四川省泸州市高级中学校2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题（有答案）

这是一份四川省泸州市高级中学校2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题（有答案），共22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：75分钟；试卷满分：100分）
一、选择题（本题共10小题，1-7题每小题4分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的；8-10题有多个选项符合要求，全部选对6分，不全得3分，有错选或不选得0分，共46分）
1. 小华坐在游乐场的旋转木马上，绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动。关于小华做匀速圆周运动的过程中，下列物理量保持不变的是（ ）
A. 合外力B. 动能C. 动量D. 加速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．合外力提供向心力，方向始终指向圆心并不断变化，故合外力变化，故A错误；
B．动能是标量，由公式可知，速度大小不变，因此动能保持不变，故B正确；
C．动量是矢量，计算公式为，速度方向变化导致动量方向变化，故动量变化，故C错误；
D．加速度为向心加速度，方向指向圆心且不断变化，故加速度变化，故D错误。
故选B。
2. 质量为m、初速度为零的物体，在按不同规律变化的合外力作用下都通过位移x0。下列各种情况中合外力做功最多的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由力做功公式可知W=Fx，则F-x图象中，图象与坐标轴围成的面积表示力F所做的功，由图象可知，C图象中围成的面积最大，所以C中合外力做功最多，故C正确，ABD错误。
故选C。
3. A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点，其加速度变大且速度增大的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知，微粒的速度增大，加速度增大，即微粒所受电场力变大，电场强度变大，电场线变密，速度方向与加速度方向相同，由于微粒带负电，电场力的方向与电场强度方向相反，即A到B速度向右，加速度向右，场强向左，电场线变密。
故选D。
4. 从地面竖直向上抛出一物体，取地面为重力势能零点，该物体的机械能E总和重力势能Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度g取10m/s2。由图中数据可得（ ）
A. 物体的质量为1kg
B. h=0时，物体的速率为10m/s
C. h=2m时，物体的动能Ek=40J
D. 从地面至h=4m，物体的动能减少80J
【答案】B
【解析】
【详解】A．物体在h=4m时的重力势能为80J，可得物体的质量为
选项A错误；
B．h=0时，物体的机械能即动能为100J，则速率为
选项B正确；
C．由图可知，h=2m时，物体的机械能为90J，重力势能为40J，则动能Ek=50J，选项C错误；
D．从地面至h=4m，物体的机械能减小20J，重力势能增加80J，则动能减少100J，选项D错误。
故选B。
5. 2024年5月3日，长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器在中国文昌航天发射场成功发射，嫦娥六号探测器的发射目的是为了实现世界首次月球背面的采样返回任务。假设嫦娥六号探测器在月球轨道上绕月做匀速圆周运动，探测器的运行周期为T，其绕月球运动轨道的半径为r，月球的半径为R，万有引力常数为G。根据这些信息，下列关于嫦娥六号探测器的描述，正确的是（ ）
A. 月球表面的重力加速度为
B. 月球的密度为
C. 嫦娥六号探测器绕月运动的线速度大小为
D. 嫦娥六号探测器需要加速才能降低其轨道半径，以实现月球着陆
【答案】A
【解析】
【详解】A．由万有引力提供向心力
解得月球质量
根据重力与万有引力的关系
解得，故A正确；
B．月球密度为，故B错误；
C．嫦娥六号绕月运动的线速度，故C错误；
D．降低轨道半径需减速，使万有引力大于所需向心力，从而做近心运动，加速将离心运动，会增大轨道半径，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，一辆质量为M的小车静止在光滑的水平面上，在小车两侧立柱的横梁上固定一条长为L不可伸长的水平轻细绳，细绳另一端系有质量为m的小球，小球由静止释放，此后小车做往复运动。不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。那么，在小车往复运动的过程中（ ）
A. 小球和小车组成的系统机械能守恒，动量守恒
B. 小球第一次在O点右侧能到达的最高点，可能比初始释放点低，原因是M、m的大小关系未知，可能出现到右侧最高点时小球的速度为零而小车的速度不为零
C. 小车运动的动能最大时，小球的重力势能最小
D. 小球从最左侧运动到最右侧时，小车移动的距离为
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球与小车组成的系统，水平方向不受外力，则该系统水平方向动量守恒，运动过程中，系统只有重力做功，所以系统机械能守恒，故A错误；
B．小球和小车开始时刻的速度均为零，且系统水平方向动量守恒，因此当小球到右侧最高点时，小球和小车的速度一定都为零，同时该系统机械能守恒，可知小球第一次在O点右侧能到达的最高点，与初始释放点等高，故B错误；
C．小球在最低点时，小球的重力势能最小，此时绳子对小车的拉力在水平方向的分力恰好为零，此时小车的速度达到最大值，动能最大，故C正确；
D．根据水平方向动量守恒，结合人船模型分析可得，
解得，故D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动。现使小球在竖直平面内做圆周运动，到达某一位置开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度vx随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力。下列说法中正确的是（ ）
A. 图乙中S1和S2的面积不相等
B. t2时刻小球通过最高点
C. 在小球做一次完整圆周运动的过程中，杆中弹力一定两次为零
D. t1时刻的杆中弹力一定小于t2时刻的杆中弹力
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由题图可知，图像关于t1时刻左右对称，故t1时刻小球通过最高点，面积S1表示的是小球从最低点运动到水平直径最左端位置的过程中通过的水平位移大小，等于轨道半径；S2表示的是从水平直径最左端位置运动到最高点的过程中通过的水平位移大小，也等于轨道半径，二者相等，故AB错误；
D．由图可知，小球从t1时刻开始运动到第一次与圆心等高位置过程中，水平方向的速度先增大后减小，故在t1时刻轻杆对小球的弹力为支持力，而t2时刻小球水平方向的速度最大，水平方向加速度为零，故只受重力作用，t2时刻杆对小球无弹力，即t1时刻的杆中弹力一定大于t2时刻的杆中弹力，故D错误；
C．由以上分析可知，小球通过最高点时杆对小球的弹力为支持力，在接下来的四分之一圆周上，杆对小球的弹力先是支持力后来变为拉力，一定存在一个杆对小球的弹力为零的位置，该位置关于过圆心的竖直线对称的位置弹力也为零，故在小球做一次完整圆周运动的过程中，杆中弹力一定两次为零，故C正确。
故选C。
8. 铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于，g为重力加速度，则（ ）
A. 内轨和外轨均未受到车轮轮缘的挤压
B. 若减小转弯速度，外侧车轮轮缘对外轨有挤压
C. 这时铁轨对火车的支持力等于
D. 这时铁轨对火车的支持力等于
【答案】AD
【解析】
【详解】A．若火车只受重力和支持力的合力提供向心力，如图所示
根据牛顿第二定律可得
解得
由此可知，火车内、外轨均未受到车轮轮缘的挤压，故A正确；
B．若减小转弯速度，火车有做近心运动的趋势，所以内侧车轮轮缘对内轨有挤压，故B错误；
CD．通过受力分析可知铁轨对火车的支持力为，故C错误，D正确。
故选AD。
9. 为了防止高空坠物对路上行人造成伤害，我国已将高空抛物纳入了法律追责范畴。假设质量为m，长度为l的铝筷从距离地面高h的平台由静止竖直下落，到达地面后刚好全部没入泥土中。不计空气阻力，重力加速度为g。关于筷子下落的整个过程，下列说法正确的是（ ）
A. 筷子所受阻力的冲量大小等于
B. 筷子动量的改变量为0
C. 筷子克服阻力做功为mgl
D. 筷子的机械能减小了
【答案】BD
【解析】
【详解】A．筷子先做自由落体运动落地的速度为，可得
筷子刚好全部没入泥土中，取向下为正，由动量定理有
解得
故A错误；
B．筷子从初速度为零，到全部没入泥土中速度减为零，全过程的动量变化量为零，故B正确；
C．对全过程由动能定理有
则筷子克服阻力做功为，故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，筷子克服阻力做功表示机械能减少了，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，与水平面成θ角的传送带，在电动机的带动下以恒定的速率顺时针运行．现将质量为m的小物块从传送带下端A点无初速地放到传送带上，经时间t1物块与传送带达到共同速度，再经时间t2物块到达传送带的上端B点，已知A、B间的距离为L，重力加速度为g，则在物块从A运动到B的过程中，以下说法正确的是
A. 在t1时间内摩擦力对物块做的功等于mv2
B. 在t1时间内物块和传送带间因摩擦而产生的内能等于物块机械能的增加量
C. 在t1+ t2时间内传送带对物块做的功等于mgL sinθ+mv2
D. 在t1+t2时间内因运送物块，电动机至少多消耗 mgLsinθ+mv2的电能
【答案】BC
【解析】
【详解】A. 由动能定理可知，在t1时间内摩擦力和重力对物块做的功之和等于mv2，选项A错误；
B. 在t1时间内，物块相对传送带的位移，则物块和传送带间因摩擦而产生的内能为；物块机械能的增加量等于摩擦力做的功，即，即在t1时间内物块和传送带间因摩擦而产生的内能等于物块机械能的增加量，选项B正确；
C. 由能量关系可知，在t1+ t2时间内传送带对物块做的功等于物块机械能的增量，即mgL sinθ+mv2，选项C正确；
D. 在t1时间内因运送物块，电动机至少多消耗 mgL1sinθ+mv2+Q，由选项B可知：mgL1sinθ+mv2=Q，则在t1时间内因运送物块电动机至少多消耗2mgL1sinθ+mv2；在t2时间内因运送物块电动机至少多消耗mgL2sinθ；则在t1+t2时间内因运送物块，电动机至少多消耗 2mgL1sinθ+mv2+mgL2sinθ=mg(L+L1)sinθ+mv2的电能，选项D错误；
二、实验题（本题共16分，每空2分）
11. 某实验小组在验证机械能守恒实验时采用了如图所示的实验装置，质量分别为m和M的两个立方体重物A、B，用不可伸长的轻绳悬挂在定滑轮的两侧，其中重物B的左侧带有一水平遮光片。在铁架台的E、F两点固定两个光电门，并测得两个光电门间的距离为h。将重物B拉到如图所示的位置释放，其通过两光电门时的遮光时间分别为Δt1和Δt2。已知遮光片的宽度为d，当地的重力加速度为g，m＜M，据此回答以下问题：
（1）重物B下落到光电门E时的速度大小为_______。（用题中所给物理量的字母表示）
（2）重物B下落的过程中，其机械能在_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。若重物B从光电门E到光电门F的过程中，A、B组成的系统机械能在误差允许范围内满足关系式_______（用题中所给物理量的字母表示）时，可认为A、B组成的系统机械能守恒。
【答案】（1）
（2） ①. 减小 ②.
【解析】
【小问1详解】
重物B下落到光电门E时的速度大小为
【小问2详解】
[1]重物B下落的过程中，细绳的拉力对B做负功，则B的机械能在减小。
[2]重物B下落到光电门F时的速度大小为
若A、B组成的系统机械能守恒，则满足
即
12. 某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究完全非弹性碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。
（1）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨_____________；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹射装置；
⑤把滑块2（所用滑块1、2如图丙所示）放在气垫导轨的中间；
⑥先_____________，然后_____________，（选填序号：A.释放滑块，B.接通打点计时器的电源）让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图丁所示；
⑧测得滑块1（包括撞针）的质量为425g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为275g；请完善实验步骤①⑥的内容。
（2）已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前的动量之和为_____________kg∙m/s；两滑块相互作用以后的动量之和为_____________ kg∙m/s。（保留三位有效数字）
【答案】（1） ①. 保持水平 ②. B ③. A
（2） ①. 0.850 ②. 0.840
【解析】
【小问1详解】
[1]安装好气垫导轨后调整导轨保持水平，排除重力对实验的干扰；
[2][3]使用打点计时器时，先接通打点计时器的电源，后释放纸带，让滑块带动纸带一起运动，故先B后A；
【小问2详解】
[1]滑块1与弹射装置分离后做匀速运动，与滑块2发生碰撞后二者一起做匀速运动，根据纸带的数据可知，碰撞前滑块1的动量为
滑块2的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.850kg∙m/s；
[2]碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为
三、计算题（本题共3题，13题10分，14题14分，15题14分）
13. 如图所示，一绝缘细线上端固定，下端拴一质量为m=0.4kg的带正电小球，将它置于一水平向右的电场强度为E=3×103N/C的匀强电场中，当细线与竖直方向偏角为θ=37°时，小球处于平衡状态，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，求：
（1）小球的带电荷量q；
（2）剪断绳子后，第2s末的速度。
【答案】（1）10-3C
（2）25m/s，与竖直方向成37°斜向右下方
【解析】
【小问1详解】
由平衡条件得
解得
【小问2详解】
细线剪断，对小球受力分析可得
小球将做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为
根据速度时间关系可得
所以
方向与竖直方向成37°斜向右下方。
14. 如图甲所示，一物体置于倾角θ=30°的足够长光滑斜面上，电动机通过跨过定滑轮的轻绳牵引物体沿斜面上升。启动电动机后，在0~6s时间内物体运动的v-t图像如图乙所示，其中除1~5s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线，1s后电动机的输出功率保持不变。已知物体的质量为5kg，不计一切阻力，重力加速度g取10m/s2。则：
（1）0~1s内电动机牵引力大小；
（2）电动机的额定功率；
（3）求物体上滑达到的最大速度及此时重力的瞬时功率大小。
【答案】（1）45N （2）180W
（3）7.2m/s，180W
【解析】
【小问1详解】
由图可知，0~1s内物体做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得，
所以
【小问2详解】
电动机的额定功率为
【小问3详解】
物体上滑达到的最大速度时，有
解得
此时重力的瞬时功率为
15. 用轻绳连着小球A，系于O点，在O点正下方有一滑块B，滑块B、C用轻质弹簧连接，初始时弹簧处于原长，原长为L，如图所示，已知OB的距离为h，现保持轻绳伸直将小球A拉至O点等高处，由静止释放，小球A到达最低点时刚好与滑块B发生碰撞，之后小球A反弹到达最高点时离最低点高度为。已知A、B、C的质量分别为m，5m，3m，均可视为质点，重力加速度为g，地面光滑。求：
（1）A、B碰撞前瞬间，A球速度多大？A、B碰撞后瞬间，A球速度多大？B球速度多大？
（2）滑块C的最大速度为多大？
（3）当滑块C第一次达到最大速度时，滑块C运动的时间为，此时滑块B的位移为多大？
【答案】（1），，
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
设小球运动到最低点与滑块B碰撞前的速度大小为v1，取小球运动到最低点时的重力势能为零，根据机械能守恒定律有
解得
设碰撞后小球反弹的速度大小为，有
解得
AB碰撞后过程，由动量守恒定律有
解得
【小问2详解】
弹簧再次恢复原长时，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒有
解得
【小问3详解】
由动量守恒有
即
由于滑块C第一次达到最大速度时，弹簧恢复到原长，则
解得