（注：其它合理列式也得分）
由②③④式解得：=…………………2分
17. （6分）若功率为1000kW的太阳能供电系统为“水立方”连续工作5h，可得到多少J的电能；如果这些电能有42%转化为水的内能，可使游泳池里200t的水，温度升高多少℃？（C水=4.2×103J/kg·℃， g取10N/kg）参考答案：
解析：
18. 如图所示，用40牛顿的与斜面底面平行的水平力F，把质量为3.0千克的物体，由斜面底端A，推至B端。

已知物体与斜面间的动摩擦因数，斜面的倾角，斜面斜
边的长度为2.0m，试求：
（1）物体所受各个力所做的功和总功。

（2）物体达到B点的速度v B=？
（3）动力F推动物体由A到B的平均功率。

（4）物体到达B点时动力的瞬时功率P B=？
参考答案：
解：先对物体的受力情况进行分析，物体一共受四个力的作用：推力F，重力mg，摩擦力f，支持力N（如图）。

（1）各力的做功情况为：(J)。