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2023合肥合肥一中高一下学期期末考试物理试题含答案
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这是一份2023合肥合肥一中高一下学期期末考试物理试题含答案，共14页。试卷主要包含了答题时，必须使用0等内容，欢迎下载使用。
合肥一中2022—2023学年第二学期高一年级期末考试
物理试题
（考试时间：75分钟 满分：100分）
注意事项：
1．答题前，务必在答题卡和答题卷规定的地方填写自己的姓名、准考证号和座位号后两位。
2．答题时，每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
3．答题时，必须使用0．5毫米的黑色墨水签字笔在答题卷上书写，要求字体工整、笔迹清晰。作图题可先用铅笔在答题卷规定的位置绘出，确认后再用0．5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题无效。
4．考试结束，务必将答题卡和答题卷一并上交。
一、选择题（1-6单选，7-10多选，每题4分，多选题有错选的不得分，选不全得2分，共计40分）
1．在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为，当它落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于（ ）
A． B．
C． D．
2．小明和小华两位同学玩游戏，他们找来一张白纸、一支铅笔、一把直尺，固定白纸后，小明用铅笔沿直尺（且直尺平行于ab）向右匀速运动，而小华同时将直尺沿ca方向向上先做加速运动后做减速运动，请你判断铅笔在白纸上留下的痕迹可能是（ ）
A． B． C． D．
3．嫦娥四号登月探测器的登陆地点位于月球背对地球一面的艾特肯盆地。由于月球被地球潮汐锁定，它只能永远以同一面朝向地球，因此嫦娥四号与地球上的测控中心之间的通信信号无法穿透月球，这就需要“鹊桥”中继卫星的帮助来实现数据传输，完成地面测控任务。如图所示，、为地月系统中的两个拉格朗日点，位于拉格朗日点上的卫星可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动，“鹊桥”中继卫星位于点上。结合以上信息，下列说法中正确的是（ ）
A．“鹊桥”中继卫星的发射速度v满足
B．地球同步卫星轨道应位于月球与点之间
C．同一颗卫星位于点所在轨道时的动能大于位于点所在轨道时的动能
D．“鹊桥”中继卫星的向心加速度大于月球的向心加速度
4．高台跳雪是2022年北京冬奥会的比赛项目之一，如图跳雪运动员a，b（可视为质点）从雪道末端先后以初速度之比沿水平方向向左飞出。不计空气阻力，则两名运动员从飞出至落到雪坡（可视为斜面）上的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．飞行时间之比为 B．飞行的水平位移之比为
C．落到雪坡上的瞬时速度方向一定相同 D．在空中离雪坡面的最大距离之比为
5．剪纸艺术源远流长，经久不衰，是中国民间艺术中的瑰宝。将如图所示具有对称性的剪纸平放并固定在水平圆盘上，剪纸中心与圆盘中心重合，圆盘匀速转动，在暗室中用每秒闪光10次的频闪光源照射圆盘，暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止，则圆盘的转速至少为（ ）
A． B．2r/s C．4r/s D．
6．四个拨浪鼓上分别系有长度不等的两根细绳，绳一端系着小球，另一端固定在关于手柄对称的鼓沿上。现使鼓绕竖直放置的手柄匀速转动，两小球在水平面内做周期相同的圆周运动。下列各图中两球的位置关系可能正确的是（图中细绳与竖直方向的夹角）（ ）
A． B． C． D．
7．关于下列各图所描述的运动情境，说法正确的是（ ）
A．图甲中，传动装置转动过程中两轮边缘的a，b两点的角速度相等
B．图乙中，无论用多大的力打击，A、B两钢球总是同时落地
C．图丙中，汽车通过拱桥顶端的速度越小，汽车对桥面的压力就越小
D．图丁中，火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，外轨对火车有侧压力
8．如图所示，一篮球以某一速度垂直碰撞竖直篮板后被反向弹回，弹回后篮球的球心恰好经过篮筐的中心。已知篮球的半径为r，篮球的抛出点与篮板的碰撞点的高度差为H、水平距离为s，篮筐中心到篮板的水平距离为L，篮球与篮板的碰撞点与篮筐的高度差为h。不计空气阻力及篮球的旋转，重力加速度大小为g，则（ ）
A．篮球弹回到落入篮筐用时
B．篮球弹回时的速度大小为
C．篮球抛出到碰板用时
D．篮球碰板时的速度大小为
9．如图所示，以O点为圆心的圆周上有六个等分点a，b，c，d，e，f，等量正、负点电荷分别放置在a，d两点时，在圆心O产生的电场强度大小为E。现仅将放于a点的正点电荷改放于其它等分点上，使O点的电场强度改变，则下列判断正确的是（ ）
A．移至c点时，O点的电场强度大小仍为E，沿Oe方向
B．移至e点时，O点的电场强度大小为，沿Oc方向
C．移至b点时，O点的电场强度大小为，沿Od与Oe的角平分线向上
D．移至f点时，O点的电场强度大小为，沿Oe方向
10．如图所示，一倾角为的光滑斜面固定在水平面上，斜面的底端固定一垂直斜面的挡板，上端固定一定滑轮O。劲度系数为的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与质量为2m的物块Q连接。一跨过定滑轮O的轻绳一端与物块Q连接，另一端与套在水平固定的光滑直杆上质量为m的物块P连接。初始时物块P在水平外力F作用下静止在直杆的A点，且恰好与直杆没有相互作用，轻绳与水平直杆的夹角也为。去掉水平外力F，物块P由静止运动到B点时轻绳与直杆间的夹角。已知滑轮到水平直杆的垂直距离为d，重力加速度大小为g，弹簧轴线、物块Q与定滑轮之间的轻绳与斜面平行，不计滑轮大小及摩擦，，。则下列说法正确的是（ ）
A．物块P在A点时弹簧的伸长量为
B．物块P从A点运动到B点的过程中，物块Q的重力势能减少量等于P、Q两物块增加的总动能
C．物块P从A点运动到B点的过程中，轻绳拉力对物块P做的功为
D．物块P运动到B点时，物块Q的速度为
二、实验题（每空3分，共计18分）
11．在研究平抛物体运动的实验中，右图为小球做平抛运动闪光照片的一部分，图中每一小正方格边长，g取。则
（1）小球平抛时的初速度是________m/s。
（2）闪光的频率为________次/秒。
（3）若小球质量克，则小球经过B点时重力的瞬时功率是________。
12．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则：
（1）小球经过光电门B时的速度表达式为________。
（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图乙所示，当图中已知量、和重力加速度g及小球的直径d满足表达式________时，可判断小球下落过程中机械能守恒。
（3）实验中发现动能增加量总是稍小于重力势能减少量，减小下落高度后，则将________（选填“增加”、“减小”、“不变”）。
三、解答题（需要写出必要的文字说明和公式，13题12分，14题14分，15题16分，共计42分）
13．（12分）塔式起重机是工程常用的机械之一，如图所示，它能实现竖直、水平和旋转运动达到全方位搬运工程物料，大大地提高了工程的效率。观测发现，某一次从地面静止起吊包括吊钩在内共计300kg物料，搬运过程可以分解为竖直和水平方向运动：竖直方向上物料在0~4s内以加速度匀加速向上运动，4~5s匀速向上运动；水平方向上物料在0~2s无运动，2~4s以加速度匀加速向右运动，4~5s匀速向右运动。塔架稳定不旋转，不计空气阻力，不考虑塔架和吊索晃动等因素，g取。求：
（1）第1s末吊索的拉力大小；
（2）第5s末物料离出发点的距离；
14．（14分）2022年6月5日，神舟十四号载人飞船采用自主快交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口，对接过程简化如图所示。神舟十四号先到达天和核心舱轨道正下方距离核心舱d处的停泊点并保持相对静止，完成各种测控后，开始沿地心与天和核心舱连线（径向）向天和核心舱靠近，以很小的相对速度完成精准的端口对接。对接技术非常复杂，故做如下简化。地球质量为M，万有引力常量为G，忽略自转；核心舱轨道是半径为R的正圆；对接前核心舱的总质量为，神舟十四号质量为。
（1）计算核心舱绕地球运动的周期T；
（2）在观看对接过程时，同学们对神舟十四号维持在停泊点的状态展开讨论：
小谢同学认为：神舟十四号在核心舱下方，轨道更低，运行速度理应更快，所需向心力更大，说明需要开动发动机给飞船提供一个指向地心的推力才能维持停泊点。
小时同学认为：神舟十四号在核心舱下方，却与核心舱同步环绕，所需向心力更小，说明需要开动发动机给飞船提供一个背离地心的推力才能维持停泊点。
请计算说明哪位同学的想法正确，并求出神舟十四号维持在停泊点所需推力F的大小和方向。
15．（16分）如图所示，水平传送带AB，两轴间距长为，其左端B点与半径的半圆形竖直轨道BCD平滑连接，其右端A点与光滑长直水平轨道平滑连接。轨道BCD最高点D与水平细圆管道DE平滑连接。管道DE与竖直放置的内壁光滑的圆筒上边缘接触，且DE延长线恰好沿圆筒的直径方向。已知水平传送带AB以的速度逆时针匀速运行，圆筒半径、高度。质量、可视为质点的小滑块，从P点处以初速度向左运动，与传送带间的动摩擦因数，与其它轨道间的摩擦以及空气阻力均忽略不计，不计管道DE的粗细，g取。
（1）若小滑块恰好能通过半圆形轨道最高点D，求滑块经过半圆形轨道B点时对轨道的压力大小；
（2）若小滑块恰好能通过半圆形轨道最高点D，求滑块的初速度
（3）若小滑块能从D点水平滑入管道DE，并从E点水平离开DE后与圆筒内壁至少发生6次弹性碰撞（即碰撞中无机械能损失），求滑块的初速度的范围。
合肥一中2022-2023学年第二学期高一年级期末考试物理试卷
参考答案：
1．C
【详解】选取物体从刚抛出到正好落地时的过程，由动能定理可得
解得
故选D。
2．D
【详解】由题意可知，铅笔同时参与两个分运动，铅笔水平向右做匀速直线运动，同时竖直向上先加速运动后做减速运动，可知铅笔的合运动为曲线运动，铅笔受到的合力方向先竖直向上后竖直向下，根据曲线运动合力方向位于轨迹凹侧，可知铅笔在白纸上留下的痕迹可能是D。
故选D。
3．D
【详解】A．第一宇宙速度为，第二宇宙速度为，“鹊桥”运行于地-月拉格朗日点，发射速度满足，故A错误；
B．月球绕地球周期为27天，同步卫星周期为1天，根据开普勒第三定律可知月球轨道半径大于同步卫星轨道半径，则同步卫星轨道应该在地球与月球之间，故B错误；
C．由题意可知，当卫星位于、点所在轨道围绕地球运动时的角速度相等，则根据
可知，当卫星位于点时的线速度要大于位于点时的线速度，也就是同一颗卫星位于点时的动能要大于位于点时的动能，故C错误；
D．根据向心加速度表达式
可知“鹊桥”中继卫星的向心加速度大于月球的向心加速度，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】A．设运动员的飞行时间为t，根据平抛运动规律有
①
②
根据几何关系有
③
联立①②③解得
所以飞行时间之比为
故A错误；
B．飞行的水平位移之比为
故B错误；
C．设运动员落到雪坡上的瞬时速度方向与水平方向的夹角为，可知
所以他们落到雪坡上的瞬时速度方向一定相同，故C正确；
D．把运动员的运动分解为一个沿斜面方向的运动和一个垂直斜面方向的运动，由几何关系可知，运动员在垂直斜面方向上做初速度为，加速度大小为的匀减速运动，当速度减小到零时，离斜面距离最大，为
他们在空中离雪坡面的最大距离之比为
故D错误。
故选C。
5．B
【详解】暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止，则频闪光源照射圆盘时，圆盘转过的角度是的倍数，则
内至少转过，则角速度最小为
则转速至少为
故选B。
6．C
【详解】设绳长为L，则由合力提供向心力得
化简得
可知，L长的，角度大；
设绳的竖直分量为h，则由合力提供向心力得
化简得
可知，角度大的，竖直分量大。综上所述，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．BD
【详解】A．靠齿轮传动时，齿轮上线速度大小相等，A错误；
B．演示平抛的装置，无论多大的打击力，B、A两球总是同时落地，因为在竖直方向上是自由落体运动，B正确；
C．当汽车通过拱形桥的最高点时，重力与桥面对汽车的弹力之差提供向心力
所以汽车对桥面的压力
显然速度越大，压力越小，C错误；
D．火车以规定的速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，若火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道，火车有做离心运动的趋势，则外轨对火车有侧压力，D正确。
故选BD。
8．AD
【详解】A．根据平抛运动知识，竖直方向有
得
故A正确；
B．篮球弹回时的速度大小为
故B错误；
C．采取逆向思维，看成是向左的平抛运动，根据
得
故C错误；
D．篮球碰板时的速度大小为
故D正确。
故选AD。
9．BC
【详解】A．由题意可知，在圆心O产生的电场强度大小为E，则正、负点电荷在O处的电场强度大小均为，方向水平向右；当正电荷移至c点时，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为，大小不变，则O点的合电场强度大小为，沿Oe方向，故A错误；
B．当正电荷移至e点时，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为，大小不变，则O点的合电场强度大小为，方向沿Oc，故B正确；
C．当正电荷移至b点时，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为，大小不变，则O点的合电场强度大小为
方向沿Od与Oe角平分线向上，故C正确；
D．当正电荷移至f点时，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为，大小不变，则O点的合电场强度大小为
方向沿Od与Oc角平分线向下，故D错误。
故选BC。
10．BD
【详解】A．对物块P在A点时进行受力分析，其恰好与直杆没有相互作用，所以绳子拉力竖直向上的分力与其重力大小相等，有
所以绳子拉力
对物块Q进行受力分析，沿斜面方向上
解得此时弹簧弹力为
由胡克定律可得弹簧此时的伸长量为
故A错误；
B．物块P到B点时，由几何可得物块Q沿斜面向下滑了
所以弹簧此时压缩量为，所以此时弹簧的弹性势能与物块P在A点时的相同，物块P从A点运动到B点的过程中，弹簧弹力做功为零，所以由能量守恒定律，物块Q重力势能减少量之和等于P、Q两物块增加的总动能，故B正确；
D．物块P到B点时，P、Q速度满足
物块P从A点运动到B点的过程中，由能量守恒定律
联立解得，
故D正确；
C．对物块P由动能定理从A运动到B的过程中，绳子拉力做功
故C错误。
故选BD。
11． 10 4W
【详解】（1）[1]根据
可得
小球平抛时的初速度是
（2）[2]闪光的频率为次/秒
（3）[3][4]小球经过B点时竖直速度
重力的瞬时功率是
12． 减小
【详解】（1）[1]小球通过光电门的时间很短，可以用t时间内的平均速度表示通过光电门的瞬时速度，即通过光电门的速度大小为
（2）[2]从A到B小球机械能守恒，有
代入
得
（3）[3]动能的增加量小于重力势能的减少量，是由于小球克服空气阻力做功，距离减小则克服空气阻力做功越少，所以减小下落高度后，将减小。
12．（1）；（2）；
【详解】（1）根据牛顿第二定律得
解得
（2）竖直方向上
水平方向根据
解得
距离
14．（1）；（2），方向背离地心
【详解】（1）由
可得核心舱绕地球运动的周期
（2）只有万有引力提供向心力的时候，神舟十四号的轨道处角速度应该更快，说明此时所需的向心力减小了，则提供的向心力比引力要小，所以发动机提供的推力F指向核心舱，同步环绕，则核心舱与神舟十四号周期相同；对核心舱
对神舟十四号
则
方向背离地心（指向核心舱），小时同学想法正确。
15．（1）30N；（2）1m/s；（3）
【详解】（1）小滑块恰好能通过最高点D处，则在最高点重力提供向心力，轨道对小滑块无压力，即
小滑块从B点向D点运动过程中根据动能定理
解得
在最低点B点，有
联立以上各式，根据牛顿第三定律可知，滑块经过半圆形轨道B点时对轨道的压力大小为
（2）根据（1）中，则小滑块在传送带上一直保持匀加速直线运动。则根据动能定理
解得
（3）设小滑块与圆筒内壁刚好发生6次弹性碰撞，小滑块在竖直方向做自由落体运动，水平方向速度大小不变，则有
解得
水平方向上
解得
从B到D过程，根据动能定理可得
解得
在传送带上，根据动能定理可得
解得
故为了保证小滑块与圆筒内壁至少发生6次弹性碰撞，滑块的初速度的范围为
合肥一中2022—2023学年第二学期高一年级期末考试
物理试题
（考试时间：75分钟 满分：100分）
注意事项：
1．答题前，务必在答题卡和答题卷规定的地方填写自己的姓名、准考证号和座位号后两位。
2．答题时，每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
3．答题时，必须使用0．5毫米的黑色墨水签字笔在答题卷上书写，要求字体工整、笔迹清晰。作图题可先用铅笔在答题卷规定的位置绘出，确认后再用0．5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题无效。
4．考试结束，务必将答题卡和答题卷一并上交。
一、选择题（1-6单选，7-10多选，每题4分，多选题有错选的不得分，选不全得2分，共计40分）
1．在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为，当它落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于（ ）
A． B．
C． D．
2．小明和小华两位同学玩游戏，他们找来一张白纸、一支铅笔、一把直尺，固定白纸后，小明用铅笔沿直尺（且直尺平行于ab）向右匀速运动，而小华同时将直尺沿ca方向向上先做加速运动后做减速运动，请你判断铅笔在白纸上留下的痕迹可能是（ ）
A． B． C． D．
3．嫦娥四号登月探测器的登陆地点位于月球背对地球一面的艾特肯盆地。由于月球被地球潮汐锁定，它只能永远以同一面朝向地球，因此嫦娥四号与地球上的测控中心之间的通信信号无法穿透月球，这就需要“鹊桥”中继卫星的帮助来实现数据传输，完成地面测控任务。如图所示，、为地月系统中的两个拉格朗日点，位于拉格朗日点上的卫星可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动，“鹊桥”中继卫星位于点上。结合以上信息，下列说法中正确的是（ ）
A．“鹊桥”中继卫星的发射速度v满足
B．地球同步卫星轨道应位于月球与点之间
C．同一颗卫星位于点所在轨道时的动能大于位于点所在轨道时的动能
D．“鹊桥”中继卫星的向心加速度大于月球的向心加速度
4．高台跳雪是2022年北京冬奥会的比赛项目之一，如图跳雪运动员a，b（可视为质点）从雪道末端先后以初速度之比沿水平方向向左飞出。不计空气阻力，则两名运动员从飞出至落到雪坡（可视为斜面）上的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．飞行时间之比为 B．飞行的水平位移之比为
C．落到雪坡上的瞬时速度方向一定相同 D．在空中离雪坡面的最大距离之比为
5．剪纸艺术源远流长，经久不衰，是中国民间艺术中的瑰宝。将如图所示具有对称性的剪纸平放并固定在水平圆盘上，剪纸中心与圆盘中心重合，圆盘匀速转动，在暗室中用每秒闪光10次的频闪光源照射圆盘，暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止，则圆盘的转速至少为（ ）
A． B．2r/s C．4r/s D．
6．四个拨浪鼓上分别系有长度不等的两根细绳，绳一端系着小球，另一端固定在关于手柄对称的鼓沿上。现使鼓绕竖直放置的手柄匀速转动，两小球在水平面内做周期相同的圆周运动。下列各图中两球的位置关系可能正确的是（图中细绳与竖直方向的夹角）（ ）
A． B． C． D．
7．关于下列各图所描述的运动情境，说法正确的是（ ）
A．图甲中，传动装置转动过程中两轮边缘的a，b两点的角速度相等
B．图乙中，无论用多大的力打击，A、B两钢球总是同时落地
C．图丙中，汽车通过拱桥顶端的速度越小，汽车对桥面的压力就越小
D．图丁中，火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，外轨对火车有侧压力
8．如图所示，一篮球以某一速度垂直碰撞竖直篮板后被反向弹回，弹回后篮球的球心恰好经过篮筐的中心。已知篮球的半径为r，篮球的抛出点与篮板的碰撞点的高度差为H、水平距离为s，篮筐中心到篮板的水平距离为L，篮球与篮板的碰撞点与篮筐的高度差为h。不计空气阻力及篮球的旋转，重力加速度大小为g，则（ ）
A．篮球弹回到落入篮筐用时
B．篮球弹回时的速度大小为
C．篮球抛出到碰板用时
D．篮球碰板时的速度大小为
9．如图所示，以O点为圆心的圆周上有六个等分点a，b，c，d，e，f，等量正、负点电荷分别放置在a，d两点时，在圆心O产生的电场强度大小为E。现仅将放于a点的正点电荷改放于其它等分点上，使O点的电场强度改变，则下列判断正确的是（ ）
A．移至c点时，O点的电场强度大小仍为E，沿Oe方向
B．移至e点时，O点的电场强度大小为，沿Oc方向
C．移至b点时，O点的电场强度大小为，沿Od与Oe的角平分线向上
D．移至f点时，O点的电场强度大小为，沿Oe方向
10．如图所示，一倾角为的光滑斜面固定在水平面上，斜面的底端固定一垂直斜面的挡板，上端固定一定滑轮O。劲度系数为的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与质量为2m的物块Q连接。一跨过定滑轮O的轻绳一端与物块Q连接，另一端与套在水平固定的光滑直杆上质量为m的物块P连接。初始时物块P在水平外力F作用下静止在直杆的A点，且恰好与直杆没有相互作用，轻绳与水平直杆的夹角也为。去掉水平外力F，物块P由静止运动到B点时轻绳与直杆间的夹角。已知滑轮到水平直杆的垂直距离为d，重力加速度大小为g，弹簧轴线、物块Q与定滑轮之间的轻绳与斜面平行，不计滑轮大小及摩擦，，。则下列说法正确的是（ ）
A．物块P在A点时弹簧的伸长量为
B．物块P从A点运动到B点的过程中，物块Q的重力势能减少量等于P、Q两物块增加的总动能
C．物块P从A点运动到B点的过程中，轻绳拉力对物块P做的功为
D．物块P运动到B点时，物块Q的速度为
二、实验题（每空3分，共计18分）
11．在研究平抛物体运动的实验中，右图为小球做平抛运动闪光照片的一部分，图中每一小正方格边长，g取。则
（1）小球平抛时的初速度是________m/s。
（2）闪光的频率为________次/秒。
（3）若小球质量克，则小球经过B点时重力的瞬时功率是________。
12．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则：
（1）小球经过光电门B时的速度表达式为________。
（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图乙所示，当图中已知量、和重力加速度g及小球的直径d满足表达式________时，可判断小球下落过程中机械能守恒。
（3）实验中发现动能增加量总是稍小于重力势能减少量，减小下落高度后，则将________（选填“增加”、“减小”、“不变”）。
三、解答题（需要写出必要的文字说明和公式，13题12分，14题14分，15题16分，共计42分）
13．（12分）塔式起重机是工程常用的机械之一，如图所示，它能实现竖直、水平和旋转运动达到全方位搬运工程物料，大大地提高了工程的效率。观测发现，某一次从地面静止起吊包括吊钩在内共计300kg物料，搬运过程可以分解为竖直和水平方向运动：竖直方向上物料在0~4s内以加速度匀加速向上运动，4~5s匀速向上运动；水平方向上物料在0~2s无运动，2~4s以加速度匀加速向右运动，4~5s匀速向右运动。塔架稳定不旋转，不计空气阻力，不考虑塔架和吊索晃动等因素，g取。求：
（1）第1s末吊索的拉力大小；
（2）第5s末物料离出发点的距离；
14．（14分）2022年6月5日，神舟十四号载人飞船采用自主快交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口，对接过程简化如图所示。神舟十四号先到达天和核心舱轨道正下方距离核心舱d处的停泊点并保持相对静止，完成各种测控后，开始沿地心与天和核心舱连线（径向）向天和核心舱靠近，以很小的相对速度完成精准的端口对接。对接技术非常复杂，故做如下简化。地球质量为M，万有引力常量为G，忽略自转；核心舱轨道是半径为R的正圆；对接前核心舱的总质量为，神舟十四号质量为。
（1）计算核心舱绕地球运动的周期T；
（2）在观看对接过程时，同学们对神舟十四号维持在停泊点的状态展开讨论：
小谢同学认为：神舟十四号在核心舱下方，轨道更低，运行速度理应更快，所需向心力更大，说明需要开动发动机给飞船提供一个指向地心的推力才能维持停泊点。
小时同学认为：神舟十四号在核心舱下方，却与核心舱同步环绕，所需向心力更小，说明需要开动发动机给飞船提供一个背离地心的推力才能维持停泊点。
请计算说明哪位同学的想法正确，并求出神舟十四号维持在停泊点所需推力F的大小和方向。
15．（16分）如图所示，水平传送带AB，两轴间距长为，其左端B点与半径的半圆形竖直轨道BCD平滑连接，其右端A点与光滑长直水平轨道平滑连接。轨道BCD最高点D与水平细圆管道DE平滑连接。管道DE与竖直放置的内壁光滑的圆筒上边缘接触，且DE延长线恰好沿圆筒的直径方向。已知水平传送带AB以的速度逆时针匀速运行，圆筒半径、高度。质量、可视为质点的小滑块，从P点处以初速度向左运动，与传送带间的动摩擦因数，与其它轨道间的摩擦以及空气阻力均忽略不计，不计管道DE的粗细，g取。
（1）若小滑块恰好能通过半圆形轨道最高点D，求滑块经过半圆形轨道B点时对轨道的压力大小；
（2）若小滑块恰好能通过半圆形轨道最高点D，求滑块的初速度
（3）若小滑块能从D点水平滑入管道DE，并从E点水平离开DE后与圆筒内壁至少发生6次弹性碰撞（即碰撞中无机械能损失），求滑块的初速度的范围。
合肥一中2022-2023学年第二学期高一年级期末考试物理试卷
参考答案：
1．C
【详解】选取物体从刚抛出到正好落地时的过程，由动能定理可得
解得
故选D。
2．D
【详解】由题意可知，铅笔同时参与两个分运动，铅笔水平向右做匀速直线运动，同时竖直向上先加速运动后做减速运动，可知铅笔的合运动为曲线运动，铅笔受到的合力方向先竖直向上后竖直向下，根据曲线运动合力方向位于轨迹凹侧，可知铅笔在白纸上留下的痕迹可能是D。
故选D。
3．D
【详解】A．第一宇宙速度为，第二宇宙速度为，“鹊桥”运行于地-月拉格朗日点，发射速度满足，故A错误；
B．月球绕地球周期为27天，同步卫星周期为1天，根据开普勒第三定律可知月球轨道半径大于同步卫星轨道半径，则同步卫星轨道应该在地球与月球之间，故B错误；
C．由题意可知，当卫星位于、点所在轨道围绕地球运动时的角速度相等，则根据
可知，当卫星位于点时的线速度要大于位于点时的线速度，也就是同一颗卫星位于点时的动能要大于位于点时的动能，故C错误；
D．根据向心加速度表达式
可知“鹊桥”中继卫星的向心加速度大于月球的向心加速度，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】A．设运动员的飞行时间为t，根据平抛运动规律有
①
②
根据几何关系有
③
联立①②③解得
所以飞行时间之比为
故A错误；
B．飞行的水平位移之比为
故B错误；
C．设运动员落到雪坡上的瞬时速度方向与水平方向的夹角为，可知
所以他们落到雪坡上的瞬时速度方向一定相同，故C正确；
D．把运动员的运动分解为一个沿斜面方向的运动和一个垂直斜面方向的运动，由几何关系可知，运动员在垂直斜面方向上做初速度为，加速度大小为的匀减速运动，当速度减小到零时，离斜面距离最大，为
他们在空中离雪坡面的最大距离之比为
故D错误。
故选C。
5．B
【详解】暗室中静止不动的观察者观察到剪纸相对静止，则频闪光源照射圆盘时，圆盘转过的角度是的倍数，则
内至少转过，则角速度最小为
则转速至少为
故选B。
6．C
【详解】设绳长为L，则由合力提供向心力得
化简得
可知，L长的，角度大；
设绳的竖直分量为h，则由合力提供向心力得
化简得
可知，角度大的，竖直分量大。综上所述，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．BD
【详解】A．靠齿轮传动时，齿轮上线速度大小相等，A错误；
B．演示平抛的装置，无论多大的打击力，B、A两球总是同时落地，因为在竖直方向上是自由落体运动，B正确；
C．当汽车通过拱形桥的最高点时，重力与桥面对汽车的弹力之差提供向心力
所以汽车对桥面的压力
显然速度越大，压力越小，C错误；
D．火车以规定的速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，若火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道，火车有做离心运动的趋势，则外轨对火车有侧压力，D正确。
故选BD。
8．AD
【详解】A．根据平抛运动知识，竖直方向有
得
故A正确；
B．篮球弹回时的速度大小为
故B错误；
C．采取逆向思维，看成是向左的平抛运动，根据
得
故C错误；
D．篮球碰板时的速度大小为
故D正确。
故选AD。
9．BC
【详解】A．由题意可知，在圆心O产生的电场强度大小为E，则正、负点电荷在O处的电场强度大小均为，方向水平向右；当正电荷移至c点时，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为，大小不变，则O点的合电场强度大小为，沿Oe方向，故A错误；
B．当正电荷移至e点时，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为，大小不变，则O点的合电场强度大小为，方向沿Oc，故B正确；
C．当正电荷移至b点时，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为，大小不变，则O点的合电场强度大小为
方向沿Od与Oe角平分线向上，故C正确；
D．当正电荷移至f点时，两点电荷在O点的电场强度方向夹角为，大小不变，则O点的合电场强度大小为
方向沿Od与Oc角平分线向下，故D错误。
故选BC。
10．BD
【详解】A．对物块P在A点时进行受力分析，其恰好与直杆没有相互作用，所以绳子拉力竖直向上的分力与其重力大小相等，有
所以绳子拉力
对物块Q进行受力分析，沿斜面方向上
解得此时弹簧弹力为
由胡克定律可得弹簧此时的伸长量为
故A错误；
B．物块P到B点时，由几何可得物块Q沿斜面向下滑了
所以弹簧此时压缩量为，所以此时弹簧的弹性势能与物块P在A点时的相同，物块P从A点运动到B点的过程中，弹簧弹力做功为零，所以由能量守恒定律，物块Q重力势能减少量之和等于P、Q两物块增加的总动能，故B正确；
D．物块P到B点时，P、Q速度满足
物块P从A点运动到B点的过程中，由能量守恒定律
联立解得，
故D正确；
C．对物块P由动能定理从A运动到B的过程中，绳子拉力做功
故C错误。
故选BD。
11． 10 4W
【详解】（1）[1]根据
可得
小球平抛时的初速度是
（2）[2]闪光的频率为次/秒
（3）[3][4]小球经过B点时竖直速度
重力的瞬时功率是
12． 减小
【详解】（1）[1]小球通过光电门的时间很短，可以用t时间内的平均速度表示通过光电门的瞬时速度，即通过光电门的速度大小为
（2）[2]从A到B小球机械能守恒，有
代入
得
（3）[3]动能的增加量小于重力势能的减少量，是由于小球克服空气阻力做功，距离减小则克服空气阻力做功越少，所以减小下落高度后，将减小。
12．（1）；（2）；
【详解】（1）根据牛顿第二定律得
解得
（2）竖直方向上
水平方向根据
解得
距离
14．（1）；（2），方向背离地心
【详解】（1）由
可得核心舱绕地球运动的周期
（2）只有万有引力提供向心力的时候，神舟十四号的轨道处角速度应该更快，说明此时所需的向心力减小了，则提供的向心力比引力要小，所以发动机提供的推力F指向核心舱，同步环绕，则核心舱与神舟十四号周期相同；对核心舱
对神舟十四号
则
方向背离地心（指向核心舱），小时同学想法正确。
15．（1）30N；（2）1m/s；（3）
【详解】（1）小滑块恰好能通过最高点D处，则在最高点重力提供向心力，轨道对小滑块无压力，即
小滑块从B点向D点运动过程中根据动能定理
解得
在最低点B点，有
联立以上各式，根据牛顿第三定律可知，滑块经过半圆形轨道B点时对轨道的压力大小为
（2）根据（1）中，则小滑块在传送带上一直保持匀加速直线运动。则根据动能定理
解得
（3）设小滑块与圆筒内壁刚好发生6次弹性碰撞，小滑块在竖直方向做自由落体运动，水平方向速度大小不变，则有
解得
水平方向上
解得
从B到D过程，根据动能定理可得
解得
在传送带上，根据动能定理可得
解得
故为了保证小滑块与圆筒内壁至少发生6次弹性碰撞，滑块的初速度的范围为
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