安徽省巢湖市2022届物理高一(下)期末监测模拟试题含解析

安徽省巢湖市2022届物理高一(下)期末监测模拟试题
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1． (本题9分)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比
A ．卫星动能增大，引力势能减小
B ．卫星动能增大，引力势能增大
C ．卫星动能减小，引力势能减小
D ．卫星动能减小，引力势能增大
2． (本题9分)在列车编组站里，一辆质量为M 的货车在平直轨道上以v=3m/s 的速度运动，碰上一辆m 的静止的货车，它们碰撞后结合在一起继续运动。

若M=2m ，则碰后它们的速度为（ ）
A ．3m/s
B ．2m/s
C ．1m/s
D ．0.5m/s
3． (本题9分)质量为2m kg =的物体受到水平拉力F 的作用，在光滑的水平面上由静止开始做直线运动，运动过程中物体的加速度随时间变化的规律如图所示．则下列判断正确的是（ ）
A ．04s :内物体先做加速运动再做匀速运动
B ．6s 末物体的速度为零
C ．04s :内拉力冲量为18N s ⋅
D ．04s :内拉力做功49J
4． (本题9分)质量为m 的小球从地面以初速度v 0竖直向上抛出，已知球所受的空气阻力大小与速度大小成正比．下列图象分别描述了小球在空中运动的速度大小v 随时间t 的变化关系和动能E k 随球距离地面高度h 的变化关系，其中可能正确的是
A ．
B ．
C．D．
5．(本题9分)2022年冬奥会将在中国举办的消息吸引了大量爱好者投入到冰雪运动中。

若跳台滑雪比赛中运动员在忽略空气阻力的情况下，在空中的运动可看成平抛运动。

运动员甲以一定的初速度从平台飞出，轨迹为图中实线①所示，运动员乙以相同的初速度从同一点飞出，且质量比甲大，则乙运动轨迹应为图中的（）
A．①B．②C．③D．④
6．(本题9分)如图是电场中某区域的电场线图，电场中的三个点A、B、C的电场强度分别为E A、E B、E C，，则关于E A、E B、E C大小的判断，正确的是（）
A．E A＞E B＞E C B．E B＞E C＞E A C．E C＞E A＞E B D．E B＞E A＞E C
二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
7．(本题9分)关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（）
A．所有行星围绕太阳的运动轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B．对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积
C．行星在近日点的速率大于在远日点的速率
D．行星在近日点的速率小于在远日点的速率
8．(本题9分)如图所示，蹦极是一项有趣的极限运动，轻质弹性绳的一端固定，另一端和运动员相连，运动员经一段自由下落后绳被拉直，整个过程中空气阻力不计，绳的形变是弹性形变，绳处于原长时的弹性势能为零．则在运动员从静止开始自由下落，直至最低点的过程中，下列表述正确的是
A ．运动员的机械能守恒
B ．弹性绳的弹性势能先增大后减小
C ．运动员与弹性绳的总机械能守恒
D ．运动员动能最大时绳的弹性势能不为零
9．当船速大于水速时，下列关于渡船的说法中正确的是
A ．船头方向斜向上游，渡河时间最短
B ．船头方向垂直河岸，渡河时间最短
C ．当水速度变化时，渡河的最短时间不变
D ．当水速度变大时，渡河的最短时间变长
10． (本题9分)在水平地面上，质量为m=1kg 的物块在水平拉力F 作用下由静止开始移动．已知物块与地面间动摩擦因数为0.2μ=，拉力做功F W 与物块位移之间关系如图所示．则
A ．拉力F 逐渐增大
B ．物块加速度大小为1.0m/s 2
C ．物块加速度大小为2.0m/s 2
D ．物块在4m 处速度大小为4m/s
11． (本题9分)质量为m 的物体，由静止开始下落，由于空气阻力，下落的加速度为45g ，在物体下落h 的过程中，下列说法正确的是 （ ）
A ．物体动能增加了45
mgh B ．物体的机械能减少了45mgh C ．物体克服阻力所做的功为15mgh D ．物体的重力势能减少了mgh
12． (本题9分)如图，轻质弹簧一端固定在斜面（固定）底端的O 点，弹簧处于原长状态时，对应的斜面OP 部分光滑，斜面顶端Q 至P 的斜面部分粗糙。

一滑块从斜面顶端Q 处释放，接触弹簧并压缩，弹簧始终处于弹性限度内，滑块与弹簧作用时不损失能量， 从滑块开始运动至压缩弹簧最短的过程中，下列说法正确的是：
A ．滑块减少的重力势能大于弹簧最大弹性势能
B ．滑块、弹簧、地球构成的系统，机械能守恒
C ．滑块先做匀加速后做匀减速直线运动
D ．滑块接触弹簧以后减少的机械能全部转化为弹簧的弹性势能
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13． (本题9分)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中
(1)以下是小明同学准备完成的实验步骤，请你帮他按操作的先后顺序，用字母排列出来：______ A ．以弹力为横坐标，以弹簧伸长量为纵坐标，用描点法作出实验图象；
B ．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L 0；
C ．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定刻度尺；
D ．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，当钩码静止时，记下弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内
E ．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式
F ．解释函数表达式中常数的物理意义
(2)小华同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，根据图象，可计算得到两个弹簧的劲度系数分别为k 甲=______N/m ，k 乙=______N/m （结果取3位有效数字）
(3)从图象上看，图象上端为曲线，说明该同学没能完全按实验要求做，图象上端成为曲线是因为______，若要制作一个精确度较高的弹簧秤，应选弹簧______（选填“甲”或“乙”）
14． (本题9分)某物理兴趣小组用落体法验证机械能守恒定律.
(1)在用公式212
mv mgh 验证机械能守恒定律时，打点计时器在纸带上开始打下的两点间的距离应接近 _______mm.
(2)在实验中，所用重锤的质量m=1 kg ，打点的时间间隔T=0.02 s ，通过规范操作得到的一条点迹清晰的纸带如图所示，其中O 为打下的起始点.A 、B 、C 、D 为四个连续的计时点.打点计时器在打下O 点到打下B 点的过程中，重锤动能的增加量ΔE k=______ J ，重力势能的减少量ΔEp=______ J.(取g=9.8 m/s²，结果均保留三位有效数字)
(3)根据实验数据，算出打点计时器打下各点时重锺对应的速度v ，测出其下落的距离h ，关于v²随h 变化的关系，下列四幅图中可能正确的是__________. (填选项前的字母)
A．
B ．
C ．
D ．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图，一根原长为l0的轻弹簧套在光滑直杆AB上，其下端固定在杆的A端，质量为m的小球也套在杆上且与弹簧的上端相连。

球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴OO′匀速转动，且杆与水平面间始终保持30°
角。

已知杆处于静止状态时弹簧的压缩量为
2
l
，重力加速度为g。

求：
（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）弹簧为原长时，杆的角速度为多少；
（3）在杆的角速度由0缓慢增大到
22
3
g
l
过程中，小球机械能增加了多少。

16．(本题9分)在匀强电场中，将一电荷量为2×10－5C的正电荷由A点移到B点，电场力做功0.4J，已知A、B两点间距＝10cm，两点连线与电场方向成60°角，如图所示，问：
(1)在电荷由A移到B的过程中，电荷电势能变化了多少？
(2)A、B两点间的电势差为多少？
(3)该匀强电场的电场强度为多大？
17．(本题9分)如图所示，AB是倾角为θ的粗糙直轨道，BCD是光滑的圆弧轨道，AB恰好在B点与圆弧相切，圆弧的半径为R，一个质量为m的物体(可以看做质点)从直轨道上的P点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动．已知P点与圆弧的圆心O等高，物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ，求：
(1)物体做往返运动的整个过程中，在AB轨道上通过的总路程；
(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E时，物体对轨道压力的大小和方向．
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1．D
【解析】
当卫星在圆周轨道上做匀速圆周运动时，万有引力充当向心力，所以环绕周期，环绕速度可以看出，周期越大，轨道半径越大，轨道半径越大，环绕速度越
小，动能越小.在变轨过程中，克服引力做功，引力势能增加，所以D选项正确．
2．B
【解析】
【详解】
两货车碰撞过程中系统内力远远大于系统的外力，系统的动量守恒，以碰撞前M的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
解得：
.
A.3m/s 与计算结果不相符；故A 项不合题意.
B.2m/s 与计算结果相符；故B 项符合题意.
C.1m/s 与计算结果不相符；故C 项不合题意.
D.0.5m/s 与计算结果不相符；故D 项不合题意.
3．D
【解析】
物体是从静止开始运动，故在0~1s 内做加速度增大的加速运动，2~4s 内做匀加速直线运动，4~6s 做加速度减小的加速运动，6s 末加速度为零，速度最大，AB 错误；a-t 图像与坐标轴围成的面积表示速度变化量，故根据动量定理可得0~4s 内拉力的冲量为12(34)2142I Ft m v N s ==⋅∆=⨯+⨯⨯
=⋅，C 错误；因为水平面光滑，故物体受到的合力大小等于F ，根据动能定理可得2102F k W mv E =
-=，因为是从静止开始运动的，所以4s 末的动量为14p N s =⋅，根据2k p mE =49J F W =，D 正确．
【点睛】解题的突破口是知道a-t 图象中，图象与坐标轴围成的面积表示速度的变化量，然后根据动量定理，动能定理列式计算．
4．C
【解析】
【详解】
A.v-t 图象与t 轴的交点表示小球到达最高点，速度为0，此时空气阻力为0，小球所受的合力等于重力，由牛顿第二定律得：mg=ma ，a=g 不为零，故A 错误；
B.空气阻力f=kv ，上升过程由牛顿第二定律得：mg f kv a g m m
+=
=+，因为速度减小，所以加速度a 大小逐渐减小，不可能恒定不变，故B 错误； CD.根据动能定理得：上升过程有△E k =-（mg+kv ）△h ，得
k E h V V =-（mg+kv ），v 减小，|k E h
V V |减小，E k -h 图象应是切线斜率逐渐减小的曲线．下降过程有△E k =（mg-kv ）△h ，得 k E h V V =mg-kv ，v 增大，|k E h V V |减小，E k -h 图象应是切线斜率逐渐减小的曲线．故C 正确，D 错误．
5．A
【解析】 平抛运动分为水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，在竖直方向上有212y gt =
，在水平方向上有：0x v t =，解得：220
2g y x v =，说明以相同初速度从同一点做平抛运动，其运动轨迹方程与质量无关，故乙的运动轨迹仍是实线①，故选A.
【分析】
【详解】
电场线的疏密表示电场强度的大小，由图看出，B处电场线最密，场强最大，C处电场线最疏，场强最小，则A、B、C三点电场强度的大小关系，所以E B＞E A＞E C.
故选D．
二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
7．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．第一定律的内容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上，故A正确；
B．第二定律内容为：所有行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，故B正确；
CD．由“对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等”可知行星在近日点的速率大于在远日点的速率，故C正确，D错误．
故选ABC．
点晴：熟记理解开普勒的行星运动三定律：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．
8．CD
【解析】
【详解】
AC、运动员开始自由下落，接着从弹性绳开始伸直到最低点的过程中，先是拉力增加但还是小于重力，合外力向下，运动员向下做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最增大，动能增大，此后拉力继续增加大于重力，合外力向上，运动员开始做加速度增大的减速运动，速度减小，动能减小，所以运动员的机械能不守恒，但运动员与弹性绳的总机械能守恒，故A错误，C正确；
B、运动员开始自由下落，弹性绳的弹性势能不变，从弹性绳开始伸直到最低点的过程中，弹性绳的弹性势能增大，故B错误；
D、当加速度为零时，速度最增大，动能增大，绳的弹性势能不为零，故D正确；
故选CD．
当静水速（船头指向）与河岸垂直，在垂直于河岸方向上的速度最大，则渡河时间最短，当水流速度增大，不影响垂直于河岸方向上的分速度，则渡河时间不变．故BC 正确，AD 错误．故选BC ．
点睛：解决本题的关键知道分运动与合运动具有等时性，各分运动具有独立性，互不干扰．
10．CD
【解析】
【详解】
A ．拉力做功F W Fs =，故F W s -图像的斜率表示拉力F ，从图中可知斜率恒定，即F 恒定，A 错误； BC ．根据图像可得
160N 4N 40
F k -===-， 根据牛顿第二定律可得物块的加速度大小为：
2240.2110m /s 2m /s 1
F mg a m μ--⨯⨯===， B 错误C 正确；
D ．根据动能定理可得：
212
mas mv =
， 解得 4m /s v =，
D 正确．
11．ACD
【解析】 物体的合外力为
45
mg ，下降了h ，所以根据动能定理得物体的动能增加了4mgh/5，物体的重力势能减小了mgh ，克服阻力做功15mgh ，机械能减小了15mgh ，所以ACD 正确． 12．AD
【解析】
【详解】
A.滑块开始运动至压缩弹簧最短的过程中，根据能量守恒定律可知，减少的重力势能转化为增加的弹性势能和QP 段摩擦生的热能，故滑块减少的重力势能大于弹簧最大弹性势能；A 正确.
B.滑块、弹簧、地球构成的系统在全程运动中，有除重力做功和弹簧的弹力做功外，其它的摩擦力做负功，根据功能关系知系统的机械能减少；B 错误.
C.滑块在QP 段受恒力做匀加速，接触弹簧后，弹簧的弹力逐渐增大，则合力先向下减小后向上增大，先
做加速度向下减小的变减速直线运动，后做加速度向上增大的变减速直线运动；故C 错误.
D.滑块接触弹簧时有不为零的速度，则此后的过程减少的重力势能和减少的动能一起转化为增加的弹性势能，即滑块减少的机械能全部变成弹簧增加的弹性势能；故D 正确.
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．CBDAEF 66.7N/m 200N/m 弹力过大超过弹簧弹性限度 甲
【解析】
【详解】
（1）根据实验过程可知，实验中先组装器材，即CB ，
然后进行实验，即D ，
最后数据处理，即AEF 。

所以先后顺序为CBDAEF 。

（2）劲度系数为：K A =24610F x -=⨯N/m=66.7N/m ，K B =2
8410F x -=⨯N/m=200N/m （3）向上弯曲的原因是弹力过大，超过弹簧弹性限度，注意该图象中纵坐标为伸长量，横坐标为拉力，斜率的倒数为劲度系数，
从图象上可以看出甲的斜率大于乙的斜率，所以甲的劲度系数较小，因此其精度高。

所以应选弹簧甲。

14．2； 0.170； 0.172； C ；
【解析】
【详解】
(1)[1]．根据x= 212gt = 21100.022
⨯⨯m=2mm 知，选择的纸带第1、2两个打点间的距离应接近2mm. (2)[2]．重锤下落的速度
v B = 331.48.110m/s=0.5825m/s 220.02
AC x T --=⨯⨯， 重锤动能增加量 △E K =
221110.582522B mv =⨯⨯J≈0.170J. [3]．从打下计数点O 到打下计数点B 的过程中，重锤重力势能减小量
△Ep=mgh=1×9.8×1.76×10−3J≈0.172J
(3)[4]．根据机械能守恒定律得 mgh=
212
mv 解得 212
v gh = 可知图线为过原点的倾斜直线，故选C.
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．（1）求弹簧的劲度系数k 为0mg l ； （2）弹簧为原长时，杆的角速度为0
23g l ； （3）在杆的角速度由0缓慢增大到
0223g l 过程中，小球机械能增加了054mgl 。

【解析】
【详解】
（1）由平衡条件0sin 302l mg k ︒=解得弹簧的劲度系数为：0
mg k l =； （2）当弹簧弹力为零时，小球只受到重力和杆的支持力，它们的合力提供向心力，则有：
210tan 30sin 60mg m l ω︒=︒，解得：10
23g l ω=； （3）当210
223g l ωω=>时，弹簧处于伸长状态，伸长量为x ，由正交分解知 竖直方向：F N cos30°﹣kxsin30°＝mg ，水平方向：2N 20sin 30cos30()sin 60F kx m l x ω︒+︒=+︒，解得：
012
x l = 。

此时，弹簧弹性势能增量为零，此时小球速度为：v ＝ω2（l 0+x ）sin60°，小球机械能增量为：
20015sin 3024
E mgl mv mgl ∆=︒+=。

16．（1）减少0.4J （2）
（3）
【解析】
（1）由功能关系得：△E P =-W=-0.1J 故电势能减小0.1J ；
（2）AB 之间的电势差：
（3） 代入数据得：E=5×105V/m
17．（1）R L μ=
（2）(32cos )N
N F F mg θ'==-，方向竖直向下 【解析】
试题分析：（1）物体每完成一次往返运动，在AB 斜面上能上升的高度都减少一些，最终当它达B 点时，速度变为零，对物体从P 到B 全过程用动能定理，有cos cos 0mgR mgL θμθ-=
得物体在AB 轨道上通过的总路程为R
L μ=
（2）最终物体以B 为最高点在圆弧轨道底部做往返运动，设物体从B 运动到E 时速度为v ，由动能定理 有21(1cos )2
mgR mv θ-= 在E 点，由牛顿第二定律有2
N mv F mg R
-= 得物体受到的支持力(32cos )N F mg θ=-
根据牛顿第三定律，物体对轨道的压力大小为(32cos )N
N F F mg θ'==-，方向竖直向下． 考点：考查了动能定理，牛顿运动定律，圆周运动等应用
点评：在使用动能定理分析多过程问题时非常方便，关键是对物体受力做功情况以及过程的始末状态非常清楚。