四川省南充市2022_2023学年高一物理下学期期末学业质量监测试题含解析

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第Ⅰ卷（选择题，共47分）
一、本大题8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项最符合题意。
1. 如图，虚线为飞机在竖直平面内起飞拉升阶段的一段轨迹，是轨迹上的一点。某同学在该平面内经过画出了四条有向线段甲、乙、丙、丁表示飞机的瞬时速度方向，你认为正确的是（ ）
A. 甲B. 乙C. 丙D. 丁
【答案】B
【解析】
【详解】做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向，则飞机经过P点时瞬时速度的方向为乙所示。
故选B。
2. 一段两岸平直、河宽为的河流，河水均匀流动的速率为，船在静水中的速率为，则（ ）
A. 若船头垂直河岸渡河，其渡河位移最小为
B. 若，则船不可能垂直于河岸渡河
C. 若，则船渡河的最小位移为
D. 若，则船渡河的最短时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A．若船头垂直河岸渡河，其渡河轨迹为向下游的直线，因此位移一定大于L，故A错误；
BC．若，则船速可以分解为沿河上游方向大小为的分速度，另一个方向为垂直河岸的速度，在沿河方向水速和船的分速度相互抵消，因此船可以垂直于河岸过河，其位移最小，为，故B错误，C正确；
D．无论水速快还是船速快，船渡河的最短时间为，故D错误。
故选C。
3. 某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的水池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的（ ）
AB. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知，水流出后做平抛运动的水平位移和下落高度均变为原来的，则有
得
所以时间变为实际四分之一，则水流出的速度
由于水平位移变为实际的，时间变为实际的四分之一，则水流出的速度为实际的四分之一
故选B。
4. 如图，桌面距地面高度为，质量为的小球处于距地面的高度为处，重力加速度为，则（ ）
A. 小球的重力势能为
B. 小球的重力势能为
C. 若取桌面处为零势能面，则小球的重力势能为
D. 若取地面处为零势能面，则小球的重力势能为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．描述一个物体重力势能需要先规定零势能面，物体重力势能是重力乘以到零势能面的竖直高度，故AB错误；
C．若取桌面处为零势能面，小球到零势能面的高度为，则小球的重力势能为，故C正确；
D．若取地面处为零势能面，则小球的重力势能为，故D错误。
故选C。
5. 一物体在水平力的作用下在水平面内由静止开始运动。已知拉力随物体位移的变化如图所示，物体经拉力作用后到达位移处，图中曲线部分均为圆的一部分。则在这一过程中（ ）
A. 拉力做功为B. 拉力做功为
C. 拉力的平均功率为D. 拉力的平均功率为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．图像中，图像与坐标轴所围成的面积大小代表这个力做功的大小，轴上方的面积代表着力做正功，轴下方的面积代表着力做负功；由题意得，整个过程中，拉力做的功为轴上方的面积减去轴下方的面积，即
故AB错误；
CD．又因为
所以拉力的平均功率
故C错误，D正确。
故选D。
6. 如图为太阳系部分行星及哈雷彗星的轨道示意图，其中哈雷彗星轨道上标注了其出现在相应位置的年份（如图中1986、1984等）。已知地球轨道半径为，则（ ）
A. 哈雷彗星在1984年时的速度大于其在1965年时的速度
B. 哈雷彗星轨道的半长轴约为
C. 天王星的运行角速度小于海王星的运行角速度
D. 海王星的周期小于76年
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据开普勒第二定律，近日点的速度大于远日点的速度，因此哈雷彗星在1984年时的速度大于其在1965年时的速度，A正确；
B．设哈雷彗星轨道的半长轴为r，根据开普勒第三定律可得
解得
B错误；
C．根据公式
解得
因此轨道半径越大，角速度越小，所以天王星的运行角速度大于海王星的运行角速度，C错误；
D．海王星的轨道半径大于哈雷彗星的半长轴，因此海王星的周期大于76年，D错误。
故选A。
7. 如图，在两个电荷量分别为和的点电荷、B的连线上有、两点，在连线的中垂线上有、两点，、、、都与连线的中点等距。则（ ）
A. 点场强与点场强相同
B. 、、、四点处于同一等势面上
C. 正电荷从点移动到点电场力做负功
D. 负电荷在点电势能小于在点的电势能
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知，点和点的电场线疏密程度不同，点更密集，所以点的电场强度更大，故A错误；
B．等势面与电场线垂直，bd连线与电场线垂直，bd两点处于同一等面上，ac连线与电场线平行，电势不相等，因此、、、四点不在同一个等势面上，故B错误；
C．根据电场分布可知，点电势小于点电势，根据公式
可知对于正电荷，点电势能小于点电势能，因此正电荷从点移动到点电场力做负功，故C正确；
D．根据电场分布，点电势小于在点的电势，但是对于负电荷，电势高的地方电势能小，因此负电荷在点电势能大于在点的电势能，故D错误。
故选C。
8. 如图，倾角37°的传送带以速度顺时针运转，两传动轮之间的距离足够长，质量的滑块从左侧底端以一定速度滑上传送带，滑块在传送带上运动的图像如图所示，，，。则（ ）
A. 0~4s，传送带对滑块的摩擦力始终做负功
B. 0~4s，滑块的重力势能增加了200J
C. 0~4s，滑块的机械能增加了128J
D. 0~4s，滑块与传送带间因摩擦而产生的热量为30J
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于物块刚放上去时相对传送带向下运动，因此所受摩擦力沿传送带向上，后期匀速时摩擦力依然沿传送带向上，因此0~4s，传送带对滑块的摩擦力始终做正功，A错误；
B．根据图像，0~4s，滑块沿传送带上升的距离为图像的面积，因此可算出面积为
物块上升的高度为
因此重力势能增加了
B错误；
C．传送带对滑块做的功等于滑块机械能的增加量，由功能关系可得
解得
C正确；
D．滑块和传送带只有在相对滑动时才会产生热量，因此可得
联立解得
D错误。
故选C。
二、本大题3小题，每小题5分，共15分每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 如图所示，虚线A、B、C、D是某匀强电场中的4个平行且等距的等势面，其中等势面C的电势为0，一电子仅在静电力的作用下运动，经过A、D等势面时的动能分别为26eV和5eV，则下列说法正确的是（ ）
A. 等势面D的电势为－7V
B. 等势面B的电势为4V
C. 该电子不可能到达电势为－10V的等势面
D. 该电子运动到某一位置，其电势能变为8eV时，它的动能为4eV
【答案】AD
【解析】
【详解】A．因电子只在静电力的作用下运动，经过A、D等势面点的动能分别为26eV和5eV，根据动能定理，则有
解得
又，可解得
故A正确；
B．因匀强电场中
则有，等势面B的电势为7V，故B错误；
C．因只有电场力做功，动能与电势能之和保持不变，当电子的速度为零时，由能量守恒定律，可知
解得
故C错误；
D．同理，由能量守恒定律，可知
解得
故D正确。
故选AD。
10. 如图，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为，从A点向左以初速度沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止，已知物块与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为，弹簧未超出弹性限度，在上述过程中（ ）
A. 小物块所走路程为
B. 小物块所走路程为
C. 弹簧的最大弹性势能为
D. 小物块向右运动过程中，离开弹簧瞬间动能最大
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．对整个过程，利用功能定理
解得
故A错误。B正确；
C．物体向右运动的过程，根据能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能
故C正确；
D．小物块向右运动过程中，当弹簧弹力等于摩擦力时，物体速度最大，但离开弹簧瞬间，弹簧弹力为0，故D错误。
故选BC。
11. 如图，倾角的斜面体固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，斜面最低点在转轴上，质量为、可视为质点的小物块随转台一起匀速转动，到斜面最低点的距离为0.5m，与接触面之间的动摩擦因数为0.5，取，。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若小物块与斜面体始终保持相对静止，则（ ）
A. 小物块可能受到2个力的作用
B. 转台的角速度最小值为
C. 转台的角速度可能为10rad/s
D. 小物块对斜面体的压力最大值为20N
【答案】AD
【解析】
【详解】A．若小物块恰好没有摩擦力时，只受重力和斜面支持力，且此时可以保持与斜面相对静止，故A正确；
B．若转台的角速度取最小值，则小物块应恰好不下滑，因此可得，水平方向
竖直方向
解得
故B错误；
CD．如果小物块恰好不上滑，有最大角速度和最大压力，则水平方向可得
竖直方向可得
解得
故C错误，D正确。
故选AD
第Ⅱ卷（非选择题，共53分）
三、实验探究题（本题共2小题，共15分）
12. 某研究性学习小组做“用传感器观察电容器的充电和放电”的实验，把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先将开关S拨至1端，电源向电容器充电，然后将开关S拨至2端，电容器放电，与电流传感器相连接的计算机记录这一过程中电流随时间变化的线，如图乙所示。
（1）在形成电流曲线1的过程中，电容器的电容_________，电容器两极板间的电压_________，电容器两极板间的电场强度__________，电容器中的电场能_________；（均选填“逐渐增大”、“不变”或“逐渐减小”）
（2）曲线1与横轴所围面积___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）曲线2与横轴所围面积，该“面积”表示的物理意义为___________。
【答案】 ①. 不变 ②. 逐渐增大 ③. 逐渐增大 ④. 逐渐增大 ⑤. 等于 ⑥. 电容器电荷量
【解析】
【详解】（1）[1] 曲线1的过程为电容器充电过程，电容大小与充放电无关，因此电容器的电容不变；
[2]随着充电过程进行，极板上的电荷量逐渐增加，根据公式
可知，电荷量增加，两极板间的电压也逐渐增大；
[3][4]根据公式
可知电压增大，电场强度也逐渐增大，电场能也逐渐增大。
（2）[5][6]曲线1与横轴所围面积与曲线2与横轴所围面积都表示电容器的电荷量，1是充电电荷量，2是放电电荷量，两者相等。
13. 一小组同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。绕过定滑轮的细线上悬挂质量相等的钩码A和钩码，在钩码A的下面固定穿过打点计时器的纸带，用手固定住钩码A，在钩码下面再挂上一较小的钩码，之后放开钩码A，让系统由静止开始运动，由于系统的速度增大得不是很快，便于测量物理量，因此能较好地验证机械能守恒定律。已知钩码A、的质量均为，钩码的质量为，当地的重力加速度大小为。
（1）该小组同学闭合打点计时器电源开关，由静止释放钩码A后，打出纸带如图乙所示，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打点计时器打点时纸带的速度大小________m/s（结果保留三位有效数字）；
（2）在打点时，系统的动能表达式为__________（用、及表示）；
（3）点到起始点间的距离为，则从释放钩码A到打点的过中，系统的重力势能减小量的表达式为________（用、及表示）；
（4）该小组同学用打各点时系统的动能作为纵坐标，用各点到起始点的距离作为横坐标，描绘出图像如图丙所示。若图像斜率近似为_______（用、表示），即可说明在实验误差允许范围内，系统遵循机械能守恒定律。
【答案】 ①. ②. ③. ④. mg
【解析】
【详解】（1）[1]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得，打H点时纸带的速度大小为
（2）[2]在打H点时，系统的动能表达式为
（3）[3]点到起始点间的距离为，因此重力势能减少量为
（4）[4]若系统遵循机械能守恒定律，则有
因此在图像中，斜率为mg。
四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应当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。有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
14. 如图，真空中两个相同的小球带有等量同种正电荷，质量均为，分别用长为的绝缘细线悬挂于绝缘天花板上的同一点，平衡时悬挂球的细线偏离竖直方向60°，A球竖直悬挂且与光滑的绝缘墙壁接触。（两个小球视为点电荷，重力加速度取，静电力常量）求：
（1）小球所带电荷量；
（2）点的电场强度大小。
【答案】（1）（2）
【解析】
【详解】（1）由题意对B球受力分析可得
根据共点力平衡和几何关系可得
解得
（2）因为A、B两球都使带正电，因此在O点产生的电场强度为
根据点电荷电场强度表达式可得，A、B单独在O点产生的电场强度大小为
合场强为
15. 很多商场的门前都放置一台儿童游乐玩具——弹珠枪。如图，是一个正方形光滑斜台，边长为，与水平面的倾角为，弹珠由弹珠枪击打，弹珠沿着边经过斜台拐角边半径为的四分之一的圆弧轨道，最后离开圆弧轨道在斜面内运动。重力加速度为。若弹珠经过点后恰好经过点，求：
（1）弹珠经过点时的速率？
（2）弹珠经过点时对圆弧轨道的压力大小？
【答案】（1）（2）
【解析】
【详解】（1）因为弹珠经过点后恰好经过点，从这个平面看，相当于类平抛，设弹珠经过点时的速率为v，因此可得
联立解得
（2）弹珠经过点时，弹珠在这个平面受力为重力沿斜面向下的分力和轨道的支持力，因此根据合力提供向心力可得
解得
根据牛顿第三定律可知，轨道对弹珠的支持力和弹珠对圆弧轨道的压力相等。
16. 如甲图所示为安装在公路上强制过往车辆减速的减速带，现有一水平道路上连续安装有10个减速带（图乙中未完全画出），相邻减速带间的距离均为（每个减速带宽度远小于相邻减速带间的距离，可忽略不计）。现有一质量为的电动小车（可机视为质点）从第1减速带前某处以的恒定功率启动，到达第1减速带前已达到最大行驶速度。已知小车每次通过减速带时所损失的机械能与其行驶速度相关，测量发现，小车在通过第5个减速带后，通过相邻两减速带间的时间均为。通过第10个减速带后立即关闭电门无动力滑行，小车在水平路面上继续滑行距离20m后停下，已知小车运动过程中，所受阻力大小恒定。
（1）求小车所受阻力大小；
（2）求小车通过第5个减速带后，通过每一个减速带时所损失的机械能；
（3）若小车通过前5个减速带时损失的总机械能是其通过后5个减速带时所损失总机械能的1.6倍，求小车从上第1个减速带开始，至通过第5个减速带所用的时间。
【答案】（1）4000N（2）40000J（3）2s
【解析】
【详解】（1）小车速度达到最大时，由公式可得
此时小车受力平衡，解得
（2）设小车通过第5个减速带后，到下一个减速带时的速度是v1，通过减速带后速度为v2，由于其通过相邻两减速带的时间均为t，则小车后面的速度变化都相同，因此在减速带间隔过程中，由动能定理可得
所以通过每一个减速带时所损失的机械能为
解得
（3）由题可得，小车通过前5个减速带时损失的总机械能为
从小车到第一个减速带前到最后停下来，由能量守恒定律可得
解得
代入数据解得