资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
人教版高一物理下期末检测卷3答题卡
(
条
码
粘
贴
处
（正面朝上
贴在此
虚线框内）
)
试卷类型：B
姓名：______________班级：______________
准考证号
(
缺考标记
考生禁止填涂缺考标记
！只能由监考老师负责用黑色字迹的签字笔填涂。
) (
注意事项
1
、
答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚。
2
、
请将准考证条码粘贴在右侧的[条码粘贴处]的方框内
3
、
选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写，字体工整
4
、
请按题号顺序在各题的答题区内作答，超出范围的答案无效，在草纸、试卷上作答无效。
5
、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、刮纸刀。
6
、填涂样例
正确
[
■
]
错误
[
--
][
√
] [
×
]
)
选择题（请用2B铅笔填涂）
1. [A][B][C][D] 2. [A][B][C][D] 3. [A][B][C][D] 4. [A][B][C][D] 5. [A][B][C][D] 6. [A][B][C][D] 7. [A][B][C][D] 8. [A][B][C][D] 9. [A][B][C][D] 10. [A][B][C][D] 11. [A][B][C][D] 12. [A][B][C][D] 13. [A][B][C][D] 14.3. [A][B][C][D] 17.1. [A][B][C][D]
17.2. [A][B][C][D]
非选择题（请在各试题的答题区内作答）
14．（1）________________________________；________________
（2）________________
15．（1）________________ （2）________________ （3）________________
16．________________； ________________ ； ________________
17．（3）________________
18．（1）
（2）
19．（1）
（2）
20．（1）
（2）
（3）
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 2 / 3中小学教育资源及组卷应用平台
人教版高一物理下期末检测卷3（教师版）（必修二+选必一第三章机械波）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）黑洞是一种密度极大、体积极小的天体，引力大到光都无法逃脱其引力的“魔掌”，所以黑洞无法直接观测，但可以通过观测绕其运动的恒星，大致推测出黑洞的质量。观察发现，太阳系绕银河系中心黑洞人马座A*做圆周运动的周期为，太阳系到银河系中心的距离为，引力常量为，不考虑相对论效应及暗物质的影响，则人马座的质量为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】万有引力定律
【解析】【解答】太阳系到银河系中心的距离为， 根据万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律则有
解得中心天体的质量为
故选C。
【分析】根据万有引力提供向心力列式求解。
2．（3分）如图所示，小物块在大小相等的恒力F作用下，在水平地面上向前运动相同的位移，图A和图C的地面是光滑的，图B和图D的地面是粗糙的，则下列四图所示的情况中F做功最多的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】功的概念
【解析】【解答】功为物体受力的大小与力方向上位移的乘积，表达式为W=Fscos，小物块在大小相等的恒力F作用下，在水平地面上向前运动相同的位移，根据功的表达式可以得出各力做功的大小为
图A中F做功为
图B中F做功为
图C中F做功为
图D中F做功为
故四图所示的情况中F做功最多的是图A，故选A。
【分析】利用物体受力的大小与力方向上位移的乘积即功的表达式可以比较各力做功的大小。
3．（3分）小物通过视频号“胜哥课程”观看了《蹦床》Ai视频。“胜哥”保持姿态不变从最高点自由落下，直到蹦床网被压至最低点的过程中，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．“胜哥”的重力势能增大
B．“胜哥”的动能一直增大
C．“胜哥”刚触蹦床网时，动能最大
D．“胜哥”在最低点时，蹦床网的弹性势能最大
【答案】D
【知识点】弹性势能；动能；重力势能
【解析】【解答】A． “胜哥”保持姿态不变从最高点自由落下，直到蹦床网被压至最低点的过程中，根据重力势能的表达式可以得出重力势能随高度降低而减小，可知，运动员的重力势能减小，故A错误；
BC．自由下落阶段运动员速度增大，根据动能的表达式可以得出动能增大，触网后，弹力从零逐渐增大，开始弹力小于重力，根据牛顿第二定律mg=mg-F可以得出随着弹力的增大，“胜哥”开始做加速度减小的变加速运动，此过程，“胜哥”动能增大，当弹力与重力平衡时，加速度为0，速度达到最大值，“胜哥”的动能也达到最大值，随后弹力大于重力，根据牛顿第二定律ma=F-mg可以得出加速度方向向上，“胜哥”做加速度反向增大的变减速直线运动，速度减小，“胜哥”的动能减小，故BC错误；
D．“胜哥”在最低点时，蹦床网的形变量最大，由于弹性势能与物体的形变量成正比，所以此时蹦床网的弹性势能最大，故D正确。
故选D。
【分析】利用高度不断减小可以判别重力势能不断减小；利用重力和弹力的合力方向可以判别加速度的方向，进而判别速度的变化，利用速度的变化可以判别动能的变化；利用形变量的大小可以判别弹性势能的大小。
4．（3分）如图所示，塔吊水平摆臂摆动半径为15米，某次作业将摆臂末端一个重物从某高度缓缓放到地面，在的时间里摆臂摆过角，绕绳机向下匀速释放钢绳的速度为，经重物到达地面。该次作业中重物相对地面的位移大小约为（　　）
A． B． C．25m D．
【答案】C
【知识点】位移的合成与分解；位移与路程
【解析】【解答】根据题意可知，经50s重物下降的高度为 ，在50s的时间里摆臂摆过 角，根据几何关系可知重物运动的水平距离为x=15m，则重物相对地面的位移大小约为
故答案为：C。
【分析】利用位移公式可以求出重物下降的高度，结合摆动的位移可以求出重物相对地面运动的位移大小。
5．（3分）如图所示，河宽为300m，河中各点垂直到最近河岸的距离为x，各点的水流速度大小与x的关系为（x的单位为m，的单位为m/s）。小船船头始终垂直于河岸渡河，小船在静水中的速度大小为3m/s，则下列说法正确的是（　　）
A．小船渡河的时间大于100s
B．小船渡河过程中的最大速度为5m/s
C．小船到达对岸距出发点的距离为200m
D．从河中心位置到对岸，小船做变加速曲线运动
【答案】B
【知识点】运动的合成与分解；小船渡河问题分析
【解析】【解答】A．小船船头始终垂直于河岸渡河，根据位移公式可以得出渡河的时间
选项A错误；
B．小船渡河过程中当水流速度最大时船的合速度最大，根据水流速度的表达式可以得出水流的最大速度为
根据速度的合成可以得出小船渡河过程中的最大速度为
选项B正确；
C．从河岸到河中心水流速度
根据位移公式有
则
即水流速度与时间成线性关系，根据图像信息可以得出当船从河岸到达另一河岸时沿水流方向的位移
根据速度的合成可以得出小船到达对岸距出发点的距离为
选项C错误；
D．从河中心位置到对岸，小船沿水流方向做匀减速运动，垂直河岸方向做匀速运动，类比平抛运动可以得出合运动为匀变速曲线运动，选项D错误。
故选B。
【分析】利用垂直河岸方向的位移公式可以求出渡河的时间；利用水流速度的表达式结合速度的合成可以求出合速度的最大值；利用位移公式结合速度公式可以求出沿水流方向的位移大小，结合位移的合成可以求出合位移的大小；利用分运动的规律可以求出合运动的规律。
6．（3分）如图甲所示，机器人转动八角巾手帕时形成一个匀速转动的圆盘。 O为手帕的中心，A、B、C为手帕上的三个点（如图乙），各点到O点的距离关系为，下列说法正确的是（　　）
A．A、B两点的线速度相同 B．C点的周期大于B点的周期
C．C点的角速度小于A点的角速度 D．A点的线速度大于C点的线速度
【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】BC．圆盘转动时，由于圆盘上、、三点同轴转动，相同时间转过的角度相等所以角速度相等，周期相等，故BC错误；
A．根据线速度与角速度的关系式有，由于AB转动的半径相等，所以可知A、B两点的线速度大小相等，但是方向不同，即线速度不同，故A错误；
D．由于A点的半径大于C点的半径，根据可知A点的线速度大于C点的线速度，故D正确。
故选D。
【分析】利用同盘转动可以得出角速度和周期相等，结合半径的大小可以比较线速度的大小。
7．（3分）科技小组设计了在空间站测量物体质量的装置，如图所示。滑块放在水平桌面上，细线穿过桌面上的光滑小孔，连接滑块与下端竖直固定的弹簧测力计。若在空间站里让滑块以角速度做半径为R的匀速圆周运动时，拉力大小为F。已知滑块与桌面的动摩擦因数为，重力加速度为g，则滑块质量为（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】设滑块的质量为。在空间站中，滑块处于完全失重状态，弹力为零，故摩擦力为零，所以滑块在空间站中做匀速圆周的向心力由细线的拉力提供，则有
解得
故答案为：B。
【分析】本题考查空间站中完全失重状态下的匀速圆周运动向心力分析，核心是明确完全失重时滑块与桌面间摩擦力为零，向心力仅由细线拉力提供，结合向心力公式求解滑块质量。
8．（3分）太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的4倍，则该行星绕太阳公转的周期是（　　）
A．10年 B．2年 C．4年 D．8年
【答案】D
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】设地球半径为R，则行星的半径为4R，根据开普勒第三定律得：
解得：
地球的公转周期为1年，则说明该行星的公转周期为8年．
故答案为：D
【分析】利用开普勒第三定律可以求出公转的周期大小。
9．（3分）人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则（　　）
A．黑洞A的质量一定小于黑洞B的质量
B．黑洞A的线速度一定小于黑洞B的线速度
C．黑洞A的向心力一定小于黑洞B的向心力
D．两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越大
【答案】A
【知识点】双星（多星）问题
【解析】【解答】BC．两个黑洞A、B组成双星系统，由于双星在相同时间内转过的角度相等，则两者的角速度相同，由相互作用的万有引力提供向心力，由于相互作用力相等则黑洞A和B的向心力大小相等，根据线速度和角速度的关系由，由于两个黑洞的角速度相等，且黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，可知黑洞A的线速度一定大于黑洞B的线速度，故BC错误；
AD．设黑洞A、B的轨道半径分别为、，由于引力提供向心力，根据牛顿第二定律得
又
联立解得，
由于黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，已知质量和半径成反比关系，所以可知黑洞A的质量一定小于黑洞B的质量；两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越小，故A正确，D错误。
故选A。
【分析】利用双星模型角速度相等，结合半径的大小可以比较线速度的大小；利用引力提供向心力结合相互作用力相等可以得出向心力大小相等；利用引力提供向心力可以求出质量的比值；利用引力提供向心力可以求出质量和双星距离的大小关系。
10．（3分）中国制造的新能源汽车，产销量连续十年保持全球第一。新能源汽车具有噪声小、污染少、起步快、加速平顺等优点。某新能源汽车在启动时由电机提供牵引力，而阻力来自两部分，一部分是地面摩擦阻力，设为一定值，另一部分来自空气阻力，设其大小与汽车速率成正比。已知该汽车质量为m，电机在不同功率下的牵引力F与对应匀速直线运动的速率v关系如图所示，其图像纵截距为b，斜率为k，则下列说法正确的是（　　）
A．地面摩擦阻力
B．若该汽车以恒定加速度启动，在匀加速运动过程中牵引力大小不变
C．若该汽车以恒定加速度启动，在匀加速运动过程中牵引力大小随时间均匀增大
D．若该汽车以某恒定功率启动，经过时间t达到最大速度，则汽车克服空气阻力做的功为
【答案】C
【知识点】机车启动；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．汽车匀速行驶时，牵引力与总阻力平衡，即 。总阻力由恒定地面摩擦阻力 和与速率 成正比的空气阻力 组成，因此 。结合 图像纵截距为 、斜率为 ，得 ，故A错误；
BC．以恒定加速度 启动时，由牛顿第二定律：
匀加速阶段速度 ，代入上式得：，
均为定值，因此牵引力 随时间 均匀增大，B错误，C正确；
D．以恒定功率 启动，最大速度 时牵引力等于总阻力，即 。牵引力做功 ，由动能定理：
整理得汽车克服空气阻力做功：，即
其中为汽车克服总阻力做的功，故D错误；
故答案为：C。
【分析】先通过匀速运动的受力平衡与 图像，推导地面摩擦阻力和空气阻力的表达式；再结合牛顿第二定律与匀变速运动规律，推导恒定加速度启动时牵引力的变化公式；最后依据恒定功率启动的特点与动能定理，推导空气阻力做功的表达式。
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）2022年2月5日，由曲春雨、范可新、张雨婷、武大靖、任子威组成的短道速滑混合接力队夺得中国在本次冬奥会的首枚金牌如图所示，若将武大靖在弯道转弯的过程看成在水平冰面上的一段匀速圆周运动，转弯时冰刀嵌入冰内从而使冰刀受与冰面夹角为（蹬冰角）的支持力，不计一切摩擦，弯道半径为R，重力加速度为g。以下说法正确的是（　　）
A．武大靖转弯时速度的大小为
B．武大靖转弯时速度的大小为
C．若武大靖转弯速度变大则需要增大蹬冰角
D．若武大靖转弯速度变大则需要减小蹬冰角
【答案】A,D
【知识点】速度的合成与分解；牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．依题意，武大靖转弯时，根据牛顿第二定律有
可得其转弯时速度的大小为
A符合题意，B不符合题意；
CD．依题意，根据武大靖转弯时速度的大小
可知，若减小蹬冰角 ，则 减小，武大靖转弯速度 将变大，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】武大靖转弯时，根据牛顿第二定律合力提供向心力得出转弯时的速度，结合速度的表达式得出速度的变化情况。
12．（4分）滑沙运动是继滑冰、滑水、滑雪和滑草之后又一新兴运动，它使户外运动爱好者在运动的同时又能领略到沙漠的绮丽风光。如图所示，质量为的人坐在滑沙板上从沙坡斜面的顶端由静止沿直线匀加速下滑，经过到达坡底，速度大小为。已知沙坡斜面的倾角为，重力加速度取，下列关于此过程的说法中正确的是（　　）
A．人的重力势能减少 B．人克服阻力做功
C．人的机械能减少 D．人的动能增加
【答案】C,D
【知识点】功能关系；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】本题是一道力学综合题，根据题意分析清楚人的运动过程，应用运动学公式、动能定理与功能关系可以解题。从沙坡斜面的顶端由静止沿直线匀加速下滑，设下滑时的加速度为，下滑位移为，由运动学公式有
解得
由牛顿第二定律有
解得
A．由功能关系可知，人的重力势能减少等于下滑过程中克服重力做功，则有
故A错误；
BC．由功能关系可知，人的机械能减少等于人克服阻力做功，则有
故B错误，C正确；
D．由动能定理可知，人的动能增加等于合力做功，则有
故D正确。
故选CD。
【分析】应用运动学公式求出人下滑的位移，然后求出下滑的高度，根据重力势能的计算公式求出人减少的重力势能；根据动能的计算公式求出动能的增加量；根据能量守恒定律求出克服阻力做的功ing，求出机械能是减少量。
13．（4分）如图所示，甲图表示和两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是和，是连线的中点；乙图为一机械波源在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中正确的是（　　）
A．甲图中、两点的竖直高差为
B．甲图中点正处于平衡位置且向水面下运动
C．从甲图所示时刻开始经，点通过的路程为
D．乙图中在点观察到的频率比在点观察到的频率低
【答案】A,C
【知识点】多普勒效应；波的干涉现象
【解析】【解答】对于干涉图样，需要关注波峰与波谷的叠加情况，以及波的相位差对叠加结果的影响。 对于多普勒效应，需要理解波源的运动如何改变观察者接收到的波的频率 。A．是连线的中点，AC连线上所有点都是振动加强点，其中A在波峰，B在平衡位置，则、两点的竖直高差为
故A正确；
B．甲图中点是振动加强点，正处于波谷位置，故B错误；
C．波的周期为
从甲图所示时刻开始经，由于
则点通过的路程为
故C正确；
D．乙图中在点单位时间接受到的波面比点多，则在点观察到的频率比在点观察到的频率高，故D错误。
故选AC。
【分析】甲图中，两列相干水波的干涉图样展示了波峰与波谷的叠加情况，而乙图则展示了波源在运动时产生的波面分布，这涉及到多普勒效应。我们需要根据波的干涉原理和多普勒效应来分析两幅图中的现象。
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（8分）“胜哥”用图所示的实验装置探究动能定理。小车上遮光片的宽度为d，A、B处是两光电门，可测得小车上的遮光片通过A、B处所用的时间；用遮光片通过光电门的平均速度表示小车通过A、B点时的速度，钩码上端为拉力传感器，可读出细线上的拉力F。适当垫高木板右端，使小车不挂钩码时能在长木板上匀速运动。挂上钩码，从木板右端由静止释放小车进行实验。
（1）（4分）某次实验中质量为m的小车通过A、B光电门的时间分别为、，AB间距为s，则小车由A运动到B过程中动能的变化量＝　 　，小车所受合力对小车做的功＝　 　；
（2）（2分）保持拉力不变，仅改变光电门B的位置，读出B到A的距离s，记录对应的s和数据，画出图像如图所示。根据图像可求得小车的质量m＝　 　kg；
（3）（2分）实验中下列要求必要的有____。
A．钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量
B．画出图像需多测几组s、的数据
C．测量长木板垫起的高度和木板长度
D．小车上遮光条的选用应该窄一些
【答案】（1）；
（2）0.6
（3）B；D
【知识点】探究功与物体速度变化的关系
【解析】 【解答】（1）分别解得小车通过A、B光电门的速度为
，
则小车由A运动到B过程中动能的变化量
小车所受合力对小车做的功
（2）小球从A到B过程，由动能定理得
整理得
由图示图象斜率可得
（3）A、小车所受拉力可以由力传感器测出，实验不需要控制钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量，故A错误；
B、为了减小实验误差应用图象法处理实验数据，作出m=0.6kg图象需多测几组s、tB的数据，故B正确；
C、小车所受拉力可以由力的传感器测出，实验原理为
不需要测量长木板垫起的高度和木板长度，故C错误；
D、为使小车经过光电门时速度的测量值更接近真实值，选用小车上遮光条的选用应该窄一些，故D正确。
故答案为：BD。
【分析】 根据题意确定滑块经过光电门的速度，在根据动能的定义确定小车从A到B过程动能的变化量，小车所受合外力等于绳子拉力，再根据功的公式确定合外力所做的功。根据实验原理结合（1）中分析确定图像的函数表达式，再结合图像斜率及截距的物理意义进行数据处理。根据实验原理及实验操作步骤分析实验中各操作对实验的影响。
15．（8分） “胜哥”使用如图所示的实验装置探究向心力大小与半径、角速度、质量之间的关系若两球分别放在长槽和短槽的挡板内侧，转动手柄，长槽和短槽随变速轮塔匀速转动，两球所受向心力的比值可通过标尺上的等分格显示，当皮带放在皮带盘的第一挡、第二挡和第三挡时，左、右变速轮塔的角速度之比分别为1∶1，1∶2和1∶3。
（1）（2分）第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为　 　。
（2）（4分）探究向心力大小与质量之间的关系时，“胜哥”把皮带放在皮带盘的第一挡后，应将质量　 　（选填“相同”或“不同”）的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径　 　（选填“相同”或“不同”）处挡板内侧；
（3）（2分）探究向心力大小与角速度之间的关系时，“胜哥”将两个相同的钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧，改变皮带挡位，记录一系列标尺示数。其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格，则记录该组数据时，皮带位于皮带盘的第　 　挡（选填“一”“二”或“三”）。
【答案】（1）3：1
（2）不同；相同
（3）二
【知识点】向心加速度
【解析】【解答】本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系时，需要控制其他量不变。要知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等。
（1）皮带传动线速度相等，第三挡变速轮塔的角速度之比为1∶3，根据可知，第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为3∶1。
（2）探究向心力大小与质量之间的关系时，需要保证两个物体做圆周运动的角速度相等、半径相等，质量不同，所以应将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧。
（3）根据，其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格，则角速度平方之比为
可知由于误差存在，角速度之比为，可知皮带位于皮带盘的第二挡。
【分析】（1）皮带传动边缘线速度大小相等，根据v=rω分析；
（2）根据控制变量法，分析探究向心力大小与质量的关系时，应保持角速度、半径相同，改变质量；
（3）根据向心力公式和线速度、角速度关系分析计算。
16．（6分）“胜哥”利用频闪相机研究小球的平抛运动，得到了小球做平抛运动时的频闪照片。已知相机的闪光频率为f，选A位置的球心为坐标原点，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向建立坐标系，B、C、D三点的球心坐标结合比例尺换算成的实际距离已经标出，如图所示，则可得到竖直方向的加速度大小为　 　，平抛物体的初速度大小为　 　，位置D的竖直坐标为　 　（用、表示）。
【答案】；；
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）根据频率和周期的关系可以得出相机的曝光时间为
A、B、C、D两两相邻位置的时间间隔为
根据竖直方向的邻差公式有，可得
而
根据表达式可以得出加速度为：
根据水平方向的位移公式可以得出：平抛物体的初速度为
设位置D的竖直坐标为，根据竖直方向匀变速直线运动的规律有：由于相邻的相等时间内的位移之差是定值，则
得
【分析】利用闪光频率可以求出闪光周期的大小，结合竖直方向的邻差公式可以求出重力加速度的大小；结合水平方向的位移公式可以求出平抛运动的初速度大小；利用竖直方向的邻差公式可以求出位置D的竖直坐标。
17．（6分）“胜哥”用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：
（1）（2分）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______。
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
（2）（2分）在某次实验中，“胜哥”把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右露出的刻度，此时可研究向心力的大小与______的关系。
A．质量m B．角速度ω C．半径r
（3）（2分）在（2）的实验中，“胜哥”匀速转动手柄时，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为　 　。
【答案】（1）D
（2）B
（3）2∶1
【知识点】向心力
【解析】【解答】本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变；道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等。
（1）结合实验原理可知，在探究向心力大小F与半径r、质量m、角速度ω的关系时，需要先控制某些量不变，探究其中的两个物理量的关系，即用控制变量法。故选D。
（2）两个钢球的质量相等，转动的半径相同，此时可研究向心力的大小与角速度ω的关系。故选B。
（3）由可知，两球的向心力之比为1∶4，两球的质量相等，转动半径相同，则有转动的角速度之比为1∶2。因用皮带连接的左、右塔轮，轮缘的线速度大小相等，由v=ωr可知，左、右塔轮半径之比为2∶1。
【分析】（1）该实验采用控制变量法；
（2）在研究向心力的大小F与质量m的关系时，控制角速度ω和半径r不变，在研究向心力的大小F与角速度ω的关系时，控制质量不变、半径不变；
（3）根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合v=rω，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比。
18．（8分）如图所示，物体A静止在光滑平直轨道上，其左端固定有轻质弹簧，物体B以速度沿轨道向物体A运动，并通过弹簧与物体A发生相互作用，已知A的质量为，B的质量为。
（1）当物体A的速度多大时，弹簧弹性势能最大；
（2）在相互作用过程中最大弹性势能为多少。
【答案】（1）当物体A、B速度相同时，弹簧弹性势能最大，由动量守恒定律知
代入得
（2）设最大弹性势能为，根据机械能守恒知
代入得
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）弹簧弹性势能最大时对应两物体速度相等的瞬间，这一状态可由动量守恒定律确定两物体共同速度的大小。
（2）系统的最大弹性势能可通过初始动能与速度相等时系统动能之差求得，依据是机械能守恒定律。
19．（8分）2024年2月24日，中国载人月球探测任务新飞行器名称已经确定，新一代载人飞船命名为“梦舟”，月面着陆器命名为“揽月”。假设“梦舟”飞船绕月球表面飞行的周期为，“揽月”飞行器在月球表面着陆后，宇航员在月球表面将一小球从倾角为的斜面上，以水平速度拋出后，仍落在斜面上，如图所示。月球半径为，空中运动时不计阻力，求：
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）从斜面上拋出的小球，经过多长时间距斜面最远。
【答案】（1）飞船绕月球表面飞行的周期为，由万有引力提供向心力
由月球表面万有引力与重力的关系
解得月球表面的重力加速度大小为
（2）小球距斜面最远时，速度方向与斜面平行，有
可得下落时间为

【知识点】平抛运动；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）月球对飞船的引力提供向心力，根据牛顿第二定律结合引力形成重力可以求出月球表面重力加速度的大小；
（2）当小球做平抛运动距离斜面最远时，利用速度的方向结合速度公式可以求出运动的时间。
20．（14分）如图所示，一个质量为的小球从地面上方的点开始释放，自由下落，点是点正下方的一点，且之间的高度差为，点为、之间的一点且之间的高度差为，不计空气阻力。取，求：
（1）（4分）小球从到A过程中，重力所做的功；
（2）（5分）小球下落到点时，重力的瞬时功率；
（3）（5分）小球从到过程中，重力的平均功率。
【答案】（1）解：小球从到A过程中，重力所做的功
代入数据得
（2）解：小球做自由落体运动，由动能定理得
代入数据得
小球下落到A点时重力的瞬时功率
代入数据得
（3）解：小球从B到A的运动时间为
又小球从B到A重力所做的功
所以小球从B到A的运动过程中，重力做功的平均功率为
代入数据得
【知识点】平均速度；功的计算；功率及其计算
【解析】【分析】(1) 重力做功仅与初末位置的高度差有关，由公式直接计算。
(2) 重力的瞬时功率需先由自由落体运动公式求A点的速度，再结合计算。
(3) 重力的平均功率可先求B到A过程的重力做功和运动时间，再由计算；也可先求平均速度，再结合计算。
（1）小球从到A过程中，重力所做的功
代入数据得
（2）小球做自由落体运动，由动能定理得
代入数据得
小球下落到A点时重力的瞬时功率
代入数据得
（3）小球从B到A的运动时间为
又小球从B到A重力所做的功
所以小球从B到A的运动过程中，重力做功的平均功率为
代入数据得
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 17 / 21中小学教育资源及组卷应用平台
人教版高一物理下期末检测卷3（学生版）（必修二+选必一第三章机械波）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）黑洞是一种密度极大、体积极小的天体，引力大到光都无法逃脱其引力的“魔掌”，所以黑洞无法直接观测，但可以通过观测绕其运动的恒星，大致推测出黑洞的质量。观察发现，太阳系绕银河系中心黑洞人马座A*做圆周运动的周期为，太阳系到银河系中心的距离为，引力常量为，不考虑相对论效应及暗物质的影响，则人马座的质量为（　　）
A． B． C． D．
2．（3分）如图所示，小物块在大小相等的恒力F作用下，在水平地面上向前运动相同的位移，图A和图C的地面是光滑的，图B和图D的地面是粗糙的，则下列四图所示的情况中F做功最多的是（　　）
A． B．
C． D．
3．（3分）小物通过视频号“胜哥课程”观看了《蹦床》Ai视频。“胜哥”保持姿态不变从最高点自由落下，直到蹦床网被压至最低点的过程中，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．“胜哥”的重力势能增大
B．“胜哥”的动能一直增大
C．“胜哥”刚触蹦床网时，动能最大
D．“胜哥”在最低点时，蹦床网的弹性势能最大
4．（3分）如图所示，塔吊水平摆臂摆动半径为15米，某次作业将摆臂末端一个重物从某高度缓缓放到地面，在的时间里摆臂摆过角，绕绳机向下匀速释放钢绳的速度为，经重物到达地面。该次作业中重物相对地面的位移大小约为（　　）
A． B． C．25m D．
5．（3分）如图所示，河宽为300m，河中各点垂直到最近河岸的距离为x，各点的水流速度大小与x的关系为（x的单位为m，的单位为m/s）。小船船头始终垂直于河岸渡河，小船在静水中的速度大小为3m/s，则下列说法正确的是（　　）
A．小船渡河的时间大于100s
B．小船渡河过程中的最大速度为5m/s
C．小船到达对岸距出发点的距离为200m
D．从河中心位置到对岸，小船做变加速曲线运动
6．（3分）如图甲所示，机器人转动八角巾手帕时形成一个匀速转动的圆盘。 O为手帕的中心，A、B、C为手帕上的三个点（如图乙），各点到O点的距离关系为，下列说法正确的是（　　）
A．A、B两点的线速度相同 B．C点的周期大于B点的周期
C．C点的角速度小于A点的角速度 D．A点的线速度大于C点的线速度
7．（3分）科技小组设计了在空间站测量物体质量的装置，如图所示。滑块放在水平桌面上，细线穿过桌面上的光滑小孔，连接滑块与下端竖直固定的弹簧测力计。若在空间站里让滑块以角速度做半径为R的匀速圆周运动时，拉力大小为F。已知滑块与桌面的动摩擦因数为，重力加速度为g，则滑块质量为（　　）
A． B． C． D．
8．（3分）太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的4倍，则该行星绕太阳公转的周期是（　　）
A．10年 B．2年 C．4年 D．8年
9．（3分）人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则（　　）
A．黑洞A的质量一定小于黑洞B的质量
B．黑洞A的线速度一定小于黑洞B的线速度
C．黑洞A的向心力一定小于黑洞B的向心力
D．两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越大
10．（3分）中国制造的新能源汽车，产销量连续十年保持全球第一。新能源汽车具有噪声小、污染少、起步快、加速平顺等优点。某新能源汽车在启动时由电机提供牵引力，而阻力来自两部分，一部分是地面摩擦阻力，设为一定值，另一部分来自空气阻力，设其大小与汽车速率成正比。已知该汽车质量为m，电机在不同功率下的牵引力F与对应匀速直线运动的速率v关系如图所示，其图像纵截距为b，斜率为k，则下列说法正确的是（　　）
A．地面摩擦阻力
B．若该汽车以恒定加速度启动，在匀加速运动过程中牵引力大小不变
C．若该汽车以恒定加速度启动，在匀加速运动过程中牵引力大小随时间均匀增大
D．若该汽车以某恒定功率启动，经过时间t达到最大速度，则汽车克服空气阻力做的功为
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）2022年2月5日，由曲春雨、范可新、张雨婷、武大靖、任子威组成的短道速滑混合接力队夺得中国在本次冬奥会的首枚金牌如图所示，若将武大靖在弯道转弯的过程看成在水平冰面上的一段匀速圆周运动，转弯时冰刀嵌入冰内从而使冰刀受与冰面夹角为（蹬冰角）的支持力，不计一切摩擦，弯道半径为R，重力加速度为g。以下说法正确的是（　　）
A．武大靖转弯时速度的大小为
B．武大靖转弯时速度的大小为
C．若武大靖转弯速度变大则需要增大蹬冰角
D．若武大靖转弯速度变大则需要减小蹬冰角
12．（4分）滑沙运动是继滑冰、滑水、滑雪和滑草之后又一新兴运动，它使户外运动爱好者在运动的同时又能领略到沙漠的绮丽风光。如图所示，质量为的人坐在滑沙板上从沙坡斜面的顶端由静止沿直线匀加速下滑，经过到达坡底，速度大小为。已知沙坡斜面的倾角为，重力加速度取，下列关于此过程的说法中正确的是（　　）
A．人的重力势能减少 B．人克服阻力做功
C．人的机械能减少 D．人的动能增加
13．（4分）如图所示，甲图表示和两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是和，是连线的中点；乙图为一机械波源在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中正确的是（　　）
A．甲图中、两点的竖直高差为
B．甲图中点正处于平衡位置且向水面下运动
C．从甲图所示时刻开始经，点通过的路程为
D．乙图中在点观察到的频率比在点观察到的频率低
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（8分）“胜哥”用图所示的实验装置探究动能定理。小车上遮光片的宽度为d，A、B处是两光电门，可测得小车上的遮光片通过A、B处所用的时间；用遮光片通过光电门的平均速度表示小车通过A、B点时的速度，钩码上端为拉力传感器，可读出细线上的拉力F。适当垫高木板右端，使小车不挂钩码时能在长木板上匀速运动。挂上钩码，从木板右端由静止释放小车进行实验。
（1）（4分）某次实验中质量为m的小车通过A、B光电门的时间分别为、，AB间距为s，则小车由A运动到B过程中动能的变化量＝　 　，小车所受合力对小车做的功＝　 　；
（2）（2分）保持拉力不变，仅改变光电门B的位置，读出B到A的距离s，记录对应的s和数据，画出图像如图所示。根据图像可求得小车的质量m＝　 　kg；
（3）（2分）实验中下列要求必要的有____。
A．钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量
B．画出图像需多测几组s、的数据
C．测量长木板垫起的高度和木板长度
D．小车上遮光条的选用应该窄一些
15．（8分） “胜哥”使用如图所示的实验装置探究向心力大小与半径、角速度、质量之间的关系若两球分别放在长槽和短槽的挡板内侧，转动手柄，长槽和短槽随变速轮塔匀速转动，两球所受向心力的比值可通过标尺上的等分格显示，当皮带放在皮带盘的第一挡、第二挡和第三挡时，左、右变速轮塔的角速度之比分别为1∶1，1∶2和1∶3。
（1）（2分）第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为　 　。
（2）（4分）探究向心力大小与质量之间的关系时，“胜哥”把皮带放在皮带盘的第一挡后，应将质量　 　（选填“相同”或“不同”）的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径　 　（选填“相同”或“不同”）处挡板内侧；
（3）（2分）探究向心力大小与角速度之间的关系时，“胜哥”将两个相同的钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧，改变皮带挡位，记录一系列标尺示数。其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格，则记录该组数据时，皮带位于皮带盘的第　 　挡（选填“一”“二”或“三”）。
16．（6分）“胜哥”利用频闪相机研究小球的平抛运动，得到了小球做平抛运动时的频闪照片。已知相机的闪光频率为f，选A位置的球心为坐标原点，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向建立坐标系，B、C、D三点的球心坐标结合比例尺换算成的实际距离已经标出，如图所示，则可得到竖直方向的加速度大小为　 　，平抛物体的初速度大小为　 　，位置D的竖直坐标为　 　（用、表示）。
17．（6分）“胜哥”用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：
（1）（2分）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______。
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
（2）（2分）在某次实验中，“胜哥”把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右露出的刻度，此时可研究向心力的大小与______的关系。
A．质量m B．角速度ω C．半径r
（3）（2分）在（2）的实验中，“胜哥”匀速转动手柄时，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为　 　。
18．（8分）如图所示，物体A静止在光滑平直轨道上，其左端固定有轻质弹簧，物体B以速度沿轨道向物体A运动，并通过弹簧与物体A发生相互作用，已知A的质量为，B的质量为。
（1）当物体A的速度多大时，弹簧弹性势能最大；
（2）在相互作用过程中最大弹性势能为多少。
19．（8分）2024年2月24日，中国载人月球探测任务新飞行器名称已经确定，新一代载人飞船命名为“梦舟”，月面着陆器命名为“揽月”。假设“梦舟”飞船绕月球表面飞行的周期为，“揽月”飞行器在月球表面着陆后，宇航员在月球表面将一小球从倾角为的斜面上，以水平速度拋出后，仍落在斜面上，如图所示。月球半径为，空中运动时不计阻力，求：
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）从斜面上拋出的小球，经过多长时间距斜面最远。
20．（14分）如图所示，一个质量为的小球从地面上方的点开始释放，自由下落，点是点正下方的一点，且之间的高度差为，点为、之间的一点且之间的高度差为，不计空气阻力。取，求：
（1）（4分）小球从到A过程中，重力所做的功；
（2）（5分）小球下落到点时，重力的瞬时功率；
（3）（5分）小球从到过程中，重力的平均功率。
答案
1．C
2．A
3．D
4．C
5．B
6．D
7．B
8．D
9．A
10．C
11．A,D
12．C,D
13．A,C
14．（1）；
（2）0.6
（3）B；D
15．（1）3：1
（2）不同；相同
（3）二
16．；；
17．（1）D
（2）B
（3）2∶1
18．（1）当物体A、B速度相同时，弹簧弹性势能最大，由动量守恒定律知
代入得
（2）设最大弹性势能为，根据机械能守恒知
代入得
19．（1）飞船绕月球表面飞行的周期为，由万有引力提供向心力
由月球表面万有引力与重力的关系
解得月球表面的重力加速度大小为
（2）小球距斜面最远时，速度方向与斜面平行，有
可得下落时间为

20．（1）解：小球从到A过程中，重力所做的功
代入数据得
（2）解：小球做自由落体运动，由动能定理得
代入数据得
小球下落到A点时重力的瞬时功率
代入数据得
（3）解：小球从B到A的运动时间为
又小球从B到A重力所做的功
所以小球从B到A的运动过程中，重力做功的平均功率为
代入数据得
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 12 / 12

展开更多......

收起↑