河南省焦作市博爱县第一中学2023-2024学年高一下学期6月期末物理试题

这是一份河南省焦作市博爱县第一中学2023-2024学年高一下学期6月期末物理试题，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。


一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.中国高铁向世界展示了中国速度和谐号和复兴号高铁相继从沈阳站点由静止出发，沿同一方向做匀加速直线运动。两车运动的速度一时间图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.复兴号高铁追上和谐号动车前，时两车相距最远
B.复兴号高铁经过95s加速达到最大速度
C.时，复兴号高铁追上和谐号动车
D.复兴号高铁追上和谐号动车前，两车最远相距4900m
2.下列关于直线运动的甲、乙、丙、丁四个图像的说法中，正确的是（ ）
A.甲图中物体的加速度大小为
B.乙图中所描述的物体在时段通过的位移为
C.丙图中所描述的物体在时段速度的变化量为
D.若丁图中所描述的物体正在做匀加速直线运动，则该物体的加速度为
3.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，人再与固定在地面上的拉力传感器相连，传感器示数为1800N。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B上升到最高位置C点，在B点时速度最大。人与装备总质量（可视为质点），忽略空气阻力，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A.在B点，人处于失重状态
B.在C点，人处于超重状态
C.打开扣环瞬间，人的加速度大小为
D.上升过程，人的加速度先增大后减小
4.把一压力传感器固定在水平地面上，轻质弹簧竖直固定在压力传感器上，如图甲所示。时，将金属小球从弹簧正上方由静止释放，小球落到弹簧上后压缩弹簧到最低点，又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。压力传感器中压力大小F随时间t变化图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A.时刻，小球的动能最大
B.时间内，小球始终处于失重状态
C.时间内，小球所受合力的冲量为0
D.时间内，小球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量
5.关于圆周运动，下列情境中说法正确的是（ ）
A.图甲，运动员在过弯道时做圆周运动，所受到的力有重力、支持力、摩擦力以及向心力
B.图乙，自由式滑雪U型场地看作是半圆形轨道，运动员经过最低点时，处于失重状态
C.图丙，在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让火车以设计速度行驶时，轮缘与轨道间无挤压
D.图丁，洗衣机筒在转动脱水过程中，增大洗衣机筒的转速，衣服受到筒内壁的摩擦力一定增大
6.发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如题图所示。当卫星分别在轨道l、2、3上正常运行时，则以下说法正确的是（ ）
A.卫星在轨道3上的运行速率大于7.9km/s
B.卫星在轨道3上的机械能小于它在轨道1上的机械能
C.卫星在轨道3上的运行速率小于它在轨道1上的运行速率
D.卫星沿轨道1经过Q点时的加速度小于轨道2经过Q点时的加速度
7.如图所示，长为L的杆一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定质量为m的小球。杆在电动机的驱动下在竖直平面内旋转，带动小球以角速度做匀速圆周运动，其中A点为最高点，C点为最低点，B、D点与O点等高。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A.小球在B、D两点受到杆的作用力大于mg
B.小球在A、C两点受到杆的作用力大小的差值为6mg
C.小球在B、D两点受到杆的作用力大小等于
D.小球从A点到B点的过程，杆对小球做的功等于
8.一小球以水平速度从点向右抛出，经恰好垂直落到斜面上点，不计空气阻力，取，点是点在斜面上的竖直投影点，以下判断正确的是（ ）
A.斜面的倾角约为
B.小球距斜面的竖直高度约为
C.若小球以水平速度向右抛出，它一定落在、的中点处
D.若小球以水平速度向右抛出，它一定经过、的中点的上方
9.如图所示，有一固定的且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，有两个可视为质点且质量相同的小球A和B，在球面内壁两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面，A、B两球与O点的连线与竖直线OC间的夹角分别为和（），则（ ）
A.A、B两球所受支持力的大小之比为
B.A、B两球运动的周期之比为
C.A、B两球的线速度之比为
D.A、B两球的角速度之比为
10.如图所示，一带负电粒子（不计重力）质量为 m 、电荷量大小为 q ，以初速度 v0 沿两板中央水平方向射人水平放置、距离为 d 、电势差为 U 的一对平行金属板间，经过一段时间从两板间飞出，在此过程中，已知粒子动量变化量的大小为 Δp ，下列说法正确的是（ ）
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（6分）“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的装备。某同学为了测量“枪头”的冲击频率，设计了图（a）所示的实验。实验时将带限位孔的塑料底板固定在竖直墙面上，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带。启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下系列点迹。更换纸带，重复操作，得到多条纸带，选取点迹清晰的纸带并舍去点迹密集的部分。完成下列实验内容：
（1）该同学发现点迹有拖尾现象，他以拖尾点迹左侧边沿为测量点，测量得到各点间距如图（b）所示，可知纸带的 （选填“左”或“右”）端连接重锺。
（2）重力加速度取，可算得“枪头”的冲击频率 Hz。（计算结果保留两位有效数字）
（3）该次实验产生误差的原因有下列三种情况，其中最主要的原因是 。
A.纸带与限位孔有摩擦力
B.测量各点间的距离不精确
C.“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动
12.（9分）某实验小组利用如图甲所示实验装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
（1）按照甲图所示的实验装置图安装好实验器材，打点计时器与低压交流电源相连。以下两种测量工具中，不需要的是 （填器材前的字母标号）。
A.毫米刻度尺 B.秒表
（2）小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，选取纸带上0、1、2、3、4、5、6作为计数点，每个计数点之间间隔一个点。分别测量6个计数点到0计数点之间的距离、、、…、，如图乙所示。设打点计时器的打点周期为T，利用逐差法处理实验数据，并使误差尽量小，则小车的加速度a的表达式为 （用题目中所给物理量的字母表示）。
（3）然后利用图像法处理数据，以时间t为横坐标，以位移x与对应时间t的比值为纵坐标，根据实验数据在坐标纸上描点、连线如图丙所示，根据图像可求出打下0计数点时的速度为 m/s，小车运动的加速度为 。（结果保留两位有效数字）
13.（10分）如图所示是小型电动打夯机的结构示意图，电动机带动质量为的重锤，绕转轴在竖直面内匀速转动，重锤的转动半径为，电动机连同打夯机底座的质量为。重锤和转轴之间连接杆的质量可以忽略不计，重锤可视为质点，取，。
（1）为了使打夯机底座周期性的离开地面，重锤的转速至少为多大？
（2）若重锤以的转速转动，求打夯机对地面的最大压力的大小。
14.（12分）如图所示，一个质量为的滑板运动员，以的初速度从某一高台的点水平飞出，恰好从圆轨道的点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失），最终滑板运动员刚好到达圆轨道的最高点D。已知圆弧的半径，，g取，求：
（1）A距C点的高度和滑板运动员在D点的速度大小。
（2）若滑板运动员运动到圆弧轨道点C时的速度大小为则滑板运动员对轨道的压力。
15.（15分）如图所示，AB、CD分别是水平方向和竖直方向的两正对平行板电容器，极板之间均存在匀强电场。OO＇为电容器AB的中心线，电容器AB 极板长为L，极板间距足够大，电场强度大小为E₁，方向竖直向下。电容器CD极板足够长，极板间距足够宽，电场强度E₂，方向水平向右，大小未知。M为极板C上的一个小孔。一带正电的液滴以一定的初速度从O点沿中心线OO'射入电容器AB 间的匀强电场，随后从M孔射入电容器CD，恰好能在CD间做直线运动。重力加速度为g，带电液滴的质量为m，电荷量 ，在O点的初速度 ，忽略电场的边缘效应及带电液滴对电场的影响。求：
（1）小孔M与O点的竖直距离y；
（2）匀强电场E₂的大小；
（3）若将电场E₂改为方向水平向左，大小不变，带电液滴从极板C上的小孔M射入后恰好再次打到C板的N点（图中未画出）。求MN间的距离yMN。
16.（18分）中国空间站的机械臂具有七个自由度，类似于人类手臂的灵活性，可实现抓取、拖拽、爬行、对接等功能。如图所示，在长为d的机械臂作用下，微型卫星、空间站、地球位于同一直线，伸直的机械臂沿该直线方向抓住微型卫星，微型卫星与空间站一起做角速度为的匀速圆周运动。已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，微型卫星质量为m，空间站轨道半径为r，求：
（1）在轨运行时，空间站的线速度和微型卫星的线速度之比；
（2）机械臂对微型卫星的作用力大小F；（忽略空间站与卫星之间的万有引力以及机械臂对空间站的作用力，用m、g、R、r和d表示）
（3）物体在引力场中具有的势能叫做引力势能。若取无穷远处为引力势能零点，质量为m的物体在地球引力场中具有的引力势能为（式中G为引力常量，M为地球的质量，r为物体到地心的距离）。若让机械臂松开卫星，通过控制卫星上自带的火箭发动机，使卫星由当前半径为r的圆轨道变轨到离地球更远的半径为的圆轨道，则在此过程中，万有引力对卫星做的功为多少？（用g、R、m、r和表示）
焦作市博爱县第一中学2023—2024学年高一（下）期末考试
物理参考答案
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.【答案】B
【解析】ACD.由图像可知，时，和谐号动车速度大于复兴号高铁，时，和谐号动车速度小于复兴号高铁，复兴号高铁追上和谐号动车前，时两车相距最远，根据图像与坐标轴围成的面积表示位移，可知复兴号高铁追上和谐号动车前，两车最远相距，ACD错误；
B.复兴号高铁的加速度为，复兴号高铁加速达到最大速度所需的时间为，B正确。选B。
2.【答案】C
【解析】A.根据,可知图像的斜率的绝对值等于2a，所以甲图中物体的加速度大小为,A错误；
B.乙图中所描述的物体在时段通过的位移为，B错误；
C.a-t图像与t轴所围的面积表示速度的变化量，所以丙图中所描述的物体在时段速度的变化量为，C正确；
D.根据，变形可得，所以图像的斜率等于，则该物体的加速度为，D错误。选C。
3.【答案】C
【解析】A.在B点时人的速度最大，此时人所受合力为零，加速度为零，不超重也不失重，A错误；
B.在C点速度为零，有向下的加速度，人处于失重状态，不是超重状态，B错误；
C.固定在地面时传感器示数为T=1800N，设此时弹性绳的弹力为F，由平衡条件得，打开扣环瞬间，对人列牛顿第二定律得，代入数据解得，C正确；
D.人从A点到B点过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量减小，弹性绳的弹力F减小，根据牛顿第二定律，可知加速度减小，从B点到C点过程，弹性绳的拉力小于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量继续减小，弹性绳的弹力F减小，直到减小到0，根据牛顿第二定律，可知加速度增大，直到增大到g，D错误。选C。
4.【答案】D
【解析】A.由图乙可知，在时刻，小球落到弹簧上，开始压缩弹簧，此后弹簧的弹力开始增大，小球受到的重力与弹力的合力方向向下，逐渐减小，由牛顿第二定律可知，加速度向下，且逐渐减小，小球的速度仍在增大，当弹力增大到大小等于重力时，小球的速度最大，则动能最大，A错误；
B.由图乙可知，时刻弹力最大，此时压缩弹簧到最低点，可知在时间内，弹力先小于重力后大于重力，则加速度方向先向下，后向上，小球先失重后超重，B错误；
C.时间内，小球与弹簧组成的整体机械能守恒，可知在时刻小球落到弹簧上，时刻小球离开弹簧，则有两时刻小球的速度大小相等，方向相反，设此时的速度大小为v，小球的质量为m，取向上方向为正方向，则有小球的动量变化量为，由动量定理可知，小球在时间内，所受合力的冲量，C错误；
D.时间内，弹力逐渐减小，是小球被弹起直至离开弹簧的过程，此过程小球和弹簧组成的整体机械能守恒，则有小球增加的动能与重力势能之和等于弹簧弹性势能的减少量，即小球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量，D正确。选D。
5.【答案】C
【解析】A.运动员过弯时所做的圆周运动，受到重力、支持力以及摩擦力，向心力是由合力提供，并非真实存在的力，选项A错误；
B.滑雪运动员做圆周运动，经过最低点时，向心力，所以，属于超重，选项B错误；
C.火车转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按设计速度转弯，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此时轮轨与轨道间无挤压，选项C正确；
D.转速增大，水滴所需要的向心力增大，但衣服受到的摩擦力等于重力，随着衣服内水滴的甩出，重力减小，摩擦力减小，选项D错误。选C。
6.【答案】C
【解析】A C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有，得，轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上线速度是7.9km/s，卫星在轨道3上的运行速率小于7.9km/s。卫星在轨道3上的运行速率小于它在轨道1上的运行速率。A错误，C正确；
B.卫星从轨道1到轨道3需要克服引力做较多的功，在轨道3上机械能较大，B错误；
D.根据牛顿第二定律和万有引力定律，得，所以卫星在轨道2上经过Q点的加速度等于在轨道1上经过Q点的加速度。D错误。选C。
7.【答案】A
【解析】AC.当小球在B、D两点时，杆对小球作用力竖直方向的分力应等于重力，水平方向分力提供向心力，杆对小球的作用力为，A正确；C错误；
B.若小球在最高点，杆对小球的作用力为支持力，则在A点，在C点，所以，若小球在最高点，杆对小球的作用力为拉力，则在A点，在C点，所以，B错误；
D.小球从A点到B点的过程，根据动能定理，可得，解得杆对小球做的功等于，D错误。选A。
8.【答案】AD
【解析】A.如图所示，将小球在点的速度分解，设斜面的倾角为，则有，则 ，A正确；
B.点到点的竖直高度OB间的距离大于，B错误；
CD.若小球以水平速度向右抛出，在下落高度不变的情况下，它一定落在、的中点处，但下落高度变大了，所以它一定经过、的中点的上方，C错误，D正确。选AD。
9.【答案】AD
【解析】A.对小球受力分析有，解得，A项正确；
B.对小球受力分析有，整理有，所以有，B项错误；
C.对小球受力分析有，整理有，所以有，C项错误；
D.对小球受力分析有，整理有，所以有，D项正确。选AD。
10.【答案】ACD
【解析】A.根据牛顿第二定律可知，粒子在两板间运动的加速度大小为 a=qEm=Uqdm ，A正确；
BC.粒子在水平方向做匀速直线运动，水平方向的动量变化为0；粒子在沿电场方向做初速度为0的匀加速直线运动，根据题意有 Δp=Δpy=mvy-0 ，可得粒子从两板间离开时沿电场方向的分速度大小为 vy=Δpm ，则粒子在两板间的运动时间为 t=vya=dΔpUq ，金属板的长度为 L=v0t=dv0ΔpUq ，B错误，C正确；
D.设入射点与出射点间的电势差为 U' ，根据动能定理可得 -qU'=12mv2-12mv02，其中 v2=v02+vy2 ， vy=Δpm ，联立解得 U'=-Δp22mq ，D正确。选ACD。
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（6分）【答案】左；40；C
【解析】（1）[1]松开纸带，纸带在重锤作用下做加速运动，纸带上相邻两点间的距离逐渐增大，由图可知，纸带左端与重锤相连。
（2）[2]根据逐差法，有，即，解得，频率为
（3）[3]由于点迹有拖尾现象，因此该次实验产生误差的主要原因是“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动。选C。
12.（9分）【答案】B；；0.18（0.16～0.20均对）；4.8（4.5～5.1均对）
【解析】（1）[1]因为要测量纸带上计数点的距离，需用毫米刻度尺，打点计时器可以记录运动时间，不需要秒表计时。选A。
（2）[2]根据逐差法，可得加速度
（3）[3][4]由匀变速直线运动位移与时间的关系式，可得
由题图丙可读出打0计数点时的速度
图线的斜率
可得
13.（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）当打夯机连同打夯机底座受到拉力的大小等于重力时，才能使打夯机底座刚好离开地面，有，对重锤有，解得，又，求得
（2）重锤在最低点时，打夯机对地面有最大压力。对重锤有，又，代入求得，根据牛顿第三定律知，对打夯机有，打夯机对地面的最大压力大小
14.（12分）【答案】（1），；（2）
【解析】（1）运动员在A、B点之间做平抛运动，设B点处运动员的竖直分速度为，则有解得，，运动员在竖直方向上做自由落体运动，则有，解得，又，所以A距C点的高度为，运动员在D点时重力恰好提供向心力，即，解得
（2）运动员在圆弧轨道C点时，重力和支持力的合力提供向心力，即，解得，根据牛顿第三定律可知，运动员对轨道的压力为
15.（15分）【答案】（1）；（2） E₂=E₁；（3）
【解析】（1）水平方向上有 ，竖直方向上有 ，，解得
（2）由，， ，解得 ，，，由于液滴恰好在CD之间做直线运动，可知 ，解得
（3）根据上述分析，液滴打到N点过程水平方向有 ，解得 ，在水平方向有 ，解得 ，在竖直方向有 ，解得
16.（18分）【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据可知，在轨运行时，空间站的线速度和微型卫星的线速度之比为。
（2）以空间站为对象，由万有引力提供向心力可得，在地球表面处有，以微型卫星为对象，根据牛顿第二定律可得，联立解得机械臂对微型卫星的作用力大小为。
（3）卫星由当前半径为r的圆轨道变轨到离地球更远的半径为的圆轨道，则卫星在半径为r的圆轨道时具有的引力势能为，卫星在半径为的圆轨道时具有的引力势能为，根据，可得在此过程中，万有引力对卫星做的功为。考生注意：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
A.粒子在两板间运动的加速度大小为 Uqdm
B.粒子从两板间离开时的速度大小为 Δpm
C.金属板的长度为 dv0ΔpUq
D.入射点与出射点间的电势差为 -Δp22mq