2022-2023学年安徽省合肥市六校联盟高一（下）期末联考物理试卷
一、选择题（本大题共10小题，共40分）
1. 在年卡塔尔世界杯赛场上，梅西在一次主罚定位球时，踢出的足球划出一条完美弧线，轨迹如图所示。下列关于足球在飞行过程中的说法正确的是( )
A. 在空中只受到重力的作用
B. 合外力的方向与速度方向在一条直线上
C. 合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
D. 合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
2. 湖面上有一只小船，湖面的西风给小船一个恒定的作用力，小船自身动力与风力大小相等，方向始终与小船的速度方向一致。在如图所示的正方形区域，小船初始自点有向北的初速度，经过一段时间后小船驶出正方形区域，下列图线中，带箭头的图线表示小船的运动大致轨迹，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。、是转动的大小齿轮边缘的两点，是大轮上的一点。若大轮半径是小轮的两倍，两轮中心到、的距离相等，则、、三点
A. 线速度之比是 B. 角速度之比是
C. 向心加速度之比是 D. 转动周期之比是
4. 有一质点从开始由原点出发沿直线运动，其运动的速度一时间图象如图示，则质点
A. 到过程中质点运动的加速度恒定
B. 时，回到出发点
C. 与时物体在同一位置
D. 时，离出发点最远
5. 如图所示，物体和的重力分别为和，不计弹簧秤和细线的重力和一切摩擦，则弹簧秤的读数为( )
A. B. C. D.
6. 我国自主研制的“嫦娥三号”，携带“玉兔”月球车已于年月日时分在西昌卫星发射中心发射升空，落月点有一个富有诗意的名字“广寒宫”。若已知月球质量为，半径为，引力常量为，以下说法正确的是( )
A. 若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度为
B. 若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最小周期为
C. 若在月球上以较小的初速度竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为
D. 若在月球上以较小的初速度竖直上抛一个物体，则物体从抛出到落回抛出点所用时间为
7. 徒步行走是当下流行的一种运动方式，人徒步时需要消耗的功率由两部分组成：一部分为维持人体内部器官正常运转，即使人体静止不动也必须消耗的功率内耗功率为；一部分为人体因为运动而额外消耗的功率输出机械功率。若将徒步的人体近似模拟成一台机器，且机器运动时所受阻力与速率成正比，即。若人匀速运动的距离，能量消耗最少的徒步速度为( )
A. B. C. D.
8. 关于电场强度，下列说法错误的是( )
A. 将检验电荷从电场中某点移走时，该点电场强度变为
B. 点电荷电场强度计算式中的指源电荷
C. 对于公式，电场强度由检验电荷的受力和电量决定
D. 虽然电场强度定义为，但某一点的电场强度与检验电荷无关
9. 如图所示，小球以的速度水平抛出，在落地之前经过空中、两点，在点小球速度方向与水平方向的夹角为，在点小球速度方向与水平方向的夹角为。空气阻力忽略不计，取，，。以下判断正确的是( )
A. 小球经过、两点间的时间
B. 小球经过、两点间的时间
C. 抛出点到点间的竖直高度差
D. 抛出点到点间的竖直高度差
10. 如图所示，劲度系数为的轻弹簧，一端固定在倾角为的光滑固定斜面的底部，另一端和质量的小物块相连，质量也为的物块紧靠一起静止．现用手缓慢沿斜面向下压物体使弹簧再压缩并静止．然后突然放手，和一起沿斜面向上运动距离时，达到最大速度，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为下列说法正确的是( )
A.
B. 放手的瞬间，对的弹力大小为
C. 从放手到和达到最大速度的过程中，弹簧弹性势能减小了
D. 若向上运动过程、出现了分离，则分离时弹簧的压缩量为
二、非选择题（60分）
11. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图所示的装置，打点计时器使用的交流电频率为。
该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图所示，已测得、、、，则小车的加速度为______ ；
该同学要探究小车的加速度和质量的关系，应该保持______ 不变；若该同学要探究加速度和拉力的关系，应该保持______ 不变；
该同学通过数据的处理作出了图象，如图所示，则图中直线不过原点的原因可能是______ 。
12. 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体所受向心力大小与质量、轨道半径及线速度关系的实验装置。圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力，速度传感器测量圆柱体的线速度，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力与线速度的关系；
该同学采用的实验方法为______ 。
A.等效替代法
B.控制变量法
C.理想化模型法
D.微小量放大法
改变线速度，多次测量，该同学在图中描点如图，请做出的图线。若圆柱体运动半径，由作出的的图线可得圆柱体的质量 ______ 结果保留两位有效数字
13. 一带电荷量、质量的带电小球，用长的绝缘细线悬挂于点。现使小球在水平面内绕带电荷量的固定小球做匀速圆周运动，悬线与竖直方向的夹角始终为，如图所示，静电力常量，取，，。求：
两小球之间库仑力大小；
小球运动的角速度。
14. 某同学练习控制一质量为的无人机垂直升降，运动过程中受到的空气阻力大小恒为，方向与运动方向相反，无人机能够获得的最大升力为。某次飞行练习，无人机从地面上由静止开始以最大升力竖直向上起飞，后无人机出现故障突然失去升力，排除故障后无人机重新获得最大升力，当无人机停止下落时离地面的高度为。已知重力加速度。求：
突然失去升力时距离地面的高度；
无人机上升的最大高度；
该同学排除故障所用的时间。
15. 某滑雪场的滑道可抽象为如图的模型，倾角为的倾斜直滑道、水平直滑道与光滑竖直圆弧滑道相切，斜面的倾角为。为圆弧滑道的圆心，圆弧半径，点为圆弧滑道的最低点，半径与的夹角为。滑雪板与段直滑道间的动摩擦因数为。一运动员从最高处点由静止沿斜面滑下，经圆弧滑道滑到最低点的速度为，然后经直滑道冲出。已知运动员和滑雪板的总质量，、两点的高度差，、两点的高度差，直滑道长度。求：
运动员和滑雪板从运动到的过程中重力势能的变化量；
运动员滑到点时对圆弧滑道的压力；
运动员从点滑出后，着落点距离点的水平距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了受力分析和曲线运动的特点。
解答本题的关键是明确做曲线运动的条件，以及曲线运动的合力方向和速度方向。
【解答】
A、足球在空中除了受重力以外还受空气阻力作用，故A错误；
B、足球的运动轨迹是曲线，所以足球所受的合外力的方向与速度方向不在一条直线上，故B错误；
、做曲线运动的物体，合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向，故C错误，D正确。
2.【答案】
【解析】湖面的西风给小船一个恒定的作用力，即风给小船的作用力始终向东，小船有向北的初速度，可知小船运动轨迹向东偏转，的方向是轨迹的切线方向，因小船自身提供的动力与速度方向相同且等于风力，可知初始状态合力方向北偏东，则选项AC错误；
随着小船速度方向不断偏转，合力方向逐渐靠近正东方向，即合速度方向逐渐靠近正东方向，若初速度较小，则图像为，若初速度较大，则图像为。即BD正确。
故选BD。
3.【答案】
【解析】解：修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，边缘点的线速度大小相等，即，、两点同轴转动，角速度相等。
A、是转动的大小齿轮边缘的两点，是大轮上的一点。若大轮半径是小轮的两倍，两轮中心、的距离相等，
由可知角速度之比：：：，即；又、两点为同轴转动，则
由可知，；
线速度大小之比为：：：，即；
由公式可知向心加速度之比为：：：，由可知：：：，所以，
综上可知：、、三点线速度之比为：：，角速度之比为：：，向心加速度之比为：：，周期之比为：：，故ABC错误，D正确。
故选：。
同缘传动时，边缘点的线速度大小相等；同轴传动时，角速度相等；然后结合，，列式求解；
本题关键明确同缘传动和同轴传动的特点，再根据描述圆周运动的各物理量间的关系分析求解即可。
4.【答案】
【解析】
【分析】
在中图象的斜率代表物体的加速度，可以求出物体在内的加速和在内物体的加速度。在图中速度图象与时间轴围成的面积等于物体在该段时间内发生的位移，可以求出物体在内的位移，在的位移以及在内的位移。
速度图象的斜率等于物体的加速度，速度图象与时间轴围成的面积等于物体在该段时间内发生的位移．掌握了这一规律即可顺利解决此类题目。
【解答】
A.在中图象的斜率代表物体的加速度，故物体在内的加速度，而在内物体的加速度，故 A错误
B.物体在内的位移，故 B错误
C.物体在内的位移，故物体在的位移
内的位移，故与时物体在同一位置，故C正确
D.物体在内的位移，故D错误。
故选 C。
5.【答案】
【解析】解：物体处于静止状态，所以受力是平衡的，即：端的力大小为；
又因为弹簧秤处于静止状态，所以弹簧秤受力是平衡的，端受到的拉力是，虽然的重力是，但为了和端受力平衡，端绳受的力是，而弹簧秤的合力为零，弹簧秤的示数是钩上的拉力或是一端受到的力，所以示数为；
故选：。
弹簧秤在一对拉力作用下保持静止，合力为零，弹簧秤读数等于其中的一个拉力的大小．
6.【答案】
【解析】A.第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度；根据万有引力提供向心力得：，在月球上发射一颗绕它作圆形轨道运行的卫星的最大运行速度为：，故A错误；
B.根据万有引力提供向心力得：；解得：；故卫星的轨道半径增大，周期也在增大，故卫星的最小周期为，故B错误；
忽略月球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式：；解得：；在月球上以初速度竖直上抛一个物体，物体落回到抛出点所用时间：；物体上升的最大高度：，故C正确，D错误。
故选C。
第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度；忽略月球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式求出月球表面重力加速度，再根据竖直上抛的运动规律求解。
把星球表面的物体运动和天体运动结合起来是考试中常见的问题；运用黄金代换式求出问题是考试中常见的方法。
7.【答案】
【解析】解：设人的速度为，则人运动，所需时间
内耗能量
额外消耗能量
消耗的总能量为
由数学极值知识可知当且仅当，即时，消耗的能量最小，故ACD错误，B正确；
故选：。
徒步者匀速运动，根据求得运动时间，利用求得内耗和外耗能量，利用数学极值关系求得速度。
本题主要考查了能量消耗，关键时利用求得表达式，利用数学知识求得即可。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查电场强度，电场强度反映电场的强弱和方向，其定义式是，运用比值法定义，与、无关点电荷场强公式中，是场源电荷．
【解答】
电场强度反映电场的强弱和方向，与、无关，将检验电荷从电场中某点移走时，该点电场强度不变，均错误；
B.点电荷场强公式为，是场源电荷，B正确；
D.运用比值法定义，但与、无关，故D正确。
本题选择错误的，故选AC。
9.【答案】
【解析】
【分析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，将、两点的速度进行分解，求出竖直方向上的分速度，根据速度时间公式、速度位移公式求出运动的时间和高度差。
解决本题的关键掌握平抛运动竖直方向上的运动规律，运用速度的分解和自由落体运动的规律求解。
【解答】
根据速度的分解和竖直方向自由落体运动可知：，
，又，解得：，故A正确，B错误；
根据竖直方向的运动得出，抛出点到点的高度差为，故C错误，D正确；
故选AD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
对整体受力分析，根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解弹簧压缩量，根据动能定理求解弹簧弹力做功，然后根据功能关系分析弹性势能变化。整体分析，根据牛顿第二定律求解加速度，然后分离求解之间弹力，从而得到弹簧的压缩量。
本题考查牛顿第二定律和动能定理的基本应用，解题时一定要注意明确整体法与隔离法的正确应用，同时注意分析运动过程，明确合力为零时速度最大是解题的关键。
【解答】
A.未用手压时，设弹簧压缩量为，整体受力分析，根据平衡条件得：；
压后放手，当合力为零时，速度最大，即此时弹簧压缩量为，和一起沿斜面向上运动距离，故A错误；
B.放手瞬间，对整体受力分析，根据牛顿第二定律得：
对受力分析，根据牛顿第二定律得：
联立解得：对的弹力大小，故B正确；
C.从放手到达到最大速度的过程中，对整体，根据动能定理得：
解得：，弹簧弹力做正功，弹性势能减小，故C正确；
D.若向上运动过程、出现了分离，此时之间弹力为零，对由牛顿第二定律得：
对由牛顿第二定律得：
由联立解得：，故D错误。
故选BC。
11.【答案】 拉力 小车质量 平衡摩擦力时倾角过大
【解析】解：由题意，连续六个点相邻两点的时间隔为，从到分成两段，根据逐差公式求加速度；
加速度与作用力、质量有关，所以由控制变量法的要求，研究加速度与质量的关系时，要保持作用力不变。研究加速度与作用力的关系时，要保持小车质量不变；
该同学通过数据的处理作出了图象，如图所示，从图象看不过原点且在纵轴上有正的截距，即当时，却有加速度，则是倾角过大，平衡摩擦力过度了。
故答案为：；拉力砂和砂桶的总质量、小车质量；平衡摩擦力时木板的倾角过大
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度；
根据控制变量法的要求进行答题；
从图象的意义结合实际实验过程进行解答。
实验问题需要结合物理规律去解决；对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由。其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚；数据处理时注意单位的换算。
12.【答案】
【解析】解：通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力与线速度大小的关系，采用的是控制变量法，故B正确。
做出的图线如图；
由向心力公式可得
整理得
斜率
由图线可知，斜率，代入题中数据解得
故答案为：；见解析；
通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力与线速度大小的关系，采用的是控制变量法；
根据向心力公式变形，结合图像斜率可求得质量。
本题考查探究向心力与半径、角速度、质量的关系实验，解题关键掌握根据公式得出图像函数解析式，根据斜率求解。
13.【答案】 ；
【解析】小球做圆周运动的半径为
两小球之间库仑力大小为
带入数据解得
对小球受力分析，则竖直方向有
在水平方向有
联立解得
14.【答案】解：对无人机受力分析可知无人机在加速起飞阶段有
无人机在有升力阶段上升的高度
解得
失去升力时的速度
无人机在失去升力向上减速阶段有
此阶段所用时间
无人机上升的最大高度
无人机在失去升力下落阶段有
此时的速度
无人机在恢复升力后减速下落阶段有
无人机发生的总位移
该同学排除故障所用时间
【解析】根据匀变速直线运动的位移时间公式求出加速度，结合牛顿第二定律求出突然失去升力时距离地面的高度；
根据牛顿第二定律求出失去升力向上减速阶段的加速度，结合速度时间公式求出此阶段所用时间，结合位移公式求出无人机上升的最大高度；
根据牛顿第二定律求出恢复升力后向下加速下落的加速度，以及无人机在恢复升力后减速下落阶段的加速度，再结合运动学方程，确定该同学排除故障所用的时间。
本题的关键是对飞行器的受力分析以及运动情况的分析，结合牛顿第二定律和运动学基本公式求解，本题难度适中。
15.【答案】解：到重力做功，
由 可得，即重力势能的减少量为；
在点有，解得，
由牛顿第三定律得运动员滑到点时对圆弧滑道的压力，方向竖直向下；
从点到点有，解得，
假设落到斜面上，则，解得，，假设成立，
所以着落点距离点的水平距离。
【解析】算出重力做功大小，根据求解运动员和滑雪板从运动到的过程中重力势能的变化量。
第1页，共1页
