天津市东丽区2021-2022学年高一下学期期末质量监测物理试题含解析

东丽区2021-2022 学年度第二学期高一物理期末质量监测 考试范围：必修二；考试时间：60 分钟 本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100 分。第Ⅰ卷1 至4 页， 第Ⅱ卷5 至8 页。 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条码。 答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答 题卡一并交回。 祝各位考生考试顺利！ 第I 卷（选择题） 注意事项： 1．每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净 后，再选涂其他答案标号。 2．本卷共13 题，共42 分。 一、单选题（每小题3 分，共30 分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 物体做曲线运动时，下列说法中正确的是 A. 速度大小一定是变化的 B. 速度方向一定是变化的 C. 合力一定是变化的 D. 加速度一定是变化的 【答案】B 【解析】 【详解】物体做曲线运动时，速度大小不一定是变化的，例如匀速圆周运动，选项A 错误；物体做曲线运 动时，速度方向一定是变化的，选项B 正确；物体做曲线运动时，合力不一定是变化的，例如平抛运动， 选项C 错误；物体做曲线运动时，加速度不一定是变化的，例如平抛运动，选项D 错误；故选B. 2. 设以初速度v0做平抛运动的物体竖直分位移与水平分位移的比值为k，运动时间为t，则下列说法正确的 是（ ） A. k 与t 成正比 B. k 与t 成反比 C. k 与t2成正比 D. k 是定值与t 无关 【答案】A 【解析】 【详解】平抛运动在竖直方向的位移 水平方向的位移 由题意可知 可知k 与t 成正比，A 正确，BCD 错误。 故选A 3. 某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆 盘上放了一块直径8 英寸（20cm）的蛋糕，在蛋糕上每隔4s 均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点” 上15 个奶油，则下列说法正确的是（ ） A. 圆盘转动的转速约为2πr/min B. 圆盘转动的角速度大小为 rad/s C. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为 m/s D. 蛋糕边缘的奶油向心加速度约为 m/s2 【答案】B 【解析】 【详解】A．蛋糕上每隔4s 均匀“点”一次奶油， 蛋糕一周均匀“点”上15 个奶油，则圆盘转一圈的周 期T=60s，故转速为1 r/min，故A 错误； B．由角速度 故B 正确； C．蛋糕边缘的奶油线速度大小 v=ωr= 故C 错误； D．蛋糕边缘的奶油向心加速度 a=ω2r= m/s2= m/s2 故D 错误。 故选B。 4. 功的单位是焦耳（J），焦耳与基本单位米（m）、千克（kg）、秒（s）之间的关系正确的是（ ） A. 1J1kgm2/s2 B. 1J  1kg∙ m/s2 C. 1J  1kg  m2 / s D. 1J  1kg  m / s 【答案】A 【解析】 【详解】根据W=FL 可得， 1J=1N•m 根据牛顿第二定律F=ma 可知，力的单位为： 1N=1kg•m/s2 所以有： 1J=kg•m2/s2 A．1J1kgm2/s2 ，与结论相符，选项A 正确； B．1J  1kg∙ m/s2，与结论不相符，选项B 错误； C．1J  1kg  m2 / s，与结论不相符，选项C 错误； D．1J  1kg  m / s，与结论不相符，选项D 错误； 5. “公共自行车”的投放，不仅为市民提供了一种低碳环保的出行方式，而且还缓解了交通堵塞。高中生小 明骑自行车以5m/s 的速度沿平直公路匀速前行，小明和车总质量约为100kg。若骑行过程中所受阻力恒为 车和人总重的0.02 倍，那么小明骑车做功的平均功率最接近于（ ） A. 10W B. 100W C. 1kW D. 10kW 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】小明和车总质量约为100kg，匀速行驶时，牵引力等于阻力，有 则骑车的平均功率为 故B 正确，ACD 错误。 故选B。 6. 牛顿发现万有引力定律100 多年之后，第一次使用扭秤在实验室里比较准确地测出了引力常量G 的数值， 称自己的这个实验为“称量地球的重量”实验的物理学家是（ ） A. 卡文迪许 B. 第谷 C. 开普勒 D. 伽俐略 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】牛顿发现了万有引力定律，百年之后的英国科学家卡文迪许利用扭秤装置，第一次测出了引力常 量G，称自己的这个实验可以“称量地球的重量”。 故选A。 7. 汽车过拱桥时的运动可以看成圆周运动，如图所示。汽车以速度v 通过半径为R 的拱形桥最高点时，以 下说法正确的是（ ） A. 桥对汽车的支持力大小为 B. 汽车对桥的压力大小为mg C. 无论汽车速度多大，汽车对桥始终有压力 D. 汽车对桥的压力大于桥对汽车的支持力 【答案】A 【解析】 【详解】A．由题意可知，汽车以速度v 通过拱桥的最高点时，重力和拱桥对车的支持力的合力提供向心 力 故A 正确； BD．由牛顿第三定律可知，汽车对桥的压力为桥对车的压力，大小为 ，故BD 错误； C．由上述分析可知，汽车对桥的压力与汽车的速度有关，当汽车速度大于 时，汽车做离心运动，对 桥没有压力，故C 错误。 故选A。 8. 质量为m 的汽车以恒定功率P 在水平路面上行驶，所受阻力恒定，经过时间t，汽车的速度刚好达到最 大，则在t 时间内（ ） A. 发动机牵引力不变 B. 汽车做匀加速直线运动 C. 发动机牵引力做功大于克服阻力所做的功 D. 汽车动能改变量等于Pt 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】AB．根据P=Fv 知，因为速度增大，则牵引力减小，当F=f 时速度最大；根据牛顿第二定律知， 加速度减小，做加速度减小的加速运动。故AB 错误； CD．因为功率不变，则牵引力做功W=Pt，由动能定理知，牵引力与阻力的合力做的功等于动能的变化量， 所以发动机牵引力做功大于克服阻力所做的功，故C 正确，D 错误。 故选C。 9. 洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒壁上，如图所示，则此时（ ） ①衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用 ②衣物随筒壁做匀速圆周运动的向心力是由筒壁的弹力提供的 ③筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大 ④筒壁对衣物的弹力转速增大而增大 A. ①④ B. ②③ C. ②③④ D. ①②④ 【答案】D 【解析】 【详解】①对衣服受力分析可知衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用，故①正确；②筒壁的弹力F 提供衣物做圆周运动的向心力，故②正确；③④衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，衣物的重力与 静摩擦力平衡，筒的转速增大时，摩擦力不变，弹力提供向心力则增大，故③错误；④正确；综上①②④ 正确。 故选D。 10. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ） A. 汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态 B. 在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力帮助火车转弯 C. “水流星”转动过程中，在最高点处水碗的最小速度为 （R 为圆周运动半径） D. 脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，水从而沿切线方向甩出 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，具有向上的加速度（向心加速度），处于超重状态，故A 错误； B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力恰好提 供向心力，从而减轻轮缘对外轨或内轨的挤压，故B 错误； C．“水流星”转动过程中，在最高点处水碗的最小速度由 可得最小速度为 故C 正确； D．脱水桶的脱水原理是：当水滴需要的向心力较大，而衣服对它的粘附力不足以提供向心力时，水滴做 离心运动，从而从切线方向甩出，故D 错误。 故选C。 二、多选题（每小题4 分，共12 分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全 部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，选错或不答的得0 分） 11. 一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后做匀速圆周运动，动能减小为原来的 ， 不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（ ） A. 向心加速度大小之比为16：1 B. 角速度大小之比为4：1 C. 周期之比为1：8 D. 轨道半径之比为1：2 【答案】AC 【解析】 【详解】D．根据 可得 动能减小为原来的 ，则线速度减为原来的 ，则轨道半径变为原来的4 倍，则轨道半径之比为 ，故 D 错误； ABC．根据 解得 则向心加速度变为原来的 ，角速度变为原来的 ，周期变为原来的8 倍，故AC 正确，B 错误； 故选AC。 12. 如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B 用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量 和摩擦）。初始时刻，A、B 处于同一高度并恰好处于静止状态。剪断轻绳后A 下落，B 沿斜面下滑，则从 剪断轻绳到物块着地，两物块（ ） A. 落地时的速度相同 B. 落地时重力做功的瞬时功率相同 C. 重力对两个物体做功相同 D. 重力做功的平均功率相同 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A．剪断轻绳后A 自由下落，B 沿斜面下滑，A、B 都只有重力做功，设下落高度为h，根据动能 定理得 解得 即着地时两物块速率相同，速度方向不同，A 错误； B．开始时AB 平衡，则 物体A 落地时重力的瞬时功率为 物体B 落地时重力的 瞬时功率为 选项B 正确； C．重力对A 做功 重力对B 做功 可知重力对两个物体做功不相同，选项C 错误； D．A 运动的 时间，根据 解得 所以A 重力做功的 平均功率为 B 运动有 解得 所以B 重力做功的平均功率为 而初始时刻，A、B 处于同一高度并恰好处于静止状态 所以重力做功的平均功率相等，D 正确。 故选BD 。 13. 低空跳伞是一种刺激的极限运动，假设质量为m 的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒 定阻力作用，下落的加速度为 g，在运动员下落h 的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 运动员的重力势能减少了mgh B. 运动员的动能增加了 mgh C. 运动员克服阻力所做的功为 mgh D. 运动员的机械能减少了 mgh 【答案】AB 【解析】 【详解】A．重力势能减少量等于重力做功即mgh，故A 正确； B．下落过程中 合力做功为 故动能增加了 mgh，故B 正确； C．克服阻力做功为 故C 错误； D．机械能的减小量等于阻力做功，故机械能减少了 ，故D 错误。 故选AB。 第II 卷（非选择题） 注意事项： 1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。 2．本卷共6 题，共58 分。 三、实验题（共20 分，每空2 分） 14. 在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系”的实验中， ①实验使用的主要实验方法是______________________（选填“控制变量法”或“等效替代法”）； ②若要研究向心力和角速度之间的关系，我们应保持________和________不变。（选填“质量”、“角速度” 或“半径”） 【答案】 ①. 控制变量法 ②. 质量 ③. 半径 【解析】 【分析】 【详解】①[1] 在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系”的实验中使用的主要实验方式是控制 变量法； ②[2][3]在探究向心力和角速度之间的关系，应保持质量和半径不变。 15. 用如图所示装置研究平抛运动。钢球从斜槽上滚下，离开斜槽轨道后做平抛运动。每次都使钢球从斜 槽上由静止滚下，在钢球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接钢球，使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘， 然后对准孔中央在白纸上记下该位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑 曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。 (1)关于本实验下列说法正确的是___________； A.斜槽轨道的末端应保持水平 B.每次释放钢球的初位置可以不同 C.钢球与斜槽间有摩擦会使实验的误差增大 (2)实验中，斜槽轨道末端点到钢球落地点的高度相同，若钢球每次从斜槽上不同的初始位置滚下，那么钢 球每次在空中运动的时间___________；（填“相同”或“不相同”） (3)如图所示是实验中记录的一段轨迹，已知O 点为钢球的抛出点，测得A 点的坐标为（40cm，20cm），g 取10m/s2。则钢球从O 点到达A 点的时间t=___________s，钢球平抛的初速度v=___________m/s。 【答案】 ①. A . ②相同 ③. . ④ 【解析】 【详解】（1）[1]A． 研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小 球才做平抛运动，则安装实验装置时，斜槽轨道末端切线必须水平的目的是为了保证小球飞出时初速度水 平，A 正确； B．由于要记录小球的运动轨迹，必须重复多次，才能画出几个点，因此为了保证每次平抛的轨迹相同， 所以要求小球每次从同一高度释放，释放钢球的初位置必须相同，B 错误； C．小球与斜槽之间有摩擦，不会影响小球做平抛运动，C 错误。 故选A。 （2）[2] 为了保证小球平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，小球与斜槽间 的摩擦不会影响实验，小球每次滚下的初始位置不同，则平抛运动的初速度不同，平抛运动的时间由高度 决定，与初速度无关，可知小球每次在空中运动的时间相同。 （3）[3] O 点为钢球的抛出点，在竖直方向上，根据 O 点到达A 点的时间 。 （3）[4]在水平方向上，O 点到达A 点 。 16. 在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示． 他舍弃前面密集的点，以O 为起点，从A 点开始选取纸带上连续点A、B、C……，测出O 到A、B、 C……的距离分别为h1、h2、h3……已知电源的频率为f，当地重力加速度为g． (1)打B 点时，重锤的速度vB为_______________． (2)小明利用数据描出的 v2-h 图线如图乙所示．图线不过坐标原点的原因是____________． (3)根据v2-h 图像计算出该直线斜率为k，在实验误差允许范围内，当k=__________重锤在下落过程中机械 能守恒． 【答案】 ①. . ②打下O 点时重锤速度不为零 ③. 2g 【解析】 【详解】（1）打B 点时，重锤的速度vB= （2）由图像可知，当h=0 时v 不等于零，则图线不过坐标原点的原因是：打下O 点时重锤速度不为零； （3）根据 可得： ，在实验误差允许范围内，当k=2g 重锤在下落过程中机械能守恒． 四、解答题（共38 分，17 题10 分、18 题10 分、19 题18 分） 17. 如图所示，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以v0＝2.0m/s 的速度水平向右匀速飞行，在某时 刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离h=20m，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。求： （1）小球下落的时间t； （2）小球释放点与落地点之间的水平距离x。 【答案】（1） ；（2）4m 【解析】 【详解】（1）小球在空中做平抛运动，竖直方向满足 可得 （2）水平方向满足 即小球释放点与落地点之间的水平距离为4m。 18. 已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，万有引力常量为G。若 月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，求： （1）地球的质量？ （2）月球绕地球运动的轨道半径？ 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）设地球的质量M，则在地球表面，忽略地球自转时，满足 解得地球质量为 （2）设月球绕地球的半径为r，则月球绕地球做匀速圆周运动时，满足 解得月球绕地球运动的轨道半径为 19. 如图所示，AB 为倾角θ=37°的斜面轨道，轨道的AC 部分光滑，CB 部分粗糙。BP 为圆心角等于143°， 半径R=1m 的竖直光滑圆弧形轨道，两轨道相切于B 点，P、O 两点在同一竖直线上，轻弹簧一端固定在A 点，另一自由端在斜面上C 点处，现有一质量m=2kg 的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D 点后（不拴接）释放，物块经过C 点后，从C 点运动到B 点过程中的位移与时间的关系为x=12t-4t2（式中 x 单位是m，t 单位是s），假设物块第一次经过B 点后恰能到达P 点，（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g 取 10m/s2）试求： (1)若CD=1m，物块从D 点运动到C 点的过程中，弹簧对物块所做的功； (2)B、C 两点间的距离x。 (3)若BC 部分光滑，把物块仍然压缩到D 点释放，求物块运动到P 点时受到轨道的压力大小。 【答案】(1)156J；(2)6.125m；(3)49N 【解析】 【详解】(1)由 x=12t-4t2 知，物块在C 点速度为 v0=12m/s 加速度大小 a=8m/s2 设物块从D 点运动到C 点的过程中，弹簧对物块所做的功为W，由动能定理得 W-mgsin37°· 代入数据得 W= +mgsin37°· =156J。 (2)物块在CB 段，根据牛顿第二定律，物块所受合力 F=ma=16N 物块在P 点的速度满足 mg= C 到P 的过程，由动能定理得 -Fx-mgR（1+cos37°)= 解得 x= m=6.125m。 (3)物块从C 到P 的过程中，由动能定理得 -mgxsin37°-mgR（1+cos37°）= - 物块在P 点时满足 FN+mg= 联立以上两式得 FN=49N。