湖南省张家界市2021-2022高一物理下学期期末考试试题(含解析).doc

湖南省张家界市2021-2022高一物理下学期期末考试试题（含解析）

一、选择题

1.万有引力定律是下列哪位科学家发现的 A. 牛顿 【答案】A 【解析】

【详解】牛顿在前人（开普勒、胡克、雷恩、哈雷）研究的基础上，凭借他超凡的数学能力，发现了万有引力定律

A．牛顿与分析相符，故A正确 B．开普勒与分析不符，故B错误 C．卡文迪许与分析不符，故C错误 D．法拉第与分析不符，故D错误

【点睛】牛顿的贡献有：建立了以牛顿运动定律为基础的力学理论；发现了万有引力定律；创立了微积分

2.关于经典力学，下列说法错误的是

A. 由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定 B. 经典力学可看作相对论、量子力学在一定条件下特殊情形 C. 经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用 D. 经典力学对高速运动的微观粒子不适用 【答案】A 【解析】

B. 开普勒

C. 卡文迪许

D. 法拉第

【详解】相对论、量子力学的提出，没有否定经典力学，只是对力学的完善；经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学。 A．描述与分析不符，故A符合题意 B．描述与分析相符，故B不符题意 C．描述与分析相符，故C不符题意 D．描述与分析相符，故D不符题意

3.如图所示，一重为G的物块在与水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平面向右匀速运动

的- 1 - / 17- 1 -

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一段距离x．在此过程中，重力G和恒力F对物块所做的功分别为（ ）

A. 0，Fxcosα 0 【答案】A 【解析】

B. 0，Fx C. Gx，0 D. Gxcosα，

由功的公式可得恒力做功为：WFxcos，因重力的方向与位移的方向垂直，所以重力做功为0，故选A 正确。

点睛：本题考查功的公式，在解题时要注意夹角为力和位移之间的夹角。 4.如图所示，洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干利用了

A. 自由落体运动 B. 离心运动 C. 平抛运动 D. 匀速直线运动 【答案】B 【解析】

【详解】水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴做离心运动而被甩掉，故应用了离心运动；故选B。

【点睛】做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动．

5.如图所示，一卫星绕地球运动，运动轨迹为椭圆，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A点距离地球最近，C点距离地球最远。卫星运动速度最大的位置是

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A. A点 C. C点 【答案】A 【解析】

B. B点 D. D点

【详解】卫星绕地球做椭圆运动，类似于行星绕太阳运转，根据开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。则知卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以卫星在距离地球最近的A点速度最大，在距离地球最远的C点速度最小。 A．A点与分析相符，所以A正确 B．B点与分析不符，所以B错误 C．C点与分析不符，所以C错误 D．D点与分析不符，所以D错误

6.如图所示，电风扇工作时，叶片上a、b两点的线速度分别为va、vb，角速度分别为ωa、ωb，则下列关系正确的是

A. vavb，ab C. vavb，ab 【答案】D 【解析】

B. vavb ，ab D. vavb，ab

【详解】电扇上的a、b两点在同一扇叶上属于共轴转动，具有相同的角速度，所以ab，由于线速度vr，而且由图可知rbra，所以vavb。故选D正确。

7.“科学真是迷人。”如果我们能测出月球表面的重力加速度g，月球的半径R和月球绕地球

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的转动周期T，就能够根据万有引力定律“称量”月球的质量了。已知引力常数为G，用M表示月球质量，关于月球质量，下列说法正确的是（ ）

gR2A. M=

G42R3C. M=

GT【答案】A 【解析】 【分析】

gR2B. M=

TT2R3

D. M= 2

4G

在月球表面，物体的重力与万有引力相等，由此列式可求得月球的质量。月球绕地球做圆周运动时，根据万有引力提供向心力列式，也能求得月球的质量。 【详解】A、B项：在月球表面，物体的重力与万有引力相等，则有GMmmg，，可得月球2RgR2的质量为M，故A正确，B错误；

GmM42C、D项：月球绕地球做圆周运动时，根据万有引力提供向心力得G2m2r，由于r

rT4r3表示轨道半径，而R表示月球半径，可得地球质量M，故C、D错误。 2GT故应选：A。

【点睛】解决本题时要掌握两种求天体质量的方法：1、根据万有引力提供圆周运动向心力，可计算中心天体的质量M．2、在星球表面重力与万有引力相等，可以根据重力加速度和星球半径求得星球质量。

8.汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N减速行驶，下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是( )

A. B. C. D.

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【答案】C 【解析】

【详解】根据曲线运动的受力方向总指向轨迹凹处，AB错误；由M向N减速行驶，则受力方向与运动方向的夹角大于90°，故C正确、D错误。

9.如图所示，桌面离地高度为h，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落。若以桌面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个过程中小球重力做功分别为

A. mgh，mg(H－h) B. mgh，mg(H＋h) C. -mgh，mg(H－h) D. -mgh，

mg(H＋h) 【答案】D 【解析】

物体的重力势能为：Ep=mgh，其中h为物体到零势能点的高度，所以该物体落地时的重力势能为：Ep=−mgh；

物体下落的始末位置的高度差为：H+h

故重力做功为：W=mg(h+H)，故ABC错误，D正确。 故选D。 【名师点睛】

解答本题要掌握：重力做功只与物体始末位置有关，与路径无关，与零势能点的选取无关；重力势能大小与零势能点的选取有关，同一位置选择的零势能点不同，对应的重力势能就不同。

10.把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，球升高至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正处于原长（图乙）。松手后，小球从A到B再到C的过程中，忽略弹簧的质量和空气阻力，下列分析正确的是

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A. 小球处于A位置时小球的机械能最小 B. 小球处于B位置时小球的机械能最小 C. 小球处于C位置时小球的机械能最小

D. 小球处于A、B、C三个位置时小球的机械能一样大 【答案】A 【解析】 分析】

根据机械能守恒的条件，通过能量的转化比较系统和小球在A、B、C三个位置机械能的大小 【详解】对于系统而言，只有重力和弹簧弹力做功，动能、重力势能、弹性势能相互转化，系统机械能守恒，所以小球处于A、B、C三个位置时系统机械能一样大；而对于小球而言，在A到B的过程中，弹簧对小球做正功，弹簧弹性势能减小，故小球机械能增加，B到C过程中小球只有重力做功，小球机械能不变，所以小球在A位置机械能最小，B、C位置小球机械能一样大。

【A．描述与分析相符，故A正确 B．描述与分析不符，故B错误 C．描述与分析不符，故C错误 D．描述与分析不符，故D错误 关于红蜡块的运动以下说法正确的是

【点睛】要注意本题中问的是小球的机械能而不是系统机械能的变化

11.在一根两端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个圆柱形的红蜡块R，（蜡块的直径略小于玻璃管的内径），轻重适宜，它能在玻璃管内的水中匀速上升。如图，当红蜡块从A端开始匀速上升的同时，将玻璃管水平向右匀速移动。红蜡块与玻璃管间的摩擦很小，可以忽略不计，

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A. 运动轨迹是曲线 C. 速度大小不变 【答案】BC 【解析】

B. 运动轨迹是直线 D. 速度大小变化

【详解】蜡块在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做匀速直线运动，都没有加速度，所以合运动一定为直线运动，并且速度保持不变. A．轨迹为曲线与分析不符，故A错误 B．轨迹为直线与分析相符，故B正确 C．速度大小不变与分析相符，故C正确 D．速度大小变化与分析不符，故D错误

【点睛】两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动. 12.汽车以大小相等速度通过凹凸不平的路面时，下列判断正确的是

A. 汽车经过A，B两点时对路面压力值均等于车的重力 B. 汽车通过B点对路面压力值小于汽车的重力 C. 汽车经过A处于失重状态

D. 汽车通过A点时容易爆胎，所以汽车要低速通过凹处 【答案】BD 【解析】

【详解】A．由于汽车做曲线运动，根据牛顿第二定律可知汽车经过A、B两点对路面的压力不等于重力，故A错误.

B．汽车经过B点时存在向下加速度，由牛顿第二定律可知支持力N小于汽车重力，再结合牛顿第三定律可知压力小于重力，所以B正确.

C．汽车经过A点时有向上的加速度，所以出于超重状态，B点时有向下的加速度，处于失重

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状态，故C错误

D．因为处于超重状态下受到的压力比较大，所以在A处比较容易爆胎，故D正确

13.人造地球卫星可以看起来相对地面静止，就是我们常说的同步卫星。地球半径为R，质量为M，自转周期为T，同步卫星距离地面高度为h，运行速度为v。下列表达式正确的是（ ）

2GMTA. h =3－R

24π24πB. h =3－R

2GMT24πGMD. v =3 T2πGMC. v = T3【答案】AC 【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力F

万=F

向GMm22＝m()Rh ，解得：

(Rh)2T2GMTh3R 24又v＝2RhT，把h的值代入上式中得v32GM，故选AC。 T【点睛】该题为天体运动的典型题型，由万有引力提供向心力，公式中量比较多，计算要小心。属于基础题。

14.一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如图所示。设该物体在t0和2t0时刻相对于出发点的位移分别是x1和x2，速度分别是v1和v2，合外力从开始至to时刻做的功是W1，从t0至2t0时刻做的功是W2,则

A. x25x1，v23v1 C. x25x1,W28W1 【答案】AC

B. x19x2,v25v1 D. v23v1,W29W1

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【解析】

【详解】根据F-t图像面积意义和动量定理有mv1=F0t0，mv2= F0t0+2F0t0，则v23v1；应用位移公式可知x1＝

v1vvvt0、x2＝12t0＋1t0，则x25x1，B错、A对；第一个to内222mv22mv12mv12对物体应用动能定理有W1＝、在第二个to内对物体应用动能定理有W2＝，222则W28W1，D错、C对 二、实验题

15.某兴趣小组用频闪照相机拍摄小石子平抛运动的频闪照片，照片背景为一堵贴近的竖直砖墙，如图所示，已知当地重力加速度g 该同学根据所学平抛运动的知识，求取频闪照片的拍摄周期和小石子的水平初速度。

（1）他已经测出砖块的长度为a，还需要测量哪个数据（写出测量物理量及其物理符号）____________；

（2）B点的竖直方向速度vBy_________（用题设条件和测量的物理量的符号表示）； （3）照相机频闪周期T=___，小石子水平初速度v0___（用题设条件和测量的物理量的符号表示）。

【答案】 (1). 砖块的厚度h (2). 【解析】

【详解】（1）[1]因为已经测出了每块砖的长度a，根据题设条件要求周期与初速度就还需要测出每块砖的厚度h （2）[2]根据在竖直方向上匀变速直线运动：

hg5gh (3). (4). a gh23h2hgT2

可知：

T=h……① g- 9 - / 17- 9 -

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又在竖直方向上根据平均速度公式有：

vBy联立①②解得：

5h ……..② 2TvBy5gh 2（3）[3]由（2）问①可知T=h. g[4]水平方向做匀速直线运动有：

v02aaga2Th hg16.某同学用如图所示的装置探究功与物体速度变化的关系。

（1）图中所示的电磁打点计时器，应该配备的_________填（“交流”或“直流”）电源。实验中为了平衡小车所受的摩擦力，可将木板的_________填（“左”或“右”）端垫起适当的高度。在平衡摩擦力时，小车_________（填“是”或“否”）需要与纸带连接； （2）实验中通过改变橡皮筋的________（填“长度”或“条数”）改变功的值；

（3）操作正确的情况下，以功W为纵坐标，以________（填“v”、“v2”或“v”）为横坐标做出的图线最接近一条倾斜的直线。

【答案】 (1). 交流 (2). 左 (3). 是 (4). 条数 (5). v2 【解析】

【详解】（1）[1]电磁打点计时器使用的是交流电源。

[2]由图可知，小车在橡皮筋拉力作用下向右运动，为使橡皮筋做功等于合外力做功，需要适当垫高木板的左端，用重力的分量来平衡摩擦力。

[3]因为纸带和限位孔间也有摩擦力，需要一起平衡掉，所以在平衡摩擦力时需要连上纸带. （2）[4]实验时，每次保持橡皮筋的形变量一定，当有n根相同橡皮筋系在小车上时，n根相

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同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍。所以实验中不需要直接去测量力和计算功，只要改变橡皮筋的条数，即可使做功按倍数增加。 （3）[5]由动能定理W12mv，所以以v2为横坐标时作出的图线最接近一条倾斜的直线。 217.如图，用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，若实验中所用重物的质量m=1kg，实验后打下点的纸带如图所示，打点间隔为T=0.02s，则记录A点时，重物动能Ek=__________J。从A点下落至C点过程重物的重力势能减小量是_________J，要验证从A点下落至C点的过程中机械能守恒，还必须求出____________，在实际实验中，重物质量_________（填“是”或“不是”）必需测量。（计算结果保留三位有效数字，g取9.8m/s2）。

【答案】 (1). 0.0968 (2). 0.231 (3). C点重物的动能 (4). 不是 【解析】

【详解】[1]A点是OB段的中间时刻，所以A点的瞬时速度是OB的平均速度，即：

vA记录A点时，重物动能：

xOB0.44m/s 2TEk12mvA0.0968J 2[2]从A点下落至C点过程重物的重力势能减小量为：

EpmghmgxAC0.231J

[3]要验证从A点下落至C点的过程中机械能守恒，已知A点重物的动能和从A点下落至C点过程重物的重力势能减小量，因此还必须求出C点重物的动能。

[4] 实验中重力势能的减小量等于动能的增加量，由于都包含质量，故质量可以消去，所以本实验中不是必须测量质量 三、计算题

18. 将一个小球以10 m/s的速度沿水平方向抛出，小球经过1 s的时间落地。不计空气阻力作用。求：

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（1）抛出点与落地点在竖直方向的高度差；

（2）小球落地时的速度大小，以及速度与水平方向夹角。 【答案】5 m， θ = 45° 【解析】

试题分析：物体下落高度h =所以，落地时速度v =

gt=\" 5\" m 落地时，竖直方向速度vy =\" gt\" =\" 10\" m/s

m/s

，所以θ = 45°

2

设落地速度与水平方向夹角为θ，tan θ =考点：考查了平抛运动

点评：在分析平抛运动时，我们一般将其分解为水平匀速运动和竖直的自由落体运动 19.若海王星质量约为地球质量的16倍，海王星半径约为地球半径的4倍，地球表面重力加速度为g9.8m/s，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，求： （1）海王星表面的重力加速度。 （2）海王星的第一宇宙速度。

【答案】(1) g=9.8m/s2 (2) v=15.8km/s 【解析】 【分析】

根据万有引力等于重力，结合海王星和地球的质量关系以及半径关系，求出表面重力加速度之比，从而求出海王星表面的重力加速度；

根据万有引力提供向心力，结合海王星和地球质量的关系以及半径的关系，求出第一宇宙速度之比，从而求出海王星的第一宇宙速度大小. 【详解】（1）根据：

2G得：

Mmmg R2GM 2Rg海王星质量和地球质量之比为16：1，半径之比为4：1，则表面的重力加速度之比为1：1， 可以知道海王星表面的重力加速度为g=9.8m/s2. （2）根据：

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Mmv2G2m RR得第一宇宙速度：

vGM R海王星质量和地球质量之比为16：1，半径之比为4：1；则第一宇宙速度之比为2：1，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s；可以知道海王星的第一宇宙速度为v=15.8km/s. 答：（1）海王星表面的重力加速度为g=9.8m/s. （2）海王星的第一宇宙速度是v=15.8km/s

20.如图所示，一质量为m的小物体固定在劲度系数为k的轻弹簧右端，轻弹簧的左端固定在竖直墙上，水平向左的外力F推物体压缩弹簧，使弹簧长度被压缩了b。已知弹簧被拉长(或者压缩)长度为x时的弹性势能EP =最大速度。

(1)地面光滑；

(2)物体与地面的动摩擦因数为μ。

2

12

kx。求在下述两种情况下，撤去外力后物体能够达到的2mgkkk22mg2【答案】（1）b （2）b或b-2gb mkmmk【解析】

试题分析：当地面光滑时，根据机械能守恒即可求解；当表面不光滑时，摩擦力做功，可利用动能定理求解。

(1)地面光滑情况下。弹簧达到原长时，物体速度最大，为v1。 弹簧被压缩后，弹性势能Ep =12kb 2根据机械能守恒有：EP12mv1 2kkb2解得：v1 ==b mm - 13 - / 17- 13 -

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(2)物体与地面的动摩擦因数为为v2。

情况下。当弹簧弹力等于滑动摩擦力时，物体速度最大，

设这时弹簧的形变量为s，有：ks = μmg 12ks 212根据能量守恒定律有： Epmv2mg(b－s)Ep

2121212 则有：kbmv2mg(b－s)ks?

222此时，弹簧弹性势能为：Ep mgkk22mg2联立解得：v2b或b-2?gb kmmk点睛：本题主要考查了含弹簧能量问题，明确最大速度的位置是解题的关键，灵活应用动能定理和机械能守恒求解即可。

21.多级火箭是由数级火箭组合而成的运载工具，每一级都有发动机与燃料，目的是为了提高火箭的连续飞行能力与最终速度。现有一小型多级火箭，质量为M，第一级发动机的额定功率为P，先使火箭由静止竖直向上做加速度为a的匀加速直线运动。若空气阻力为f并保持不变，不考虑燃料燃烧引起的质量变化及高度不同引起的重力变化，达到额定功率后，发动机功率保持不变，直到火箭上升达到最大速度时高度为H。试求：

（1）第一级发动机能使火箭达到的最大速度。 （2）第一级发动机做匀加速运动的时间。

的

(2)

（3）第一级发动机以额定功率开始工作，直到最大速度时的运行时间。 【

答

案

】

(1)

PvmfMgt1PMafMga (3)

tMP22fMg2fMgHPP

2afMgMa【解析】

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【详解】（1）由题意知火箭达到最大速度时加速度为零，设发动机牵引力为F，则：

F=f+Mg 额定功率为P，所以最大速度有：

vmPP FfMg（2）由题意知做匀加速运动，加速度a不变，功率为P，设匀加速运动的最大速度为v1，时间为t1，此时牵引力为F1，则有：

PF1v1……①

F1fMgMa…..②

v1at1 …..③

联立①②③解得：

t1PMafMga

（3）设以额定功率开始工作，直到最大速度的时间为t，则根据动能定理有：PtfMg(H11212at21)2Mvm2Mv21

由（1）可知：

vPPmFfMg 由(1)可知：

v1atP1=MafMg

联立解得：

tMP2fMgH2fMg2PP2afMgMa

答：（1）第一级发动机能使火箭达到的最大速度vPmfMg

（2）第一级发动机做匀加速运动的时间t1PMafMga

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（3）第一级发动机以额定功率开始工作，直到最大速度时运行时间

tMP22fMg2fMgHPP.

2afMgMa22.如图所示，水平地面与一半径为R的竖直光滑圆弧轨道相接于B点，轨道上的C点位置处于圆心O的正下方。距地面高度为R的水平平台边缘上的A点，质量为m的小球以v02gR的速度水平飞出，小球在空中运动至B点时，恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道。小球运动过程中空气阻力不计，重力加速度为g，试求：

（1）B点与抛出点A正下方的水平距离x。 （2）圆弧BC段所对的圆心角θ。

（3）小球能否沿圆轨道上升到最高点D，若能到达，求出到达D点的速度；若不能到达，请说明理由。

【答案】（1）x2R （2）45 （3）不能到达，原因见解析 【解析】

【详解】（1）由于竖直方向上自由落体运动：

R12gt 2的- 16 - / 17- 16 -

所以小球运动的时间为：

t2R g水平距离为：

xv0t2R

（2）小球在B点时的竖直方向的分速度为：

vygt2gR 又因为小球水平速度为：

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v02gR 所以：

tanvy1

v0解得：45 （3）在B点的速度为：

v22Bv0vy2gR 小球要能到达最高点D，则在D点的最小速度由向心力公式可知：

vmingR 假设小球能到达D点，则对于小球从B到D的过程中，由动能定理可知：mg(RRcos)12mv212D2mvB 联立解得：

vD2gR2gR 由于vD答：（1）B点与抛出点A正下方的水平距离x2R。 （2）圆弧BC段所对的圆心角45。 （3）由于vD【点睛】要注意能否到达最高点，就是判断能都达到能到达的最低速度

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