山东省聊城市2024-2025学年高一下学期7月期末物理试题（解析版）

这是一份山东省聊城市2024-2025学年高一下学期7月期末物理试题（解析版），共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。
本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。所有试题的答案均在答题卡的指定位置作答，在试卷上作答不得分。
一、单项选择题：本题共8个小题，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. 在研究物理现象和解决物理问题时，使用的思想方法多种多样。下列关于教材中的几幅插图说法正确的是（ ）
A. 图甲中，证明质点在A点的速度方向沿过A点的切线方向时运用了等效替代法
B. 图乙中，在定性探究影响电荷间相互作用力因素时运用了模拟法
C. 图丙中，在研究均匀带电球体外附近一点的电场强度时运用了理想模型法
D. 图丁中，在定量研究电荷之间相互作用力时运用了对称等分法和微小量放大法等方法
【答案】D
【解析】A．图甲中，证明质点在A点的速度方向沿过A点的切线方向时运用了极限法，故A错误；
B．图乙中，在定性探究影响电荷间相互作用力因素时运用了控制变量法，故B错误；
C．图丙中，在研究均匀带电球体外附近一点的电场强度时运用了等效替代法，故C错误；
D．图丁中，在定量研究电荷之间相互作用力时运用了对称等分法和微小量放大法等方法，故D正确。
故选D。
2. 电动夯实机是日常道路施工过程中常用的工具，能够大大提高筑路工人的工作效率。如图所示是某电动夯实机的结构示意图，该电动夯实机由电动机、底座和偏心轮三部分组成，其中偏心轮包括飞轮和配重物。配重物的质量为m，夯实机其他部分的总质量为M，配重物的重心到轮轴的距离为r，重力加速度为g。在电动机带动下，偏心轮在竖直平面内做匀速圆周转动。当偏心轮上的配重物转到顶端时，刚好使底座与地面之间无压力。下列判断正确的是（ ）
A. 配重物转到最低点时受到重力、弹力和向心力的作用
B. 配重物转动到最高点时处于平衡状态
C. 配重物转到最高点时与飞轮间的弹力大小为Mg
D. 偏心轮转动的角速度为
【答案】C
【解析】A．配重物转到最低点时受到重力和弹力作用，重力和弹力的合力提供向心力，故A错误；
B．配重物在竖直平面内做匀速圆周转动，所以转动到最高点时合力提供向心力，不是处于平衡状态，故B错误；
C．当偏心轮上的配重物转到顶端时，刚好使底座与地面之间无压力，则此时配重物与飞轮间的弹力大小为，故C正确；
D．配重物转到最高点时，根据牛顿第二定律可得
联立解得偏心轮转动的角速度为，故D错误。
故选C。
3. 图甲所示是某游乐场一种名为“旋转跷跷板”的游戏装置，跨坐在跷跷板两端的游戏者不仅可以绕转轴旋转，同时还可以上升和下降。如图乙所示，游戏者A质量为2m，游戏者B质量为m，两侧跷跷板相互垂直且长度均为L。某次游戏时游戏者A控制跷跷板，使二人只在水平面内绕竖直转轴以角速度匀速旋转，游戏者B一侧跷跷板和竖直方向的夹角为60°，游戏者均可视为质点，下列说法正确的是（ ）
A. A、B做匀速圆周运动的半径之比为
B. A、B做匀速圆周运动的线速度大小之比为
C. A、B做匀速圆周运动的向心加速度之比为
D. A、B做匀速圆周运动向心力大小之比为
【答案】D
【解析】A．A、B做匀速圆周运动的半径之比为，故A错误；
B．两球做匀速圆周运动的角速度相等，根据可知，A、B做匀速圆周运动的线速度大小之比为，故B错误；
C．根据可知，A、B做匀速圆周运动的向心加速度之比为，故C错误；
D．根据可知，A、B做匀速圆周运动的向心力大小之比为，故D正确。
故选D。
4. 如图所示是某卫星发射过程中的变轨示意图，卫星在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，当运动到点A时第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道Ⅱ的远地点B时，再次变轨进入运行轨道Ⅲ并做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星沿轨道Ⅱ运行的周期大于卫星沿轨道Ⅲ运行的周期
B. 卫星在轨道Ⅱ经过点A的速度大于卫星在轨道Ⅰ经过点A的速度
C. 卫星在轨道Ⅲ经过点B的加速度一定大于卫星在轨道Ⅱ经过点A的加速度
D. 在任意相等时间内，卫星在轨道Ⅰ上与地心连线扫过的面积等于在轨道Ⅱ上与地心连线扫过的面积
【答案】B
【解析】A．根据开普勒第三定律，由于轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅲ的半径，所以卫星沿轨道Ⅱ运行的周期小于卫星沿轨道Ⅲ运行的周期，故A错误；
B．卫星从低轨道变轨到高轨道，需要在变轨处点火加速，所以卫星在轨道Ⅱ经过点A的速度大于卫星在轨道Ⅰ经过点A的速度，故B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
解得
可知卫星在轨道Ⅲ经过点B的加速度一定小于卫星在轨道Ⅱ经过点A的加速度，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，同一轨道上，在任意相等时间内，卫星与地心连线扫过的面积相等；但轨道Ⅰ与轨道Ⅱ是不同轨道，所以在任意相等时间内，卫星在轨道Ⅰ上与地心连线扫过的面积与在轨道Ⅱ上与地心连线扫过的面积不相等，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，质量均为m两带电小球A和B用两根长度均为l的绝缘轻绳悬挂在P点，两小球处于静止状态，轻绳与竖直方向的夹角分别为和。A球所带电荷量大小为，B球所带电荷量大小为，已知，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小球A所受电场力一定沿水平方向
B. 小球A在小球B处产生的场强大小一定为
C. P点的电场强度一定沿竖直方向
D.
【答案】A
【解析】AD．小球受到重力、拉力和库仑斥力作用，由于两球质量相等，重力相等，库仑斥力相等（相互作用力，大小相等，与小球所带电荷量无关），两绝缘轻绳长度相等，根据对称性可知，两球一定处于同一水平面上，所以小球A所受电场力一定沿水平方向，两轻绳与竖直方向的夹角一定相等，即，故A正确，D错误；
B．以B为对象，根据平衡条件可得
可得小球A在小球B处产生的场强大小为，故B错误；
C．两球在P点处产生的场强水平分量分别为，
由于，则有，所以P点的电场强度不沿竖直方向，故C错误。
故选A。
6. 如图所示是某高压除尘装置的示意图，平板电极上的过滤材料经过静电驻极处理后，其表面形成持久的静电场，可以持续吸附空气中带负电荷的微小颗粒。针状电极与过滤材料间形成的电场如图所示，b为ac的中点，bd连线平行于过滤材料，平板电极和针状电极之间的电压始终不变，下列说法正确的是（ ）
A. a点电势一定比c点的电势高
B. b、d两点电势一定相等
C. 带电颗粒由a点运动到b点过程中电场力做功一定比由b点运动到c点电场力做功多
D. 若针状电极向下移动一小段距离，a点电势会升高
【答案】C
【解析】A．根据沿电场方向电势逐渐降低，可知a点电势一定比c点的电势低，故A错误；
B．等势面与电场方向垂直，则图中过b点的等势面不会过d点，所以b、d两点电势不相等，故B错误；
C．根据图中电场线的疏密程度可知，从a点到c点，场强逐渐减小，则带电颗粒受到的电场力逐渐减小，又b为ac的中点，所以带电颗粒由a点运动到b点过程中电场力做功一定比由b点运动到c点电场力做功多，故C正确；
D．若针状电极向下移动一小段距离，相当于a点更靠近带负电的针状电极，则a点电势会降低，故D错误。
故选C。
7. 如图甲、乙所示，两平行板电容器和分别与电源E和静电计相连，两电容器极板间均有一带电液滴处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A. 若将下极板向左移动一小段距离，液滴会向上运动，静电计指针偏角变大
B. 若将下极板往上移动一小段距离，液滴仍能静止，静电计指针偏角不变
C. 若将下极板往上移动一小段距离，液滴仍能静止不动
D. 若将下极板向左移动一小段距离，液滴会向上运动
【答案】A
【解析】A．由于静电计所带电荷量很小，可认为的电荷量保持不变；若将下极板向左移动一小段距离，根据可知，电容减小，根据可知，板间电势差增大，静电计指针偏角变大；根据可知，板间场强增大，液滴受到的电场力增大，所以液滴会向上运动，故A正确；
B．若将下极板往上移动一小段距离，根据
可知板间场强不变，则液滴仍能静止；根据可知，电容增大，根据可知，板间电势差减小，静电计指针偏角变小，故B错误；
C．若将下极板往上移动一小段距离，由于与电源连接，所以板间电势差不变，根据可知，板间场强增大，液滴受到的电场力增大，所以液滴会向上运动，故C错误；
D．若将下极板向左移动一小段距离，根据可知，板间场强不变，则液滴仍能静止，故D错误。
故选A。
8. 太空中存在一个由两颗密度相同的球形恒星a和b构成的双星系统，两颗恒星绕O点做匀速圆周运动，恒星a的球心到O点的距离为l，恒星b的球心到O点的距离为2l。若已知恒星a的运动周期为T，万有引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 恒星a的向心加速度是恒星b向心加速度的
B. 恒星a的线速度是恒星b线速度的4倍
C. 恒星a的质量为
D. 恒星a表面的重力加速度是恒星b表面重力加速度的倍
【答案】D
【解析】A．双星角速度相同，向心加速度
相同，所以，A错误；
B．线速度
所以，B错误；
C．由万有引力提供向心力
得
解得
则，C错误；
D．恒星表面重力加速度满足
结合
得
得，D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4个小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，斜面顶端有一物块，斜面底端的固定挡板连结一轻质弹簧，弹簧平行斜面放置。物块在沿斜面向下的拉力F作用下以初速度沿斜面运动，一段时间后撤去拉力F，物块继续运动并压缩弹簧至最短长度，弹簧始终处于弹性限度内。整个过程中，拉力对物块做的功为，重力对物块做的功为，物块克服摩擦力做的功为，物块克服弹簧弹力做的功为。对于由物块和弹簧组成的系统，下列说法正确的是（ ）
A. 系统重力势能的变化量可表示为
B. 系统弹性势能的变化量可表示为
C. 系统动能的变化量可表示为
D. 系统机械能的变化量可表示为
【答案】BC
【解析】A．系统重力势能的变化量可表示为，故A错误；
B．系统弹性势能的变化量可表示为，故B正确；
C．系统动能的变化量可表示为，故C正确；
D．系统机械能的变化量可表示为，故D错误。
故选BC。
10. 在一次铅球比赛中，运动员在距离地面的位置将铅球以的初速度斜向上方抛出，初速度的方向和水平方向夹角为，重力加速度的大小取，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 铅球从抛出到落地的时间
B. 铅球从抛出到达轨迹最高点的时间
C. 铅球运动轨迹最高点到地面的距离
D. 铅球落地点到抛出点的水平距离
【答案】CD
【解析】B．铅球从抛出到达轨迹最高点的时间为，故B错误；
C．铅球从抛出到达轨迹最高点上升的高度为
则铅球运动轨迹最高点到地面的距离为，故C正确；
A．铅球从最高点到地面所用时间为
则铅球从抛出到落地的时间为，故A错误；
D．铅球落地点到抛出点的水平距离，故D正确。
故选CD。
11. 一辆质量为的汽车额定功率为，汽车由静止启动后沿平直路面行驶，若行驶过程中受到的阻力大小恒为，下列说法中正确的是（ ）
A. 行驶过程中汽车能够达到的最大速度为30m/s
B. 若汽车以额定功率启动，当车速为15m/s时，汽车瞬时加速度的大小为
C. 若汽车启动后以1m/s2的加速度做匀加速直线运动，则匀加速过程能维持30s
D. 若汽车启动后以1m/s2的加速度做匀加速直线运动，当汽车速度为15m/s时，汽车发动机的瞬时功率为52500W
【答案】ABD
【解析】A．行驶过程中汽车能够达到的最大速度为，A正确；
B．根据牛顿第二定律得
解得，B正确；
C．根据牛顿第二定律得
解得
匀加速运动的末速度
匀加速过程能维持的时间为，C错误；
D．汽车发动机的瞬时功率为，D正确。
故选ABD。
12. 如图所示，可视为质点的小物块P、Q用跨过理想定滑轮O的轻绳连接，P置于倾角为的光滑固定斜面上，Q穿在固定的竖直光滑杆上。初始时锁定P使轻绳的PO段与斜面平行，OQ段与杆的夹角为，杆上有一点M，OM的长度且与杆垂直。P释放后沿斜面下滑，当时，P、Q的速度同时达到最大值。已知P物体的质量，重力加速度的大小取，。下列说法正确的是（ ）
A. Q的质量B. Q的质量
C. Q运动到M点时的速度为0D. Q运动到M点时的速度为4m/s
【答案】AC
【解析】AB．当时，P、Q的速度同时达到最大值，此时P、Q的加速度均为0；以P为对象，根据平衡条件可得
以Q为对象，根据平衡条件可得
联立解得Q的质量为，故A正确，B错误；
CD．Q运动到M点时，此时P处于最低点，P的速度为0，根据系统机械能守恒可得
代入数据解得，故C正确，D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共6个小题，共60分。
13. 某物理兴趣小组的同学利用图甲所示电路探究“电容器的充、放电过程的特点”。电路中的电流传感器（相当于电流表）与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系。图甲中直流电源电压，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。
（1）当开关S与“2”端相连时，流过电流传感器的电流为______（选填“从上到下”或“从下到上”）；
（2）图乙中阴影部分的面积______（填“大于”“小于”或“等于”）；
（3）通过计算机拟合测得，则该电容器的电容为______F（保留两位有效数字）。
【答案】（1）从下到上 （2）等于 （3）0.12
【解析】
【小问1解析】
由图甲可知，电容器充完电后，上极板带正电，下极板带负电；当开关S与“2”端相连时，电容器放电，流过电流传感器的电流为从下到上。
【小问2解析】
根据可知，图乙中阴影部分的面积表示充完电后电容器所带的电荷量，阴影部分的面积表示电容器放电过程放出的电荷量，则等于。
【小问3解析】
通过计算机拟合测得，则有
则该电容器的电容为
14. 某实验小组的一名成员利用如图甲所示器材“验证机械能守恒定律”。打点计时器正常工作后释放纸带，纸带上点迹如图乙所示，选取三个连续的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、，重物的质量为m，重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。
（1）根据图乙中的标注，打下B点时重物的瞬时速度可表示为______。
（2）从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为______，动能的增加量为______。
（3）另一名成员采用传感器设计了新的实验方案验证机械能守恒定律，装置如图丙所示。他将宽度均为d的挡光片依次固定在圆弧轨道上，每个挡光片均沿半径方向，并测出各挡光片距离最低点的高度h，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过各挡光片的时间。实验中记录数据并绘制图像，若绘制出的图像是图中的______时，说明机械能守恒定律成立。
A. B.
C. D.
【答案】（1） （2） （3）D
【解析】
【小问1解析】
打下B点时重物的瞬时速度可表示为
【小问2解析】
从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为
动能的增加量为
【小问3解析】
设摆锤释放时高度为，若机械能守恒则有
整理可得
故选D。
四、计算题
15. 2025年6月14日，电磁监测卫星“张衡一号”02星发射升空，这是我国在地球物理场空间观测领域探测能力建设的又一重大成果，进一步提升我国对重大自然灾害的“天—空—地”立体监测能力。已知卫星绕地心做匀速圆周运动的线速度为v，角速度为，地球的半径为R，忽略地球自转。求：
（1）卫星离地面的高度h；
（2）地球表面的重力加速度g。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
卫星绕地球飞行的轨道半径为
卫星距离地球表面的高度
联立解得
【小问2解析】
设地球的质量为，卫星的质量为，卫星由受到的万有引力充当向心力有
设在地球表面上的物体质量为，其所受万有引力等于重力，则有
联立解得
16. 如图所示，水平方向的匀强电场平行于a、b、c三点所在的平面，ab两点的距离，bc两点的距离，ab连线沿电场方向，bc连线和ab连线的夹角。一个电荷量为的正电荷从a点水平向右移动到b点，电荷的电势能增加了，若规定a点电势为零，求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小和方向；
（2）c点的电势和电荷在c点的电势能。
【答案】（1），水平向左 （2），
【解析】
【小问1解析】
该正电荷从点移到点电势能增加，说明电场力做负功，电场强度方向水平向左。
根据功能关系
电场力做功为
联立解得电场强度的大小为
【小问2解析】
沿电场线方向、两点间的距离
、两点间的电势差
又因为
规定a点电势为零，可得c点的电势为
则电荷在点的电势能
17. 如图甲所示，在真空环境中，粒子源P可沿着中心线源源不断地产生大量电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，带电粒子从粒子源飞出时的速度可忽略不计。粒子沿着细小狭缝进入两平行金属板AB间的加速电场，AB间的加速电压为，加速后的粒子沿中心线进入两平行金属板CD间的偏转电场，CD两板间的偏转电压随时间t按照图乙所示规律变化，电压变化周期为T，T远大于一个粒子在偏转电场中运动的时间，可认为该粒子穿越偏转电场过程中偏转电压不变。CD板长均为L且垂直于B板，极板间距为d，荧光屏M垂直于CD板放置，距CD板右边缘，偏转电场极板间距及荧光屏足够大，粒子均能从偏转电场飞出打到荧光屏上，不考虑粒子重力及电场的边缘效应。求：
（1）粒子离开B板进入偏转电场时的速度v；
（2）粒子离开偏转电场时的速度与中心线最大偏角的正切值；
（3）粒子打在荧光屏上的光点形成一条亮线，求亮线的长度s。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
在加速电场中，由动能定理
解得
【小问2解析】
在偏转电场中，粒子做类平抛运动。在平行中心线方向上，
在垂直中心线方向上
速度偏角的正切值
又根据牛顿第二定律
电场力的性质，
联立解得
当取最大值时，偏角最大，带入解得
【小问3解析】
粒子在偏转电场中运动时，垂直中心线方向上的最大偏移量为
粒子打到荧光屏时距离中心位置为Y，有
根据对称性，亮线的长度
联立解得
18. 如图所示，轻质弹簧的左端与固定在水平地面上的挡板连接，弹簧处于原长时右端位于A点，并与一质量为的滑块接触但不连接。距A点处固定有一半径的半圆形轨道，轨道上的P、Q是轨道的三等分点。滑块在外力的推动下向左压缩弹簧右端至N点后锁定，某时刻由静止释放滑块，滑块由轨道竖直直径的最低点B进入轨道后，在一始终沿运动切线方向的外力作用下做匀速圆周运动，到达轨道最高点C点时撤去外力，滑块从C飞出后恰好落在A点。已知滑块与水平地面间的动摩擦因数，滑块与半圆形轨道间的动摩擦因数，弹簧的劲度系数，弹簧弹性势能的表达式为（x为弹簧的形变量），重力加速度的大小取。求：
（1）滑块在半圆形轨道内做匀速圆周运动的速度大小v；
（2）滑块在P点和Q点所受支持力的大小的比值；
（3）从滑块由静止释放到滑块运动到C点过程中因摩擦而产生的热量Q。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
滑块从点飞出后做平抛运动：在竖直方向上
在水平方向上
解得
【小问2解析】
由于、是半圆形轨道的三等分点，连线、连线与竖直方向的夹角均为
分别对滑块在和受力分析，由牛顿第二定律得：在点
在点
又
解得
【小问3解析】
在滑块由点运动到点的过程中，根据能量守恒定律
解得
这个过程中由于摩擦产生的热量
滑块进入半圆形轨道后，滑块位于过点的水平线以下任意一点时
设连线与竖直方向的夹角为，
此时滑块受到的摩擦力
在点附近取极短圆弧，克服摩擦力做功为
当滑块位于点关于过点的水平线的对称点点时，
滑块在受到的摩擦力
在点附近取极短圆弧，克服摩擦力做功为
可得
同理，对于滑块在半圆轨道上的整个运动过程，
克服摩擦力做的总功
根据功能关系，滑块在半圆形轨道上由于摩擦产生的热量
从滑块由静止释放到滑块运动到点过程中因摩擦而产生的热量
解得