2023-2024学年天津市红桥区高一(下)期末物理试卷

2023-2024学年天津市红桥区高一（下）期末物理试卷一、单项选择题（本题共8小题，每题3分，共24分）1．（3分）关于运动的性质，下列说法中正确的是（）A．变速运动一定是曲线运动 B．曲线运动一定是变加速运动 C．曲线运动一定是变速运动 D．物体加速度数值，速度数值均不变的运动一定是直线运动2．（3分）做平抛运动的物体，下落的时间取决于（）A．水平初速度 B．下落的高度 C．下落的高度和初速度 D．物体的加速度3．（3分）如图所示为一皮带传动装置，轮O1的半径为轮O2半径的2倍，P、Q两点分别位于轮O1、O2的边缘上。带不打滑，P、Q两点的向心加速度大小之比为（）A．1：2 B．1：4 C．4：1 D．2：14．（3分）如图所示，长为R的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内做圆周运动，关于小球在最高点的速度为v0，下列说法中正确的是（）A．v0的最小值为gR B．v0由零逐渐增大，向心力也逐渐减小 C．当v0由gR值逐渐增大时，杆对小球的弹力逐渐增大 D．当v0由gR值逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐减小5．（3分）质量不同的两个物体间的万有引力，下列说法正确的是（）A．质量大的物体受到的万有引力大 B．两个物体间的万有引力总是大小相等、方向相反的 C．两个物体间的距离越大，万有引力越大 D．当两个物体间的距离趋于零时，万有引力趋于无穷大6．（3分）2022年6月5日，我国神舟十四号载人飞船成功发射。已知飞船质量为m，地球质量为M，地球半径为R。万有引力常量为G，当飞船离地面的高度为h时，飞船与地球之间的万有引力大小为（）A．GMmh2 C．GMm(R+h)27．（3分）如图所示，物体沿固定粗糙斜面下滑，关于它受到的各力做功的判断，正确的是（）A．重力做负功 B．重力不做功 C．摩擦力做负功 D．支持力做正功8．（3分）质量为1kg的物体在合外力F的作用下沿光滑水平面运动，速度的大小由2m/s增加到4m/s，此过程中合外力F做的功为（）A．1J B．6J C．8J D．10J二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中均有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不答的得0分）（多选）9．（4分）如图，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（）A．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度 B．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度 C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c D．a卫星由于阻力原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将减小（多选）10．（4分）关于向心加速度，下列说法正确的是（）A．向心加速度的方向始终与速度方向垂直 B．向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小 C．做圆周运动的物体加速度的方向始终指向圆心 D．物体做匀速圆周运动时的向心加速度方向始终指向圆心（多选）11．（4分）下列研究对象在运动过程中机械能不守恒的是（均不计空气阻力）（）A．图甲中沿倾斜的滑草轨道下滑的游客 B．图乙中撑杆跳比赛中向上运动的运动员 C．图丙中点火升空的天舟四号火箭 D．图丁中男子大跳台比赛在空中飞行的运动员（多选）12．（4分）质量为2kg的物体在竖直向上的拉力作用下以一定的初速度竖直向上匀减速运动，物体的加速度大小为4m/s2，不计一切阻力，g取10m/s2，在向上运动2m过程中，下列说法中正确的是（）A．合外力对物体做功24J B．合外力对物体做功16J C．物体机械能增加了24J D．物体重力势能增加了40J（多选）13．（4分）滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中（）A．所受合外力始终为零 B．物体的重力势能减小 C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变三、填空题，（本题共2个小题，每空2分，共8分）14．（4分）（1）中国“辽宁号”航空母舰的舰载机采用滑跃式起飞。一架舰载机以速度v离开甲板时，速度方向与水平面的夹角为θ，则飞机水平方向的分速度为。（2）一个质量为5kg的物体在水平面内做半径为2m的匀速圆周运动，角速度为3rad/s，该物体的向心力为N。15．（4分）某同学利用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图甲所示．在实验得到的一条点迹清晰纸带上，他选择了四个点O、A、B、C，并测量出三个距离h，h1，h2，如图乙所示．若重锤的质量为m，相邻点的时间间隔为T，则打B点时重锤的动能EkB＝，该同学经过比较mgh与EkB是否相等来验证机械能守恒定律，请指出他的错误之处：．四、综合题（本题共4小题，第16、17小题每题10分，第18、19小题每题14分，共48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）16．（10分）如图所示，质量为m的小球用细线悬于B点，使小球在水平面内做匀速圆周运动，若绳长为L，绳子与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g，求：（1）在图中对小球进行受力分析并求出绳子对小球的拉力；（2）小球做匀速圆周运动的线速度。17．（10分）物体在与水平方向成60°角的恒力F作用下沿水平面以速度v匀速运动，在发生了一段位移x的过程中，求恒力F对物体做的功和做功的平均功率分别为多少。18．（14分）如图所示，水平台面AB距地面的高度h＝0.80m。质量为0.2kg的滑块以v0＝6.0m/s的初速度从A点开始滑动，滑块与平台间的动摩擦因数μ＝0.25，滑块滑到平台边缘的B点后水平飞出。已知AB间距离s＝2.2m，滑块可视为质点，不计空气阻力。（g取10m/s2）求：（1）滑块从B点飞出时的速度大小；（2）滑块自A点到落地点的过程中滑块的动能、重力势能和机械能的变化量各是多少。19．（14分）如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形粗糙导轨在B点相接，半圆形导轨半径为R，一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，当它经过B点时的速度为v1，之后沿着半圆形导轨运动到C点时的速度为ν2，重力加速度为g，试求：（1）物体在A点时弹簧的弹性势能；（2）物体在C点时对轨道压力的大小；（3）物体从B点运动至C点的过程中克服阻力做的功。

2023-2024学年天津市红桥区高一（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题（本题共8小题，每题3分，共24分）1．（3分）关于运动的性质，下列说法中正确的是（）A．变速运动一定是曲线运动 B．曲线运动一定是变加速运动 C．曲线运动一定是变速运动 D．物体加速度数值，速度数值均不变的运动一定是直线运动【考点】曲线运动的概念和特点．【答案】C【分析】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，但合外力方向、大小不一定变化；既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动．变加速运动是指加速度变化的运动，曲线运动的加速度可以不变．【解答】解：A、匀加速运动也是变速运动，但不是曲线运动，所以A错误。B、平抛运动是曲线运动，但加速度不变，是匀加速曲线运动，所以B错误。C、无论是物体速度的大小变了，还是速度的方向变了，都说明速度是变化的，都是变速运动，做曲线运动的物体的速度方向在时刻改变，所以曲线运动一定是变速运动，所以C正确。D、匀速圆周运动的加速度数值、速度数值均不变，是曲线运动。所以D错误。故选：C。2．（3分）做平抛运动的物体，下落的时间取决于（）A．水平初速度 B．下落的高度 C．下落的高度和初速度 D．物体的加速度【考点】平抛运动时间的计算；平抛运动在竖直和水平方向上的特点．【答案】B【分析】根据自由落体运动规律计算时间表达式，然后分析与下落时间有关的因素。【解答】解：做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动，根据h=12g故选：B。3．（3分）如图所示为一皮带传动装置，轮O1的半径为轮O2半径的2倍，P、Q两点分别位于轮O1、O2的边缘上。带不打滑，P、Q两点的向心加速度大小之比为（）A．1：2 B．1：4 C．4：1 D．2：1【考点】向心加速度的表达式及影响向心加速度大小的因素；传动问题．【答案】A【分析】因为是皮带传动，所以P和Q的线速度大小相等，由向心加速度公式求出P、Q两点的向心加速度之比。【解答】解：因为是皮带传动，所以P和Q的线速度大小相等，向心加速度的公式为a=因为rP：rQ＝2：1，所以aP：aQ＝1：2，故A正确，BCD错误。故选：A。4．（3分）如图所示，长为R的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内做圆周运动，关于小球在最高点的速度为v0，下列说法中正确的是（）A．v0的最小值为gR B．v0由零逐渐增大，向心力也逐渐减小 C．当v0由gR值逐渐增大时，杆对小球的弹力逐渐增大 D．当v0由gR值逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐减小【考点】杆球类模型及其临界条件．【答案】C【分析】由于杆子能支撑小球，小球到达最高点的临界速度为零．杆子在最高点可以表现为拉力，也可以表现为支持力，根据牛顿第二定律判断杆子对小球的弹力随速度变化的关系．【解答】解：A、由于杆子能支撑小球，小球在最高点的最小速度为零。故A错误。B、小球的向心力FnC、在最高点，杆子对小球的作用力为零时，mg=mv2R，解得v=gR，当vD、当v＜gR时，杆子表现为支持力，根据牛顿第二定律有：mg﹣F＝mv故选：C。5．（3分）质量不同的两个物体间的万有引力，下列说法正确的是（）A．质量大的物体受到的万有引力大 B．两个物体间的万有引力总是大小相等、方向相反的 C．两个物体间的距离越大，万有引力越大 D．当两个物体间的距离趋于零时，万有引力趋于无穷大【考点】万有引力定律的内容、推导及适用范围．【答案】B【分析】根据万有引力定律判断AC；两个物体间的万有引力是一对相互作用力；根据万有引力定律的使用范围分析D。【解答】解：AC、根据万有引力定律知道两个物体间的万有引力大小为F=GMmB、两个物体间的万有引力是一对相互作用力，总是大小相等，方向相反的，故B正确；D、万有引力定律适用于两个质点间的引力计算，当两个物体间的距离趋于零时，这两个物体就不能看作质点了，万有引力定律不再适用，所以万有引力不是趋于无穷大，故D错误。故选：B。6．（3分）2022年6月5日，我国神舟十四号载人飞船成功发射。已知飞船质量为m，地球质量为M，地球半径为R。万有引力常量为G，当飞船离地面的高度为h时，飞船与地球之间的万有引力大小为（）A．GMmh2 C．GMm(R+h)2【考点】万有引力的基本计算．【答案】C【分析】根据万有引力定律求出飞船与地球之间的万有引力大小。【解答】解：当飞船离地面的高度为h时，飞船与地球之间的万有引力大小为F，根据万有引力定律得：F=GMm根据题意可知：r＝R+h联立解得：F=GMm故ABD错误，C正确。故选：C。7．（3分）如图所示，物体沿固定粗糙斜面下滑，关于它受到的各力做功的判断，正确的是（）A．重力做负功 B．重力不做功 C．摩擦力做负功 D．支持力做正功【考点】功的正负及判断．【答案】C【分析】根据力与位移间的夹角判定力所做功的正负即可，W＝Fscosθ，θ为锐角，力做正功；θ为直角，力不做功；θ为钝角，力做负功。【解答】解：功的公式W＝Fscosθ，θ为锐角，力做正功；θ为直角，力不做功；θ为钝角，力做负功，所以：AB．物体沿固定粗糙斜面下滑，重力与位移夹角小于90°，根据W＝Fscosθ可知，重力做正功，故AB错误；C．摩擦力与位移夹角为180°可知，摩擦力做负功，故C正确；D．支持力与位移夹角为90°，可知支持力不做功，故D错误。故选：C。8．（3分）质量为1kg的物体在合外力F的作用下沿光滑水平面运动，速度的大小由2m/s增加到4m/s，此过程中合外力F做的功为（）A．1J B．6J C．8J D．10J【考点】动能定理的简单应用；功的定义、单位和计算式的推导．【答案】B【分析】根据动能定理求解合力F做功。【解答】解：根据动能定理得：W=1故选：B。二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中均有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不答的得0分）（多选）9．（4分）如图，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（）A．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度 B．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度 C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c D．a卫星由于阻力原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将减小【考点】卫星的追及相遇问题；万有引力与重力的关系（黄金代换）．【答案】AB【分析】3颗卫星绕地球做圆周运动，靠万有引力提供向心力，结合万有引力定律和牛顿第二定律比较它们的线速度和周期．c加速，b减速，万有引力与所需的向心力不等，它们会离开原轨道．【解答】解：卫星绕地球做圆周运动，靠万有引力提供向心力，F=GA、线速度v=GMr，根据题意ra＜rb＝rB、加速度a=GMr2，根据题意ra＜rbC、c加速，万有引力不够提供向心力，做离心运动，离开原轨道，b减速，万有引力大于所需向心力，卫星做近心运动，离开原轨道，所以不会与同轨道上的卫星相遇。故C错误；D、卫星由于阻力的原因，轨道半径缓慢减小，根据公式，v=GM故选：AB。（多选）10．（4分）关于向心加速度，下列说法正确的是（）A．向心加速度的方向始终与速度方向垂直 B．向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小 C．做圆周运动的物体加速度的方向始终指向圆心 D．物体做匀速圆周运动时的向心加速度方向始终指向圆心【考点】向心加速度的概念、公式与推导．【答案】ABD【分析】向心加速度的方向指向圆心，向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小；做匀速圆周运动的物体，加速度方向指向圆心。【解答】解：AB、向心加速度的方向沿半径指向圆心，速度方向沿圆周的切线方向，所以向心加速度的方向始与速度方向垂直，且只改变线速度的方向，不改变线速度的大小，故AB正确；C、如果物体做的不是匀速圆周运动，此时存在切向加速度，故圆周运动的向心加速度与切向加速度的合加速度的方向不一定始终指向圆心，故C错误；D、物体做匀速圆周运动时，只具有向心加速度，加速度方向始终指向圆心，故D正确。故选：ABD。（多选）11．（4分）下列研究对象在运动过程中机械能不守恒的是（均不计空气阻力）（）A．图甲中沿倾斜的滑草轨道下滑的游客 B．图乙中撑杆跳比赛中向上运动的运动员 C．图丙中点火升空的天舟四号火箭 D．图丁中男子大跳台比赛在空中飞行的运动员【考点】判断机械能是否守恒及如何变化．【答案】ABC【分析】根据机械能守恒的条件分析各个选项即可得出正确答案。【解答】解：A、游客下滑时草对人做负功，游客的机械能要减小，不守恒，故A正确；B、撑杆跳比赛时，运动员向上的过程中，与杆存在相互作用，所以运动员的机械能不守恒，故B正确；C、天舟四号火箭上升的过程中，推力对火箭做正功，火箭的机械能增大，不守恒，故C正确；D、大跳台比赛在空中飞行的运动员只受重力作用，机械能守恒，故D错误。故选：ABC。（多选）12．（4分）质量为2kg的物体在竖直向上的拉力作用下以一定的初速度竖直向上匀减速运动，物体的加速度大小为4m/s2，不计一切阻力，g取10m/s2，在向上运动2m过程中，下列说法中正确的是（）A．合外力对物体做功24J B．合外力对物体做功16J C．物体机械能增加了24J D．物体重力势能增加了40J【考点】判断机械能是否守恒及如何变化；多个力做的总功；重力势能的变化和重力做功的关系．【答案】CD【分析】AB.先求合外力，再求合外力的功进行判断；C.根据牛顿第二定律结合拉力做功以及机械能的改变量关系进行解答；D.根据重力做功和重力势能变化量的关系进行分析判断。【解答】解：AB.物体受到的合外力为F＝ma＝2×4N＝8N，规定向上为正方向，则合外力做为W＝﹣Fh＝﹣8×2J＝﹣16J，故A、B错误；C.设物体受到的拉力为F1，由牛顿第二定律可知mg﹣F1＝ma，解得F1＝12N，则拉力做的功为W1＝F1h＝12×2J＝24J，所以物体机械能增加了24J，故C正确；D.物体的重力做功为WG＝﹣mgh＝﹣2×10×2J＝﹣40J，即物体克服重力做功40J，故重力势能增加了40J，故D正确。故选：CD。（多选）13．（4分）滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中（）A．所受合外力始终为零 B．物体的重力势能减小 C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变【考点】判断机械能是否守恒及如何变化；匀速圆周运动；牛顿第二定律求解向心力；重力势能的定义和计算．【答案】BC【分析】物体在做曲线运动，合外力一定不为零，据此分析作答；重力势能的大小与高度有关，根据运动员的高度变化分析重力势能的变化；根据动能定理分析合外力的做功情况；机械能由重力势能和动能组成，根据两个能量的变化情况分析机械能如何变化。【解答】解：A、运动员在做曲线运动，做曲线运动的物体合外力一定不为零，故A错误；B、重力势能的表达式为Ep＝mgh，随着运动员下滑，高度变小，重力势能减小，故B正确；C、滑雪运动员的速率不变则动能不变，由动能定理可知，合外力对运动员做功为零，故C正确；D、运动员从A到B下滑过程中的动能不变，而重力势能减小，所以机械能减小，故D错误。故选：BC。三、填空题，（本题共2个小题，每空2分，共8分）14．（4分）（1）中国“辽宁号”航空母舰的舰载机采用滑跃式起飞。一架舰载机以速度v离开甲板时，速度方向与水平面的夹角为θ，则飞机水平方向的分速度为vcosθ。（2）一个质量为5kg的物体在水平面内做半径为2m的匀速圆周运动，角速度为3rad/s，该物体的向心力为90N。【考点】牛顿第二定律求解向心力；求分速度的大小和方向．【答案】（1）vcosθ；（2）90。【分析】根据正交分解法求出水平方向的分速度；根据向心力的公式求出物体的向心力。【解答】解：（1）因为速度方向与水平方向夹角为θ，所以水平方向的速度为vcosθ；（2）由牛顿第二定律可得向心力的大小为F＝mω2R，代入数据解得F＝90N。故答案为：（1）vcosθ；（2）90。15．（4分）某同学利用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图甲所示．在实验得到的一条点迹清晰纸带上，他选择了四个点O、A、B、C，并测量出三个距离h，h1，h2，如图乙所示．若重锤的质量为m，相邻点的时间间隔为T，则打B点时重锤的动能EkB＝m(h1+h2)2【考点】验证机械能守恒定律．【答案】见试题解答内容【分析】根据重力做功求出重力势能的减小量，以及根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，求出B点的速度，从而求出重锤动能的增加量．【解答】解：利用匀变速直线运动的推论得：vB=h打B点时重锤的动能EkB=12m重力势能减小量ΔEp＝mghO点不是打出来的第一个点，速度不为零，动能不为零，所以验证机械能守恒定律的表达式为：mgh＝EkB﹣Ek0．故答案为：m(h四、综合题（本题共4小题，第16、17小题每题10分，第18、19小题每题14分，共48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）16．（10分）如图所示，质量为m的小球用细线悬于B点，使小球在水平面内做匀速圆周运动，若绳长为L，绳子与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g，求：（1）在图中对小球进行受力分析并求出绳子对小球的拉力；（2）小球做匀速圆周运动的线速度。【考点】物体被系在绳上做圆锥摆运动．【答案】（1）拉力为mgcosθ（2）线速度大小为gLsin【分析】（1）对小球受力分析，根据匀速圆周运动的特点判断合力方向，并根据力之间的几何关系计算拉力大小；（2）结合向心力与线速度关系计算。【解答】解：（1）对小球受力分析，如图所示根据几何关系可得cosθ=mg整理解得F=方向沿绳向上；（2）小球的向心力大小为mgtanθ=mωr＝Lsinθ联立可得v=gLtanθsinθ方向沿轨迹的切线方向。答：（1）拉力大小为mgcosθ（2）线速度大小为gLsin17．（10分）物体在与水平方向成60°角的恒力F作用下沿水平面以速度v匀速运动，在发生了一段位移x的过程中，求恒力F对物体做的功和做功的平均功率分别为多少。【考点】平均功率的计算；恒力做功的计算．【答案】恒力F对物体做的功为12Fx，做功的平均功率为1【分析】拉力做功为W＝FLcosθ，功率为P=【解答】解：拉力做功为W＝Fxcos60°=1所用时间为t=故平均功率为P=W答：恒力F对物体做的功为12Fx，做功的平均功率为118．（14分）如图所示，水平台面AB距地面的高度h＝0.80m。质量为0.2kg的滑块以v0＝6.0m/s的初速度从A点开始滑动，滑块与平台间的动摩擦因数μ＝0.25，滑块滑到平台边缘的B点后水平飞出。已知AB间距离s＝2.2m，滑块可视为质点，不计空气阻力。（g取10m/s2）求：（1）滑块从B点飞出时的速度大小；（2）滑块自A点到落地点的过程中滑块的动能、重力势能和机械能的变化量各是多少。【考点】常见力做功与相应的能量转化；动能定理的简单应用．【答案】（1）滑块从B点飞出时的速度大小5.0m/s；（2）滑块自A点到落地点的过程中滑块的动能的变化量0.5J、重力势能的变化量﹣1.6J、机械能的变化量﹣1.1J。【分析】（1）对直线运动过程运用动能定理直接列式求