【物理】湖南省衡阳县2024-2025学年高一下学期期末质量检测试题（创新实验班）（解析版）

这是一份【物理】湖南省衡阳县2024-2025学年高一下学期期末质量检测试题（创新实验班）（解析版），共24页。试卷主要包含了考试结束后，将答题卡上交，75W等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.本卷共三大题，15小题，满分100分，考试时量75分钟。
2.试卷分为试题卷和答题卡两个部分；答题前，考生务必将自己的姓名、考号、学校填在试题卷和答题卡上。
3.将答案写在答题卡上，写在试题卷上无效。
4.考试结束后，将答题卡上交。
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 一辆汽车在平直公路上由静止开始做匀加速直线运动，达到最大速度后保持匀速运动。已知汽车在启动后的第2s内前进了6m，第4s内前进了13.5m，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车匀加速时的加速度大小为6m/s2
B. 汽车在前4s内前进了31.5m
C. 汽车的最大速度为12m/s
D. 汽车的加速距离为20m
【答案】B
【解析】A．汽车静止开始做匀加速值线运动，在启动后的第2s内前进了6m，根据运动学公式可得
解得加速度大小为，故A错误；
CD．设汽车在前内仍做加速运动，则时汽车的速度为
时汽车的速度为
已知第4s内前进了13.5m，由于
可知汽车在第4s内已达到最大速度，开始做匀速直线运动，设汽车做匀加速运动总时间为，则有
代入数据解得
则汽车的最大速度为
汽车的加速距离为，故CD错误；
B．汽车在前4s内前进的位移为，故B正确。
故选B。
2. 如图甲所示的电路中,a是三个完全相同的灯泡,已知灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,已知该伏安特性曲线过点,闭合电键后流过电源的电流为0.25A时．则下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡a两端电压为灯泡b两端电压的2倍
B. 灯泡b的阻值为
C. 灯泡a、b的电功率之比为4:1
D. 灯泡a的功率为0.75W
【答案】D
【解析】
【分析】b和c并联后与a串联，b和c的电压相同，则电流也相同，电路中的总电流为0.25A，从而求出通过三个灯泡的电流，则知三个灯泡两端的电压，由求出电阻，根据求功率．
A、b和c并联后与a串联，b和c的电压相同，则电流也相同，a的电流为b电流的2倍，由于灯泡是非线性元件，所以a的电压不是b电压的2倍，故A错误；
B、流过b的电流为0.125A，由图可知，此时b的电压0.4V，根据欧姆定律可知，b的电阻为，B错误；
C、根据P=UI可知，a消耗的功率为P1=0.25×3=0.75W，b消耗的电功率为P2=0.125×0.4=0.05W，所以a、b消耗的电功率的比值，故C错误；
D、根据图象可知，当电流为0.25A时，电压为U=3V，所以P=UI=0.75W，故D正确．
故选D．
【点睛】本题的关键是搞清电路的结构，能够从图中读出有效信息，对于线性元件，，但对于非线性元件，．
3. 从空中同一点O，分别以初速度v1和v2抛出两个小球1、2，其中v1方向水平，v2方向斜向上，两球运动轨迹如图所示，两球轨迹在同一竖直平面内，且交于P点，小球均可视为质点，不计空气阻力。则下列关于两球在空中运动的说法正确的是（ ）
A. 若两球同时抛出，则一定在P点相撞
B. 小球2在最高点时的速率不一定小于v1
C. 在Р点时，小球2竖直方向的分速度大小大于小球1竖直方向的分速度大小
D. v2一定大于v1
【答案】C
【解析】A．因1球水平抛出，2球斜上抛出，可知2球到达P点的时间较长，则若两球同时抛出，则不可能在P点相撞，选项A错误；
B．两球从O到P点的水平位移相同，而2球运动时间较长，可知2球水平速度较小，则小球2在最高点时的速率等于水平速度大小，则一定小于v1，选项B错误；
C．因1球从最高点到P点的竖直距离大于1球下落的竖直距离，根据可知，在Р点时，小球2竖直方向的分速度大小大于小球1竖直方向的分速度大小，选项C正确；
D．因v2的水平分量小于v1，则不能比较v2与v1的大小关系，选项D错误。
故选C。
4. 如图所示，轻弹簧L1的一端固定，另一端连着小球A，小球A的下面用另一根相同的轻弹簧L2连着小球B，一根轻质细绳一端连接小球A，另一端固定在墙上，平衡时细绳水平，弹簧L1与竖直方向的夹角为60°，弹簧L1的形变量为弹簧L2形变量的3倍，重力加速度大小为g。将细绳剪断的瞬间，下列说法正确的是（ ）
A. 小球A的加速度大小为
B. 小球A的加速度大小为
C. 小球B的加速度大小为
D. 小球B的加速度大小为
【答案】A
【解析】AB．对A、B和弹簧L2整体受力分析，可得弹簧L1的弹力
绳上的拉力为
单独对B受力分析有弹簧L2的弹力大小为
根据题干信息
可得
切断绳后，两个弹簧的弹力不变，A球合力与绳拉力等大反向，所以，故A正确，B错误；
CD．对小球B，受力分析不变，加速度依然为0，故CD错误。
故选A。
5. 如图所示，细线上挂着小球，用水平恒力F将小球从竖直位置Р拉到位置Q，小球在Q点垂直绳方向所受的合力恰好为0，此时细绳与竖直方向的夹角为，则（ ）
A. 恒力做功等于小球重力势能的增量
B. 小球不可能静止在Q点
C. 若在Q点将外力F撤去，小球来回摆动的角度将等于
D. 细线对小球做的功不为0
【答案】B
【解析】A．此时受力分析是平衡的，可得，由于F是恒力，在运动至此位置之前，F沿切线方向的分量比重力的分量大，所以恒力F做的正功比重力G做的负功多，故A错误；
B．由动能定理可知，小球达到Q点时速度不为零，不能静止，故B正确；
C．在Q点撤去力F后，小球会继续向上摆起一个角度后再回落，接下来做往复运动，所以来回摆动的角度会大于，故C错误；
D．绳线拉力与速度垂直，一直不做功，故D错误。
故选 B。
6. 如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为O，半径为R，PQ为水平直径，MN为倾斜直径，PQ与MN间的夹角为，一条不可伸长的轻绳长为L，两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一个质量为m的重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦。现将圆环从图示位置绕圆心O顺时针缓慢转过2角，下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置时，轻绳的张力大小为
B. 直径MN水平时，轻绳的张力大小为
C. 轻绳与竖直方向间的夹角先增大再减小
D. 圆环从图示位置顺时针缓慢转过2的过程中，轻绳的张力逐渐减小
【答案】C
【解析】AB．左右为同一根绳子，拉力相等，设绳子与竖直方向夹角为，并作出辅助线，如图所示
由几何关系可知
又
整理得
①
对物体进行受力分析
因此
②
当转到水平位置时，，代入②式可得
A、B错误；
C．由于、均为锐角，由①可得，越小，越大，当转到水平位置时，，此时取得最大值，因此先增大，后减小，C正确；
D．由②可得越小，绳子拉力越大，因此当时，绳子拉力最大，因此圆环从图示位置顺时针缓慢转过2的过程中，轻绳的张力先增大后减小，D错误。
二、选择题：本题共4小题，每小题5分共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7. 如图所示，在水平地面上固定一倾角为37°的足够长斜面。物块以某一初速度从斜面底端O点冲上斜面，已知物块沿斜面向上运动的最大距离为，物块与斜面间的动摩擦因数为。以斜面底端O所在的水平地面为参考平面，物块从斜面底端开始沿斜面运动的过程中，物块的速度为v、平均速度、位移为x以下图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【解析】A．物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，到最大距离处速度为0，后沿斜面向下做匀加速直线运动，沿斜面向上运动的加速度大于沿斜面向下运动的加速度（向上运动时，摩擦力向下，向下运动时，摩擦力向上，重力沿斜面向下的分力不变），而v-t斜率绝对值代表加速度大小，故A正确；
B．物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，根据
得
沿斜面向上运动过程中，图像斜率是定值，不应当是曲线，故B错误；
C．物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，根据
x-t图像应当是抛物线的一部分，沿斜面向下做匀加速直线运动，x-t图像也应当是抛物线的一部分，由于沿斜面向上运动的加速度大于沿斜面向下运动的加速度，经过斜面上同一位置时沿斜面向上的速度大于沿斜面向下的速度，x-t图像斜率的绝对值代表速度大小，故C正确；
D．根据
得
物体沿斜面向上运动的过程中，图像是一条直线，物体沿斜面向下运动的过程中，图像也应是一条直线，图像斜率的绝对值代表加速度大小的2倍，故D正确。
故选ACD。
8. 地月系统可认为是月球绕地球做匀速圆周运动如图（a）所示，月球绕地球运动的周期为；也可为地月系统是一个双星系统如图（b）所示，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做匀速圆周运动，月球绕O点运动的周期为。若地球、月球质量分别为M、m，两球心相距为r，万有引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 图（a）月球绕地球运动的周期等于图（b）中月球绕O点运动的周期
B. 图（a）中，地球密度为
C. 地月双星轨道中O点到地心距离为
D. 图（a）中，若把部分月壤运回到地球，最终月球绕地球做圆周运动轨道半径将变小
【答案】CD
【解析】AC．根据万有引力提供向心力
解得图（a）月球绕地球运动的周期为
地月系统是一个双星系统，设地月双星轨道中O点到地心距离为，地月双星轨道中O点到月球圆心距离为，则
可得
且
解得
，，
可知图（a）月球绕地球运动的周期大于图（b）中月球绕O点运动的周期，故A错误，C正确；
B．根据万有引力提供向心力
设地球的半径为，地球的体积为
图（a）中，地球密度为
故B错误；
D．图（a）中，若把部分月壤运回到地球，设部分月壤质量为，则
即此时月球做圆周运动所需的向心力小于月球与地球间的万有引力，月球做向心运动，月球绕地球做圆周运动轨道半径将变小，故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，ACB为固定的光滑半圆形竖直绝缘轨道，半径为R，AB为半圆水平直径的两个端点，OC为半圆的竖直半径，AC为圆弧，OC的左侧、OA的下方区域MPQO有竖直向下的匀强电场。一个带负电的小球，从A点正上方高为H处由静止释放﹐并从A点沿切线进入半圆轨道。不计空气阻力，小球电量不变。关于带电小球的运动情况，下列说法正确的有（ ）
A. 小球不一定能从B点离开轨道
B. 小球在圆弧AC部分运动的加速度大小可能不变
C. 小球到达C点时速度最大
D. 若小球能沿圆弧到达C点﹐其速度不可能为0
【答案】ABD
【解析】A．若小球可以到达B点，并离开轨道，则小球到B点时，速度需要大于0；小球从释放到B点的过程中，由动能定理可知
由于重力和电场力的相对大小未知，若
则小球不能到达B点或到B点时速度为0，即不一定从B点离开轨道，故A正确；
B．当小球的重力和电场力平衡时，小球进入轨道，轨道的弹力提供向心力，做匀速圆周运动，其加速度大小不变，故B正确；
C．当小球重力大于电场力时，由动能定理可知，若小球在轨道中下降高度为x，则
当x最大为R时，即小球到C点时，速度最大；
当重力小于电场力时，由动能定理可知，若小球在轨道中下降高度为x，则
即小球进入轨道时，动能最大，之后在圆轨道中减速，故C错误；
D．若小球可以沿轨道到达C点，则从释放到C点，由动能定理可知
若重力大于电场力，则小球到C时速度最大，不可能为0；若重力等于电场力，则小球在圆轨道中做匀速圆周运动，在C的速度也不可能为0；若重力小于电场力，则由其可以到达C点可知，其在C点受到的最小合力为
由圆周运动特点可知
即C点速度也不可能为0，故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，在水平圆盘上放有质量分别为m、m、2m的可视为质点的三个物体A、B、C，圆盘可绕垂直圆盘的中心轴转动。三个物体与圆盘的动摩擦因数均为，最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力。三个物体与轴O共线且，现将三个物体用轻质细线相连，保持细线伸直且恰无张力。若圆盘从静止开始转动，角速度ω极其缓慢地增大，已知重力加速度为，则对于这个过程，下列说法正确的是（ ）
A. A的摩擦力先增加再减小后不变
B. B、C两个物体的静摩擦力先增大后不变
C. 当时整体会发生滑动
D. 当时，在ω增大的过程中B、C间的拉力不断增大
【答案】BC
【解析】ABC．当圆盘转速增大时，由静摩擦力提供向心力。三个物体的角速度相等，由可知，因为C的半径最大，质量最大，故C所需要的向心力增加最快，最先达到最大静摩擦力，此时
计算得出
当C的摩擦力达到最大静摩擦力之后，BC间绳子开始提供拉力，B的摩擦力增大，达最大静摩擦力后，AB之间绳子开始有力的作用，随着角速度增大，A的摩擦力将减小到零然后反向增大，当A与B的摩擦力也达到最大时，且BC的拉力大于AB整体的摩擦力时物体将会出现相对滑动，此时A与B还受到绳的拉力，对C可得
对A、B整体可得
计算得出
当时整体会发生滑动，故A错误，BC正确；
D．在时，B、C间的拉力为零，当时，在增大的过程中B、C间的拉力逐渐增大，故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 在某次探究小车加速度与力、质量的关系的实验中，甲、乙、丙、丁四组同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M，重物质量用m表示。
（1）为便于测量合力的大小，并得到小车总质量（未知）一定时，小车的加速度与所受合力成正比的结论，下列说法正确的是__________
A．四组实验中只有甲需要平衡摩擦力
B．四组实验都需要平衡摩擦力
C．四组实验中只有乙需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
D．四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
（2）某次实验中，利用甲图实验的甲组同学在正确操作后得到了一条纸带如下图所示（相邻两计数点间有四个点未画出），已知交流电源的频率为f，则可以计算出本次实验中小车的加速度表达式为___________
（3）后续实验中，甲组同学们发现弹簧测力计损坏，因此改变了实验方案，撤去弹簧测力计，仍利用甲装置进行了新的探究，步骤如下：
①垫高长木板左端，直到小车在不挂重物时，匀速下滑；
②测出重物的质量m，利用纸带计算出悬挂重物后小车运动时加速度a大小；
③改变m，重复步骤②，得到多组m、a的数据；’
④以a为纵轴、m为横轴作出的图像，发现图像为曲线，为了得到两者的线性关系，同学们整理公式，发现以为纵轴，以__________（选填“”或“m”）为横轴，便可得到线性图像。若该线性图像的斜率为k，纵截距为b，则小车的质量___________（用字母k，b表示）
【答案】 （1） BC （2） （3）
【解析】（1）AB．四组实验中长木板都是水平放置，都需要平衡摩擦力，A错误，B正确；
CD．四组实验中，乙、丁都能用弹簧测力计测量绳的拉力，丙用力的传感器测量绳的拉力，只有甲不能测量绳的拉力，用重物的重力替代绳的拉力，需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件，C正确，D错误。
故选BC。
（2）根据逐差法可知小车运动的加速度为
由于相邻两计数点间有四个点未画出，则
代入可得
（3）由加速度和合力之间的关系，对m，轻绳拉力的大小为F，有
对M
可得
以为纵轴，以为横轴，便可得到线性图像。
若该线性图像的斜率为k，纵截距为b，则
联立可得
12. 某研究性学习小组利用如图1所示装置测量弹簧的弹性势能和物块与桌面间的动摩擦因数，实验步骤如下：
①将一长直薄木板上端斜靠在水平桌面右边缘O点，长木板下端固定在水平地面上；
②将轻弹簧一端固定在水平桌面左边沿的墙面上，弹簧处于原长时，其右端在O点左侧；
③用带凹槽的物块把弹簧压缩到P点，释放物块，测出物块在长木板上的落点与O点的距离x；
④通过在物块上增减砝码来改变物块的质量m，重复步骤③的操作；
⑤得到一系列与，根据数据作出图象，如图所示。
回答下列问题：
（1）为达到实验目的，除已经测出物块的质量和在长木板上的落点与O点的距离x外，还需要测量______；
A．弹簧的原长L0
B．P点到桌面右边沿的距离L
C．用量角器测出长木板与水平面的夹角θ
D．弹簧压缩前物块到桌面右边沿的距离L1
（2）若当地的重力加速度为g，根据图2可知弹簧被压缩到P点时的弹性势能为______，物块与桌面间的动摩擦因数为______。（用图2中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结果）
【答案】(1)BC (2)
【解析】(1)释放弹簧后弹簧对滑块做功，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；从释放滑块到滑块到达桌面边缘过程，由能量守恒定律得
滑块离开桌面后做平抛运动，水平方向
竖直方向
整理得
实验除了测出、外，还需要测出弹簧压缩后滑块到桌面边沿的距离与长木板与水平地面的夹角。
故选BC。
(2)由，可知，图象的斜率
图象的纵轴截距
解得
，
13. 如图为车辆行驶过程中在平直道路上变道超车的情景。B为长的大货车，正以的速度匀速向右行驶，A是在B后方同向行驶的小汽车，长度，A车以的速度行驶，当两车相距时，A车司机准备借对向车道超越B车，但A车司机发现对向车道与A车相距处有另一小汽车C正迎面驶来，。已知A车加速时加速度，A车刹车的加速度大小。(不考虑超车时变道的时间)
（1）若A车司机想安全超越B车，则至少需要多长时间；
（2）若A车司机选择超越B车，为避免与C车相碰，C车司机至少以多大加速度刹车才能让A车司机超车成功；
（3）若A车司机放弃超车，为避免与B车相撞，立即刹车，同时鸣笛发出信号提示，B车司机加速，B车司机反应时间，并立即以的加速度加速，判定两车能否相碰，若不能求两车最近距离。（结果保留两位小数）
【答案】（1）2s；（2）2m/s2；（3）两车不相碰，0.28m
【解析】（1）设经过时间t1超车成功，则
解得
（2）A车超车成功，设此过程C车前进的距离为xC，则有
解得
（3）经t2时间A、B速度相等，则
解得
因为
所以两车不相碰，且最近距离为
14. 随着生活水平提高，网上购物逐渐增多，为提高效率，快递公司引进了包裹自动分捡设备。如图所示，传送带为自动分捡的一部分，其长度为l＝14.5m，倾斜角为α＝37°，以v＝9m/s顺时针转动。传送带与包裹之间的动摩擦因数为μ＝0.25，可视为质点的包裹由传送带左上方以一定的速度水平抛出，抛出点与传送带顶部的高度差h＝0.45m，恰好可以无碰撞地进入传送带顶端，之后沿传送带运动。不计空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）包裹做平抛运动的水平分位移大小；
（2）包裹到达传送带顶端时的加速度大小；
（3）包裹从抛出到传送带底端的总时间。
【答案】（1）1.2m；（2）8m/s2；（3）1.8s
【解析】（1）包裹做平抛运动，恰好可以无碰撞地进入传送带顶端，可知包裹在进入传送带顶端时竖直方向的速度为
代入数据解得
由几何关系可知
可得
包裹在竖直方向做自由落体运动，由下落高度与时间关系公式，可得包裹下落的时间
包裹在水平方向做匀速直线运动，则有包裹做平抛运动的水平分位移大小为
（2）包裹刚上传送带时的速度大小为
可知包裹刚上传送带时的速度小于传送带的速度，则包裹在传送带上做加速运动，设其加速度为a1，由牛顿第二定律可得
解得
（3）设包裹从传送带顶端到与传送带达到共同速度所用时间为t2，则有
解得
包裹从传送带顶端到与传送带共速做加速运动的位移
包裹与传送带共速后，由于
则包裹继续沿传送带向下做匀加速运动，设加速度为a2，由牛顿第二定律可得
解得
设包裹与传送带共速后到滑到传送带底端所用时间为t3，则有
代入数据则有
解得
，（舍去）
则有包裹从抛出到传送带底端的总时间
15. 如图甲所示，倾角的斜面固定在水平地面上，斜面上放置长度、质量的长木板A，长木板的下端恰好与斜面底部齐平；一可视为质点、质量、带电量的物块B放在木板上，与木板上端距离；与木板上端距离的虚线右侧存在足够宽匀强电场，电场方向垂直斜面向上．时刻起，一沿斜面向上的恒力F作用在长木板上，后撤去F，物块B在内运动的图像如图乙所示，且物块B在时速度恰好减为0．已知物块与长木板间的动摩擦因数，长木板与斜面间的动摩擦因数，物块B带电量始终不变，重力加速度g取，求：
（1）恒力F的大小；
（2）匀强电场的电场强度大小；
（3）从时刻起到木板下端再次与斜面底部齐平的过程中，物块B与木板A间因摩擦产生的热量．
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由图乙可得，物块B加速度大小为
若物块B与长木板发生相对滑动，则
得
故恒力F作用后，两者相对静止，一起向上加速，对整体有
得
（2）内一起运动的位移为
得
即撤去外力时木板恰运动到电场边缘，假设撤去外力后相对静止一起减速，对整体有
得
对物块B有
得
假设成立，两者相对静止一起减速，在此加速度下若B减速为零，则运动距离为
得
即物块B到达电场边缘时尚未减速为零。
得
或
（舍弃）
物块B在减速为零，则共进入电场后的加速度大小为
得
（3）物块B进入电场后减速为零经过的位移为
长木板A减速为零的位移为，则
得
即物块B尚未冲出长木板A的上端，A物体减速为零后，因
故A静止不动，物块B离开电场时，速度与进入时候等大反向，即
对B
对A
得
两者共速时
得
此过程中长木板A、物块B各自位移大小为
得
即此时长木板A尚未到达底部，物块B进入电场后
与木板间无摩擦生热，仅在物块B离开电场后与长木板A有摩擦生热，即
得