[物理][期末]陕西省榆林市2023-2024学年高一下学期期末考试试卷(解析版)

这是一份[物理][期末]陕西省榆林市2023-2024学年高一下学期期末考试试卷(解析版)，共20页。

注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题（本题共10小题，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，每题4分，第8~10题有多项符合题目要求，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. 一快递小哥用无人机配送快递，某次配送快递无人机（可视为质点）在飞行过程中，水平方向的速度与飞行时间的关系如图甲所示，竖直方向以的速度向上做匀速直线运动，关于无人机的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 内无人机的位移大小为
B. 末无人机的加速度大小为
C. 末无人机的速度大小为
D. 无人机的运动轨迹是图乙中的抛物线
【答案】C
【解析】A．由图甲可知，无人机水平方向加速度
内无人机的水平位移
内无人机的竖直位移
内无人机的位移
故A错误；
B．无人机的加速度一直不变，故末无人机的加速度大小为，故B错误；
C．末无人机水平方向速度大小
末无人机速度大小
故C正确；
D．因无人机具有轴正方向的加速度，故合力沿轴正方向，轨迹的弯曲方向指向合力方向，无人机的运动轨迹是图乙中的抛物线，故D错误。
故选C。
2. 北京时间2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后神舟十八号载人飞船与火箭成功分离进入预定轨道，2024年4月26日3时32分，神舟十八号成功对接于空间站天和核心舱径向端口，整个自主交会对接过程历时约6.5小时。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道Ⅰ的A点改变速度大小进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次改变速度大小进入空间站的运行轨道Ⅲ，与空间站实现对接。轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在轨道Ⅰ上的速度最大，机械能最大
B. 在圆轨道上，Ⅲ轨道的速度小于Ⅰ轨道的速度，所以在A点和B点飞船都需要减速
C. 飞船在轨道Ⅰ的A点和轨道Ⅱ的A点向心加速度相同
D. 轨道Ⅲ的轨道半径和轨道Ⅱ的远地点B到地心的距离相同，则轨道Ⅲ和轨道Ⅱ的运行周期相同
【答案】C
【解析】A．飞船从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时需在A点加速，则飞船在轨道Ⅰ上的速度并非最大，机械能最小，故A错误；
B．飞船从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ时需在B点加速，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
所以飞船在轨道Ⅰ的A点和轨道Ⅱ的A点向心加速度相同，故C正确；
D．根据开普勒第三定律可知，轨道Ⅲ的周期较大，故D错误；
故选C。
3. 如图甲，燃气灶具有四个相同的支撑架，四个支撑架均匀分布。假设支撑架上部分为一斜面，且该斜面与竖直方向的夹角为，如图乙所示。现将一质量为的半球形锅正放在燃气灶上，且锅与支撑架斜面接触，重力加速度大小为g，忽略支撑架斜面与锅之间的摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 每个支撑架给锅的弹力大小为40N
B. 燃气灶支撑架给锅的作用力方向竖直向上
C. 燃气灶支撑架给锅的作用力大小为10N
D. 质量相同的锅，半径越大，每个支撑架给锅的弹力越大
【答案】B
【解析】A．根据平衡条件有
解得
故A错误；
B．燃气灶支撑架给锅的作用力与锅的重力平衡，则燃气灶支撑架给锅的作用力方向竖直向上，故B正确；
C．燃气灶支撑架给锅的作用力与锅的重力平衡，则燃气灶支撑架给锅的作用力大小为20N，故C错误；
D．每个支撑架给锅的弹力方向总是垂直于支架向上，结合上述可知，质量相同的锅，每个支撑架给锅的弹力大小与半径大小无关，即始终大小为10N，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，质量为m的物体由两根绳子吊在半空中处于静止状态，右侧绳子的另一端固定在高楼的A点且与竖直方向的夹角为，左侧绳子由人拉着且与竖直方向的夹角为，当人不动而缓慢释放绳子，下列说法正确的是（ ）
A. 两根绳子对物体的合力变大B. 两绳子的拉力都变小
C. 地面对人的支持力变小D. 地面对人的摩擦力变大
【答案】B
【解析】A．两根绳子对物体的合力与重力等大反向，不变。故A错误；
B．对物体受力分析，如图
由相似三角形得
当人不动而缓慢释放绳子，则AC增大，AO不变，OC减小，可知T减小，F减小。故B正确；
C．对人，由平衡条件得
F减小，增大，则N增大。故C错误；
D．对整体有
T减小，减小，则f减小。故D错误。
故选B。
5. 汽车行驶中经常会经过一些凹凸不平的路面，其凹凸部分路面可以看作圆弧的一部分，如图所示的A、B、C处，其中B处的曲率半径最大，A处的曲率半径为，C处的曲率半径为，，重力加速度为。若有一辆可视为质点、质量为的小汽车与路面之间各处的动摩擦因数均为，当该车以恒定的速率沿这段凹凸路面行驶经过A、B、C三点时，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车在A处受到的摩擦力大小为
B. 汽车经过A处时处于失重状态，经过C处时处于超重状态
C. 汽车在A点的行驶速度小于时，汽车将做平抛运动
D. 汽车经过C处时所受的向心力最小
【答案】B
【解析】A．汽车在A处
得
汽车在A处受到的摩擦力大小
故A错误；
B．汽车经过A处时，加速度向下，处于失重状态，经过C处时，加速度向上，处于超重状态，故B正确；
C．要使车安全行驶，则不得离开地面，故经过A处时恰不离开地面有
即安全行驶的速度不得超过，汽车在A点的行驶速度大于时，汽车将做平抛运动，故C错误；
D．该车以恒定的速率，汽车所受向心力
B处的曲率半径最大，汽车经过B处时所受的向心力最小，故D错误。
故选B。
6. 如图所示，光滑斜面与水平面的夹角为，的长度为，在点正上方且与点等高的位置水平抛出一可看做质点的物体A，抛出的速度为，在物体A抛出的同时，在斜面的顶点处一可看做质点的物体B沿斜面无初速度下滑，重力加速度以下说法正确的是（ ）
A. 两物体一定能在斜面上相遇B. 两物体可能在斜面上相遇
C. 物体A落在斜面上的时间为D. 物体A落在斜面上的时间为
【答案】C
【解析】CD．设物体A落在斜面上时间为t，则有
解得
s或s（舍）
故C正确，D错误；
AB．物体A落点到底端的距离为
m
物体B运动的位移为
m
m故两球不会相遇，故AB错误；
故选C。
7. 如图所示，一固定的高为的光滑斜面与逆时针匀速转动、足够长的水平传送带平滑连接于N点。质量为的小滑块（可视为质点）自光滑斜面最高点M由静止释放，滑块在传送带上运动一段时间后返回斜面，传送带的速度大小为。已知滑块与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度为，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 滑块从M点静止下滑到N点时的速度
B. 滑块在传送带上运动一段时间后，返回斜面的高度为
C. 传送带的长度至少为
D. 滑块第三次到达N点时，滑块的速度为
【答案】A
【解析】A．滑块从M点静止下滑到N点过程，机械能守恒，可得
解得
故A正确；
BC．滑块在传送带上做匀减速直线运动，有
又
联立，解得
可知传送带的长度至少为2m，滑块速度减至零后，反向匀加速运动，可得
解得
之后随传送带匀速向左运动，到达N点速度为传送带的速度，沿斜面上滑过程，有
解得
故BC错误；
D．因为斜面是光滑的，所以滑块第三次到达N点时，滑块的速度与第二次到N点的速度大小相同，仍为传送带的速度，即1m/s。
故D错误。
故选A。
8. 如图所示，倾角为的斜面斜面上放置一长木板A，木板上放置一物块B，木板A与斜面的动摩擦因数为，与物块B的动摩擦因数为，两个动摩擦因数都小于，两物体从静止释放，下列说法正确的是（ ）
A. 若小于，则A、B相对运动B. 若小于，则A、B相对静止
C. 若大于，则A、B相对运动D. 若大于，则A、B相对静止
【答案】BC
【解析】依题意，两个动摩擦因数都小于，可知均满足
当A、B相对静止沿斜面下滑时，有
分析物块B，可得
又
解得
同理，可得
时，二者相对运动。
故选BC。
9. 如图所示，装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球A与两轻细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角。已知小球的质量，细线AC长，B点距C点的水平和竖直距离相等。（重力加速度，，），该装置以一定的角速度匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A. 若细线AB水平且张力恰为0时，该装置匀速转动的角速度
B. 若细线AB水平且张力恰为0时，该装置匀速转动的角速度
C. 若该装置转动的角速度增加，细线AC与竖直方向的夹角一定会增加
D. 若该装置转动的角速度增加，细线AC与竖直方向的夹角不一定会增加
【答案】AD
【解析】AB．若细线AB水平且张力恰为0时，对小球分析有
解得
故A正确，B错误；
CD．结合上述可知，当角速度小于时，若该装置转动的角速度增加，AB绳绷紧有弹力，此时细线AC与竖直方向的夹角不变，当角速度大于时，若该装置转动的角速度增加一点点，AB绳将松弛每有弹力，此时细线AC与竖直方向的夹角，当AB绳再次绷紧有弹力时，该装置转动的角速度增加，细线AC与竖直方向的夹角不变，故C错误，D正确。
故选AD。
10. 如图所示，一劲度系数为k轻弹簧一端固定在地面，另一端与质量为m的物体P连接，跨过定滑轮的轻绳一端与物体Р连接，另一端与质量为3m的物体Q连接，重力加速度为g，用手托着物体Q使轻绳刚好伸直无张力，当手离开Q之后，下列说法正确的是（ ）
A. P运动到最高点时速度为零，加速度为零
B. 当Q的速度最大时，P的速度也达到最大
C. 当Q的速度最大时，P和Q的机械能之和最大
D. 弹簧的弹性势能和两物体的重力势能之和最小时，绳子的拉力大小为3mg
【答案】BD
【解析】A．由题意，可以把P、Q及轻绳看着一个整体，则当手离开Q之后，整体相当于竖直方向上的弹簧振子模型，将在竖直方向上做简谐振动，当手离开Q之后，根据简谐振动的特点可知，在P运动到最高点时速度为零，但其加速度不为零，故A错误；
BCD．由于P、Q通过细绳连接，它们的速度、加速度大小总是相等，所以当Q的速度最大时，P的速度也达到最大；把弹簧、P、Q看着一个系统，系统的机械能守恒，则弹簧的弹性势能和两物体的重力势能之和最小时，此时P、Q的动能最大，此时P位于平衡位置，可知P、Q此时的加速度为零，对P有
对Q，有
求得此时弹簧弹力为
弹簧处于伸长状态，弹簧的弹性势能不是最小，即原长状态，所以由系统机械能守恒，可知当Q的速度最大时，P和Q的机械能之和不是最大，故BD正确，C错误。
故选 BD。
二、非选择题（本题共5小题，共54分）
11. 如图所示，三个完全相同的橡皮筋A、B、C的端点用细绳系在一起，橡皮筋A另一端固定在P点，橡皮筋B另一端固定在Q点且橡皮筋B水平悬挂，橡皮筋C另一端悬挂一重物，三个橡皮筋的形变量都在弹性限度内。
（1）为验证橡皮筋A、B的合力与橡皮筋C的拉力等大反向，需要测量的物理量有____。
（2）调整P、Q的位置，保持橡皮筋B保持水平，使橡皮筋A绕结点O顺时针缓慢转动稍许，则橡皮筋A的拉力____，橡皮筋B的拉力____。（填“变大”，“变小”或“不变”）
（3）调整P、Q的位置，保持橡皮筋A、B的夹角不变，使橡皮筋A、B绕结点O顺时针缓慢转动稍许，则橡皮筋A的拉力____，橡皮筋B的拉力____。（填“变大”，“变小”或“不变”）
【答案】（1）三个橡皮筋的长度及方向 （2）变小 变小
（3）变大 变小
【解析】
【小问1详解】
为验证橡皮筋A、B的合力与橡皮筋C的拉力等大反向，需测量三个橡皮筋的长度及方向。
【小问2详解】
力的受力分析如图
根据几何关系可知橡皮筋A、B的拉力都变小。
【小问3详解】
如图所示
可知保持橡皮筋A、B的夹角不变，使橡皮筋A、B绕结点O顺时针缓慢转动稍许的过程中，弹簧测力计A的示数会变大，B的示数都变小。
12. 某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，将气垫导轨固定在水平桌面上，调节使其水平，在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮，将光电门1和光电门2固定在气垫导轨上方，两个光电门的距离为x，测出滑块及遮光条的总质量为M，将质量为m的钩码通过细线与滑块连接，遮光条的宽度为d，打开气泵，滑块由静止释放，遮光条通过光电门时光电计时器记录的遮光时间分别为和，钩码离地面足够高，重力加速度为。
（1）关于实验操作和注意事项，下列说法正确的是 。
A. 必须满足m远小于M
B. 调整定滑轮高度，使细线水平
C. 用手向上托稳钩码，由静止开始释放钩码
D. 两个光电门间的距离应适当大些
（2）根据以上数据，可得遮光条从光电门1到光电门2的过程中，钩码和滑块组成的系统减少的重力势能为____，增加的动能为____（用题中的字母表示）
（3）改变两个光电门的距离的取值，多次实验且数据测量准确，但仍然发现钩码和滑块组成的系统重力势能减少量总略大于滑块和钩码总动能增加量，可能的原因是____。
【答案】（1）BD （2）
（3）存在摩擦阻力和空气阻力
【解析】
【小问1详解】
A．该装置是要验证机械能守恒定律，要验证的表达式为
故不需要满足m远小于M，故A错误；
B．为了减小滑块与导轨间的阻力作用，调整定滑轮高度，使细线水平，即细线与气垫导轨平行，故B正确；
C．用手先固定住滑块，由静止开始释放滑块，故C错误；
D．为减小测量误差，两个光电门间的距离应适当大些，故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
滑块由A运动到B的过程中，系统重力势能的减小量
滑块经过光电门1时的速度
滑块经过光电门2时的速度
遮光条从光电门1到光电门2的过程中，系统增加的动能
【小问3详解】
钩码和滑块组成的系统重力势能减少量总略大于滑块和钩码总动能增加量，可能的原因是存在摩擦阻力和空气阻力。
13. 一玩具小车的质量为，在水平地面上做匀速运动，电机的输出功率为，某时刻无能量损失的运动到与水平夹角的斜面上，在斜面上运动时电机的输出功率不变，小车的速度大小与水平面上运动的速度大小相同，小车在水平面和斜面上运动时的阻力为小车对接触面压力的k倍，求：
（1）k的数值和小车的速度大小；
（2）某时刻电机的功率突然加倍，经时间2s小车在斜面上达到最终速度，求这段时间小车向上的位移。
【答案】（1）2，2m/s；（2）7.7m
【解析】（1）在斜面上，根据平衡条件有
其中
，
水平面，根据平衡条件有
其中
解得
，
（2）小车最终达到稳定速度时有
，
时间2s内，根据动能定理有
解得
14. 如图所示，水平放置的弹簧左端固定在竖直固定挡板上，右端与一质量为m且可看做质点的小球相接触。初始时弹簧为原长，小球位于A点位置，A、B两点的距离L。A点左侧水平面光滑，右侧水平面与小球之间的动摩擦因数，一竖直光滑圆弧轨道与B点平滑连接，B点为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道半径为R，整个装置处在同一竖直面内。现用一水平向左的力作用在小球上使弹簧压缩到一定位置，而后去掉水平外力使小球由静止释放，小球运动到圆弧轨道的D点时刚好离开圆弧轨道，D点所对应的半径与水平面所成的夹角为，，重力加速度为g，求：
（1）小球在D点的速度；
（2）弹簧压缩时具有的弹性势能。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）小球运动到D点时恰好离开圆弧轨道，此时轨道对小球的弹力为零，小球重力沿圆心方向的分力提供向心力，有
可得
（2）设弹簧压缩时具有的弹性势能为，小球从静止开始到恰好过D点时，根据能量守恒定律有
求得
15. 如图所示，传送带逆时针方向转动，速度大小为，传送带长度为，将质量为小物块（可视为质点）无初速度放到传送带的最右端，小物块与传送带间的动摩擦因数为，小物块离开传送带后从光滑平台上的A点水平拋出，到达C点时恰好沿切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的两个完全相同的长木板1、2，长木板与圆弧轨道末端切线相平。长木板长度均为，质量均为，圆弧轨道的半径为，半径OC与竖直方向的夹角，小物块与长木板间的动摩擦因数为，长木板与地面间的动摩擦因数，（最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等）不计空气阻力，求；
（1）小物块到达C点时的速度大小；
（2）若小物块滑上长木板1时，长木板不动，而滑上长木板2时，长木板2开始滑动，则小物块与长木板间的动摩擦因数需要满足什么关系；
（3）若，滑上长木板后小物块与两个长木板间摩擦产热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）小物块在传送带上，根据牛顿第二定律
解得
假设小物块在传送带上一直加速，则根据速度位移公式
解得
所以，假设成立。小物块由A到C做平抛运动，则在C点的速度大小为
（2）小物块滑上木板时，对木板的摩擦力为
小物块滑上长木板1时，长木板的最大静摩擦力为
小物块滑上长木板2时，长木板的最大静摩擦力为
又因为，小物块滑上长木板1时，长木板不动，而滑上长木板2时，长木板2开始滑动，则
解得
小物块从C点到D点过程，根据动能定理
解得
小物块在长木板上，根据牛顿第二定律
为保证小物块滑到长木板2，则
代入数据，解得
所以，小物块与长木板间的动摩擦因数需要满足
（3）若，则小物块滑上长木板1时，长木板不动，而滑上长木板2时，长木板2开始滑动。小物块在长木板1上滑动时，产生热量为
小物块在长木板上，根据牛顿第二定律
解得
小物块滑离长木板1时的速度大小为，根据速度位移公式
解得
小物块滑上长木板2时，对长木板2，根据牛顿第二定律
解得
小物块滑上长木板2后，小物块继续做匀减速直线运动，长木板2做匀加速直线运动，共速后一起减速到静止，则小物块滑上长木板2后到共速过程
解得
此过程，小物块的位移为
长木板2的位移为
相对位移为
则，此过程中小物块与长木板间摩擦产热为
所以，滑上长木板后小物块与两个长木板间摩擦产热为