河北省雄安新区2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份河北省雄安新区2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题（解析版），共19页。试卷主要包含了5J，D错误等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生先将自己的姓名、班级、考场/座位号及准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。如果认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，那么（ ）

A. 在最高点时，水更容易被甩出
B. 在最低点时，水更容易被甩出
C. 减小滚筒转动的转速，水更容易被甩出
D. 洗衣机在最低点施加给衣服的力的等于在最高点施加给衣服的力
【答案】B
【解析】AB.在最高点
解得
在最低点
解得
所以，即最低点需要的附着力最大，所以湿衣服上的水在最低点需要的附着力更容易超过最大附着力，更容易被甩出，A错误，B正确；
C.根据
可知减小滚筒转动的转速，水所需向心力减小，水不容易被甩出，C错误；
D.由上述可知，洗衣机在最低点施加给衣服的力的大于在最高点施加给衣服的力，D错误。
故选B。
2. 我国“嫦娥四号探月工程”实现了人类飞行器第一次在月球背面着陆，为此发射了为探月任务执行通信中继服务的“鹊桥”卫星。如图所示，“鹊桥”卫星在位置L时，受到地球和月球共同的引力作用，不需要消耗燃料就可以与月球一起绕地球运动，且与月球保持相对静止。“鹊桥”卫星、月球绕地球运动的加速度分别为a鹊、a月，线速度分别为v鹊、v月，周期分别为T鹊、T月，轨道半径分别为r鹊、r月，下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．因“鹊桥”卫星与月球一起绕地球运动且与月球保持相对静止，所以，A错误；
B．根据
轨道半径越大，向心加速度越大，所以，B错误；
C．根据
轨道半径越大，速度越大，所以，C正确；
D．根据开普勒第三定律得
，D错误。
故选C。
3. 汽车以额定功率在水平路面上行驶，空载时汽车的质量为3000kg，最大速度为20m/s，装满货物后汽车的最大速度为15m/s。已知汽车所受的阻力与车重成正比，则汽车装满货物后的总质量为（ ）
A. 3750kgB. 7000kg
C. 4000kgD. 5000kg
【答案】C
【解析】汽车以额定功率行驶时，最大速度满足
其中阻力
空载时
装满货物后
解得
故选C。
4. 如图所示，“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道，观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ（弧度）。已知引力常量为G，由此可推导出月球质量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】线速度为
角速度为
线速度和角速度的关系
卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得
联立解得
故选C。
5. 如图所示为一则安全警示广告，非常形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性．某同学用下面的实例来检验广告词的科学性，将一个的鸡蛋从16楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差为，鸡蛋与地面撞击时间约为。不计空气阻力，则鸡蛋对地面的平均冲击力约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】鸡蛋落地时的瞬时速度
规定竖直向上为正方向，落地时根据动量定理
解得鸡蛋对地面的平均冲击力约为
F≈900N
故选A。
6. 用力F拉着一个物体从空中的a点运动到b点的过程中，物体克服重力做功3J，拉力F做功8J，空气阻力做功-0.5J，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的重力势能增加了4.5J
B. 物体的重力势能减少了3J
C. 物体的动能增加了4.5J
D. 物体的机械能增加了8J
【答案】C
【解析】AB．物体克服重力做功3J，根据重力做功与重力势能变化的关系，重力势能增加3J，AB错误；
C．动能变化等于各个力做功的代数和
动能增加4.5J，C正确；
D．机械能变化等于除重力外其他力做功之和
机械能增加7.5J，D错误。
故选C。
7. 2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，若其运行轨道如图甲所示，在围绕地球的椭圆轨道做多次加速后，进入地月转移轨道，接近月球后，在绕月球的椭圆轨道做了多次减速后，实现绕月飞行，若测得嫦娥六号在各个椭圆轨道上运行周期的平方和与中心天体之间平均距离的三次方的关系图像如图乙所示，图线a、b的斜率分别为、，则月球和地球的质量的比值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】为嫦娥六号与中心天体之间平均距离的三次方，此时将轨迹近似简化为圆，根据万有引力提供向心力有
解得
由于地球质量比月球大，对应图像斜率大，因此图线a对应嫦娥六号绕地球运动，图线b对应嫦娥六号绕地球运动，则有，
解得
故选A。
8. 风力发电机是一种将风能转化成电能的装置。如图所示，某风力发电机的叶片转动可形成500m2的圆面，某段时间内风速为12m/s，风向恰好跟圆面垂直。已知空气的密度为，若这个风力发电机能将20%的风的动能转化为电能，则风力发电机的发电功率约为（ ）
A. 1.0×105 WB. 1.1×105W
C. 1.8×105WD. 3.6×105W
【答案】B
【解析】设t时间内通过发电机的风的质量为m
根据能量守恒定律得
解得
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
9. 一长为L的轻质细绳一端固定于O点、另一端系一质量为m的小球，将小球拉至细绳与竖直方向的夹角为α的A点由静止释放，小球经最低点B运动到与A点等高的C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 从A点到B点的过程中，重力做正功，绳子的拉力做负功
B. 在B点时，重力的功率为0
C. 达到B点时，小球的动量大小为
D. 小球能从A点运动到C点，像是“记得”自己的起始高度，是因为它的动量守恒
【答案】BC
【解析】A．从A点到B点的过程中，重力做正功，由于绳子的拉力与小球的速度方向总垂直，所以拉力对球不做功，故A错误；
B．在B点时，重力与速度方向垂直，所以此时重力的瞬时功率为0，故B正确；
C．从A点到B点的过程中，根据机械能守恒定律得
可得动量，故C正确；
D．小球能从A点运动到C点，动量方向不断变化，动量不守恒；能回到等高点是因为机械能守恒，故D错误。
故选BC。
10. 质量为和的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示，由图像可判断以下说法正确的是（ ）
A. 碰后两物体的运动方向相同
B. 碰后的速度大小为
C. 两物体的质量之比
D. 两物体的碰撞是弹性碰撞
【答案】BC
【解析】A．根据图像斜率表示速度可知碰后两物体运动方向相反，故A错误；
B．碰后的速度大小为
故B正确；
C．碰撞后的速度为
碰撞前的速度为
碰撞前的速度为0，根据动量守恒定律得
可得两物体的质量之比为
故C正确；
D．碰撞前系统的总动能为
碰撞后系统的总动能为
则有
可知两物体的碰撞不是弹性碰撞，故D错误。
故选BC。
11. 光滑水平面上放有质量分别为2m和m的物块A和B，用细线将它们连接起来，两物块中间加有一压缩的轻质弹簧（弹簧与物块不相连），弹簧的压缩量为x。现将细线剪断，两物块刚要离开弹簧时物块A的速度大小为v，则（ ）
A. 物块A从开始运动到刚要离开弹簧时的位移大小为
B. 物块A从开始运动到刚要离开弹簧时的位移大小为
C. 物块开始运动前，弹簧的弹性势能为
D. 物块开始运动前，弹簧的弹性势能为
【答案】AD
【解析】AB．取水平向左为正方向，根据系统动量守恒得
又因为
解得物块A的位移大小
故A正确，B错误；
CD．由动量守恒定律可得
物块B刚离开弹簧时的速度大小
由系统机械能守恒可得物块开始运动前弹簧的弹性势能
故C错误，D正确。
故选AD。
12. 太阳系各行星几乎在同一水平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行至某地外行星和太阳之间且三者几乎排成一条直线时观察到的现象，在天文学中被称为“行星冲日”。北京时间2024年12月8日，我们迎来了一次特别的木星冲日。这次冲日时，木星正好运行至近日点附近，这意味着木星距离地球更近，看起来也更大、更亮。已知地球和各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，地球公转轨道半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，符号“AU”，即1AU=1天文单位。根据以上信息分析下列说法正确的是（ ）
A. 各地外行星中火星受太阳引力最大
B. 木星公转周期超过10年
C. 各地外行星中海王星两次冲日的时间间隔最短
D. 各地外行星中海王星两次冲日的时间间隔最长
【答案】BC
【解析】A．各地外行星质量未知，故不能确定各行星所受太阳引力的大小，故A错误；
B．由开普勒第三定律得年，故B正确；
CD．设冲日时间间隔为t，则
得
T外越大，则t越小，由开普勒第三定律知海王星周期最大，故海王星的冲日时间间隔最短，故C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 某实验小组用如图所示的装置，做验证机械能守恒定律的实验。当地重力加速度为：
(1)电磁铁通过铁夹固定在铁架台上，给电磁铁通电，小球被吸在电磁铁下方（光电门的正上方）。电磁铁断电，小球由静止释放，测得小球通过光电门所用时间为，测得小球直径为，电磁铁下表面到光电门的距离为，根据测得数值，得到表达式_______（用已知和测得的物理量表示）在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律得到验证；
(2)若保持电磁铁位置不变，改变光电门的位置，重复上述实验，得到多组及小球通过光电门的时间，为了能通过图像直观地得到实验结果，需要作出_____（填“”“”“”或“”）图像，当图像是一条过原点的倾斜直线时，且在误差允许的范围内，斜率等于___________（用已知和测得的物理量表示），则机械能守恒定律得到验证；
(3)下列措施可以减小实验误差的是______。
A.选用直径较小，质量较大的小球 B.选用直径较大，质量较大的小球
C.电磁铁下表面到光电门的距离适当大些 D.尽量让小球球心通过光电门
【答案】(1) (2) (3) ACD
【解析】(1)由机械能守恒有
故要验证的表达式为。
(2)由得
即为了直观地得到实验结果，应作图像，在误差允许的范围内图像的斜率为，则机械能守恒定律得到验证。
(3)AB．为了减少实验误差，应选用质量大、体积小的小球，选项A正确，选项B错误；
CD．电磁铁下表面到光电门的距离适当大些可以减小长度及速度测量的误差，尽量让小球球心通过光电门，减小因小球遮光长度不是直径引起的误差，选项C、D正确。
故填ACD。
14. 天立的同学借助图所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车​前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连，接通打点计时器电源后，让小车以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为，得到的纸带如图所示，已将各计数点之间的距离标在图上。
（1）图中的数据有、、、四段，计算小车碰撞前的速度大小​___________，计算两车碰撞后的速度大小应选___________段。
（2）若小车1的质量（含橡皮泥）为，小车的质量为，根据纸带数据，两小车碰前的总动量___________，碰后两小车总动量___________，（结果保留三位有效数字）。你认为出现此结果的原因可能是___________。
（3）关于实验的操作与反思，下述说法正确的是___________。
A．实验中小车1必须从静止释放
B.若小车1前端没贴橡皮泥，不影响实验验证
C.上述实验装置不能验证弹性碰撞规律
D上述实验装置能验证弹性碰撞规律
（4）如果在测量小车1的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比，将___________填“偏大”或“偏小”或“相等”。
【答案】 （1）1.712 （2）0.685 0.684 ⑤针孔与纸带之间有摩擦 （3）C （4） 偏小
【解析】（1）碰前的速度应选段的平均速度
故填1.712；
碰撞过程是一个变速运动的过程，两车碰撞后的一起做匀速直线运动，在相同的时间内通过相同的位移，应选段来计算碰后共同的速度，故填。
（2）碰前的动量
故填0.685；
碰后速度
因此碰后的动量
故选0.684；
现此结果的原因可能是针孔与纸带之间有摩擦，故填针孔与纸带之间有摩擦；
（3）A．实验中小车不能从静止释放，平衡摩擦力后如果从静止释放小车，小车所示合力为零，小车将静止在长木板上，不能完成实验，故A错误；
B．若小车前端没贴橡皮泥，碰撞后两车不能粘在一起，不能测出碰撞后小车的速度，会影响实验验证，故B错误；
CD．上述实验两小车的碰撞是完全非弹性碰撞，碰撞过程系统机械能不守恒，该装置不能验证弹性碰撞规律，故C正确、D错误。
故选C。
（4）设橡皮泥质量为，碰童过程中应满足
如果在测量小车的质量时，忘记粘橡皮泥，则碰前动量测量值
碰后动量的测量值
显然
因此所测系统碰前的动量小于系统碰后的动量，故填偏小。
15. 如图所示，半径R＝0.5m的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台静止不转动时，将一可视为质点的小物块放入陶罐内，小物块恰能静止于陶罐内壁的A点，且A点与陶罐球心O的连线与对称轴OO'的夹角θ＝37°。已知sin37°＝0.6，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。
（1）求物块与陶罐内壁之间的动摩擦因数；
（2）当转台绕转轴匀速转动时，若物块在陶罐中的A点与陶罐一起转动且所受的摩擦力恰好为零，求转台转动的角速度。
【答案】（1）0.75 （2）5rad/s
【解析】
【小问1解析】
对物块受力分析如图1所示，由于物块恰好静止，由平衡条件得
，且
解得
【小问2解析】
物块受到的摩擦力恰好为零时，受力分析如图2所示
由圆周运动的条件得
物块做圆周运动的半径
解得
16. 电影《火星救援》的热映，激起了人们对火星的关注。若宇航员在火星表面将小球竖直向上抛出，取抛出位置的位移x＝0，从小球抛出开始计时，以竖直向上为正方向，小球运动的图像如图所示（其中a、b均为已知量）。已知火星的半径为R，引力常量为G，忽略火星的自转。求：
（1）火星表面的重力加速度g；
（2）火星的密度ρ及其第一宇宙速度v。
【答案】（1） （2），
【解析】
【小问1解析】
小球抛出后位移与时间关系式为
变形可得
所以图像的斜率
解得
【小问2解析】
设小球的质量为，则小球在火星表面所受重力等于万有引力，即
又有
解得
设质量为的探测器在近火轨道做匀速圆周运动，则有
解得
17. 如图所示，在光滑水平面AB上，质量m=2kg的物块将左端固定的弹簧压缩至A点后由静止释放，物块离开弹簧后以v0=4m/s的速度滑上长度L=2m，以v1=3m/s的速度逆时针转动的水平传送带。已知物块可视为质点，物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，传送带与轮子间无相对滑动，忽略空气阻力。求：
（1）弹簧压缩至A点时的弹性势能Ep；
（2）物块从滑上传送带到第一次离开传送带的过程中摩擦力对物块所做的功W。
【答案】（1）16J （2）−7J
【解析】
【小问1解析】
物块未滑上传送带之前，对弹簧和物块系统，由机械能守恒定律可得
解得
【小问2解析】
物块在传送带上做减速运动加速度大小
则速度减为零时向右滑行的距离
然后物块向左加速运动，直到与传送带共速，最终以v1=3m/s的速度离开传送带，该过程中摩擦力对物块做功
解得
18. 如图所示，固定光滑斜面在P点与水平地面平滑连接，用轻质细线悬挂的小球（可视为质点）沿x轴排列，小球下端均恰好与水平地面接触，P点与第1个小球及相邻两小球间的距离均为s=2m，悬挂小球的细线长分别为L1、L2、L3…（图中只画出三个小球，其中L1=1.28m）。将一滑块（可视为质点）在斜面上的A点由静止释放，滑块沿斜面滑下后与小球发生弹性碰撞，碰后小球均恰能在竖直平面内做完整的圆周运动并再次与滑块发生弹性碰撞。已知滑块与小球的质量均为m，滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.3，重力加速度g取10m/s2，不计滑块在P点的能量损失。求：
（1）滑块与第1个小球碰撞后小球的速度v；
（2）A点距水平地面的高度h；
（3）滑块能与几个小球发生碰撞。
【答案】（1）8m/s （2）3.8m （3）6个
【解析】
【小问1解析】
对于第1个小球从最低点到最高点的过程，由机械能守恒定律得
在最高点，由牛顿第二定律得
解得v=8m/s
【小问2解析】
设滑块与第1个小球碰撞前、后的速度分别为v0和v1
根据动量守恒定律得
根据机械能守恒定律得
解得，
对滑块，从P点到与小球相碰，由动能定理得
下滑过程有
解得
【小问3解析】
因滑块与小球质量相等且碰撞过程中机械能守恒，滑块与小球碰撞交换速度，小球在竖直平面内做圆周运动，其机械能守恒；设滑块在水平地面滑行的总距离为s0，由动能定理得
代入数据解得
则
故滑块只能与6个小球发生碰撞。
行星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
轨道半径R/AU
1.0
1.5
5.2
9.5
19
30