黑龙江省实验中学2023-2024学年高一下学期期末测试物理试题（解析版）

这是一份黑龙江省实验中学2023-2024学年高一下学期期末测试物理试题（解析版），共19页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

考试时间：75分钟 总分：100分
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1—7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8—10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 把小石片沿水平方向用力投出，石片在水面上连续跳跃前进，这就是“打水漂”，如图所示。以下图示最有可能表示石片“打水漂”运动轨迹的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】小石片沿水平方向抛出后，石片与水发生作用时，水对石片的作用力导致石片反弹后竖直方向与水平方向的分速度均减小，若不计空气阻力，石片做斜抛运动，竖直方向做竖直上抛运动，由于竖直方向速度减小，竖直方向上升的最大高度减小，在空中运动的时间变短，因此每一次在空中运动过程中，水平方向的分位移也减小，满足、、符合要求的只有第四个选择项中的轨迹。
故选D。
2. 如图为冬奥会上安置在比赛场地外侧的高速轨道摄像机系统，当运动员加速通过弯道时，摄像机与运动员保持同步运动以获得高清视频。关于摄像机，下列说法正确的是（ ）
A. 在弯道上运动的速度不变B. 角速度比运动员在弯道上运动的更大
C. 所受合外力的大致方向为D. 向心加速度比运动员的向心加速度更小
【答案】C
【解析】
【详解】A．在弯道上运动的速度方向不断变化，则速度不断变化，选项A错误；
B．摄像机与运动员保持同步运动，则角速度与运动员在弯道上的角速度相同，选项B错误；
C．运动员加速通过弯道，则摄像机也加速通过弯道，所受合力方向指向轨迹的内侧，且与速度夹角为锐角，则所受合外力的大致方向为，选项C正确；
D．根据a=ω2r，因角速度相同，而摄像机转弯的半径较大，则摄像机的向心加速度比运动员的向心加速度更大，选项D错误。
故选C。
3. 如图甲所示，真空中Ox坐标轴上的O点放有一个点电荷Q，坐标轴上A点坐标为0.1m，在A、B两点放两个电荷量不同均带正电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示。下列说法正确的是（ ）
A. B点的电场强度大小为
B. A、B点的电场强度的大小之比为
C. 点电荷Q是负点电荷
D. B的位置坐标为
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．根据题意，由图乙可知，A、B点的电场强度的大小分别为
则A、B点的电场强度的大小之比为，由于在A、B两点放两个电荷量不同均带正电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，则点电荷为正电荷，故ABC错误；
D．设B的位置坐标为，由点电荷场强公式可得
，
代入数据解得
故D正确。
故选D。
4. 人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况，若手机质量为100g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.2s，g取，下列说法正确的是（ ）
A. 手机与眼睛作用过程中手机的动量变化约为
B. 手机对眼睛的冲量方向竖直向上
C. 手机对眼睛冲量大小约为0.20N·s
D. 手机对眼睛的平均作用力大小约为2.0N
【答案】D
【解析】
【详解】A．手机到达人眼时的速度为
手机砸到眼睛后手机未反弹，手机的末速度为0，取向上为正；手机与眼睛作用过程中手机动量变化约为
故A错误；
B．根据可知，手机对眼睛的冲量方向与手机对眼睛的作用力F方向相同，竖直向下，故B错误；
CD．手机与眼睛作用过程中，以手机为对象，根据动量定理可得
解得眼睛对手机的冲量大小为
则手机对眼睛的冲量大小为；手机对眼睛的作用力大小为
故C错误，D正确。
故选D。
5. 如图，每一级台阶的高为5cm，宽为15cm，某同学用发射器（忽略大小）从第1级台阶边缘向右水平弹射一个可以看作质点的小球，要使小球能落到第4级台阶上（小球没有与台阶顶点接触），取重力加速度为，则弹射速度v可能是（ ）
A. 2.5m/sB. 2m/sC. 1.5m/sD. 1m/s
【答案】A
【解析】
【详解】小球做平抛运动，当小球恰好落在第3级台阶右边缘时有
，
解得
当小球恰好落在第4级台阶右边缘时有
，
解得
可知，要使小球能落到第4级台阶上，弹射速度v的范围
可知，只有第一个选择项在上述范围内。
故选A。
6. 2023年春节期间，中国许多地方燃放了爆竹，爆竹带来浓浓的年味。一质量为M的爆竹竖直运动到最高点时，爆炸成两部分，爆炸后瞬时两部分的总动能为E，爆炸时间极短可不计，不计爆炸过程中的质量损失，则该爆竹爆炸后瞬时质量为m的部分动能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设爆炸后瞬时质量为m速度大小为，另一部分的速度大小为，根据动量守恒可得
解得
动能为
则该爆竹爆炸后瞬时的总动能为
联立解得
代入解得
故选C。
7. 某物流站点采用如图甲所示装置运送大物件，电动机通过跨过定滑轮的绳子与斜面上的物件相连，电动机启动后以额定功率工作，牵引物件沿斜面上升，5s时速度达最大值，物件运动的图像如图乙所示。已知斜面倾角为30°，物件质量为400kg，物件与斜面间的动摩擦因数为，电动机额定功率为10kW，重力加速度大小取，绳子质量不计，则0~5s内（ ）
A. 物件的最大速度是3m/sB. 物体沿斜面向上运动了9.84m
C. 摩擦力对物件做的功为29520JD. 物件机械能的增量19680J
【答案】B
【解析】
【详解】A．电动机启动后以额定功率工作，开始时，由于速度增大，则牵引力减小，物件先做加速度减小的加速运动，当加速度为0时，速度达到最大值，此时有
解得
故A错误；
B．电动机启动后以额定功率工作，牵引物件沿斜面上升，5s时速度达最大值，根据动能定理有
结合上述解得
故B正确；
C．结合上述可知，摩擦力对物件做的功为
故C错误；
D．结合上述，物件机械能的增量为
解得
故D错误。
故选B。
8. 如图甲所示，小明沿倾角为的斜坡向上推动平板车，将一质量为10kg的货物运送到斜坡上某处，货物与小车之间始终没有发生相对滑动。已知平板车板面与斜坡平行，货物的动能随位移x的变化图像如图乙所示，，则货物（ ）

A. 在0~3m的过程中，所受的合力逐渐增大
B. 在3m~5m的过程中，所受的合力逐渐增大
C. 在0~3m的过程中，机械能先增大后减小
D. 在3m~5m过程中，机械能先增大后减小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．由动能定理
解得
可知图乙所示图像的斜率的绝对值表示合外力的大小，则可知，在0~3m的过程中，图像斜率的绝对值逐渐减小，则货物所受的合力逐渐减小；在3m~5m的过程中，图像斜率的绝对值逐渐增大，则可知货物所受的合力逐渐增大，故A错误；B正确；
C．根据图乙可知，在0~3m的过程中，动能逐渐增大，而随着板车沿着斜面向上运动，货物的势能也逐渐增大，由此可知，在0~3m的过程中，货物的机械能始终增大，故C错误；
D．取处为零势能面，在处货物的重力势能为
做出重力势能随位移变化的图像如图所示

在x=3m时动能最大，之后动能减小，根据两图线的斜率对比，可知在x=3m之后动能随位移减小的快慢先是慢于重力势能随位移增加的快慢，此过程货物的机械能增大，在3m~5m之间的某位置之后，动能随位移减小的快慢又快于重力势能随位移增加的快慢，此过程货物的机械能减小，故在3m~5m的过程中，货物的机械能先增大后减小，故D正确。
故选BD。
9. 泉州小岞风电场利用风能发电，既保护环境，又可创造很高的经济价值。如图所示，风力发电机的叶片半径为R。某段时间内该区域的风速大小为v，风恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，风力发电机的发电效率为η，下列说法正确的是（ ）
A. 单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为
B. 此风力发电机发电的功率为
C. 若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的
D. 若仅叶片半径增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的8倍
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由于风速为v，可以理解为单位时间内通过叶片转动圆面的空气柱长度，所以单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为
故A正确；
B．根据能量的转化与守恒可知，风的一部分动能转化为发电机发出的电能，而发电功率为单位时间内参与能量转化的那一部分动能，所以发电机发电功率为
故B错误；
CD．根据P的表达式可知，若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的，若仅叶片半径增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的4倍，故C正确，D错误。
故选D。
10. 如图所示，可视为质点的完全相同的A、B两小球分别拴接在一轻弹性绳的两端，两小球质量均为m，且处于同一位置（离地面足够高）。弹性绳原长为L，始终处于弹性限度内，且满足胡克定律。时刻，让A球自由下落的同时B球以速度水平向右抛出，弹性绳从开始出现弹力到第一次恢复原长所用时间为。已知重力加速度为g，两个小球发生的碰撞为弹性碰撞，碰撞时间极短忽略不计，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 当弹性绳第一次最长时，B球的动量大小为
B. 弹性绳的最大弹性势能为
C. 从0时刻到弹性绳第一次恢复原长时，A球重力的冲量为
D. 两小球碰撞的时刻为（n=1，2，3…）
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．B做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，由于A球自由下落的时间与B运动时间相等，A竖直方向也始终做自由落体运动，则A、B始终处于同一水平面上，A、B构成的系统水平方向动量守恒，当弹性绳第一次最长时，水平方向两小球速度相等水平方向上有
解得
由于B竖直方向做自由落体运动，存在竖直分速度，可知，B球的实际速度大于，即当弹性绳第一次最长时，B球的动量大小大于，故A错误；
B．结合上述，根据当弹性绳第一次最长时，弹性绳的弹性势能最大，则有
故B正确；
C．从0时刻到弹性绳开始出现弹力经历时间
则从0时刻到弹性绳第一次恢复原长经历时间
可知，从0时刻到弹性绳第一次恢复原长时，A球重力冲量为
故C正确；
D．从0时刻到弹性绳第一次恢复原长过程水平方向，对两小球构成的系统有
，
解得
，
即速度发生了交换，之后A在水平方向上向右做匀速直线运动，到第一次发生碰撞的时间
结合上述可知，从0时刻到A、B第一次发生碰撞的时间
碰撞后，两球再次发生速度交换，水平方向状态回到0时刻的初始状态，之后在水平方向重复先前的运动过程，可知两小球碰撞的时刻为
（n=1，2，3…）
故D正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度大小为g。实验前测出滑块（含遮光条）的质量M、遮光条的宽度d。按正确的操作，接通气源，将滑块由A点静止释放（此时遮光条到光电门的距离为x），记录钩码的质量m及滑块通过光电门时遮光条的遮光时间t。
（1）实验时滑块的质量M____________（填“需要”或“不需要”）远大于钩码的质量m；
（2）滑块运动到光电门处的速度大小__________。对于滑块和钩码构成的系统，若等式_________在误差允许范围内成立，则说明系统机械能守恒。（均用给定的物理量符号表示）
（3）改变滑块释放的位置，测出多组实验数据，绘制出图像，若图像为过坐标原点的直线，且斜率____________，则说明系统机械能守恒。（用给定的物理量符号表示）
【答案】（1）不需要 （2） ①. ②.
（3）
【解析】
【小问1详解】
由于验证机械能守恒定律的对象是滑块与钩码组成的系统，不需要用钩码的重力代替绳子拉力，所以实验时滑块的质量不需要远大于钩码的质量，故填不需要；
【小问2详解】
[1]滑块运动到光电门处的速度大小为
故填；
[2]根据系统机械能守恒可知
在误差允许范围内成立，则说明系统机械能守恒，故填。
【小问3详解】
根据
可知绘制出图像，若图像为过坐标原点直线，且斜率
则说明系统机械能守恒，故填。
12. 如图所示，在水平平台上静止放置一轻弹簧，弹簧左端与固定竖直挡板拴接，弹簧处于原长时标记右端对应平台台面上的O点，在O点右侧的A处固定一个光电门。已知水平平台摩擦很小可忽略不计，当地重力加速度为g。某同学利用该装置进行“验证动量守恒定律”实验，具体步骤如下：
①在小滑块a上固定一个宽度为d的挡光片；
②用天平分别测出小滑块a和b的质量、；
③使小滑块a向左压缩轻弹簧到某一位置，标记该位置后，由静止释放小滑块a，a瞬间被弹开后沿平台向右运动，经过光电门后与另一小滑块b发生正碰，碰后两滑块先后从平台边缘飞出，分别落在水平地面的B、C点；
④记录小滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
⑤用刻度尺测出O、之间的距离l、平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线分别与B、C点之间的水平距离、；
⑥改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）若满足表达式______（用题目中给定的字母表示），则说明小滑块a、b正碰过程动量守恒；
（2）该同学利用图像分析O、之间的距离l与小滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t之间的数值关系，利用描点法做出如图乙所示的图像是一条过原点的直线，该图像纵轴表示l，则横轴表示______（选填“t”、“”或“”）。若该图像的斜率为c，则由图乙可求得该轻弹簧的劲度系数______。（弹簧的弹性势能可表示为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）
【答案】（1）
（2） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
小物块a到达光电门的速度为
之后物块a与物块b发生碰撞，碰后两物块将做平抛运动，竖直方向有
水平方向有
整理有
所以平抛运动时，物块a的速度为
物块b的速度为
由于动量守恒有
整理有
【小问2详解】
[1]由题意可知，l为弹簧的形变量，结合题意可知，弹簧的弹性势能为
由能量守恒有
整理有
所以图像的横坐标为。
[2]由上述分析可知，图像的斜率为
整理有
13. 惊险刺激的飞车表演中，杂技演员驾驶摩托车在竖直轨道内做圆周运动，如图所示，已知轨道半径为4m，人和摩托车的总质量为，人和摩托车可视为质点，重力加速度，求：
（1）表演者恰能通过最高点B时的速度大小；
（2）表演者以的速度通过轨道最左端C点时摩托车对轨道的压力；
（3）在（1）问的基础上，测得摩托车通过最低点A的速度为，求由A到B过程中牵引力和阻力做的总功W。
【答案】（1）；（2）5000N；方向水平向左；（3）
【解析】
【详解】（1）在B点，由牛顿第二定律，可得
解得
（2）同理，在C点，有
解得
由牛顿第三定律可知
方向水平向左。
（3）从A到B过程，根据动能定理可得
解得
14. 如图所示，半径为R的六分之一光滑圆弧支架竖直放置，支架的底部CD水平，离地面足够高，圆心O在C点的正上方，右侧边缘P点固定一个光滑轻质小轮（滑轮大小不计）。可视为质点的小球A、B系在长为3R的跨过小轮的轻绳两端，两球的质量分别为3m、m。现将A球从紧靠小轮P处由静止释放，取CD面为零势能面，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）释放前A、B系统的重力势能；
（2）A球刚释放时的加速度大小a；
（3）A球运动到C点时的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）取CD面为零势能面，A球距离零势能面的高度
B球在零势能面以下的距离
所以系统的重力势能
解得
（2）根据牛顿第二定律有
解得
（3）由题意可知，A、B组成的系统机械能守恒，有
在C点进行速度的合成与分解，如图所示
根据几何关系，有
联立解得
15. 如图，质量均为m的木块A、B并排放在光滑水平面上，木块A的左侧紧靠固定在水平面上的挡板D，木块A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长度为L的细线，O点离木块A上表面大于L，细线另一端系一质量也为m的小球C。现将小球C向左拉起使细线水平伸直，由静止释放小球C。运动过程中轻杆一直保持竖直，不计小球的大小，小球与轻杆不相撞，重力加速度大小为g，；求：
（1）小球C第一次向下摆到细线与竖直方向的夹角为时，挡板对木块A的作用力大小；
（2）小球C从最低点第一次向右摆动的最高点时与O点的竖直距离d的大小；
（3）木块B最终的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球C第一次向下摆到细线与竖直方向的夹角为时，此时A静止，则
则挡板对A的作用力为
解得
（2）小球C到达最低点时
当小球C从最低点向右摆动时，AB向右运动，则小球C从最低点第一次向右摆动的最高点时由水平动量守恒和能量关系
解得
（3）当小球C回到最低点时AB速度最大，以后小球从最低点向左摆动时A减速，此时AB分离，以后B做匀速运动，则从小球C从最低点向右摆动，到回到最低点由动量守恒和能量关系
解得