[物理][期末]山东省泰安市2023-2024学年高一下学期7月期末考试试题(解析版)

这是一份[物理][期末]山东省泰安市2023-2024学年高一下学期7月期末考试试题(解析版)，共23页。试卷主要包含了 如图甲所示，质量为0等内容，欢迎下载使用。

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生等填写在答题卡和试卷指定位置。
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、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图所示，实线代表电场线，虚线代表的是仅在电场力作用下的带电粒子的运动轨迹。粒子从M点运动到N点，以下说法正确的是（ ）
A. 该带电粒子带负电
B. M点的电势低于在N点的电势
C. 粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
D. 粒子在N点的加速度小于在M点的加速度
【答案】C
【解析】A．带电粒子的轨迹向上弯曲，则带电粒子所受的电场力沿电场线切线向上，与电场方向相同，可知粒子带正电，故A错误；
B．沿着电场线的方向，电势逐渐降低，因此M点的电势高于N点电势，故B错误；
C．粒子先经过M点，再经过N点，由于电场力方向与轨迹之间的夹角是锐角，可知电场力做正功，电势能减小，所以粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，故C正确；
D．实线表示电场线，电场线的疏密表示电场强度的大小，所以N点的电场强度大于M点的电场强度，粒子只受电场力的作用，根据牛顿第二定律可知，粒子在N点的加速度大于在M点的加速度，故D错误。
2. 弹弓飞箭（如图所示）颇受小孩喜爱，某次一小孩手拉紧橡皮筋发射器，松开手后将飞箭竖直射向天空。从松开手至飞箭到达最高点的过程中（橡皮筋始终在弹性限度内且不计空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A. 飞箭的机械能一直增大
B. 飞箭重力做功的功率一直增大
C. 飞箭与橡皮筋刚分离时，飞箭的速度最大
D. 橡皮筋的弹性势能和飞箭的重力势能之和先减小后增大
【答案】D
【解析】A.飞箭与橡皮筋未分离前，橡皮筋对飞箭做正功，飞箭的机械能是增加的，飞箭离开橡皮筋后机械能不变，故A错误；
BC.飞箭与橡皮筋未分离前，先做加速度逐渐减小的加速运动，接着做加速度逐渐增大的减速运动，离开飞箭后，做竖直上抛运动，当飞箭受到橡皮筋的弹力等于其重力时，即加速度为零时，飞箭的速度达最大。飞箭在最高点速度方向与重力垂直，重力功率为0，所以飞箭重力做功功率先增大再减少，故BC错误；
D.把橡皮筋与飞箭看着一个系统，系统的机械能守恒，而飞箭的动能是先增大后减小，则可知橡皮筋的弹性势能和飞箭的重力势能之和先减小后增大，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，真空中孤立的带电绝缘球体，半径为R，电荷均匀分布在球体各个部位，a点距球心距离为r，b点距球心距离为2r，已知。已知电荷分布均匀的球壳在壳内形成的电场强度为零，对外部形成的电场强度可视为集中在球心的点电荷在该处形成的电场强度大小。则b和a两点电场强度大小之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】令球体所带电荷量为，由于b点距球心距离为2r，间距大于球体半径，则有
电荷分布均匀的球壳在壳内形成的电场强度为零，a点距球心距离为r，间距小于球体半径，则以间距r为半径的球体所带电荷量为
a两点电场强度
结合上述解得
故选A。
4. 太阳系一颗质量均匀、可看作球体的小行星自转角速度为，在该星球表面“赤道”处的重力加速度大小为“两极”处的重力加速度大小的，已知引力常量G，则该星球密度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】该星球“两极”处
该星球表面“赤道”处
则该星球密度为
解得
故选B。
5. 2022年6月，中国海军第三艘航母“福建”号已经下水了。新航母采用了大量的造船新科技、新材料和新工艺。舰上拥有三条电磁弹射器，大大提高了脱载机的起飞速度。如图所示，“福建舰”正在沿直线航行，某时刻速度为v1，加速度为a1，一段时间t后速度变为v2（v2＞v1），在这段时间内位移为s。设其质量为m，发动机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f，则下列关系式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．对航母应用动能定理可得
A错误；
B．当航母达到最大速度时，F=f，此时
B错误；
C．航母运动不是匀加速运动，则时间t内的位移
故C错误；
D．航母速度为v1时，牵引力
根据牛顿第二定律可得
求得
D正确
故选D。
6. 宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，转动周期相同，我们称之为双星系统。星球A和B的质量分别为mA、mB且mAA. 距离O点远的是星球B
B. 星球A的线速度小于星球B的线速度
C. 若双星之间的距离增大，转动稳定后，双星匀速转动的角速度均变大
D. 若双星之间距离增大，转动稳定后，星球A和星球B中心距离的三次方与星球A转动周期的二次方的比值仍不变
【答案】D
【解析】A．设两星球的距离为，做圆周运动的半径分别为和，根据牛顿第二定律，有
可得
可知质量越大，轨道半径越小，由于
所以
所以距离O点远的是星球，A错误；
B．根据
可知，半径越大，线速度越大，所以
B错误；
C．根据牛顿第二定律，有
联立，可得
可知若双星之间的距离增大，转动稳定后，双星匀速转动的角速度均变小，C错误；
D．根据
及由C选项解析得出的结论
可得
可知星球A和星球B中心距离的三次方与星球A转动周期的二次方的比值是定值，D选项正确。
故选D。
7. 一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为（ ）
A. B. C. ρnevD.
【答案】C
【解析】，I=neSv，，，联立得E=ρnev，故选C。
8. 如图甲所示，质量为0.2kg的物块受到水平向右的拉力F，以5m/s的初速度从A点向右运动，F随位移x变化的图像如图乙所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2，在运动过程中物块的最大速度为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】物体的滑动摩擦力
根据图乙可知，当拉力大于最大静摩擦力时，物体向右加速运动，当拉力与最大静摩擦力大小相等时，合力为0，物体速度达到最大值；由图乙可知当时
，
F-x图像中，图像与横坐标所围几何图形的面积表示功，则拉力从0N增大到3N再减小到1N的过程中，拉力的功为
根据动能定理有
解得
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间有一个正检验电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的电场强度、表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中，下列各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】A．根据平行板电容器电容的决定式
可知，将负极板向右平移一段距离，则两板间距逐渐减小，但不是一次函数的关系，故A错误；
B．由于平行板电容器充电后与电源断开，所以所带电荷量不变，根据
可得
电场强度与两板间距无关，B正确；
CD．由于负极板接地，所以负极板电势为零，所以有
由于负极板向右移动，所以点到负极板间的距离逐渐减小，根据B选项可知，电场强度不变，所以点电势逐渐减小，正电荷在P点的电势能为
所以电势能也逐渐减小，C正确，D错误。
故选BC。
10. 2018年2月6日，马斯克的SpaccX“猎鹰”重型火箭从地面将一辆跑车发射到太空，其轨道示意图如图中椭圆II所示，其中A、C分别是近日点和远日点，图中I、III轨道分别为地球和火星绕太阳运动的圆轨道，B点为轨道II、III的交点，若运动中只考虑太阳的万有引力，则以下说法正确的是（ ）
A. 跑车经过B点时的加速度等于火星经过B点时的加速度
B. 跑车经过B点时的加速度小于火星经过B点时的加速度
C. 跑车在C点的速率一定大于火星绕日的速率
D. 跑车在C点的速率一定小于火星绕日的速率
【答案】AD
【解析】AB．根据
可得
跑车经过B点时与火星经过B点时距太阳的距离相等，所以向心加速度相等，A正确，B错误；
CD．假设跑车在过C点绕太阳运动的圆轨道上运动，根据
可得
可知，跑车在过C点绕太阳运动的圆轨道上运动的速度小于火星绕日的速度，又因为跑车从椭圆轨道的C点变轨到绕太阳运动的圆轨道上的C点需要加速，所以跑车在椭圆轨道的C点的速度小于火星绕日的速度，C错误，D正确。
故选AD。
11. 如图甲所示，以O为原点，竖直向下为正方向建立x轴。在x=0和x=4x0处分别固定电量为Q的正点电荷。A、B、C为x轴上坐标分别为x0、2x0、3x0的点，AC之间沿x轴方向电势变化如图乙所示。现从A点将一带正电小球由静止释放，小球向下运动。已知释放瞬间小球加速度为2g，g为当地重力加速度，静电力常量为k。以下结论正确的是（ ）
A. 小球的比荷
B. 小球的比荷
C. 小球经过B点时的速度大小为
D. 小球经过B点时的速度大小为
【答案】BD
【解析】AB．已知释放瞬间小球加速度为，根据牛顿第二定律可得
解得小球的比荷为
故A错误，B正确；
CD．小球从A点静止释放到B点过程，根据动能定理可得
解得小球经过B点时的速度大小为
故C错误，D正确。
故选BD。
12. 如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时（ ）

A. 木板的动能一定等于flB. 木板的动能一定小于fl
C. 物块的动能一定大于D. 物块的动能一定小于
【答案】BD
【解析】设物块离开木板时的速度为，此时木板的速度为，由题意可知
设物块的对地位移为，木板的对地位移为
CD．根据能量守恒定律可得
整理可得
D正确，C错误；
AB．因摩擦产生的摩擦热
根据运动学公式
因为
可得
则
所以
B正确，A错误。
故选BD。
三、实验题：本题共2小题，共14分。
13. 某同学把带铁夹的铁架台、电火花计时器、纸带、质量为m1的重物甲和质量为m2的重物乙（m1>m2）等器材组装成如图所示的实验装置，以此研究系统机械能守恒定律。此外还准备了天平（砝码）、毫米刻度尺、导线等。
（1）他进行了下面几个操作步骤：
A.按照图示的装置安装器件；
B.将打点计时器接到电源的“交流输出”上；
C.用天平测出重物甲和重物乙的质量；
D.先释放纸带，后接通电源，打出一条纸带；
E.测量纸带上某些点间的距离；
F.根据测量结果计算得出重物甲下落过程中减少的重力势能等于重物甲增加的动能。
其中错误的步骤是_________。（填步骤前字母）
（2）实验中得到一条比较理想的纸带，先记下第一个点O的位置。然后选取A、B、C、D四个相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。分别测量出A、B、C、D到O点的距离分别为h1=12.02cm、h2=27.03cm、h3=48.01cm、h4=75.02cm。已知打点计时器使用交流电的频率为f=50Hz（即打点周期为0.02s）。重物甲下落到C点时的速度vC=________m/s。（计算结果保留2位有效数字）
（3）若当地的重力加速度为g，系统从O运动到C的过程中，在误差允许的范围内只要满足关系式________，则表明系统机械能守恒。（用m1、m2、g、h3、vC表示）
【答案】（1）DF （2）2.4 （3）
【解析】
【小问1详解】
D．应该先接通电源，待稳定后再释放纸带。
F．本实验研究系统机械能守恒定律，所以应计算得出重物甲下落过程中系统减少的重力势能等于系统增加的动能。
故选DF。
【小问2详解】
由于相邻计数点间还有四个点未画出，所以相邻计数点间的时间间隔为
重物甲下落到C点时的速度为
【小问3详解】
下落过程中，重物甲重力势能减小，重物乙重力势能增加，重物甲和乙的动能均增加，所以要验证系统机械能守恒，在误差允许的范围内需满足
14. 某研究性学习小组用一段长为60cm的特种金属丝做“测定金属的电阻率”实验。
（1）用多用电表“”挡粗测电阻丝的电阻，结果如图1所示，可知电阻丝电阻的测量值约为______Ω。
（2）用螺旋测微器测量金属丝直径，结果如图2所示，则金属丝直径测量结果为______mm。
（3）利用电路更精确地测量金属丝的电阻时，供选择的器材有：
A.直流电源（提供恒定电压为4.5V）
B.电压表（量程0~3V，内阻约为3kΩ）
C.电流表（量程0~60mA，内阻约为0.125Ω）
D.电流表（量程0~3A，内阻约为0.025Ω）
E.滑动变阻器（阻值范围0~15Ω，允许通过的最大电流为1A）
F.滑动变阻器（阻值范围0~500Ω，允许通过的最大电流为2A）
G.开关，导线若干
要求有较高的测量精度，并能测得多组数据，电流表应选择______，滑动变阻器应选择______。（填字母代号）
（4）根据选择器材，图3中伏特表的连线S端应与安培表的______（填“正接线柱”或“负接线柱”）相连。
【答案】（1）60 （2）0.932##0.934##0.935##0.931##0.933
（3）C E （4）正接线柱
【解析】
【小问1详解】
根据欧姆表的读数规律，该电阻丝电阻的测量值约为
【小问2详解】
根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
【小问3详解】
电压表量程为3V，为了确保电表的安全，通过待测电阻的电流的最大值约为
为了确保电流表的安全与精度，选择电流表的量程为0~60mA，即电流表选择C；
实验要求有较高的测量精度，并能测得多组数据，即实验测量数据的范围要求大一些，则滑动变阻器采用分压式接法，为了测量数据的连续性强一些，滑动变阻器的总阻值选择小一些的，即滑动变阻器选择0~15Ω，即选择E。
【小问4详解】
由于
可知，电压表的分流影响大，实验中应排除电压表的分流影响，测量电路采用电流表的内接法，即伏特表的连线S端应与安培表的正接线柱连接。
四、计算题：本题共4小题，共46分。
15. 如图所示，用满偏电流为50mA的表头改装成量程为0.6A和3A的双量程电流表，电阻R1=4Ω，接线柱a为公共接线柱，试求
（1）直接写出用a、b两个接线柱时对应的量程；
（2）表头内阻Rg和R2的阻值。
【答案】（1）0～3A；（2），
【解析】（1）由图示电路图可知，用a、b两个接线柱时，并联分流电阻阻值较小，电流表量程较大，量程为0～3A。
（2）量程为时
量程为时
解得
，
16. 如图所示，A是地球的一颗同步卫星，O为地球中心，地球半径为R，地球自转周期为T0。另一卫星B的圆形轨道也位于赤道平面内，且距地面的高度h=R，地球表面的重力加速度大小为g。
（1）求卫星B所在处的重力加速度；
（2）求卫星B的运行周期T1；
（3）若卫星B运行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近，求从A、B两卫星相距最近时刻到紧邻的相距最远时刻的时间间隔。（用T0和T1表示）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）地球表面
卫星B处
又，解得
（2）卫星B向心力公式
解得
（3）从相距最近到相距最远
即
解得
17. 在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制带电粒子的运动。如图所示，一电荷量为q、质量为m的带正电粒子从靠近加速器正极板M中心处由静止释放，并从负极板N上的小孔射出；接着该粒子沿水平放置的两平行金属板P、Q间中线水平向右射入两板间，恰好从金属板Q边缘的A点飞出电场。已知加速器两极板间的电势差为，金属板P、Q的长度是板间距离的1倍，不计粒子的重力。求：
（1）粒子射出极板N的速度大小。
（2）金属板P、Q间的电势差U。
（3）粒子到达A点时速度v的大小和方向。
（4）仅改变大小，粒子从金属板P、Q间飞出电场时沿电场方向的位移是之前的二分之一，求改变后的大小U′。
【答案】（1）；（2）；（3），与水平方向成45°；（4）
【解析】（1）粒子从极板M加速运动到极板N过程，由动能定理可得
解得
（2）设金属板P、Q的板间距离为d，则金属板的长度为d，带电粒子在金属板P、Q间做类平抛运动，两板间的电场强度为
根据牛顿第二定律得
设粒子在两金属板间的运动时间为t，根据类平抛运动的运动规律，水平方向得
竖直方向得
联立解得
（3）设粒子出电场时速度与水平方向夹角为，根据平抛运动的推论，速度偏转角的正切值为位移偏转角正切值的二倍，有
解得
粒子到达A点时的速度大小为
联立解得
（4）当金属板MN间的电压减小后，由动能定理有
在水平方向有
在竖直方向有
联立解得
18. 国家快递大数据平台实时监测数据显示，我国快递年业务量首次突破千亿级别，已连续8年稳居世界第一。如图甲所示是某快递点分拣快递装置的部分简化示意图，可视为质点的某快递质量m=0.3kg，从倾角为θ=53°的斜面顶端A点由静止释放，沿斜面AB下滑，进入水平传送带BC传送，最后能从水平末端C点水平抛出，落到水平地面，斜面与传送带之间由一小段不计长度的光滑圆弧连接。已知斜面AB长L1=2m，该快递与斜面间动摩擦因数，与传动带间动摩擦因数，传送带以某一恒定速度顺时针转动，不考虑传送带滑轮大小，g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6。求：
（1）快递刚滑到传送带上时速度的大小；
（2）若传送带足够长，快递以传送带的速度从C点抛出，且快递与传送带摩擦产生的热量为0.6J，则快递抛出速度大小；
（3）若在传送带右侧加装一个收集装置，其内边界截面为四分之一圆形，如图乙为传送带右半部分和装置的示意图，C点为圆心，半径为，调整传送带的速度，使该快递从C点抛出后落到收集装置时的动能最小，则该快递即将落到收集装置时重力的瞬时功率多大。
【答案】（1）4m/s；（2）6m/s或2m/s；（3）
【解析】（1）快递沿斜面滑下过程，根据动能定理有
解得
（2）快递与传送带发生相对滑动产生热量
由于传送带足够长，则快递最终与传送带达到相等速度，即快递抛出速度大小等于传送带的速度大小，若快递速度小于传送带的速度，则快递在传送带上做加速运动，则有
达到共速时
相对位移
解得
若快递速度大于传送带的速度，则快递在传送带上减速，则达到共速时
相对位移
解得
（3）令快递落到装置上时的速度为，则有
竖直方向上有
，
水平方向上有
根据几何关系有
解得
可知，当时，速度具有最小值，解得
此时有
则重力的功率
解得