[物理][期末]广西百色市2023-2024学年高一下学期7月期末联考试题(解析版)

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1. 在真空中的A点摆放一点电荷Q，在距A点的圆周上有a、b、c三个点，电荷Q在这三个点产生的电场强度（ ）
A. a点最大B. b点最大
C. c点最大D. a、b点相等
【答案】A
【解析】根据点电荷的场强公式
a、b、c三点中a点距离点电荷最近，则a点的场强最大，b点距离点电荷最远，b点电场强度最小。
故选A。
2. 某人造地球卫星绕地球运动的椭圆轨道如图所示，和是椭圆轨道的两个焦点，卫星在A点的速率比在B点的速率小，则地球位于（ ）

A. 位置B. 位置C. A位置D. B位置
【答案】B
【解析】根据开普勒第二定律，对任意一个卫星来说，它与地球的连线在相等时间内扫过相等的面积，所以在近地点速度比远地点速度大；由于，所以B点为近地点，A点为远地点，则地球是位于。
3. 在下面列举的各个实例中（除A外都不计空气阻力），哪些过程中机械能是守恒的（ ）
A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
B. 拉着一个小木块使它沿着光滑的斜面匀速上升
C. 抛出的小石块在空中运动
D. 在粗糙水平面上运动的小球碰到弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来
【答案】C
【解析】A．跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落时，其动能不变，重力势能减小，二者之和即机械能减小，A错误；
B．小木块在拉力作用下沿着光滑的斜面匀速上升时，其动能不变，重力势能变大，二者之和即机械能变大，B错误；
C．被抛出的石块在空中运动时，只有重力做功，其机械能守恒，C正确；
D．小球碰到弹簧被弹回的过程中有摩擦力和弹簧弹力做功，所以小球的机械能不守恒；对于小球和弹簧组成的系统，摩擦力做功，系统的机械能也不守恒，D错误。
故选C。
4. 如图所示的电场中，有A、B两点，下列说法中正确的是（ ）
A. A点的电场强度小于B点的电场强度
B. A、B两点的电场强度大小与放置于该点的电荷有关
C. 正电荷在A点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同
D. 负电荷在A点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同
【答案】C
【解析】A．A点的电场线较B点密集，可知A点的电场强度大于B点的电场强度，选项A错误；
B．A、B两点的电场强度大小只有电场本身决定，与放置于该点的电荷无关，选项B错误；
C．正电荷在A点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同，选项C正确；
D．负电荷在A点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反，选项D错误。
故选C。
5. 2023年5月17日10时49分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星，该卫星属地球静止轨道卫星。其发射过程可简化成下列过程：先将卫星发射至近地圆轨道1，变轨使其沿椭圆轨道2运行，最后变轨将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道3上的速度比在轨道1上的速度小，且大于7.9km/s
B. 卫星在轨道3上经过P点时的加速度大于它在轨道2上经过P点时的加速度
C. 卫星经过轨道2上的Q点时速率最大，经过轨道2上的P点时速率最小
D. 卫星在1，2，3轨道上周期分别为T1，T2，T3，则周期关系为
【答案】C
【解析】A．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，根据万有引力提供向心力有
解得
轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道3上的速度小于它在轨道1上的速度，卫星在轨道1上运行的速度约等于第一宇宙速度，所以卫星在轨道3上的速度小于7.9km/s，A错误；
B．由牛顿第二定律和万有引力定律有
解得
所以卫星在轨道3上经过P点时的加速度等于它在轨道2上经过P点时的加速度，B错误；
C．根据开普勒第二定律，近地点速率最大，远地点速率最小，所以卫星经过轨道2上的Q点时速率最大，经过轨道2上的P点时速率最小，C正确；
D．根据开普勒第三定律，半长轴越大，周期越大。轨道3的半长轴最大，周期最大，轨道1的半长轴最小，周期最小，所以
D错误。
故选C。
6. 两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的（ ）
A. 运动的线速度大小相等B. 运动的角速度大小相等
C. 向心加速度大小相等D. 向心力大小相等
【答案】B
【解析】A．设悬挂点与圆心连线的长度为h，设绳与竖直方向上的夹角为θ，则有
可得
θ不同，线速度大小不同，A错误；
B．根据
可得
二者角速度大小相同，B正确；
C．根据
可得
θ不同，二者向心加速度大小不同，C错误；
D．向心力大小为，θ不同，向心力大小不同，D错误。
故选B。
7. 如图，手持质量为m、长为L的匀质铁链AB静止于光滑的水平桌面上，铁链的悬于桌面外。现释放铁链至A端恰好离开桌面，此时B端还未落地（ ）
A. 铁链重力势能的减少量为B. 铁链重力势能的减少量
C. 铁链此时速度为D. 铁链此时速度为
【答案】A
【解析】AB．取桌面为零势能面，整个铁链的质量为m，重力势能减小量为
故A正确；B错误；
CD．释放铁链至A端恰好离开桌面，由于桌面无摩擦，整个链条的机械能守恒。取桌面为零势能面， 根据机械能守恒定律得
解得
故CD错误。
故选A。
8. 如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，滑块用轻绳系着绕过光滑的定滑轮O（滑轮大小可忽略）。现以大小不变的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升。滑块运动到C点时速度最大。已知滑块质量为m，滑轮O到竖直杆的距离为d，，，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F的大小为B. 滑块由A到C做匀加速运动
C. 滑块由A到C过程中拉力F做的功为D. 滑块在C点的动能为
【答案】D
【解析】B．对滑块受力分析
竖直方向
物块向上滑动，细绳与竖直方向夹角变大，所以加速度变大，B错误；
A．当滑块的合力为零，加速度为零时，速度最大，故在C点，滑块的合力为零
拉力F的大小为
A错误；
CD．滑块从A运动到C过程，由动能定理得
又
由几何关系得
解得
C错误，D正确。
故选D。
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9. 如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直。当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是（ ）
A. 当转盘加速转动时，P受的摩擦力方向为a
B. 当转盘加速转动时，P受的摩擦力方向可能为b
C. 当转盘匀速转动时，P受的摩擦力方向为c
D. 当转盘匀速转动时，P受的摩擦力方向为d
【答案】BC
【解析】AB．当转盘加速转动时，P做加速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有沿a方向的切向力，两方向的合力即摩擦力，可知P受的摩擦力方向可能为b。故A错误；B正确；
CD．当转盘匀速转动时，P受的摩擦力提供向心力，方向为c。故C正确；D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示，轻绳一端固定在O点，另一端固定一小球（可看成质点），让小球在竖直平面内做圆周运动。改变小球通过最高点时的速度大小v，测得小球在最高点时轻绳的拉力大小F，得到F-图像如图乙所示，已知图线的延长线与纵轴交点坐标为，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 该小球的质量为bg
B. 小球运动的轨道半径为
C. 图线与横轴的交点表示小球所受的合外力为零
D. 当时，小球的向心加速度为2g
【答案】BD
【解析】AB．小球在最高点时受到拉力为F，根据牛顿第二定律可知
解得
结合图像可知
即
斜率
解得
故A错误；B正确；
C．图线与横轴的交点表示小球所受的拉力为零，即合外力等于重力时的情况，故C错误；
D．根据向心加速度公式知
故D正确。
故选BD。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11. 某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上带电小球先后挂在横杆上的，，等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。
（1）图甲中实验采用方法是________填正确选项前的字母。
A. 理想实验法B. 等效替代法
C. 微小量放大法D. 控制变量法
（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而________填“增大”“减小”或“不变”。
（3）接着该组同学使小球处于同一位置，增大（或减小）小球A所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为，若两次实验中A的电量分别为和，分别为和，则为________。
【答案】（1）D （2）增大 （3）
【解析】
【小问1详解】
图甲中先保持带电小球的电荷量不变，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置，改变两个小球之间的距离，比较库仑力的大小；后来保持小球之间的距离不变，改变小球所带的电荷量大小，分析小球之间的库仑力，所以实验采用的方法是控制变量法。
故选D。
【小问2详解】
本实验中，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力的大小，由图可知，电荷量越大、距离越小，丝线偏离竖直方向的角度越大，根据对小球受力分析可知电荷之间的静电力随着电荷量的增大、距离的减小而增大。
【小问3详解】
设小球B的质量为m，电量为q，B球的受力情况如图所示
当A球带电量为时，由平衡条件得
其中
当A球带电量时，由平衡条件得
其中
联立，解得
12. 如图1所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。
（1）纸带的________端与重物相连；（选填“左”或“右”）
（2）该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的________误差（选填“偶然”或“系统”）。
（3）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得，，，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取、在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp =________J；重物的动能增加量ΔEk =________J（结果均保留3位有效数字）。
（4）甲同学多次实验，以重物的速度平方v2为纵轴，以重物下落的高度h为横轴，作出如图所示的v2-h图像，则当地的重力加速度g=________m/s2。（结果保留3位有效数字）
【答案】（1）左 （2）系统 （3）1.86 1.71 （4）9.67
【解析】
【小问1详解】
重物速度越来越大，相邻计数点距离越来越大，纸带的左端与重物相连；
【小问2详解】
各种阻力产生误差不是实验者操作不规范造成的，是实验者无法避免的，属于系统误差。
【小问3详解】
由题可知
B 点的瞬时速度
根据动能的定义可知
【小问4详解】
根据机械能守恒定律得
解得
根据题意得

解得

所以
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13. 如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域，场强E＝3×104N/C，在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m＝5×10－3kg的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的夹角＝60°（g取10m/s2）。试求：
（1）小球的电性和电荷量；
（2）悬线的拉力大小。
【答案】（1）正电；；（2）0.1N
【解析】(1)匀强电场方向水平向右，小球受电场力向右，故小球带正电。
受力分析如图所示
由平衡条件有
解得
(2)由平衡条件得
14. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R。一个质量为m的物块（可视为质点）将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物块获得某一向右速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点。试求：
（1）弹簧开始时的弹性势能；
（2）物块从B点运动至C点克服阻力做的功；
（3）物块离开C点后落回水平面时的动能。
【答案】（1）；（2） ；（3）
【解析】（1）物块在B点时，由牛顿第二定律得
在物体从A点到B点的过程中，根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能
（2）物体到达C点仅受重力mg，根据牛顿第二定律有
物体从B点到C点只有重力和阻力做功，根据动能定理有
解得
物块m从B点运动到C点克服阻力做的功的大小为；
（3）物块离开C点后落回水平面的过程，根据动能定理有
解得落回水平面时的动能
15. 抛石机是古代远程攻击的一种重型武器，某同学制作了一个简易模型，如图所示。支架固定在地面上，O为转轴，长为L的轻质硬杆A端的凹槽内放置一质量为m的石块，B端固定质量为的重物，，。为增大射程，在重物B上施加一向下的瞬时作用力后，硬杆绕O点在竖直平面内转动。硬杆转动到竖直位置时，石块立即被水平抛出，此时重物的速度为，石块直接击中前方倾角为的斜坡，且击中斜坡时的速度方向与斜坡成角，重力加速度为g，忽略空气阻力影响，求：
（1）石块抛出时的速度大小；
（2）石块击中斜坡时的速度大小；
（3）石块抛出后在空中运动的水平距离；
（4）石块抛出前的瞬间，硬杆对转轴O的作用力的大小和方向。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4），方向竖直向下
【解析】（1）设重物转至最低点的速度为，石块转至最高点的速度为，据运动学公式可得
①
解得
②
（2）设石块击中斜坡时的速度为，将分解如下图所示
据几何知识可得
③
由②③得
（3）据几何知识可得
④
据运动学公式得
⑤
⑥
联立②④⑤⑥可得
（4）设重物的质量为，半径为，转至最低点时受到杆的作用力为F1，石头的质量为，半径为，转至最高点时受到杆的作用力大小为F2，对重物和石头分别进行受力分析如图所示
据牛顿第二定律可得
⑦
⑧
联立⑦⑧得
，方向竖直向上⑨
，方向竖直向下⑩
转轴对杆进行受力分析如图所示
可得
⑪
联立⑨⑩⑪得
据牛顿第三定律得，转轴O受到的作用力大小为，方向竖直向下