福建省高一下學期期末考試物理試卷附答案解析

第頁福建省高一下學期期末考試物理試卷(附答案解析）學校:___________班級：___________姓名：__________考號：__________一、單選題1．引體向上是中學生體育測試的項目之一，若一個普通中學生在30秒內(nèi)完成12次引體向上，該學生此過程中克服重力做功的平均功率最接近于（）A．5W B．20W C．100W D．400W2．如圖所示，一條小船渡河，河寬100米，河水流速，船在靜水中速度，船頭方向與河岸垂直。關(guān)于小船的運動，下列說法正確的是（

）A．小船的實際運動軌跡與河岸垂直 B．小船相對于岸的速度大小為C．小船過河所用時間為 D．小船過河后航行到河正對岸下游3．如圖所示，某同學對著墻壁練習打乒乓球，該同學某次使球拍與水平方向夾角在B點擊球，球以速度2垂直球拍離開B點，恰好與墻壁垂直在A點碰撞，忽略空氣阻力，已知，，。則球在A點與墻壁垂直碰撞時的速度大小為（）A．1.2 B．1.5 C．1.6 D．24．地球繞地軸自西向東做勻速圓周運動，一質(zhì)量為1kg的物體甲位于赤道上，另一個質(zhì)量為2kg的物體乙位于北緯60°的地面上，地球可視為一個球體，下列說法正確的是（）A．物體甲、乙的線速度大小相等 B．物體甲、乙的向心力方向都指向地心C．物體甲、乙的向心力大小之比為1：1D．物體甲、乙的向心加速度大小之比為1：25．2018年8月12日，“帕克”太陽探測器發(fā)射成功，2021年4月，“帕克”越過阿爾文臨界面，進入太陽大氣層。按照規(guī)劃，“帕克”將在6.4年服役時間里24次近距離飛掠太陽，且最后一次掠日的軌道高度為600萬公里左右。若在2022年以后探測器某圈飛行的軌跡如圖所示，橢圓軌道在遠日點處與金星軌道相切，只考慮太陽對探測器的引力，下列說法正確的是（）A．探測器繞太陽運行的周期小于1地球年大于1金星年B．相同時間內(nèi)，探測器與太陽中心連線和金星與太陽中心連線掃過的面積相等C．探測器在遠日點的速度比金星做圓周運動的速度大D．探測器在遠日點的加速度與金星做圓周運動的加速度大小相等6．2022年10月31日，夢天實驗艙搭乘長征五號遙四運載火箭，在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，進入預定軌道，并按照預定程序與空間站組合體交會對接。對接前夢天實驗艙處于比空間站更低的圓軌道。下列說法正確的是（）A．夢天實驗艙運行的速度大于第一宇宙速度B．夢天實驗艙對接后運行周期變小C．要完成對接，夢天實驗艙應該在原軌道適當減速D．若已知空間站在軌運行周期、運行速度及引力常量，則可估算出地球的質(zhì)量7．宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通常可忽略其他星體對它們的引力作用．設四星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長為a的正方形的四個頂點上．已知引力常量為G.關(guān)于宇宙四星系統(tǒng)，下列說法錯誤的是（）A．四顆星圍繞正方形對角線的交點做勻速圓周運動B．四顆星的軌道半徑均為C．四顆星表面的重力加速度均為D．四顆星的周期均為二、多選題8．有一小球只在重力作用下由靜止開始自由落下，在其正下方固定一根足夠長的輕質(zhì)彈簧，如圖所示，在小球與彈簧接觸并將彈簧壓至最短的過程中（）A．小球接觸彈簧后即做減速運動B．小球的重力勢能一直減小，彈簧的彈性勢能一直增大C．小球所受的合力一直對小球做負功D．當小球的動能最大時，它所受的合力為零9．如圖所示的臺階上，兩個可視為質(zhì)點的質(zhì)量相同的小球、由圖中臺階的邊緣、處以不同的水平速度、拋出，經(jīng)過一段時間兩球均落在臺階邊緣的C點，期間兩小球均未落在臺階上。已知、兩點的水平距離為豎直距離的2倍。每級臺階均相同，忽略空氣的阻力，則下列說法正確的是（）A．B．小球P落在C點時，豎直速度與水平速度大小之比為C．小球、落在C點時，重力的瞬時功率之比為D．小球、落在C點時，速度與水平方向的夾角之比為10．如圖所示，細繩一端系著質(zhì)量M=8kg的物體，靜止在水平桌面上，另一端通過光滑小孔吊著質(zhì)量m=2kg的物體，M與圓孔的距離r=0.5m，已知M與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2（設物體受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2），現(xiàn)使物體M隨轉(zhuǎn)臺繞中心軸轉(zhuǎn)動，當m和轉(zhuǎn)臺相對靜止時，轉(zhuǎn)臺的角速度ω可能為（）A．1rad/s B．2rad/s C．4rad/s D．6rad/s三、填空題11．某汽車發(fā)動機的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在運動中所受阻力的大小恒為車重的0.1倍。（g取10m/s2）(1)汽車運動中所受阻力大小為_______N；(2)若汽車以額定功率啟動，則汽車所能達到的最大速度是______m/s；(3)若汽車以額定功率啟動，當汽車速度達到5m/s時，其加速度是______m/s2；(4)若汽車以恒定加速度0.5m/s2啟動，則其勻加速過程最長能維持______s。12．長1m的輕桿，一端連著質(zhì)量0.5kg的小球，另一端繞過O點的水平固定軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。當小球以2m/s的速率通過最高點時，受到輕桿的作用力為大小為____N，是______（選填“拉力”或“支持力”）。g=10m/s2。四、實驗題13．某同學利用如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律。實驗時電磁打點計時器應接______（選填“直流”或“交流”）電源。某次實驗中，得到如圖所示的一條點跡清晰的紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。已知重物的質(zhì)量為m，重力加速度為g。在打下O點到打下B點的過程中，重物的重力勢能減少量______。大多數(shù)學生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，可能的原因是______。14．某同學為了探究做圓周運動的物體所需要的向心力F與其質(zhì)量m、轉(zhuǎn)動半徑r和轉(zhuǎn)動角速度ω之間的關(guān)系。（1）該同學先用如圖甲所示的向心力演示器探究F與ω的關(guān)系.在兩小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動半徑相等時，標尺上的等分格顯示得出兩個小球A、B所受向心力的比值為1:4，由圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的變速塔輪相對應的半徑之比為_________A．1:2

B．2:1

C．1:4

D．4:1（2）為了更精確探究F與ω的關(guān)系，該同學再用如圖乙所示接有傳感器的向心力實驗器來進行實驗。力傳感器可直接測量向心力的大小F，水平直桿的一端套一個滑塊P，另一端固定一個寬度為d的擋光條，擋光條到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為D。某次旋轉(zhuǎn)過程中擋光條經(jīng)過光電門傳感器，系統(tǒng)自動記錄其擋光時間為Δt，力傳感器的示數(shù)為F，則角速度ω=_________。改變ω，獲得多組F、Δt的數(shù)據(jù)，以F為縱坐標，以_________（填“Δt”、“”、“”或“”）為橫坐標，在坐標紙中描點作圖得到一條直線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖線不過原點，該同學多次實驗，作出的該圖線也不過原點，經(jīng)檢查分析，實驗儀器、操作和讀數(shù)均沒有問題，則圖線不過原點的主要原因是__________________。五、解答題15．如圖所示，在距一質(zhì)量為m0、半徑為R、密度均勻的大球體R處有一質(zhì)量為m的質(zhì)點，此時大球體對質(zhì)點的萬有引力為F1，當從大球體中挖去一半徑為的小球體后（空腔的表面與大球體表面相切），剩下部分對質(zhì)點的萬有引力為F2，求F1：F2。16．第24屆冬奧會于2022年2月在北京和張家口成功舉行，高山滑雪是冬奧會運動項目之一，訓練軌道可簡化為由弧形軌道AO和傾斜直軌道OB組成，如圖所示。某運動員（可視為質(zhì)點）從弧形軌道A點由靜止滑下，從O點沿水平方向飛出，并落到軌道OB上。已知A點與O點的高度差h=20m，軌道OB的傾角，取，不計一切摩擦和空氣阻力，，，求：（1）運動員經(jīng)過O點時的速度大小；（2）落點與O點的距離；（3）運動員從O點飛出后與軌道OB的最遠距離。17．某種彈射裝置如圖所示，左端固定的輕彈簧處于壓縮狀態(tài)且鎖定，彈簧具有的彈性勢能，質(zhì)量的小滑塊靜止于彈簧右端，光滑水平導軌AB的右端與傾角的傳送帶平滑連接，傳送帶長度，傳送帶以恒定速率順時針轉(zhuǎn)動。某時刻解除鎖定，滑塊被彈簧彈射后滑上傳送帶，并從傳送帶頂端滑離落至地面。已知滑塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)，重力加速度g取。（1）求滑塊離開傳送帶時的速度大小v；（2）求電動機傳送滑塊多消耗的電能E；（3）若每次開始時彈射裝置具有不同的彈性勢能，要使滑塊滑離傳送帶后總能落至地面上的同一位置，求的最小值。18．如圖所示，長度為L=1.0m的繩，系一小球在豎直面內(nèi)做圓周運動，小球的質(zhì)量為M=5kg，小球半徑不計，小球在通過最低點時的速度大小為v=20m/s，g＝10m/s2，試求：(1)小球在最低點所受繩的拉力；(2)小球在最低點的向心加速度．參考答案1．C【詳解】學生的質(zhì)量估計為，每次重心向上的位移約為，則每次克服重力做功每次用時間為則該學生此過程中克服重力做功的平均功率最接近于故選C。2．D【詳解】AB．小船速度如圖小船相對于河岸的速度大小為小船速度方向不與河岸垂直，故AB錯誤；C．小船渡河時間為故C錯誤；D．小船沿河岸位移大小為小船過河后航行到河正對岸下游，故D正確。故選D。3．C【詳解】小球由B點到A點所做的拋體運動可以反向看成小球由A點到B點做平拋運動，對小球在B點的速度分解，可得故C正確，ABD錯誤。故選C。4．C【詳解】A．物體甲、乙同軸轉(zhuǎn)動，兩者的角速度相等，物體甲、乙的圓周半徑為乙的半徑由于兩物體轉(zhuǎn)動的半徑不相等，由可知，兩物體的線速度大小不相等，A錯誤；B．物體甲的向心力方向指向地心；物體乙的向心力方向垂直指向北緯60°的地軸，B錯誤；CD．物體甲、乙圓周半徑之比為2：1，由可知，向心加速度大小之比為2：1，物體甲、乙的質(zhì)量之比為1：2，由向心力公式，可得向心力大小之比為1：1，C正確，D錯誤。故選C。5．D【詳解】A．探測器橢圓軌道的半長軸比地球和金星的軌道半徑都小，由開普勒第三定律可知，探測器繞太陽運行的周期小于地球和金星的公轉(zhuǎn)周期，A錯誤；B．根據(jù)開普勒第二定律可知，某個行星繞太陽運行時，行星與太陽中心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等，但不同軌道的行星與太陽中心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積不相等，B錯誤；C．因為探測器在遠日點做向心運動，所以在遠日點時探測器的速度比金星做圓周運動的速度小，C錯誤；D．根據(jù)牛頓第二定律可得解得由于，都相同，可知探測器在遠日點的加速度與金星做圓周運動的加速度大小相等，D正確；故選D。6．D【詳解】A．第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球表面運行的最大速度，根據(jù)夢天實驗艙運行半徑大于地球半徑，可知運行的速度小于第一宇宙速度，故A錯誤；B．根據(jù)可得對接前夢天實驗艙處于比空間站更低的圓軌道，對接后運行軌道半徑變大，可知周期變大，故B錯誤；C．要完成對接，夢天實驗艙應該在原軌道適當加速，做離心運動，故C錯誤；D．根據(jù)，可估算出地球的質(zhì)量，故D正確。故選D。7．B【詳解】AB．四星系統(tǒng)中任一顆星體均在其他三顆星體的萬有引力作用下，合力方向指向?qū)蔷€的交點，圍繞正方形對角線的交點做勻速圓周運動，由幾何知識可得軌道半徑均為，故A正確，B錯誤；C．在星體表面，根據(jù)萬有引力等于重力，可得解得故C正確；D．由萬有引力定律和向心力公式得故D正確．此題選擇錯誤選項，故選B。8．BD【詳解】ACD．根據(jù)題意可知，小球接觸彈簧后，彈簧的彈力先小于重力，小球的合力向下，加速度也向下，與速度方向相同，小球做加速運動，合力對小球做正功，隨著小球向下運動，彈簧的彈力增大，當彈力等于重力時，也就是合力為零時，加速度為零，速度達到最大值，此時小球的動能最大，然后小球繼續(xù)向下運動，彈簧的彈力大于重力后，小球的合力向上，合力對小球做負功，故AC錯誤，D正確；B．小球一直向下運動，重力一直做正功，彈簧彈力一直做負功，則小球的重力勢能一直減小，彈簧的彈性勢能一直增大，故B正確。故選BD。9．BC【詳解】A．由于兩球均做平拋運動，則在豎直方向有水平方向有整理得又由題圖可知小球、的豎直位移之比為，水平位移之比為，所以故A錯誤；B．設、兩點的豎直距離為x，則、兩點的水平距離為，、兩點的水平距離為，豎直距離為，對小球P有，解得，則小球P落在C點瞬間的豎直速度為所以小球P落在C點時豎直速度與水平速度大小之比為1：1，故B正確；CD．由A、B選項的解析可知，小球Q的初速度為，小球落在C點時，重力的瞬時功率之比為設兩球落在C點時速度與水平方向的夾角分別為、，則，即故C正確，故D錯誤。故選BC。10．AB【詳解】當ω取較小值ω1時，M有向O點滑動趨勢，此時M所受靜摩擦力背離圓心O，對M有：mg-fmax=Mω12r，代入數(shù)據(jù)得：ω1=1rad/s；當ω取較大值ω2時，M有背離O點滑動趨勢，此時M所受靜摩擦力指向圓心O，對M有：mg+fmax=Mω22r，代入數(shù)據(jù)得：ω2=3rad/s，所以角速度的取值范圍是：1rad/s≤ω≤3rad/s，故AB正確，CD錯誤．11．50001216【詳解】(1)[1]．阻力f=kmg=0.1×5000×10N=5000N(2)[2]．汽車以額定功率啟動，當a=0時，v達到最大值，則(3)[3]．當速度為5m/s時，牽引力則加速度(4)[4]．由得則勻加速直線運動的時間12．3支持力【詳解】[1][2]當小球以2m/s的速率通過最高點時，小球做圓周運動所需的向心力大小為所以輕桿對小球有向上的支持力，大小為13．交流mghB空氣阻力或紙帶與限位孔間的摩擦等【詳解】[1]實驗時電磁打點計時器應接交流電源。[2]打下O點到打下B點的過程中，重物的重力勢能減少量為[3]重力勢能的減少量大于動能的增加量，說明重物下落時有除了重力之外的其他外力做負功，可能的原因是空氣阻力或紙帶與限位孔間的摩擦等。14．B滑塊與轉(zhuǎn)盤之間存在摩擦力【詳解】（1）[1]根據(jù)兩球的向心力之比為1:4，半徑和質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)動的角速度之比為1:2，因為靠皮帶傳動，變速塔輪的線速度大小相等，根據(jù)可知，與皮帶連接的變速塔輪對應的半徑之比為2:1，故選B。（2）[2]每次遮光片經(jīng)過光電門時的線速度大小為由線速度大小和角速度大小的關(guān)系式可得[3]根據(jù)牛頓第二定律可得可知應以F為縱坐標，