2021-2022学年湖北省荆州市沙市中学高一（上）期末物理试题（解析版）

2021—2022学年度上学期2021级期末考试物理试卷命题人：高一物理组一、选择题（共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-11题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。）1.2021年6月17日，在神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功实现自主快速交会对接后，于18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。则下列说法正确的是（）A.宇航员在太空中由于完全失重，所以没有惯性B.宇航员进入核心舱需借助外力，说明力是维持物体运动的原因C.载人飞船加速升空的过程中，宇航员对座椅的压力与其受到的支持力大小相等D.宇航员在空间站内用力F双手互拉弹簧两端时，弹簧弹力大小为2F【答案】C【解析】【分析】【详解】A．物体的惯性由质量决定，与物体所处的位置没有关系，A错误；B．宇航员进入核心舱需借助外力，说明力是改变物体运动的原因，B错误；C．载人飞船加速升空的过程中，宇航员对座椅的压力与其受到的支持力互为作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，其大小相等，C正确；D．宇航员在空间站内用力F双手互拉弹簧两端时，根据二力平衡可知，弹簧弹力大小为F，D错误。故选C。2.入冬以来，我市雾霾天气频发，发生交通事故的概率比平常高出许多，保证雾霾中行车安全显得尤为重要；在雾天的平直公路上，甲、乙两汽车同向匀速行驶，乙在前，甲在后．某时刻两车司机听到警笛提示，同时开始刹车，结果两车刚好没有发生碰撞．图示为两车刹车后匀减速运动的v-t图象，以下分析正确的是（）A.甲刹车的加速度的大小为0.5m/s2B.两车刹车后间距一直在减小C.两车开始刹车时的距离为100mD.两车都停下来后相距25m【答案】C【解析】【详解】甲刹车的加速度的大小，故A错误；两车刹车后间距前20s一直在减小,20s两车速度相等，距离最大，之后间距减小，故B错误；两车刚好没有发生碰撞，说明20s末两车速度相等时，两车位置相同，20s末两车的速度，故C正确；20s后两车的位移之差故D错误．本题选C3.小船在静水中速度为今小船要渡过一条河流，渡河时小船船头始终垂直对岸划行．若小船划行至河中间时，河水流速忽然增大．与河水流速不变的情况下作对比，下列说法正确的是A.河水流速变大和河水流流速不变时相比，所用时间更长B.因船头始终垂直于河岸,故渡河时间与位移都不会变化C.因船速与水速关系未知,故无法确定渡河时间与位移的变化D.小船到达对岸所用时间不变,但位移将变大【答案】D【解析】【分析】小船实际参与了两个分运动，沿着船头指向的匀速直线运动和顺着水流方向的匀速直线运动，由于分运动与合运动同时进行，互不干扰，故渡河时间由沿船头方向的分运动决定，与水流速度无关．【详解】由于分运动之间互不干扰，因船头方向分运动始终是匀速直线运动，故渡河时间不变，与水流速度变化无关；由于水流速度变大，故水流方向的分位移变大，导致船的实际位移变大，故ABC均错误，D正确．故本题选D．【点睛】本题关键抓住渡河时间只与沿船头指向方向的分运动有关，与沿水流方向的无关．4.修正带是中学生必备的学习用具,其结构如图所示,包括上下盖座、大小齿轮、压嘴座等部件,大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中,大小齿轮相互呐合,且大小齿轮的半径之比为2:1，点分别位于大小齿轮的边缘,点位于大齿轮的半径中点,当纸带匀速走动时,关于三点相对各自转轴的转动方向、线速度,角速度和向心加速度,下列说法正确的是()A.点的转动方向相同B.点的线速度大小之比为2:1C.点的角速度大小之比为2:1D.点的向心加速度大小之比为4:1【答案】D【解析】【分析】【详解】A．a、b点的转动方向相反。故A错误；B．a、b两点是同缘转动，则线速度大小相等。故B错误；C．a、c两点是同轴转动，则角速度大小之比为1:1。故C错误；D．设b点的线速度为v，则a点的线速度也为v，c点的线速度为0.5v。根据可知b、c点的向心加速度大小之比为4:1。故D正确。故选D。5.图甲为宇航员王亚平在天和仓用跑步机锻炼的场景，其跑步过程可简化为图乙，宇航员与跑步机垂直。在太空中重力的作用消失，为了完成跑步，宇航员将一根橡皮绳一端系在腰间，另一端固定于仓体，橡皮绳与跑步机成，宇航员跑步过程中相对天和仓静止。设宇航员的体重为，在橡皮绳的作用下，宇航员有与在地面跑步完全一样的体验。已知橡皮绳的劲度系数为，取地球表面上的重力加速度为，跑步过程中橡皮绳的长度及橡皮绳与跑步机的夹角不变，则下列说法正确的是（）

A.橡皮绳被拉长了B.跑步机对宇航员的静摩擦力大小为C.跑步机对宇航员支持力大小为D.跑步机所受到的静摩擦力方向向左【答案】B【解析】【详解】A．根据题意橡皮绳对人的拉力竖直方向分力大小为600N，则解得故A错误；B．跑步机对宇航员的静摩擦力大小为故B正确；C．跑步机对宇航员的支持力大小等于宇航员在地面时的重力600N，故C错误；D．人相对跑步机有向右的运动趋势，跑步机相对人有向左的运动趋势，因此跑步机所受到的静摩擦力方向向右，故D错误。故选B。6.近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为1400N。打开扣环，从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。人与装备的总质量为70kg（可视为质点）。不计空气阻力，重力加速度g取，则下列说法正确的是（）

A.在C点，人处于超重状态B.在B点，人所受合力为零C.打开扣环瞬间，人的加速度大小为D.从A点到B点上升过程中，人的加速度不断减小【答案】BD【解析】【详解】A．在C点速度为零，有向下的加速度，人处于失重状态，故A错误；B．在B点时人的速度最大，此时人所受合力为零，弹性绳的拉力大小等于重力，故B正确；C．传感器示数为T=1400N，设此时弹性绳的弹力为F，由平衡条件得F=T+mg打开扣环瞬间，对人，由牛顿第二定律得F-mg=ma代入数据解得a=20m/s2故C错误；D．人从A点到B点过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量减小，弹性绳的弹力F减小，人所受合力F-mg减小，加速度减小，故D正确。故选BD。7.如图所示，光滑半球的半径为R，球心为O，固定在水平面上，其上方有一个光滑曲面轨道AB，轨道底端水平并与半球顶端相切，质量为m的小球由A点静止滑下，最后落在水平面上的C点，重力加速度为g，则A.小球将沿半球表面做圆周运动B.小球将从B点离开做平抛运动C.若小球从B以的速度向前运动，OC之间的距离为2RD.若小球从B以的速度向前运动，落地时的速率为【答案】C【解析】【分析】若小球从某高处滑下，到达B点时对轨道的压力为零，可求解释放点的位置，从而判断选项AB；若小球从B以的速度向前运动，根据平抛运动的规律求解水平射程以及落地的速度.【详解】若小球从距离B点h高处滑下，到达B点时对轨道的压力为零，则根据动能定理得，mgh＝mv2，根据牛顿第二定律得，mg-N=m，当N=0时，解得h=，则当小球从距离B点处滑下时，到达B点后做平抛运动，若小球从距离B小于处滑下时，到达B点后在圆上做一段圆周运动后离开球面，故AB错误．若小球从B以的速度向前运动，则小球从B点离开球面做平抛运动，则OC之间的距离为，选项C正确；若小球从B以的速度向前运动，落地时的速率为，选项D错误；故选C.【点睛】本题考查了圆周运动和平抛运动的综合运用，知道圆周运动向心力的来源以及平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律是解决本题的关键．8.物体在直角坐标系所在的平面内由点开始运动,轴方向的加速度随时间变化图像如图所示,轴方向速度随时间变化的图象如图所示,物体的初速度为则对该物体运动过程的描述正确的是A.物体在0～2s做直线运动,在2s～3s做曲线运动B.物体在0～2s的加速度大小为2s～3s的加速度大小为C.物体在0～2s和2s～3s内位移之比为D.物体2s末速度最大,最大值【答案】BD【解析】【分析】物体在0～2s时间内，x方向做匀加速运动，y方向做匀速运动；在2s～3s内，x方向做匀减速运动，y方向做匀减速运动；根据运动的合成知识进行求解.【详解】A．物体在0～2s内，x方向做ax1=1m/s2的匀加速运动，y方向做匀速运动，可知合运动是曲线运动；在2s～3s内，x方向做初速度vx=2m/s，加速度为ax=2m/s2的匀减速运动；y方向做初速度vy=2m/s，加速度为ay2=2m/s2的匀减速运动，则合加速度方向与合初速度方向共线，可知物体做直线运动，选项A错误；B．物体在0～2s的加速度大小为a=ax1=1m/s2，2s～3s的加速度大小为，选项B正确；C．物体在0～2s内x1=；，合位移：；2s～3s内位移的位移：；，则，则之比为，选项C错误；D．因2s末在x方向和y方向都要做匀减速运动，可知物体2s末速度最大，最大值，选项D正确；故选BD.9.质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，绳a与水平方向成θ角，绳b在水平方向且长为l，当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法不正确的是（）A.a绳的张力不可能为零B.a绳的张力随角速度的增大而增大C.当角速度，b绳将出现弹力D.若b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．根据竖直方向上力平衡得解得可知a绳的拉力不可能为零，故A正确，不符合题意；B．小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以a绳在竖直方向上的分力与重力相等，当增大角速度，所需要的向心力增大，但a绳的拉力不变，故B错误，符合题意；C．当b绳拉力为零时，有解得可知当角速度时，b绳出现弹力，故C正确，不符合题意。D．由于b绳可能没有弹力，故b绳突然被剪断，a绳的弹力可能不变，故D错误，符合题意。故选BD。10.如图所示，滑块以某一初速度从传送带下端沿传送带向上运动，传送带运动的速度v1小于滑块的初速度v0，其他条件不变，则滑块的速度v随时间t变化的图象可能是（）A. B.C. D.【答案】CD【解析】【详解】由于传送带运动的速度v1小于滑块的初速度v0，则物体开始做匀减速运动，如果最大静摩擦力大于等于重力在斜面的分力，则物体与传送带共速后随传送带一起匀速运动；如果最大静摩擦力小于重力在斜面的分力，则物体与传送带共速后继续做匀减速运动，但加速度比共速前小，直到为0，再反向加速。故AB错误，CD正确。故选CD。11.如图所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为1kg的物体A、B（B物体与弹簧拴接），弹簧的劲度系数为，初始时系统处于静止状态。现用大小为15N，方向竖直向上的拉力F作用在物体A上，使物体A开始向上运动，g取，空气阻力忽略不计，下列说法不正确的是（）

A.外力施加的瞬间，A、B的加速度大小为B.当弹簧压缩量减小0.05m时，A、B间弹力大小为2.5NC.A、B分离时，A物体的位移大小为0.1mD.B物体速度达到最大时，弹簧被压缩了0.2m【答案】B【解析】【详解】A．施加外力前，系统处于静止状态，合力为0，外力施加的瞬间，合外力即为外力F，有A正确；B．施加外力前有解得当弹簧压缩量减小0.05m时，设A、B间弹力为F1，此时物体的加速度为a1，对A有对B有联立解得B错误；C．设A、B分离时，弹簧的形变量为x1，物体的加速度为a2，对A有对B有联立解得则A的位移大小为C正确；D．当B物体所受合力为0时速度达到最大，因A、B分离时具有向上的加速度，所以在速度最大时A、B已经分离，此时有解得D正确。故选B。二、非选择题12.①在用描点法做“研究平抛运动”的实验时，如图让小球多次沿同一轨道运动，通过描点画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确的描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的选项有______A．通过调节使斜槽的末端保持水平B．每次必须由静止释放小球C．记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降D．将球经过不同高度的位置记录在纸上后取下纸，用直尺将点连成折线②某次实验画出小球运动的轨迹如图中曲线，A、B、C是曲线上的三个点的位置，A点为坐标原点，得到如图所示坐标。取g=10m/s2。A到B的时间t=______s，小球做平抛运动的初速度v0=______m/s【答案】①.AB②.0.1③.2【解析】【详解】①[1]A．斜槽末端保持水平，使得小球有水平初速度，故A正确。B．每次必须由静止从同一高度下落，使得小球离开时具有相同的速度，故B正确。C．记录小球经过不同高度的位置时，不需等距离下降，故C错误。D．小球的运行轨迹是平滑曲线，不能画成折线，故D错误。故选AB；②[2]在竖直方向有则有；[3]速度为。13.某实验小组用图甲所示的装置“探究加速度与合外力的关系”，图中小车质量为M，砂桶和砂的总质量为m。实验中通过改变m来改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出，绳的拉力F可由弹簧测力计测出。现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m，进行多次实验，得到多组a、F值。(1)为了减小实验误差，下列做法正确的是______A.先释放小车，后接通打点计时器的电源B.该实验不需要平衡小车所受的摩擦力C.该实验砂桶和砂的总质量不需要远小于小车的质量D.滑轮摩擦要足够小，绳的质量要足够轻(2)某同学根据实验数据画出了图乙所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小a，横轴应________（填选项前的字母）。A.B.C.D.mg(3)当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，图线将____________（填选项前的字母）。A.偏向纵轴B.保持原方向不变C.偏向横轴(4)图丙为上述实验中打下的一条纸带，A、B、C、D、E为选出的五个计数点，每相邻两点间还有四个计时点未画出，测得，打点计时器的频率为f，则小车的加速度表达式为_______（用f、表示）。【答案】①.CD②.C③.B④.【解析】【分析】【详解】(1)[1]实验时，先接通打点计时器的电源，后释放小车，为了减小实验误差，实验需要平衡小车所受的摩擦力，实验砂桶和砂的总质量需要远小于小车的质量，滑轮摩擦要足够小，绳的质量要足够轻；故选CD。(2)[2]对小车分析，应有F=ma，解得由于图线经过坐标原点，所以横轴应为F，故C正确。(3)[3]由于图象的斜率为，所以增大沙和沙桶质量，k不变，仍保持原方向不变，故选B。(4)[4]根据匀变速直线运动的推论公式可得，，所以有14.近日，西双版纳“断鼻家族”十几头亚洲象北上“远足”引发人们关注。为保障人民群众生命财产安全，同时有效保护亚洲象群，当地有关部门派出无人机不间断跟踪监测，采取多种措施引导象群逐步返回普洱或西双版纳原栖息地。现要让监测所用的无人机从地面竖直起飞，最终悬停在某一高度的空中，如图所示。已知无人机质量M=1.8kg，动力系统能提供的最大升力F=28N，上升过程中能达到的最大速度为v=6m/s，竖直飞行时所受空气阻力大小恒为f=4N；固定在无人机下方铁杆上的监测摄像头，质量m=0.2kg，其所受空气阻力不计。（1）若无人机以最大升力竖直起飞，求达到最大速度所用时间；（2）若无人机以最大升力竖直起飞，求摄像头对铁杆的作用力大小；（3）若无人机从地面竖直起飞，要求在内实现悬停，求其能上升的最大高度H。

【答案】（1）3s；（2）2.4N；（3）31.5m【解析】【详解】（1）无人机以最大升力竖直起飞，做匀加速直线运动，对整体应用牛顿第二定律有代入数据得则达到最大速度所用时间为故无人机达到最大速度所用时间为3s。（2）对摄像头有代入数据得由牛顿第三定律知，摄像头对铁杆的作用力为故摄像头对铁杆的作用力大小为2.4N。（3）无人机开始以最大升力匀加速运动，此过程上升的高度为无人机最后关闭动力系统后做匀减速运动，有代入数据得则做匀减速运动所用时间和上升的高度为，无人机中间匀速运动时间为上升高度为所以能上升的最大高度为故其能上升最大高度为31.5m。15.如图所示,平台上的小球从A点水平抛出,恰能无碰撞地进入粗糙的BC斜面,经C点进入光滑水平面CD时速率不变,最后进入悬挂在O点并与水平面等高的弧形轻质筐内。已知小球质量为A、B两点高度差BC斜面高动摩擦因数倾角悬挂弧筐的轻绳长为小球看成质点,轻质筐的重量忽略不计,弧形轻质筐的大小远小于悬线长度(取)，试求:(1)小球运