辽宁省名校联盟2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试卷（解析版）

这是一份辽宁省名校联盟2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
考试时间：90分钟 满分：100分
第I卷（选择题，共44分）
一、选择题（本题共12小题，共44分。其中1-8题为单选题，每小题只有一个选项符合要求，每小题3分；9-12题为多选题，每小题有多个选项符合要求，每题5分，少选得2分，多选错选不得分）
1. 关于静电场，下列说法正确的是（ ）
A. 元电荷就点电荷
B. 摩擦起电说明可以通过摩擦来创造电荷
C. 电场线虽然不是实际存在的线，但引入电场线对电场的研究很有意义
D. 卡文迪什利用扭秤装置在实验室里比较准确地测出了静电力常量k的数值
【答案】C
【解析】A．元电荷是最小的带电量，点电荷是理想化的物理模型，故A错误；
B．摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，即说明了电荷可以从一个物体转移到另一个物体，故B错误；
C．电场线虽然不是实际存在的线，但引入电场线对电场的研究很有意义，故C正确；
D．库仑利用扭秤装置在实验室里比较准确地测出了静电力常量k的数值，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，将三个小球分别从同一竖直线上不同高度A、B、C三处水平抛出，恰好落在斜面体上的同一点D，忽略空气阻力。三个小球的初速度分别用、、表示，三个小球在空中的飞行时间分别用、、表示。关于三个小球的运动，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】CD．根据
解得
由图可知
可得
故CD错误；
AB．根据
解得
由图可知
解得
故A正确；B错误。
故选A。
3. “智能防摔马甲”是一款专门为老年人研发的科技产品。该装置通过马甲内的传感器和微处理器精准识别穿戴者的运动姿态，在其失衡瞬间迅速打开安全气囊进行主动保护，能有效地避免摔倒带来的伤害。在穿戴者着地的过程中，安全气囊可以（ ）
A. 减小穿戴者所受重力的冲量B. 减小地面对穿戴者的平均冲击力
C. 减小穿戴者动量的变化量D. 减小穿戴者与地面的接触时间
【答案】B
【解析】设穿戴者所受合力为F，依题意，根据动量定理
可得
可知安全气囊的作用是延长了人与地面的接触时间，从而减小人所受到的合外力，即减小穿戴者动量的变化率，而穿戴者动量的变化量未发生变化，全气囊的作用是延长了人与地面的接触时间，则穿戴者所受重力的冲量增大了。
故选B。
4. 某电场的电场线分布如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. P带负电
B. a点电势大于b点电势
C. a点的电场强度大于b点的电场强度
D. 将某负电荷从c点沿电场线移到d点，其电势能增大
【答案】D
【解析】A．电场线由P发出，则P带正电，故A错误；
B．沿着电场线方向，电势逐渐降低，则a点电势小于b点电势，故B错误；
C．电场线越密集的地方场强越大，则a点的电场强度小于b点的电场强度，故C错误；
D．将某负电荷从c点沿电场线移到d点，电场力做负功，其电势能增大，故D正确；
故选D。
5. 两个相同的金属小球分别带上和的电荷后固定在相距为r的两处（距离r远大于球的半径故两球均可视为点电荷），它们之间库仑力的大小为F，使两小球相互接触后再放回相距处，则两球之间库仑力的大小变为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】接触前，根据库仑定律得
两小球接触后，两球所带电量先中和，后平分
接触后，根据库仑定律得
故选C。
6. 2024年5月8日，嫦娥六号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行，择机落入月球背面。如图为此落月过程的简化示意图。探测器先进入大椭圆轨道3再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道1做匀速圆周运动。轨道2与轨道1、轨道3相切于近月点P点，Q点为轨道2的远月点。下列说法正确的是（ ）
A. 在三条轨道上探测器和月心连线在相同时间内均扫过相等的面积
B. 探测器在轨道3的P点需要点火减速才能进入轨道2
C. 探测器在轨道3上经过P点时的速率小于它在轨道1上经过P点时的速率
D. 探测器在轨道1上经过P点的加速度小于其在轨道2上经过P点的加速度
【答案】B
【解析】A．根据开普勒第二定律可知，在同一轨道上探测器和月心连线在相同时间内扫过相等的面积。故A错误；
B．探测器在轨道3的P点点火减速做近心运动才能进入轨道2。故B正确；
C．同理，探测器在轨道2上经过P点时点火减速做近心运动才能进入轨道1，所以探测器在轨道3上经过P点时的速率大于它在轨道1上经过P点时的速率。故C错误；
D．根据
可知探测器在轨道1上经过P点的加速度等于其在轨道2上经过P点的加速度。故D错误。
故选B。
7. 沈阳“南湖之眼”摩天轮承载了许多70、80、90后的美好回忆。近期摩天轮进行了升级改造，轿厢加装空调、自动门，新型钢架抗风等级由原来的6-8级提升为8-10级，乘坐舒适度和安全系数均有提升。如图所示，假设悬挂的座舱及舱内乘客在竖直平面内做匀速圆周运动（乘客总是保持头朝上脚朝下的姿态），摩天轮半径R远大于座舱尺寸，故可近似认为乘客的旋转半径为R，乘客质量为m，重力加速度为g，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 乘客所受的合外力始终不变
B. 乘客所受重力的功率始终不变
C. 乘客在最低点与最高点对座舱的压力大小之和为2mg
D. 乘客在最低点与最高点对座舱的压力大小之差为6mg
【答案】C
【解析】A．悬挂的座舱及舱内乘客在竖直平面内做匀速圆周运动，合力方向指向圆心，一直改变，故A错误；
B．根据功率计算公式
可知乘客所受重力的功率会改变，故B错误；
CD．在最高点和最低点，根据牛顿第二定律可知
结合牛顿第三定律可知，乘客在最低点与最高点对座舱的压力大小之差为
故C正确，D错误。
故选C。
8. 超市里用的购物车为顾客提供了购物方便，又便于收纳，收纳时一般采用完全非弹性碰撞的方式把购物车收到一起，如图甲所示。某兴趣小组在超市对同款购物车（以下简称“车”）的碰撞进行了研究，分析时将购物车简化为原来静止的小物块。已知车的净质量均为，将1号车以速度向右推出，先与2碰撞结合为一体后再撞击3，最终三车合为一体。忽略一切摩擦和阻力，则第二次碰撞过程中损失的机械能为（ ）
A. 18JB. 36JC. 54JD. 72J
【答案】B
【解析】依题意，碰撞过程系统动量守恒，可得
解得
，
则第二次碰撞过程中损失的机械能为
故选B
9. 两点电荷M、N分别固定在和坐标原点处，所形成电场的电势在x轴正半轴上的分布如图所示，图线与x轴交于处，处电势最低，取无穷远处电势为0，一正电荷q自处由静止释放，仅受电场力作用，则（ ）
A. 电荷M带负电，电荷N带正电
B. 处的电场强度为0
C. 电荷M、N所带电量大小之比为
D. 正电荷q沿x轴正方向运动的过程中，电势能先减小后增大
【答案】AD
【解析】A．根据电势变化情况可知，自区域场强方向先沿x轴正方向后沿x轴负方向，可知电荷M带负电，电荷N带正电，故A正确；
B．图像，斜率表示电场强度，在x0处的图像斜率不为零，则电场强度也不为零，故B错误；
C．x=20cm处图像斜率为零，则满足
则电荷M、N所带电量大小之比为
故C错误；
D．一正电荷q自x0处由静止释放，正电荷会向电势低的方向运动，正电荷q沿x轴正方向运动的过程中，电势先降低后升高，由，因此正电荷的电势能先减小后增大，故D正确。
故选AD。
10. 近年来，国产新能源汽车技术进步明显，比亚迪秦搭载第五代DM技术的混动“双引擎”小汽车在实测中，百公里油耗小于2.5L，综合续航里程超过2300km，续航实现了巨幅提升，远超传统燃油车。若质量的“双引擎”小汽车，当行驶速度时靠电动机输出动力；当行驶速度在范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保。若该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t变化的图像如图所示，若小汽车行驶过程中所受阻力恒为1250N。已知汽车在时刻第一次切换动力引擎，以后保持恒定功率行驶至第时刻。下列判断正确的是（ ）
A. 阶段汽车的加速度为
B. 汽车第一次切换动力引擎时刻
C. 电动机输出的最大功率为90kW
D. 时刻后若要继续加速将是“双引擎”同时工作模式
【答案】AD
【解析】A．开始阶段，牵引力F1=5000N，根据牛顿第二定律
解得开始阶段的加速度
故A正确；
B．汽车第一次切换动力引擎时v1=54km/h=15m/s，运动的时间
s
故B错误；
C．时刻，电动机输出功率最大
Pm==75kW
故C错误；
D．汽油机工作期间，功率
W=90000W
时刻汽车的速度为
=90km/h
根据题意，若要继续加速将是“双引擎”同时工作模式，故D正确；
故选AD。
11. 有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L。已知他自身的质量为m，则（ ）
A. 人平行码头移动的速度会影响船后退的距离
B. 人平行码头移动的速度不会影响船后退的距离
C. 渔船的质量为
D. 渔船的质量为
【答案】BC
【解析】该人在t时间内从船尾走到船头，船和人组成的系统不受外力作用动量守恒，人平行码头移动的速度不会影响船后退的距离，根据动量守恒定律有
其中
解得
故选BC。
12. 如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为d，金属板长为2d，两金属板间加如图乙所示的电压（时上金属板带正电），其中。一粒子源连续均匀发射质量为m、电荷量为的带电粒子（初速度，重力忽略不计），该粒子源射出的带电粒子恰好从上板左端的下边缘水平进入两金属板间，若粒子碰到两金属板即被吸收不再反弹且对极板的电量几乎无影响，则（ ）
A. 能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为T
B. 时刻进入两极板间的粒子能够从极板右侧飞出
C. 能从极板右侧飞出的粒子电场力对其做功一定为0
D. 能从极板右侧飞出的粒子数占入射粒子总数的25%
【答案】AC
【解析】A．能从板间飞出的粒子，水平方向做匀速直线运动，则有
故A正确；
B．假设时刻进入两极板间的粒子能够从极板右侧飞出，则它在竖直方向上先加速向下，经过时间后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，又经过时间，竖直分速度减为零，则有
由牛顿第二定律，可得
联立，解得
则假设不成立，时刻进入两金属板间的粒子将打在金属板上。故B错误；
C．根据对称性，能从极板右侧飞出的粒子在电场中运动时间为T，则出电场时竖直速度一定为零，则电场力对其做功为零，故C正确；
D．考虑射入的粒子，当粒子射出位置最低时，可以假设释放的时间为，在释放后的时间内，竖直位移应恰好为d，
解得
随后的内，由于竖直上升高度为
假设成立，此为一临界位置；
当粒子射出位置最高时，根据对称性可知从时刻射入粒子恰好从上边缘射出，此为一临界位置，则能从极板右侧飞出的粒子数占入射粒子总数
故D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题，共56分）
二、实验题（本题共2小题，共14分）
13. 如图所示为研究平行板电容器电容的实验，电容器充电后与电源断开，电量Q将不变，与电容器相连的静电计用来测量电容器的_____________（选填“电容”、“电量”或“电势差”）。
在常见的电介质中，由于空气的介电常数是最小的，当极板间插入物理教材时，静电计指针偏角将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；当极板间距离减小时，静电计指针偏角将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】电势差 减小 减小
【解析】静电计可以测量电容器的电势差，电势差大静电计的夹角就大。
当插入介质时，介电常数增大，由
可知电容器电容将增大，根据
可知极板间电势差减小，静电计指针偏角将减小。
同理可知，当极板间距离减小时，电容器电容增大，极板间电势差减小，静电计指针偏角将减小。
14. 如图1，某实验小组用轨道和两辆相同规格的小车验证动量守恒定律。已知小车在水平轨道上运动所受阻力正比于小车重力，验证动量守恒定律实验步骤如下：
①在小车上适当放置砝码，分别测量甲车总质量和乙车总质量；
②将卷尺固定在水平轨道侧面，零刻度线与水平轨道左端对齐。先不放乙车，让甲车多次从倾斜轨道上挡板位置由静止释放，记录甲车停止后车尾对应刻度，求出其平均值；
③将乙车静止放在轨道上，设定每次开始碰撞位置如图2所示，此时甲车车尾与水平轨道左端刚好对齐，测出甲车总长度L（含弹簧）。在挡板位置由静止释放甲车，记录甲车和乙车停止后车尾对应刻度，多次重复实验求出其对应平均值x1和x2；
④改变小车上砝码个数，重复①、②、③步骤。
（1）由图2得________cm；（选填“20”、“20.0”、“20.00”）
（2）若本实验所测的物理量符合关系式______________（用所测物理量的字母、、、x1、x2、L表示），则验证了小车碰撞前后动量守恒；
（3）某同学先把6个50g的砝码全部放在甲车上，然后通过逐次向乙车转移一个砝码的方法来改变两车质量进行实验，若每组质量只采集一组位置数据，且碰撞后甲车不反向运动，则该同学最多能采集______组有效数据；
（4）实验小组通过分析实验数据发现，碰撞前瞬间甲车的动量总是比碰撞后瞬间两车的总动量略大，原因是___________
A. 两车间相互作用力冲量大小不等
B. 水平轨道没有调平，右侧略微偏低
C. 碰撞过程中弹簧上有机械能损失
D. 碰撞过程中阻力对两小车总冲量不为零
【答案】（1）20.00 （2） （3）3 （4）D
【解析】
小问1解析】
刻度尺估读到0.1mm，甲车车尾与水平轨道左端刚好对齐，测出甲车总长度（含弹簧）L为20.00cm。
【小问2解析】
小车在水平轨道上运动所受阻力正比于小车重力，即
根据牛顿第二定律，可得
根据甲车停止后车尾对应刻度，求出其平均值x0，则甲的初速度为
由挡板位置静止释放甲车，记录甲车和乙车停止后车尾对应刻度，多次重复实验求出其对应平均值x1和x2，则碰后的速度为
，
由碰撞过程满足动量守恒，有
可得
【小问3解析】
两辆相同规格的小车，即质量相同，而甲车上装上钩码后与乙车碰撞，为了防止反弹，需要甲的总质量大于等于乙的质量，则最多能够转移2个钩码，两车的质量就相等，算上最开始4个钩码在甲车上的一组数据，共可以获得3组碰撞数据。
【小问4解析】
碰撞前瞬间甲车的动量总是比碰撞后瞬间两车的总动量略大，则碰撞过程有外力作用，即碰撞过程中阻力对两小车有冲量。即碰撞过程中阻力对两小车总冲量不为零。
故选D。
三、计算题（本题共3小题，共42分）
15. 如图所示，圆锥母线与竖直方向的夹角为，一条长为的不可伸长的轻绳一端拴着质量为的小球（可看作质点），另一端固定在圆锥体顶点，小球随圆锥体绕中心轴转动，（，，），求：
（1）角速度为多大时小球对圆锥面恰好无压力？
（2）当角速度为时，绳子对小球的拉力的大小（该问结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）小球对圆锥面恰好无压力时，重力和绳子的拉力提供向心力
解得
（2）由于角速度
可知小球对圆锥面有压力，竖直方向有
水平方向有
联立解得
，
16. 如图所示，固定在轻弹簧两端的物体B、C静置于光滑的水平面上，弹簧处于原长，C靠在固定挡板上，物体A以水平向右的速度与B正碰并粘在一起，一段时间后C离开挡板。已知A、B、C的质量均为，求：
（1）A、B碰撞后的共同速度v1的大小及A、B一起向右运动过程中弹簧的最大弹性势能Epm；
（2）从A、B开始接触到C离开挡板的过程中，挡板对C的冲量I的大小及方向；
（3）离开挡板以后运动过程中，C物体的最大动能EkC。
【答案】（1）1m/s，1J；（2）4N·s，方向水平向左；（3）
【解析】（1）根据动量守恒定律得
解得
根据机械能守恒定律得
（2）根据动量定理得
方向水平向左
（3）弹簧恢复原长时，C动能最大。根据动量守恒定律得
根据机械能守恒定律得
解得
C物体的最大动能为
17. 如图甲，在平面直角坐标系xOy的第一象限内，虚线AB上方有沿y轴负方向的匀强电场，AB与x轴负方向夹角为，A点在y轴上，离O点距离为d，B点在x轴上，在第二象限内有平行于y轴的平行板M、N，板间加的电压随时间变化的规律如图乙所示。在M板附近有一粒子源，不断地由静止释放质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子经加速电场加速后，以垂直于y轴的方向从y轴上的A点进入第一象限。粒子在M、N间运动的时间远小于T，可以认为每个粒子在M、N间运动的时间内都是稳定的匀强电场。从时刻释放的粒子进入第一象限后经电场偏转后刚好从AB的中点离开电场，不计粒子的重力及一切阻力，求：
（1）时刻释放的粒子到达A点时速度的大小；
（2）第一象限内的匀强电场电场强度的大小；
（3）x轴上有粒子经过的区域长度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设时刻释放粒子到达A点时速度的大小为v0，由动能定理可得
解得
（2）依题意，从时刻释放的粒子进入第一象限的电场偏转后刚好从AB的中点离开电场，粒子做类平抛运动，则可得
又
根据几何关系有
联立解得
（3）从时刻释放的粒子离开电场后运动轨迹如图，其中到达接收屏的位置设为C
由粒子做类平抛运动，则
解得
此位置为粒子打到接收屏的左边界。由乙图可知，加速电场的电压最大值为，粒子进入第一象限的最大速度为
设粒子进入第一象限的速度为v时，恰好运动到B点，则有
联立解得
所以速度为的粒子到达接收屏的位置为接受粒子区域的右边界，有
综上所述，x轴上有粒子经过的区域长度为