2021年广东省广州市高一（下）期末物理试卷
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．（4分）下列运动，不能用牛顿力学规律描述的是（ ）
A．天问一号绕火星运动 B．粒子接近光速运动
C．人随电梯上升 D．高铁从广州驶向杭州
2．（4分）如图，飞机与货物以4m/s的速度水平匀速飞行，同时以3m/s的速度匀速收拢绳索将货物接到飞机里，绳索始终竖直，该过程中（ ）
A．绳索的拉力大于货物的重力
B．货物相对地面做曲线运动
C．货物的速度大小为7m/s
D．货物的速度大小为5m/s
3．（4分）小明在离墙一定距离的同一点，先后将A、B两飞镖沿同一方向水平掷出，不计空气阻力，两飞镖插在墙靶上的情况如图所示，且两插点在同一条竖直线上，下列说法正确的是（ ）
A．镖A的运动时间和镖B的运动时间相等
B．镖A的运动时间比镖B的运动时间长
C．镖A掷出时的初速度比镖B掷出时的初速度大
D．镖A掷出时的初速度比镖B掷出时的初速度小
4．（4分）转笔（PenSpinning）是一项讲究技巧的休闲活动，深受广大中学生的喜爱，其中包含了许多物理知识，如图，某转笔高手让笔绕笔杆上某点O做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．笔杆上的点离O点越远角速度越大
B．笔杆上的点离O点越远周期越小
C．笔杆上的点离O点越远线速度越大
D．笔杆上的点离O点越远向心加速度越小
5．（4分）如图，A、B两颗卫星围绕地球做匀速圆周运动，则（ ）
A．A的周期大于B的周期
B．A的角速度大于B的角速度
C．A的运行速率大于B的运行速率
D．A的向心加速度大于B的向心加速度
6．（4分）引体向上是《国家学生体质健康标准》中规定的测试项目，高一某男生1分钟内完成了15个引体向上，若该男生质量为60kg，每次引体向上重心升高的高度约为其身高的0.4倍，g＝10m/s2。则每次引体向上过程中，该男生克服重力做功的平均功率约为（ ）
A．7W B．100W C．250W D．400W
7．（4分）甲、乙两车沿同一直线运动，它们的v﹣t图像分别如图所示。在0～t1时间内（ ）
A．甲车的动能增大 B．乙车的动能增大
C．甲车的牵引力做功多 D．乙车的牵引力做功多
8．（6分）如图所示，拉力F将物体沿斜面向下拉，已知拉力大小与摩擦力大小相等，则下列说法中正确的是（ ）
A．物体的动能增加
B．物体的动能保持不变
C．物体的总机械能增加
D．物体的总机械能保持不变
9．（6分）如图，某公路急转弯处是倾斜的圆弧面，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则当汽车在该弯道处（ ）
A．若车速低于vc时，则汽车有向外侧滑动的趋势
B．若车速低于vc时，则汽车有向内侧滑动的趋势
C．若路面结冰时，则与未结冰时相比vc的值不变
D．若路面结冰时，则与未结水时相比vc的值变小
10．（6分）“复兴号”动车组的总质量为m，在平直的轨道上行驶。该动车组有4节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，动车组所受的阻力与其速率成正比（f＝kv）。动车组能达到的最大速度为vm.若动车组从静止开始运动，则下列正确的是（ ）
A．若动车组匀加速启动，则牵引力逐渐增大
B．若动力车输出功率恒定，则动车组做匀加速运动
C．若动力车输出功率变为，则动车组的最大速度为
D．若动力车输出功率变为，则动车组的最大速度为
二、实验题（每空2分，共16分）
11．（6分）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线 ．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛 ．
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为 m/s．
12．（10分）某同学设计图甲的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间t，已知小球的质量为m，直径为d，当地重力加速度大小为g。
（1）小球通过光电门时的速度v＝ 。
（2）若AB之间距离为H，则小球从A到B过程中，减少的重力势能为 ，增加的动能为 。
（3）调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出随H的变化图象如图乙所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线斜率k0＝ 。
（4）在实验中根据数据实际绘出H图象的直线斜率为k（k＜k0），则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值 （用k、k0表示）
三、计算题（13题10分，14题12分，15题16分，共38分）
13．（10分）如图，用F＝10N的水平拉力，使物体从A点由静止开始沿光滑水平面运动至B点，所用时间t＝2s，已知A、B之间的距离s＝4m，则
（1）A到B过程，拉力F的平均功率；
（2）在B点时，拉力F的瞬时功率。
14．（12分）半径为R、质量为M的星球表面有一长为L的细线，其一端固定在P点，另一端拴质量为m的小球，小球在水平面绕圆心O做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，引力常量为G，忽略星球自转的影响。求：
（1）星球表面的重力加速度大小；
（2）细绳受到的拉力大小；
（3）小球的线速度大小。
15．（16分）如图，一篮球质量m＝0.60kg，运动员使其从距离地面高度h1＝1.8m处由静止自由落下，反弹高度h2＝1.2m若使篮球从距离地面高度h3＝1.5m的高度静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹高度也为1.5m。设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间t＝0.20s；该篮球每次与地面碰撞前后的动能比值k恒定，重力加速度大小g＝10m/s2，不计空气阻力。求
（1）比值k的大小；
（2）运动员拍球过程中对篮球所做的功；
（3）运动员拍球时对篮球作用力的大小。
试题解析
1．解：天问一号绕火星的运动、人随电梯上升以及高铁从广州驶向杭州的运动都属于宏观低速的运动，故经典力学均能适用；而粒子接近光速的运动，不能适用于经典力学，故B正确，ACD错误。
故选：B。
2．解：AB、飞机与货物水平匀速飞行，同时竖直方向匀速收拢绳索将货物接到飞机里，两个方向的分运动都是匀速直线运动，所以合运动也是匀速直线运动，由平衡条件可得，绳索的拉力与货物的重力大小相等，故AB错误；
CD、货物的实际运动速度大小vm/s＝5m/s，故C错误，D正确。
故选：D。
3．解：AB、由图可知，B飞镖下降的高度大，根据t知，B飞镖运动的时间长，故AB错误；
CD、根据v0知，水平位移相等，A镖运动的时间短，则A镖掷出的初速度较大，故C正确，D错误。
故选：C。
4．解：A、笔上各点同轴转动，角速度相同，故A错误；
B、根据T可知由于角速度相同则笔杆上各点周期相同，故B错误；
C、笔上各点同轴转动角速度相同，笔杆上的点离O点越远的点，半径越大，根据v＝ωr可知线速度越大，故C正确；
D、根据a＝ω2r可知笔杆上的点离O点越远的点，半径越大，向心加速度越大，故D错误。
故选：C。
5．解：设地球的质量为M，卫星的质量为m，轨道半径为r，卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，得
Gmr＝mω2r＝mma
可得T＝2π，ω，v，a，可知，卫星的轨道半径越大，周期越大，角速度、速率、向心加速度均越小，因为卫星A的轨道半径比卫星B的轨道半径大，所以，A的周期大于B的周期，A的角速度、速率、向心加速度均比B的角速度、速率、向心加速度小，故A正确，BCD错误。
故选：A。
6．解：高三男生的升高约1.80m，每次引体向上重心上升的高度约为h＝1.80×0.4m＝0.72m
t＝1min＝60s内克服重力做功W＝nmgh＝15×60×10×0.72J＝6480J
克服重力做功的平均功率约PW≈100W，故B正确，ACD错误。
故选：B。
7．解：A、甲车的速度增大，则甲车的动能增大，故A正确；
B、乙车的速度减小，则乙车的动能减小，故B错误；
CD、根据图像不能比较两车速度变化量的大小，两车质量关系也未知，所以不能比较动能变化量的大小，由动能定理可知不能比较合外力做功的大小，也不能比较牵引力做功大小，故CD错误。
故选：A。
8．解：AB、拉力大小与摩擦力大小相等，则拉力和摩擦力合力为零，物体所受合力等于重力沿斜面向下的分力，物体沿斜面向下做匀加速直线运动，物体速度增加，动能增加，故A正确，B错误；
CD、拉力和摩擦力合力为零，拉力和摩擦力的合力做功为零，支持力不做功，总功等于重力的功（相对于只有重力做功），物体的总机械能保持不变，故C错误，D正确。
故选：AD。
9．解：AB、当汽车行驶的速率为vc时汽车运动所需向心力由重力和支持力的合力提供，摩擦力为零；车速低于vc，所需的向心力减小，此时摩擦力可以指向外侧，减小提供的向心力，车辆有向内侧滑动的趋势，故A错误，B正确；
CD、若路面结冰时，与未结冰时相比，由于支持力和重力不变，则vc的值不变，故C正确，D错误。
故选：BC。
10．解：A、若动车组匀加速启动则有：F﹣f＝ma，则动车的牵引力F＝ma f＝ma kv，随着速度的增加，动车的牵引力F逐渐增大，故A正确；
B、若动车输出功率恒定，则据F，动车加速度，可知当功率一定时，随着速度增加，动车的加速度减小，动车不可能做匀加速运动，故B错误；
C、动车速度最大时，牵引力与阻力相等，则，可得：即动车的最大速度与功率的平方根成正比，所以若动车的输出功率变为，则动车阻的最大速度为，故C正确；
D、动车速度最大时，牵引力与阻力相等，则，可得：即动车的最大速度与功率的平方根成正比，所以若动车的输出功率变为，则动车阻的最大速度为，故D错误。
故选：AC。
11．解：（1）为了保证小球的初速度水平，斜槽末端应切线水平，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛初速度相等．
（2）根据y得：t
则平抛运动的初速度为：．
故答案为：（1）水平，初速度相等，（2）1.6．
12．解：（1）很短时间内的平均速度等于瞬时速度，小球经过光电门时的速度v；
（2）若AB之间距离为H，则小球从A到B过程中，减少的重力势能为ΔEp＝mgH，
增加的动能为ΔEk
（3）小球下落过程机械能守恒，小球减小的重力势能等于增加的动能，
由机械能守恒定律得：mgH mv2，即：2gH＝（ ）2
解得：H，
H图象的斜率k0
（4）重物下落过程，设受到的阻力大小为f，由动能定理得：mgH﹣fHmv2；
整理得：（）×H
H图象的斜率k
解得：f
实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值；
故答案为：（1）；（2）mgH；；（3）；（4）。
13．解：（1）根据功的公式可得，拉力F在此过程中所做的功
W＝Fs＝10×4J＝40J
拉力F的平均功率W＝20W；
（2）当物体运动到B点时的速度为v．
由s得vm/s＝4m/s
拉力F的功率
P＝Fv＝10×4W＝40W
答：（1）A到B过程，拉力F的平均功率为20W；
（2）在B点时，拉力F的瞬时功率为40W。
14．解：（1）根据Gmg可得星球表面的重力加速度g
（2）对小球进行受力分析，如图所示
可知：Tcosθ＝mg＝G，
解得细绳受到的拉力T
（3）小球在水平面内做匀速圆周运动，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：Tsinθ＝m
解得小球的线速度v
答：（1）星球表面的重力加速度大小为；
（2）细绳受到的拉力大小为；
（3）小球的线速度大小为。
15．解：（1）设篮球自由下落与地面碰撞前瞬间的动能为Ek1，
篮球与地面碰撞后瞬间篮球的动能为Ek2，由动能定理得：
篮球下落过程：mgh1＝Ek1﹣0
篮球上升过程：﹣mgh2＝0﹣Ek2，
篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值：k
代入数据解得：k＝1.5
（2）设拍球后篮球落地瞬间的动能为Ek3，与地面碰撞后瞬间动能为Ek4，
拍球后篮球反弹上升过程，对篮球，由动能定理得：﹣mgh3＝0﹣Ek4，
设拍球过程，运动员对篮球做的功为W，从拍球到篮球与地面碰撞前瞬间过程，
由动能定理得：W mgh3＝Ek3﹣0
篮球与地面碰撞前后的动能之比k
代入数据解得：W＝4.5J
（3）运动员拍球时对球的作用力为恒力，设运动员拍球时对球的作用力大小为F，
运动员拍球过程，设球的加速度大小为a，
对篮球，由牛顿第二定律得：F mg＝ma
拍球过程篮球做初速度为零的匀加速直线运动，设位移为x，
由匀变速直线运动的位移﹣时间公式得：x
运动员拍球过程中对篮球所做的功W＝Fx
代入数据解得：F＝9N （F＝﹣15N 不符合题意，舍去）
答：（1）比值k的大小是1.5；
（2）运动员拍球过程中对篮球所做的功是4.5J；
（3）运动员拍球时对篮球作用力的大小是9N。
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