安徽省滁州市2023-2024学年高一下学期期末物理试卷（Word版附解析）

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一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1. 近年来我国的智能驾驶技术突飞猛进。在某次测试中，测试员利用智驾系统让测试车辆在高速公路上以100公里每小时定速行驶50公里。其中“100公里每小时”、“50公里”分别是指（ ）
A. 速度、位移
B. 速度、路程
C. 速率、位移
D. 速率、路程
【答案】D
【解析】
【详解】100公里是通过的路程，以100公里每小时定速行驶表示运动的快慢，指速率；行驶50公里是通过路径的长度，指路程。
故选D。
2. 杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量，其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力（应力）与金属丝单位长度所对应的伸长量（应变）的比值．设长度为，横截面直径为的均匀圆柱形金属丝，其长度方向上受到的力大小为，伸长量为，则该金属丝的杨氏模量．若采用国际单位制中的基本单位来表示的单位，则其单位为（ ）
A. 为常数，没有物理单位B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知，杨氏模量的单位应为
故D正确。
3. 如图所示为一物体沿直线运动的位移一时间图像。下列关于该物体运动的速度一时间图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AD．从位移-时间图像可知物体一直沿正方向运动，故AD错误；
BC．又可知2s内物体的位移为8m，则速度-时间图线与时间轴所围的面积为8m，故B正确，C错误。
故选B。
4. 如图甲所示，家用燃气灶支架有四个爪。将质量为m的球状锅（如图乙所示）放在图甲所示的支架上，锅口保持水平。若锅的球面半径为R，忽略锅与爪之间的摩擦力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 四个爪对锅的弹力的合力为零
B. 每个爪对锅的弹力均大于
C. 每个爪对锅弹力方向均竖直向上
D. R越大，每个爪对锅的弹力越大
【答案】B
【解析】
【详解】AC. 由图可知球状锅受到支架四个弹力的作用，自身的重力作用，且弹力的方向均指向球心，由平衡条件可知，四个弹力的合力与锅的重力等大，方向竖直向上，故AC错误；
BD. 设每个爪与锅之间的弹力为F，正对的一对爪之间的距离为d，锅的质量为m，半径为R，则F与竖直方向的夹角满足
竖直方向根据平衡条件，有
可得
由此可知每个爪对球状锅的弹力大于，若质量相同的锅，半径越大，每个爪对它的弹力越小，故B正确，D错误。
故选B。
5. 如图所示，打水漂是一种大众游戏，将扁平的石块向水面快速抛出，石块可能会在水面上一跳一跳地飞向远方。要使石块从水面跳起产生“水漂”效果，石块接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于。为了观察到“水漂”，一同学将一石块从距水面高度为h处水平抛出，若不计空气阻力，重力加速度为g，则抛出速度的最小值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据平抛运动规律可知竖直方向有
结合题意石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于，可知抛出速度的最小值满足，如图
由几何关系有
解得
故选A。
6. 一物体做匀速圆周运动。若其所受合力的大小与轨道半径的3次方成正比，则其运动周期T与轨道半径r的关系为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的3次方成正比，
根据
所以
故选C。
7. 如图所示，长L的轻杆两端分别固定着可以视为质点的小球A、B，放置在光滑水平桌面上，杆上O点有一竖直方向的固定转动轴，A、B的质量分别为4m、m。A、B到O点的距离之比为。当轻杆以角速度绕轴在水平桌面上匀速转动时，下列说法正确的是（ ）
A. 轻杆对小球A、B的作用力大小相等
B. 小球A、B向心力大小之比为
C. 转轴受杆作用力大小为
D. 小球A、B线速度大小之比为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．小球A需要的向心力大小为
小球B需要的向心力大小为
因为
所以小球A、B向心力大小之比为，故AB错误；
C．转轴受到杆拉力的大小为
选项C正确；
D．小球A、B线速度由
可得，同轴转动小球A、B角速度相等，线速度大小之比即旋转半径之比为，选项D错误。
故选C。
8. 如图甲所示，水平桌面上有一质量为2kg的滑块，在水平向右、大小为8N的恒力F作用下，由静止从原点O开始沿x轴运动。若从原点O开始，滑块与桌面的动摩擦因数随x的变化规律如图乙所示，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ）
A. 滑块运动到1m处时加速度大小为
B. 滑块运动到4m处时速度为零
C. 滑块运动的最大速度为
D. 整个运动过程中因摩擦产生的热量为16J
【答案】B
【解析】
【详解】A．由滑块运动到1m处时的摩擦因数为
由牛顿第二定有
加速度大小为，故A错误；
B．滑块运动到2m处时的摩擦因数为
所以合外力为零，加速度为零，由动能定理得
即4m处时速度为零，故B正确；
C．滑块运动到2m处合外力为零，加速度为零，速度由
最大速度为，故C错误；
D．由能量守恒有
其中
整个运动过程中因摩擦产生的热量为32J，故D错误。
故选B。
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称为“行星冲日”，2023年11月3日观测到木星冲日现象。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表：
则由上述信息可知（ ）
A. 木星的公转周期比火星的公转周期大
B. 海王星冲日时间间隔最长
C. 行星冲日时间间隔可能小于一年
D. 2024年木星冲日大约在12月7日
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律有
由于
可知，木星的公转周期比火星的公转周期大，故A正确；
BC．根据开普勒第三定律有
解得
设相邻两次“冲日”时间间隔为t，则有
解得
可知，行星冲日时间间隔均大于一年，由于海王星半径最大，则海王星的冲日时间间隔最短，故BC错误；
D．2023年11月3日观测到木星冲日现象，由表格中的数据可得
所以2024年木星冲日大约在12月7日，故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线均竖直。开始时，重物A、B处于静止状态且距地面高度均为h，释放后A、B开始运动。已知A、B质量相等，假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重物A上升过程中不会碰到动滑轮，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 释放瞬间重物B的加速度大小为
B. 重物A上升的最大高度为
C. 重物B刚落地时A的速度大小为
D. 重物B从释放到落地，B动能的变化量是A的2倍
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．设绳子拉力为F，B的加速度大小为a，由于滑轮组之间的关系可知，A的加速度大小为，根据牛顿第二定律，对B有
对A有
解得
故A正确；
BC．由于滑轮组之间的关系可知
根据机械能守恒有
解得
根据
可得重物A上升的最大高度为
故BC正确；
D．由于滑轮组之间的关系可知，
根据动能表达式可知，重物B从释放到落地，B动能的变化量是A的4倍，D错误。
故选ABC。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11. 如图所示为探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置。转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。槽内小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，小球对挡板的弹力使弹簧测力套筒下降，从而露出测力套筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。
（1）下列实验中采用的科学探究方法和本实验相同的是__________。
A. 探究两个互成角度的力的合成规律
B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C. 伽利略的理想斜面实验
（2）在某次探究实验中，当a、b两个完全相同的小球转动的半径相等时，a球对应标尺上红白相间的等分格数是b球对应标尺上红白相间的等分格数的4倍，则a、b小球做匀速圆周运动的角速度之比为__________。
【答案】（1）B （2）
【解析】
【小问1详解】
A．探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验时需要控制其中两个量不变从而研究F与另一个量间的关系，采用的科学研究方法是控制变量法。探究两个互成角度的力的合成规律是采用的等效代替法，故A不符合题意；
B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系是采用的控制变量法，故B符合题意；
C．伽利略的理想斜面实验是在可靠的事实为基础上，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，推理得出结论，所以采用了“理想化模型法”，故C不符合题意。
故选B。
【小问2详解】
根据
两个完全相同的小球质量m相同，转动的半径r相等，可知小球的角速度之比为
12. 某兴趣小组设计了探究“加速度与力的关系”的实验方案，如图甲所示。小车的质量为M，沙和沙桶的质量为m，滑轮和细线质量不计。
（1）对本实验的操作，下列说法中正确的是__________。
A. 实验中需要测量沙和沙桶的质量m
B. 实验中需要调节滑轮的高度，使细线与长木板平行
C. 实验中为减小误差，一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M
D. 平衡摩擦力时，先悬挂沙桶，再调整长木板的倾角使小车拖着纸带沿长木板匀速下滑
（2）实验过程中，打出了一条纸带，如图乙所示。打点计时器使用50Hz交流电源，纸带上标注的0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出。测出，，，。则小车加速度大小__________。
（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，作出的图像是一条过原点的直线，如图丙所示。若直线的斜率为k，则小车的质量为__________（用斜率k表示）。
【答案】（1）B （2）1.5 ##1.50
（3）
【解析】
【小问1详解】
A．本实验可由弹簧测力计直接得出小车受到的拉力大小，不用沙和沙桶的重力代替小车受到的拉力，所以不需要天平测量沙和沙桶的质量m，故A错误；
B．要保证小车做匀变速直线运动，小车的受力必须恒定不变，因此需要调节滑轮高度，使细线与长木板平行，确保小车受力恒定不变．故B正确；
C．因为小车受到的拉力由弹簧秤进行测量，故不必要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M，故C错误；
D．平衡摩擦力时，不悬挂沙桶，调整长木板的倾角使小车拖着纸带沿长木板匀速下滑，故D错误。
故选B。
【小问2详解】
由题意可知，两计数点间时间间隔为，由逐差法可得，小车加速度大小为
代入数据解得
【小问3详解】
由牛顿第二定律可得
则
图线的斜率是
则小车的质量为
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13. 如图所示，右侧桌面上叠放三个完全相同的物块，质量均为，左侧是固定在水平地面上的光滑圆弧面P。一根轻绳跨过圆弧面顶点上的定滑轮，绳的一端系有质量为的小球，另一端水平连接物块3。小球与圆心连线跟水平方向的夹角，物块2受到水平向右的拉力，整个系统处于静止状态。假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，定滑轮与小球足够小，重力加速度g取。求：
（1）物块2与3间的摩擦力的大小；
（2）小球受到圆弧面支持力的大小；
（3）物块3与桌面间的动摩擦因数的最小值。
【答案】（1）15N；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）对物块1、2整体有
（2）对小球受力分析
小球受到圆弧面支持力的大小
（3）由（2）问知，轻绳拉力的大小
整个系统处于平衡状态，对物块1、2、3整体有
由题意有
，，
解得
故物块3与桌面间动摩擦因数至少为。
14. 近年来我国在航天领域取得了举世瞩目的成就，已经开始实施小行星探测，并计划在未来10到15年，对小行星进行采样。若一探测器在某小行星表面一倾角为的斜坡上，将一物体以初速度从斜坡顶端水平弹出，经时间t落回到斜坡上，如图所示。不计一切阻力，忽略小行星的自转，小行星半径为R，引力常量为。求：
（1）该小行星表面的重力加速度；
（2）该小行星的质量。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）物体做平抛运动，由平抛运动的规律，在水平方向可得
在竖直方向可得
在斜坡上落点处，由几何关系有
解得
（2）在小行星表面由牛顿第二定律则有
解得
15. 如图所示，竖直平面内有倾角的斜面轨道AB、半径均为的光滑半圆形细圆管轨道BCDE和光滑圆周细圆管轨道EFG构成一游戏装置固定于地面，B、E两处轨道平滑连接，轨道所在平面与竖直墙面垂直。轨道出口处G和圆心的连线，以及、E、和B等四点连成的直线与水平线间的夹角均为，G点与竖直墙面的距离，C点为圆弧轨道最低点，A点与G点等高，点与D点等高。现让质量为的小球从A点处沿斜面进入轨道，若小球在斜面上受到的摩擦力大小，小球与竖直墙面碰撞后，其竖直方向的速度不变，水平方向的速度大小不变，方向相反。重力加速度g取。
（1）让小球从A点由静止释放，求小球第一次运动到C点时的速度大小；
（2）让小球从A点以速度沿斜面进入轨道，求小球第一次运动到D点所受弹力与的关系式；
（3）若小球从A点以速度沿斜面进入轨道后能从原路返回到A点，求速度大小。
【答案】（1）3m/s；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由A到C过程，根据动能定理得
由几何关系有
解得
（2）由A到D过程，根据动能定理得
在D点，由牛顿第二定律有
解得
（3）由题意知，小球与墙垂直碰撞后方可原路返回，设G点速度为，水平方向
竖直方向
解得
由A到G过程，根据动能定理得
解得
行星名称
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
轨道半径R/AU
1.0
1.5
5.2
9.5
19
30