湖南省2023-2024学年高一下学期5月联考物理试题（原卷版+解析版）

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本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
1. 许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、建立物理模型法、类比法和科学假设法等。下列关于物理学史和物理学方法的叙述错误的是（ ）
A. 法拉第引入了电场线，以便形象直观地描述场强的大小和方向
B. 卡文迪什巧妙地运用放大法，通过扭秤实验验证库仑定律
C. 牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证
D. 伽利略在研究自由落体运动过程中，把科学实验和逻辑推理结合起来
2. 用三根细线a、b、c将质量均为m的两个小球1和2连接并悬挂，如图所示。两个小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，细线c水平，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 细线a上的张力大小为4mg
B. 细线c上的张力大小为2mg
C. 剪断细线b瞬间小球1的加速度大小为
D. 剪断细线b瞬间小球1的加速度大小为g
3. 喷泉经常出现在广场和公园等公共场所，它给夜色增添了一抹灵动，也给人们的生活增添了无穷乐趣。某城市广场喷泉可看作竖直向上喷出，且上升和下降水流不发生碰撞，已知喷出的水柱达125m高，喷管的半径为，不计水柱运动过程中受到的空气阻力，请你据此估算用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为（ ）
A. B. C. D.
4. 跳台滑雪是冬奥会重要项目之一。如图所示，跳台与水平面间高度差为，倾斜赛道与水平方向的夹角。某次训练中，运动员以速度从跳台顶端水平飞出，经过一段时间后落在倾斜赛道上，取，重力加速度为，空气阻力忽略不计，运动员（包括滑雪板）视为质点。则运动员在空中运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员在空中运动的时间是2s
B. 运动员落在斜坡赛道上的速度大小为50m/s
C. 运动员离倾斜赛道的最远距离为12.8m
D. 若运动员从跳台飞出速度可达到30m/s，则他的水平位移为120m
5. 未来宇航员登上某行星上进行科学探索。他在该行星表面的北极点由静止释放一个质量为m的物体，由于该星球大气阻力作用，其加速度a随下落位移x变化的关系如图所示（释放瞬间物体所受的气体阻力为0）。已知该星球为质量均匀分布的球体，且半径为，引力常量为。下列说法正确的是（ ）
A. 该行星的第一宇宙速度为4km/s
B. 该行星的第一宇宙速度为7.9km/s
C. 该行星的平均密度为
D. 在北极点释放该物体的最大速度为
6. 如图所示，A、B两点各放有带电荷量为Q的正点电荷，A、B两点相距为2L。在A、B两点连线的中垂面上C点处，有一质量为m、带电荷量为的粒子刚好可以绕O点做匀速圆周运动，C距A、B中点O的距离为L，粒子重力忽略不计，静电力常量为k。则下列说法正确的是（ ）
A. C处的电场强度为
B. 粒子在C处绕O做匀速圆周运动的速率为
C. 若C点距O点距离增大时，粒子在中垂面上仍绕O点做匀速圆周运动，则粒子的加速度增大
D. 若C点距O点距离增大时，粒子在中垂面上仍绕O点做匀速圆周运动，则粒子的加速度减小
二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。）
7. 发展新能源汽车是我国当前一项重大国家战略。假设有一辆纯电动汽车质量，汽车沿平直的公路从静止开始启动，汽车启动后的速度记为v，牵引力大小记为F，图像如图所示，表示最大速度，ab平行于v轴，bc反向延长线过原点。已知汽车运动过程中受到的阻力大小恒定，bc段汽车运动的时间为20s。下列说法正确的是（ ）
A. 汽车所受阻力为
B. 汽车从a到b的加速度大小为
C. 汽车能够获得的最大速度为25m/s
D. 汽车从b到c过程中运动的位移为350m
8. 如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时重物A、B处于静止状态，释放后A、B开始运动。已知A、B质量均为，假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度，当A的位移为时，两滑轮还未齐平，下列说法正确的是（ ）
A. 重物A的加速度大小为B. 重物B的加速度大小为
C. 此时A的速度大小为4m/sD. 重物B受到的绳子拉力为6N
9. 如图，两个带等量负电的点电荷分别位于x轴上的P、Q两点，其位置关于点O对称。a、b、c、d四点位于以O点为圆心的圆周上，a、b连线平行于x轴，c，d是圆与y轴的交点。下列说法正确的是（ ）
A. a、b两点的电势相同
B. a、b两点场强相同
C. 若两电荷在图中圆上任一点的电场强度大小分别是、，则为定值
D. 负检验电荷仅在电场力作用下以一定初速度从c点运动到d点，电势能先减小后增大
10. 某种儿童游戏机的简化示意图如图所示，光滑矩形游戏面板ABCD与水平面所成夹角，宽AB为0.75m，长BC为0.84m，斜面上端固定一个半径的四分之一粗糙圆弧轨道，分别与AB、BC相切于E、F点，弹珠枪位于A点，沿着AB边以初速度发射质量为0.04kg的弹珠，弹珠从E点进入圆弧轨道后恰好可以经过F点。已知重力加速度g取，，，下列说法中正确的是（ ）
A. 弹珠在F点的速度大小为1.2m/s
B 弹珠经F点后恰好过D点
C. 弹珠在E点受到圆轨道弹力的大小为1.32N
D. 弹珠在通过圆弧轨道过程中克服摩擦力做的功为0.2J
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。）
11. 某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以转换成丝线偏离竖直方向的角度以便显示出来。他们进行了以下操作。

步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。
（1）图甲中实验涉及的方法有________（填正确选项前的字母，多选）；
A. 理想实验法B. 转换法C. 微小量放大法D. 控制变量法
（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个质量为m、均匀带电Q的小球B，P点到B球球心的距离为l，移动另一个均匀带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B球在同一水平线上，B球处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为。由于手柄并非完全绝缘，A球的电荷量缓慢非均匀减小，并使A球在竖直平面内以B球球心为圆心，两球心之间距离为半径缓慢逆时针旋转，恰使B球静止于原处。静电力常量为k，重力加速度大小为g。满足B球原处静止条件下，A球电荷量的最小值为________，此时A、B球连线与细线的夹角大小为________。
12. 某同学用如图所示的实验装置验证系统机械能守恒定律。实验操作步骤如下：
①用天平测出滑块和遮光条的质量M、钩码的质量m；
②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块；
③测量遮光条中点与光电门光源之间距离L及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间t；
④重复以上实验多次。
根据上述实验操作过程，回答下列问题：
（1）下列关于该实验的说法正确的是________；
A. 本实验可以不用测量M和m
B. 实验中不需要保证m远小于M
C. 滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等
D. 本实验的研究对象为滑块
（2）某同学测量得滑块和遮光条的质量、钩码的质量、遮光条宽度，某次实验中滑块静止时遮光条中点与光电门光源之间距离，遮光条遮光时间，当地重力加速度。遮光条通过光电门时________m/s，测量过程中系统重力势能的减少量________J，滑块和钩码增加的动能总和为________J。（结果均保留三位有效数字）
四、计算题（本题共3小题，13、14题12分，15题16分，共40分，要求写出必要文字说明和步骤）
13. 如图所示，一内壁光滑的细管弯成半径为的半圆形轨道CD，竖直放置，其内径略大于小球的直径，水平轨道与竖直半圆轨道在最低点C点平滑连接。置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连，C的左侧有水平向右的匀强电场。将一个带电量，质量为的绝缘小球放在弹簧的右侧后，用力水平向左推小球而压缩弹簧至A处使弹簧具有弹性势能，然后将小球由静止释放，小球运动到C处后进入CD管道，刚好能到最高点D处。在小球运动到C点前弹簧已恢复原长，水平轨道左侧AC段长为。，小球运动的全过程中所带电荷不变，试求：
（1）小球运动到轨道最低处C点时对轨道的压力的大小；
（2）水平轨道的动摩擦因数。
14. 质量为0.5kg的石块从距地面的高处斜向上方抛出（如图），初速度。不计空气阻力，g取。试求：
（1）石块落地速度的大小；
（2）当石块初速度仰角为多大时，落地点与抛出点水平距离有最大值？最大值为多少？
15. 一送货装置如图所示，质量为的货物（可视为质点）无初速度地放在倾角为的传送带最上端A处，传送带保持恒定速度匀速向下运动，物体被传送到B端，然后滑上平板车，货物从传送带滑上平板车过程无速率损失，在离传送带B端水平距离处有一与平板车等高的水平平台，平板车与平台碰撞后立刻保持静止，不再移动，且碰撞不影响货物的运动。已知传送带长度，货物与传送带间的动摩擦因数，货物与平板车间的动摩擦因数，平板车与地面间的动摩擦因数，平板车的质量、长度为。忽略空气阻力，重力加速度的大小，，试求：
（1）货物由传送带A端运动到B端的时间；
（2）货物被送至平台瞬间速度的大小。