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    河北省沧州市2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题(原卷版+解析版)
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    河北省沧州市2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题(原卷版+解析版)

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    1.答卷前,考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
    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、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
    1. 如图所示,短道速滑运动员正在沿着弯道滑行,运动员在弯道转弯的过程可视为在水平冰面上的一段圆周运动。下列说法正确的是( )
    A. 运动员的速度可能保持不变
    B. 运动员所受合力可能为恒力
    C. 运动员的加速度不可能为0
    D. 运动员所受合力的方向可能沿着运动方向
    【答案】C
    【解析】
    【详解】A.运动员做圆周运动,速度方向不断发生变化,所以速度在不断变化,故A错误;
    B.运动员所受合力沿半径方向的分力提供向心力,向心力方向指向圆心,方向不断发生变化,可知运动员所受合力一定为变力,故B错误;
    C.结合上述,做圆周运动的物体所受合力一定不为0,则加速度不可能为0,故C正确;
    D.曲线运动的合力方向有速度方向不在同一直线上,可知,圆周运动的过程中物体所受合力与速度方向不可能共线,故D错误。
    故选C。
    2. 功是能量转化的量度,在物理学中有很重要的意义。有关功的说法正确的是( )
    A. 功是标量,但有正负,正负表示大小
    B. 作用力做正功时,反作用力也可以做正功
    C. 某力做功越多,其功率越大
    D. 若合外力不做功,则物体一定做匀速直线运动
    【答案】B
    【解析】
    【详解】A.功是标量,但有正负,功的正负不表示大小,故A错误;
    B.作用力做正功时,反作用力也可以做正功,例如相互排斥的两磁铁,静止释放后,两磁铁向相反方向运动,相互作用力对两磁铁均做正功,故B正确;
    C.某力做功虽然越多,但时间不确定,故该力的功率不一定越大,故C错误;
    D.如果合外力不做功,则合力可能为零,也可能与速度方向垂直(如匀速圆周运动),故物体不一定做匀速直线运动,故D错误。
    故选B。
    3. 2024年5月12日,中国成功发射试验二十三号卫星,其主要用于空间环境探测。卫星发射过程中的部分过程简化示意图如图所示,卫星沿椭圆轨道Ⅰ运动到远地点B时加速,进入圆形轨道Ⅱ稳定运行,下列说法正确的是( )
    A. 卫星在B点加速时应向前喷气
    B. 卫星的发射速度大于第一宇宙速度
    C. 在圆形轨道Ⅱ上运动时卫星所受重力为0
    D. 卫星在轨道Ⅰ上经过B点的加速度小于在轨道Ⅱ上经过B点的加速度
    【答案】B
    【解析】
    【详解】A.根据牛顿第三定律可知,卫星加速时应向后喷气,故A错误;
    B.卫星发射时其速度大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度,故B正确;
    C.卫星在轨道上做圆周运动时,仍然受到重力作用,故C错误;
    D.根据万有引力定律
    可得
    可知r相同,所以卫星在轨道Ⅰ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度,故D错误。
    故选B。
    4. 质量相同的两物体P、Q用长为L的轻绳连接并放置在水平面上,物体Q左右两侧有固定光滑挡板(图中未画出),使物体Q只能沿竖直方向运动。现给物体P一竖直向上的速度,使其围绕物体Q做圆周运动,当物体P运动到最高点时,物体Q对地面刚好无压力。两物体可看作质点,重力加速度为g,则物体P到达最高点时的速度大小为( )
    A. B. C. D.
    【答案】C
    【解析】
    【详解】P运动到最高点时,轻绳的拉力
    对P有
    联立解得
    故选C。
    5. 质量为m的汽车启动后沿平直公路行驶,若发动机的功率保持不变,行驶过程中所受阻力大小与速率的关系为,其中k为常量。已知汽车能够达到的最大速率为,则当汽车的速率为时,汽车的加速度大小为( )
    A. B.
    C. D.
    【答案】C
    【解析】
    【详解】汽车速度最大时有
    当速率为时有
    根据牛顿第二定律有
    联立解得
    故选C。
    6. 如图甲所示,两个同学进行排球训练。A同学将排球以速度击出,B同学接住后以速度击回,的方向与水平方向的夹角分别为和,两同学击球与接球的位置不变且在同一水平面上,如图乙所示。若排球运动过程中空气阻力忽略不计,则等于( )
    A. 1∶1B. 1∶2C. 1∶3D. 1∶4
    【答案】A
    【解析】
    【详解】设初速度 与水平方向的夹角为,则竖直分速度为
    水平分速度
    运动时间
    水平位移为
    联立有

    代入夹角可得
    故选A。
    7. 已知质量分布均匀的球壳对内部任一质点的万有引力为零。如图所示,若通过地球球心打通一条光滑的细通道,一个质量为m,可看作质点的小球从入口M点处由静止释放,沿着通道到达另一端N。已知地球半径为R,小球在M点释放瞬间的加速度为a,地球质量分布均匀,不计细通道对地球质量分布的影响,则小球运动过程中的最大动能为( )
    A. B. C. D.
    【答案】B
    【解析】
    【详解】小球到达距O点为r处时,以r为半径球的质量
    则小球受到的引力

    即F与距球心的距离r成正比。小球到达O点时引力为0,动能最大,则由M到O的过程,小球受到的平均力为
    根据动能定理得
    故最大动能
    故选B。
    二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
    8. 一只企鹅由静止从冰山顶端沿冰面滑到底端。已知企鹅质量为20kg,冰山顶端到底端的高度差为2m,企鹅下滑过程中克服摩擦力做功为20J,重力加速度g取。关于企鹅下滑过程,下列说法正确的是( )
    A. 企鹅重力做功为400JB. 企鹅所受合力做功为
    C. 企鹅到达冰山底端时的动能为380JD. 企鹅机械能变化量为20J
    【答案】AC
    【解析】
    【详解】A.重力做功
    故A正确;
    B.合力做功
    故B错误;
    C.根据动能定理可知,企鹅到达冰山底端时的动能等于合力所做的功,即380J,故C正确;
    D.机械能变化量等于除重力以外其他力所做的功,即摩擦力做的功,故机械能变化量为-20J,故D错误。
    故选AC。
    9. 机械设计中有许多精妙的设计,如图所示为一种将圆周运动转化为一条直线上往复运动的设计。沿竖直面内圆弧轨道做匀速圆周运动的小球a通过有转轴的连杆与物块b相连,物块b穿在水平杆上,水平杆的延长线通过圆心。若小球a做匀速圆周运动,物块b从最左端第一次运动到最右端经历的时间为t。下列说法正确的是( )
    A. 小球a所受合力不变
    B. 小球a运动周期为2t
    C. 小球a运动到水平直径任一端点时,物块b运动的速率最大
    D. 小球a与物块b速度相等时,小球a一定位于轨道最高点或最低点
    【答案】BD
    【解析】
    【详解】A.因小球a做匀速圆周运动,故合力大小不变,方向时刻变化,故A错误;
    B.t为半个周期,故
    故B正确;
    C.小球a运动到水平直径任一端点时,物块b的速度为0,故C错误;
    D.根据杆关联速度的特点,当两者速度相同时,两者速度方向与杆的夹角一定相同,因b的速度方向一定沿水平方向,故小球a的速度方向也一定沿水平方向,而满足此条件的位置,只有最高点和最低点,故D正确。
    故选BD。
    10. 如图所示,原长为l的轻质弹簧,一端固定在O点,另一端与一个质量为m的有孔小球相连。小球套在竖直固定、足够长的光滑杆上。杆上M、N两点与O点的距离均为2l,P点到O点的距离为l,OP与杆垂直。现将小球由M点静止释放,小球运动到N点时速度达到最大,继续向下运动直至最低点Q。整个运动过程中,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
    A. 弹簧的劲度系数为
    B. 小球从M点到P点的过程中,弹簧弹力的功率逐渐增大
    C. 小球从M点到P点的过程中重力的平均功率小于小球从P点到N点的过程中重力的平均功率
    D. 小球从N点向下运动到最低点Q的过程中,弹簧增加的弹性势能为
    【答案】AC
    【解析】
    【详解】A.在N点有
    解得
    A正确;
    B.释放瞬间,小球速度为0,弹簧弹力的功率为0,到P点时,弹簧弹力为0,弹簧弹力功率也为0,故弹力的功率先增大后减小,B错误;
    C.由M点到N点的过程小球一直向下做加速运动,由M点到P点过程和由P点到N点过程,位移相等,故小球由M点到P点过程的运动时间大于小球由P点到N点过程的运动时间,因此从M点到P点过程小球重力的平均功率小于小球从P点到N点过程重力的平均功率,C正确;
    D.从M到N的过程,弹簧的弹性势能不变,由动能定理有
    从N到Q的过程,由能量守恒有
    h为N、Q间的距离,由此可知
    D错误。
    故选AC。
    三、非选择题:本题共5小题,共54分。
    11. 某实验小组采用如图甲所示装置做“探究平抛运动特点”的实验。

    (1)实验中为减小实验误差,可行的操作是______。
    A. 尽量减小小球和斜槽之间的摩擦
    B. 尽量使固定坐标纸的木板保持竖直
    C. 确定坐标原点时视线应正对坐标纸,标出槽口在坐标纸上的投影点
    (2)如图乙所示,实验过程中记录了A、B、C、D四个点,图中坐标纸每个小方格的边长为1.25cm,重力加速度g取,则A、B两点间的时间间隔为______s,小球平抛运动的初速度大小为______m/s。
    (3)若已知当地重力加速度g,本实验______(填“可以”或“不可以”)同时验证机械能守恒定律。
    【答案】(1)B (2) ①. 0.05 ②. 0.75
    (3)可以
    【解析】
    【小问1详解】
    A.小球与斜槽间的摩擦力大小不影响实验误差,故A错误;
    B.因平抛运动轨迹在竖直面内,故木板在竖直面内可减小描点带来的误差,故B正确;
    C.坐标原点应为小球在槽口正上方时球心在木板上的投影点,故C错误。
    故选B。
    【小问2详解】
    [1] 由图可知,A、B、C、D四点的时间间隔相等,设为T,竖直方向有
    解得
    [2] 水平方向有
    解得
    【小问3详解】
    由图可知
    所以A点为抛出点,从A点抛出到B点,若满足机械能守恒,则有
    根据匀变速运动规律可得在B点竖直方向的速度为
    根据速度的合成规律有
    则有
    整理有
    、L和T均可利用实验获得数据,因此可用来验证机械能守恒定律。
    12. 某同学利用如图所示的装置,探究小球在最低点时所需向心力的大小F与质量m和半径r的关系,实验中小球可看作质点。
    (1)本实验采用实验方法是______(填“控制变量法”或“等效替代法”)。
    (2)将质量不同的小球分别系于同一轻绳的下端,将轻绳拉至水平位置由静止释放,此操作用来探究______一定,向心力的大小F与______的关系。(两空选填“质量m”或“半径r”)
    (3)将质量相同的小球分别系于长度为L和2L的轻绳下端,再将轻绳拉至水平位置由静止释放,则小球到达最低点时,拉力传感器的示数之比为______。
    【答案】(1)控制变量法
    (2) ①. 半径r ②. 质量m
    (3)1:1
    【解析】
    【小问1详解】
    研究一个变量和多个变量的关系,要采用控制变量法。
    【小问2详解】
    [1][2] 根据题意可知,小球质量不同,轻绳长度相同,故研究半径r一定时,向心力大小F与质量m的关系。
    【小问3详解】
    根据机械能守恒定律有
    由牛顿第二定律得
    联立解得
    故拉力传感器的示数之比为。
    13. 北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,它由5颗地球静止轨道卫星和30颗中轨道卫星组成,它们均为圆轨道卫星。中轨道卫星的轨道半径约为静止轨道卫星轨道半径的,已知地球表面附近的重力加速度为g,地球半径为R,地球自转的角速度为。求:
    (1)静止轨道卫星离地高度;
    (2)中轨道卫星的运动周期。
    【答案】(1);(2)
    【解析】
    【详解】(1)静止轨道卫星角速度等于地球自转角速度,根据万有引力定律有
    在地球表面附近有
    解得
    (2)根据开普勒第三定律有
    其中

    解得
    14. 如图所示,光滑水平杆左端固定,光滑竖直杆下端固定,水平杆右端恰好位于竖直杆正上方,用轻质细绳连接的小球P、Q分别穿在水平和足够长的竖直杆上,小球P、Q的质量之比为,两者距水平杆右端的距离均为。现将两小球由静止释放,重力加速度g取。
    (1)求小球P脱离水平杆时的速度大小v;
    (2)若小球P脱离水平杆时轻绳断裂,求之后小球P运动时,P、Q之间的距离s(此时Q未落地);
    (3)若小球P的质量,当小球P脱离水平杆时,小球Q瞬间锁定不再运动,求小球P运动到与小球Q等高时,细绳的拉力大小F。(结果均可用根号表示)
    【答案】(1);(2);(3)
    【解析】
    【详解】(1)对P、Q整体,根据系统机械能守恒定律有
    根据几何关系有
    解得
    (2)轻绳断裂后,P做平抛运动,Q做自由落体运动,t时间内P水平运动的距离
    根据几何关系有
    解得
    (3)因,小球脱离水平杆后做圆周运动,根据动能定理有
    根据向心力公式有
    解得
    15. 如图所示,一轻质弹簧左端固定在光滑水平台面上,自然伸长时右端未到达平台边缘,平台右侧有一圆心角、半径的光滑圆弧轨道,圆弧轨道左端点与平台上表面的高度差,圆弧轨道最低点的切线水平且与水平传送带左端重合,传送带左右两端之间的长度,且以的速度逆时针方向转动。现用外力使质量的物块缓慢压缩弹簧至某位置,此时弹簧的弹性势能为,然后由静止释放物块,物块飞离平台后,恰好沿圆弧轨道左端点切线方向进入轨道。已知物块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度g取,,,物块可看作质点。求:
    (1)物块进入圆弧轨道时的速度大小v;
    (2)弹簧的弹性势能;
    (3)物块在传送带上运动时因摩擦产生的热量Q。
    【答案】(1)5m/s;(2)9J;(3)64J
    【解析】
    【详解】(1)小球平抛运动,竖直方向有
    根据运动的合成与分解有
    解得
    (2)根据机械能守恒定律有
    解得
    (3)设物块进入传送带时的速度为,则由动能定理有
    解得
    物块速度减为0的过程运动的位移
    物块在传送带上减速到0的运动时间为,则有
    解得
    该过程传送带位移
    此过程产生的热量
    当物块反向速度达到时,相对传送带静止,物块反向加速过程有
    解得
    位移
    这段时间内传送带的位移
    该过程产生的热量
    摩擦产生的总热量
    解得
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