2022-2023学年河南省濮阳市高一(下)期末物理试卷+答案+解析

2022-2023学年河南省濮阳市高一（下）期末物理试卷
1. 一个物体受恒力作用，下列说法正确的是( )
A. 一定做直线运动
B. 一定做曲线运动
C. 可能做匀速圆周运动
D. 可能做曲线运动
2. 如图所示，自行车大齿轮、小齿轮、后轮边缘上有三个点A、B、C，下列描述正确的是( )
A. A点和B点的线速度大小相等
B. A点和B点的角速度相等
C. B点和C点的线速度大小相等
D. A点和C点的线速度大小相等
3. 在地面上方，沿水平方向先后抛出两个小球，抛出点在同一竖直线上，
两球相遇于空中的P点，其运动轨迹如图所示，不计空气阻力，最终两小
球落在水平地面上。

关于两个小球的运动，下列说法正确的是( )
A. 小球B比A先抛出
B. 小球A的初速度小于小球B的初速度
C. 小球A的初速度大于小球B的初速度
D. 两小球落地时的速度大小相等
4. 2020年7月23日，我国首个火星探测器“天问一号”由长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场成功发射。

升空后，它将经历7个月左右的长途跋涉靠近火星，开展火星环绕、表面降落、巡视探测三大任务。

假设环绕器绕火星运行的轨道半径约为火星同步卫星轨道半径，火星自转周期与地球接近，那么环绕器绕火星一圈需要的时间最接近( )
的1
4
A. 1小时
B. 3小时
C. 6小时
D. 12小时
5. 一物体静止在斜面体上，使斜面体沿水平方向向右匀速移动一段距离L，物体始终相对斜面静止，如图所示。

在此过程中，物体受到的( )
A. 重力对物体做正功
B. 支持力对物体不做功
C. 摩擦力对物体做负功
D. 合力对物体做正功
6. 小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。

如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，质量为m的小球用不可伸长的长为l的细线悬于B点，
使小球在水平面内做角速度为ω的匀速圆周运动，重力加速度为g。

则
下列说法正确的是( )
A. 细线对小球的拉力为F=mω2l
B. 只将角速度ω增大，仍做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角θ将
减小
C. 只将细线长l增大，仍做匀速圆周运动，圆周运动的半径将不变
D. 只将细线长l增大，仍做匀速圆周运动，轨道圆面的高度将不变
8. 2020年11月24日，嫦娥月球探测器由长征五号运载火箭成功发射升空，并进入环月轨道飞行。

假设嫦娥探测器环绕月球飞行时，距月球表面高度为h，绕月球做匀速圆周运动(不计周围其他天体的影响)，测出其飞行周期为T，已知引力常量G和月球半径R，则下列说法正确的是( )
A. 嫦娥探测器绕月球飞行的线速度大小等于2π(R+ℎ)
T
B. 月球的质量等于4π2(R+ℎ)3
GT2
C. 月球表面的重力加速度大小等于4π2(R+ℎ)
T2
D. 嫦娥探测器绕月球飞行的向心加速度大小等于4π2(R+ℎ)3
R2T2
9. 空降兵在某次跳伞训练中，打开伞之前的运动可视为匀加速直线运动，其加速度为a，下降的高度为h，伞兵和装备系统的总质量为m，重力加速度为g。

则下降h的过程中，伞兵和装备系统的( )
A. 重力势能减少了mah
B. 重力势能减少了mgh
C. 动能增加了mah
D. 动能增加了mgh
10. 如图所示，光滑斜面固定在粗糙水平面上，斜面底端用小圆弧与水平地面平滑连接，在距斜面底端为d的位置有一竖直墙壁。

小物块自斜面上高为h处由静止释放，小物块与水平地面之间的动摩擦因数为μ，若小物块与墙壁发生碰撞后以原速率反弹，且最多只与墙壁发生一次碰撞。

小物块可看作质点，则物块最终静止时距墙壁的距离可能为( )
A. ℎ
μB. d−ℎ
μ
C. ℎ
μ
−d D. 3d−ℎ
μ
11. (1)在做“探究平抛运动的特点”实验时，除了小球、
斜槽、木板、白纸、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的
是______ (填字母)。

A.天平
B.弹簧测力计
C.重垂线
D.秒表
E.刻度尺
(2)实验中，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。

为了能较准确地描绘小球的运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的选项是______ 。

A.通过调节，使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置可以不同
C.每次必须由静止释放小球
D.小球运动时可以与木板上的白纸相接触
E.将球的位置记录在白纸上后，取下白纸，用直尺将点连成折线
(3)如图为某次实验中作出的平抛运动的轨迹，O为平抛的起点，则此次实验的水平初速度大小为______ m/s(g取9.8m/s2)。

12. (1)某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。

以下是实验的部分操作步骤：
①用天平测定小钢球的质量为m=10.0g；
②用游标卡尺测出小钢球的直径为d=10.0mm；
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为ℎ=84.00cm；
④电磁铁先通电，让小钢球吸在下端；
⑤电磁铁断电，小钢球自由下落；
⑥在小钢球经过光电门的时间内，计时装置记下小钢球经过光电门所用时间为t=2.50×
10−3s，由此可计算出小钢球经过光电门时的速度为______ m/s；
⑦计算小钢球下落h的过程中重力势能的减少量为______ J，小钢球动能的增加量为______ J(g取9.8m/s2，结果保留2位有效数字)。

(2)另一同学用上述实验装置，通过改变光电门的位置，测出不同h对应的v，根据实验数据做出v2−ℎ图像，如图乙所示。

根据图像估算当地的重力加速度为g=______ m/s2。

13. 如图，质量为m的质点在Oxy平面坐标系上以某一速度v0(未知)沿
与x轴正方向成锐角的方向开始运动(方向如图中箭头所示)，受到大小
不变、方向为−y方向的合力作用。

已知质点运动的最小速度为v，合力
的大小为F，质点质量为m。

(1)当质点速度大小变为2v时，速度方向和x方向之间的夹角是多大？
(2)质点速度由v增加到2v，用了多长时间？
14. 假如你将来成为一名宇航员，你驾驶一艘宇宙飞船飞临一未知星球，现当你关闭动力装置后，你的飞船贴着星球表面做匀速圆周运动飞行一周的时间为t，已知飞船的飞行速度大小为v，引力常量为G。

求：
(1)该星球的半径R多大？
(2)该星球的质量M多大？
(3)该星球表面重力加速度g多大？
15. 如图所示，水平轨道AB与固定在竖直平面内的半圆形轨道
BC相连，滑块静止放在A点，某时刻给小滑块施加一个水平向
右的拉力F，当小滑块运动到水平轨道末端B时撤去拉力F，当
小滑块沿圆弧轨道运动到最高点C后做平抛运动，在水平轨道
上的落点位于A、B之间。

已知A、B之间的距离是圆弧半径的3倍，所有摩擦忽略不计。

试分析求解拉力F的取值范围？
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：AB、若合力与速度不在同一条直线上，物体在恒力作用下，可以是匀变速曲线运动，如平抛运动；若合力与速度共线，则才做直线运动，故AB错误；
C、匀速圆周运动的合外力指向向心力，是变力，所以在恒力作用下物体不可能做匀速圆周运动。

故C错误；
D、由AB选项分析，可知，可能做曲线运动，故D正确；
故选：D。

物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论。

本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。

2.【答案】A
【解析】解：AB.大齿轮与小齿轮是同缘传动，边缘点线速度大小相等，故A点和B点的线速度大小相等，由于半径不同，根据v=ωr可知，A、B的角速度不同，故A正确，B错误；
C.小齿轮与后轮是同轴传动，角速度相等，B、C两点角速度相同，据v=ωr可知，B、C线速度大小不同，故C错误；
D.由于A、B两点的线速度大小相等，B、C两点角速度相同，据v=ωr可知，B、C线速度大小不同，所以A、C两点的线速度大小不同；故D错误。

故选：A。

大齿轮与小齿轮是同缘传动，边缘点线速度大小相等，小齿轮与后轮是同轴传动，角速度相等，结合线速度与角速度关系公式v=ωr分析判断即可。

本题关键能分清同缘传动线速度大小相等和同轴传动角速度相同，灵活应用公式v=ωr。

3.【答案】B
【解析】解：A.根据
ℎ=1
2gt
2
可知，在空中运动时小球A的运动时间大于小球B的运动时间，所以小球A比B先抛出，故A错误；
BC.两球相遇于空中的P点，水平位移相同，小球A运动时间长，水平方向上做匀速直线运动，则根据
x =v 0t
可知，抛出A 球的初速度小于抛出B 球的初速度，故B 正确，C 错误；
D .抛出A 球的初速度小于抛出B 球的初速度，而A 球运动时间长，竖直方向上做自由落体运动，则落地时竖直速度
v y =gt
故A 落地时竖直方向上大，且落地时速度大小
v =√ v 02+v y 2 则无法判断落地时速度关系，故D 错误。

故选：B 。

小球竖直方向做自由落体运动，根据运动学公式比较在空中运动的时间；
小球水平方向做匀速直线运动，根据运动学公式比较初速度大小；
小球落地时，根据几何关系求解合速度比较即可。

本题考查平抛运动，解题关键是知道平抛运动的运动性质，结合运动学公式分析即可。

4.【答案】B
【解析】解：火星探测器“天问一号”与火星同步卫星都围绕火星做匀速圆周运动，火星自转周
期与地球接近，可知火星的同步卫星的周期为24h ，根据开普勒第三定律得：
r 探3T 探2=r 同3
T 同2 可得环绕器绕火星一圈需要的时间为：T 探=√
r 探3
r 同3T 同=√(1
4)3×24ℎ=3ℎ，故B 正确，ACD 错误。

故选：B 。

火星自转周期与地球接近为24小时，根据开普勒第三定律求解即可。

本题以我国首个火星探测器“天问一号”由长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场成功发射为背景，考查了开普勒定律第三定律在实际问题中的应用，要求学生能够熟练求解。

5.【答案】C
【解析】解：对物体受力分析如图所示
A .物体在水平方向移动，在重力方向上没有位移，所以重力对物体做功为零，故A 错误；
B .支持力F N 与位移L 的夹角小于90∘，支持力对物体做正功，故B 错误；
C .摩擦力F f 与位移L 的夹角大于90∘，摩擦力对物体做负功，故C 正确；
D.物体匀速运动时，合力为零，合力对物体做功为零，故D错误。

故选：C。

根据W=Fxcosθ可以分析各个力的做功情况。

知道在计算某个力做功时，位移必须是在力的方向上的位移。

6.【答案】D
【解析】解：根据曲线运动的特点可知，曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向指向运动轨迹的凹侧。

小车做曲线运动，且动能一直增加，则小车所受合力方向与运动方向夹角为锐角，故ABC错误，D正确。

故选：D。

曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向指向运动轨迹的凹侧；小车动能增加，则小车所受合力方向与运动方向夹角为锐角，据此分析即可。

本题考查曲线运动，解题关键是知道曲线运动受力方向特点和速度方向特点。

7.【答案】AD
【解析】解：A.以小球为对象，细线对小球拉力在水平方向的分力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
Fsinθ=mω2r
根据几何关系可得r=lsinθ
解得细线对小球的拉力为F=mω2l，故A正确；
B.以小球为对象，根据牛顿第二定律可得
mgtanθ=mω2r
解得cosθ=
g ω2l
只将角速度ω增大，cosθ变小，细线与竖直方向的夹角θ将增大，故B错误；CD.以小球为对象，根据牛顿第二定律可得
mgtanθ=mω2r
解得
cosθ=
g ω2l
小球做圆周运动的半径为
r=lsinθ轨道圆面的高度为
ℎ=lcosθ=g ω2
只将细线长l增大，可知cosθ减小，θ增大，sinθ增大，则小球做圆周运动的半径增大，轨道圆面的高度不变，故C错误，D正确。

故选：AD。

根据小球的受力情况，写出相应的向心力方程，逐项分析即可解答。

熟练掌握向心力公式是解题的关键，本题难度不大，还需要掌握里面的几何关系。

8.【答案】AB
【解析】解：A.嫦娥探测器绕月球飞行的飞行周期为T，故线速度大小为：v=ωr=2π(R+ℎ)
T
，故A正确；
B.嫦娥探测器绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得：GMm
(R+ℎ)2
=mω2r=
m(2π
T )2(R+ℎ)，解得月球质量为：M=4π2(R+ℎ)
3
GT2
，故B正确；
C.对于月球表面质量为m的物体，根据万有引力和重力的关系可得：GMm
R2
=mg，结合M=
4π2(R+ℎ)3
GT2，可得月球表面的重力加速度大小：g=4π2(R+ℎ)
3
R2T2
，故C错误；
D.嫦娥探测器绕月球飞行的向心加速度大小为：a=ω2(R+ℎ)=4π2(R+ℎ)
T2
，故D错误。

故选：AB。

根据线速度和角速度大小关系求解线速度大小；根据万有引力提供向心力求解月球质量；根据万有引力和重力的关系求解月球表面重力加速度大小；根据向心加速度的计算公式进行解答。

本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。

9.【答案】BC
【解析】解：AB、系统的高度下降了h，则重力做功为mgh，重力势能减小了mgh，故A错误，B 正确；
CD、系统做匀加速直线运动，速度增大，动能增加，由牛顿第二定律可得系统所受的合外力F=ma 根据动能定理知动能的增加量等于合外力做的功，所以动能增加为ΔE k=Fℎ=maℎ，故C正确，D错误。

故选：BC。

根据W G=mgℎ求重力做功，再求重力势能减小量。

根据牛顿第二定律求出合外力，再由动能定理求动能的增加量。

本题考查动能定理的应用及功的计算，要注意明确重力做功的特点，并正确应用动能定理求解动能的变化量。

10.【答案】ABCD
【解析】解：AB、小物块下滑到最终静止的过程，由动能定理得
mgℎ−μmgx=0
在水平面上滑行的路程为：x=ℎ
μ
若d=2ℎ
μ，则最终静止时距墙壁的距离为s=d−x=ℎ
μ
若向右运动未与墙发生碰撞，则最终静止时距墙壁的距离为s=d−x=d−ℎ
μ
，故AB正确；
C、若小物块与墙发生一次碰撞，且向左滑到某位置停止，则最终静止时距墙壁的距离为s=x−
d=ℎ
μ
−d，故C正确；
D、若小物块与墙发生一次碰撞，且向左滑上斜面，又下滑到水平面向右滑到某位置停止，则最
终静止时距墙壁的距离为s=3d−x=3d−ℎ
μ
，故D正确。

故选：ABCD。

根据动能定理可求出物块在水平面上运动的总路程。

物块可能不与墙壁相碰，可能只发生一次碰撞，但未再次滑上斜面，也可能碰后能再次滑上斜面，物块最终静止，根据物块可能的运动情况确定物块最终静止时距斜面底端可能的距离。

解答本题时，一要知道滑动摩擦力做功与总路程有关，利用动能定理可求出物块在水平面上运动的总路程；二要分析物块可能的运动情况，确定物块最终静止时距斜面底端可能的距离。

11.【答案】CEAC1.6
【解析】解：(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重垂线，以及刻度尺，用来测量距离。

故选：CE。

(2)A.为了保证小球的初速度水平，应使斜槽轨道末端切线水平，故A正确；
BC.为了保证小球的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，故B错误；C正确；
D.小球运动时不可以与木板上的白纸(或方格纸)相接触，接触时小球受摩擦力，则小球不是做平抛运动，故D错误；
E.将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成光滑的曲线，故E错误。

故选：AC。

(3)因为O为平抛的起点，根据
ℎ=1
2gt
2
x=v0t
将ℎ=19.6cm=0.196m，x=32.0cm=0.32m，代入解得v0=1.6m/s 故答案为：(1)CE；(2)AC；(3)1.6
(1)根据实验原理选择需要的实验器材；
(2)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(3)根据平抛运动水平与竖直方向的运动规律解答。

本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理选择正确的实验器材，掌握正确的实验操作即可。

12.【答案】4.00.0820.0809.7
【解析】解：(1)⑥根据平均速度公式，小钢球经过光电门时的速度为v=d
t =10.0×10
−3
2.50×10−3
m/s=
4.0m/s
⑦小钢球重力势能的减少量ΔE P=mgℎ=10.0×10−3×9.8×84.00×10−2J=0.082J
小球动能的增加量ΔE k=1
2mv2=1
2
×10.0×10−3×4.02J=0.080J
(2)小球下落过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得mgℎ=1
2
mv2
整理得v2=2gℎ
由图示v2−ℎ图像可知，图像的斜率k=2g=29.1
1.5
m/s2=19.4m/s2
重力加速度g=9.7m/s2
故答案为：(1)⑥4.0；⑦0.082；0.080；(2)9.7。

(1)⑥根据平均速度公式，求解小钢球经过光电门时的速度；
⑦根据重力势能的定义式求解小钢球重力势能的减少量；
(2)小球下落过程只有重力做功满足机械能守恒定律，根据机械能守恒定律求解v2−ℎ函数，结合v2−ℎ图像斜率的含义求解重力加速度。

本题考查了验证机械能守恒定律实验，考查了实验数据处理问题，理解实验原理掌握基础知识是解题的前提，应用机械能守恒定律求出图象的函数表达式根据图示图象可以求出重力加速度，注意单位的换算与有效数字的保留。

13.【答案】解：(1)根据平行四边形定则可知，当质点沿y轴方向的速度为零时速度最小，方向沿x正向，质点速度为2v时，合速度与分速度关系如图所示
设合速度2v与x方向的夹角为θ，有：cosθ=v
2v =1
2
解得速度方向和x方向之间的夹角为：θ=60∘
(2)质点速度为2v时，y方向上的分速度为：v y=2vsinθ
根据牛顿第二定律得质点的加速度为：a=F
m
沿力F方向，根据运动学公式有：v y=at
解得：t=√3mv
F
答：(1)当质点速度大小变为2v时，速度方向和x方向之间的夹角是60∘；
(2)质点速度由v增加到2v，用的时间为√3mv
F。

【解析】(1)分析质点的运动情况，当合力与速度垂直时，速度最小，后续做类平抛运动，据此求解末速度与x方向的夹角；
(2)根据牛顿第二定律求解加速度，根据速度公式求解运动时间。

此题考查了运动的合成与分解知识，解题的关键是明确质点的运动情况，利用合成与分解的知识作答。

14.【答案】解：(1)根据题意可知，飞船飞行一周的时间为t，则：2πR=vt
解得该星球的半径：R=vt
2π
；
(2)飞船贴着星球表面做匀速圆周运动，星球对飞船的万有引力提供向心力：G Mm
R2=m v
2
R
解得星球质量为：M=v3t
2πG
；
(3)根据题意，在星球表面有：G Mm1
R2
=m1g
解得星球表面的重力加速度为：g=2πv
t。

答：(1)该星球的半径R为vt
2π
；
(2)该星球的质量M为v3t
2πG
；
(3)该星球表面重力加速度g为2πv
t。

【解析】(1)根据飞船飞行一周的时间、结合速度-时间关系进行解答；
(2)飞船贴着星球表面做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力求解星球的质量；
(3)在星球表面，根据万有引力和重力的关系求解该星球表面重力加速度。

本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。

15.【答案】解：设半圆轨道的半径为R，小滑块从A滑到C的过程中，由动能定理得：
F×3R−mg×2R=1
2mv C
2−0
滑块能到达C点，可知在C点需满足：mg≤m v C2
R
，可得：v C≥√gR 小滑块滑过C后做平抛运动，水平方向的位移为：x=v C t
由上面分析可知，F越大，v C越大，则x越大。

当v C取最小值为√gR时，F为最小，解得F最小值为：
F min=5
6mg
滑块滑过C点后在竖直方向上有：2R=1
2
gt2
解得：t=√4R
g
因小滑块落在A、B之间，所以x应满足：x=v C t<3R，则有：
v C×√4R
g<3R
解得：v
C <√9gR
4
继而解得：F<25
24
mg
可得F的取值范围为：5
6mg≤F<25
24
mg
答：拉力F的取值范围为5
6mg≤F<25
24
mg。

【解析】小滑块从A滑到C的过程中，由动能定理列式。

滑块能到达C点，由滑块在C点重力小于等于需要的向心力可知C点速度的范围，滑块滑过C后做平抛运动，根据水平方向的位移列式，根据三个方程可知F与v C和x的关系，F最小时，v C最小，把v C最小值代入动能定理表达式，可得F的最小值。

根据滑块滑过C点在竖直方向的位移可得平抛运动的时间，根据x的范围可得v C 的范围，然后代入动能定理表达式，则可得F的最大值。

本题考查了竖直平面内的圆周运动和平抛运动的结合，解题的关键是找出力F与v C的关系式，根据v C的大小范围可得力F的取值范围。