上海理工大学附属中学2021-2022学年高一物理下学期期末考试试题（Word版附解析）

2021学年度第二学期高一物理期终考试一、单选题（每题4分，共48分）1.根据相对论的知识分析，下列说法正确的是（）A.经过太阳周边的光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用B.牛顿是狭义相对论和广义相对论的创立者C.引力场越强位置，时间进程越快D.广义相对论可以解释引力红移现象【答案】D【解析】【详解】A．根据广义相对论可知，经过太阳周边的光线弯曲的原因是太阳引力场引起的，故A错误；B．爱因斯坦是狭义相对论和广义相对论的创立者，故B错误；C．根据广义相对论可知，引力场越强的位置，时间进程越慢，故C错误；D．矮星体积很小，质量却不小，其表面引力很强，时间进程比较慢，那里原子发光的频率比同种原子在地球上发光的频率低，这一现象叫作引力红移，所以广义相对论可以解释引力红移现象，故D正确。故选D。2.下列说法中正确的是（　　）A.电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比B.场中某点的场强等于，但与检验电荷的受力大小及电荷量无关C.场中某点场强方向是检验电荷在该点的受力方向D.公式和对于任何电场都是适用的【答案】B【解析】【分析】 【详解】A．电场强度反映了电场的力的性质，大小由电场强度本身决定，与检验电荷受力无关；A错误；B．电场中某点的场强定义为，但大小由电场强度本身决定，与检验电荷的受力大小及带电量无关；B正确；C．电场中某点的场强方向为正检验电荷在该点的受力方向；C错误；D．公式是电场强度的定义式，对于任何静电场都是适用，公式是真空中点电荷电场强度的决定式，只适用于计算真空中点电荷产生电场的场强；D错误。故选B。3.如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb大于vc，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为（　　）A.aB.bC.cD.无法确定【答案】B【解析】【分析】【详解】根据可知，相对观察者的速度越大，其上的时间越慢，a放在水平地面上，在地面上的人看来，a钟没有变化，b、c均变慢，且vb大于vc，b钟比c钟更慢，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为b，B正确。故选B。4.如图所示，在杂技表演中，杂技演员表演了“球内飞车”的杂技。一个由钢骨架和铁丝网构成的球壳固定在水平地面上，杂技演员骑摩托车在球壳内飞速旋转，惊险而刺激。甲演员 在图中“赤道”平面做匀速圆周运动，充当向心力的是（　　）A.重力B.支持力C.摩擦力D.重力与支持力的合力【答案】B【解析】【分析】【详解】甲演员在图中“赤道”平面做匀速圆周运动，充当向心力的是轨道对摩托车的支持力。故选B。5.长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹。战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A.甲在空中的运动时间比乙的长B.战士对两颗手榴弹做功一样多C.两颗手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等D.从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为【答案】C 【解析】【详解】A．根据，可得甲、乙的下落高度相同，因此在空中的运动时间相等，故A错误；B．根据，可得甲、乙运动的水平位移s不同，因此水平初速度不同，说明获得的初动能不相等，由动能定理知战士对两颗手榴弹做功不相等，故B错误；C．两颗手榴弹在落地前瞬间竖直方向的速度分量相等，重力的瞬时功率相等，故C正确。D．从投出到落地，只有重力做功，手榴弹的机械能保持不变，故D错误。故选C。6.若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则可求得（　　）A.该行星的质量B.太阳的质量C.该行星的平均密度D.太阳的平均密度【答案】B【解析】【详解】设太阳质量和行星质量分别为M和m，则由万有引力提供向心力可得解得即可以求出太阳的质量，而行星的质量被消掉，所以无法求出行星的质量，且不知道太阳和 行星的半径，故也无法求出它们的密度。故选B。7.如图所示光滑的水平面上静止着质量为M的三角形物块，一质量为m的小球从物块顶端由静止释放，小球滑至底端的过程中物块水平移动了一段距离，下列说法正确的是（　　）A.小球的重力对小球做负功B.物块对小球的支持力不做功C.物块对小球的支持力做负功D.小球对物块的压力做负功【答案】C【解析】【分析】【详解】A．小球滑至底端的过程中，小球的重力对小球做正功，选项A错误；BC．物块对小球的支持力与位移夹角大于90°，所以支持力做负功，选项B错误，C正确；D．由系统机械能守恒可知，小球对物块的压力做正功，选项D错误。故选C。8.如图（甲）所示，AB是电场中的一条电场线，一带正电粒子沿直线从A运动到B的v-t图像如图（乙）所示，则关于A、B两点的电场强度EA和EB的下列说法正确的是（）A.EA>EB，电场方向从A指向BB.EA<EB，电场方向从A指向BC.EA=EB，电场方向从A指向BD.无法确定【答案】B 【解析】【详解】v-t图像的斜率表示加速度，由题图乙可知粒子从A到B的加速度逐渐增大，所以粒子在B点所受电场力大于在A点所受电场力，即EA<EB，又因为粒子带正电，所受电场力方向由A指向B，所以电场方向从A指向B。故选B。9.如图所示，京张高铁将北京到张家口的通行时间缩短在1小时内，成为2022年北京冬奥会重要的交通保障设施。假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最高行驶速度km/h。则下列说法正确的是（　　）A.行驶过程中动车受到的阻力大小为B.当动车的速度为时，动车的加速度大小为C.从启动到速度为的过程中，动车牵引力所做的功为D.由题目信息可估算京张铁路的全长为350km【答案】B【解析】【详解】A．动车速度最大时，牵引力与阻力平衡，则行驶过程中动车受到的阻力大小故A错误；B．当动车的速度为时，动车的牵引力 根据牛顿第二定律解得故B正确；C．从启动到速度为的过程中，动车牵引力所做的功等于动车动能增加量和克服阻力做功之和，故大于，故C错误；D．只知道最高的瞬时速率，无法估算平均速率，无法得出大致路程，故D错误。故选B。10.某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以v0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为h。空气阻力忽略不计，重力加速度为g。根据上述信息，不能求出（　　）A.小球下落的时间B.小球运动的轨迹方程C.小球的质量D.小球释放点与落地点之间的水平距离【答案】C【解析】【详解】ABD．依题意，小球做平抛运动，有联立，可得其轨迹方程为下落时间为小球释放点与落地点之间的水平距离故ABD正确，与题意不符； C．综上所述，小球的质量无法求出。故C错误，与题意相符。故选C。11.有一种叫“旋转飞椅”的游乐项目（如图所示）。钢绳的一端系着座椅，另一端固定在水平转盘上。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内。将游客和座椅看作一个质点，不计钢绳的重力，以下分析正确的是（　　）A.旋转过程中，游客和座椅受到重力、拉力和向心力B.根据可知，坐在外侧游客旋转的线速度更大C.根据可知，“飞椅”转动的角速度越大，旋转半径越小D.若“飞椅”转动的角速度变大，钢绳上的拉力大小不变【答案】B【解析】【详解】A．旋转过程中，游客和座椅受到重力、拉力作用，向心力是重力和拉力的合力，故A错误；B．根据可知，坐在外侧的游客的旋转半径较大，线速度更大，故B正确；CD．“飞椅”转动的角速度越大，“飞椅”做圆周运动所需的向心力越大，向心力由重力与拉力的合力提供，则钢绳上的拉力变大，钢绳与竖直方向的夹角变大，旋转半径变大，故CD错误。故选B。12.滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿下滑过程中（　　） A.所受合外力始终为零B.所受摩擦力大小不变C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变【答案】C【解析】【分析】【详解】A．运动员做匀速圆周运动，所受合外力指向圆心，故A错误；B．因做匀速圆周运动，因此运动员所受滑动摩擦力大小和重力沿圆弧的切线方向的分力相同，即角度在逐渐减小，因此摩擦力逐渐减小，故B错误；C．由动能定理可知，合外力做功定为零，故C正确；D．运动员动能不变，重力势能减少，所以机械能减少，故D错误。故选C。二、填空题（共24分）13.带电量分别为+4Q和－6Q的两个相同的金属小球A和B，相距一定距离时并且相距较远，相互作用力的大小为F。若把它们接触一下后，再放回原处，它们的相互作用力的大小变为_____________，A、B两金属球是通过____________传递这种相互作用的。【答案】①.②.电场##静电场【解析】【详解】[1]根据库仑定律，开始时有把它们接触一下后，两小球带电量均变为 将两小球放回原处后，它们的相互作用力的大小变为[2]A、B两金属球是通过电场传递这种相互作用的。14.有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图所示。坡高为h，车辆的质量为m，重力加速度为g，车辆与路轨有摩擦力。进站车辆到达坡下A处时的速度为v，此时切断电动机的电源，车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功为___________________，损失的机械能为____________________。【答案】①.②.【解析】【详解】[1]设车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功为，根据动能定理有解得[2]根据功能关系可知，损失的机械能为15.2021年10月，神舟十三号载人飞船成功发射，若点火不久，火箭竖直发射升空的某一瞬间，仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的3倍，则此时飞船的加速度大小为___________；飞船经多次变轨后与空间站组合体完成交会对接，共同沿圆形轨道环绕地球运行，已知运行周期为T，地球半径为R，则空间站离地面的高度为___________（地球表面的重力加速度为g）。【答案】①.②.【解析】 【详解】[1]仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的3倍，由牛顿第三定律可知宇航员受到的支持力，那么宇航员受到的合外故此时飞船的加速度大小[2]地球表面，物体重力即万有引力，所以所以飞船沿圆形轨道环绕地球运行，万有引力提供向心力，所以有所以飞船离地面的高度16.在电场中某点放一电荷量为－6.4×10-9C的负电荷，该电荷受到的电场力为1.92×10-7N，方向水平向东，则该点的电场强度大小为__________，方向______________。【答案】①.30N/C##30V/m②.水平向西【解析】【详解】[1]该点的电场强度大小为[2]负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反，所以该点电场强度方向水平向西。17.从离地高H＝80m处自由下落一小球，不计空气阻力，以地面为重力势能零点，经过时间______________s，小球的重力势能是动能的3倍，此时小球的速度大小为________m/s。【答案】①.2②.20【解析】【详解】[1][2]设小球高度为h时重力势能是动能的3倍，且此时小球的速度大小为v ，根据动能定理可知由题意可知联立以上两式解得小球从释放到速度大小为v所经历的时间为18.如图，光滑固定斜面的倾角为30°，A、B两物体的质量之比为4∶1．B用不可伸长的轻绳分别与A和地面相连，开始时A、B离地高度相同．在C处剪断轻绳，当B落地前瞬间，A、B的速度大小之比为_______，机械能之比为_________（以地面为零势能面）．【答案】①.1:2②.4:1【解析】【详解】设剪断细线前两物体离地面的高度均为h；剪断细线后，B做自由落体运动，落到地面的时间;B的速度；A沿斜面加速下滑，加速度为，则当B落地时A的速度；则；AB下落过程中机械能守恒，故此时的机械能等于刚开始下落时的重力势能，则机械能之比：点睛：此题要搞清剪断细线后两物体运动特点，结合牛顿第二定律即运动公式求解；两物体下落时只有重力做功，机械能守恒. 三、综合题（28分）19.如图所示，一个质量为m=0.2kg的小球，用长为l=0.5m的轻绳悬挂于点的正下方点。若重力加速度g=10m/s2。（1）小球在水平恒力F=2N的作用下从点由静止运动到与竖直方向成37°的点，已知，，求：.此过程中水平恒力、重力、绳拉力分别做的功；.小球在点的速度大小。（2）若小球在水平拉力作用下从点缓慢地移动到点，求水平拉力做功。【答案】（1）做的功分别为0.6J，-0.2J，0，在Q点速度为2m/s；（2）0.2J【解析】【详解】（1）拉力做的功为重力做的功为拉力做的功为由动能定理得代入数据解得 故此过程中水平恒力、重力、绳拉力分别做的功为0.6J，-0.2J，0，小球在Q点的速度大小为2m/s。（2）因为缓慢移到点，则小球动能变化为0，设拉力做的功为W，则有即故水平拉力做的功为0.2J。20.在研究某些复杂的曲线运动时，常常采用运动的合成与分解的方法。我们对于平抛运动的研究就是采用了这种方法。请应用这种思想方法，解决下面的类似问题：如图所示，内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上，圆柱体的内径为R。沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度v0，小滑块将沿着柱体的内壁旋转一周经过O1点后继续运动，最终落在柱体的底面上、已知小滑块的质量为m，重力加速度为g。（1）a．小滑块在运动中受哪些力的作用？分析这些力是否做功？b．小滑块在运动过程中机械能是否守恒？（2）根据研究平抛运动的思想方法，可以将该运动（螺旋线运动）分解为两个分运动：①平行于水平面的分运动：匀速圆周运动（如上俯视平面图所示）；②竖直方向的分运动为另一种基本运动。a．说明分运动①的线速度v线和v0的关系；b．描述竖直方向上的分运动②是什么运动？（3）a．求小滑块在柱体壁上旋转一周所用的时间T；b．求小滑块到达O1点时的速度大小v1。 【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）a．；b．【解析】【分析】【详解】（1）a．小滑块在运动过程中只受到支持力N和重力mg的作用。重力G做功；支持力N的方向始终和速度的方向垂直，所以不做功。b．该运动中只有重力做功，所以小滑块的机械能守恒。（2）a．匀速圆周运动的线速度v线和初速度v0大小相等。b．竖直方向上的分运动是自由落体运动。（3）a．小滑块旋转一周所用的时间即为匀速圆周运动的时间周期：b．在小滑块从O点旋转到O1点的运动过程中：根据动能定理有小滑块旋转到O1点时的速度大小