江西省宜春中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷

这是一份江西省宜春中学2023-2024学年高一下学期期末物理试卷，共10页。
1.全卷满分100分，考试时间为75分钟。
2.请将答案写在答题卡上，否则不给分。
一、选择题：本题共10小题，共46分。（在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1.下列说法符合物理学史的是（ ）
A.牛顿发现了万有引力定律并对万有引力常量进行准确测量
B.德国天文学家开普勒用20年的时间对行星进行观测和记录，发现了行星运动规律即开普勒定律
C.英国物理学家卡文迪什巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室准确地测出万有引力常量G的值
D.法国物理学家库仑发现了真空中两点电荷间的相互作用规律，美国实验物理学家密立根测量出静电引力常量k的值。
2.下列几种运动中，机械能一定守恒的是（ ）
A.跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降
B.游乐场中小朋友从滑梯轨道顶端由静止开始下滑
C.忽略空气阻力，物体竖直上抛
D.物体受到的合外力做功为零
3.如图所示，在水平地面上做匀速直线运动的小车，通过定滑轮用绳子吊起一个物体，若小车和被吊的物体在同一时刻速度分别为和，绳子对物体的拉力为T，物体所受重力为G，则下面说法正确的是（ ）
A.物体所受拉力大于重力B.物体做加速运动，且
C.物体匀速上升D.物体做减速运动，且
4.如图所示，各物体质量都是m，加速度都是a，从静止出发发生的位移都是s，第一种情况水平面光滑，后三种情况动摩擦因数相同，物体对水平面都有压力，那么（ ）
（1） （2） （3） （4）
A.物体的动能的增量都相等B.四种情况这四个拉力做的功相同
C.后三种情况下拉力做功相等D.做的功功率最大
5.如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1000km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步静止卫星。则（ ）
A. a、b的动能比c的大B. c的机械能比a、b多
C. a、b的向心加速度比c的小D. a、b的线速度大小相等
6.如图所示，半径可变的四分之一光滑圆面内，轨道的末端B处切线水平圆心O离地的高度为H。现将一小物块从轨道顶端A处由静止释放。若保持圆心的位置不变，改变圆弧轨道的半径（不超过圆心离地的高度）。则下列说法正确的是（ ）
A.半径为时，小物块平抛的水平位移最大
B.半径为时，小物块平抛的水平位移最大
C.半径越大，小物块到圆弧轨道最低点时向心加速度越大
D.半径越大，小物块落地时重力的瞬时功率越大
7.高压水枪喷口半径为r，射出的水流速度为v，水平地打在竖直煤壁上后速度变为零。设水的密度为ρ，则高速水流对煤壁冲击力的大小为（ ）
A.B.C.D.
8.如图所示，一质量为M，半径为R的半圆形槽形物体停在光滑水平面上，左边与竖直墙壁接触，现让一质量为m的光滑小球从槽形物体的左边边缘由静止开始滑下，设重力加速度为g，已知。下列说法正确的是（ ）
A.小球从释放到第一次到达最低点的过程中，小球和半圆形组成的系统动量守恒
B.自从第一次到达最低点后，还能上升的最大高度
C.小球从释放到第二次达到最低点的过程中，小球和半圆形相组成的系统机械能守恒
D.小球第二次到达最低点时槽形物体获得的速度大小
9.如图所示，倾角为37°的传送带以4m/s的速度沿逆时针方向传动。已知传送带的上、下两端间的距
离为。现将一质量的小木块放到传送带的顶端，使它从静止开始沿传送带下滑，已知木块与传送带间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。则（ ）
A.木块在传送带上一直以的加速度匀加速直线运动直到从下端离开传送带
B.木块在传送带上运动的时间是1.5s
C.木块从顶端滑到底端的过程传送带对木块做的功是-5.6J
D.木块从顶端滑到底端产生的热量是2.4J
10.一辆新能源汽车在水平路面上由静止开始做直线运动，直到速度最大并保持恒定，所受阻力恒定不变，在此过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示，已知汽车质量，发动机的最大牵引力为，最大输出功率，图中的为汽车的最大速度，则（ ）
A.汽车在AB段的运动为匀速直线运动
B.汽车在BC段的运动为功率不变的变加速直线运动
C.图中的速度为10m/s，若车速为10m/s，则发动机的瞬时输出功率为
D.当汽车速度为25m/s时，该新能源汽车的加速度为
二、实验题（11题题6分，12题题8分，每空22分）
11.（6分）用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知电源频率为50Hz，、，g取，则：

甲 乙
（1）在纸带上打下计数点5时的速度________m/s；
（2）在打点0~5过程中系统动能的增加量________J，系统势能的减少量_______J。（第（2）问结果均保留三位有效数字）
12.（8分）在研究平抛物体运动的实验中，右图为小球做平抛运动闪光照片的一部分，图中每一小正
方格边长，g取。则
（1）小球平抛时的初速度是_______m/s。
（2）闪光的频率为_______次/秒。
（3）若小球质量克，则小球经过B点时重力的瞬时功率是_______W，动能是_______J。
三、解答题：本大题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13.（10分）如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球A、B发生正碰，图乙为它们碰撞前后的图像，已知小球A的质量，求：
甲 乙
（1）小球B的质量；
（2）碰撞过程中系统损失的机械能。
14.（12分）宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球抛出点P与落到斜坡另一点Q的距离为L，斜坡的倾角为，已知该星球的密度为，引力常量为G，球的体积公式是。求
（1）该星球表面的重力加速度g；
（2）该星球的半径为R。
15.（18分）某种固定在同一竖直平面内的弹射装置如图所示，它由水平轨道AB、EF，竖直光滑圆弧轨道BC、DE组成，BC、DE分别与AB、EF相切。现将质量的物体（视为质点）压缩水平轻质弹簧后由静止释放，恰好能经过圆弧轨道最高点C。物体从C点水平飞出后，恰好能无碰撞地由D点进入另一轨道，并最终停在轨道EF某处。经测量发现物体在两段水平轨道上运动的距离相等，已知C、D两点的高度差，，，两水平轨道与物体间的动摩擦因数均为。取重力加速度大小，，，不计空气阻力。求：
（1）物体经过D点的速度大小；
（2）物体在B、E两点时对圆弧轨道的压力差；
（3）将物体释放时，弹簧的弹性势能。
参考答案
1.C【详解】AC.牛顿在前人的基础上，总结出了万有引力定律，但并未对万有引力常量进行准确测量，而是英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室准确地测出万有引力常量G的值，故A错误，C正确；B.德国天文学家开普勒用了20年的时间，在对丹麦天文学家第谷对行星进行观测和记录的数据研究后，得出了行星运动规律，即开普勒定律，故B错误；D.法国物理学家库仑发现了真空中两点电荷间的相互作用规律——库仑定律，库仑通过扭秤实验证明了库仑力与距离平方成反比的规律，但静电力常量k是通过麦克斯韦相关理论计算得出的。故D错误。故选C。
2.C【详解】A.跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降，空气阻力做负功，机械能不守恒，A错误；B.游乐场中小朋友从滑梯轨道顶端由静止开始下滑，滑梯轨道的摩擦力对小朋友做负功，机械能不守恒，B错误；C.忽略空气阻力，物体竖直上抛过程中只有重力做功，机械能守恒，C正确；D.物体受到的合外力做功为零，物体不一定机械能守恒，例如匀速上升或者下降的物体，重力与竖直向上的力平衡，该力对物体做功，物体机械能不守恒，D错误。故选C。
3.A【详解】BCD.令小车速度与左侧绳子间的锐角为，则有
根据图像可知，小车向左匀速运动，夹角减小，可知物体的速度增大，即物体向上做加速运动，根据上述可知可知，BCD错误；A.根据上述，物体向上做加速运动，加速度方向向上，则物体所受拉力大于重力，A正确。故选A.
4.A【详解】A.依题意知，由于四种情形物体的质量，加速度，位移均相同，根据牛顿第二定律知它们所受合力相同，则合力所做的功相等，根据动能定理可知物体的动能的增量都相等，故A正确；BC.图（1）中，拉力所做的功为图（2）（3）（4）中，拉力所做的功为，，
设F与水平方向夹角为，则有
由于不知道和的大小关系，所以不能确定和的大小关系，
也就不能确定和的大小关系，但是由受力分析可知一定大于和，
所以做的功一定最多，故BC错误；D.由于四种情形物体的位移，加速度相同，
根据可知发生相同位移所用时间相同，根据
可知，由于做的功最多，则做的功功率最大，故D错误。故选A。
5.D【详解】AB.由于卫星的质量未知，因此无法判断动能大小和机械能大小，AB错误；
C.万有引力提供向心加速度，则有解得由此可知，轨道半径越小向心加速度越大，因此a、b的向心加速度比c的大，C错误；D.万有引力提供向心力，则有
解得a、b的轨道半径大小相等，因此线速度大小也相等，D正确。故选D。
6.B【详解】AB.物块在圆面上运动的过程中，由动能定理得
小物块离开圆面后做平抛运动 解得可知半径为时，
小物块平抛的水平位移最大，A错误，B正确；C.物块在最低点时的向心加速度为
可知小物块到圆弧轨道最低点时向心加速度与半径无关，C错误；D.小物块落地时的竖直速度为，
则小物块落地时重力的瞬时功率为
可知，半径越大，小物块落地时重力的瞬时功率越小，D错误；故选B。
7.C【详解】在时间t内，打在竖直煤壁上水的质量为根据动量定理得解得故选C。
8.BC【详解】A.小球从边缘静止下滑的过程中，半圆槽对球的支持力沿半径方向指向圆心，而小球对半圆槽的压力方向相反指向左下方，因为有竖直墙挡住，所以半圆槽不会向左运动，可见该过程中，小球与半圆槽在水平方向受到外力作用，动量并不守恒，故A错误；B.在第一次下落到最低点的过程中，小球受到的支持力不做功，只有重力做功，因此小球的机械能守恒，设小球到达最低点时速度为，由动能定理得此后，小球与半圆槽组成的系统水平方向不受力，系统水平方向的动量守恒，且机械能守恒，则有联立解得故B正确；
C.小球从释放到第二次达到最低点的过程中，因为小球在槽内运动过程中，小球、半圆形槽所受外力除了重力外，其他力都不做功，且接触面都是光滑的，所以小球、半圆形槽组成的系统机械能守恒，
故C正确；D.设小球第二次到达最低点时小球速度为，半圆槽的速度为，
小球从释放到第二次达到最低点的过程中，小球与半圆槽组成的系统水平方向的动量守恒且机械能守恒，则有联立解得故D错误。
故选BC。
9.BD【详解】A.木块开始下滑时有解得
加速至的位移则之后有
解得可知，木块在传送带上先以的加速度匀加速直线运动下滑，后以的加速度匀加速直线运动下滑，直到从下端离开传送带，A错误；B.木块以的加速度匀加速直线运动下滑过程有之后以的加速度匀加速直线运动下滑过程有解得
则木块在传送带上运动的时间是1.5s，B正确；C.木块从顶端滑到底端的过程传送带对木块做的功即为传送带对木块的摩擦力做的功，则有解得
C错误；D.木块以的加速度匀加速直线运动下滑过程的相对位移木块以的加速度匀加速直线运动下滑过程的相对位移
木块从顶端滑到底端产生的热量
D正确。故选BD。
10.BC【详解】A.依题意，由题图知AB段汽车的牵引力不变，根据牛顿第二定律，
有所以，汽车在AB段的加速度不变，做匀加速直线运动，故A错误；B.根据可知BC段图线的斜率表示汽车的功率，功率不变，知汽车达到额定功率，
当速度增大，牵引力减小，则加速度减小，做加速度减小的加速运动，
所以汽车在BC段的运动为功率不变的变加速直线运动，故B正确；C.由题图，可得汽车匀加速阶段的末速度
所以若车速为10m/s，则发动机的瞬时输出功率为故C正确；
D.当汽车速度时，此时汽车已经达到最大功率，汽车此时受到的牵引力为
由题图知汽车在BC段以最大功率运动，速度达到最大时，牵引力等于阻为，
根据牛顿第二定律有
可求得当汽车速度为25m/s时，该新能源汽车的加速度为

故D错误；故选BC。
11. 2.40.5760.600
【详解】（1）[1]每相邻两计数点间还有4个点，相邻两计数点间的时间间隔为
在纸带上打下计数点5时的速度
（2）[2]两物体的初速度为零，所以在打点0~5过程中系统动能的增加量为

[3]系统势能的减少量包括增加的重力势能和减少的重力势能，
为
12. 1.5104W0.625J
【详解】（1）[1]根据
可得
小球平抛时的初速度是
（2）[2]闪光的频率为次/秒
（3）[3][4]小球经过B点时竖直速度
重力的瞬时功率是
动能
13.（1）；（2）
【详解】
（1）由题图乙可得碰前小球A的速度，小球B的速度；碰后小球A的速度，小球B的速度。根据动量守恒定律（3分）
解得（2分）
（2）碰撞过程中系统损失的机械能（3分）
代入数据解得（2分）
14.（1）；（2）
【详解】（1）由平抛运动规律可知①（2分）②（2分）
联立解得（2分）
（2）由万有引力定律可知③（2分）④（2分）
联立解得（2分）
15.（1）；（2）；（3）
【详解】（1）物体恰好能经过圆弧轨道最高点C，则（2分）
物体从C到D，竖直方向做自由落体运动，则（1分）
物体经过D点的速度为（1分）
联立得（1分）
（2）设物体在D点时速度与水平方向夹角为，则（1分）
即
对B到C和D到E两个过程，根据机械能守恒
（2分），（2分）
在B、E两点，由牛顿第二定律
，（2分）
得支持力分别为
，
结合牛顿第三定律，物体在B、E两点时对圆弧轨道的压力差为
（2分）
（3）物体在EF轨道运动距离为
（1分）
物体在两段水平轨道上运动的距离相等，则物体在AB轨道上运动过程，根据能量守恒
（2分）
联立得弹簧的弹性势能为（1分）