陕西省铜川市王益区2020-2021学年高一下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2021-08-13 类型：期末考试

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一、单选题

1. 2021年1月12目，滑雪战队在崇礼国家越野滑雪中心进行越好滑雪训练。如图所示在一次滑雪过程中，运动员由 $A$ 点下滑到 $B$ 点。他的动能增加了 $1900 J$ ，重力对他做功 $2100 J$ ，则在此过程中（　　）

A、运动员的重力势能减小了 $1900 J$ B、运动员所受的阻力做功为 $200 J$ C、运动员的所受的合外力做功为 $2100 J$ D、运动员的机械能减小了 $200 J$

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2. 小明站在距离地面高 $20 m$ 的平台上，将一质量为 $1 kg$ 的石块由静止开始释放，石块落到地面沙坑里不再反弹，空气阻力不计，取 $g = 10 m/s$ 。则（　　）

A、释放后第 $1 s$ 内重力做功的平均功率为 $10 W$ B、释放后第 $2 s$ 内重力所做的功是 $200 J$ C、释放后 $3 s$ 内重力所做的功是 $200 J$ D、释放后 $3 s$ 内重力所做的功是 $450 J$

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3. 极限跳伞爱好者从悬停在高空的直升机上跳下，起跳后伞并没有马上打开，而是经过一段时间由跳伞者自己控制开伞时间，伞打开前可看成是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落。用 $h$ 表示人下落的高度， $t$ 表示下落的时间， $E_{p}$ 表示人的重力势能， $E_{k}$ 表示人的动能， $E$ 表示人的机械能， $v$ 表示人下落的速度，如果打开伞后空气阻力与速度的二次方成正比，则下列图像可能正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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4. 有一星球的质量是地球质量的 $\frac{1}{8}$ 倍，若该星球的密度与地球的密度相同，则该星球表面处的重力加速度是地球表面上的重力加速度的（　　）

A、 $\frac{1}{2}$ 倍 B、 $\frac{1}{4}$ 倍 C、 $\frac{1}{8}$ 倍 D、2倍

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5. 如图，甲、乙两位同学同时在等高处抛出手中的篮球A、B，A以速度 $v_{1}$ 斜向上抛出。B以速度 $v_{2}$ 竖直向上抛出。当A到达最高点时恰与B相遇。不计空气阻力，A、B均可视为质点，重力加速度为 $g$ ，以下说法正确的是（　　）

A、 $v_{1} > v_{2}$ B、相遇时A的速度一定为零 C、B从抛出到最高点的时间为 $\frac{v_{1}}{g}$ D、从抛出到相遇A的速度的变化量较大

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6. 如图所示，将轻质弹簧端固定在竖直墙壁上，另一端与一质量为 $m$ 圆环相连，圆环套在粗糙竖直固定杆上，弹簧水平且处于原长，在过程Ⅰ中，圆环从 $A$ 处由静止开始下滑，经过 $B$ 处的速度最大（图中未画出），到达 $C$ 处的速度为零， $A C = h$ ；在过程Ⅱ中，圆环在 $C$ 处获得一竖直向上的速度 $v$ 。则恰好能回到 $A$ 处，弹簧始终在弹性范围内，重力加速度为 $g$ 。则圆环（　　）

A、过程Ⅰ中，加速度一直增大 B、过程Ⅱ中，克服摩擦力做的功为 $\frac{1}{2} m v^{2}$ C、在C处，弹簧的弹性势能为 $\frac{1}{4} m v^{2} - m g h$ D、过程Ⅰ、过程Ⅱ中克服摩擦力做功相同

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7. 2020年5月5日，长征五号B火箭首飞成功，新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱破送入预定轨道，中国空间站建造拉开序前。载人试验飞船绕地周期为 $T_{0} = 90 min$ ，设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，下列关于该试验飞船说法正确的是（）

A、地球对该飞船万有引力随飞船到地心的距离反比例减小 B、飞船在轨运行速度一定大于7.9km/s C、飞船离地高度大于地球同步卫星离地高度 D、该飞船处的重力加速度为 $\sqrt[3]{\frac{16 π^{4} R^{2} g}{T_{0}^{4}}}$

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8. 如图所示，半圆形光滑轨道与光滑水平地面相切并固定在水平地面上，一小球第一次以速度 $v_{0}$ 从轨道下端进入轨道，恰好能通过半圆形轨道最高点，最终落在水平面上，该小球第二次以速度 $2 v_{0}$ 从轨道下端进入轨道，不计空气阻力，小球前后两次经过轨道最高点后落至水平地而上的位置与轨道最低点之间的距离之比为（　　）

A、 $\frac{1}{2}$ B、 $\frac{\sqrt{2}}{2}$ C、 $\frac{1}{4}$ D、 $\frac{\sqrt{2}}{4}$

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二、多选题

9. 有一艘汽艇要把人员从河岸边的码头送到对岸的另一码头，汽艇相对于河水的运动和河水的运动都是匀速的，则关于汽艇的运动正确的是（　　）

A、汽艇的船头始终指向对岸码头时渡河的时间最短 B、汽艇在静水中的速度与河水的速度相同时可以到达码头正对岸 C、汽艇船头指向上游时可以使渡河位移最短 D、汽艇的运动轨迹可以是曲线

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10. 一个由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道 $A B$ 和倾角 $θ = 37 °$ 的斜轨道 $B C$ 平滑连接而成的装置放置在水平地面上。质量 $m = 0.1 kg$ 的小滑块从弧形轨道离地高 $H = 1.0 m$ 处由静止释放。已知 $R = 0.2 m$ ， $L_{A B} = L_{B C} = 1.0 m$ ，滑块与轨道 $A B$ 和 $B C$ 间的动摩擦因数均为 $μ = 0.25$ ，弧形轨道和圆轨道均光滑，忽略空气阻力， $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，以下说法正确的是（　　）

A、滑块运动到与圆心O等高的D点时对轨道的压力为 $6 N$ B、滑块运动到与圆心O等高的D点时对轨道的压力为 $8 N$ C、滑块能冲出斜轨道的末端C点 D、滑块不能冲出斜轨道的末端C点

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11. 美国东部时间2021年2月18日，美国“毅力”号火星车在火星成功着陆，将寻找火星上可能存在过的生命迹象。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，自转周期与地球很接近，但公转周期约为地球的两倍，下列说法正确的是（　　）

A、火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B、火星的同步卫星轨道半径约为地球同步卫星轨道半径的 $\frac{4}{5}$ C、火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D、火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度

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12. 荡秋千是儿童喜爱的一项体育娱乐活动，在荡秋千过程中蕴藏着不少有趣的物理知识。某同学在一次荡秋千过程中，用力的传感器测量秋千拉绳的拉力随时间的变化关系。已知该秋千的两根拉绳平行，秋千及拉绳的质量可以忽略不计。不计空气阻力，重力加速度取 $10 {m/s}^{2}$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、 $t_{1} ~ t_{4}$ 时间内，秋千荡起的幅度越来越小 B、该同学的质量约 $30 kg$ C、在 $t_{3}$ 时刻，秋千绳子与竖直方向夹角为 $60 °$ D、该同学和秋千组成的系统机械能守恒

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三、实验题

13. 某同学利用图甲所示装置验证动能定理，实验步骤如下：

(1)、挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到小车做运动。（选填“匀速”“匀加速”或“匀减速”）

(2)、调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，将钩码由静止释放，钩码带动小车运动并打出纸带如图乙所示，在纸带上依次确定出A、B、C、D、E五个计数点，如图乙所示，每两个相邻的计数点之间还有5个计时点未标出。已知电源频率为50Hz，则相邻两计数点的时间间隔是s。

(3)、图乙中B、C、D、E各点到A的距离分别为 $2.88 cm$ 、 $7.20 cm$ 、 $12.96 cm$ 、 $20.16 cm$ ，则打下C点时小车的瞬时速度大小是m/s，打下D点时小车的瞬时速度大小是m/s（保留两位有效数字）。

(4)、若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图乙给出的数据中求得的物理量为。

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14. 某同学用图示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

(1)、现有实验器材：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器纸带、带铁夹的重锤、交流电源，为完成此实验。除了现有的器材，还需要的器材是。

(2)、下列选项中，是实验所需的物理量且需通过计算得到的是___________。

A、重锤的下落的加速度 B、重锤下落的高度 C、重锤底部距水平地面的高度 D、重锤下落的瞬时速度

(3)、已知打点计时器所用电源的频率为 $50 Hz$ ，当地的重力加速度 $g = 9.80 {m/s}^{2}$ ，纸带上 $O$ 点是打点计时器打下的第一个点，A、B、C、D是连续打出的四个点（ $O$ 和 $A$ 之间还有一些点），它们到 $O$ 点的距离如图所示打点计时器打下计数点 $C$ 时物体的速度为 $v_{C}$ ，则由图中数据可知一项 $\frac{1}{2} v_{C}^{2} =$ $m^{2} {/s}^{2}$ ；重锤由 $O$ 点运动到 $C$ 点的过程中下落的距离为 $h$ ，则 $g h =$ $m^{2} {/s}^{2}$ （均保留三位有效数字）。

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四、解答题

15. 如图所示，某同学在水平跑道上以一定的初速度加速奔跑，目的是抓住在跑道右端、上端固定、长度为 $L$ 的轻质悬绳，并在竖直平面内做圆周运动，摆到终点处的高台上。假设该同学助跑时重心和悬绳的末端等高，他抓住绳子适当位置，使摆动过程中重心仍在绳子的末端，只要他的重心摆过右端高台的边沿线，他就能站立在高台上，绳的末端刚过高台边沿线时，绳子和竖直方向的夹角为 $60 °$ 。将他的奔跑过程看作是初速度为零的匀加速运动，他在抓绳子时不起跳，加速跑道的长度为 $x$ ，他自身的质量为 $m$ ，重力加速度为 $g$ ，不计空气阻力。

(1)、假设他抓住绳子的瞬间脚离开地面开始做圆周运动，且他成功站立在高台上，求他抓住绳子瞬间，他对绳子的拉力的最小值为多大；

(2)、若他能成功站立在高台上，求他奔跑过程中的最小加速度 $a$ 为多少。

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16. 如图所示，一质量为 $m$ 的小球以-定初速度水平抛出，恰好没有碰到与水平方向成 $θ$ 角的 $A B$ 板（足够长），抛出点 $O$ 与板上端点 $A$ 点在同一水平线上，且 $O A = L$ ，重力加速度为 $g$ ，不计空气阻力。则小球：

(1)、抛出的初速度为多大；

(2)、小球恰要碰到斜面时的动能为多大。

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17. 如图所示，将倾角 $θ = 30 °$ 、表面粗糙的斜面固定在地面上，用一根轻质不可伸长细绳跨过两个光滑的、半径很小的滑轮连接甲、乙两物体（均可视为质点），把甲物体放在斜面上且细绳与斜面平行把乙物体悬在空中，当乙物体自然下垂时，甲物体刚好静止在斜面上；当乙物体绕 $O$ 点在水平面内做匀速圆周运动时，甲物体也刚好静止在斜面上。测得绳长 $O A$ 为 $l = 0.32 m$ ，甲物体的质量 $m_{甲} = 3 kg$ ，乙物体的质量 $m_{乙} = 1 kg$ ，忽略空气阻力，重力加速度 $g$ 取 $10 {m/s}^{2}$ ， $\sqrt{g} = π$ ，求：

(1)、甲物体和斜面间的最大静摩擦力为多大；

(2)、乙物体绕 $O$ 点在水平面内做匀速圆周运动时， $O A$ 和竖直方向的夹角为多大；此时乙物体运动的周期为多大。

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18. 如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的四分之三光滑圆弧轨道，其端点D在圆心O的正上方，另一个端点B与圆心O在同一水平面上。一质量为m的小球（视为质点）从离B点高度为h处的A点由静止开始下落，从B点进入圆弧轨道。（已知h的取值范围 $\frac{3}{2} R \leq h \leq 3 R$ ，重力加速度为g，不计空气阻力），求：

(1)、小球在最高点时对圆弧轨道的压力范围；

(2)、小球从D点飞出后能否落在水平面 $B C$ 上，试通过计算说明。若能，求落点与B点水平距离d的范围。

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