2022-2023学年广西桂林市高一（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年广西桂林市高一（下）期末物理试卷（含解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年广西桂林市高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 如图所示有两个半径为r的金属球，相距为L，带电荷量分别为Q1，Q2满足条件L>>r，则它们之间的静电力是(    )

A. kQ1Q2L+2r B. (L+2r)2 C. kQ1Q2L2 D. kQ1Q2r2
2. 单指转篮球时间最长的纪录是由沈阳的赵光于2003年1月29日创下的。如图所示，当日他让一个标准篮球在右手食指指尖上绕竖直轴连续旋转，持续时间长达3小时59分，由此成为“世界上连续转球时间最长的人”，创造了该项目的吉尼斯世界纪录。已知篮球表面的P点到转轴的距离比Q点的大，则下列说法正确的是(    )


A. P点的线速度大于Q点的线速度
B. P点的角速度大于Q点的角速度
C. P点的转动周期大于Q点的转动周期
D. P点的向心加速度等于Q点的向心加速度
3. 如图，将一个不带电的金属球壳放入匀强电场后，其周围的电场分布如图所示，A、D是电场中的两点，B、C是球壳上的两点，则下列说法正确的是(    )

A. A点与D点的电场强度相同
B. A点与B点的电势相同
C. B点与C点的电势相同
D. 将一带正电的试探电荷从C移到D，电荷电势能增大
4. 在物理学的发展过程中，科学家们运用了许多物理思想方法。下列四幅图中，与其它三幅运用的物理思想方法不同的是(    )
A. 探究曲线运动的速度方向
B. 卡文迪许扭秤实验
C. 位移等于v−t图线下面的面积
D. 研究物体沿曲面运动时重力做功
5. 如图所示，平行放置的金属板构成电容器AB，两板相距为d并与一电源相连，下列说法正确的是(    )

A. 开关S闭合后，充电过程中，流过G表的电流方向为a→b
B. 若只将金属板B下移，则电容器的电容增大
C. 若只将金属板A右移，则电容器的电容增大
D. 若只在金属板A、B间插入相对介电常数更大的电介质，则电容器的电容减小
6. 波轮洗衣机的脱水桶在脱水时，衣服紧贴桶壁做匀速圆周运动，某洗衣机的有关规格如图中表格所示。在脱水程序正常运行时，有一质量m=5g的扣子被甩到桶壁上，随桶壁一起做匀速圆周运动，重力加速度取10m/s2,π2≈10，若不考虑桶内衣服对扣子的影响，下列说法正确的是(    )
型号
××
额定电压、频率
∼220V、50Hz
额定脱水功率
225W
质量
31kg
脱水转速
600r/min
脱水筒尺寸
直径300mm，高370mm
外形尺寸
长555mm，宽510mm，870mm


A. 脱水时，因为衣服上的水滴做高速圆周运动受到的离心力大于向心力，所以会被甩出
B. 扣子受桶壁的弹力大小约为3N
C. 扣子受桶壁的摩擦力大小为50N
D. 扣子随桶壁一起做匀速圆周运动的线速度大小约为3m/s
7. 图甲为电影《流浪地球2》中的太空电梯，又称为“斯科拉门德快速电梯”，是电影中一种可以在地球表面和太空空间站来回运输人员和物资的巨型结构。图乙为其模型简易图，固定在空间站和地球间的刚性“绳索”与空间站一起和地球保持相对静止，电梯可沿“绳索”升降，若“太空电梯”停在距地面高度为h的绳索上的某处，h大于零小于同步卫星轨道距地面的高度，已知，地球的自转不能忽略且地球视为均质球体，地球的第一宇宙速度为7.9km/s。对“太空电梯”里的航天员，则下列说法正确的是(    )

A. 航天员处于平衡状态
B. 航天员绕地心做圆周运动的线速度大于7.9km/s
C. 航天员绕地心做圆周运动的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
D. 若此时“绳索”断了，“太空电梯”会留在距地面h高处，绕地球做圆周运动，成为地球的一颗“卫星”
二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）
8. 如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用一刀片飞快地前下一片片很薄的面片儿，面片儿便飞向锅里。面片刚被削离时距锅的高度为h与锅缘的水平方向的距离为L，锅的半径也为L。将削出的面片的运动视为平抛运动，且面片都落入锅中，重力加速度为g。则下列对所有面片在空中运动的描述，其中，正确的是(    )

A. 运动的时间相同
B. 速度的变化量不相同
C. 落入锅中的面片，水平最大速度是最小速度的3倍
D. 落入锅中的面片，水平最大速度是最小速度的4倍
9. 时钟是生活中常用的一种计时器，人们通过它来记录时间。中国历史上留有记载的四类计时器分别为：日晷、沙漏、机械钟、石英钟。如图所示为某个走时准确的石英钟，已知其时针，分针，秒针的长度之比为1:1.5:1.8，则以下关于其时针，分针与秒针的说法中正确的是(    )


A. 秒针的转动周期为60秒
B. 时针、分针、秒针的线速度大小之比为1:1.5:1.8
C. 时针、分针、秒针的角速度大小之比为1:1.5:1.8
D. 时针、分针、秒针的转速之比为1:12:720
10. 抛绣球是广西民族运动会的传统项目。如图甲所示，某同学让绣球从A点由静止开始在竖直平面内做圆周运动，获得一定速度后在A点松手抛出，运动轨迹如图乙所示，B点略高于D点。已知绣球的质量为m，AC两点间的竖直距离为h，绣球经过C点时速率为v，以A点所在水平面为零势能参考面，整个过程不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是(    )

A. 绣球在B点时的机械能大于在D点时的机械能
B. 绣球在D点时的机械能为mgh+12mv2
C. 在整个抛绣球过程中，女子对绣球做的功为12mv2
D. 在整个抛绣球过程中，女子对绣球做的功为mgh+12mv2
11. 如图，在一长斜面上，有一辆质量为M=1000kg的汽车，额定功率为80kW，在A点从静止开始以a=1m/s2做匀加速运动，到达C点时恰好达到额定功率，之后以额定功率做变加速运动，到达B时刚好到达最大速度vm。已知，此时B点到A点的直线距离为l=510m，垂直距离h=102m，整个过程中汽车阻力大小恒为车重的0.2倍，重力加速度为g=10m/s2，关于该汽车从A运动到B的过程，下列说法正确的是(    )


A. 最大速度vm=40m/s B. AC距离为128m
C. 汽车运动总时间为36s D. 发动机对汽车做功为1.22×106J
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
12. 在用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验中，实验得到如图乙所示一条纸带。在纸带上连续选取若干个计时点，测得各计时点到起点O的距离为hA、hB、hC。
    
(1)(单选)关于上述实验，下列说法正确的是_______。
A.重锤最好选择密度较大、质量较大的金属块     B.实验操作时先释放重锤，后接通电源
C.实验中必须要用到的实验仪器是天平     D.实验数据处理时用v=gt求各点速度
(2)已知打点计时器打点周期为T，则B点速度大小为_______。(可用T、hA、hB、hC表示)
(3)在实验操作正确的情况下，依据相同的方法计算其他各点速度，描绘v2−h图像，忽略重锤所受阻力，理论上分析，以下图像合理的是_______。
A.   B．  C．    D．  

13. 在物理实验课上，某同学采用如图甲所示的实验装置来“探究平抛运动的特点”，实验前查询得知当地的重力加速度g取10m/s2。
  
(1)(单选)关于实验装置和操作，下列说法正确的是_______。
A.小球与斜槽M之间的摩擦会使实验误差增大，故斜槽M要光滑
B.安装斜槽M时应使其末端切线水平
C.小球每次从斜槽M上不同位置由静止开始释放
D.移动水平挡板N时，必须等距离下移
(2)为了使小球做平抛运动时的轨迹尽可能分布在整个坐标纸内，需要从斜槽M上适当的高度释放小球。某同学在寻找这一高度时，让小球从斜槽上不同位置由静止释放，小球离开斜槽M末端后落到置于坐标纸最下方的水平挡板N上，则小球每次在空中运动的时间_______(选填“相同”或“不同”)。若小球落到N上的最右端，则此释放位置即为要找的合适高度。
(3)为了更精确的“探究平抛运动的特点”，另一同学用频闪仪和照相机对两个小球运动进行拍摄，频闪仪每隔相等时间发出一次闪光，所得照片如图乙所示。球a自A点水平抛出，同时球b自B点自由下落。运动背景坐标纸与小球运动轨迹平面平行，坐标纸小方格为正方形，边长l=1.25cm。根据照片信息可求出：
①频闪仪闪光时间间隔为_______s；
②a球运动到C点时的速度大小为_______m/s(保留两位有效数字)；
③若A、B两点距地面足够高，则a球抛出后_______s时它们之间的距离最小。

四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）
14. 质量为2×103kg的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的动摩擦因数μ=0.7，汽车以10m/s的速度经过半径为50m的弯路时，已知当地重力加速度g取10m/s2，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，求：
(1)汽车转弯时所需要向心力的大小；
(2)为了行车安全，此弯道所允许的最大转弯速度的犬小(结果可保留根式)。

15. 北京时间2023年5月30日，塔载神舟十六号载人飞船的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十六号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。神舟十六号载人飞船入轨后，与空间站成功对接，之后神舟十六号上的3名航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮顺利进驻中国空间站，与神舟十五号乘组进行在岗轮换，再现6名航天员“太空会师”名场面。这是我国第三批航天员首次执行飞行任务，也是我国航天员队伍“新成员”——航天飞行工程师和载荷专家的“首秀”。空间站的轨道可近似看成距地面高度为h的圆轨道，其周期为T，已知地球半径为R，引力常量G。
(1)求空间站的线速度大小；
(2)求地球的平均密度；
(3)在火箭发射过程中，若忽略地球自转，初始阶段火箭近似认为沿竖直方向上升，某时刻飞船内仪器显示航天员对座椅的压力是地面重力的1.9倍，数据显示此时火箭加速度大小为g，方向竖直向上，已知地面重力加速度为g，试求此时火箭离地面的高度(结果可保留根式)。

16. 如图所示轻质绝缘弹簧水平放置在绝缘水平面上，弹簧处于原长状态时恰好在A点，A点左侧光滑，右侧粗糙，AB部分长为1.2m，滑块与AB部分的动摩擦因数μ=0.2，弹簧一端固定在竖直墙上，另一端放一质量m=0.2kg的滑块(不栓接)。BC为半径R=0.4m的光滑绝缘圆弧轨道，其中θ=60∘，虚线右侧有一足够宽匀强电场，场强E= 3×103V/m。现将一滑块置于弹簧右端，当弹簧压缩到某位置时由静止释放滑块，滑块被弹出运动至B点时对圆弧轨道的压力为滑块重力的5倍，此后滑块进入圆弧轨道并从C点抛出，滑块带电量q=+2.0×103C，重力加速度g取10m/s2，CD高度差为0.8m，求：
(1)滑块运动至B点时速度大小；
(2)弹簧的弹性势能；
(3)小球落在DH水平面上的位置距离D点的水平距离。


答案和解析

1.【答案】B 
【解析】当两球心相距为r时，满足条件L≫r，两球能看成点电荷，两球之间的距离为L+2r，根据库仑定律，则有 F=kQ1Q2(L+2r)2 ，故B正确；
综上所述本题答案是：B


2.【答案】A 
【解析】
【分析】
PQ两点绕轴做匀速圆周运动，角速度相等，根据v=ωr，分析线速度，根据T=2πω分析周期，根据a=ω2r分析向心加速度。
知道共轴转动的物体角速度相同，掌握线速度、角速度、周期等的关系及向心加速度公式。
【解答】
B、PQ两点绕同一轴做匀速圆周运动，角速度相等，故B错误；
A、rP>rQ，根据v=ωr，P点的线速度大于Q点的线速度，故A正确；
C、根据T=2πω，角速度相等，则周期相等，故C错误；
D、根据a=ω2r，角速度相等，rP>rQ，则P点的向心加速度大于Q点的向心加速度，故D错误。
  
3.【答案】C 
【解析】A.由图可知，A点与D点的电场强度大小相等，方向不同，则A点与D点的电场强度不同，故A错误；
C.处于匀强电场中的金属球壳为一个等势体，则B点与C点的电势相同，故C正确；
B.沿电场线电势降低，则A点的电势高于B点电势，故B错误；
D.将正试探电荷从C移到D，电场力做正功，电势能减小，故D错误。
故选C。


4.【答案】B 
【解析】探究曲线运动的速度方向、位移等于 v−t 图线下面的面积、研究物体沿曲面运动时重力做功，运用了极限法；卡文迪许扭秤实验，运用了放大法，与其余选项方法不同。
故选B。


5.【答案】A 
【解析】A.开关S闭合后，充电过程中使B板带正电荷，A板带负电荷，流过G表的电流方向为 a→b ，故A正确；
B.根据电容的决定式 C=εS4πkd 可知，若只将金属板B下移，两板间距离d增大，则电容 C 减小，故B错误；
C.根据电容的决定式 C=εS4πkd 可知，若只将金属板A右移，面积 S 减小，则电容 C 减小，故C错误；
D.根据电容的决定式 C=εS4πkd 可知，若只在金属板A、B间插入相对介电常数更大的电介质，即 ε 增大，则电容 C 增大，故D错误。
故选A。


6.【答案】B 
【解析】A.脱水时，因为衣服上的水滴做高速圆周运动，当水滴的附着力不足以提供做圆周运动的向心力时就会被甩出，选项A错误；
B.扣子受桶壁的弹力大小约为F=mω2r=m(2πn)2r=0.005×(2π×10)2×0.15N≈3N
选项B正确；
C.扣子受桶壁的摩擦力大小等于重力，则为f=mg=0.05N
选项C错误；
D.扣子随桶壁一起做匀速圆周运动的线速度大小约为v=2πnr=2×3.14×10×0.15m/s=9.42m/s
选项D错误。
故选B。


7.【答案】C 
【解析】
【分析】
对于同步卫星，要明确其与地球自转的角速度、周期相同，在太空电梯上，处于同步卫星轨道上方的物体，万有引力小于向心力，处于同步卫星轨道下方的物体，万有引力大于向心力。
【解答】
A.航天员绕地做匀速圆周运动，不是平衡状态，故A错误；
B.地球同步卫星的线速度要小于第一宇宙速度7.9km/s，而航天员绕地转动的角速度与同步卫星的角速度相等，航天员轨道半径小于地球同步卫星轨道半径，根据v=rω可知航天员线速度小于地球同步卫星线速度，故航天员绕地心做圆周运动的线速度小于7.9km/s，故B错误；
C.根据a=rω2可知航天员绕地心做圆周运动的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度，故C正确；
D.若此时“绳索”断了，“太空电梯”的向心力要小于万有引力(同步卫星的向心力等于万有引力)，将会做近心运动，故D错误。
故选C。
  
8.【答案】AC 
【解析】解：A.由于削出的面片的运动视为平抛运动，则在竖直方向做自由落体运动，由于高度相同，则运动的时间相同，故A正确；
B.根据加速度的定义式有Δv=gΔt，由选项A可知，面片运动的时间相同，且只受重力则加速度为g，则速度的变化量相同，故B错误；
CD.削出的面片的运动视为平抛运动，则在水平方向有xmin=L=vxmint，xmax=3L=vxmaxt
则经过计算可知，落入锅中的面片，水平最大速度是最小速度的3倍，故D错误，C正确。
故选：AC。
面片做平抛运动，根据高度判断平抛运动的时间；结合运动学公式判断速度的大小；平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，抓住最小位移和最大位移得出水平最大速度是最小速度的多少倍。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住临界情况，结合运动学公式灵活求解，难度不大。

9.【答案】AD 
【解析】
【分析】
本题主要考查描述圆周运动的物理量。明确时针、分针和秒针的周期，结合公式v=2πrT、ω=2πT和n=1T分析即可正确求解。
【解答】
A.秒针转动一圈需要的时间为60s，则秒针的转动周期为T3=60s，故A正确；
BCD.分针转动一圈需要的时间为60s×60=3600s，则分针的转动周期为T2=3600s，时针转动一圈需要的时间为60s×60×12=43200s，则时针的转动周期为T1=43200s，
时针、分针、秒针的线速度大小之比为v1:v2:v3=2πr1T1:2πr2T2:2πr3T3=1:18:1296，
时针、分针、秒针的角速度大小之比为ω1:ω2:ω3=2πT1:2πT2:2πT3=1: 12:720，
时针、分针、秒针的转速之比为n1:n2:n3=1T1:1T2:1T3=1:12:720，故BC错误，D正确。
  
10.【答案】BD 
【解析】A.绣球抛出后机械能守恒，则绣球在B点时的机械能等于在D点时的机械能，选项A错误；
B.绣球在D点时的机械能等于C点的机械能，大小为E=mgh+12mv2
选项B正确；
CD.在整个抛绣球过程中，女子对绣球做的功为W=12mvA2=mgh+12mv2
选项C错误，D正确。
故选BD。


11.【答案】BC 
【解析】
【分析】
汽车以恒定牵引力启动时，汽车开始做匀加速直线运动，由P=Fv可知汽车功率逐渐增大，当达到额定功率时，随着速度的增大，牵引力将减小，汽车做加速度逐渐减小的加速运动，当牵引力等于阻力时，汽车开始匀速运动，此时速度达到最大。明确了整个汽车启动过程，即可正确解答本题。
对于机车启动问题，要根据牛顿第二定律和汽车功率P=Fv进行讨论，弄清过程中速度、加速度、牵引力、功率等变化情况。
【解答】
A、设斜面倾角为θ，则sinθ=hl=0.2，汽车速度最大时，合力为零，则有P=Fvm，F=f+Mgsinθ，其中f=0.2Mg，解得vm=20m/s，故A错误；
B、从A到C，设牵引力为F1，则F1−Mgsinθ−f=Ma，则F1=5000N，
在C点，F1vC=P，解得vC=16m/s，
则AC间距为lAC=vC22a=128m，故B正确；
C、从A到C运动时间为t1=vCa=16s，从C到B，根据动能定理，Pt2−flCB−Mgsinθ·lCB=12Mvm2−12MvC2，
lCB=l−lAC=382m，解得t2=20s，故汽车运动总时间为t=t1+t2=36s，故C正确；
D、发动机对汽车做功F1lAC+Pt2=2.24×106J，故D错误。
故选BC。
  
12.【答案】     A     hC−hA2T      C 
【解析】(1)[1]A.重锤最好选择密度较大、质量较大的金属块，以减小空气阻力的影响，选项A正确；
B.实验操作时先接通电源，后释放重锤，选项B错误；
C.实验中要验证的关系式mgh=12mv2
两边都有m，则不需要测量质量，即不需要用到天平，选项C错误；     
D.实验数据处理时用 v=gt 求各点速度，就是认为物体下落的加速度为g，就等于间接使用了机械能守恒定律，选项D错误。
故选A。
(2)[2]已知打点计时器打点周期为T，则B点速度大小为vB=hC−hA2T
(3)[3]根据12mv2=mgh
可得v2=2gh
故 v2−h 图像为C。


13.【答案】     B     相同     0.05     0.71     0.2 
【解析】(1)[1]A.小球与斜槽M之间的摩擦对实验无影响，小球只需到达底端时速度相同即可，选项A错误；
B.安装斜槽M时应使其末端切线水平，保证小球做平抛运动，选项B正确；
C.小球每次从斜槽M上相同位置由静止开始释放，保证到达底端时的速度相同，选项C错误；
D.移动水平挡板N时，不一定必须等距离下移，选项D错误。
故选B。
(2)[2]小球平抛运动都落到相同的高度，下落高度相同，则时间相同。
(3)①[3]频闪仪闪光时间间隔为T= Δyg= 2lg= 2×1.25×10−210s=0.05s
②[4]到达c点的水平速度vx=v0=2lT=2.5×10−20.05m/s=0.5m/s
竖直速度vy=gT=0.5m/s
则vC= vx2+vy2= 2×0.5m/s=0.71m/s
③[5] a、b 两球同时运动，以 b 球为参考系，可认为 a 相对 b 做匀速直线运动，当 a 运动至 b 正下方时距离最近，此时t=8lv0=8×1.25×10−20.5s=0.2s


14.【答案】(1) Fn=4000N ；(2) vm=5 14m/s 
【解析】(1)汽车转弯时所需向心力
Fn=mv2R
Fn=4000N
(2)当汽车与地面摩擦达到最大静摩擦力时，转弯速度达到最大
μmg=mvm2R
vm=5 14m/s


15.【答案】(1) v=2πR+hT ；(2) ρ=3π(R+h)3GT2R3 ；(3) h′= 103−1R 
【解析】(1)由线速度的定义有v=2πR+hT
(2)空间站绕地球做匀速圆周运动，有GMm(R+h)2=m4π2T2R+h
地球密度ρ=M4πR33
由①②式得：ρ=3π(R+h)3GT2R3
(3)火箭上升过程中，对航天员
由牛顿第三定律有FN=F压=1.9m1g
由牛顿第二定律有FN−m1g′=m1g
此时，地球对航天员R+h′2
在地球表面上GMm1R2=m1g
由③④⑤式得h′= 103−1R


16.【答案】(1) 4m/s ；(2) 2.08J ；(3) 4 3m 
【解析】(1)在 B 点R，vB=2 gR=4m/s
(2)小球从左端运动至 B 点，由能量的转化与守恒得EP弹=μmglAB+12mvB2
由①②式得EP弹=2.08J
(3)小球从 B 运动至 C 过程中−mgR−Rcos60∘=12mvC2−12mvB2，vC=2 3m/s
进入电场后，小球水平方向做匀加速直线运动，竖直方向做匀变速直线运动，当小球进入电场中落在 DH 上时。设竖直向上为正方向，有y=vCcos60∘t−12gt2
其中y=−0.8m
水平方向x=vCsin60t+12axt2，ax=Eqm
由以上式子联立解得x=4 3m