陕西省延安市第一中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（解析版）-A4

这是一份陕西省延安市第一中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（解析版）-A4，共15页。试卷主要包含了本试卷分第I卷两部分，考试结束后，将答题卡一并交回等内容，欢迎下载使用。
（满分100分，考试时间为75分钟）
注意事项：
1.本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、试卷类型信息填涂在答题卡上，并将自己的姓名、准考证号、座位号填写在试卷上。
2.作答第1卷时，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，再选涂其它答案标号。涂写在本试卷上无效。
3.作答第Ⅱ卷时，将答案书写在答题卡上，书写在本试卷上无效。
4.考试结束后，将答题卡一并交回。
第1卷
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 在真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F．如果保持它们之间的距离不变，将它们各自所带的电荷量减小到原来的一半，那么它们之间静电力的大小等于（ ）
A. 4FB. 2FC. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由库仑定律的公式可知：，如果保持它们之间的距离不变，将它们各自所带的电荷量减小到原来的一半，它们之间静电力为：，故D正确，ABC错误．
2. 如图为飞行特技表演时飞机在竖直面内俯冲后又拉起的情景，这一过程可看作半径为R的匀速圆周运动．设飞机通过最低点时速度大小为v，飞行员的质量为m．则飞机在最低点时座椅对飞行员的支持力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】飞机在竖直平面内做匀速圆周运动，经过最低点时，飞行员受到竖直向下的重力G，座椅的竖直向上的支持力F′，它们的合力提供向心力，加速度方向竖直向上，合力方向竖直向上，根据牛顿第二定律分析得知：，故C正确，ABD错误．
3. 如图为蹦床运动示意图，A为运动员到达的最高点，B为运动员下落过程中刚接触蹦床时的位置，C为运动员到达的最低点。若不计空气阻力和运动员与蹦床作用过程中的机械能损失，运动员自A落至C的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. A至C，只有重力和蹦床弹力做功，运动员机械能守恒
B. A至C，蹦床增加的弹性势能等于运动员减小的重力势能
C. B至C，蹦床弹力对运动员做负功，运动员动能一直在减小
D. B至C，运动员的重力势能与蹦床的弹性势能之和不变
【答案】B
【解析】
【详解】AB．从A至C，重力和蹦床弹力对运动员做功，运动员机械能减小，弹簧弹性势能增加，运动员和蹦床的系统机械能守恒，故蹦床增加的弹性势能等于运动员减小的重力势能，故A错误，B正确；
C．B至C，重力先大于弹力，加速度向下，后重力小于弹力，加速度向上，即运动员先加速后减速运动，动能先增加后减小，故C错误；
D．系统机械能守恒，运动员的重力势能、动能、蹦床的弹性势能之和不变，故D错误。
故选B。
4. 某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是
A. 粒子必定带负电荷
B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C. 粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能
D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能
【答案】D
【解析】
【详解】A.粒子在电场里做曲线运动，由曲线运动的规律可知，粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧，
因电场线向右上方，则粒子一定带正电，故A错误；
B.电场线越密粒子受到的电场力越大，加速度越大，由图可知，M点的电场线比N点疏，则粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度，故B错误；
CD. 粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧，由M运动到N，电场力与位移夹角为锐角，则电场力做正功，电势能减小，动能增大，故D正确C错误。
故选D。
5. 如图甲，辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成，如图乙为提水设施工作原理简化图，某次从井中汲取m=2kg的水，辘轳绕绳轮轴半径为r=0.1m，水斗的质量为0.5kg，井足够深且并绳的质量忽略不计，t=0时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动向上提水桶，其角速度随时间变化规律如图丙所示，g取10m/s2，则（ ）

A. 水斗速度随时间变化规律为（所涉及物理量均用国际单位制）
B. 井绳拉力大小恒定，其值为25N
C. 0~10s内水斗上升的高度为4m
D. 0~10s内井绳拉力所做的功为255J
【答案】D
【解析】
【详解】A．由丙图知
水斗速度随时间变化规律为
（所涉及物理量均用国际单位制）
A错误；
B．水斗匀加速上升时的加速度
根据牛顿第二定律
解得
井绳拉力大小
B错误；
C．0~10s内水斗上升的高度为
C错误；
D．0~10s内井绳拉力所做的功为
D正确。
故选D。
6. 2021年2月10日，“天问一号”顺利被火星捕获，经过多次变轨后在离火星表面高为（k为常数，R为火星的半径）的圆轨道上做匀速圆周运动，运动的周期为T，则火星的第一宇宙速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】设火星的第一宇宙速度为，由题意知
对“天问一号”卫星，有
联立解得
故选B。
（改编）
7. 如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地两板间有一个正试探电荷固定在P点，正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（ ）
A. 静电计指针张角变小B. 正电荷在P点的电势能增大
C. 静电计指针张角不变D. 正电荷在P点的电势能不变
【答案】A
【解析】
【详解】AC．将负极板缓慢向右平移一小段距离，两极板间的距离减小，根据电容的决定式

可知电容C增大，而电容器的电荷量Q可认为不变，由
可知板间电压U减小，因此静电计指针张角变小，故A正确，C错误；
BD．板间场强为
可知E不变，P点到负极板距离减小，由公式U=Ed得，P点的电势降低，则正电荷在P点的电势能变小，故BD错误。
故选A。
二、多选题：本题共3个小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全得3分，选错得0分。
8. 如图所示，M、N两点位于同一水平线上，从M、N点分别沿同一水平方向抛出甲、乙两个质量相同的小球，速度分别为和，不计空气阻力，两球的运动轨迹在空中相交，则（ ）
A. 甲球先于乙球抛出，才能在空中相碰
B. 两球同时抛出，才能在空中相碰
C. 若两球不相碰，则在下落过程中，重力做功的平均功率不同
D. 若两球不相碰，则在小球即将落地时，重力的瞬时功率相同
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．根据
解得
由于M、N两点位于同一水平线上，若两球相碰则下降的竖直高度相等，可知两球同时抛出，才能在空中相碰，A错误；B正确；
C．根据
解得
可知，两球落地时间相等，根据
可知，若两球不相碰，则在下落过程中，重力做功的平均功率相同，C错误；
D．根据
，
解得
可知，若两球不相碰，则在小球即将落地时，重力瞬时功率相同，D正确。
故选BD。
9. 2021年4月29日，中国“天宫”空间站“天和核心舱”在海南文昌发射场发射升空，并准确进入预定轨道，意味着我国载人航天工程空间站组装建设进入了新的阶段。已知天和核心舱在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球的自转。根据以上数据可求出的物理量是（ ）
A. 地球的平均密度B. 卫星受到的万有引力
C. 天和核心舱在轨飞行的速度D. 地球的半径
【答案】ACD
【解析】
【详解】ABD．设地球半径为，由黄金代换公式

舱体做圆周运动的半径为，舱体受到的万有引力提供向心力
化简得
两式联立可求解地球的半径R、质量M；卫星的质量未知，不能求解卫星受到的万有引力；
地球的体积为
则

由此可解出地球的密度，所以AD正确，B错误；
C．由圆周运动物理量的关系得
其中可求，所以舱体做圆周运动的线速度和角速度均可计算，C正确；
故选ACD。
10. 如图所示，光滑水平平台上有一个质量为m的物块，站在地面上的人用跨过定滑轮的绳子向右拉动物块，不计绳和滑轮的质量及滑轮的摩擦，且平台边缘离人手作用点竖直高度始终为h．当人以速度v从平台的边缘处向右匀速前进位移x时，则（ ）
A. 在该过程中，物块运动是加速的
B. 在该过程中，人对物块做的功为
C. 在该过程中，人对物块做的功为
D. 人前进x时，物块的运动速率为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．将人的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示
在沿绳子方向上的分速度等于物块的速度，物块的速度为
根据题意可知，其夹角在减小，因此由上述式子可知物体的速度增大，即物体做加速运动，故A正确；
BCD．当人从平台的边缘处向右匀速前进了x，此时物块的速度大小为
根据动能定理得
故ABD正确，C错误。
故选ABD。
第Ⅱ卷
三、实验题：本题共2小题，共16分。
11. 图甲是“研究平抛物体的运动"的实验装置图。
（1）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为__________m/s。（g取9.8m/s2）
（2）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每格的边长L=5cm，通过实验记录小球运动途中的三个位置，如图丙，则该球做平抛运动的初速度为__________m/s，B点的竖直分速度为__________m/s。（g取10m/s2）
【答案】（1）1.6 （2） ①. 1.5 ②. 2
【解析】
【小问1详解】
图乙可知，时，，在竖直方向有
可得小球平抛运动的时间为
则小球做平抛运动的初速度为
【小问2详解】
[1]竖直方向根据
代入数据解得
则该球做平抛运动的初速度为
[2]B点的竖直分速度为
12. 某同学设计了如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律，轻质动滑轮下方悬挂重物A，轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，用手托住重物B，使重物A、B处于静止状态。在重物A、B上分别固定相同的遮光片，测得重物A及遮光片、重物B及遮光片的质量均为m，重力加速度为g。用题中已知或测得的物理量字母回答下列问题：
（1）测量遮光片的宽度为d，要使两遮光片分别同时到达两光电门1和2，则A上遮光片到光电门1的距离和B上遮光片到光电门2的距离的关系是__________。
（2）释放B后，A的加速度大小为__________。
（3）已知两遮光片分别同时到达两光电门1和2，A上遮光片通过光电门1的时间为t，则A通过光电门1时的速度为__________，B上遮光片通过光电门2的时间为__________。
（4）已知A上遮光片到光电门1的距离为h，若满足关系式gh=__________。则A、B组成的系统机械能守恒。
【答案】（1）
（2）
（3） ①. ②.
（4）
【解析】
【小问1详解】
由动滑轮的特点和题图可知，在相同时间内，B下降的高度是A上升高度的两倍，所以要使两遮光片分别同时到达两光电门1和2，则A上遮光片到光电门1的距离和B上遮光片到光电门2的距离的关系是
【小问2详解】
由公式
可知B的加速度是A加速度的2倍，即
对B受力分析，设细绳中拉力为，由牛顿第二定律有
对A受力分析，由牛顿第二定律有
联立解得
所以释放B后，A的加速度大小为。
【小问3详解】
[1][2]已知两遮光片分别同时到达两光电门1和2，A上遮光片通过光电门1的时间是，则A通过光电门1时的速度为
由速度公式可知，由于B的加速度是A的加速度的两倍，所以同一时刻，B的速度是A的速度的2倍，即
又
所以B上遮光片通过光电门2的时间为
【小问4详解】
已知A上遮光片到光电门1的距离为，当A上升时，B下降，由机械能守恒得
将，，代入化简即得到
四、计算题：本题共3小题，共38分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后的答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示，在匀强电场中，将带电荷量q=-6×10-6C的电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了2.4×10-5J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.2×10-5J的功。
（1）求A、B两点间的电势差UAB和B、C两点间的电势差UBC；
（2）如果规定B点的电势为零，则A点和C点的电势分别为多少？
（3）作出过B点的一条电场线。
【答案】（1）4V；-2V；（2）4V，2V；（3）
【解析】
【详解】（1）根据电场力做功与电势差的关系得
（2）根据电势差的定义式
所以
，
（3）AB的中点D的电势为
连接CD，CD为等势线，电场线与等势线垂直，且由高电势指向低电势，如图所示
14. 假定某汽车额定功率为80kW，在平直的公路上行驶的最大速度为20m/s，质量为2×103kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s2，运动过程中阻力不变，求：
（1）汽车所受的阻力大小。
（2）汽车匀加速运动的时间。
（3）速度为16m/s时汽车的加速度大小。
【答案】（1）；（2）5s；（3）
【解析】
【详解】（1）由题意可知，当汽车达到最大速度时
F牵=Ff
则
P额=Ffvmax
解得
（2）在匀加速阶段，由牛顿第二定律得
F-Ff=ma
则
当汽车达到额定功率时
P额=Fv
解得
匀加速运动的时间为
（3）16m/s>10m/s，此时汽车发动机的功率已为额定功率，牵引力
所以汽车的加速度为
15. 如图所示，一固定在竖直面内的半径为的光滑半圆圆弧轨道在竖直直径的下端A点与一水平面平滑衔接。一质量为的小滑块（可视为质点）静置在水平面上的P点，P点到A点的距离为，小滑块与水平面之间的动摩擦因数为。小滑块在水平力的作用下开始沿水平面向右运动，F作用了的距离后撤去。重力加速度为。求：
（1）小滑块到达A点时对圆弧轨道的压力；
（2）小滑块能够上升的最大高度；
（3）为了使小滑块能冲上圆弧轨道且在圆弧轨道上运动时不脱离圆弧轨道，拉力F在水平面上的作用距离x应满足的条件。
【答案】（1）20N；（2）0.1m；（3）或
【解析】
【详解】（1）由P到A的过程：
在A点时

由牛顿第三定律得压力
（2）设小滑块能够上升的最大高度为h，则：
（3）设滑块恰好能到A时，拉力F作用距离为x1：
设滑块恰好能到与圆心O等高C点时，拉力F作用距离为x2：
若滑块能够到达B点，拉力F作用距离为，则：
由动能定理
所以使小滑块能冲上圆弧轨道又不脱离圆弧轨道，拉力F作用距离x应满足的条件是：