精品解析：湖南省长沙市弘益高级中学2022-2023学年高一下学期期末物理试题（原卷版+解析版）

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一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分）
1. 下列物理量属于矢量的是（ ）
A. 机械能B. 功率C. 电场强度D. 电势
【答案】C
【解析】
【详解】ABD．标量是只有大小没有方向、运算时遵循代数运算法则的物理量。机械能、功率、电势都是标量，故ABD错误；
C．矢量是既有大小又有方向、运算时遵循平行四边形定则的物理量；电场强度是矢量，故C正确。
故选C。
2. 一个质点在恒力F的作用下，由O点运动到A点的轨迹如图所示，在A点时速度的方向与y轴平行，则恒力F的方向可能沿（ ）
A. +x轴B. +y轴
C. －x轴D. －y轴
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】曲线运动物体所受合力一定指向轨迹的内侧，且速度永远都不可能偏转到与合力方向平行，所以物体所受合力不可能沿+x轴、+y轴、－y轴方向，但可能沿－x轴方向。
故选C。
3. “旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50r/s，此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为（ ）
A. 10m/s2B. 100m/s2C. 1000m/s2D. 10000m/s2
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】纽扣在转动过程中
由向心加速度
故选C。
4. 如图所示，质量相同的质点A、B被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面上做匀速圆周运动，则（ ）

A. A的线速度一定比B的线速度大
B. A的角速度一定比B的角速度大
C. A的加速度一定比B的加速度小
D. A所受细线的拉力一定比B所受的细线的拉力小
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．以质点为对象，设绳子与竖直方向的夹角为，质点与悬点的高度为，根据牛顿第二定律可得
解得
由于高度相同，可知质点A、B的角速度相同；根据
，
由于质点A的轨道半径大于质点B的轨道半径，则A的线速度一定比B的线速度大，A的加速度一定比B的加速度大，故A正确，BC错误；
D．竖直方向根据受力平衡可知
解得
由于质点A、B质量相同，质点A对应的较大，则A所受细线的拉力一定比B所受的细线的拉力大，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，一平行板电容器与电源连接，开关S先接通，过一会再断开，在电容器中间的M点固定一一个正点电荷，用C表示电容器的电容；用E表示两板间的电场强度；表示M点的电势；Ep表示点电荷的电势能．将B板向上移一小段距离x，则下列图像关系正确的是
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A、当B极板上移一小段距离x，时，d减小，由可知，C与x图象不能为一次函数图象，故A错误；
B、在电容器两极板所带电荷量一定的情况下，由U=Q/C，E=U/d，则，故E与x无关，故B错误；
C、因负极板接地，设M点最初的电势为φ0，则平移后M点的电势为φ=φ0-Ex0，故C正确；
D、正电荷在P点的电势能EP=φq=q(φ0-Ex0)，故D错误．
故选：C．
6. 如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S，有n2个一价负离子通过溶液内某截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是（ ）
A. 当n1= n2时，电流为零
B. 当n1 > n2时，电流方向从A→B，电流为
C. 当n1 < n2时，电流方向从B→A，电流为
D. 无论n1、n2大小如何，电流方向都从A→B，电流都为
【答案】D
【解析】
【详解】由题意可知，流过容器截面上的电量
q = (n1＋n2)e
则电流为
方向与正电荷的定向移动方向相同，故由A到B。
故选D。
二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错得0分）
7. 如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面，A、C是同一等势面上的两点，B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是（ ）
A. 导体内部的场强左端大于右端
B. A、C两点的电势均高于B点的电势
C. B点的电场强度大于A点的电场强度
D. 正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功，电势能减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A．带电导体处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为0，导体表面为等势面，整个导体为一个等势体，故A错误；
B．沿电场线方向电势降低，所以A、C两点的电势均高于B点的电势，故B正确；
C．电场线的疏密程度表示电场强度的弱强，所以B点的电场强度小于A点的电场强度，故C错误；
D．根据
可知，正电荷从高电势A点沿虚线移动到低电势B点，电势能减小，则电场力做正功，故D正确。
故选BD。
8. 长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的有（ ）
A. 甲在空中的运动时间比乙的长
B. 两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等
C. 从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少
D. 从投出到落地，每颗手榴弹机械能变化量为
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】A．由平抛运动规律可知，做平抛运动的时间
因为两手榴弹运动的高度差相同，所以在空中运动时间相等，故A错误；
B．做平抛运动的物体落地前瞬间重力的功率
因为两手榴弹运动的高度差相同，质量相同，所以落地前瞬间，两手榴弹重力功率相同，故B正确；
C．从投出到落地，手榴弹下降的高度为h，所以手榴弹重力势能减小量
故C正确；
D．从投出到落地，手榴弹做平抛运动，只有重力做功，机械能守恒，故D错误。
故选BC。
【点睛】
9. 如右图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（ ）

A. b所需向心力最大
B. b、c周期相等，且大于a的周期
C. b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度
D. b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A．因卫星运行的向心力就是它们所受的万有引力
可知b所受的引力最小，故A错误．
B．由
可知半径r越大周期越大，所以b，c的周期相等且大于a的周期，故B正确；
C．由
可知半径r越大则加速度越小，所以b，c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度，故C错误；
D．由
可知半径r越大则线速度越小，所以b，c的线速度大小相等，且小于a的线速度，故D正确。
故选BD。
10. 2019年6月，习近平总书记对垃圾分类工作做出重要指示，全国地级及以上城市全面启动生活垃圾分类工作。在垃圾分类中经常使用传送带进行分拣，如图所示、传动带的长度是4m，与水平面间的夹角为30°，在电动机的带动下以的速度顺时针匀速转动，现将一质量的物体（可视为质点）轻放在传送带的最低点，已知物体与传送带间的动摩擦因数，g取，则从传送带将物体从最低点传送到最高点的过程中（ ）
A. 物体动能的增量是
B. 物体重力势能增量是
C. 物体和皮带由于摩擦产生的热量为
D. 由于传送物体电动机多消耗的电能为
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】A．小物体刚放到B点时，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，由于μ>tan30°，物体做匀加速直线运动，此时
假设小物体能与传送带达到相同速度，则小物体加速上滑的位移为
假设成立。物体与传送带达到相同速度后，将向上匀速运动，到达A点时速度仍为，所以物体的动能增加量为
故A错误；
B．小物体重力势能增量为
故B正确；
C．小物体加速运动的时间
在相对滑动时，有
则小物体与传送带间因摩擦产生的热量为
故C正确；
D．由功能关系可知，电动机做的功等于小物体增加的机械能和因摩擦而产生的热量，则
故D错误。
故选BC。
三、实验题（16分）
11. 某同学通过调节手机拍摄功能中的感光度和快门时间，拍摄出质量较高的频闪照片。图1是该同学拍摄的小球自由下落部分运动过程中频闪照片，用来验证机械能守恒定律。该同学以小球下落过程中的某一点（非释放点）为原点，并借助照片背景中的刻度尺测量各时刻的位置坐标为 刻度尺零刻度与原点对齐。已知手机连拍频率为，当地重力加速度为g，小球质量为。
（1）小球在位置时的瞬时速度=___________（用题中所给的物理量符号表示）；
（2）关于实验装置和操作，以下说法正确的是___________；
A.刻度尺应固定在竖直平面内
B.选择材质密度小的小球
C.小球实际下落过程中动能增量大于重力势能减少量
D.该实验可以验证动能定理
（3）取小球从到的过程研究，则机械能守恒定律的表达式为 =_____________________（用题中所给物理量的符号表示）；
（4）由于阻力的存在影响了实验，该同学利用测得的数据，算出了这些点对应的速度，以对应到点的距离为横轴，为纵轴画出了如图2所示的图线。测得图线的斜率为），则小球受到的阻力大小=___________。
【答案】 ①. ②. AD ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]小球在位置时的瞬时速度
（2）[2]刻度尺竖直，保证测量的距离是竖直方向自由下落的距离，选项A正确；小球密度越大，则相对阻力越小，误差越小，选项B错误；下落过程由于阻力做功，则动能增量小于重力势能的减小量，选项C错误；该实验可验证动能定理，选项D正确；
故选AD。
（3）[3]由机械能守恒定律可知
即
（4）[4]由动能定理
可得
所以
12. 有一根细而均匀圆柱体导体棒样品（如图甲所示），电阻约为，为了测量其电阻率，他找到以下实验器材并进行实验：
A．10分度的游标卡尺
B．螺旋测微器
C．电流表（量程50mA，内阻为）
D．电流表（量程100mA，内阻约为）
E．电流表（量程1A，内阻约为）
F．滑动变阻器R（，额定电流1A）
G．直流电源E（12V，内阻不计）
H．圆柱体导体棒样品（电阻约为）
I．开关一只、导线若干
（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图乙所示，其示数___________cm；用螺旋测微器测得该样品的直径如图丙所示，其示数___________mm；
（2）为了尽可能精确地测量电阻，电路原理图如图丁所示。图丁中甲电流表应选___________；乙电流表应选___________（用器材前的序号表示）；
（3）闭合开关，测量出甲电流表的读数和乙电流表的读数；
（4）根据实验测得的物理量，电阻率___________（用题中所给的相关字母表示）。
【答案】 ①. 5.00 ②. 1.600##1.599##1.598##1.601##1.602 ③. C ④. D ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]由图乙可知，游标卡尺示数
[2]由图丙可知，螺旋测微器示数
（2）[3][4]实验器材中没有电压表，可以用已知内阻的电流表与待测电阻并联测电压，即电流表甲选择C；乙电流表若选择E则量程过大，则应选D即可。
（4）[5]由电阻定律可知
由欧姆定律可知待测电阻阻值
联立解得电阻率
四、解答题（共40分）
13. 质量为5kg的物体静止于水平桌面上，在15N的水平拉力作用下做匀加速直线运动，经过2s物体的速度达到2m/s．求：
（1）物体的加速度大小；
（2）物体与水平面间的动摩擦因数．
【答案】（1）1 m/s2；（2）0.2
【解析】
【详解】（1）由v=at可得
（2）由牛顿第二定律可知：
F-f=ma
又
f=μFN，FN=mg
联立解得
μ=0.2
14. 如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab=5cm，bc=12cm，其中ab沿电场方向，bc与电场方向呈60°角。一个电荷量为q=4×10-8C的正电荷从a移动到b电场力做功－1.2×10-7J。求：
（1）匀强电场电场强度E；
（2）a、c两点的电势差Uac？
（3）若规定φa=0，电荷q在c点具有的电势能EPc？
【答案】（1）60V/m；（2）-6.6V；（3）2.64×10-7J
【解析】
【详解】（1）因为从a移动到b电场力做功为
所以电场强度为
（2）a、c两点的电势差为
（3）由题意可知c点电势为
所以电荷q在c点的电势能为
15. 如图所示，是光滑绝缘的、竖直固定的半径的圆轨道的一部分，为竖直直径，仅在间有方向竖直向下、高度足够高的匀强电场，。当一质量的带电小球（可看成质点）从距水平面高为的地方以的初速度水平抛出恰能无碰撞的从点进入圆轨道，并从点离开圆轨道，取，已知，。
（1）试求：小球从点进入电场时的速度大小；
（2）若小球沿BC轨道的运动是匀速圆周运动。试问：①小球刚到达点时，小球对轨道的压力？②小球离开点再经多长的时间到达水平面？
【答案】（1）；（2）①，方向竖直向上，②
【解析】
【详解】（1）带电小球水平抛出恰能无碰撞的从点进入圆轨道，即带电小球在点的速度方向与垂直，则有
（2）①小球沿轨道的运动是匀速圆周运动，可知小球在点的速度大小为，小球从到的过程，根据动能定理可得
解得
小球在点，根据牛顿第二定律可得
联立解得
根据牛顿第三定律可知小球刚到达点时，小球对轨道的压力大小为，方向竖直向上；
②小球通过点后，在匀强电场中，由于电场力与重力平衡，小球在水平方向做匀速直线运动，设小球通过电场的时间为，则有
带电小球通过匀强电场后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有
解得
小球离开点到达水平面的时间为