2022-2023学年湖南省岳阳市华容县高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年湖南省岳阳市华容县高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。

1.在物理学的发展过程中，很多科学家做出了巨大的贡献，得出了很多规律，下列说法中正确的是( )
A. 功是标量，做功−3J比−5J多
B. 做匀速圆周运动的物体速度大小不变，所以是匀速直线运动
C. 开普勒利用他精湛的数学经过长期计算分析，最后终于发现了万有引力定律
D. 卡文迪什因在实验室里测出了万有引力常量G而被称为测出地球质量的人
2.如图，A、B两点分别位于自行车大、小齿轮边缘上，将自行车后轮架起，匀速转动脚踏板时，A、B两点的线速度大小分别为vA、vB，角速度大小分别为ωA、ωB，下列关系正确的是( )
A. vA=vBB. vAωBD. ωA=ωB
3.如图所示，点电荷+Q固定，点电荷+q沿直线从A运动到B.此过程中，两电荷间的库仑力是( )
A. 吸引力，先变小后变大B. 吸引力，先变大后变小
C. 排斥力，先变小后变大D. 排斥力，先变大后变小
4.如图所示，将小球以水平速度v0正对倾角为θ的斜面水平抛出，若小球到达斜面时速度与斜面垂直，则小球的飞行时间t为(重力加速度为g，空气阻力不计)( )
A. v0tanθ
B. 2v0tanθg
C. 2v0gtanθ
D. v0gtanθ
5.如图，物体在平行于斜面向上的恒力F作用下，沿斜面向上做匀加速直线运动。已知F=30N，物体在5s内的位移大小为10m，在此过程中( )
A. F对物体做负功B. F对物体做的功为300J
C. F对物体做功的平均功率为0D. F对物体做功的瞬时功率不变
6.随着北斗系统全面建成开通，北斗产业发展被列入国家“十四五”规划重点项目，北斗系统开启了全球化、产业化新征程。北斗系统空间段由若干地球静止圆轨道卫星、倾斜地球同步圆轨道卫星和中圆地球圆轨道卫星组成。如图所示，地球静止圆轨道卫星A与倾斜地球同步圆轨道卫星B距地面高度均约为36000km，中圆轨道卫星C距地面高度约为21500km。下列说法正确的是( )
A. 卫星A与卫星B运行的周期一定不相同B. 卫星A与卫星B受到的向心力大小一定相同
C. 卫星B比卫星C运行的角速度小D. 卫星B比卫星C运行的线速度大
二、多选题：本大题共5小题，共25分。
7.如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，悬线无弹性，把悬线拉到水平位置后放手。若在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小F阻不变，方向始终与速度方向相反，OB竖直，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A. 重力做功为mgL
B. 悬线的拉力做功不为零
C. 空气阻力做功为−mgL
D. 空气阻力做功为−12F阻πL
8.如图，水平放置的两块带等量异种电荷的平行金属板M、N，它们之间的电场线是间隔相等的平行线，P、Q是电场中的两点。下列说法正确的是( )
A. M板带正电、N板带负电B. P、Q两点的电场强度EP>EQ
C. M板带负电、N板带正电D. P、Q两点的电场强度EP=EQ
9.如图所示，两颗卫星A、B质量相等，卫星A绕地球运动的轨迹为圆，卫星B绕地球运动的轨迹为椭圆，轨迹在同一个平面内且相切于P点，则( )
A. 卫星A的速度大于7.9km/s
B. 两卫星在P点的加速度大小相等
C. 卫星A与地球之间的连线和卫星B与地球之间的连线相等时间内扫过的面积相等
D. 卫星B的机械能大于卫星A的机械能
10.如图所示，一轻杆一端固定在O点，杆长90cm，另一端固定一小球，小球质量是0.2kg，在竖直面内做圆周运动，到达最高点时，杆与小球间弹力大小为N，小球在最高点的速度大小为v，g取10m/s2，下列说法正确的是( )
A. 当v为3m/s时，杆对小球弹力N方向向上
B. 当v为3m/s时，杆对小球弹力N为0N
C. 当v为1m/s时，杆对小球弹力方向向上
D. 当v为1m/s时，杆对小球弹力N为0N
11.近年来贵州省黔东南州台盘村举办的“村BA”篮球赛火遍全网，很好地促进当地乡村振兴发展。在某场比赛中，一篮球运动员抢下后场篮板后发动快攻，将质量为0.6kg的篮球快速传给前场无人防守的队友，整个传球过程简化如图。该运动员从与其肩部等高的持球点处单手将篮球绕肩做圆周运动，当篮球转过的圆心角θ等于53∘时，篮球以15m/s的速度抛出，被前场的队友在接球点处接住，顺利完成上篮得分。已知接球点和持球点在同一水平线上，篮球做圆周运动的半径为70cm，篮球运动轨迹在同一竖直面内，忽略空气阻力影响，篮球可视为质点，重力加速度g取10m/s2。sin53∘=0.8。下列说法正确的是( )
A. 篮球从抛球点运动到接球点的过程中只受重力作用
B. 篮球从抛球点到接球点运动过程中最小速度为12m/s
C. 篮球做圆周运动时，传球运动员对篮球的作用力始终指向圆心
D. 整个过程传球运动员对篮球所做的功为67.5J
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
12.在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0,y0)。重力加速度为g。
(1)下列说法正确的是______。
A.实验所用斜槽应尽量光滑
B.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据
(2)在本实验中要求小球多次从斜槽上由静止释放，每次释放小球时______释放。
A.必须是同一位置
B.必须是不同一位置
C.可以是同一位置，也可以不是同一位置
(3)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0=______。
A. 2gh
B. 2gy0
C.x0 g2h
D.x0 g2y0
13.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。已知打点计时器每隔0.02s打一点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2.那么：
(1)纸带的______端(填“左”或“右”)与重物相连；
(2)根据图中所得的数据，应取图中O点到______点来验证机械能守恒定律；
(3)从O点到(2)问中所取的点，重物重力势能的减少量△Ep=______J，动能增加量△Ek=______J.(结果保留3位有效数字)
四、简答题：本大题共3小题，共37分。
14.如图所示，用一绝缘轻质细绳悬挂一个质量为40g的带电小球，空间有水平向右，大小为1×104N/C的匀强电场，小球处于静止状态时绳子与竖直方向夹角为45∘，g=10m/s2。
(1)分析小球的带电性质；
(2)小球带的电荷量是多少？
15.体育课上，甲同学在距离地面高h1=2.5m处将排球击出，球的初速度沿水平方向，大小为v0=8.0m/s；乙同学在离地高h2=0.7m处将排球接住。已知排球质量m=0.3kg，取重力加速度g=10m/s2。不计空气阻力，排球可以视为质点。求：
(1)排球在空中飞行的时间t；
(2)排球被接住时瞬间的速度v的大小及其与水平方向的夹角θ的正切值。
16.如图所示，光滑水平面AB与竖直面内粗糙半圆形轨道在B点平滑相接，半圆形轨道半径为R，一质量为m的物块(可视为质点)将弹簧压缩至A点后由静止释放，获得向右速度后脱离弹簧，经过B点时速度为vB= 7gR，之后沿圆周运动，到达C点时对轨道的压力恰好为0。重力加速度为g，空气阻力不计，求：
(1)释放物块时弹簧的弹性势能；
(2)物块从B点运动到C点过程中克服摩擦力做的功。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、功只有大小，没有方向，是标量，功的正负不是表示做功的大小，功的正负表示力是动力还是阻力，则做功−3J比−5J少，故A错误；
B、做匀速圆周运动的物体速度大小不变，速度方向时刻发生变化，所以是变速运动，故B错误；
C、牛顿利用他精湛的数学经过长期计算分析，最后终于发现了万有引力定律，故C错误；
D、牛顿发现了万有引力定律之后，卡文迪什因在实验室里测出了万有引力常量G，他被称为测出地球质量的人，故D正确。
故选：D。
功是标量，直接根据功的绝对值比较功的大小；做匀速圆周运动的物体速度大小不变，方向变化，是变速运动；牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测出了万有引力常量G。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，重视历史知识的储备。
2.【答案】A
【解析】解：因为AB两点都在同一传送带上，则线速度相等，即vA=vB
根据v=ωr
因为rA>rB
则ωA<ωB，故A正确，BCD错误；
故选：A。
AB两点都在同一传送带上，则线速度相等，根据v=ωr判断角速度的关系。
只要理解线速度、角速度和周期并知道线速度、角速度和周期之间的关系即可解决。
3.【答案】D
【解析】解：带电相同的小球受斥力作用，而距离先越来越近，再越来越远，由于电量保持不变，根据F=kQqr2可知距离先减小后增大时，电场力先逐渐增大，后逐渐减小，故ABC错误，D正确。
故选：D。
本题比较简单，由题可知小球受斥力，距离先越来越近，后越来越远，因此直接利用库仑定律公式即可求解。
对于库仑定律公式F=kQqr2，要明确其使用条件和各个物理量的含义。
4.【答案】D
【解析】解：因小球到达斜面时其速度方向与斜面垂直，则其速度与水平方向的夹角为90∘−θ，则竖直分速度vy=v0tan(90∘−θ)=v0tanθ
所用时间t=vyg=v0gtanθ，故ABC错误，D正确。
故选：D。
小球垂直到达斜面，则其速度与水平方向的夹角为(90∘−θ)，则可求出竖直方向的分速度vy，由vy=gt可求得运动时间。
解决本题的关键是知道速度的方向，再根据平抛运动的基本规律结合几何关系解题。
5.【答案】B
【解析】解：A、力F的方向与物体的运动方向相同，对物体做正功，故A错误；
B、F对物体做的功为：W=Fs=30×10J=300J，故B正确；
C、根据功率的定义可以知道，F对物体做功的平均功率为：P−=Wt=3005W=60W，故C错误；
D、由题意，根据功率的推导式P=Fv，可知由于v的大小是变化的，所以F对物体做功的瞬时功率是变化的，故D错误。
故选：B。
求功和功率要根据功、功率的定义进行解答，要注意P=Wt是功率的定义式，适应所有情况，当时间t较长时，指的是平均功率功率，但当t趋近于零时，指的是瞬时功率。另一个式子，P=Fv是由上式推导而来，具有相同的意义。
本题考查的知识点不多，要善于选择研究的过程，根据功、功率及其推导式解题，难度适中。
6.【答案】C
【解析】解：A、根据万有引力提供向心力有：GMmr2=mr4π2T2，可得卫星运动的周期T=2π r3GM，因rA=rB，故卫星A、B的运动周期关系为TA=TB，故A错误；
B、由于卫星A、B的质量未知，所以卫星A、B运动需要的向心力大小不一定相等，故B错误；
CD、根据万有引力提供向心力得：GMmr2=mrω2=mv2r，可得卫星运动的角速度ω= GMr3，卫星的线速度大小v= GMr，卫星B、C的轨道半径半径关系为rB>rC，所以可得：ωB<ωC，vB故选：C。
根据万有引力提供向心力，写出线速度、周期、角速度表达式结合半径关系可以比较线速度、周期、角速度的大小。卫星A、B的质量未知，故向心力无法比较大小。
在解决人造卫星围绕地球做匀速圆周运动问题时，要熟记万有引力提供向心力，掌握向心力的多种表达形式。
7.【答案】AD
【解析】解：A、初末位置高度差为L，则重力做功为WG=mghAB=mgL，故A正确；
B、由于悬线的拉力始终与速度方向垂直，所以悬线的拉力不做功，故B错误；
C、设摆球到达B点时速度大小为v。根据功能关系可得：空气阻力做功等于摆球机械能的变化量，即W阻=−mgL+12mv2，故C错误；
D、由于空气阻力大小不变，且方向始终与速度方向相反，所以空气阻力做功为：W阻=−F阻sAB=−12F阻πL，故D正确。
故选：AD。
根据初末位置高度差求重力做功；悬线的拉力始终与速度方向垂直，不做功；根据动能定理或功能关系可以求空气阻力做功，也可以根据功的公式计算空气阻力做功。
解答本题时，要知道动能定理是求功，特别是变力常用的方法。对于空气阻力做功，由于空气阻力大小不变，且方向始终与速度方向相反，可以根据路程来求解。
8.【答案】CD
【解析】解：AC.对于平行金属板形成的电场，电场线从正极板指向负极板，因此M板带负电、N板带正电，故A错误，C正确；
BD.两平行板间形成的是匀强电场，因此P、Q两点的电场强度大小相等、方向相同，满足EP=EQ，故B错误，D正确。
故选：CD。
AC.对于平行金属板形成的电场，电场线从正极板指向负极板，据此分析作答；
BD.平行板之间的电场是匀强电场，据此分析PQ之间的场强。
本题考查了对于平行金属板形成的电场，要知道电场强度的方向，要知道两平行板间形成的是匀强电场，基础题。
9.【答案】BD
【解析】解：A.地球第一宇宙速度7.9km/s是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，因此卫星A的速度小于7.9km/s，故A错误；
B.卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
GMmr2=ma
可得：a=GMr2
由于M、r都相同，则两卫星在P点的加速度大小相等，故B正确；
C.根据开普勒第二定律可知，同一轨道上的卫星与地球之间的连线相等时间内扫过的面积相等，但卫星A与卫星B不在同一轨道上，则卫星A与地球之间的连线和卫星B与地球之间的连线相等时间内扫过的面积不相等，故C错误；
D.卫星从低轨道变轨到高轨道需要点火加速度，可知卫星B在P点的速度大于卫星A在P点的速度，由于两卫星质量相等，由此可分析出卫星B的机械能大于卫星A的机械能，故D正确。
故选：BD。
理解第一宇宙速度的物理意义，结合选项完成分析；
卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得出加速度的表达式；
根据开普勒第二定律结合题目选项完成分析；
根据卫星变轨的特点得出卫星在P点的速度大小关系，结合机械能的定义完成分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解卫星做圆周运动的向心力来源，结合牛顿第二定律和开普勒第二定律即可完成分析。
10.【答案】BC
【解析】解：AB.小球做圆周运动，在最高点，若N=0，则重力提供向心力，根据牛顿第二定律得
mg=mv2L
解得：v=3m/s
因此当v为3m/s时，杆对小球弹力N为0N，故A错误，B正确；
CD.当v=1m/s<3m/s时，杆对小球弹力方向向上，根据牛顿第二定律可得：
mg−F=mv2L
解得：F=179N，故C正确，D错误。
故选：BC。
假设杆对小球的力为零，根据牛顿第二定律得出此时的临界速度；
当小球在最高点的速度小于临界速度时，杆对小球的弹力竖直向上，根据牛顿第二定律列式得出弹力的大小。
本题主要考查了牛顿第二定律的相关应用，理解小球的受力分析，结合牛顿第二定律即可完成解答。
11.【答案】AB
【解析】解：A.篮球从抛球点运动到接球点的过程中，因为忽略空气阻力影响，所以在空中运动的过程中篮球只受重力作用，故A正确；
B.篮球从抛球点到接球点运动过程中，在最高点处，竖直分速度为零，此时篮球的速度最小，根据几何关系可得：
vmin=vx=vsin53∘=15×0.8m/s=12m/s，故B正确；
C.篮球做圆周运动时速度由零增加到15m/s，为变速圆周运动，则传球运动员对篮球的作用力不可能始终指向圆心，故C错误；
D.根据能量守恒，整个过程传球运动员对篮球所做的功为
W=ΔEk+ΔEp=12mv2+mgRsin53∘=12×0.6×152J+0.6×10×0.7×0.8J=70.86J，故D错误。
故选：AB。
对篮球进行受力分析，结合题目选项完成解答；
篮球在竖直方向上做匀变速运动，在水平方向上做匀速直线运动，当竖直方向上的速度为零时，此时篮球的速度最小，根据几何关系得出速度的最小值；
根据篮球速度的变化趋势，结合圆周运动的知识分析出其受到的合力的方向；
根据能量守恒定律列式得出运动员对篮球做的功。
本题主要考查了能量守恒定律的相关应用，熟悉物体的受力分析，理解变速圆周运动的物体受到的合外力方向，结合能量守恒定律即可完成分析。
12.【答案】B A D
【解析】解：(1)A.只要小球从斜槽同一位置由静止释放，小球做平抛运动的初速度就相同，实验所用斜槽不必光滑，故A错误；
B.为减小实验误差，求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，故B正确。
故选：B。
(2)为了保证小球做平抛运动的初速度相同，每次释放小球时必须是同一位置释放，故A正确，BC错误；
故选：A。
(3)小球做平抛运动，设运动时间为t，水平方向有
x0=v0t
竖直方向有
y0=12gt2
解得：v0=x0 g2y0，故D正确，ABC错误；
故选：D。
故答案为：(1)B；(2)A；(3)D
(1)根据实验原理分析出斜槽不需要光滑，取离远点较远的数据进行运算能减小误差；
(2)为了保证小球离开斜槽的速度相同，则释放小球的位置必须是同一位置；
(3)根据平抛运动的特点，结合运动学公式得出小球的初速度。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合平抛运动的特点和运动学公式即可完成分析。
13.【答案】左
【解析】解：(1)从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0。
所以纸带的左端应与重物相连。
(2)根据图上所得的数据，应取图中O点和B点来验证机械能守恒定律，因为B点的瞬时速度比较方便测量。
(3)利用匀变速直线运动的推论有：vB=xAC2T=23.23−15.502×0.02×10−2≈1.93m/s
在B点，重力势能减小量为：△EpB=mghB=1.0×9.8×0.192J=1.88J。
重物的动能为：EkB=12mvB2=12×1×1.932=1.87J；
故答案为：(1)左；(2)B；(3)1.88，1.87。
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能；根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值。
正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所测数据，如何测量计算，会起到事半功倍的效果。
14.【答案】解：(1)由图可知带电小球向右偏，说明小球受到向右的电场力，与电场方向相同，故小球带正电；
(2)绳子偏转45∘时小球处于静止状态，根据受力平衡有
tan45∘=qEmg=1
代入数据解得：q=mgE=40×10−3×101×104C=4×10−5C
答：(1)小球带正电；
(2)小球带的电荷量是4×10−5C。
【解析】(1)根据小球受到的电场力方向，结合场强的方向得出小球的电性；
(2)根据几何关系，结合电场力的计算公式得出小球的电荷量。
本题主要考查了共点力的平衡问题，熟悉物体的受力分析，结合电场力的计算公式和几何关系即可完成解答。
15.【答案】解：(1)设排球在空中飞行的时间为t，竖直方向有
h1−h2=12gt2
解得：t=0.6s
(2)乙同学垫起排球前瞬间排球在竖直方向速度的大小为
vy=gt=10×0.6m/s=6m/s
根据运动的合成，可得排球被接住时瞬间的速度大小为
v= v02+vy2= 82+62m/s=10m/s
排球被接住时瞬间的速度水平方向的夹角θ的正切值为
tanθ=vyv0=34
答：(1)排球在空中飞行的时间为0.6s；
(2)排球被接住时瞬间的速度v的大小为10m/s，及其与水平方向的夹角θ的正切值为34。
【解析】(1)根据竖直方向上的运动特点，结合运动学公式得出运动的时间；
(2)根据速度-时间公式得出竖直方向上的速度，结合几何关系和矢量合成的特点完成分析。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，理解平抛运动在不同方向上的运动特点，结合运动学公式即可完成分析。
16.【答案】解：(1)根据能量守恒可知弹簧的弹性势能为
Ep=12mvB2=12m( 7gR)2=72mgR
(2)物体到达C点时对轨道的压力恰好为0，此时重力刚好提供向心力，则有
mg=mvC2R
解得
vC= gR
物体从B到C的过程中，根据动能定理可得
−mg⋅2R−Wf=12mvC2−12mvB2
解得物体克服摩擦力做功
Wf=mgR
答：(1)释放物块时弹簧的弹性势能为72mgR；
(2)物块从B点运动到C点过程中克服摩擦力做的功为mgR。
【解析】(1)根据能量守恒知B点的动能为弹簧的弹性势能；
(2)根据C点的受力求出C点的速度，B到C根据动能定理求克服摩擦力做的功。
在应用动能定理列方程时注意分析合外力做的功，注意功能关系的转化。