2020-2021学年四川省资阳市高一(下)期末物理试卷(Word+答案)

一、选择题（本题共10小题，每小题4分．在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，第7-10题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．）

1．（4分）关于物理学家和物理学史，下列说法正确的是（　　）

A．牛顿提出了日心说，并且发现了万有引力定律

B．开普勒观测出了行星的轨道数据，并总结出了行星运动三大定律

C．卡文迪许利用扭秤装置和科学放大思想，比较准确地测出了引力常量

D．伽利略提出了日心说

2．（4分）生活中的曲线运动随处可见，关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）

A．物体做曲线运动的原因是物体所受合力的方向与加速度的方向不相同

B．圆周运动物体所受的合力提供向心力

C．曲线运动速度方向一定不断改变，加速度方向也一定不断改变

D．做圆周运动的物体速度和向心力一定变化

3．（4分）有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演台的侧壁高速行驶，在水平面内做匀速圆周运动。图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h。如果增大高度h，则下列关于摩托车说法正确的是（　　）

A．对侧壁的压力N增大

B．做圆周运动的周期T不变

C．做圆周运动的线速度增大

D．做圆周运动的向心力F增大

4．（4分）国产大飞机C919是我国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的喷气式民用飞机，于2017年5月5日成功首飞。如图所示，飞机在起飞过程中的某时刻水平分速度为35m/s，竖直分速度为25m/s，已知在此后的1min内，飞机在水平方向做加速度为1m/s2的匀加速直线运动，竖直方向做加速度为2m/s2的匀加速直线运动。关于这1min内飞机的运动与受力情况，下列说法正确的是（　　）

A．飞机做匀变速直线运动

B．10s末，飞机的速度方向与水平方向的夹角为45o

C．前10s内，飞机竖直方向的平均速度为30m/s

D．前10s内，水平方向的分位移与竖直方向分位移之比为5：3

5．（4分）北京冬奥会将在2022年2月4日至2022年2月20日在北京和张家口联合举行这是北京和张家口历史上第一次举办冬季奥运会。如图，某滑雪运动员从弧形坡面上滑下沿水平方向飞出后又落回到斜面上。若斜面足够长且倾角为θ。某次训练时，运动员从弧形坡面先后以速度v0和3v0水平飞出，飞出后在空中的姿势保持不变。不计空气阻力，则（　　）

A．运动员先后落在斜面上时速度的方向不同

B．运动员先后落在斜面上位移之比为1：3

C．运动员先后落在斜面上速度的变化量之比为1：3

D．运动员先后落在斜面上动能的变化量之比为1：3

6．（4分）质量m＝400kg的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变，在18s末汽车的速度恰好达到最大。下列说法正确的是（　　）

A．汽车受到的阻力200N

B．汽车的最大牵引力为600N

C．8s～18s过程中汽车牵引力做的功为8×103J

D．汽车在做变加速运动过程中的位移大小为91m

7．（4分）如图所示，a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的四颗人造卫星。其中a、c的轨道相交于点P，b、d在同一个圆轨道上。某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方。下列说法中正确的是（　　）

A．a、c的加速度大小相等，且大于d的加速度

B．b、d存在相撞危险

C．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度

D．a、c的线速度大小相等，且大于d的线速度

8．（4分）一质量为m＝2kg的圆环套在固定的光滑杆上，如图，杆倾角为θ＝53°，圆环用轻绳通过光滑定滑轮与质量M＝2.7kg的物块相连。现将圆环拉到A位置（AO水平）由静止释放，圆环沿杆向下运动可到达最低位置B。已知OC垂直于杆，AO长为m，g取10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。则圆环（　　）

A．到达C位置时，物块的速度为5m/s

B．到达C位置时，圆环的速度为5m/s

C．从A运动到B的过程中，圆环的机械能先增加后减小

D．B点与A点关于C对称

9．（4分）A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，发生碰撞前后的v﹣t图线如图所示，由图线可以判断（　　）

A．A、B的动量变化量一定相同

B．A、B的质量之比为5：3

C．A的动能增加量一定等于B的动能减少量

D．A对B做多少负功，B对A就做多少正功

10．（4分）如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处由静止释放。某同学在研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程，他以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下方向建立坐标轴Ox，做出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度为g。以下判断正确的是（　　）

A．当x＝h+x0，重力势能与弹性势能之和最小

B．最低点的坐标为x＝h+2x0

C．小球受到的弹力最大值大于2mg

D．小球动能的最大值为

二、探究与实验题（本题共2个小题，共16分．请按题目要求将答案填写在答题卡中对应题目的横线上）

11．（6分）“验证动量守恒定律”的实验，图中斜槽与水平槽平滑连接，安装好仪器后开始实验。先不放被碰小球，使入射小球从斜槽上的A点由静止滚下，重复实验若干次；然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的槽口边缘B处，再使入射小球从斜槽上的A点由静止滚下，再重复实验若干次，在白纸上记录下挂于槽口B的重垂线在记录纸上的竖直投影O点和各次实验时小球落点的平均位置M、P、N，已知入射小球和被碰小球的质量分别为m1、m2，且m1＝2m2，则：

（1）未放被碰小球时入射小球的落点是 　 　，放了被碰小球后入射小球的落点是 　 　；（填“M”“N”或“P”）

（2）在实验操作中入射小球每次都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，其目的是 　 　；

（3）在误差允许的范围内若测得 　 　，则可表明碰撞过程中两小球组成的系统满足动量守恒定律。（结果用装置图中的字母表示）

12．（10分）在利用如下图装置“验证机械能守恒定律”的实验中：

（1）下列器材中不必要的一项是 　 　（只需填字母代号）；

A．重物

B．天平

C．纸带

D．毫米刻度尺

E.交流电源

（2）关于本实验，以下说法正确的是 　 　；

A．图中两限位孔必须在同一竖直线上

B．实验时要先松开纸带后接通电源

C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器

D．实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用

（3）在实验中，质量m＝0.5kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s。那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量Ep＝　 　J，此过程中物体动能的增加量Ek＝　 　J。（取g＝9.8m/s2，保留三位有效数字）

（4）另一位同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以v2为纵轴作出了如图所示的图线，图线的斜率近似等于 　 　。

A．4.9

B．9.8

C．19.6

D．无法确定

三、论证与计算（本题共3小题，共44分．解答时应写出必要的文字说明、公式、方程式和重要的演算步骤，只写出结果不得分，有数值计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位）

13．（10分）2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。假设“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动周期为T。已知火星的半径为R，火星表面的重力加速度的大小为g，引力常量为G，不考虑火星的自转影响。求：

（1）火星的质量M；

（2）火星的第一宇宙速度v；

（3）“天问一号”绕火星飞行时距离火星表面的高度h。

14．（14分）如图，半径R＝0.5m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点。半径OA、OC与OB的夹角分别为α＝53°和β＝37°。将一个质量m＝0.5kg的物体（视为质点）从A点左侧高为h＝0.8m处的P点水平抛出，恰从与P点水平距离为l＝1.2m的A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物体与轨道CD间的动摩擦因数μ＝0.8，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：

（1）物体水平抛出时的初速度大小v0；

（2）物体经过B点时对圆弧轨道压力大小FN；

（3）物体在轨道CD上运动的距离x（结果保留两位小数）。

15．（20分）如图所示，光滑水平面上有一质量M＝1.98kg的小车，车的B点右侧的上表面是粗糙水平轨道，车的B点的左侧固定以半径R＝0.7m的光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在B点相切，车的最右端D点固定轻质弹簧，弹簧处于自然长度其左端正好对应小车的C点，B与C之间距离L＝0.9m，一个质量m＝2kg的小物块，置于车的B点，车与小物块均处于静止状态，突然有一质量m0＝20g的子弹，以速度v0＝500m/s击中小车并停留在车中，设子弹击中小车的过程时间极短，已知小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10m/s2。求：

（1）子弹在陷入小车过程中受到的冲量I；

（2）通过计算判断小物块是否能达到圆弧轨道的最高点A？并求当小物块再次回到B点时速度v1的大小；

（3）若已知弹簧被小物块压缩的最大压缩量xm＝10cm，求弹簧的最大弹性势能Epm。

2020-2021学年四川省资阳市高一（下）期末物理试卷

试题解析

一、选择题（本题共10小题，每小题4分．在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，第7-10题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．）

1．【解答】解：AD、哥白尼提出了日心说，牛顿发现了万有引力定律，故AD错误；

B、开普勒在第谷观测的数据基础上，潜心研究并总结出了行星运动三大定律，故B错误；

C、牛顿发现万有引力定律之后，卡文迪许利用扭秤装置和科学放大思想，比较准确地测出了引力常量，故C正确。

故选：C。

2．【解答】解：A、曲线运动的条件为：物体所受合力（或加速度）的方向跟它的速度方向不在同一条直线上，而加速度和合力的方向是相同的，故A错误；

B、物体做匀速圆周运动时，所受的合力一定是向心力，非匀速圆周运动的合力不是向心力，故B错误；

C、曲线运动的速度不断改变，加速度不一定改变，如平抛运动，加速度不变，故C错误；

D、圆周运动也是曲线运动，做圆周运动的物体，速度方向一定变化；由于做匀速圆周运动物体的向心力的方向始终指向圆心，方向不断变化，所以向心力也是变化的，故D正确；

故选：D。

3．【解答】解：A、摩托车做匀速圆周运动，提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力F的合力，作出受力分析示意图。

侧壁对摩托车的支持力F＝不变，则摩托车对侧壁的压力不变。故A错误。

B、如图，向心力Fn＝mgtanθ，m，θ不变，向心力大小不变，根据牛顿第二定律得Fn＝m，h越高，r越大，Fn不变，则T越大，故BD错误。

C、根据知，向心力大小不变，h越高，r越大，则线速度越大，故C正确。

故选：C。

4．【解答】解：A、设飞机在某时刻速度的方向与水平夹角为α，则有：tanα＝＝＝，

设飞机的加速度的方向与水平夹角为β，则有：tanβ＝＝，可知飞机的速度的方向与加速度的方向不相同的，依据矢量的合成法则，飞机做匀变速曲线运动，故A错误；

B、飞机在竖直方向上匀加速直线运动，由竖直分速度为v0y＝25m/s，竖直方向做加速度为a＝2m/s2，在水平方向上匀加速直线运动，由水平分速度为v0x＝35m/s，水平方向做加速度为a＝1m/s2，依据v＝v0+at，则在10s末，竖直方向分速度为：vy＝25m/s+2×10m/s＝45m/s，同理，在水平方向分速度为：vx＝35m/s+1×10m/s＝45m/s，根据矢量的合成法则，及三角知识，则有：tanθ＝＝1，所以飞机的速度方向与水平方向的夹角为45o，故B正确；

C、依据＝，可知，在前10s内，飞机竖直方向的平均速度为：y＝＝35m/s，故C错误；

D、在水平方向上，飞机在10s内做匀加速直线运动，那么水平方向的平均速度为：x＝m/s＝40m/s，根据x＝t，可知，在前10s内，水平方向的分位移为：xx＝40×10m＝400m，而竖直方向分位移为：xy＝35×10m＝350m，因此它们的之比为8：7，故D错误。

故选：B。

5．【解答】解：A、设运动员落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角为α，根据平抛运动的推论tanα＝2tanθ，因为θ不变，运动员先后落在斜面上时速度的方向与水平方向的夹角不变，所以运动员先后落在斜面上时速度的方向相同，故A错误；

B、根据平抛运动tanθ＝＝，解得t＝，运动员先后落在斜面上时间之比为＝＝，运动员先后落在斜面上位移为L＝，运动员先后落在斜面上位移之比为＝＝，故B错误；

C、运动员先后落在斜面上速度的变化量之比为＝＝，故C正确；

D、运动员先后落在斜面上动能的变化量ΔEk＝m[（gt）2+v2]﹣mv2＝mg2t2，运动员先后落在斜面上动能的变化量之比为＝＝，故D错误。

故选：C。

6．【解答】解：A、当牵引力等于阻力时，速度取到最大值，则有：f＝，故A错误；

B、汽车做匀加速运动的牵引力最大，则有：F＝，故B错误；

C、8s末汽车达到最大功率，则据W＝Pt＝8×103×（18﹣8）J＝8×104J，故C错误；

D、汽车做变加速运动过程中，只有牵引力与阻力做功，据动能定理有：，代入数据可解得s＝91m，故D正确。

故选：D。

7．【解答】解：根据万有引力用来提供向心力可得：，，

A、由a＝可知：a、c的轨道半径相同，则加速度大小相同，大于d的加速度，故A正确；

B、b、d在同一轨道上运行，轨道半径相同，其线速度大小相等，二者不会相遇，不存在相撞的危险，故B错误；

C、由可知：b的角速度小于a、c的角速度，故C错误；

D、由可知：a、c在轨道半径相同，则线速度大小相等，且大于d的线速度，故D正确；

故选：AD。

8．【解答】解：AB、由于图中杆子与水平方向成53°，根据几何关系可得：

OC＝AO•sin53°＝＝m，AC＝AO•cos53°＝＝1m

所以圆环运动到C时，圆环下落的高度为：h＝AC•sin53°＝1×0.8m＝0.8m

物块下落的高度：H＝AO﹣OC＝

当圆环到达C点时，与圆环相连的绳子此时垂直杆子方向的速度为零，则物块的速度为零；

以圆环和物块组成的系统为研究对象，由机械能守恒定律得：MgH+mgh＝mv2，解得：v＝5m/s，故A错误，B正确；

C、圆环由A点运动到C点的过程中，绳子的拉力对圆环做正功，其机械能增加，由C点运动到B点的过程中，绳子的拉力对圆环做负功，其机械能减小，故C正确；

D、圆环沿杆向下运动可到达最低位置B，此时圆环和物块的速度均为零；

假设B点与A点关于C对称，物块刚好回到原来的位置，其的机械能变化为零；根据机械能守恒定律可知圆环重力势能的减少量等于圆环动能的增加量，此时圆环的动能不为零，与题干条件矛盾，故D错误。

故选：BC。

9．【解答】解：A、两物体碰撞过程A、B两物体动量变化量大小相等、方向相反，两物体动量变化量不同，故A错误；

B、由图示图象可知，碰撞前A、B的速度分别为：vA＝1m/s，vB＝5m/s，碰撞后A、B的速度分别为：vA′＝6m/s，vB′＝2m/s

取碰撞前A的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mAvA+mBvB＝mAvA′+mBvB′，解之：mA：mB＝3：5，故B错误；

C、设A的质量为3m，则B的质量为5m，碰撞过程A的动能增加量为：△PA＝mAvA′2﹣mAvA2＝×3m×62﹣×3m×12＝52.5m

碰撞过程B的动能的减少量为：PB＝mBvB2﹣mBvB′2＝×5m×52﹣×5m×22＝52.5m，A的动能增加量一定等于B的动能减少量，故C正确；

D、碰撞过程A、B间的作用力为作用力与反作用力，它们大小相等、方向相反，它们的位移大小相等，则A对B做多少负功，B对A就做多少正功，故D正确；

故选：CD。

10．【解答】解：A、根据乙图可知，当x＝h+x0，小球的重力等于弹簧的弹力，此时小球具有最大速度，以弹簧和小球组成的系统，机械能守恒可知，重力势能与弹性势能之和最小，故A正确；

B、根据运动的对称性可知，小球运动的最低点大于h+2x0，小球受到的弹力最大值大于2mg，故B错误，C正确；

D、小球达到最大速度的过程中，根据动能定理可知，故小球动能的最大值为，故D正确

故选：ACD。

二、探究与实验题（本题共2个小题，共16分．请按题目要求将答案填写在答题卡中对应题目的横线上）

11．【解答】解：（1）根据实验过程，不放被碰小球时，让入射小球A滑落一次，记录一次平抛的落点P。然后放上被碰小球B，发生碰撞后，两个小球分别落在M和N点，其中M点是入射小球A碰撞后的落点，重复上述过程若干次，找到P、M、N的平均位置；

（2）入射小球A每次都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，是保证每次小球A到达槽口时的速度相同，即碰撞前的速度一定；

（3）由动量守恒定律可知，如果动量守恒，则应保证：m1v＝m1v1+m2v2，因为平抛运动的时间相等，则水平位移可以代表速度，OP是A球不与B球碰撞平抛运动的水平位移，该位移可以代表A球碰撞前的速度，OM是A球碰撞后平抛运动的水平位移，该水平位移可以代表碰撞后A球的速度，（ON）是碰撞后B球的水平位移，该水平位移可以代表碰撞后B球的速度，当所测物理量满足表达式：m1•OP＝m1•OM+m2•ON，又因为m1＝2m2，所以上式又简化为：2OP＝2OM+ON，或者2MP＝ON，说明两球碰撞遵守动量守恒定律。

故答案为：（1）P、M；（2）使入射小球每次都以相同的速度或动量到达槽口；（3）2OP＝2OM+ON 或2MP＝ON

12．【解答】解：（1）在用自由落体“验证机械能守恒定律”时，我们是利用自由下落的物体带动纸带运动，通过打点计时器在纸带上打出的点求得动能及变化的势能；

故在实验中要有重物、纸带和打电计时器，而打点计时器需要交流电源。而在数据处理中物体的质量可以消去，故不需要测物体的质量，故不用天平；

故选：B

（2）A、两限位孔在同一竖直线上，这样可以减小纸带与限位孔的阻力，故A正确；

B、为了有效利用纸带，应先打开计时器电源再释放纸带，故B错误；

C、将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器这，这样能有效利用纸带，故C正确；

D、本实验产生误差的主要原因是因为重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用，故D正确；

故选：ACD

（3）从O开始到打下B点，根据重力做功与重力势能的关系得：ΔEp＝mghOB＝0.50×9.80×0.2325J＝1.14J，故重物的重力势能减少量为1.14J。

  由匀变速直线运动的规律，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，所以vB＝＝＝2.125m/s，那么动能的增加量ΔEk＝＝＝1.13J。

（4）从开始下落到打下某一点，若机械能守恒，则有：mgh＝，变形得：＝gh，所以﹣h图象斜率k＝g的过原点的直线，所以ACD错误，B正确。

故选：B

故答案为：（1）B；（2）AD；（3）1.14，1.13；（4）B

三、论证与计算（本题共3小题，共44分．解答时应写出必要的文字说明、公式、方程式和重要的演算步骤，只写出结果不得分，有数值计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位）

13．【解答】解：（1）忽略火星自转，对火星表面质量为m的物体，其重力等于万有引力，有：

解得火星的质量M＝

（2）忽略火星自转，设火星近地卫星的质量为m0，根据万有引力定律，有：

解得火星的第一宇宙速度

（3）设天问一号质量为m′，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有：，其中r＝R+h

联立解得：h＝

答：（1）火星的质量M为；

（2）火星的第一宇宙速度v为；

（3）“天问一号”绕火星飞行时的距离火星表面的高度h为。

14．【解答】解：

（1）物体恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道，平抛运动规律，有：

h＝

tan

联立解得：v0＝3m/s

（2）物体从P至B点的过程，由机械能守恒，有：

经过B点时，由圆周运动向心力公式有：

由牛顿第三定律有：FN＝FN′

联立解得：FN＝34N

（3）根据题意由μmgcos37°＞mgsin37°可知，物体沿轨道CD向上作匀减速运动，速度减为零后将不会下滑。从B到上滑至最高点的过程，由动能定理有：

解得：x≈1.09m

答：（1）物体水平抛出时的初速度大小为3m/s；

（2）物体经过B点时对圆弧轨道压力大小为34N；

（3）物体在轨道CD上运动的距离为1.09m。

15．【解答】解：（1）已知子弹质量m0＝20g＝0.02kg

子弹在击中小车的过程，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律得

   m0v0＝（m0+M）v

可得v＝5m/s

对子弹，根据动量定理有：

  I＝m0v﹣m0v0

解得：I＝﹣8.9N•s，负号表示方向水平向左

（2）设小物块运动到圆轨道的最高点时子弹、小车和小物块速度相同，设三者共同速度为v共1，根据三者组成的系统水平方向动量守恒和机械能守恒有：

   （m0+M）v＝（m0+M+m）v共1

  （m0+M）v2＝mgh+（m0+M+m）v共12

解得：h＝0.625m＜R＝0.7 m，所以小物块不能达到圆弧轨道的最高点A。

设小物块再次回到B点时，车和子弹的共同速度为v2，根据三者组成的系统水平方向动量守恒和机械能守恒有：

  （m0+M）v＝（m0+M）v2+mv1

    （m0+M）v2＝（m0+M）v22+mv12

解得：v1＝5m/s

（3）设当弹簧具有最大弹性势能Epm时子弹、小车和小物块三者速度相同，设为v共2，由动量守恒定律和能量守恒定律有：

    m0v0＝（m0+M+m）v共2

   （m0+M）v2＝μmg（L+x）+Epm+（m0+M+m）v共22

解得：Epm＝2.5J

答：（1）子弹在陷入小车过程中受到的冲量I为8.9N•s，方向水平向左；

（2）小物块不能达到圆弧轨道的最高点A。当小物块再次回到B点时速度v1的大小为5m/s；

（3）弹簧的最大弹性势能Epm为2.5J。