四川省成都市新都区2020-2021学年高一(下)期末物理试题

四川省成都市新都区2020-2021学年高一（下）期末物理试
题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动，下列说法正确的是（）
A．合运动的轨迹一定是抛物线
B．合运动的性质一定是匀变速直线运动
C．合运动的轨迹可能是直线，也可能是曲线
D．合运动有可能是变加速曲线运动
2．如图所示，在府南河一段平直的河道中，一游客划船由M点出发沿直线到达对岸N 点，直线MN与河岸成60°夹角。

已知MN两点间距离为30m，河中水流的速度大小为v=3m/s，游客划船在静水中的速度大小为3m/s，则下列说法正确的（）
A．过河的时间为5s
B．过河的时间为10s
C．若划船过程中保持划船速度大小方向不变，水流速度增大，则航程会减小
D．若划船过程中保持划船速度大小方向不变，水流速度减小，则渡河时间减小
3．如图所示，在足够高的竖直墙壁MN的左侧某点O以不同的初速度将小球水平抛出，其中OA沿水平方向，则所有抛出的小球在碰到墙壁前瞬间，其速度的反向延长线()
A．交于OA上的同一点
B．交于OA上的不同点，初速度越大，交点越靠近O点
C．交于OA上的不同点，初速度越小，交点越靠近O点
D ．因为小球的初速度和OA 距离未知，所以无法确定
4．如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A ．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B ．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
C ．“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的压力
D ．脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出 5．人类发射卫星时总是自西向东发射，以利用地球的自转速度达到节省燃料的目的。

已知地球的质量为M 、半径为R 、自转周期为T ，引力常量为G ，在位于赤道的发射场发射一质量为m 的卫星，使其成为近地卫星，则至少需要对该卫星做的功为（ ） A ．
2GMm
R
B ．
2
2()2m R T
π C ．
2
2()22GMm m R R T
π- D ．
22()22m R GMm
T R
π- 6．质量相同的两物体处于同一高度，A 沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B 自由下落，最后到达同一水平面，则（ ）
A ．重力对A 物体做的功大于重力对
B 物体做的功 B ．重力的平均功率相同
C ．到达水平面时重力的瞬时功率P A <P B
D ．到达水平面时两物体的动能相同，速度相同 7．下列关于机械能守恒的说法中正确的是（ ） A ．机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用
B ．物体在竖直平面内做匀速圆周运动时，物体机械能一定守恒
C ．物体所受合力为零时，物体的机械能不一定守恒
D ．只有重力做功，其他力不做功，物体的机械能不一定守恒
8．一质量为m 的铁锤，以速度v 竖直打在木桩上，经过t ∆时间后停止，则在打击时间内，铁锤对木桩的平均冲力的大小是（ ） A ． mg t ∆
B ．
mv t
∆ C ．
mv
mg t
+∆ D ．
mv
mg t
-∆ 9．如图所示，在倾角为30的光滑斜面上，劲度系数为200N/m 的轻质弹簧一端连接在固定挡板C 上，另一端连接一质量为4kg 的物体A ，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A 上，另一端与质量也为4kg 的小球B 相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住球B 使绳子刚好没有拉力，然后由静止释放，不计一切摩擦，g 取102m /s 。

则（ ）
A ．A 、
B 组成的系统在运动过程中机械能守恒 B ．弹簧恢复原长时细绳上的拉力为
30N
C ．弹簧恢复原长时A 速度最大
D ．A 沿斜面向上运动10cm 时加速度最
大
二、多选题
10．有科学家认为，木星并非围绕太阳运转，而是围绕着木星和太阳之间的某个公转点进行公转，因此可以认为木星并非太阳的行星，它们更像是太阳系中的“双星系统”。

假设太阳的质量为1m ，木星的质量为2m ，它们中心之间的距离为L ，引力常量为G ，则下列说法正确的是（ ）
A ．太阳的轨道半径为1
12
m R L m m =
+
B ．木星的轨道半径为2
1
m r L m =
C ．这个“双星系统”运行的周期为
2T π=
D ．若认为木星球绕太阳中心做圆周运动，则木星的运行周期为2T π= 11．如图所示，木板可绕固定水平轴O 转动。

木板从水平位置OA 缓慢转到OB 位置，木板上的物块始终相对于木板静止。

在这一过程中，物块的重力做功为－2J 。

用F N 表示物块受到的支持力，用F f 表示物块受到的摩擦力。

在此过程中，以下判断正确的是（ ）
A ．F f 对物块不做功
B ．F N 对物块做功为2J ，F f 对物块不做功
C ．F N 对物块不做功，F f 对物块做功为2J
D ．F N 和F f 对物块所做功的代数和为零
12．质量相同的小球A 、B ，悬挂在长度不同的轻质细绳一端，轻绳另一端固定在同一水平天花板上。

现将小球A 、B 拉至同一水平高度后由静止释放，如图所示，不计空气阻力，则当两小球位于最低点时，下列说法正确的是（ ）
A ．两小球的动能相同
B ．两小球的机械能相同
C ．两小球的加速度相同
D ．两小球所受的拉力不同
13．如图所示，一个质量为M 的木箱静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的水平底板上放着一个质量为m 的小木块．现使木箱获得一个向右的初速度
v
，则（ ）
A ．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动
B ．小木块和木箱最终速度为
+M
M m
v 0 C ．小木块与木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱一直向右运动
D ．如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动
14．如图所示，一水平传送带始终保持恒定速率v 沿顺时针方向运行，将一质量为m 的物体轻放在最左端A 处，物体先做匀加速直线运动，随后与传送带共速做匀速直线运动。

则在整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．传送带对物体做的功为
212
mv B ．物体对传送带做的功为2
12
mv
C ．传送带与物体间因摩擦产生的热量为212mv
D ．传送带因传送物体而多消耗的电能为2
12
mv
三、实验题
15．为了研究平抛运动，某学习小组的同学设计了如图甲所示的实验装置进行探究。

（1）如图乙所示是实验得到的轨迹，从曲线上某点连续画三段等长的水平线段，再从每条线段的右端点对应作三条竖直线与曲线交于三点，相应得到三段在竖直方向的位移大小h 1、h 2、h 3，则该三段位移大小应满足的关系是___________。

A ．h 3=3h 2-3h 1 B ．h 3=2h 2-h 1 C ．2h 2=h 3+h 1 D ．h 2=h 3-h 1
（2）为了验证做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，小锤打击弹性金属片，A 球水平抛出，同时B 球被松开，自由下落。

关于该实验，下列说法正确的有___________。

A ．两球的质量应相等
B ．两球应同时落地
C ．应改变装置的高度，多次实验
D ．实验也能说明A 球在水平方向上做匀速直线运动
（3）如图丙所示是某次实验的高数码连拍照片，该相机每秒钟能拍摄20次，图中背景为边长l =0.049m 的正方形，分析照片：小球平抛运动的初速度大小为___________m/s 。

（结果保留到小数点后两位）
16．如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、低压交流电源、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还必需要的器材是___________；
（2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的___________； A ．速度变化量与高度变化量 B ．重力做功与重力势能变化量 C ．动能变化量与重力势能变化量 D ．合外力做的功与动能变化量 （3）下列关于该实验的一些说法正确的是___________； A ．做实验时，要先接通电源，再释放重物
B ．实验中的误差主要是由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的
C ．若某同学通过描绘2v h -图像研究机械能是否守恒，合理的图像应该是过原点的一条直线，并且该直线的斜率应约为9.8
D ．可以用v gt =来计算重物下落的速度
（4）安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。

在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，测得它们到起始点О的距离分别为A h 、B h 、C h 。

设
重锤质量为m ，当地重力加速度为g ，打点计时器打点周期为T 。

为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式___________（用题中所给字母表示）。

A ． ()2
2B C A 8gh T h h =- B ． ()2
2B C A 4gh T h h =- C ． ()22B C A 2gh T h h =- D ．都不正确
四、解答题
17．一物体在光滑水平面上运动，它在相互垂直的x 方向和y 方向上的两个分运动的速度-时间图象如图所示。

(1)计算物体的初速度大小； (2)计算物体在前3 s 内的位移大小。

18．宇航员站在某星球表面，从高h 处以初速度0v 竖直向上抛出一个小球，小球落到星球表面时，其速度为v 。

已知该星球的半径为R ，引力常量为G ，求： （1）该星球的质量M 。

（2）该星球的第一宇宙速度。

19．如图所示，半径分别为R 、2R 的半圆轨道BC 和AB 固定在竖直面内，在轨道最高点B 点平滑连接，两半圆的圆心在同一竖直线上，半圆轨道AB 在最低点A 与水平轨道平滑连接，质量为m 的物块放在P 点，P 、A 间的距离为4R ，用水平向右的恒力拉物块，当物块运动到轨道上与C 点等高的D 点时，撤去拉力，结果物块刚好能通过轨道最高点B 点，重力加速度为g ，物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，两个半圆轨道光滑，不计物块的大小，求： (1)水平拉力的大小；
(2)物块从C 点抛出后落到圆弧轨道上时（未标出），下落高度的大小（从C 点计起）。

20．如图所示，一个固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧轨道半径R=0.45m，下端恰好与平台平滑对接，在光滑的水平面上有一个静止的、足够长的木板c，可视为质点的小滑块b静止在距离木板右端L=2.25m处，木板的右端紧靠侧壁竖直的平台，平台的上表面光滑并与木板上表面等高。

可视为质点的小滑块a由圆弧轨道顶端无初速释放，a、b碰撞时间极短，碰后粘连在一起运动。

已知两个小滑块与木板的质量均为m=1kg，小
μ=，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取滑块a、b与木板间的动摩擦因数均为0.1
2
10m/s。

（1）求小滑块a滑到圆弧轨道底端对圆弧轨道的压力大小；
（2）求小滑块a、b碰后瞬间速度的大小；
参考答案
1．C 【详解】
互成角度的两个初速度的合初速度为v ，两个加速度的合加速度为a ，当v 与a 共线时为匀变速直线运动，当v 与a 不共线时，为匀变速曲线运动，当v 与a 相互垂直时，为类平抛运动，轨迹为抛物线，故C 正确，ABD 错误； 故选C 。

2．B 【详解】
AB ．设河中水流速度为v 水流，静水中划船速度为v 静，船头与航线MN 之间的夹角为α，则v 水流和v 静在水中的合速度如图所示：
由几何知识得60α=︒，船在水中的合速度大小为3m/s ，方向沿MN 。

故小船从M 点沿直线MN 到达对岸所经历的时间为
3013
0s L t v =
==合 故B 正确，A 错误；
C ．划船过程中保持划船速度大小方向不变，水流速度增大，则合速度的方向将更偏向下游，航程会增大。

故C 错误；
D ．若划船过程中保持划船速度大小方向不变，水流速度增大，但船的分速度沿垂直于河岸方向的分量不变，所以渡河时间不变。

故D 错误； 故选B 。

3．A 【详解】
设小球到达墙壁时速度方向与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为α，如图所示：
则有：0tan gt v θ=
，0
tan 2gt
v α=，可得：tan 2tan θα=，由几何关系知,速度的反向延长线经过AO 的中点，即所有小球速度的反向延长线交于OA 上的同一点，故A 正确，BCD 错误． 4．C 【详解】
A ．汽车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律
2
v N mg m R
-=
可知
N mg >
汽车处于超重状态，A 错误；
B ．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是在合适的速度下，减小车轮与轨道之间的压力，B 错误；
C ．“水流星”匀速转动过程中，在最高点处
2
1v N mg m R
+=
在最低点
2
2v N mg m R
-=
所以
21N N >
结合牛顿第三定律可知在最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的压力，C 正确； D ．洗衣机脱水桶的原理是水滴受到的力小于它所需要的向心力，所以水滴做离心运动，脱
离衣服，达到脱水的目的，D 错误。

故选C 。

5．C 【详解】
卫星发射前随地球自转时的速度
12πR
v T
=
卫星发射后成为近地卫星，有
2
2
2GMm mv R R
=
得到
2v =
卫星势能没有发生变化，则有
2
2221112π2222GMm m R W mv mv R T ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭
故选C 。

6．C 【详解】
A ．两物体下落的高度，重力做功为
W mgh =
由于m 、g 、h 都相同，则重力做功相同，A 错误；
B ．A 沿斜面向下做匀加速直线运动，B 做自由落体运动，A 的运动时间大于B 的运动时间，重力做功相同而时间不同，则重力的平均功率不同，B 错误；
C ．由机械能守恒定律可知
2
12
mgh mv =
得
v 则知到达底端时两物体的速度大小相等，到达底端时A 重力的瞬时功率
sin A P mgv θ=
B 重力的瞬时功率
B P mgv =
所以
A B P P <
C 正确；
D ．两物体到达斜面底端时的速度大小相等，所以到达底端时两物体的动能相同，速度大小相同，但速度方向不同，所以速度不同，D 错误。

故选C 。

7．C 【详解】
A D ．机械能守恒的条件：只有重力或者弹簧的弹力做功。

而物体可以受多个作用力，只要其他力不做功即可，AD 错误；
B ．物体在竖直平面内做匀速圆周运动时，动能不发生变化，而势能发生变化，因此机械能一定不守恒，B 错误；
C ．当物体匀速上升或匀速下降时，除重力以外的力做功，机械能不守恒，C 正确。

故选C 。

8．C 【详解】
对铁锤应用动量定理，设木桩对铁锤的平均作用力为F ，以向上为正方向，则有
()0()F mg t mv -∆=--
解得
mv
mg F t
+∆=
由牛顿第三定律，铁锤对木桩的平均冲力大小为mv
mg t
+∆ 故选C 。

9．B 【详解】
A ．A 、
B 组成的系统在运动过程中机械能不守恒，因为弹簧弹力做了功，所以A 错误； B ．A 、B 组成的系统在运动过程加速度大小相等，在弹簧恢复原长时，细绳拉力为F ，由
牛顿第二定律可得
B B m g F m a -= ，sin30A A F m g m a -=
解得
30N F =
所以B 正确；
C ．弹簧恢复原长后，A 、B 组成的系统还一直做加速运动，所以C 错误；
D ．A 、B 组成的系统做简谐振动，开始运动时加速度最大，弹簧开始的压缩量为
1sin30mg kx =
解得
110x =cm
A 沿斜面向上运动10cm 时，弹簧刚好恢复原长，此时，加速度不是最大，当A 沿斜面向上运动20cm 时，弹簧伸长，则有
2sin30A B m g kx m g +=
系统的加速度为0，所以A 沿斜面向上运动过程中，其加速度先减小后增大，做加速度逐渐减小的加速运动，再做加速度逐渐增大的减速运动，所以D 错误； 故选B 。

10．CD 【详解】
ABC ．双星是同轴转动模型，其角速度相等，有相同的运动周期，根据万有引力提供向心力，对太阳有
2
121224Gm m m L R T
π= 对木星有
2
122
224Gm m m r L T
π= 其中
L R r =+
解得
2
12
m R L m m =
+
1
12
m r L m m =
+
22T π==故AB 错误，C 正确；
D ．若认为木星绕太阳中心做圆周运动，则有
2
21222
4Gm m m L L T
π= 解得
2T π= 故D 正确。

故选CD 。

11．AB 【详解】
A ．摩擦力F f 方向是沿斜面向上的，摩擦力的方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功，A 正确；
BC ．由动能定理可知
N 0F W mgh -=
解得
N 2J F W =
C 错误B 正确；
D ．摩擦力不做功，支持力做2J 的功，则F N 和F f 对物块所做功的代数和为2J ，D 错误。

故选AB 。

【详解】 A ．根据动能定理
2
102
mgl mv =
- 可知B 小球动能大，故A 错误；
B ．两球的初始位置相同，重力势能相同，因为初动能为零，则初始位置的机械能相同，由于运动过程中只有重力做功，机械能守恒，则两小球位于最低点时，机械能也相同，故B 正确；
C ．在最低点加速度
222v gl a g r l
===
由此可知，加速度与绳长l 无关，即两小球的加速度相同，故C 正确； D ．根据
2
mv F mg r
-= 解得
3F mg =
所以细绳对两球拉力大小相等，故D 正确。

故选BCD 。

13．AB 【详解】
木箱与小木块组成的系统水平方向不受外力，故系统水平方向动量守恒，最终两个物体以相同的速度一起向右运动，取v 0的方向为正方向，由动量守恒定律
Mv 0＝（M ＋m ）v
解得
+Mv v M m
=
AB 正确，CD 错误。

故选AB 。

14．AC
A ．传送带对物体所做的功，由动能定理得
221111
022
W fs mv mv ==
-= 故A 正确；
B ．物体从静止加速到速度v ，走过的位移
102
v
s t +=
在此过程中，传送带走过的位移
212s vt s ==
故物体对传送带做的功
222211
222
W fs f s mv mv =-=-=-⨯=-
故B 错误；
C ．传送带与物体间因摩擦产生的热量
2211111()(2)2
Q fs f s s f s s fs mv ==-=-==
相对 故C 正确；
D ．传送带因传送物体而多消耗的电能为物体增加的动能以及摩擦生热，故
22
2k 1122
E E Q mv mv mv =+=
+=电 故D 错误； 故选AC 。

15．A BC 0.98 【详解】
（1）[1]平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，这三段水平位移相等，所以时间相等，在竖直方向上做自由落体运动，相邻的相等时间内的位移之差是个定值，则有
2113221()()()h h h h h h h --=---
解得
32133h h h =-
故选A 。

（2）[2]小锤打击弹性金属片后，A 球做平抛运动，B 球做自由落体运动。

A 球在竖直方向上的运动情况与B 球相同，做自由落体运动，因此两球同时落地。

实验时，需A 、B 两球从同一高度开始运动，对质量没有要求，但两球的初始高度及打击力度应该有变化，进行3~5次实验得出结论。

本实验不能说明A 球在水平方向上的运动性质。

故选BC 。

（3）[3]照相机的拍摄频率为20Hz ，所以相邻点间隔时间为0.05s ，水平相邻的距离为l =0.049m ，故初速度大小为
00.98m /s l
v t
==
16．刻度尺 C AB A 【详解】
(1)[1]需要用刻度尺测量点迹间的距离。

(2)[2]验证机械能守恒定律，看重力势能的减少量与动能的增加量是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与重力势能变化量，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

(3)[3] A ．为了提高纸带的利用率，要先接通电源后释放纸带，故A 正确；
B ．实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故B 正确；
C ．根据机械能守恒定律表达式
212
mgh mv =
可得
22v gh =
所以2v h -图像应是过原点的直线，其斜率为2g =19.6m/s 2，故C 错误；
D ．实验中如果利用v =gt 计算速度，则即认为物体只受重力则机械能一定守恒，不需要再验证了，故D 错误。

故选AB 。

(4)[4]从起始点O 开始到打下B 点的过程中，重力势能的减小量
p B E mgh ∆=
而打B 点时重物的速度
AC C A
B 22h h h v T T
-=
= 动能的增加量
2k B 1
2
E mv ∆=
若满足机械能守恒，则有
p k E E ∆=∆
整理可得
()2
2B C A 8gh T h h =-
故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

17．(1)50m/s ； (2) 【详解】
(1)由图可看出，物体沿x 方向的分运动为匀速直线运动，沿y 方向的分运动为匀变速直线运动。

x 方向的初速度 v x0=30m/s ，y 方向的初速度为 v y0=-40m /s ； 则物体的初速度大小为
0ν== (2)在前3s 内，x 方向的分位移大小
x 3=v x •t =30×3m=90m
y 方向的分位移大小
03||40
3m=60m 2
2
y v y t =
⋅=
⨯ 故
x ===
18．（1）()22202R v v Gh
-；（2【详解】
（1）根据位移公式
2202v v gh -=
所以该星球的重力加速度为
22
02v v g h
-=
根据万有引力公式
2
Mm
mg G
R = 解得
()22202R v v M Gh
-=
（2）根据万有引力则有
2
12mv Mm G R R
=
解得
1v =
19．(1)7
6
F mg =；(2))
23h R =
【详解】
(1)设水平拉力为F ，设物体到B 点时速度大小为v 1，从P 到B 的过程根据动能定理有：
2116442
F R mg R mg R mv μ⨯-⨯-⨯=
在B 点由牛顿第二定律得
2
12v mg m R
= 解得
1v =
76
F mg =
(2)设物块运动到C 点时速度大小为v 2，由B 到C 根据机械能守恒有
222111222
mg R mv mv ⨯=
- 解得
2v
物块从C 点抛出后，做平抛运动，以C 点为坐标原点，建立如图所示的坐标系，设物块落到圆弧面上的位置坐标为（x ，y ）则
x =v 2t
2
12
y gt =
x 2+y 2=(2R ）2
解得
t =
此过程物块下落的高度
)
2
1232
h gt R =
=
20．（1）30N ；（2）1.25m/s 【详解】
（1）小滑块a 释放到底端过程，由动能定理得
2012
mgR mv =
代入数据解得
03m/s v =
根据牛顿第二定律有
20
N v F mg m R
-=
代入数据解得
N 30N F =
则根据牛顿第三定律可知，小滑块a 滑到圆弧轨道底端对圆弧轨道的压力大小为30N 。

本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。

答案第13页，总13页 （2）a 滑上c 后做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可得，a 的加速度为
211m/s mg
a m μ==
根据牛顿第二定律可得，b 、c 一起加速的加速度为
2210.5m/s 22
mg a g m μμ=
== 设经过t 时间，a 、b 相撞，则有 220121122
v t a t a t L --= 代入数据解得
1s t =
此时a 的速度为
1012m/s v v a t =-=
b 的速度为
220.5m/s v a t ==
根据动量守恒定律可得
122mv mv mv +=
代入数据解得，小滑块a 、b 碰后瞬间的速度为
1.25m/s v =。