山西省太原市2020-2021学年高一下学期期末物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．关于以下研究中采用的物理学方法，描述正确的是（　　）

A．卡文迪什用扭秤测引力常量，采用了理想实验法

B．计算变力做功时，把位移分成若干小段，每段中受力视为恒力……，这是等效替代法

C．由牛顿运动定律和运动学公式推出动能定理，采用了演绎推理法

D．对不同情景分别由理论探究得到机械能守恒定律，采用了控制变量法

2．按照相对论的时空观，下列说法正确的是（　　）

A．时间和空间都是于物体及其运动而存在的

B．在不同的惯性参考系中，光的传播速度都是相同的

C．运动物体的长度跟物体的运动快慢无关

D．在高速运动的飞机上，原子钟的计时会变快

3．在我国的北方，屋顶常常修成倾角一定的“人”字形斜坡。现从坡顶释放一小球，用表示它的动能、x表示它发生的位移，不考虑空气阻力，下列四个图像大致正确的是（　　）

A． ．

C． ．

4．“天问一号”着陆器落到火星表面后，释放出我国首辆火星车─祝融号。已知火星质量为地球质量的p倍、半径为地球半径的q倍，地球表面的重力加速度为g。不考虑火星的自转，则质量为m的祝融号在火星表面受到火星的引力为（　　）

A． ． ． ．

5．4月29日，我国空间站核心舱“天和"在海南文昌航天发射场发射升空，准确进入离地高度约为300km的圆轨道上运行。已知“天和”的质量为m、运行周期为T、轨道半径为r，地球半径为R，引力常量为G，则可知（　　）

A．“天和”运行的周期大于地球自转的周期

B．“天和”运行的速度大于第一宇宙速度

C．“天和”的动能为

D．地球的质量为

6．速度，其实也是一种破坏力！一只0.40kg的飞鸟在空中与速度为900km/h的飞机相撞后嵌到了飞机上，则可估算出飞机对飞鸟做的功约为（　　）

A． ． ． ．

7．据报道，天文学家在太阳系内发现了一颗公转周期最短的小行星——2019LF6，该岩石小行星的直径约1km，绕圆轨道公转的周期约为151d。而聚集了50万颗以上小行星的小行星带，位于火星和木星轨道之间。则小行星2019LF6（　　）

A．轨道位于小行星带内

B．自转周期小于其他小行星的自转周期

C．公转线速度的值大于火星公转线速度的值

D．公转向心加速度的值小于地球公转向心加速度的值

8．如图，弹性细轴上端固定一乒乓球，下端固定在地面上，开始时弹性轴竖直（弹性势能为0），乒乓球处于静止状态。某次练习时，小孩挥拍瞬时水平猛击乒乓球，球刚好能触到地面（此时球速为0）。不考虑空气阻力及弹性轴的质量，则在球从最高点到达地面的过程中（　　）

A．乒乓球的动能与其重力势能之和保持不变

B．乒乓球减少的机械能等于弹性轴增加的弹性势能

C．弹性轴增加的弹性势能等于球拍对球做的功

D．乒乓球减少的动能等于弹性轴增加的弹性势能

9．3月1日，“高空抛物罪”正式入刑，以法律的名义维护了我们头顶上的安全！2月14日，石家庄市某小区内，一棵大白菜突然从天而降，与一位回家的女子擦肩而过，所幸未造成人员伤亡。经调查，白菜是从9层、27m高处掉落的。设白菜的质量为2.0kg，受到的空气阻力恒为其重力的0.1倍，取，则（　　）

A．下落过程中，白菜的机械能守恒

B．下落过程中，合力对白菜做负功

C．落地前的瞬间，白菜的动能为540J

D．落地前的瞬间，重力对白菜做功的功率为

10．从地面竖直向上抛出一物体，取地面为重力势能零点，该物体的机械能E和它的重力势能随高度h的变化如图所示。取，结合图中数据可知（　　）

A．抛出时，物体的速度为

B．物体受到的阻力大小为10N

C．在3m处，物体的动能为25J

D．在0~2m的过程中，物体的动能减少了80J

二、多选题

11．下列说法正确的是（　　）

A．在描述高速奔向火星的“天问一号”的运动时，牛顿力学不适用

B．量子力学可以很好地解释电子、质子等微观粒子的运动规律

C．当物体的速度远小于光速时，相对论物理学与经典力学的结论没有区别

D．当普朗克常量不可忽略时，量子力学和牛顿力学的结论没有区别

12．最初，天文学家认为小行星2021PDC撞击地球的概率只有。然而随着发展，这一风险近期被提升到，这是一个需要国际关注的概率。2021PDC的圆轨道是偏心的，M点距太阳最远，为1.60AU；N点最近，为0.92AU。目前，正以约5km/s的速度接近我们的地球。下列说法正确的是（　　）

A．在偏心圆轨道上运行时，2021PDC仅受太阳引力的作用

B．在偏心圆轨道上运行时，2021PDC受地球的引力不可忽略

C．从M到N的过程中，太阳对2021PDC的引力不做功

D．靠近地球的过程中，地球对2021PDC的引力做正功

13．关于功和能的关系，下列说法正确的是（　　）

A．功等于能，能等于功

B．做功的过程就是能量转化的过程

C．功可以转化为能，能也可以转化为功

D．做了多少功，就有多少能量发生了变化

14．质量为2.0kg的物块，在合力F的作用下由静止开始运动，F随时间t的变化如图所示，则（　　）

A．时物块的速率为1.0m/s ．时物块的动能为2.0J

C．内，F对物块做的总功为0 ．内F对物块一直做负功

15．在套圈游戏中，王成从O点分别水平抛出两个相同的小环，两小环P、Q分别落到地面上的M点和N点，如图所示。不计空气阻力，可以判断（　　）

A．从抛出到落地，P和Q速度的变化量相同

B．从抛出到落地，P和Q动能变化量相同

C．在落地前的瞬间，P和Q的速度大小相等

D．在落地前的瞬间，重力对P和Q做功的功率相等

三、实验题

16．在用如图的装置探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系时，主要实验步骤如下：

①测出滑块（包括遮光片）的质量m以及遮光片的宽度d；

②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧；

③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；

④释放滑块，记录滑块通过光电门的遮光时间，算出滑块的速度；

⑤重复步骤③④，测出多组v与x的值。

回答下列问题：（用已知和测得物理量的符号表示）

（1）滑块通过光电门时的速度______；

（2）弹簧的弹性势能______。

（3）处理数据发现v与x成正比，则弹簧的弹性势能与形变量x的关系满足______。

A．            B．            C．            D．

17．在用落体法做“验证机械能守恒定律”的实验中：（计算结果保留三位有效数字）

（1）下列操作对减小实验误差有利的是______；

A．精确测量出重物的质量

B．两限位孔在同一竖直线上

C．重物选用质量和密度较大的金属锤

（2）图1是实验中打出的一条纸带。其中O为下落的起始点，相邻两点的时间间隔为0.02s，可计算出打下B点时重物的速度______；

（3）以重物下落的高度为横坐标、为纵坐标建立图2的坐标系。算出的值并描在图中，连同已描出的点作出图像______；

（4）若系统的机械能守恒，则根据图像可计算出太原的重力加速度______。

（5）已知太原地区的重力加速度。若实验的相对误差时可认为规律得到验证，计算该实验的相对误差并得到实验结论：______。

四、解答题

18．项目化学习中，同学们制作并成功发射了水火箭。假设水火箭发射后始终在竖直方向上运动。在水火箭向下喷水时，可认为火箭做的是加速度的匀加速直线运动。已知从火箭开始喷水到喷水结束经历的时间为4.0s，水火箭壳体的质量，取，求：

（1）喷水结束时火箭的高度；

（2）从发射到喷完水的过程中，火箭壳体克服重力做的功。

19．2021年5月1日，太原市滨河自行车专用道正式开通，对开展全民健身运动、建设绿色生态城市起到了重要作用。周日，某同学骑自行车行驶在一段平直的专用道上，他和自行车的总质量为65kg，所受阻力恒为人车总重的0.04倍，匀速骑行时该同学的输出功率为156W，取，求：

（1）自行车和人受到阻力的大小；

（2）自行车速度的大小。

20．2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星南部预选着陆区。着陆的最后阶段，着陆器在某一高度处悬停后关闭发动机开始自由下落，到达距火星表处的速度、方向竖直向下，落到火面时的速度。已知火星的半径，不计空气阻力，求：

（1）火星表面的重力加速度；

（2）火星的“第一宇宙速度”。

21．冰壶比赛时，运动员用水平方向的力推着冰壶从底线出发，沿水平冰面直线滑行4m到前掷线时释放冰壶，之后冰壶继续沿直线滑行了26m进入大本营后停下、已知冰壶的质量为20kg，冰壶与冰面间的动摩擦因数，取，求运动员对冰壶做的功及放手时冰壶速度的大小。

22．如图，足够长的光滑斜面倾角，两相同小物块A、B质量均为m，用劲度系数为k的轻质弹簧连接。C为固定在斜面上的挡板，A通过一根轻绳跨过光滑定滑轮与质量同样为m的物块D相连。用手托住D，使轻绳伸直但没有弹力。现将D由静止释放，已知运动中D始终未落地，不考虑空气阻力，求：

（1）从释放D到B离开C时，A发生的位移；

（2）B离开C时，D的速率。

23．AB是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道，半径，O为圆心，OA与竖直方向OB的夹角。BC是长度的水平传送带，正以的速度顺时针匀速转动，AB与BC平滑衔接。质量的小物块从A处由静止下滑，已知物块与传送带间的动摩擦因数为，取。

（1）求物块到达B点时受圆弧轨道的弹力；

（2）从B到C，物块与传送带间产生的热量。

24．如图所示，半径为R的半圆轨道ABC光滑，与倾角的粗糙斜面DC相切于C点，圆轨道的直径AC与斜面垂直。P是与轨道ABCD位于同一竖直面内的点，与A点的高度差为。从P点用玩具水平射出一质量为m的弹丸，弹丸恰好从A点无碰撞地切入圆轨道内侧，经圆轨道后最远能到达斜面上与A点等高的D点。已知重力加速度为g，取，，不计空气阻力。求：

（1）玩具对弹丸做的功；

（2）弹丸受斜面的阻力与其对斜面压力的比值k；

（3）设k保持不变，求弹丸经圆轨道最低点B时对轨道压力的最小值。

参：

1．C

【详解】A．卡文迪什用扭秤测引力常量，采用了放大法。A错误；

B．计算变力做功时，把位移分成若干小段，每段中受力视为恒力……，这是微元法。B错误；

C．由牛顿运动定律和运动学公式推出动能定理，采用了演绎推理法。C正确；

D．对不同情景分别由理论探究得到机械能守恒定律，采用了归纳法。D错误。

故选C。

2．B

【详解】A．相对论的时空观认为时间和空间与物体及其运动都有关系，故A错误；

B．相对论的时空观认为在不同的惯性参考系中，光的传播速度都是相同的，故B正确；

C．相对论的时空观认为运动物体的长度跟物体的运动快慢有关，故C错误；

D．相对论的时空观认为在高速运动的飞机上，原子钟的计时会变慢，故D错误。

故选B。

3．A

【详解】根据动能定理有

斜坡的倾角不变时，小球的动能与其位移成正比，所以A正确；BCD错误；

故选A。

4．A

【详解】在地球根据万有引力与重力的关系得

在火星，同理有

故选A。

5．D

【详解】A．地球同步卫星离地面的高度为36000km，根据

解得

则“天和”运行的周期小于同步卫星的周期，则小于地球自转的周期，所以A错误；

B．根据

解得

则轨道半径越大，卫星的运行速度越小，则“天和”运行的速度小于第一宇宙速度，所以B错误；

C．根据

“天和”的动能为

所以C错误；

D．根据

解得

所以D正确；

故选D。

6．B

【详解】飞鸟的初速度相比飞机速度可忽略不计，所以根据动能定理得

故选B。

7．C

【详解】A．小行星2019LF6的周期小于地球的公转周期，所以根据开普勒第三定律可知该小行星距太阳的距离小于地球到太阳的距离，而小行星带距离太阳的距离大于地球到太阳的距离，所以小行星2019LF6的轨道不在小行星带内。A错误；

B．自转周期，由于条件不足，无法判断。B错误；

C．根据牛顿第二定律得可知，小行星2019LF6公转线速度的值大于火星公转线速度的值。C正确；

D．根据牛顿第二定律得可知，小行星2019LF6公转向心加速度的值大于地球公转向心加速度的值。D错误。

故选C。

8．B

【详解】A．乒乓球的动能、重力势能及其弹性轴的弹性势能之和保持不变，因为弹性势能增大，所以乒乓球的动能与其重力势能之和逐渐减小。A错误；

BD．乒乓球的动能、重力势能及其弹性轴的弹性势能之和保持不变，所以乒乓球减少的机械能等于弹性轴增加的弹性势能。B正确，D错误；

C．球拍对球做的功等于球的初动能，所以弹性轴增加的弹性势能大于球拍对球做的功。C错误。

故选B。

9．D

【详解】A．除了重力之外还有阻力做功，所以白菜的机械能不守恒，故A错误；

B．下落过程中，白菜的速度增大，动能增大，所以合力对白菜做正功，故B错误；

C．由动能定理得

代入数据得

故C错误；

D．由

可得落地前瞬间白菜的速度

则落地前瞬间重力的功率

故D正确。

故选D。

10．C

【详解】A．抛出时，物体的动能为

物体的势能为

由图像可知图像的斜率表示重力则有

联立解得

所以A错误；

B．根据功能关系，除了重力外的外力所做的功等于机械能的变化量，有

由图像可知

物体受到的阻力大小为5N，所以B错误；

C．在3m处，物体的机械能为

在3m处，物体的重力势能为

在3m处，物体的动能为

所以C正确；

D．根据动能定理有，在0~2m的过程中，物体的动能减少了

则在0~2m的过程中，物体的动能减少了50J，所以D错误；

故选C。

11．BC

【详解】A．高速奔向火星的“天问一号”属于宏观低速，故牛顿力学适用，故A错误；

B．量子力学可以很好地解释电子、质子等微观粒子的运动规律，故B正确；

C．当物体的速度远小于光速时，相对论物理学与经典力学的结论没有区别，故C正确；

D．当普朗克常量不可忽略时，粒子的大小由宏观过渡到微观，量子力学和牛顿力学的结论有区别，故D错误。

故选BC。

12．BD

【详解】AB．在偏心圆轨道上运行时，2021PDC受太阳引力的作用，同时也受地球的引力，所以A错误；B正确；

C．根据开普勒第二定律，近地点的速度大于远地点的速度，则从M到N的过程中，太阳对2021PDC的引力做正功，所以C错误；

D．靠近地球的过程中，地球对2021PDC的引力做正功，所以D正确；

故选BD。

13．BD

【详解】AC．功是能量转化的量度。功是过程量，能是状态量。AC错误；

BD．做功的过程就是能量转化的过程, 做了多少功，就有多少能量发生了变化。BD正确。

故选BD。

14．AD

【详解】A．时物块的速率为

所以A正确；

B．时物块的速度为

时物块的动能为

所以B错误；

C．物体在前2s做匀加速直线运动，后2s做匀减速直线运动，则时物块的速度为

根据动能定理有

所以内，F对物块做的总功为1.0J，则C错误；

D．内F对物块一直做负功，所以D正确；

故选AD。

15．ABD

【详解】A．从抛出到落地，由于高度相同，根据

可知，两小环的运动时间相同，根据加速度定义公式有

则P和Q速度的变化量相同，所以A正确；

B．从抛出到落地，根据动能定理可知

由于高度、质量相同，则P和Q动能变化量相同，所以B正确；

C．由于Q的水平位移较大，则Q的水平速度较大，两环在竖直方向的速度大小相等，则在落地前的瞬间，P和Q的速度大小不相等，所以C错误；

D．重力的瞬时功率为

由于两环在竖直方向的速度大小相等，在落地前的瞬间，重力对P和Q做功的功率相等，所以D正确；

故选ABD。

16．               C

【详解】(1)[1] 滑块通过光电门时的速度

(2)[2]根据能量守恒得弹簧的弹性势能

(3)[3]因为弹性势能与速度的平方成正比，所以弹性势能与形变的平方成正比。故选C。

17．     BC     2.51          9.57     由于，故在误差允许范围内，重物的系统机械能守恒

【详解】（1）[1]A．由机械能守恒公式

可知质量可以约掉，所以精确测量出重物的质量不能减小误差，故A错误；

B．两限位孔在同一竖直线上可以减小纸带与限位块之间的摩擦，从而可以减小实验误差，故B正确；

C．实验选择的重物应该相对质量较大，体积较小即密度较大的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故C正确；

（２）[2]由中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度可得B点的速度

代入数据得

（3）[3由公式

可知图像是一条过原点的直线，连线时尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，图像如下图所示

（4）[4]由

可得图像的斜率

（5）[5]由于

故在误差允许范围内，重物得机械能守恒。

18．（1）；（2）

【详解】（1）喷水结束时火箭的高度为

（2）从发射到喷完水的过程中，火箭壳体克服重力做的功

19．（1）；（2）

【详解】（1）自行车和人受到阻力的大小

（2）自行车去匀速运动时，有牵引力等于阻力，则有

匀速骑行时该同学的输出功率为

解得

20．（1）；（2）

【详解】设火星表面重力加速度为g，由运动学公式

解得

（2）由公式

联立解得

21．，

【详解】设运动员对冰壶做功为，放手时冰壶的速度为v，对全过程由动能定理得

代入数据得

对放手后到大本营由动能定理得

解得

22．（1）；（2）

【详解】（1）释放D前，对A有

物块B离开挡板C时，对物块B

联立解得

（2）由于

故释放D时与B离开挡板C时弹簧的弹性势能相等，物块B离开挡板C时A、D的速度相同设为v，由机械能守恒

解得

23．（1）；（2）

【详解】（1）由机械能守恒可得

设物块在B点所受弹力为N，由牛顿第二定律

代入数据联立解得

（2）因为

所以物体滑上传送带后开始做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得其加速度大小为

根据运动学公式可知物体与传送带共速所需时间

t时间内物体的位移为

t时间内传送带位移为

物体和传送带共速后摩擦力突变为零，所以物体与传送带间产生的热量

24．(1) ； (2) ； (3) 

【详解】(1)从P到A，弹丸做平抛运动，有

，

解得

玩具对弹丸做的功为

(2)从P到D点，根据动能定理得

解得

弹丸受斜面的阻力与其对斜面压力的比值

(3)从D点返回，设弹丸在圆弧轨道运动的最高点在O点水平线以下，则根据动能定理得

解得

假设成立。之后弹丸返回，滑回粗糙斜面，之后再在斜面和圆弧轨道间往复运动，直到无法滑上斜面，之后一直在B点与过C点水平线间的圆弧往复运动，此时对B的压力最小，从C到B，根据动能定理有

在B点，根据牛顿第二定律得

解得

根据牛顿第三定律，弹丸对轨道压力的最小值为1.4mg。