甘肃省白银市第一中学2024-2025学年物理高一第二学期期末统考试题含解析.doc

甘肃省白银市第一中学2024-2025学年物理高一第二学期期末统考试题
考生请注意：
1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。
2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分）
1、 (本题9分)如图所示，水平传送带两端点A、B间的距离为L，传送带开始时处于静止状态．把一个小物体放到右端的A点，某人用恒定的水平力F使小物体以速度v1匀速滑到左端的B点，拉力F所做的功为W1、功率为P1，这一过程物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q1．随后让传送带以v2的速度逆时针匀速运动，此人仍然用相同的恒定的水平力F拉物体，使它以相对传送带为v1的速度匀速从A滑行到B，这一过程中，拉力F所做的功为W2、功率为P2，物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q2．下列关系中正确的是

A．W1＝W2，P1<P2，Q1＝Q2 B．W1＝W2，P1<P2，Q1>Q2
C．W1>W2，P1＝P2，Q1>Q2 D．W1>W2，P1＝P2，Q1＝Q2
2、 (本题9分)根据万有引力定律，两个质量分别是和的物体，他们之间的距离为r时，它们之间的吸引力大小为，式中G是引力常量，若用国际单位制的基本单位表示G的单位应为（ ）
A． B． C． D．
3、 (本题9分)下列物体中，机械能守恒的是
A．跳伞运动员匀速下落
B．汽车刹车时减速运动
C．物体做自由落体运动
D．小孩从粗糙滑梯上下滑
4、 (本题9分)一物体受到恒定合外力作用而做曲线运动，下列判断正确的是（　　）
A．该物体的速度方向与合外力方向之间的夹角越来越小
B．该物体的运动轨迹可能为圆
C．在相等时间内合外力做的功一定相等
D．该物体速度大小由v增加到2v和由2v增加到3v的两个过程中，合外力所做的功相等
5、 (本题9分)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则：

A．卫星在P点的加速度比在Q点的加速度小
B．卫星在同步轨道Ⅱ上的机械能比在椭圆轨道Ⅰ上的机械能大
C．在椭圆轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度小于在Q点的速度
D．卫星在Q点通过减速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
6、如图，位于水平面的圆盘绕过圆心O的竖直转轴做圆周运动，在圆盘上有一质量为m的小木块，距圆心的距离为, 木块与圆盘间的最大静摩擦力为压力的k倍，在圆盘转速缓慢增大的过程中，下列说法正确的是 ( )

A．小木块滑动时，沿切线方向滑离圆盘
B．小木块受重力、支持力和向心力
C．小木块获得的最大动能为
D．小木块所受摩擦力提供向心力，始终指向圆心，故不对其做功
7、 (本题9分)如图所示，长0.5m的轻质细杆，一端固定有一个质量为3kg的小球，另一端由电动机带动，使杆绕O在竖直平面内作匀速圆周运动，小球的速率为2m/s。取g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．小球通过最高点时，对杆的拉力大小是24N
B．小球通过最高点时，对杆的压力大小是6N
C．小球通过最低点时，对杆的拉力大小是24N
D．小球通过最低点时，对杆的拉力大小是54N
8、如图所示，三个小球从同一高处的O点分别以水平初速度v1、v2、v3抛出，落在水平面上的位置分别是A、B、C，O'是O在水平面上的投影点，且O'A：AB：BC=1：3：1．若不计空气阻力，则下列说法正确的是（　）

A．v1：v2：v3=1：3：1
B．三个小球下落的时间相同
C．三个小球落地时竖直方向速度相同
D．三个小球落地时的动能相同
9、如图所示，一小球自A点由静止自由下落，到B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩到最短。若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由A→B→C的过程中，若仅以小球为系统，且取地面为参考面，则

A．小球从A→B的过程中机械能守恒；小球从B→C的过程中只有重力和弹力做功，所以机械能也守恒
B．小球在B点时动能最大
C．小球减少的机械能，等于弹簧弹性势能的增量
D．小球到达C点时,球和地球系统的重力势能和弹簧的弹性势能之和最大.
10、 (本题9分)关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是
A．重力对物体做正功，物体的重力势能可能增加
B．将质量相同的物体由同一位置沿不同方向抛出并下落至同一水平面，物体所减少的重力势能相等
C．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力所做的功等于物体克服重力所做的功与物体增加的重力势能之和
D．物体克服重力所做的功等于重力势能的增加量
11、 (本题9分)如图所示，一轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平面上，上端处于a位置，当一重球放在弹簧上端静止时，弹簧上端被压缩到b位置。现将重球(视为质点)从高于a位置的c位置沿弹簧中轴线自由下落，弹簧被重球压缩到最低位置d，以下关于重球运动过程的正确说法是( )

A．重球下落压缩弹簧由a至d的过程中，重球作减速运动
B．重球下落至b处获得最大速度
C．由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量
D．重球在b位置处具有的动能等于小球由c下落到b处减少的重力势能
12、 (本题9分)如图所示，质量均为的物块和用不可伸长的轻绳连接， 放在倾角为的固定光滑斜面上，而能沿光滑竖直杆上下滑动，杆和滑轮中心间的距离为，物块从与滑轮等高处由静止开始下落，斜面与杆足够长，重力加速度为．在物块下落到绳与水平方向的夹角为的过程中，下列说法正确的是（ ）

A．开始下落时， 的加速度大于
B．物块的重力势能减小量为
C．物块的平均速度小于物块的平均速度
D．物块的末速度为
二．填空题(每小题6分，共18分)
13、 (本题9分)用如图所示的装置研究平抛运动，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道，用于发射小铁球，从轨道射出的小铁球做平抛运动，从轨道射出的小铁球做匀速直线运动．此外，板上还装有三个电磁铁，其中电磁铁可分别沿轨道移动．在轨道出口处有一个碰撞开关，用以控制电磁铁的电源的通断，电磁铁可以沿水平杆移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道射出的小铁球的中心在同一水平线上．

(1)实验中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是_________．
A．保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小
B．保证小铁球飞出时，初速度水平
C．保证小铁球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小铁球运动的轨道是一条抛物线
(2)若轨道出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球1从某高度释放，小铁球落在轨道的点，将电磁
铁移至点正上方，将小铁球1和小铁球3同时释放，先到达点的是___________．
(3)若轨道出口均水平，调节小铁球3的水平位置多次实验，发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，则说明小铁球1在竖直方向上做___________运动．
14、利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。
A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量和势能变化量
C．速度变化量和高度变化量
（2）除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是________。
A．交流电源 B．刻度尺 C．天平(含砝码)
（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。
已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝____________，动能变化量ΔEk＝__________。

（4）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________。
A．利用公式v＝gt计算重物速度 B．利用公式v＝计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D．没有采用多次实验取平均值的方法
15、王同学做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）实验中需要一个合适的“重物”，如图重物中最合适的为________（选填“A”、“B”或“C”）

（2）图中纸带为王同学做本实验所得纸带的一部分，重物的质量m=0.20kg，查得当地的重力加速度值，则打下点“5”时重物的速度大小为________m/s；从打下“2”点到打下“5”点过程中，重物重力势能的减少量为_________J。（结果均保留两位有效数字）
三．计算题(22分)
16、（12分） (本题9分)如图,小球(可视为质点)质量m=2kg,不可伸长的细悬线长L=1m,现将小球拉至水平位置(悬线呈拉直状态且在竖直纸面内)由静止释放, 不计空气阻力,(已知重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6) 求:
（1）小球到达最低位置时时间t=0.5s, 该过程中重力的平均功率多大？
（2）小球第一次到达图中虚线位置（θ=53°）重力的瞬时功率多大？
（3）小球第一次到最低点过程中重力的最大功率是多少？

17、（10分） (本题9分)如图所示，一圆锥摆摆长为L，下端拴着质量为m的小球，当绳子与竖直方向成θ角时，绳的拉力大小F是多少？圆锥摆周期T是多少？（重力加速度为g）

参考答案

一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分）
1、B
【解析】
拉力对小物体做的功由物体对地位移决定，即W＝FL，故W1=W2；拉力的功率为，第二次运动过程中小物体的对地速度比第一次大，所以所用时间较短，功率较大，即P1<P2；物体和传送带之间因摩擦而产生的热量由二者相对位移决定，即Q＝fs相对，第一次二者相对位移为L，第二次相对位移为L-v2t<L，故Q1＞Q2，故 B正确，ACD错误。
2、C
【解析】
国际单位制中质量m、距离r、力F的基本单位分别是：kg、m、kg•m•s-2，根据牛顿的万有引力定律，得到用国际单位制的基本单位表示G的单位为m3•s-2•kg-1．
A. ，与结论不相符，选项A错误；
B. ，与结论不相符，选项B错误；
C. ，与结论相符，选项C正确；
D. ，与结论不相符，选项D错误．
3、C
【解析】
A、跳伞运动员在空中匀速下降，空气阻力对他做功，其机械能不守恒，故A错误；
B、汽车刹车时减速运动，摩擦力做负功，其动能减小，机械能减小，故B错误；
C、做自由落体运动的物体，只有重力做功，机械能守恒，故C正确；
D、小孩从粗糙滑梯上下滑，摩擦力做负功，机械能减小，故D错误；
故选C．
机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，判断做功情况，即可判断物体是否是机械能守恒．
4、A
【解析】
物体在恒定合外力作用下做曲线运动，合外力方向与速度方向不在同一直线上，且合外力指向轨迹弯曲的内侧，物体的速度方向与合外力方向之间的夹角越来越小，故A正确．物体做圆周运动时由指向圆心的合外力提供向心力，向心力方向是变化的，合外力必定是变力，所以在恒定合外力作用的运动轨迹不可能是圆，故B错误．曲线运动在相等时间内，物体沿合外力方向的位移不一定相同，所以合外力做的功不一定相等，故C错误．由动能定理可知，W合1=m（2v）2-m（v）2=mv2，W合2=m（3v）2-m（2v）2=mv2，所以合外力所做的功不相等，故D错误．故选A．
本题的关键是要掌握质点做曲线运动的条件：合外力方向与速度方向不在同一直线上，且合外力指向轨迹弯曲的内侧，知道圆周运动的受力特点．要知道动能定理是求功常用的方法．
5、B
【解析】
A、根据牛顿第二定律得，解得，由于卫星在点的轨道半径比在点的轨道半径小，即，所以知卫星在点的加速度比在点的加速度大，故选项A错误；
BD、卫星从椭圆轨道Ⅰ进入同步轨道Ⅱ需要在点需加速，使万有引力小于所需向心力，做离心运动，所以卫星在同步轨道Ⅱ上的机械能比在椭圆轨道Ⅰ上的机械能大，故选项B正确，D错误；
C、在椭圆轨道Ⅰ上，根据动能定理得从到的过程，万有引力做正功，则动能增大，所以的速度大于点的速度，故选项C错误；
6、C
【解析】
A.小木块滑动时，还受到指向圆心的摩擦力，所以轨迹为曲线，不会沿切线方向飞出，故A错误；
B.小木块在运动的过程中受到重力、支持力和摩擦力的作用。向心力是效果力，不能说小球受到向心力。故B错误；
C.在木块的摩擦力没有达到最大前，静摩擦力的一部分提供向心力，由牛顿第二定律得：木块所受的静摩擦力沿圆心方向的分力，又最大静摩擦力等于滑动摩擦力：
，
解得最大速度
，
则小球的最大动能不超过：
，
故C正确 ；
D.当圆盘转速增大时，小木块的速度增大，由于重力和支持力不做功，根据动能定理知，摩擦力做正功，故D错误；
7、BD
【解析】
AB．设在最高点杆子表现为拉力，对于小球则有

代入数据得

则杆子表现为推力，大小为6N，所以小球对杆子表现为压力，大小为6N．A错误B正确；
CD．在最点，杆子表现为拉力，对于小球有

代入数据得
F=54N
C错误D正确。
故选BD。
8、BC
【解析】
B．因为三个小球下落高度相同，由可知下落时间相同，故B正确；
A．由O'A：AB：BC=1：3：1，可知三个小球的水平位移之比为1：4：9，因为下落时间相同，所以由可知v1：v2：v3=1：4：9。故A错误；
C．因为三个小球下落高度相同，由可知三个小球落地时竖直方向速度相同。故C正确；
D．由动能定理有

由于三个小球的质量大小关系不知道，所以三个小球落地时的动能大小关系无法判断。故D错误。
故选BC。
9、CD
【解析】
小球从A→B的过程中只受重力，机械能守恒；小球从B→C的过程中，由于弹力对小球做功，所以小球的机械能不守恒。故A错误。小球从B到C过程，受到重力和弹力两个力作用，弹力先小于重力，后大于重力，所以小球先加速和减速，故动能先变大后变小，弹力与重力相等时，动能最大，小球动能最大的位置在BC之间某点，故B错误；小球从A到C过程中，小球和弹簧系统的机械能守恒，而在最高点和最低点动能都为零，故减少的重力势能全部转化为弹性势能，故C正确；小球到达C点时动能为零，动能最小，由系统的机械能守恒知，小球和地球系统的重力势能和弹簧的弹性势能之和最大，故D正确。
10、BD
【解析】
A. 重力对物体做正功，物体的重力势能减小，故A错误；
B. 将质量相同的物体由同一位置沿不同方向抛出并下落至同一水平面，初末位置的高度差相同，物体所减少的重力势能相等，故B正确；
C. 根据动能定理，用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力所做的功等于物体克服重力所做的功，故C错误；
D. 物体克服重力做功就是重力做负功.假设上升高度为H，则重力做负功为mgH，重力势能增加也为mgH,所以相等，所以物体克服重力所做的功等于重力势能的增加量，故D正确。
11、BC
【解析】
AB.重球接触弹簧开始，弹簧的弹力先小于重力，小球的合力向下，向下做加速度逐渐减小的加速运动，运动到b位置时，合力为零，加速度为零，速度达到最大；然后合力方向向上，向下做加速度逐渐增大的减速运动，运动到最低点时，速度为零，所以小球由a到d的过程中，重球先加速运动，后作减速运动，b处获得最大速度，故选项A不合题意，选项B符合题意；
C.对重球a到d运用动能定理，有
mghad+W弹=0-mva2
对重球c到a运用动能定理，有
mghca=mva2-0
由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功
W克弹=-W弹=mg（hca+had）= mghcd
即由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量，故选项C符合题意；
D.重球在b处时，弹簧有弹性势能，根据系统机械能守恒得知，重球在b处具有的动能小于重球由c至b处减小的重力势能，故选项D不合题意。
12、BCD
【解析】
刚开始下落时，绳子的拉力方向沿水平方向，竖直方向上只受重力，所以加速度为g，A错误；B下降的高度为，故物块B减小的重力势能为，B正确；两者的运动时间相同，B的位移为，A的位移为，故，所以物块的平均速度小于物块的平均速度，C正确；系统机械能守恒，故，根据运动的合成与分解可得，联立解得，D正确．
【点睛】本题的综合性较强，特别D选项，关键是知道系统机械能守恒（但每个物块的机械能不守恒），结合斜牵引运动的分解等知识解题．

二．填空题(每小题6分，共18分)
13、（1）B （2）小铁球1 （3）自由落体
【解析】
（1）平抛运动的初速度沿水平方向，故为了保证小铁球飞出时，初速度水平，实验中，斜槽末端的切线必须是水平的，B正确；
（2）由于轨道A出口向下倾斜，则射出后，小铁球1有竖直方向上的初速度，并且与小铁球3下降的高度相同，而小铁球3竖直方向上的初速度为零，故小铁球1先到达P点；
（3）发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，说明两者在竖直方向上的运动性质相同，故说明小铁球1做自由落体运动．
【点睛】明确该实验的实验目的以及平抛运动的规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动即可正确解答本题．该实验设计的巧妙，有创新性，使复杂问题变得更直观，因此在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要重视学生对实验的创新．
14、A AB ΔEp＝－mghB ΔE＝m2 C
【解析】
（1）[1]．验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，故选A；
（2）[2]．电磁打点计时器使用低压交流电源；需选用刻度尺测出纸带上任意连点见得距离，表示重锤下落的高度；等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平秤质量；故选AB；
（3）[3][4]．根据功能关系，重物的重力势能变化量的大小等于重力做的功的多少，打B点时的重力势能减小量：
△Ep=-mghB
B点的速度为：

所以动能变化量为：
；
（4）[5]．由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C选项正确；
15、 (1)C (2)2.4~2.6m/s 0.25~0.27J
【解析】
第一空.实验中应选择质量尽量大，体积尽量小的重物挂在纸袋下方，故选C；
第二空.根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，得出5点的瞬时速度大小为：，解得：v5=2.5m/s；
第三空.从打下“2”点到打下“5”点过程中，重物重力势能的减少量△Ep=mgh2-5，解得△EP=0.25J。

三．计算题(22分)
16、（1）40W；（2）32W；（3）
【解析】
(1)重力做功为：，所以重力做功的功率为：；
(2) 小球从开始到第一次到达图中虚线位置由动能定理得：，解得：，所以重力的瞬时功率为：；
(3)设细线与竖直方向成时，重力功率最大，
由动能定理得：
功率为：
所以重力的最大功率为：．
17、（1）（2）
【解析】
试题分析：（1）小球受重力和线的拉力作用，由这两个力的合力提供向心力，如图，

根据力的合成法得：．
（2）根据牛顿第二定律得，
又 r=Lsinθ
解得．
考点：匀速圆周运动的规律