河南省郑州市2020-2021学年高一下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2021-08-24 类型：期末考试

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一、单选题

1. 某质点在恒力F作用下，从A点沿图中曲线方向运动到B点。经过B点时，若力的方向突然变为与原来相反，则它从B点开始可能沿图中的哪一条虚线运动（　　）

A、虚线a B、虚线b C、虚线c D、虚线d

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2. 下列说法符合物理学史的是（）

A、哥白尼提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律 B、牛顿提出了万有引力定律，是第一个“能称出地球质量”的人 C、“月一地检验”表明，地面物体所受地球的引力和月球所受地球的引力遵从相同的规律 D、经典力学理论在天体力学研究中，取得了巨大的成就，大到天体，小到微观粒子均适用

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3. 一皮带传动装置如图所示，右轮半径为r，a是它边缘上的一点。左侧大轮和小轮固定在同一个轴上一起转动，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点和c点分别位于小轮和大轮的边缘上。传动过程中皮带不打滑，则下列说法正确的是（　　）

A、a、b、c三点的线速度之比为1∶2∶4 B、a、b、c三点的角速度之比为1∶2∶2 C、a、b、c三点的向心加速度之比为4∶2∶1 D、a、b、c三点的转速之比为2∶1∶1

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4. 如图所示，从 $A$ 、 $B$ 两点沿水平方向分别发射两个完全相同的小球甲和乙，两小球落在水平地面上的同一点 $P$ ，已知 $A$ 、 $B$ 两点在同一竖直线上，距地面的高度分别为 $3 h$ 和 $h$ ，忽略空气阻力，则两小球从被抛出到落地过程中，下列说法正确的是（　　）

A、两小球抛出时的速度相同 B、小球甲与小球乙运动的时间之比为 $\sqrt{3} ： 1$ C、小球甲与小球乙落地时的速度方向相同 D、两小球的位移相同

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5. 2020年6月23日，“北斗三号”全球卫星导航系统最后一颗组网卫星被成功发射到地球同步轨道。如图所示，轨道Ⅰ为圆形轨道，轨道Ⅱ为椭圆形轨道，轨道Ⅲ为地球同步轨道。 $P$ 、 $Q$ 两点为椭圆轨道与两圆形轨道的切点。该卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行的周期分别为 $T_{1}$ 、 $T_{2}$ 、 $T_{3}$ ，在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上的线速度分别为 $v_{1}$ 、 $v_{3}$ ，在轨道2上 $P$ 点的速度为 $v_{2 P}$ ， $Q$ 点的速度为 $v_{2 Q}$ 。下列说法不正确的是（　　）

A、 $T_{1} < T_{2} < T_{3}$ B、 $v_{1} > v_{3}$ ， $v_{1} > v_{2 P}$ ， $v_{2 Q} > v_{3}$ C、该卫星在轨道Ⅰ上的加速度大于在轨道Ⅲ上的加速度 D、该卫星在轨道Ⅱ上经过 $P$ 点的加速度等于在轨道Ⅰ上经过 $P$ 点的加速度

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6. 甲图是洗衣机脱水桶甩干衣服的情境，乙图是两个圆锥摆，丙图是完全相同的两个小球在内壁光滑的倒圆锥内做匀速圆周运动。关于这三种圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A、甲图中衣服随脱水桶一起匀速转动的过程中，桶对衣服的摩擦力提供向心力 B、乙图中两小球的线速度大小相等 C、乙图中两小球具有相同的运动周期 D、丙图中 $a$ 球的角速度大于 $b$ 球的角速度

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7. 如图所示，质量为 $M$ ，长为 $L$ 的木板静止于光滑水平面上，质量为 $m$ 的物块（可看做质点），以某一初速度从长木板左端开始运动。已知物块与木板间的动摩擦因数为 $μ$ ，重力加速度为 $g$ ，最终物块刚好没从木板的右端滑下。物块相对木板滑动的过程中，木板的位移为 $x$ ，则在此过程中（　　）

A、物块与木板组成的系统机械能守恒 B、物块的动能减少了 $μ m g L$ C、长木板获得的动能为 $μ m g x$ D、物块与长木板组成的系统机械能损失了 $μ m g (L + x)$

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8. 2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星，我国首次火星探测任务着陆成功。“天问一号”探测器着陆前曾绕火星飞行，某段时间可认为绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为火星半径的 $k$ 倍。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，地球表面重力加速度大小为 $g$ 。设地球半径为 $R$ ，则“天问一号”绕火星做圆周运动的速率约为（　　）

A、 $\sqrt{g R}$ B、 $\sqrt{\frac{g R}{5}}$ C、 $\sqrt{\frac{k g R}{5}}$ D、 $\sqrt{\frac{g R}{5 k}}$

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二、多选题

9. 如图所示，一小物块以一定的初速度从粗糙固定斜面底端开始沿斜面向上滑动，速度减为零后又返回到底端。取地面为重力势能参考平面，该过程中，物块的动能 $E_{k}$ 和机械能 $E$ 随位移 $x$ 变化关系的图像正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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10. 小球穿在光滑水平杆上，轻弹簧的一端固定在 $O$ 点，另一端与小球相连。现将小球由静止释放，已知小球运动到 $M$ 、 $N$ 两个位置时，弹簧的形变量相等， $O M$ 的长度大于 $O N$ 。则小球从 $M$ 点到 $N$ 点的过程中（）

A、弹簧的弹力对小球先做正功后做负功，总功 $W = 0$ B、弹簧的弹力对小球先做正功后做负功，总功 $W > 0$ C、小球的机械能守恒 D、小球速度最大时，弹簧的弹力对小球做功的功率为零

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11. 一质量为 $1 .0 \times 10^{3} kg$ 的汽车在路口停车线处等信号灯。当绿灯亮时，汽车开始沿平直公路行驶，在前300m的运动过程中，加速度随位移的变化关系如图所示。若汽车行驶过程中所受阻力恒定，且在200m~300m内汽车牵引力做的功为 $1.2 \times 10^{4} J$ ，对于汽车在前300m的个运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A、汽车在0~100m内是以恒定功率运动的 B、汽车所受阻力大小为120N C、汽车在0~100m内牵引力所做的功为 $1.5 \times 10^{5} J$ D、汽车的最大速度约为21m/s

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12. 如图所示，在过水平圆盘轴心的直径上，放着两个质量均为 $m$ 的滑块A和 $B$ ，A、 $B$ 用不可伸长的细绳相连，A与圆心的距离为 $r$ ， $B$ 与圆心的距离为 $2 r$ 。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两滑块与圆盘之间的动摩擦因数均为 $μ$ ，重力加速度为 $g$ ，圆盘静止时细绳伸直且拉力为零。现在使圆盘转速缓慢增加，直到两物体刚好相对圆盘滑动，在此过程中（　　）

A、当圆盘的角速度增大到 $\sqrt{\frac{μ g}{2 r}}$ 时，绳子开始出现拉力 B、滑块A所受的摩擦力始终指向圆心 C、滑块B所受的摩擦力始终指向圆心 D、当圆盘的角速度增大到 $\sqrt{\frac{μ g}{r}}$ 时，A，B开始相对圆盘发生滑动

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三、实验题

13. 某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括气垫导轨、上方安装有遮光片的滑块、两个与计算机相连接的光电门A和B、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：

⑴启动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等时，可认为气垫导轨水平。

⑵用天平测出砝码与砝码盘的总质量为m、滑块（含遮光片）的质量为M，光电门AB之间的距离为L，测量遮光片的宽度为d。

⑶用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块。释放砝码和砝码盘，令滑块在细线的拉动下从左边开始运动，滑块从A运动到B的过程中，砝码和砝码盘的重力势能减少了。

⑷和计算机连接的光电门测量出遮光片经过A、B两处光电门的遮光时间分别为 $t_{1}$ 、 $t_{2}$ ，从而得出滑块经过A、B两点时的速度。通过A点时的速度为。

⑸在滑块从A运动到B的过程中，要验证砝码和砝码盘、滑块组成的系统机械能守恒，需要满足的表达式为。（均用题中给出物理量的对应符号及重力加速度 $g$ 表示）

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14. “探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，小车在橡皮筋的作用下沿木板滑行。当小车在1条橡皮筋作用下时，橡皮筋对小车做的功记为

W

；当用2条、3条、4条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为

2 W

、

3 W

、

4 W

……，实验中小车的速度由打点计时器所打的纸带测出。

(1)、本实验（“需要”或“不需要”）平衡小车所受摩擦力

(2)、小车在一条橡皮筋作用下运动，当小车速度达到最大时，橡皮筋处于（“伸长状态”或“原长状态”）

(3)、实验中要求用完全相同的橡皮筋，每次实验不必计算出橡皮筋对小车做功的具体数值。某次实验所测数据如下表所示：

次数	1	2	3	4	5	6	7
功	$W_{0}$	$2 W_{0}$	$3 W_{0}$	$4 W_{0}$	$5 W_{0}$	$6 W_{0}$	$7 W_{0}$
速度 $v / (m \cdot s^{- 1})$	1.00	1.38	1.77	1.97	2.28	2.43	2.65
速度平方 $v^{2} / (m^{2} \cdot s^{- 2})$	1.00	1.90	3.13	3.88	5.20	5.90	7.02

请将表中7组功与速度平方的数据标在坐标系中，并画出 $W - v^{2}$ 的关系图像。

(4)、根据作出的

W - v^{2}

图像，可以得到

W

随

v^{2}

变化的关系为。

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四、解答题

15. 一小型无人机模拟投弹演习，某时刻无人机将一小球以某一初速度沿水平方向抛出，小球刚好垂直打在倾角 $θ = 37 °$ 的斜坡上，打在斜坡上的速度为50m/s，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ， $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，求：

(1)、小球的飞行时间；

(2)、小球的水平位移大小；

(3)、小球抛出点到落点的高度。

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16. 2020年10月14日发生了火星冲日，即火星、地球和太阳位于同一直线上，且火星与地球的距离达到了最近，如图所示。火星和地球的相关数据如下表所示

行星	质量	绕太阳公转轨道半径	绕太阳的公转周期
地球	$6.0 \times 10^{24} kg$	$1.5 \times 10^{8} km$	$T_{1} = 1$ 年
火星	$6.4 \times 10^{23} kg$	$2.25 \times 10^{8} km$

(1)、求火星绕太阳的公转周期（计算结果以年为单位，保留一位小数，取

\sqrt{1.5} = 1.22

）；

(2)、估算相邻两次火星冲日的时间间隔。

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17. 某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为 $R$ 的圆面。某时间内该地区的风速恒定为 $v_{0}$ ，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为 $ρ$ ，假设这个风力发电机能将此圆面内10%的空气动能转化为电能。求：

(1)、单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能；

(2)、此风力发电机的发电功率。

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18. 如图甲所示，轻质弹簧原长为0.2m，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将质量 $M = 0.8 kg$ 的物体由静止释放，当弹簧压缩至最短时，弹簧长度为0.1m。现将该轻质弹簧水平放置，一端固定在 $O$ 点，另一端在A点与一质量为 $m = 0.1 kg$ 的物块接触但不连接， $A B$ 是长度为1m的水平光滑轨道， $B$ 端与半径为 $R = 0.1 m$ 的光滑竖直半圆轨道 $B C D$ 相切，如图乙所示。现用力缓慢推物块 $m$ ，将弹簧长度压缩至0.1m，然后由静止释放。重力加速度g=10m/s²。求：

(1)、弹簧的劲度系数 $k$ 和弹簧压缩至0.1m时的弹性势能 $E_{p}$ ；

(2)、物块 $m$ 经过 $D$ 点时对轨道的压力；

(3)、若在 $A B$ 段铺设某种材料，物块与这种材料之间的动摩擦因数为 $μ$ ，使物块在 $B C D$ 上不脱离轨道，求 $μ$ 的取值范围。

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