福建省高一下学期期末考试物理试卷-附带答案

第=page11页，共=sectionpages11页福建省高一下学期期末考试物理试卷-附带答案一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）1.华中科技大学物理学院引力中心团队于2018年测得了当时最精确的引力常量值，国际同行评价这项工作是“精密测量领域卓越工艺的典范”。引力常量G的国际单位是(

)A.N⋅m2⋅kg2 B.2.如图，将细线穿过一根内壁光滑平整的竖直空心管，在细线一端栓一个小螺母，另一端挂一个篮球，摇动空心管使螺母在水平面内做圆周运动。当螺母的转速达到一定值时，篮球就会悬停空中处于静止状态，此时螺母(

)A.受到重力、绳子的拉力和向心力

B.受到的重力和绳子的拉力是一对平衡力

C.做圆周运动的向心力由篮球的重力提供

D.做圆周运动的向心力由重力和绳子拉力的合力提供

3.如图(a)，运动员做杠铃弯举训练，保持肘关节不动，前臂从竖直的位置弯举到与上臂夹角为60°的位置，完成一次弯举，杠铃运动轨迹如图(b)。已知杠铃总质量为20kg，掌心到肘关节的距离约为30cm，此过程中运动员克服杠铃重力做功约为(

)

A.60J B.90J C.112J D.120J4.如图，跑步机履带外侧的机身上有正对的A、B两点，小明想让玩具电动车经履带沿AB连线运动。他调节跑步机的履带至水平，速度设置为3m/s，玩具车的速度调为6m/s，则玩具车车身与AB间的夹角应为(

)A.30° B.37° C.45° D.60°5.如图，一架无人机从地面由静止开始竖直向上运动，上升10m时刚好达到最大速度。已知无人机的质量为1kg，升力的功率恒为90W，上升过程中空气阻力大小恒为5N，取重力加速度大小为10m/s2，无人机上升10m的过程(

)A.做匀加速直线运动 B.最大速度为9m/s C.升力做功为168J D.经历的时间为2s6.如图(a)，倾角为37°的斜面固定在水平地面上，一小物块从底端O点以一定初速度冲上斜面。以O点为原点，沿水平方向建立Ox坐标系，物块沿斜面运动过程中，动能Ek随x的变化规律如图(b)中的曲线Ⅰ和Ⅱ所示，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小为10m/s2，则物块的质量m及物块与斜面间的动摩擦因数μ分别为A.m=1kg，μ=0.25 B.m=1kgC.m=1.25kg，μ=0.25 D.m=1.25kg，μ=0.2二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）7.如图，运动员定点投篮，篮球空心入网。已知篮球质量为m，出手时球心距离地面高度为ℎ1，速度大小为v，篮筐距离地面高度为ℎ2，重力加速度为g，不计空气阻力，以地面为零势能面，忽略投篮出手过程中篮球上升的高度，则(

)A.运动员投篮出手过程对篮球做功为12mv2

B.篮球进筐时的重力势能为mg(ℎ2−ℎ8.2020年6月，北斗三号全球卫星导航系统的最后一颗卫星发射成功，标志着北斗三号星座部署全面完成。该星是北斗三号系统的第三颗地球同步轨道卫星(被称为“吉星”)，因为在“吉星”家族中排行老三，也被称为“嚞(读‘zℎé’)星”。“嚞星”的(

)A.线速度大于第一宇宙速度

B.角速度大于月球绕地球运行的角速度

C.向心加速度大于地面的重力加速度

D.轨道半径与前两颗“嚞星”的轨道半径相同9.如图，一半径为r的圆形转盘与圆形餐桌共轴放置，转盘边缘放置一质量为m的碟子(可视为质点)。已知碟子与转盘之间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。现缓慢增加转盘转速，使碟子与转盘一起绕中心O从静止开始转动，转速达到某一数值时，碟子从转盘上滑落到餐桌上。则(

)A.碟子即将相对转盘滑动时的线速度大小为μgr

B.该过程中，转盘对碟子作用力做功为零

C.该过程中，转盘对碟子作用力做功为2πr⋅μmg

D.更换μ相同、m10.如图，倾角为30°的传送带逆时针匀速转动，将质量为m的物块轻放到传送带上端，物块下降高度ℎ时，恰与传送带共速。已知物块与传送带间的动摩擦因数μ=33，重力加速度大小为g，则此过程中(

)A.传送带对物块的摩擦力做功为2mgℎ

B.物块的机械能变化量为mgℎ

C.系统因摩擦产生的热量为2mgℎ

D.因放上物块，电动机多消耗的电能为2mgℎ三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）11.如图，一辆质量为1600kg的汽车驶过凹凸形路面。汽车驶过顶端P和底部Q两点时对路面的压力大小分别为NP、NQ，则NP______NQ(选填“大于”“小于”或“等于”)。若已知汽车驶过P点时速度大小为10m/s，P点处圆弧半径为40m，重力加速度大小g=10m/s2，则12.如图，一质量为m、长度为L的均匀柔软细绳上端悬挂在天花板上的P点。若以细绳的下端Q所在水平面为零势能面，重力加速度大小为g，则细绳的重力势能为______；将细绳的下端Q缓慢地向上拉起至P点，使细绳对折，则细绳的重力势能增加了______。

四、实验题（本大题共2小题，共14.0分）13.某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根轻细线系住钢球，悬挂在铁架台的O点，钢球静止于A点，光电门固定在A点的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片遮光条。

(1)将钢球拉至某位置，记录此时钢球球心到钢球在A点时的______(选填“顶端”“球心”或“底端”)之间的竖直距离ℎ。

(2)将钢球由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间t，并测出遮光条的宽度d，则钢球经过A点时的速率为______。

(3)已知重力加速度大小为g，如果满足关系式：______，就验证了钢球向下摆动过程中机械能守恒。(用题中所给符号表达)14.用如图(a)装置研究平抛运动的规律。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后飞出，落在水平挡板MN上，在白纸上留下一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

(1)下列实验条件必须满足的有______。

A.斜槽轨道光滑

B.斜槽轨道末段水平

C.挡板高度等间距变化

D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

(2)如图(b)，在轨迹上取a、b、c、d四个点，钢球经过ab和bc的时间______(选填“相等”或“不相等”)。已知图中小方格的边长为L，重力加速度大小为g，钢球平抛的初速度大小为______(用L、g表示)，钢球经过b、d点的竖直方向分速度大小之比为______。

五、简答题（本大题共4小题，共38.0分）15.拖把是由拖杆和拖把头构成的清洁工具。某同学保持拖杆与水平方向的夹角θ=53°，用沿拖杆方向的恒力F=40N推动拖把头，使其由静止开始在水平地面沿直线运动位移s=2m，如图所示。已知拖把头的质量m=2kg，拖杆质量不计，拖把头与地面间的摩擦力f=16N，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求该过程

(1)恒力F做的功W；

(2)恒力F做功的平均功率P。16.如图，固定在竖直平面内的34圆弧形光滑轨道半径为R，A端与圆心O等高，C端在O的正上方。一个质量为m的小球在A点正上方P点处由静止开始释放，自由下落至A点无碰撞进入轨道，到达C点时对轨道的压力大小为3mg，忽略空气阻力，重力加速度大小为g。求：

(1)P点与A点的高度差ℎ；

(2)小球运动到轨道最低点B点时，轨道对小球的支持力大小NB。

17.1687年牛顿提出了万有引力定律，并通过“月—地检验”证明了地球对地面物体的引力与地球对月球的引力具有相同的性质。

(1)从离水平地面高ℎ=4.9m处，以v0=3m/s的初速度水平抛出一小石块，其落地点到抛出点的水平距离为x=3m。求地球表面的重力加速度大小g；

(2)月球绕地球公转的周期约为T=2.4×106s，地球的半径约为R=6.4×106m，月球绕地球公转的半径r约为地球半径R的60倍，取π2=9.8。估算g与月球的向心加速度大小a的比值k1；

(3)请结合万有引力定律，求出地球表面的重力加速度大小g′18.如图(a)，倾角为30°的固定斜面底端固定一轻弹簧，顶端与一水平面相连；一轻绳将斜面上的物块A通过轻质定滑轮与水平面上的物块B相连。先将B锁定，使细绳处于拉紧状态，滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧细绳与水平面平行。解除锁定，A、B开始滑动，B始终未与滑轮相碰。以物块A的初始位置为原点O，沿斜面向下建立坐标系Ox，弹簧对物块A的弹力F大小随物块A的位置坐标x的变化关系如图(b)。已知物块A、B的质量均为m=1kg，重力加速度大小为g=10m/s2，弹簧始终在弹性限度范围内，忽略一切摩擦阻力，求：

(1)滑块A刚接触弹簧时的动能；

(2)滑块A下滑过程的最大速度；

(3)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。

答案和解析1.【答案】B

【解析】解：由万有引力定律

F=GmMr2

解得：G=Fr2mM

公式中，质量m的单位为kg，距离r的单位为m，引力F的单位为N，由公式知G的单位为N⋅m2⋅kg−2，故ACD错误，B正确。

故选：B。

2.【答案】D

【解析】解：A.受力分析，螺母受到重力、绳子的拉力，故A错误；

B.对螺母受力分析，螺母受重力和绳子的拉力不在同一条直线上，不是平衡力，故B错误；

CD.螺母做圆周运动的向心力由重力和绳子拉力的合力提供，故C错误，D正确。

故选：D。

向心力是效果力；

螺母合力提供向心力，受力不平衡；

螺母受到重力和绳子的拉力的合力提供向心力。

受力平衡时的力才是平衡力，根据实际受力情况，分析向心力。

3.【答案】B

【解析】解：根据功的定义式可知，运动员克服杠铃重力做功约为：

W=mg(x+xcos60°)

其中x=30cm=0.3m

代入数据得：W=90J，故ACD错误，B正确。

故选：B。

根据重力做功的特点计算克服重力做功的大小。

本题考查了重力做功的计算，注意理解重力做功特点，重力做功与重力势能关系，注意重力做功与克服重力做功的不同。

4.【答案】A

【解析】解：设玩具车车身与AB之间的夹角为θ，车速为v，履带的速度为v0，使玩具电动车经履带沿AB连线运动，则玩具车在垂直AB方向的分速度要与履带的速度大小相同，方向相反，如图所示

因此可得vsinθ=v0

代入数据解得θ=30°，故A正确，BCD错误。

故选：A。

依题意，玩具车在垂直AB方向的分速度要与履带的速度大小相同，方向相反，列式，即可解答。

本题考查学生对实际问题的分析能力，解题关键是分析出玩具车在垂直AB5.【答案】C

【解析】解：A.无人机以恒定功率上升，由

P=Fv

可知速度增大，则升力减小，由

a=F−f−mgm

可知无人机做加速度减小的加速直线运动，故A错误；

B.上升的最大速度为

vm=Pf+mg=905+10m/s=6m/s

故B错误；

C.由动能定理可得

W−12mvm2=(f+mg)ℎ

解得升力做功

W=12mvm2+(f+mg)ℎ=12×1×62J+(5+1×10)×10J=168J

故C正确；

D.由6.【答案】A

【解析】解：根据动能定理，对上滑过程有：−μmgcos37°×xcos37∘−mgxtan37°=0−Ek0，(其中Ek0=4J，x=0.4m)

对全程有：−2×μmgcos37°×xcos37∘=Ek1−Ek0，(其中Ek17.【答案】AD

【解析】解：A、对于投篮过程，由动能定理知运动员投篮出手过程对篮球做功为W=12mv2−0=12mv2，故A正确；

B、以地面为零势能面，篮球进筐时相对于地面的高度为ℎ2，则篮球进筐时的重力势能为mgℎ2，故B错误；

C、设篮球进筐时的动能为Ek，篮球从抛出到进筐，由动能定理得

−mg(ℎ2−ℎ1)=Ek−18.【答案】BD

【解析】解：A、第一宇宙速度为卫星的最小发射速度，也最大环绕速度，即为物体环绕地球表面做匀速圆周运动时的线速度大小，根据万有引力提供向心力得

GMmR2=mv2R

可得：v=GMR，可知轨道半径越大，线速度越小，而“嚞星”的轨道半径大于地球半径，所以，“嚞星”的线速度小于近地卫星的速度，即小于第一宇宙速度，故A错误；

B、根据万有引力充当向心力有GMmR2=mω2R

解得：ω=GMR3

可知轨道半径约小，角速度越大，“嚞星”的轨道半径小于月球绕地球运行的轨道半径，所以“嚞星”的角速度大于月球绕地球运行的角速度，故B正确；

C、根据牛顿第二定律有：G9.【答案】AD

【解析】解：A、碟子即将相对转盘滑动时，最大静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律得：μmg=mv2r

解得：v=μgr

故A正确；

BC、碟子从静止开始转动到刚好离开转盘时，由动能定理得：W=12mv2=12μmgr

则转盘对碟子作用力做功不为零，故BC错误；

D、碟子离开转盘后做平抛运动，设转盘距桌面的竖直高度为ℎ，根据平抛运动规律有：ℎ=12gt2

x=vt

根据几何知识可知碟子在餐桌上的落点与O点距离为s=r2+x210.【答案】BD

【解析】解：AB、传送带对物块的摩擦力做功为Wf=μmgcos30°⋅ℎsin30∘=33mg⋅3ℎ=mgℎ，则物块的机械能变化量为mgℎ，故A错误，B正确；

C、设传送带的速度为v，从开始至共速时间为t，则对物块有：x物=ℎsin30∘=v2t，即vt=4ℎ

物块与传送带间的相对位移大小为Δx=vt−x物=vt−11.【答案】小于

1.2×10【解析】解：汽车驶过顶端P点有

mg−NP=mvP2RP

解得

NP=mg−mvP2RP

车驶过底部Q点有

NQ−mg=mvQ2RQ

解得

NQ=mg+mvQ2RQ

可知，NP小于12.【答案】12mgL

【解析】解：以细绳的下端Q所在水平面为零势能面，细绳的重心到零势能面的高度为L2，则细绳的重力势能为Ep=mgL2=12mgL

使细绳对折，此时细绳的重心到零势能面的高度为34L，则细绳的重力势能增加量为

ΔEp=13.【答案】球心

dt

mgℎ=12【解析】解：(1)小球下落的高度为初、末位置球心间的竖直距离，即钢球球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离ℎ。

(2)钢球经过A点时的速率为v=dt

(3)初位置的机械能为E初=mgℎ

末位置的机械能为E末=12mv2=12m(dt)2

若机械能守恒，则满足E初=E末

即mgℎ=12m(dt)14.【答案】BD

相等

2gL

3：【解析】解：(1)A.斜槽轨道是否光滑对本实验没有影响，故A错误；

B.为保证钢球飞出时速度水平，所以斜槽轨道末段需要水平，故B正确；

C.挡板只要能记录下钢球在不同高度时的不同位置，不需要等间距变化，故C错误；

D.为保证钢球飞出时的速度不变，需要从同一位置释放才可，故D正确。

故选：BD。

(2)由于钢球在水平方向的分运动为匀速直线运动，其中xab=xbc，则钢球经过ab和bc的时间相等。

在竖直方向有

Δy=L=gT2

在水平方向

vx=2LT=2gL

钢球经过b点的竖直方向分速度为

vby=3L2T

钢球经过c点的竖直方向分速度为

vcy=5L2T

则钢球经过d点的竖直方向分速度为

vdy=vcy+gT=7L2T

钢球经过b、d点的竖直方向分速度大小之比为15.【答案】解：(1)恒力F做的功为：

W=Fscos53°

解得：W=48J

(2)由牛顿第二定律得：

Fcos53°−f=ma

由运动学公式得：

s=12at2

恒力F做功的平均功率为：

P=Wt

联立解得：P=48W

答：(1)恒力F做的功W为48J；

(2)恒力【解析】根据功的公式W=Fscosα计算恒力F做的功W；根据平均功率公式P=Wt计算恒力F做功的平均功率P。

本题考查了功和平均功率的计算，注意功的公式W=Fscosα16.【答案】解：(1)设小球经C点时的速度大小为vC，根据牛顿第二定律得

NC+mg=mvC2R

小球从P到C过程，根据动能定理得

mg(ℎ−R)=12mvC2

联立解得ℎ=3R

(2)设球经过B点时速度大小为vB，从B到C过程，根据动能定理得

−mg×2R=12mvC2−12mvB2

球经过B点时，根据牛顿第二定律得【解析】通过C点时对轨道的压力大小为3mg，用牛顿第二定律和向心力公式求出C点速度，再对PC过程用动能定理，可求P点与A点的高度差ℎ；从B到C过程，根据动能定理可得B点速度，小球运动到轨道最低点B点时，用牛顿第二定律和向心力公式求出轨道对小球的支持力。

本题要求我们熟练掌握动能定理和向心力公式，难度不大，是一道比较典型的题。

17.【答案】解：(1)石块做平抛运动，水平初速度v0=3m/s，水平位移为x=3m，竖直位移为ℎ=4.9m。

设石块的运动时间为t，地球表面的重力加速度大小为g，由运动学公式得：

x=v0t

ℎ=12gt2

联立解得：g=9.8m/s2

(2)月球绕地球公转的周期T=2.4×106s，轨道半径r=60R=60×6.4×106m，设月球绕地球转的向心加速度为a，由向心加速度公式得

a=4π2T2r

g与月球的向心加速度大小a的比值k1=ga

解得：k1=3750

(3