期末模擬卷02(解析版)-高一物理下學期期末復習精細講義(人教2019)

2022-2023學年度高一物理下學期期末考試模擬卷02考試時間：75分鐘注意事項：1．答題前填寫好自己的姓名、班級、考號等信息2．請將答案正確填寫在答題卡上第I卷（選擇題）請點擊修改第I卷的文字說明一、單選題(本大題共7小題，每小題4分，共28分。在每個小題給出的四個選項中，只有一個符合要求)1．(本題4分)對于質量為和質量為的兩個物體間的萬有引力的表達式，下列說法正確的是（）A．公式中的G是引力常量，它是由實驗得出的，而不是人為規(guī)定的B．當兩個物體間的距離r趨于零時，萬有引力趨于無窮大C．只有質量巨大的物體間才有萬有引力D．兩個物體間的引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力【答案】A【詳解】A．公式中的G是引力常量，它是由卡文迪許通過實驗得出的，而不是人為規(guī)定的，選項A正確；B．當兩個物體間的距離r趨于零時，萬有引力定律不再適用，選項B錯誤；C．任何兩物體之間都存在萬有引力，選項C錯誤；D．兩個物體間的引力總是大小相等、方向相反，是一對相互作用力，選項D錯誤。故選A。2．(本題4分)由于高度限制，車庫出入口采用圖所示的曲桿道閘，道閘由轉動桿OP與橫桿PQ鏈接而成，P、Q為橫桿的兩個端點。在道閘抬起過程中，桿PQ始終保持水平。桿OP繞O點從與水平方向成30°勻速轉動到60°的過程中，下列說法正確的是（）

A．Q點在豎直方向做勻速運動B．Q點在水平方向做勻速運動C．P點的線速度大小不變D．P點的加速度方向不變【答案】C【詳解】A．Q點在豎直方向的運動與P點相同，相對于O點在豎直方向的位置y關于時間t的關系為則可得出Q點在豎直方向不是勻速運動，故A錯誤；B．P點相對于O點在水平方向的位置x關于時間t的關系為則可看出P點在水平方向也不是勻速運動，Q點在水平方向的運動與P點相同，故B錯誤。CD．由題知，桿OP繞O點從與水平方向成30°勻速轉動到60°，則P點繞O點做勻速圓周運動，則P點的線速度大小和向心加速度大小均不變，但速度的方向時刻在改變，故C正確，D錯誤；故選C。3．(本題4分)某次英雄小伙子救人的過程，可用下圖去描述：落水孩童抓住繩索停在A處，對面河岸上的小伙子從B處沿直線勻速游到A處，成功把人救起。河寬和間距如圖中標注，假定河水在各處的流速均為，則（）A．小伙子如果面對垂直于河岸的方向游，是不可能到達A點的B．小伙子渡河的時間為8sC．小伙子在靜水中游泳的速度至少應為，才能成功把人救起D．只有小伙子總面對著A處游，才可能把人救起【答案】C【詳解】C．由題可知，設小伙子在靜水中的游泳的速度為，小伙子的合運動方向是從B到A，作出小伙子游泳時合速度與兩個分速度的關系，如圖所示當與合速度垂直時有最小值，設AB與河岸的夾角為，根據(jù)幾何關系有解得即游泳時小伙子面對的方向是與合速度方向垂直，此時最小的速度為C正確；A．小伙子如果面對垂直于河岸的方向游，當相對于靜水的速度恰好到達A點。A錯誤；B．只有小伙子在靜水中速度垂直于河岸時，小伙子渡河的時間為小伙子在靜水中的速度不與河岸垂直時，小伙子渡河的時間不等于8s。B錯誤；D．若小伙子總面對著A處游，且速度一定時，由于兩個勻速直線運動的合運動仍然為勻速直線運動，可知，其軌跡為一條直線，根據(jù)運動的合成可知，此時其合速度方向指向A點右側，即到達不了A處，D錯誤。故選C。4．(本題4分)衛(wèi)星攜帶一探測器在半徑為（為地球半徑）的圓軌道上繞地球飛行。在a點，衛(wèi)星上的輔助動力裝置短暫工作，將探測器沿運動方向射出（設輔助動力裝置噴出的氣體質量可忽略），探測器恰能完全脫離地球的引力，而衛(wèi)星沿新的橢圓軌道運動，其近地點b距地心的距離為（略小于），則下列說法正確的是（）

A．衛(wèi)星在圓軌道上運動的速度大于B．在a處的探測器發(fā)射速度必須大于C．衛(wèi)星在圓軌道上運動時機械能大于在橢圓軌道上的機械能D．正常運行的情況下衛(wèi)星在兩軌道上經(jīng)過a處時加速度大小不同【答案】C【詳解】A．是最大環(huán)繞速度，軌道越高運行速度越慢，所以衛(wèi)星在圓軌道上運動的速度小于，故A錯誤；B．探測器如果在地面處，則發(fā)射速度必須大于才能脫離地球，則在a處更容易脫落，則其發(fā)射速度不一定大于，故B錯誤；C．衛(wèi)星在圓軌道上a處減速之后沿著橢圓軌道運動，則在橢圓軌道上的機械能較小，故C正確；D．根據(jù)衛(wèi)星加速度公式可知衛(wèi)星在兩個軌道上經(jīng)過a處時，距離地面的高度相同，故加速度相等，故D錯誤。故選C。5．(本題4分)一個質量為的乘客乘坐電梯，由靜止開始上升，做勻加速運動，做勻速運動，做勻減速運動。整個過程電梯對乘客的支持力做功的功率圖象如圖所示。其中，則下列說法正確的是（）

A．乘客的質量B．在第末電梯的速度C．圖中的D．整個過程中乘客克服重力做功的平均功率為【答案】C【詳解】AB．在內(nèi)功率恒定，故此時拉力等于重力，物體以勻速運動，得其中在物體勻加速運動其中末有其中聯(lián)立可得故AB錯誤；C．勻速階段則故C正確；D．加速階段位移勻速階段減速階段上升的總高度可知則故D錯誤。故選C。6．(本題4分)如圖所示，從固定光滑斜面（圖中已標出斜面的高度和底邊長）頂端由靜止釋放一滑塊（可視為質點）。已知滑塊的質量為，重力加速度大小為，則滑塊滑到斜面底端時（）

A．滑塊的速度大小為B．滑塊的動能為C．滑塊受到的重力做功的瞬時功率為D．滑塊的重力勢能一定為0【答案】A【詳解】AB．依題意，斜面光滑，滑塊下滑過程只有重力做功，機械能守恒，可得解得故A正確；B錯誤；C．滑塊受到的重力做功的瞬時功率為又解得故C錯誤；D．重力勢能具有相對性，選定零勢能面，才可以確定某點的重力勢能。故D錯誤。故選A。7．(本題4分)如圖所示，一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運動，從點脫離后做平拋運動，經(jīng)過后又恰好垂直與傾角為45°的斜面相碰。已知半圓形管道的半徑為，小球可看做質點且其質量為，取。則（）A．小球在斜面上的相碰點與點的水平距離是B．小球在斜面上的相碰點與點的水平距離是C．小球經(jīng)過管道的點時，受到上管道的作用力的大小是D．小球經(jīng)過管道的點時，受到下管道的作用力的大小是【答案】A【詳解】AB．小球從B點脫離后做平拋運動，經(jīng)過0.3s后又恰好垂直與傾角為45°的斜面相碰，則在C點的豎直分速度為因小球恰好垂直撞在斜面上，則平拋運動水平初速度為小球在斜面上的相碰點C與B點的水平距離為故A正確，B錯誤；CD．設小球經(jīng)過B點時，受到上管道豎直向下的作用力，根據(jù)牛頓第二定律可得聯(lián)立方程，解得負號說明小球在B點受到下管道的作用力的大小是1N，方向豎直向上，故CD錯誤。故選A。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8．(本題6分)2021年5月15日，天問一號探測器成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區(qū)，我國首次火星探測任務著陸火星取得成功。假設火星可視為半徑為R且質量分布均勻的球體，火星赤道處的重力加速度為g火，火星的自轉周期為T，引力常量為G。則下列說法正確的是（）A．火星極點處的重力加速度大小為g火B(yǎng)．火星的質量為C．火星的平均密度為D．火星衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度為【答案】BD【詳解】AB．在火星赤道上的物體所受的萬有引力等于物體在火星上的重力與物體隨火星自轉需要的向心力之和，則有G=mg火＋mR假設火星極點處的重力加速大小為g′火，則火星極點處物體所受的萬有引力等于物體在火星極點處的重力，即解得火星的質量為A錯誤，B正確；C．火星的體積為則火星的平均密度為，整理得C錯誤；D．火星衛(wèi)星以最大環(huán)繞速度飛行時，軌道半徑為R，此時衛(wèi)星的重力近似等于萬有引力提供其做勻速圓周運動的向心力，則有，G=m′整理得D正確。故選BD。9．(本題6分)如圖1，在“雪如意”國家跳臺滑雪中心舉行的北京冬奧會跳臺滑雪比賽中，穿著專用滑雪板的運動員在助滑道上獲得一定速度后從跳臺飛出，身體前傾與滑雪板盡量平行，在空中飛行一段距離后落在傾斜的雪道上，其過程可簡化為圖2。體重為65kg的運動員從跳臺O處以初速度沿水平方向飛出，運動員在空中飛行2.7s后落在與水平方向夾角為的傾斜直雪道P處，不計空氣阻力，重力加速度g取，則（）

A．運動員在O處的起跳速度的大小為18m/sB．OP間的直線距離為57.75mC．飛出后經(jīng)1.35s運動員與斜面間的距離最大D．運動員落到斜面上時速度大小為【答案】ACD【詳解】A．運動員做平拋運動，由O到P有，又由以上各式得故A正確；B．O、P間水平位移大小故AB間的距離故B錯誤；C．運動員與斜面間的距離最大時合速度方向與斜面平行，則有解得故C正確；D．運動員落到斜面上時的速度為故D正確。故選ACD。10．(本題6分)如圖所示，物塊B和A通過輕彈簧栓接在一起，豎直放置在水平地面上，用不可伸長的輕繩繞過固定的光滑定滑輪連接物塊A和C，C穿在豎直固定的光滑細桿上，OA豎直，OC水平，A、C間輕繩剛好拉直，此時整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)將C靜止釋放，下滑時B剛好被提起。已知A、B、C質量均為1kg，OC間距，重力加速度，則（）

A．彈簧的勁度系數(shù)為20N/mB．下滑至3m時，C速度的大小為C．C靜止釋放下滑至3m過程中，繩對A做的功大小為13.6JD．C靜止釋放下滑至3m過程中，A和C整體的機械能先增大后減小【答案】ABD【詳解】A．初始A靜止，由共點力的平衡可得當B剛好被提起時，由平衡方程可得由于過程中C下滑3m，故可得聯(lián)立解得故A正確；BC．對AC及彈簧構成的整體系統(tǒng)，由于該過程中，除重力外，繩的拉力的功為零，彈簧的彈性勢能不變，故該過程系統(tǒng)機械能守恒，設當C下滑3m時其速度為v，則此時A的速度為故有解得此時C的速度為該過程，對A列動能定理可得解得繩子對物塊A做的功為故B正確，C錯誤；D．對AC及彈簧構成的整體系統(tǒng)，由于該過程中，除重力外，繩的拉力的功為零，彈簧的彈性勢能不變，故該過程系統(tǒng)機械能守恒；彈簧的彈性勢能先減小后增大，A和C整體的機械能先增大后減小，故D正確。故選ABD。第II卷（非選擇題）請點擊修改第II卷的文字說明三、實驗題(本大題共2小題，共16分)11．(本題8分)某實驗小組用如圖所示的裝置“驗證向心力與角速度關系”?；瑝K套在水平桿上，隨桿一起繞豎直軸做勻速圓周運動，力傳感器通過一細繩連接滑塊，用來測量向心力的大小?；瑝K上固定一遮光片，寬度為d，圖示位置滑塊正上方有一光電門同定在鐵架臺的橫桿上，滑塊旋轉半徑為，每經(jīng)過光電門一次，通過力傳感器和光電門就同時獲得一組向心力和角速度的數(shù)據(jù)。（1）某次旋轉過程中遮光片經(jīng)過光電門時的遮光時間為，則滑塊的線速度___________；（2）由（1）問可得滑塊的角速度___________，若以為縱坐標，以為橫坐標，可在坐標紙中描出數(shù)據(jù)點作一條過原點的直線，從而驗證向心力大小與___________（選填“”“”或“”）成正比；（3）此實驗中，若滑塊的角速度不變，改變旋轉半徑，則可以得到與成___________（填“正比”或“反比”）?！敬鸢浮空取驹斀狻浚?）[1]由題意可得，滑塊過光電門的速度為（2）[2]角速度為[3]根據(jù)向心力公式可得若以為縱坐標，以為橫坐標，可在坐標紙中描出數(shù)據(jù)點作一條過原點的直線，從而驗證向心力大小與成正比。（3）[4]根據(jù)向心力公式可得若滑塊的角速度不變，改變旋轉半徑，則可以得到與成反比。12．(本題8分)用如圖甲所示裝置來探究功和動能變化的關系，木板上固定兩個完全相同的遮光條，用不可伸長的細線將木板通過兩個滑輪與彈簧測力計C相連，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上，軌道放在水平桌面上，P為小桶（內(nèi)有砂子），滑輪質量、摩擦不計，（1）實驗中軌道應傾斜一定角度，這樣做的目的是____________．A．使繩的拉力等于小桶P的重力B．平衡摩擦力使細線的拉力等于小車的合力C．能夠讓小桶勻速運動D．使彈簧測力計的示數(shù)等于小桶P重力的一半（2）用游標卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度______。（3）實驗主要步驟如下：①測量木板（含遮光條）的質量，測量兩遮光條間的距離，按圖甲所示正確連接器材；②將木板左端與軌道左端對齊；靜止釋放木板，木板在細線拉動下運動，記錄彈簧測力計示數(shù)F及遮光條B、A先后經(jīng)過光電問的時間為，則遮光條B、A通過光電門的過程中木板動能的變化量__________，合外力對木板做功，___________。（以上兩空用字母表示）③在小桶中增加砂子，重復（2）的操作，比較W、的大小，可得出實驗結論?！敬鸢浮緽0.560FL【詳解】（1）[1]為了使繩子拉力充當合力，即細線拉力做的功等于合力對小車做的功應先平衡摩擦力，實驗中軌道應傾斜一定角度，這樣做的目的是平衡摩擦力使細線的拉力等于小車的合力。故選B。（2）[2]根據(jù)圖像可知（3）[3]遮光條B、A先后經(jīng)過光電門的時間為t1、t2，則遮光條B、A通過光電門的速度分別為則動能的變化為[4]合力所做的功就是繩子拉力做的功W合=FL四、解答題(本大題共3小題，共38分)13．(本題10分)2023年1月21日，農(nóng)歷除夕當晚，中國空間站過境祖國上空，神舟十五號航天員費俊龍、鄧清明、張陸向全國人民送來新春祝福。如圖所示，中國空間站繞地心做近似圓周運動，軌道半徑為r，航天員們在空間站內(nèi)觀察地球的最大張角為。已知地球表面的重力加速度為g，忽略地球自轉。求：（1）空間站繞地球運動的周期；（2）航天員的向心加速度大小。

【答案】（1）；（2）【詳解】（1）設地球半徑為R，則由幾何關系得①對地球表面某物，有②對空間站，有③以上各式聯(lián)立，解得（2）對航天員，有④由①②④聯(lián)立，解得14．(本題14分)如圖所示，一小球從平臺上水平拋出，恰好落在鄰近平臺的一傾角為α=53°的光滑斜面頂端，并剛好沿光滑斜面下滑，已知斜面頂端與平臺的高度差h