[物理][期末]山东省烟台市2023-2024学年高一下学期期末考试试卷(解析版)

这是一份[物理][期末]山东省烟台市2023-2024学年高一下学期期末考试试卷(解析版)，共23页。试卷主要包含了 如图所示，摆球等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、座号等填写在答题卡的指定位置。
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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。考试结束只交答题卡。
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. 物体做匀速圆周运动时，保持不变的物理量是
A. 速度B. 加速度C. 合外力D. 动能
【答案】D
【解析】在描述匀速圆周运动的物理量中，线速度、向心加速度、向心力这几个物理量都是矢量，虽然其大小不变但是方向在变，因此这些物理量是变化的；动能是标量只与速度的大小有关，所以动能不变。
故选D。
2. 下列关于电场的说法正确的是（ ）
A. 电场线越密集的地方，电势越高
B. 电场线越密集的地方，电势差越大
C. 等差等势面越密集的地方，同一电荷所受的电场力越大
D. 等差等势面越密集的地方，同一电荷的电势能越大
【答案】C
【解析】AB．电场线越密集的地方，电场强度越大，电势不一定越高，电势差不一定越大，故AB错误；
CD．等差等势面越密集的地方，电场强度越大，同一电荷所受的电场力越大，同一电荷的电势能不一定越大，故C正确，D错误。
故选C。
3. 我国一箭多星技术居世界前列，一箭多星是一枚运载火箭同时或先后将数颗卫星送入轨道的技术。两颗卫星释放过程简化为如图所示，火箭运行至P点时，同时将A、B两颗卫星送入预定轨道，A卫星进入轨道1做匀速圆周运动，B卫星进入轨道2沿椭圆轨道运动，P点为椭圆轨道的近地点，Q点为远地点，B卫星在Q点变轨到轨道3，之后绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两卫星在P点的向心力相等
B. A卫星运行的周期大于B卫星沿轨道3运行的周期
C. B卫星从轨道2上Q点变轨进入轨道3需减速
D. B卫星沿轨道2从P点运动到Q点过程中动能减少
【答案】D
【解析】A．在P点，A卫星受到的万有引力全部提供向心力，B卫星受到的万有引力部分提供向心力，故A、B两卫星在P点的向心力不相等，故A错误；
B．根据开普勒第三定律，轨道1的半径小于轨道3的半径，则A卫星运行的周期小于B卫星沿轨道3运行的周期，故B错误；
C．B卫星需在轨道2上Q点加速，做离心运动，变轨进入轨道3，故C错误；
D．B卫星沿轨道2从P点运动到Q点过程中，万有引力做负功，动能减少，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，一铜棒的长度为L、横截面积为S、电阻率为。铜棒单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则加在铜棒两端的电压大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据电流微观表达式可得
根据电阻定律和欧姆定律可得
，
联立解得加在铜棒两端的电压大小为
故选B。
5. 如图所示，摆球（可视为质点）质量为m，悬线长为L，把悬线拉直至水平位置A点后由静止释放摆球。设摆球从A运动到最低点B的过程中，空气阻力f的大小不变，重力加速度为g，则摆球运动到最低点B时的速率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设摆球从A运动到最低点B的过程中，将运动过程分为无数小段，每一小段的阻力可视为恒力，则克服空气阻力做功为
设摆球从A运动到最低点B的过程中，根据动能定理有
解得
故选B。
6. 如图为有两个量程的电流表内部结构图，由表头和电阻R1、R2组成。当使用a和b、a和c接线柱时，一个量程为0~0.6A，另一个量程为0~3A。已知表头的内阻为100Ω、满偏电流为300mA，则使用0~3A量程时电流表的内阻为（ ）
A. 18ΩB. 20ΩC. 50ΩD. 100Ω
【答案】A
【解析】根据题意得

解得


使用0~3A量程时电流表的内阻为

故选A。
7. 如图所示，一光滑绝缘圆形轨道固定在水平面上，在直径AB的两个端点上分别固定电荷量为、的正点电荷，有一个带正电小球恰好静止于轨道内侧P点（小球可视为点电荷）。已知A、P两点的连线与直径AB之间的夹角，则的比值为（ ）
A. B. C. 6D.
【答案】B
【解析】对小球进行受力分析如图所示
根据库仑定律有
A点和B点两点相距L，有
根据平衡条件有
联立解得
故选B。
8. 如图所示为一款儿童游戏机的简化示意图。在与水平面夹角的光滑游戏面板上，固定一半径为R的光滑细圆形挡板（垂直于面板），A、B为与圆心等高的直径两端点。一质量为m的弹珠从弹射器水平发射出来后，沿挡板内侧从轨道最低点D开始运动，恰好能通过轨道最高点C。忽略空气阻力，弹珠可视为质点，重力加速度大小为g，则弹珠经过B点时（ ）
A. 对挡板的压力大小为2mgB. 对挡板的压力大小为
C. 重力的瞬时功率为D. 重力的瞬时功率为
【答案】C
【解析】AB．弹珠恰好能通过轨道最高点C，则
解得
弹珠从C点到B点，根据动能定理
弹珠经过B点受到支持力大小为
根据牛顿第三定律，弹珠经过B点时对轨道的压力大小为。故AB错误；
CD．重力的瞬时功率为
故C正确；D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共6小题，每小题3分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 修正带是中学生常用的学习用具，其结构如图所示，包括上下盖座、大小齿轮、压嘴座等部件，大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中，大小齿轮相互吻合，a、b点分别位于大小齿轮的边缘，c点位于大齿轮的半径中点，当齿轮匀速转动时（ ）
A. 两个齿轮转动方向相反B. a、c点的线速度大小相等
C. b点的向心加速度比c点的大D. a点的向心加速度比b点的大
【答案】AC
【解析】A．a、b点是同缘传动，边缘点的线速度大小相同，转动方向相反，则两个齿轮转动方向相反，故A正确；
B．a、c点是同轴转动，角速度相等，c点位于大齿轮的半径中点，a点位于大齿轮的边缘，根据可知，a点的线速度较大，故B错误；
CD．a、b点是同缘传动，边缘点的线速度大小相同，即
根据
，
可得
a、c点是同轴转动，角速度相等，即
根据
，
可得
综上所述可得
故b点的向心加速度比c点的大，a点的向心加速度比b点的小，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 某实验小组利用如图所示的电路研究电容器的充、放电过程。电容器原来不带电，单刀双掷开关S先接1，稳定后再接2，下列说法正确的是（ ）
A. S接1时，电流表示数逐渐增大
B. S接1时，减小电阻箱R的阻值，不影响电容器的充电时间
C. S接2时，增大电阻箱R的阻值，电容器的放电时间将延长
D. S接1和接2时，电容器两极间电势差随电荷量变化的规律相同
【答案】CD
【解析】A．S接1时，电源对电容器充电，随着逐渐充电，电容器两极板间的电势差增大，电路中电流越来越小，充电完毕后，电路中电流为零，即电流表的读数逐渐减小零后不变，故A错误；
B．S接1时，电容器充电，减小电阻箱R的阻值，充电电流增大，电容器的充电时间缩短，故B错误；
C．S接2时，电容器放电，增大电阻箱R的阻值，放电电流减小，电容器的放电时间将延长，故C正确；
D．根据，可得可知S接1和接2时，电容器两极间电势差随电荷量变化的规律相同，故D正确。
故选CD。
11. 在物流公司货场，经常会使用传送带搬运货物。如图所示，与水平面夹角为的传送带以的速率逆时针转动，工人师傅将质量为的货物轻放在传送带的底端位置，经8s的时间到达传送带的顶端，已知货物与传送带间的动摩擦因数，重力加速度，，则货物从底端运送到顶端的过程中（ ）
A. 货物重力势能增加了350JB. 货物的重力势能增加了330J
C. 传送带对货物做功为340JD. 传送带对货物做的功为160J
【答案】BC
【解析】AB．货物加速阶段，根据牛顿第二定律可得
解得
可得
解得
该过程，货物沿传送带发生的位移为
由于
可知货物速度达到2m/s后，将随传送带一起匀速运动3s，有
可得8s时间内货物沿传送带运动位移
货物的重力势能增加了
故A错误；B正确；
CD．由功能关系可知，传送带对货物做的功等于货物增加的动能和重力势能，即
故C正确；D错误。
故选BC。
12. 正方形ABCD的四个顶点分别位于x轴和y轴上，在A、C两点分别固定一个电荷量为的点电荷；在B、D两点分别固定一个电荷量为的点电荷。E点和F点分别为AB和CD边的中点，M点和N点是位于x轴上关于O点对称的两个点。则下列说法正确的是（ ）
A. E点和F点的电场强度相等
B. O点的电场强度等于零，电势一定大于零
C. 将电子从E点沿着EF连线移动到F点，电场力不做功
D. 电子从M点移动到N点的过程中，电势能先增大后减小
【答案】CD
【解析】A．将A、B与C、D分别看为两组等量异种点电荷，根据等量异种点电荷的电场分布规律，结合对称性可知，E点和F点的电场强度大小相等，方向相反，即E点和F点的电场强度不相等，故A错误；
B．结合上述，将A、B与C、D分别看为两组等量异种点电荷，由于等量异种点电荷连线的中垂线为等势线，电势与无穷远电势相等，即电势等于0，可知，O点的电势为0，A、C与B、D是两组等量同种点电荷，由于等量异种点电荷连线的中点位置的电场强度为0，即O点的电场强度等于零，故B错误；
C．结合上述可知，EF连线为一条等势线，则将电子从E点沿着EF连线移动到F点，电场力不做功，故C正确；
D．根据图中电荷的分布可知，由于MO之间的任意位置均靠近A、B组等量异种点电荷，则MO之间任意位置的电势由A、B组等量异种点电荷决定，ON之间的任意位置均靠近C、D组等量异种点电荷，则ON之间任意位置的电势由C、D组等量异种点电荷决定，根据等量异种点电荷的电场线分布规律，由于沿电场线电势降低，而等势线垂直于电场线，由于O点电势为0，可知，MO之间的任意位置的电势均大于0，由，电势降低，ON之间的任意位置的电势均大于0，由，电势升高，则电子从M点移动到N点的过程中，电场力先做负功后做正功，则电势能先增大后减小，故D正确。
故选CD。
13. “绸吊”杂技表演中，演员抓紧绸带在空中做出各种精彩的动作。如图所示，长度分别为和L的绸带一端固定在天花板上，质量相等的甲、乙两位演员分别抓住绸带的另一端，在不同高度的水平面内做匀速圆周运动，此时两绸带与水平方向的夹角分别为、。已知两绸带上端的固定点足够远以避免发生缠绕，绸带可视为轻质细绳，两演员可视为质点，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙所受拉力大小之比为
B. 甲、乙所受拉力大小之比为
C. 甲、乙的线速度大小之比为
D. 甲、乙的线速度大小之比为
【答案】BD
【解析】AB．对两演员分别进行受力分析，则有
，
解得
故A错误，B正确；
CD．根据
，
解得
故C错误，D正确。
故选BD。
14. 如图所示，倾角的斜面固定在水平地面上，斜面顶端固定一轻质的定滑轮，质量分别为m、的物块A、B通过细绳及轻质弹簧连接在滑轮两侧，物块B静止在底端挡板处，开始时细绳伸直，用手托着物块A使弹簧处于原长，这时物块A距离地面的高度为h，放手后物块A下落，当A刚好接触地面时，B对挡板恰好无压力，此时A的速度大小为v，已知弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g，，则在上述过程中（ ）
A. 物块A刚好要接触地面时加速度大小为
B. 弹簧的最大弹性势能为
C. 物块A速度最大时离地面的高度为
D. 物块A的最大速度为
【答案】AB
【解析】A．根据题意，当A刚好接触地面时，B对挡板恰好无压力，弹簧的弹力为
对A分析由牛顿第二定律
联立解得物块A刚好要接触地面时加速度大小为
故A正确；
B．当A刚好接触地面时，弹簧的伸长量最大，弹簧有最大弹性势能，由能量守恒
解得弹簧的最大弹性势能为
故B正确；
CD．物块A速度最大时受力平衡
根据题意，当A刚好接触地面时，B对挡板恰好无压力，有
联立解得
从物块A速度最大到落地过程，由能量守恒
联立解得
故CD错误。
故选AB
三、本题共4小题，共18分。
15. 如下图所示，螺旋测微器的读数为________mm；游标卡尺的读数为________cm。
【答案】8.500 4.260
【解析】螺旋测微器的读数为
游标卡尺的读数为
16.
（1）下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是________（选填正确选项的序号）。
A. 测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开
B. 测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关拨至倍率较大的挡位，重新调零后测量
C. 选择开关旋到“Ω”挡的合适位置，将红、黑表笔分别插入“”“”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准表盘左侧零刻度
D. 测量完毕，将选择开关旋到OFF位置
（2）某同学按照正确实验操作步骤测量一个电阻，多用电表的示数如图所示，此被测电阻的阻值为________Ω。
【答案】（1）AD （2）2000
【解析】
【小问1详解】
A．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开，A正确；
B．测量电阻时，如果指针偏转过大，表明待测电阻的阻值太小，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量，B错误；
C．选择开关旋到“Ω”挡的合适位置，将红、黑表笔分别插入“”“”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准表盘右侧零刻度，C错误；
D．测量完毕，将选择开关旋到OFF位置，D正确。
故选AD。
【小问2详解】
被测电阻的阻值为
17. 某同学在实验室中用伏安法测一电阻R的阻值。
（1）该同学用如图所示的电路判定电流表需采用内接法还是外接法。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。将单刀双掷开关K掷到1时，电压表和电流表的示数分别为、；将K掷到2时，电压表和电流表的示数分别为、，由此可知单刀双掷开关K应掷到________（选填“1”或“2”）。
（2）若电阻的测量值是通过电压表读数的U和电流表的读数I的比值计算得出，则该电阻测量值________（计算结果保留3位有效数字），且测量值________（选填“大于”“等于”或“小于”）电阻R的真实值。
【答案】（1）2 （2）101 大于
【解析】
【小问1详解】
两次实验，电压表的变化为
两次实验，电流表的变化为
因此可知电流表的示数变化更明显，说明电压表的分流更严重，为减小误差，应采用内接法，单刀双掷开关K应掷到2。
【小问2详解】
电阻测量值
由于电流表的分压作用，实际待测电阻两端的电压小于电压表的示数，故测量值大于电阻R的真实值。
18. 某实验小组用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。在水平气垫导轨某刻度处安装一个光电门，滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与钩码连接。用天平分别测出滑块及遮光条的总质量为M，钩码的质量为m，重力加速度为g。
（1）在某次实验操作中，滑块在气垫导轨某位置由静止释放时，测得遮光条与光电门中心之间的距离为L，遮光条通过光电门的时间为t，则遮光条通过光电门时的速度可以表示为________，此过程中滑块和钩码组成的系统重力势能的减少量为________，动能的增加量为________，若两者相等，则说明________________。
（2）实验时保持滑块及遮光条的总质量M、钩码质量m均不变，改变滑块在气垫导轨上由静止释放的位置，测出对应的遮光条与光电门中心之间的距离L和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出图像如图乙所示，已知图乙中直线的斜率为k，则当地的重力加速度可以表示为________________（用题目中给定的字母表示）。
【答案】（1） 滑块和钩码组成系统机械能守恒
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，遮光条通过光电门时的速度可以表示为
此过程中滑块和钩码组成的系统重力势能的减少量为
动能的增加量为
若两者相等，则说明滑块和钩码组成的系统机械能守恒。
【小问2详解】
系统机械能守恒，则
整理得
图像的斜率为
当地的重力加速度可以表示为
四、本题共4小题，共40分。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。
19. 双星系统是由两颗恒星组成的天体系统，这两颗恒星在相互的万有引力作用下，各自在轨道上绕着共同的圆心做匀速圆周运动。如图所示为某一双星系统，其中A星球的质量为，轨道半径为，B星球质量为，引力常量为G，求：
（1）A星球和B星球的线速度之比；
（2）A星球运行的周期。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据万有引力提供向心力有
整理，可得
由
联立，解得
（2）根据
又
联立，解得
20. 动车组是自带动力车厢和不带动力车厢的编组。某一动车组由8节车厢连接而成，其中第一节和第四节车厢为动力车厢，每节动力车厢的额定功率均为，每节车厢的质量均为，动车组在行驶过程中所受的阻力f为车重的0.1倍，已知行驶过程中，每节动力车厢总保持相同的输出功率，重力加速度。
（1）求该动车组的最大行驶速度vm；
（2）若动车组从静止开始以的加速度沿着平直轨道匀加速运动，行驶了的时间达到最大速度，求动车组从静止到获得最大速度所通过的位移大小x。
【答案】（1）100m/s；（2）1200m
【解析】（1）根据题意得
解得

（2）根据牛顿第二定律得
解得

匀加速的末速度v1

解得

匀加速的时间t1

根据动能定理得

解得
21. 如图所示，倾角的足够长粗糙斜面固定在水平面上，斜面上放一质量的薄木板，木板的最上端叠放一质量的小物块，对木板施加沿斜面向上的拉力，使木板沿斜面向上由静止开始做匀加速直线运动，经测量得知F的作用时间为2s时，物块滑离木板。已知木板与斜面间、物块与斜面间的动摩擦因数，物块与木板间的动摩擦因数，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，。求：
（1）此过程中拉力F所做的功；
（2）物块与木板间因摩擦产生的热量；
（3）物块滑离木板后沿斜面上升的最大距离。
【答案】（1）64.8J；（2）7.68J；（3）0.032m
【解析】（1）对木板根据牛顿第二定律得
解得
2s末木板的位移为

此过程中拉力F所做的功

（2）木块向上匀加速运动，对木块根据牛顿第二定律得

解得

2s末木块的速度和位移分别为


物块与木板间因摩擦产生的热量

（3）根据牛顿第二定律得

解得

物块滑离木板后沿斜面上升的最大距离

解得
22. 如图所示，在竖直平面内，一半径的光滑绝缘圆弧轨道BCD和绝缘水平轨道AB在B点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OC和OD之间的夹角，整个装置固定在水平向左的匀强电场中，匀强电场的电场强度大小。一质量的带电小滑块从A点由静止释放后沿水平轨道向左运动，经B点进入圆弧轨道，通过D点后落回水平轨道。已知滑块运动到D点时所受合力的方向指向圆心O，且此时滑块对圆弧轨道恰好没有压力。不计空气阻力，，。求：
（1）小滑块所带的电荷量；
（2）小滑块通过C点时，对圆弧轨道的压力大小；
（3）小滑块落回水平轨道位置与B点之间的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）滑块运动到D点时所受合力的方向指向圆心O，则
解得小滑块所带的电荷量
（2）滑块运动到D点时，滑块对圆弧轨道恰好没有压力，则滑块受到合力为
在D点，根据牛顿第二定律
解得
，根据动能定理有
在C点，根据牛顿第二定律
根据牛顿第三定律，小滑块通过C点时，对圆弧轨道的压力大小为
解得
（3）滑块运动到D点时水平、竖直方向的速度分别为
竖直方向有
解得
水平方向的加速度为
小滑块落回水平轨道位置与B点之间的距离
解得