[物理][期末]湖南省邵阳市新邵县2023-2024学年高一下学期期末考试试题(解析版)

这是一份[物理][期末]湖南省邵阳市新邵县2023-2024学年高一下学期期末考试试题(解析版)，共17页。

1．本试卷分试题卷和答题卷两部分，本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2．试卷的全部答案必须用黑色签字笔书写在答题卷上指定的位置；在试题卷上作答的视为无效。
3．答题前，必须将自己的姓名、考号、学校等项目填写清楚。
第一部分选择题（共44分）
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4个选项中，只有一项符合题目要求）
1. 如图所示为一辆自行车的大齿轮、小齿轮和后轮结构示意图，它们的边缘有三个点a、b、c，半径从大到小依次为a、c和b，下列判断正确的是（ ）

A. b和c的角速度相等B. a比b的向心加速度大
C. a比b的角速度大D. a比c的线速度小
【答案】B
【解析】A.b和c被不可伸长的链条相连，所以b和c线速度大小相同，A错误；
C. a和b属于同轴传动，所以a与b的角速度相等，故C错误；
B.根据向心加速度公式
所以
故B正确；
D.根据
所以
且
可得
故D错误。
故选B。
2. 如图所示，将不带电枕形导体AB放在一个点电荷的电场中，点电荷的电荷量为，与导体AB的中心O的距离为R。当导体AB达到静电平衡时，下列说法正确的是（ ）

A. 导体A端带正电
B. 感应电荷在O点产生的电场强度方向水平向右
C. 感应电荷在O点产生的电场强度大小为零
D. 感应电荷在O点产生的电场强度大小为
【答案】D
【解析】A．由于点电荷带负电，产生静电感应，根据“近异远同”可知导体A端带负电，B端带正电，故A错误；
BCD．处于静电平衡的导体内部各点的合电场强度为零，则导体中心O点的电场强度为零，故感应电荷在O点产生的电场强度与点电荷在O点的电场强度等大反向，大小为，方向向左，故BC错误，D正确。
故选D。
3. 一名船夫驾船过河，小船在静水中的速度大小为v1，水流速度大小为v2，v2 > v1，河宽为d，下列说法正确的是（ ）
A. 小船过河的最短时间为
B. 小船过河的最小位移为d
C. 小船过河的实际速度大小大于v1
D. 小船过河的实际速度大小等于
【答案】A
【解析】A．若船头正对河岸，则小船过河的时间最短，且最短时间为，故A正确；
B．由于v2 > v1，则小船合速度方向不可能垂直于河岸，即不可能垂直渡河，则小船过河的最小位移大于d，故B错误；
CD．由于不知道小船在静水中的速度v1与水流速度v2间的夹角，则无法知道小船过河的实际速度情况，故CD错误。
故选A。
4. 天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归，海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。海王星的质量是地球的17倍，半径是地球的4倍，则卫星绕海王星表面做圆周运动的线速度大小约为（ ）
A. 64 km/sB. 16 km/sC. 4 km/sD. 2 km/s
【答案】B
【解析】卫星绕地球表面做圆周运动时有
解得线速度大小约为
所以卫星绕海王星表面做圆周运动的线速度大小约为
故选B。
5. 如图所示，质量分别为、的两个带同种电荷的小球、，分别用长为的绝缘细线悬挂在同一点，两细线与竖直方向各成一定的角度、，两小球用一绝缘轻质弹簧相接，A、B球连线与过点竖直线交于点，初始时刻弹簧处在压缩状态，现增加球的电荷量，下列说法中正确的是（ ）
A. 两细线的拉力之比变大B. 两细线的夹角不变
C. 与的长度之比不变D. 长度一定变大
【答案】C
【解析】对两小球受力分析如图
、为A、B两小球之间的库仑力，、为两小球之间的弹簧弹力，满足
对球受力分析，、、、三力满足相似三角形，则有
同理对球亦有
当球的电荷量增大则两球距离会增大，夹角、增大，但仍有
，
绳长不变，点上移，长度变小。
故选C。
6. 图为特种兵训练项目示意图，一根绳的两端分别固定在两座山的A、B处，A、B两点水平距离为20m，竖直距离为3m，A、B间绳长为25m。质量为60kg的士兵抓住套在绳子上的光滑圆环从高处A滑到低处B。以A点所在水平面为零重力势能参考平面，不计空气阻力，m/s2。士兵在滑行过程中重力势能的最小值约为（绳子处于拉直状态且形变量很小可忽略）（）
A. -4200JB. -3600JC. -5400JD. -1800J
【答案】C
【解析】设平衡时绳子与竖直方向夹角为，此时特种兵受的重力与两个拉力平衡，设左右绳长分别为，有
且
故
A、B两点竖直距离为3m，故
且
故
故以A点所在水平面为参考平面，特种兵在滑行过程中重力势能最小值约为
故选C。
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4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，有选错的得0分）
7. 如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则（ ）
A. 被测材料竖直方向尺度减小B. 极板间电场强度不变
C. 极板间电场强度变小D. 电容器电容变大
【答案】AC
【解析】两极板间电压不变，若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，根据
可知电容器的电容C减小，根据
可知，两板间距d变大，则被测材料竖直方向尺度减小；根据
可知，极板间电场强度变小，选项BD错误，AC正确。
故选AC。
8. 气垫登陆艇主要用于投送登陆部队，为滩头部队提供火力支援，另外也可以执行布雷任务，拥有强悍的运力。如图所示，某重型气垫船自重达，最高时速为108km/h，装有额定输出功率为9000kW的燃气轮机。假设该重型气垫船在海面直线航行过程所受的阻力不变，下列说法正确的是（ ）

A. 该重型气垫船在海面直线航行过程加速度一定保持不变
B. 该重型气垫船在海面直线航行过程所受的阻力大小为
C. 以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船所受的牵引力为
D. 以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船发动机的输出功率为4500kW
【答案】BD
【解析】A．若重型气垫船保持额定功率不变在海面加速直线航行，根据
可知随着速度逐渐增大，重型气垫船的牵引力逐渐减小，加速度逐渐减小，当牵引力等于阻力时，加速度减为零，气垫船速度达到最大，故A错误；
BC．当牵引力等于阻力时，气垫船速度达到最大，则有
，
解得
当气垫船以不同速度做匀速运动时，牵引力等于阻力，即为，故B正确，C错误；
D．以最高时速一半的速度匀速航行时，根据
解得
故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，轻质细杆一端固定质量为m的小球，另一端可绕光滑的固定轴O在竖直平面内做半径为L的圆周运动，小球恰好能通过最高点A。B为圆心等高点，C为圆周最低点，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）

A. 小球经过A、B、C三点时机械能相等
B. 小球经过A、C两点时球对杆作用力的大小之比为
C. 小球经过B、C两点时小球动能之比为
D. 小球经过C时小球重力的瞬时功率为
【答案】AC
【解析】A．小球运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，故A正确；
BC．恰好通过最高点A，则此时
则小球经过A点时球对杆作用力的大小为mg，由A到B和由A到C过程，根据动能定理
联立可解得
在C点时
解得
则小球经过C两点时球对杆作用力的大小为5mg，则小球经过A、C两点时球对杆作用力的大小之比为，故C正确，B错误；
D．经过C点时，竖直方向速度为零，重力的瞬时功率为零，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示，有一匀强电场平行于平面xOy，一个质量为m带电粒子仅在电场力作用下从O点运动到A点，粒子在O点时速度沿y轴正方向，经A点时速度沿x轴正方向，且粒子在A点的速度大小是它在O点时速度大小的2倍。关于粒子在OA段的运动情况，下列判断正确的是（ ）
A. 该带电粒子带正电
B. 带电粒子在A点的电势能比在O点的电势能小
C. 这段时间粒子的最小动能为
D. 电场力方向与x轴正方向夹角的正切值为2
【答案】BC
【解析】A．由于电场线方向未知，则带电粒子的电性未知，故A错误；
B．带电粒子从O点到A点动能增加，则电场力做正功，电势能减小，故带电粒子在A点的电势能比在O点的电势能小，故B正确；
D．设加速度方向与x轴正方向之间的夹角为，如图所示
则在沿着y轴方向上
沿着x轴方向上
并且粒子在A点的速度是它在O点时速度的2倍，即
联立解得
故D错误；
C．由三角函数知识可知
又
解得
当速度最小时，速度方向与电场力方向垂直，设最小速度为，将初速v0沿着电场力方向和垂直电场力方向进行分解，可得
则最小动能为
故C正确。
故选BC。
第二部分非选择题（共56分）
三、实验题（每空2分，共16分）
11. 某同学用小球的自由落体运动来研究机械能守恒定律。由打点计时器打点得到的一条点迹清晰的纸带如图所示。O为打下的第一个点，打点计时器所用交流电源的频率为f，重力加速度为g。

（1）实验中的小球应该选________________。（填选项序号）
A．塑料球 B．铁球 C．木球
（2）打A、B两点时小球的速度大小分别为vA = ________、vB = ________（用已知量和纸带上的字母表示），只需验证关系式________（用vA、vB、g和纸带上的字母表示）成立，便能验证小球从A到B的过程中机械能守恒。
【答案】（1）B （2）
【解析】（1）用小球的自由落体运动来研究机械能守恒定律，要求小球受到的阻力、浮力影响较小，则应该选择体积小、质量大的铁球。
故选B。
（2）用平均速度代表中间时刻瞬时速度，则
，
若A点到B点重物下落过程中机械能守恒，则减小的重力势能转化为增加的动能，则有
则只需验证关系式
12. 在探究平抛运动规律实验中，利用一管口直径略大于小球直径的直管来确定平抛小球的落点及速度方向（只有当小球速度方向沿直管方向才能飞入管中），重力加速度为g。
（1）实验一：如图（a）所示，一倾角为θ的斜面AB，A点为斜面最低点，直管保持与斜面垂直，管口与斜面在同一平面内，平抛运动实验轨道抛出口位于A点正上方某处。为让小球能够落入直管，可以根据需要沿斜面移动直管。某次平抛运动中，直管移动至P点时小球恰好可以落入其中，测量出P点至A点距离为L，根据以上数据可以计算出此次平抛运动在空中飞行时间______，初速度______。（用L、g、θ表示）
（2）实验二：如图（b）所示，一半径为R的四分之一圆弧面AB，圆心为O，OA竖直，直管保持沿圆弧面的半径方向，管口在圆弧面内，直管可以根据需要沿圆弧面移动。平抛运动实验轨道抛出口位于OA线上可以上下移动，抛出口至O点的距离为h。上下移动轨道，多次重复实验，记录每次实验抛出口至O点的距离，不断调节直管位置以及小球平抛初速度，让小球能够落入直管。为提高小球能够落入直管的成功率及实验的可操作性，可以按如下步骤进行：首先确定能够落入直管小球在圆弧面上的落点，当h确定时，理论上小球在圆弧面上的落点位置是______（填“确定”或“不确定”）的，再调节小球释放位置，让小球获得合适的平抛初速度平抛至该位置即可落入直管。满足上述条件的平抛运动初速度满足______（用h、R、g表示）。
【答案】（1） （2）确定
【解析】
小问1详解】
由题意可知
解得
【小问2详解】
h一定时，设落点与O点连线与水平方向夹角为α，如图所示：
根据位移规律
由于直管沿半径方向，因此落点处速度方向的反向延长线必然经过O点；根据平抛运动的规律结合数学知识
联立解得
h一定，则用时一定，则竖直方向下落高度一定，则落点位置是确定的。
由以上分析可知，竖直方向下落高度为
用时
根据几何关系
解得
四、计算题（解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位）
13. 体育课上，小明同学在一次投掷铅球练习中，把质量kg的铅球以速度m/s水平抛出。铅球投掷点距地面的高度为m，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，已知，求：
（1）铅球落地时速度与水平方向夹角的正切值；
（2）铅球落地时重力的瞬时功率P。
【答案】（1）；（2）40W
【解析】（1）铅球落地时竖直分速度为，则


解得

（2）铅球落地时重力的瞬时功率为

解得
W
14. 如图所示，在水平地面上竖直固定一挡板，轻质弹簧的左端固定在挡板上。质量为、长度为的长木板静止放置在地面上，刚好与处于原长的水平弹簧的右端接触，木板右端在点（为底面上一点）。现对木板施加一个水平向左的推力，使木板向左缓缓移动一段距离，然后撤去推力，重力加速度g取。
（1）若木板与水平底面间的动摩擦因数，弹簧压缩了，水平推力做功，此时撤去推力，求木板向右运动的距离；
（2）若点左侧底面光滑，右侧粗糙，木板与地面的动摩擦因数为，水平推力做功，求撤去推力后最终木板右端与点的距离。
【答案】（1）0.8m；（2）3.5m
【解析】（1）对木板利用动能定理得
解得撤去推力木板向右运动的距离
（2）P点左侧底面光滑，右侧粗糙，对木板由动能定理得
解得摩擦力做功大小为
若撤去推力后最终木板右端与点的距离为
则
解得
与假设矛盾，不符合题意。
若撤去推力后最终木板右端与点的距离为
则
解得
所以撤去推力后最终木板右端与点的距离为3.5m。
15. 如图所示，光滑水平面和竖直面内的光滑圆弧导轨在B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放，脱离弹簧后经过B点时的速度大小为，之后沿轨道运动。以O为坐标原点建立直角坐标系，在区域有方向与x轴夹角为的匀强电场，进入电场后小球受到的电场力大小为。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g。求：
（1）弹簧压缩至A点时的弹性势能；
（2）小球经过O点时的速度大小；
（3）小球过O点后运动的轨迹方程。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）小球从A到B，根据能量守恒定律得
（2）小球从B到O，根据动能定理有
解得
（3）小球运动至O点时速度竖直向上，受电场力和重力作用，将电场力分解到x轴和y轴，则x轴方向有
竖直方向有
解得
，
说明小球从O点开始以后的运动为x轴方向做初速度为零的匀加速直线运动，y轴方向做匀速直线运动，即做类平抛运动，则有
，
联立解得小球过O点后运动的轨迹方程