山西省长治市2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试卷(含答案)

这是一份山西省长治市2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识。关于科学家对行星和恒星的观测及理论研究，下列说法正确的是( )
A.开普勒通过研究行星运动的规律发现了万有引力定律
B.第谷提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
C.恒星的寿命主要取决于它的质量
D.所有恒星最终都将变成“黑洞”
2．北京正负电子对撞机（）中有一台长的直线加速器，用于加速正负电子束。设该加速器能对电子施加一恒力，使电子从静止开始长时间地加速。对于这个过程，下列判断可能正确的是( )
A.电子的速度将不断增大，最终将超过光速
B.电子先做加速运动，最后以光速做匀速直线运动
C.电子的速度接近光速时，牛顿运动定律将不再适用
D.电子是微观粒子，整个加速过程完全不能用牛顿运动定律解释
3．在某景区内，两根长长的绳索拴在高大的椰树上，构成一个巨型秋千。体验者坐在秋千板上，每当秋千荡到最低点时，工作人员助跑后用力推（拉）动秋千，使秋千越荡越高。不考虑空气及摩擦阻力，对于秋千和体验者组成的系统，下列说法正确的是( )
A.在任何过程中，其机械能始终守恒
B.在任何过程中，其机械能始终不守恒
C.工作人员用力推动秋千，使系统机械能减小
D.工作人员用力推动秋千，使系统机械能增加
4．如图，一物体位于光滑水平面上，在两竖直平面内恒力、的作用下，物体水平向右发生了一段位移，与水平方向的夹角为，做的功为，与水平方向的夹角为，做的功为，则物体动能的增加量为( )
A.B.C.D.
5．2024年最令人期待的天象之一就是C/2023A3彗星（紫金山-阿特拉斯彗星或Tsuchinshan-ATLAS）了。这是一颗大彗星，将于9月27日通过近日点，在10月12日通过近地点，在这段时间中，我们可以用肉眼直接观察到它的到来。如图所示，只考虑太阳对彗星的引力作用，将彗星视为质点，则在彗星从位置a经b（近日点）运动到c的过程中，下列说法正确的是( )
A.从a到b的过程中，彗星与太阳的引力势能一直减小
B.从a到b的过程中，彗星的动能一直减小
C.从a经b到c的过程中，太阳引力方向与彗星速度方向间的夹角先增大后减小
D.从a经b到c的过程中，彗星的机械能一直减小
6．已知月球表面的重力加速度约为地球的，半径约为地球的，地球上第一宇宙速度约为，则探测器离开月球时的最小“起飞”速度约为( )
A.B.C.D.
7．如图所示，汽车在平直路面上匀速行驶，通过O点后进入斜坡沿直线上升一段距离。若始终保持油门不变（即发动机功率不变），且全程所受摩擦和空气阻力大小不变，不计通过O点前后能量的损失，则下列关于汽车通过O点后运动情况的表述，正确的是( )
A.先做加速度越来越小的减速运动，之后匀速运动
B.先做加速度越来越大的减速运动，之后匀速运动
C.速度突然减小，之后做加速度减小的加速运动直到匀速后保持匀速运动
D.速度突然减小，之后保持匀速运动
8．舰载机在航空母舰的水平甲板上着舰并成功钩住阻拦索时，飞机的动力系统立即关闭，此后在阻拦索的作用下，飞机在甲板上滑行后停下。已知阻拦索对飞机的阻力F与飞机滑行的距离x间的关系如图所示，飞机钩住阻拦索时的速率为，不考虑其他阻力的作用，下列说法正确的是( )
A.飞机的质量为
B.滑行到处时，飞机的加速度大小为
C.在滑行的过程中，飞机的机械能减少
D.滑行到处时，飞机克服阻拦索阻力做功的功率为
9．“跳跳杆”是一种锻炼反应能力和平衡感的运动器材，其结构如图所示。某男子踩着“跳跳杆”由人在最低点到支杆离开地面的过程中( )
A.“跳跳杆”内的弹簧弹力做负功，弹性势能减小
B.“跳跳杆”内的弹簧弹力做正功，弹性势能减小
C.重力对人做正功，人的动能增大
D.重力对人做负功，人的动能增大
10．如图所示，土卫一（M）和土卫二（E）是土星（S）的两个卫星，土卫二绕土星的公转半径约为土卫一公转半径的2倍，某一时刻两卫星呈如图所示位置，且公转方向均为逆时针方向。则在土卫一公转一周的时间内，关于两卫星的位置关系，下列图像大致正确的是( )
A.B.
C.D.
二、多选题
11．关于功和能的关系，下列说法中正确的是( )
A.从高处落下的水流可以推动水轮机转动，所以从高处落下的水具有机械能
B.功的产生需要力和位移这两个条件，而能量是物体的固有属性，不需要条件
C.功是一个状态量，它仅与物体的初末状态有关，而与路径无关
D.能表示物体具有做功的本领，功与能的意义是相同的
12．资料显示，质量为的某型号小汽车，其轮胎的最大承重为，超过该值将会爆胎。某次汽车以的速度匀速通过一段凸凹不平的路面时，将这段路面简化为弧形，其最高点和最低点分别为A、B，对应圆弧的半径r均为，两圆弧的圆心连线与竖直方向间的夹角为，取，则汽车( )
A.从A点到B点的过程中重力做功约为
B.通过最高点A时对路面的压力为
C.通过最低点B时不会爆胎
D.若以的速度匀速通过该路段时，不会脱离路面
三、计算题
13．某居民楼发生火灾时，二楼的住户从阳台的窗户爬出后准备跳楼逃生。为防止跳下时摔伤，邻居们齐拉被子接住了跳下的人。已知人的重心从放手到脚接触被面期间下降了，从接触被面到静止又下降了。已知逃生人员质量约为，不考虑空气阻力，取，求：
（1）人在脚接触地面时的速度；
（2）被面对人的平均作用力的大小。
14．北京时间2024年5月8日，“嫦娥六号”月球探测器开启主发动机实施减速制动，进入近月点约、周期的椭圆环月轨道Ⅰ；之后探测器在近月点进行第二次减速制动，进入周期的椭圆环月轨道Ⅱ运行；最后探测器在近月点进行第三次减速制动，进入周期为半径为的圆形环月轨道Ⅲ运行20天后开展下降着陆任务。已知引力常量为G，月球半径为R，求：
（1）轨道Ⅰ的半长轴与轨道Ⅱ的半长轴之比；
（2）月球的质量及月球表面的重力加速度。
15．图1是投掷运动员训练的专用设施，可简化为图2所示的模型：悬于空中的轨道，由水平滑道和倾角为的倾斜滑道平滑相接，其上穿有质量的金属块M（可视为质点）。已知长、长，金属块与轨道间的动摩擦因数。某次训练时，运动员握住把手沿水平方向对金属块施加一恒力F，让其从A点开始运动，到达B点后放手，恰好可到达倾斜轨道上的点，忽略空气阻力，取，，。求：
（1）金属块到达B点时的速率；
（2）恒力F的大小。
16．国家邮政局检测数据显示：截止2024年4月29日，2024年全国快递业务量已突破500亿件。某快递公司为提高快递分拣效率，搭建了全自动快递分拣输送装置。如图为部分快递包裹输送装置示意图，质量为的包裹自A点由静止滑下，经光滑圆弧后进入右侧水平传送带，在传送带右下方放置柱形收纳筐。若传送带不转动，则包裹滑下后刚好停在D点；若传送带以的速度顺时针传动，则包裹可落入收纳筐。已知，间的竖直高度差，D点到收纳筐上端开口处的竖直高度差。包裏可视为质点，其与间的动摩擦因数，忽略空气阻力，取。求：
（1）从A到C的过程中包裹克服摩擦力做的功；
（2）当传送带以的速度顺时针传动时，包裏进入收纳筐时速度的大小。
四、实验题
17．某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，打点计时器接在频率为的交流电源上。先接通电源，使重物由静止自由下落，打点计时器在随重物下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出起始点O点、计数点1、2、3、…、6，相邻计数点之间还有1个计时点，测得各计数点到起始点O点的距离分别为、、、…、。
（1）关于本实验，下列说法正确的是___________（填序号，多选）；
A.重物的体积越大越好
B.实验前必需用天平测出重物的质量
C.实验时先通电，打点稳定后再释放纸带
D.将纸带沿竖直方向穿过限位孔，并让重物尽量靠近打点计时器
（2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的___________（填序号）；
A.动能变化量和势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
（3）如图为纸带的一部分，当打下计数点5时，重物下落的速度___________（结果保留3位有效数字）；
（4）已知当地的重力加速度为g，计数点5到起始点O的距离为，若重物下落过程机械能守恒，则物理量g、、，应该满足的关系式为___________；
（5）多次实验结果显示，重物的重力势能减少量略大于其动能增加量，造成这一结果的原因是___________。
18．某实验小组利用图1的装置探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，已知滑块的总质量为m，遮光片的宽度为d，实验过程如下：
A.打开气源，将滑块置于气垫导轨上，调节气垫导轨水平；
B.将一根橡皮筋一端固定在滑块上，另一端固定在气垫导轨右端的立柱上；
C.拉伸橡皮筋，将滑块自气垫导轨上某一位置P点由静止释放，滑块上的遮光片通过光电门时测得遮光时间为，求出滑块通过光电门的速度为，设橡皮筋做的功为；
D．改将2根、3根、4根……n根同样的橡皮筋固定在滑块和气垫导轨右端的立柱上，重复步骤C，算出橡皮筋做的总功，测得遮光时间分别为、、、…、；
E．绘制图像，进行数据分析。
（1）___________；
（2）利用计算机绘制的图像如图2所示，这一图像也可以认为是橡皮筋对滑块做的功（W）与滑块___________的关系图像；
（3）由图2可得，力对原来静止的物体做的功（W）与物体获得的速度（v）的关系为___________。
参考答案
1．答案：C
解析：A.牛顿通过研究行星运动的规律发现了万有引力定律，故A错误;
B.开普勒提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆故B错误;
C.恒星的寿命主要取决于它的质量，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧，故C正确;
D.并不是所有的恒星最终都会变成更为神奇的天体一黑洞，变成黑洞的恒星的质量要足够大才行，故D错误。
故选C。
2．答案：C
解析：电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较小，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为它在被加速的最初阶段做匀加速运动。随着电子速度的增大，当接近光速时，相对论效应越来越显著，质量增大也越来越明显，电子不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用。
故选C。
3．答案：D
解析：ACD.因为当秋千荡到最低点时，工作人员助跑后用力推(拉)动秋千，有外力对秋千做正功，所以在工作人员推秋千的过程中，秋千和体验者组成的系统，机械能增加，不守恒，故AC错误，D正确;
B.在秋千自由荡动时，只有重力做功，秋千和体验者组成的系统，机械能守恒，故B错误。
故选D。
4．答案：D
解析：两个力对物体做功为
根据动能定理可知，物体动能的增加量为14J。
故选D。
5．答案：A
解析：AB.从a到b的过程中，太阳对彗星的引力做正功，则彗星与太阳的引力势能一直减小，彗星的动能一直增加，选项A正确，B错误;
C.从a经b到c的过程中，太阳引力方向与彗星速度方向间的夹角一直增大，选项C错误;
D.从a经b到c的过程中，只有太阳的引力做功，彗星的机械能不变，选项D错误。
故选A。
6．答案：B
解析：根据
可得
则
可得
故选B。
7．答案：A
解析：汽车在平直公路上匀速运动，牵引力等于阻力，当到达斜坡后此时的牵引力小于阻力，故做减速运动，速度减小，由
可知，汽车的牵引力逐渐增大，做加速度减小的变减速运动，当牵引力等于阻力时，此后做匀速运动，故先做加速度越来越小的变减速运动，最后以比v的速度做匀速运动，故A正确，BCD错误。
故选A。
8．答案：D
解析：A.飞机仅在阻力F的作用下做匀减速直线运动，根据动能定理
其中围成的面积表示阻力做的功的大小，有
所以
故A错误;
B.滑行到50m处时
由牛顿第二定律有飞机的加速度大小为
故B错误;
C.在滑行时对应的
的过程中，飞机的机械能减少
故C错误;
D.滑行到处时，飞机速度为，有
其中
得
克服阻拦索阻力做功的功率为
故D正确。
故选D。
9．答案：B
解析：AB.踩着“跳跳杆”由人在最低点到支杆离开地面的过程中，弹簧从压缩状态变成刚好恢复原长，弹簧弹力一直对人做正功，弹性势能减少，故A错，B正确;
CD.“跳跳杆”由人在最低点到支杆离开地面的过程中，弹簧从压缩状态变成刚好恢复原长，弹力不断减少。弹力一开始比重力大，人向上做加速运动，然后某个位置弹力等于重力，此时速度达到最大值，弹力继续减少，小于重力，人向上做减速运动，所以踩着“跳跳杆”由人在最低点到支杆离开地面的过程中，重力一直对人做负功，人的动能先增大再减少，故CD错误。
故选B。
10．答案：A
解析：
11．答案：AB
解析：A.高处的水具有重力势能，从高处落下的水流可以推动水轮机转动，可以认为从高处落下的水具有机械能，故A正确;
B.根据力做功的条件可知，功的产生需要力和位移这两个条件，而能量是物体的固有属性，故B正确;
C.功是一个过程量，它与物体沿力方向的位移有关，故C错误;
D.能表示物体具有做功的本领，但功与能的本质不相同，故D错误;
故选AB。
12．答案：BD
解析：A.根据做功的公式可知重力做功为
故A错误;
B.根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知，通过最高点A时对路面的压力为6000N，故B正确;
C.在最低点，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知，通过B时对路面的压力为，不会爆胎，故C错误;
D.脱离路面的最小速度满足
解得
若以38m/s的速度匀速通过该路段时，不会脱离路面，故D正确;
故选BD。
13．答案：（1）（2）3000N
解析：（1）根据自由落体运动规律有
解得
（2）根据动能定理有
解得
14．答案：（1）（2）；
解析：（1）由开普勒第三定律可知
解得轨道Ⅰ的半长轴与轨道Ⅱ的半长轴之比
（2）由万有引力提供向心力
解得月球的质量为
在月球表面有
联立可得，月球表面的重力加速度为
15．答案：（1）（2）110N
解析：（1）从B到C，根据动能定理有
解得
（2）从A到B，根据动能定理有
解得
16．答案：（1）51J（2）
解析：（1）若传送带不转动，则包裹滑下后刚好停在D点，从A到D，根据动能定理有
解得
（2）包裹从A到C，根据动能定理可知
解得
传送带以的速度顺时针传动，设包裹与共速时运动的位移为，则
解得
从C到落地，根据动能定理有
解得
17．答案：（1）CD（2）A（3）1.91（4）（5）重物下落时受阻力影响
解析：（1）A.重物应该选择密度较大、体积较小的，以减小阻力的影响，选项A错误;
B.要验证的表达式两边都有质量，则不需用天平测出重物的质量，选项B错误;
C.实验时先通电，打点稳定后再释放纸带，选项C正确;
D.将纸带沿竖直方向穿过限位孔，并让重物尽量靠近打点计时器，以充分利用纸带，选项D正确。
故选CD。
（2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量和势能变化量，故选A;
（3）当打下计数点5时，重物下落的速度
（4）若重物下落过程机械能守恒，则应该满足的关系式为
即
（5）重物的重力势能减少量略大于其动能增加量，造成这一结果的原因是重物下落时受阻力影响。
18．答案：（1）（2）见解析（3）见解析
解析：（1）由光电门工作原理有
（2）n根橡皮筋对滑块做的功为
可见W与n成正比例，所以图2也可以认为是橡皮筋对滑块做的功（W）与滑块过光电门的时间的平方的倒数的关系图像。即图像。
（3）因为滑块过光电门的速度为
所以
由（2）知W与成正比，所以有力对原来静止的物体做的功（W）与物体获得的速度（v）的平方成正比。