[物理][期末]河南省信阳市固始县永和高中联考2023-2024学年高一下学期7月期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]河南省信阳市固始县永和高中联考2023-2024学年高一下学期7月期末试题(解析版)，共20页。试卷主要包含了考试结束，将答题卡交回， 如图，质量m＝1kg的物块， 如图等内容，欢迎下载使用。

全卷共8页，共100分，考试时间为75分钟
注意事项∶
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡上；
2.考试结束，将答题卡交回。
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一个选项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。）
1. 2024年5月8日，嫦娥六号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。若嫦娥六号绕月球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出月球质量的是（ ）
A. 嫦娥六号的质量和绕月半径B. 嫦娥六号的质量和绕月周期
C. 嫦娥六号的绕月角速度和绕月周期D. 嫦娥六号的绕月线速度和绕月半径
【答案】D
【解析】根据
可得
可知已知嫦娥六号绕月半径和周期可求解月球的质量；
AB．由以上分析，已知嫦娥六号的质量和绕月半径，或者已知嫦娥六号的质量和绕月周期，都不能求解月球质量，则AB错误；
C．由以上分析，已知嫦娥六号的绕月角速度和绕月周期，因
无法求解绕月轨道半径，则无法求解月球质量，选项C错误；
D．由以上分析，嫦娥六号的绕月线速度和绕月半径可求解周期
则可求解月球质量，选项D正确。
故选D。
2. 如图为救生员驾驶冲锋舟在湍急的河水中向对岸被困人员实施救援的路线示意图。假设冲锋舟的静水速度大小不变，救生员首先以最短时间渡河，从A沿直线到B，接到被困人员后，又以最短位移回到原河岸C处，回程时间恰好为去程的2倍，假设水流速度处处相同，则为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设河宽，救生员以最短时间渡河，渡河时间为
救生员以最短位移回到原河岸C处，垂直河岸方向的速度为
救生员以最短位移回到原河岸C处的时间为
根据题意有
解得
故选A。
3. 羽毛球运动是一项深受大众喜爱的体育运动。某同学为研究羽毛球飞行规律，记录下了如图所示的羽毛球飞行轨迹图，图中A、B为同一轨迹上等高的两点，P为该轨迹的最高点，若空气阻力方向始终与速度方向相反，则羽毛球在该次飞行中（ ）
A. 经过A点时速度等于经过B点时速度
B. 经过A点时速度小于经过B点时速度
C. 落地前瞬间的速度方向不可能竖直向下
D. 落地前瞬间的速度方向有可能竖直向下
【答案】D
【解析】AB．由于空气阻力做功，则Ｂ点的机械能小于Ａ点的机械能，由能量守恒可知，羽毛球在A、B两点重力势能相等，A点动能大于B点动能，经过A点时速度大于经过B点时速度，故AB错误；
CD．将运动分解到水平方向和竖直方向，由于存在空气阻力作用，水平方向一直做减速运动，落地前瞬间水平方向速度有可能减小到0，故C错误，D正确；
故选D。
4. 如图甲所示，质量的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径的薄圆筒上。时刻，圆筒由静止开始绕竖直的中心轴转动，其角速度随时间的变化规律如图乙所示，不考虑绕制细线对转动半径的影响，已知小物体和地面间的动摩擦因数，重力加速度g取，则（ ）
A. 4s末细线拉力对物体做功的功率为
B. 内，细线拉力做的功为
C. 4s末滑动摩擦力对物体做功的功率为4W
D. 内，滑动摩擦力对小物体做的功为
【答案】B
【解析】AB．根据图像可知角速度随时间变化关系式为
圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同
解得
可知物体做匀加速直线运动，加速度
根据牛顿第二定律有
解得
细线拉力的瞬时功率
物体在4s内运动的位移
细线拉力做的功为
故A错误，B正确；
CD．结合上述滑动摩擦力的瞬时功率
滑动摩擦力做的功为
故CD错误。
故选B
5. 如图所示，长为L的杆一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定质量为m的小球。杆在电动机的驱动下在竖直平面内旋转，带动小球以角速度做匀速圆周运动，其中A点为最高点，C点为最低点，B、D点与O点等高。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在B、D两点受到杆的作用力大于mg
B. 小球在A、C两点受到杆的作用力大小的差值为6mg
C. 小球在B、D两点受到杆作用力大小等于
D. 小球从A点到B点的过程，杆对小球做的功等于
【答案】A
【解析】AC．当小球在B、D两点时，杆对小球作用力竖直方向的分力应等于重力，水平方向分力提供向心力，故杆对小球的作用力为
故A正确；C错误；
B．若小球在最高点，杆对小球的作用力为支持力，则在A点
在C点
所以
若小球在最高点，杆对小球的作用力为拉力，则在A点
在C点
所以
故B错误；
D．小球从A点到B点的过程，根据动能定理，可得
解得杆对小球做的功等于
故D错误。
故选A。
6. 如图，质量m＝1kg的物块（可视为质点），以速度大小m/s水平向右滑上正在逆时针转动的水平传送带，传送带AB的长度L＝6m，传送带的速度大小v＝2m/s，物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度大小，物块滑离传送带时产生的划痕长度为（ ）
A. 5mB. 4mC. 9mD. 8m
【答案】C
【解析】物块向右减速运动时，根据牛顿第二定律可得加速度大小为
物块向右减速到速度为0通过的位移大小为
可知物块向右减速到速度为0后反向加速到与传送带共速，之后与传送带相对静止一起匀速运动到左端离开，物块减速时间为
此过程中传送带的位移大小为
此过程中，产生的划痕长度为
加速过程，时间为
此过程中物块的位移大小为
此过程中传送带的位移大小为
此过程中，产生的划痕长度为
物块滑离传送带时产生的划痕长度为
故选C。
7. 如图（a）所示，从高处M点到地面N点有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道。两相同小物块甲、乙同时从M点由静止释放分别沿某一轨道滑到N点，小物块甲、乙的速率v与时间t关系如图（b）所示。由图可知，两物块在分别在M点到N点的下滑过程中（ ）
A. 甲沿Ⅰ下滑且甲重力功率一直增大
B. 乙沿Ⅱ下滑且乙的重力功率一直不变
C. 甲沿Ⅰ下滑且同一时刻甲的动能比乙的小
D. 乙沿Ⅰ下滑且同一时刻乙的动能比甲的大
【答案】D
【解析】AB．由图（b）可知，甲下滑过程中，甲做匀加速直线运动，则甲沿Ⅱ下滑，其下滑过程中，速度增大，竖直方向的分速度增大，根据瞬时功率公式
则重力功率一直增大；乙做加速度逐渐减小的加速运动，则乙沿I下滑，其初速度为0，则重力的功率一开始为0，滑到N点后，其速度水平，竖直方向的分速度为0，则重力的功率为0，由于在滑动过程中，存在竖直方向的分速度，则在滑动过程中，乙重力的功率不为0，则乙沿Ⅰ下滑过程中重力功率先增大后减小，故AB错误；
CD．图（b）为图像，乙沿I下滑，由图（b）可知任意时刻甲的速度大小都小于乙的速度大小，由动能公式
可知同一时刻乙的动能比甲的大，故C错误，D正确；
故选D。
8. 如图所示，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板上，下端分别系有带异种电荷的小球A、B（均可视为点电荷）。小球处在方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等，小球A、B的质量分别为m1、m2，带电荷量大小分别为q1、q2。下列说法正确的是（ ）
A. 小球A一定带正电
B. 若q1>q2，则有可能m1=m2
C. 若q1>q2，则一定有m1>m2
D. 若q1m2
【答案】C
【解析】A．对小球A受力分析可知，小球A除了重力和绳子的拉力外，应受到水平向左的力，因异种电荷，库仑力向右，因此受水平向左的电场力，一定带负电，故A错误；
BCD．设连接小球A、B的细绳上的弹力大小分别为F1、F2，小球A、B间的库仑力大小为F库，匀强电场的电场强度大小为E，细绳与竖直方向的夹角为α，则有
解得
，
故C正确，BD错误。
故选C。
9. 如图所示，质量为小车静止在足够长的光滑水平地面上。质量为的滑块（视为质点）以的水平向右初速度滑上小车左端，最后在小车的中点与小车共速。滑块与小车的动摩擦因数为0.4，重力加速度取，则（ ）
A. 滑块滑上小车瞬间，小车的加速度大小为
B. 滑块滑上小车瞬间，小车的加速度大小为
C. 小车的长度为
D. 小车的长度为
【答案】BC
【解析】AB．滑块滑上小车瞬间，对小车进行受力分析，则有
解得
A错误，B正确；
CD．滑块滑上小车瞬间，对滑块，则有
滑块从滑上到与小车共速，有
且
解得
C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为M，货物的质量为m，货车以速度v向左做匀速直线运动，重力加速度为g，则在将货物提升到图示的位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 缆绳中的拉力大于
B. 货箱向上运动的速度大于v
C. 货箱向上运动的速度等于
D. 货物对货箱底部的压力等于
【答案】AC
【解析】货车以速度v向左做匀速直线运动，将货车速度分解为沿绳子分速度和垂直绳子分速度，可得货箱向上运动的速度为
货向左运动过程，逐渐减小，逐渐增大，可知货物和货箱向上做加速运动，根据牛顿第二定律可知缆绳中的拉力大于，货物的加速度方向向上，货物处于超重状态，则货物对货箱底部的压力大于。
故选AC。
11. 蹦极是一项户外运动，一位蹦极爱好者身系弹性蹦极绳从蹦极台O点自由下落，在A点蹦极绳刚好伸直，继续下落能到达的最低位置为B。忽略空气阻力，人可视为质点，蹦极绳始终在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取无关
B. 到达B点时，蹦极者所受蹦极绳的拉力与所受重力二力平衡
C. 落至A点时人的动能最大，之后由于弹力做负功，人的动能减小
D. 从A到B的过程中蹦极绳的弹性势能和蹦极者的动能之和一直增大
【答案】AD
【解析】A．重力势能的数值与重力势能零点的选取有关，而重力势能的改变量与物体的始末位置有关，与重力势能零点的选取无关，故A正确；
B．蹦极者到达A点之前做自由落体运动，随后绳绷紧，开始绳形变量较小，绳的弹力小于重力，蹦极者向下做加速度减小的加速运动，当绳的弹力与重力平衡时，速度达到最大，之后，绳的弹力大于重力，蹦极者向下做加速度增大的减速直线运动，直至速度减为0，恰好到达B点，可知，到达B点时，蹦极者所受蹦极绳的拉力大于所受重力，故B错误；
C．结合上述可知，当绳的弹力与重力平衡时，速度达到最大，动能达到增大，此位置在A点与B点之间的某一位置，故C错误；
D．从A到B的过程中，只有动能、重力势能与弹性势能之间的转化，重力势能一直减小，可知，蹦极绳的弹性势能和蹦极者的动能之和一直增大，故D正确。
故选AD。
12. 发射一颗人造地球同步卫星，先将卫星发射至近地轨道Ⅰ，在近地轨道Ⅰ的Q点调整速度进入转移轨道Ⅱ，在转移轨道Ⅱ上的远地点P调整速度后进入目标轨道Ⅲ。下列说法中正确的是（ ）
A. 卫星在轨道Ⅱ上的P点需要加速才能进入轨道Ⅲ
B. 卫星在轨道Ⅱ上Q点的加速度大于轨道I上Q的加速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上Q点的线速度小于轨道Ⅱ上P点的线速度
D. 卫星在轨道Ⅱ上从Q到P运行的时间小于卫星在轨道Ⅲ上绕行的半周期
【答案】AD
【解析】A．卫星从低轨道变轨到高轨道需要在变轨处点火加速，所以卫星在轨道Ⅱ上的P点需要加速才能进入轨道Ⅲ，故A正确；
B．根据牛顿第二定律可得
可得
可知卫星在轨道Ⅱ上Q点的加速度等于轨道I上Q的加速度，故B错误；
C．根据开普勒第二定律可知，卫星在近地点的速度大于远地点的速度，则卫星在轨道Ⅱ上Q点的线速度大于轨道Ⅱ上P点的线速度，故C错误；
D．根据开普勒第三定律
由于轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅲ的半径，则卫星在轨道Ⅱ上的运行周期小于在轨道Ⅲ上的运行周期，所以卫星在轨道Ⅱ上从Q到P运行的时间小于卫星在轨道Ⅲ上绕行的半周期，故D正确。
故选AD。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
13. 某同学利用如图所示的装置来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，调节装置。转动手柄，使长槽和短槽分别随变速塔轮在水平面内匀速转动，槽内的钢球做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的弹力提供向心力，钢球对挡板的弹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，标尺上的红白相间等分格显示出两个钢球所受向心力的大小。图中左侧短槽的挡板距标尺1的距离与右侧挡板距标尺2的距相等。
（1）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. 理想实验法B. 控制变量法
C. 等效替代法D. 演绎推理法
（2）为了探究钢球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是______：
A. 应使用两个质量不等的钢球
B. 应使两钢球离转轴的距离相同
C. 应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上
（3）在某次探究实验中，当a、b两个相同钢球转动的半径相等时，若左右标尺上红白相间的等分格显示出a、b两个钢球所受向心力的比值为4∶9，由此可知皮带连接的左右两个变速塔轮对应的半径之比为______。
【答案】（1）B （2）C （3）
【解析】
【小问1详解】
在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，先探究向心力与其中一个物理量的关系，保持另外两个物理量不变，用到的实验方法是控制变量法。
故选B。
【小问2详解】
为了探究钢球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，需控制小球的质量、角速度相同，轨道半径不同，则应使用两个质量相等的钢球，应使两钢球离转轴的距离不同，左右变速轮边缘的线速度大小相等，根据
为使小球的角速度相同，应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上。
故选C。
【小问3详解】
根据向心力公式
可得
变速轮边缘的线速度大小相等，根据
右两个变速塔轮对应的半径之比为
14. 某同学在“验证机械能守恒定律”实验中，将打点计时器固定在铁架台上，使重锤带动纸带从静止开始自由下落。
（1）在实验操作中出现如下图所示的四种情况，其中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
（2）如图所示是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。若当地重力加速度为g，交流电源的频率为f，重物的质量为m。从O至B过程中，重物的重力势能减少量____，动能增加量____（用题中所给符号表示）。
（3）若经过（2）计算，发现∆Ek大于ΔEp，造成这个结果的原因可能是（ ）
A. 存在空气阻力和摩擦力B. 接通电源前释放了纸带
C. 打点计时器的工作电压偏高D. 实际交流电源的频率比f小
【答案】（1）B （2） （3）BD
【解析】
【小问1详解】
由图可知实验用电磁打点计时器，故使用交流电，实验时，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。B正确；
故选B。
【小问2详解】
从O至B过程中，重物的重力势能减少量
由题知B点速度为
则动能增加量为
代入得
【小问3详解】
A．若是存在空气阻力和摩擦力，则应该小于，A错误；
B．接通电源前释放了纸带，使得计算出的B点速度偏大，则大于，B正确；
C．打点计时器的工作电压偏高，对实验无影响，C错误；
D．实际交流电源的频率比小，但计算时仍用正常值计算，则大于，D正确；
故选BD。
三、解答题（本题共3小题，共38分。解答要有必要的文字说明和方程式。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位。）
15. 近日，全球首款支持卫星通话的大众智能手机上市，该手机接入了中国自研的天通一号卫星移动通信系统，持有者即使在没有地面信号的情况下，也可以拨打．接听卫星电话。天通一号卫星属于高轨通信卫星，其发射过程可以简化为如图所示：先将卫星发射至近地圆轨道1，再点火加速进入椭圆变轨轨道2，最后进入预定轨道3。若天通一号质量为m，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，轨道3的半径为r，当取无穷远处引力势能为零，天通一号距地心距离为处时的引力势能为（G为引力常量，M为地球质量且未知），不计地球自转，求：
（1）天通一号在轨道1的线速度；
（2）天通一号在轨道2上运动的周期；
（3）天通一号从轨道1变轨到轨道3过程中，发动机需要做的功大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）在近地轨道1上，万有引力提供向心力
又因为忽略自转，地面上物体万有引力等于重力有
解得
（2）在近地轨道1上，天通一号的周期
根据开普勒第三定律
解得
（3）在轨道3上
，
天通一号的线速度为
从轨道1到轨道3，由能量守恒
即
解得
16. 篮球气压过高或过低都会影响篮球的弹性和手感，从而影响球员的技术发挥。简易的测试方法是在平坦的硬质水平地面上，让篮球从180cm的高度自由落下，反弹高度在125cm至140cm之间即表示篮球气压正常。某次检测中，运动员使篮球从距水平地面高度为h1=1.8m处由静止自由落下，反弹高度为h2=1.25m。设篮球始终在竖直方向做一维运动，已知篮球质量为m=0.60kg，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。
（1）求此次碰撞过程中篮球损失的机械能∆E；
（2）篮球每次因碰撞损失的机械能会随着碰前动能的减小而减小，设篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。若使篮球从距地面h3=1m的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为1m。求拍球过程中人对篮球做的功W；
（3）在实际拍球过程中，篮球上升到某高度时，手就会接触篮球并对球施加一个向下的阻力F1，球和手一起运动距离s后上升到最高点。然后手对球施加向下的动力F2，通过相同的距离s后，篮球与手分开。手对球的两次作用力均视为恒力，拍球过程中篮球距离地面的最大高度相同。通过分析比较F1、F2大小关系。
【答案】（1）3.3J；（2）2.64J；（3）见解析
【解析】（1）篮球与地面碰撞时损失的机械能为
（2）篮球与地面碰撞前、后瞬间的动能比值为
对篮球下落过程，根据动能定理有
对篮球上升过程，根据动能定理有
联立解得
W=2.64J
（3）设篮球距离地面的最大高度为h，与地面碰撞前、后瞬间的动能分别为，对篮球上升过程，根据动能定理有
对篮球下落过程，根据动能定理有
由题意可知
可得
17. 滑板运动是一项刺激的运动，深受青少年的喜欢，某次比赛中部分赛道如图1所示。现将赛道简化为如图2所示的模型：平台A和平台，粗糙水平轨道与光滑圆弧形轨道相切于D、E点。若运动员与滑板一起（可看作质点）从平台A以速度水平飞出，恰好从C点以的速度无能量损失地沿着圆弧切线进入轨道，滑过冲上轨道，然后返回，恰好到C点速度为零。已知人和滑板总质量，光滑圆弧对应的圆心角，圆弧形轨道半径均为，滑板与水平轨道间的摩擦可视为滑动摩擦，动摩擦因数，不计空气阻力，。求：
（1）运动员的初速度的大小；
（2）运动员第一次经过D点时对圆弧轨道的压力的大小；
（3）水平轨道的长度L。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）运动员运动到C点，对速度进行分解
解得
（2）运动员第一次经过D点时，根据动能定理有
在D点根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知运动员对圆弧轨道的压力
（3）运动员从C点进入轨道，直至返回到C点时速度恰好为零，根据动能定理有
解得