山东省潍坊市2021-2022学年高一（下）期末测试物理试题 附解析

高一物理

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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.如图所示，高为小的书桌放置在水平地面上，质量为〃，的小球从离桌面〃2高处由静止释放，选桌面为

零重力势能面，重力加速度大小为g,空气阻力忽略不计，则小球触地前瞬间的机械能为（）

A.mg（九+%）B.mgh）C.mgh.D.-mg%

【答案】C

【解析】

【详解】取桌面为零势能面，小球在下落过程中机械能守恒，小球触地前瞬间的机械能为

E2=E、=mgk

故C正确，ABD错误。

故选C

2.安装在楼顶平台上的接闪杆（避雷针）上方有雷雨云时，接闪杆附近的电场线分布如图所示，图中竖直

黑线为接闪杆，M、N为电场中两点，下列说法正确的是（）

A.例点电势比N点高

B.M点电场强度比N点大

C.接闪杆表面的电场线有些位置和其表面不垂直

D.带正电的试探电荷从M点移动到N点，其电势能增大

【答案】A

【解析】

【详解】A.图中电场方向向上，沿电场方向电势降低，所以M点电势比N点高，A正确；

B.电场线疏密可以表示电场的强弱，所以M点电场强度比N点小，故B错误；

C.接闪杆是等势体，所以接闪杆表面的电场线有些位置和其表面垂直，故C错误；

D.根据电势能的特点可知，带正电的试探电荷从M点移动到N点，其电势能减小，故D错误。

故选Ao

3.自行车是践行低碳生活理念的重要绿色交通工具。如图所示为自行车传动结构的核心部件，大齿轮、小

齿轮、后轮的半径互不相等，〃、Rc分别为三个轮边缘上的点，当大齿轮匀速转动时（）

A.以匕角速度的大小相等B.b、c线速度的大小相等

C.〃向心加速度比〃大D.匕向心加速度比c小

【答案】D

【解析】

【详解】A.由于大齿轮和小齿轮通过链条连接，因此“，h两点线速度的大小相等，角速度不等，A错

误；

B.由于小齿轮和后轮同轴转动，因此仇c两点角速度相等，线速度大小不等，B错误：

C.根据

2

V

CL-----

R

a,6两点线速度的大小相等，因此。向心加速度比6小，C错误；

D.根据

a=co?R

b、c两点角速度相等，因此6向心加速度比c小，D正确。

故选D。

4.质量为1kg的物块静止在光滑水平面上，/=0时刻开始，水平拉力尸作用在物块上，尸随时间变化的规

律如图所示，则前2s内拉力厂做功的平均功率为（)

，'FN

3------：

2-

1-------i------；

012t/s

A.3WB.4WC.6WD.8W

【答案】B

【解析】

【详解】在0〜1s内，物块的加速度

q=—=-m/s2=3m/s2

m1

在0~ls内，物块的位移

112

x.=—a,t,2=—x3xlm=1.5m

12112

1S末时的速度

匕=卬]=3xlm/s=3m/s

1〜2s内，物块的加速度

=-=-m/s2=lm/s2

~m1

1~2s内，物块的位移

x2=v]t2+—^2=3xlm+—xlxlm=3.5m

则前2s内拉力产做功为

W—F}x]+F2X2=3x1.5J+1x3.5J=8J

则前2s内拉力F做功的平均功率为

W8

P=—=-W=4W

t2

ACD错误，B正确。

故选Bo

5.如图所示，把小球放在玻璃漏斗中，轻轻晃动漏斗，可以使小球短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面

内做匀速圆周运动。如果先后两次小球做匀速圆周运动离漏斗底部的高度不同，则小球位置越高（)

A.受到的支持力越大B.角速度越大

C.线速度越大D.周期越小

【答案】C

【解析】

【详解】A.小球做匀速圆周运动受重力和支持力两个力作用，两个力的合力提供向心力，小球受到的支

持力为

N4

cosG

运动平面离漏斗口越近，角度。不变，支持力不变，故A错误；

BCD.设漏斗母线与竖直轴线的夹角为根据牛顿第二定律得

AV22r2乃丫

zngtanB=m—=mco"r-m\——

r\TJ

解得

v=Jgrtan。,co=『皿。

小球做匀速圆周运动的轨道平面越接近漏斗口，轨道半径越大，则线速度越大，角速度变小，周期变大。

故C正确，BD错误。

故选Co

6.如图所示，两平行金属板M、N水平正对放置并接到恒压直流电源上，N板接地。P为两板间的一点,

电荷量为的小球恰好静止在P点。下列判断正确的是（）。

M।：

p・-q——

N1,LI

A.仅将N板向上移动一小段距离，两板所带电荷量减小

B.仅将M板向上移动一小段距离,P点的电势升高

C.仅将N板向下移动一小段距离，小球仍将保持静止

D.仅将M板向右移动一小段距离,小球仍将保持静止

【答案】D

【解析】

【详解】A.仅将N板向上移动一小段距离，由电容器的决定式。=以一可知，d减小，C增大，由

4兀kd

C=2可知，U不变，Q增大，A错误；

U

B.U不变，UMN不变，由七=且可知，仅将M板向上移动一小段距离，d增大，E减小,UPN减小,N板

a

电势不变，尸点的电势降低，B错误；

C.仅将N板向下移动一小段距离，d增大，由E=乌可知，。不变，E减小，带负电小球受电场力减

a

小，小球将向下加速运动，C错误；

D.仅将M板向右移动一小段距离，4不变，由E="可知，U不变，E不变，小球受电场力不变，小球

a

仍将保持静止，D正确。

故选D。

7.如图所示，P为直角三角形OMN的0M边上的一点，/NMP=ZMNP=30°,PC垂直于MN,M、P

两点固定着两个点电荷，固定于P点的是电荷量为。的负电荷。已知位于N点、带正电的检验电荷受到的

库仑力沿N。方向，则“处点电荷（）

A.带正电、电荷量为2QB.带正电、电荷量为

C.带负电、电荷量为&QD.带负电、电荷量为当。

【答案】B

【解析】

【详解】若位于N点、带正电的检验电荷受到的库仑力沿N。方向，则M点的电荷对检验电荷的静电力是

斥力，所以M点的电荷是正电荷，设ON间距为x,则PN间距为

x2

f]=--------=~~f=x

1cos30°G

MN间距为

且

津sin30°=丝解cos30°

不G

可得

QM=6Q

故B正确，ACD错误。

故选Bo

8.我国“天问一号”火星探测器在成功实施近火制动后，进入运行周期为T的椭圆形停泊轨道，轨道与火

星表面的最近距离为心已知火星半径为R,火星表面处自由落体的加速度大小为go,则“天问一号”的

停泊轨道与火星表面的最远距离为（）

A产。婆—L-2RB.超

C.卜吁2—L—2RD.招-一L

【答案】A

【解析】

【详解】设“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离为1,则停泊轨道的半长轴为

L+1+2R

CI—

2

设在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的卫星的周期为根据牛顿第二定律有

4712n

>ng0=m—R

根据开普勒第三定律有

110

联立以上三式解得

故选Ao

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.如图甲是小球绕长为L的轻质细杆一端。点在竖直平面内做圆周运动，图乙是火车以某速度经过弯道

时的场景，已知重力加速度大小为g,下列说法正确的是（）

甲乙

A.图甲中，小球到达最高点时速度可能为零

B.图甲中，小球到达最高点时速度的最小值是疯

C.图乙中，火车车轮可能对内、外轨均无侧向压力

D.图乙中，火车车轮不可能对内、外轨均无侧向压力

【答案】AC

【解析】

【详解】AB.图甲中，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端0在竖直面内做圆周运动，在最高点小球的

速度可以为零，即小球所受合力为零，A正确，B错误；

D.图乙中，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，当满足

mgtan=m-

r

解得

v=Jgrtan.

若以此速度经过弯道，则车轮对内外轨均无侧向压力，C正确，D错误。

故选ACo

10.如图所示，水平固定半球形碗的球心为。点，最低点为P点。在碗边缘处的a点向球心。以速度也、

力水平抛出两个小球，在空中的飞行时间分别为力、也，小球分别落在碗内的例、P两点。已知

NMOP=37°,sin370=0.6,cos37°=0.8,以下判断正确的是（）

o

A.4:芍=6：逐B.:/2=2:x/5

C.V1:v2=75:10D.v,:v2=V5:5

【答案】BD

【解析】

【详解】AB.小球落在〃、尸两点下落的高度分别为

4=Rcos37。=0.8R,h1=R

1,

根据平抛运动规律，竖直方向上//=]g/，可知

解得

(4=2:7^

B正确，A错误；

CD.小球落在M、P两点水平位移分别

玉=R-Asin370=0.4R,x2=R

根据平抛运动规律，水平方向上x=W,可知

解得

v,:v2=V5:5

C错误，D正确。

故选BD。

11.我国神舟十四号载人飞船于2022年6月5日17时42分成功对接天和核心舱，航天员陈冬、刘洋、蔡

旭哲入驻天和核心舱。已知核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度为地球半径的

4,地球半径为R,地球表面处重力加速度大小为g,忽略地球自转。以下关于核心舱在轨运行时的说法

16

正确的是()

A.线速度大于第一宇宙速度B.周期小于地球同步卫星周期

162173g

C.加速度为D.角速度为

科163/?

【答案】BC

【解析】

【详解】A.由地球的引力提供向心力可得

第一宇宙速度是近地卫星的线速度，因为核心舱的轨道半径大于地球的半径，所以核心舱的线速度小于第

一宇宙速度，A错误;

3

B.由开普勒第三定律r白=女可知，因为核心舱的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，因此核心舱的

运动周期小于地球同步卫星的运动周期，B正确;

C.忽略地球自转，对地面上的物体有

_Mm，

则有

GM=gR2

对核心舱由牛顿第二定律可得

Mm

G-------=----i-n-a

解得

162

C正确；

D.对核心舱由牛顿第二定律可得

Mm

CJ------------

2I16j

又

GM=gR2

解得

D错误。

故选BC。

12.如图所示，两完全相同的轻弹簧竖立在地面上，甲、乙两个小物块分别从两弹簧的正上方由静止释

放，甲释放的位置比乙低，甲、乙下落过程中弹簧的最大压缩量相同，空气阻力不计。选地面为零重力势

能面，下列判断正确的是（）

乙

甲0

O

l

ol

b

gl

ssl

o

w

，

///

A.甲质量比乙大

B.两弹簧弹性势能的最大值相等

C.甲、乙速度最大的位置在同一高度

D.甲与弹簧组成系统的机械能比乙与弹簧组成系统的机械能大

【答案】ABD

【解析】

【详解】ABD.由题意可知，甲、乙下落过程中弹簧的最大压缩量相同，因两弹簧完全相同，则有两个弹

簧的最大弹性势能相等；当弹簧的压缩量最大时，两小物块的动能均等于零，选地面为零重力势能面，此

时两小物块距地面的高度相等，甲与弹簧组成系统和乙与弹簧组成系统的机械能分别守恒，由两个弹簧的

弹性势能相等，可知两小物块从开始下落到静止，重力势能的减少量相等，即转化为弹簧的弹性势能相

等，又因为甲释放的位置比乙低，贝岫△综可知，甲的质量较大；则有甲在弹簧的最大压缩量时

的重力势能比乙大，则甲与弹簧组成系统的机械能比乙与弹簧组成系统的机械能大，ABD正确；

C.小物块的速度最大时，重力大小等于弹簧的弹力，由于两小物块的质量不相等，则有重力大小不相

等，所以甲、乙速度最大的位置不在同一高度，C错误。

故选ABDo

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.某学习小组为探究平抛运动的规律，使用小球、频闪仪、照相机、刻度尺等进行了如下实验。

①将小球以某初速度水平抛出，使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄；

②某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片编辑后如图所示，图中A处为小球抛出瞬间

的影像，AB,8c之间各被删去了1个影像；

③经测量，AB,8C两线段的长度之比为a：b.

已知频闪仪每隔时间7发出一次闪光，重力加速度大小为g，忽略空气阻力。

(1)AB、8C之间的水平距离理论上满足XABXBC(填“大于”或“等于”或“小于”)；

(2)BC之间实际下落竖直高度为(用g、7表示)；

(3)小球抛出时的初速度大小为(用g、T、〃、人表示)。

【答案】①.等于②.6g/③.gT竺二

Vb2-a2

【解析】

【详解】(1)[1]由于小球在水平方向做匀速直线运动则AB、BC之间的水平距离理论上满足XAB等于XBC。

(2)[2]已知每相邻两个球之间被删去1个影像，故相邻两球的时间间隔为

t=2T

又因为小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，则AB之间的竖直位移为

研=；g(27y

AC之间的竖直位移为

1

92

hAC=-gm

则3c之间的竖直位移为

llAC-ItAB=6gN

（3）［3］由于小球在水平方向做匀速直线运动，则

XAB=XBC=2voT

则

%+X%

娱+凄

且

LAB：LBC=h

联立有

22

_T,9a-b

14.某实验小组利用气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图所示。

数字传感器

气垫导轨光总］

网\专滑,产苦条

I11111111kII丁।1u।।।1

连气源

□

钩码

主要实验步骤如下：

①将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；

②测出遮光条的宽度4

③将滑块移至图示位置，释放滑块，记录遮光条通过光电门的挡光时间△,；

④用天平称出钩码质量m,滑块及遮光条总质量

已知重力加速度大小为g,请回答下列问题：

（1）滑块经过光电门时的瞬时速度大小为;

（2）实验中还需要测量的物理量有（注明物理量并用相应的字母表示）；

（3）在实验误差允许的范围内等式成立，则钩码和滑块组成的系统机械能守恒（用测量的物理

量符号表示）；

（4）该实验产生系统误差的主要原因有o

【答案】①.£②.滑块释放位置到光电门的距离LmgL=^m+M）^\④.钩

码和滑块运动过程中受到空气阻力影响

【解析】

【详解】（1）UJ由于d和4都较小，所以滑块经过光电门时的瞬时速度可以用遮光时间内的平均速度来

近似代替，即

d

v=一

AZ

（2）[2]在钩码质量，〃和滑块及遮光条质量M已知的情况下，通过上式可以求得系统动能的增加量，若要

验证机械能守恒，还需知道系统重力势能的减少量，即需要知道钩码下落的高度，而这一高度等于滑块释

放位置到光电门的距离L,可通过导轨上标尺直接测量。

（3）[3]在误差允许范围内，若钩码和滑块组成的系统机械能守恒，则相应物理量应满足的关系式为

,1,dV

mgL=—（m+M）\—I

（4）[4]该实验产生系统误差的主要原因是钩码和滑块运动过程中受到空气阻力影响。

15.花样滑冰是一项观赏性很强的运动，如图甲所示为某次比赛中男运动员以自己为轴拉着女运动员做圆

锥摆运动的精彩场景。此情境与图乙所示情境相似，轻绳上端固定，另一端连接质量，"=0.2kg的小球，小

球在光滑水平面上做匀速圆周运动。已知轻绳长L=0.75m,转动过程中轻绳与竖直方向的夹角6=53。，重

力加速度大小取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6»求：

（1）小球角速度为囚=J15rad/s时水平面对其支持力的大小；

（2）当小球刚要离开水平面时其角速度牡的大小。

甲乙

【答案】⑴N=1.1N；(2)=-V2rad/s

2

【解析】

【详解】（1）对正在做匀速圆周运动的小球受力分析，如图所示

由牛顿第二定律可知

N+丁cos0-mg

TsmO=ma）^r

r=LsinG

联立解得

N=L1N

（2）当小球刚要离开水平面时，桌面的支持力等于零，有

Tcos0=mg

T'sin。=mcofr

联立解得

a）2=—V^rad/s

2

16.如图所示，空间存在竖直向上的匀强电场，甲、乙两球用绝缘轻绳连接置于电场中，轻绳与电场线平

行。已知甲带正电且电荷量为小乙不带电，甲、乙质量分别为和2,某时刻由静止释放两球，两球上

升的加速度大小为。（g为重力加速度的大小），当两球速度为见时轻绳突然断开，求：

（1）电场强度大小；

（2）自绳断开至乙速度为零的过程中，甲机械能的增量。

【答案】（1）----；（2）lOmvo2

q

【解析】

【详解】（1）将甲、乙两球看成一个整体有

Eq-3mg-3ma

a=&

3

联立有

E.=4mg

q

（2）当两球速度w时轻绳突然断开，但由于乙球不带电，则乙球做竖直上抛运动，有

0=vo-gt

解得

S

对甲球做受力分析有

Eq-mg=ma'

解得

3g

则自绳断开至乙速度为零的过程中，甲球上升的距离为

,1,2

h—v^t+5Qr

解得

仁强

2g

由于电场力做的功即甲球机械能的增量，则有

△E二W电=Eqh-IOATIVO2

17.如图所示，木板AB水平固定，斜面体CD固定在木板上，木板右侧与,圆弧轨道BE相切，B为切

4

点；斜面CD光滑、长L=lm,8与A3间的夹角0=30。，木板段长度/=0.1m,圆弧轨道8E的半径

R=0.2m。物块甲、乙用跨过轻质定滑轮的轻绳连接，甲质量M=4kg、乙质量〃?=lkg,开始时乙被按在木板

上，甲位于斜面顶端C点，滑轮左侧轻绳竖直、右侧轻绳与C。平行；现释放乙，当甲滑至C。中点时轻

绳断开，甲滑过后滑上BE,恰好能到达E点。已知甲从斜面滑上木板时速度大小不变，甲与木板。B

间的动摩擦因数"=0.3,重力加速度大小取g=10m/s2,不计空气阻力。求：

（1）轻绳断开时甲速度的大小；

（2）甲到达斜面底端时重力的瞬时功率;

（3）从B到E过程中摩擦力对甲做的功。

【答案】（1）V2m/s;（2）20V7W;⑶-4.8J

【解析】

【详解】（1）轻绳断开前，设甲、乙的加速度大小为m对甲、乙整体根据牛顿第二定律有

Mgsin6—mg=（M+m）a

解得

a=2mzs2

根据运动学规律可得轻绳断开时甲速度的大小为

V2m/s

（2）设甲到达斜面底端时的速度大小为攻，根据动能定理有

~^v2-图•—sin^

解得

v2=V7m/s

中到达斜面底端时重力的瞬时功率为

P=A^v2sin6>=2077W

（3）设从B到E过程中摩擦力对甲做的功为所，对物块从。到E的过程，根据动能定理有

0-5感=-MgR-juMgl+吗

解得

%=-4.8J

18.如图甲所示，长为L的金属板A、B水平正对固定，两板间距离为d,。。'为两板间空间的中轴线,

A、B板上加如图乙所示的电压。质量为〃?、带电荷量为+夕的粒子持续从。点沿。。'以相同速度射入两板

之间，粒子均能穿过极板空间且在极板间运动时间均为一不计粒子重力以及粒子间相互作用力。

（1）求粒子进入极板时的速度；

（2）求£=《时进入两板间的粒子射出极板时到OO'的距