新疆乌鲁木齐101中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（原卷版+解析版）

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一、单选题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）
1. 关于摩擦起电、接触起电、感应起电，下列说法正确的是（ ）
A. 三种起电方式相同
B. 这三种方式都产生了电荷
C. 这三种起电方式实质是一样的，都是电荷的转移
D. 这三种方式不符合电荷守恒定律
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．摩擦起电、接触起电、感应起电是起电的三种不同方式，故A错误；
B．这三种方式都没有产生电荷，故B错误；
C．这三种起电方式实质是一样的，都是电子的转移，故C正确；
D．这三种方式都符合电荷守恒定律，故D错误。
故选C。
2. 下列关于物理学史和物理思想方法，叙述错误的是（）
A. 卡文迪许在测量万有引力常量的实验中，运用了“放大法”
B. “牛顿第一定律”是牛顿通过大量实验得出的
C. 从物理思想方法上讲，平均速度体现了“等效替代”的物理思想
D. 功率是采用“比值法”定义的物理量
【答案】B
【解析】
【详解】A．卡文迪许在测量万有引力常量的实验中，运用了“放大法”，故A正确，不符合题意；
B．牛顿第一定律是在大量经验实验的基础上通过科学推理得到的，故B错误，符合题意；
C．从物理思想方法上讲，平均速度体现了“等效替代”物理思想，故C正确，不符合题意；
D．功率是采用“比值法”定义的物理量，故D正确，不符合题意；
故选B．
3. 如图所示，带电粒子从电场中点以速度进入电场，仅在电场力作用下，沿虚线所示的轨迹运动到点，下列判断正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB．电场线疏密表示电场强度大小，电场线点比点密集，故
故A错误，B正确；
CD．静电力
又
得
故CD错误。
故选B。
4. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径近似等于地球半径），c为地球的同步卫星，以下关于a、b、c的说法中正确的是（ ）
A. a、b、c的角速度大小关系为ωa=ωb＞ωc
B. a、b、c的向心加速度大小关系为ab＞ac＞aa
C. a、b、c的线速度大小关系为va=vb＞vc
D. a、b、c的周期关系为Ta=Tc＜Tb
【答案】B
【解析】
【详解】A．a、c的角速度相等，对于b、c，根据
得
c的轨道半径大于b的轨道半径，则ωb＞ωc，即
ωb＞ωc=ωa
故A错误．
B．对于a、c，根据a=rω2知
ac＞aa
对于b、c，根据
得
则
ab＞ac
即
ab＞ac＞aa
故B正确．
C．对于a、c，根据v=rω知
vc＞va
对于b、c根据
得
则
vb＞vc
则
vb＞vc >va
故C错误．
D．a、c的角速度相等，根据知，a、c的周期相等，由A分析，b的角速度大于c的角速度，则b的周期小于c的周期，故D错误．
故选B．
5. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 如图b，悬挂在同一点的两个小球在同一水平面内做圆锥摆运动，则绳长的角速度大
C. 如图c，同一小球在内壁光滑且固定的圆锥筒内的A、B位置先后沿水平面分别做匀速圆周运动，则小球在A位置处所受筒壁的支持力等于B位置处所受筒壁的支持力
D. 如图d，火车转弯若超过规定速度行驶时，火车轮缘对内轨会有挤压作用
【答案】C
【解析】
【详解】A．汽车通过拱桥的最高点时由重力与支持力的合力提供向心力，加速度方向向下，可知，汽车处于失重状态，故A错误；
B．对小球进行分析，有
解得
由于小球在同一水平面内，则相等，均等于轨迹圆心到悬点的高度差，可知，两小球的角速度相等，与绳长无关，故B错误；
C．水平面分别做匀速圆周运动，重力与支持力的合力提供向心力，令圆锥侧面与水平面夹角为，对小球进行分析有
可知，小球在A位置处所受筒壁的支持力等于B位置处所受筒壁的支持力，故C正确；
D．火车转弯时，若速度为规定速度，则内外轨没有受到挤压作用，在重力与斜面轨道支持力的合力提供向心力，若超过规定速度行驶时，重力与斜面轨道支持力的合力不足以提供向心力，火车有向外做离心运动的趋势，此时火车轮缘对外轨会有挤压作用，故D错误。
故选C。
6. 一电动摩托车在平直的公路上由静止启动，其运动的速度v与时间t的关系如图甲所示，图乙表示电动摩托车牵引力的功率P与时间t的关系。设电动摩托车在运动过程中所受阻力为车（包括驾驶员）总重力的k倍，在末电动摩托车的速度恰好达到最大。已知电动摩托车（包括驾驶员）总质量，重力加速度g取。则下列说法正确的是（ ）
A. 0到内电动摩托车一直匀加速运动
B. 0到内，电动摩托车的牵引力为
C. 到过程中，电动摩托车位移为95.5m
D. k=0.2
【答案】C
【解析】
【详解】A．v-t图像的斜率表示加速度，由图甲可知，0到8s内电动摩托车做匀加速运动，8～18s内摩托车做加速度减小的加速运动，故A错误；
D．在18s末电动摩托车的速度恰好达到最大，有
F=f
由
可得阻力为
根据题意有
故D错误；
B．0到8s内，摩托车的加速度为
由牛顿第二定律有
F-f=ma
则摩托车的牵引力为
F=ma+f=（200×1+800）N=1000N
故B错误；
C．到过程中，根据动能定理，有
代入数据解得
故C正确。
故选C。
7. 如图所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与竖直放置的轻弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短。若不计空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中（ ）
A. 小球的重力势能随时间均匀减少
B. 小球在b点时速度最大
C. 小球的弹性势能，在bc段先减小后增大
D. 到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
【答案】D
【解析】
【详解】A．力势能，由于小球从a到b是匀加速运动，从b到平衡位置小球做变加速运动，从平衡位置到最低点c，小球做减速运动。不是匀速下降，所以重力势能随时间不是均匀变化，A错误；
B．在平衡位置时，小球受到的重力与弹簧的弹力大小相等，方向相反，合力为零，加速度为零，小球有最大速度，这个平衡位置不是b点，而是在b、c之间的某点上，B错误；
C．在bc段弹簧的形变量不断增大，弹性势能不断增大，C错误；
D．从a到c重力势能的减少量全部转化为弹簧的弹性势能，D正确。
故选D。
8. 如图甲所示，一质量为2kg的物体静止在水平地面上，水平推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数，g取，则下列说法正确的是（ ）
A. 物体运动的最大速度为3m/s
B. 在运动中由于摩擦产生的热量为20J
C. 物体在水平地面上运动的最大位移是5.25m
D. 物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图乙得
当合力为0时，速度最大，则
联立解得
由面积法，得3m内推理做功为
由动能定理得
解得
故A正确；
B．物体达到最大位移时，停下来了，则全程动能定理得
而拉力做的功为图乙的图线与x轴所围的面积。即
则
故B错误；
C．物体在水平地面上运动的最大位移为
故C错误；
D．合力为0时，位移为3m，则以后，拉力减小，开始做减速。故D错误。
故选A。
二、多选题（本大题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上的选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全对的得2分，有选错的得0分）
9. 举重运动是我国多次在世界级大赛中摘金夺银的传统强项。在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一段时间才能被视为成功，下列说法中正确的是（ ）
A. 向上举起的过程中，运动员对杠铃做功
B. 向上举起的过程中，运动员对杠铃不做功
C. 举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃做功
D. 举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃没有做功
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．向上举起的过程中，运动员对杠铃有向上的作用力，运动员对杠铃做正功，故A正确，B错误；
CD．举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃有向上的作用力，但杠铃没有位移，因此运动员对杠铃不做功，故C错误，D正确。
故选AD。
10. 如图所示，某人将质量为m、静止在水平地面上A点的足球以速度斜向上踢起，当足球到达离地面高度为的B点时，取B处为零势能参考面，重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 足球在A点的机械能为
B. 足球在A点的机械能为
C. 足球在B点的机械能为0
D. 足球在B点的机械能为
【答案】AD
【解析】
【详解】取B处为零势能参考面
A B．足球在A点的重力势能为
动能为
足球在A点的机械能为
故A正确；B错误；
C D．因为不计空气阻力，足球机械能守恒，足球在B点的机械能和A点的机械能相等。
故C错误；D正确。
故选AD。
11. 如图所示为科学家模拟水星探测器进入水星表面绕行轨道的过程示意图，假设水星的半径为R，探测器在距离水星表面高度为3R的圆形轨道I上做匀速圆周运动，运行的周期为T，在到达轨道的P点时变轨进入椭圆轨道II，到达轨道II的“近水星点”Q时，再次变轨进入近水星轨道Ⅲ绕水星做匀速圆周运动，从而实施对水星探测的任务，则下列说法正确的是（ ）
A. 水星探测器在P、Q两点变轨的过程中速度均减小
B. 水星探测器在轨道II上运行的周期小于T
C. 水星探测器在轨道I和轨道II上稳定运行经过P时加速度大小不相等
D. 若水星探测器在轨道II上经过P点时的速度大小为vP，在轨道Ⅲ上做圆周运动的速度大小为v3，则有v3>vP
【答案】ABD
【解析】
【详解】AD．在轨道I上运行时
而变轨后在轨道II上通过P点后，将做近心运动，因此
则有
从轨道I变轨到轨道II应减速运动；而在轨道II上通过Q点后将做离心运动，因此
而在轨道III上做匀速圆周运动，则有
则有
从轨道II变轨到轨道III同样也减速，A正确；
B．根据开普勒第三定律
恒量
由于轨道II的半长轴小于轨道I的半径，因此在轨道II上的运动周期小于在轨道I上运动的周期T，B正确；
C．根据牛顿第二定律
同一位置受力相同，因此加速度相同，C错误；
D．根据
解得
可知轨道半径越大运动速度越小，因此
又
因此
D正确。
故选ABD。
12. 如图，天花板上固定一个光滑小环，一绝缘细绳穿过光滑小环，两端分别与带电小球、连接，、的质量分别为和，带电荷量分别为、系统静止时，小球、和光滑小环的距离分别为，，细绳段与竖直方向的夹角为，细绳段与竖直方向的夹角为，两带电小球均可视为点电荷，则以下关系式正确的是（ ）
A B. C. D.
【答案】AB
【解析】
【详解】B．对两小球受力分析，和均受重力、拉力，库仑力，小球、均处于平衡状态，作力的矢量三角形，如图所示
因为两小球通过穿过小环的绝缘细绳连接，则细绳上拉力大小处处相等，，、间的库仑力是作用力和反作用力，，大小相等，方向相反，根据相似三角形知识可知
可得
B正确；
AD．
由以上可得：，则，A正确，D错误；
C．系统处于平衡状态，对的库仑力和对的库仑力是一对作用力与反作用力，两小球的带电荷量关系无法确定，C错误；
故选AB。
三、实验题（每空2分，共16分）
13. 某同学做“研究小球做平抛运动”的实验如图甲所示
(1)该实验中必须保证的条件和进行的实验操作是（ ）
A．测定平抛小球的质量m B．保证斜槽光滑
C．保证斜槽末端水平 D．测定斜槽顶端到桌面的高度h
(2)如图乙所示是该同学采用频闪照相机拍摄到的小球做平抛运动的照片，图乙中背景方格的边长为，A、B、C是拍下小球的三个位置，如果重力加速度g取，那么：
①照相机拍摄时每___s曝光一次；
②小球做平抛运动的初速度的大小为___m/s。
③上图照片中三个位置中的A点__ （选填：是或不是）小球做平抛运动的抛出位置。
【答案】 ①. C ②. 0.1 ③. 1.5 ④. 不是
【解析】
【详解】(1)[1]ABC．研究小球做平抛运动的关键是小球水平抛出，与小球的质量和斜槽是否光滑无关，所以AB错误，C正确；
D．小球的初速度是通过小球做平抛运动计算得出的，并不是通过小球在斜槽上运动求解得，所以不需要测定斜槽顶端到桌面的高度h，所以D错误。
故选C。
(2)[2]根据图乙，在竖直方向上有
解得
[3]在水平方向
解得
[3]因为A点到B点得高度不满足
所以A点不是小球做平抛运动的抛出位置。
14. 如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可“验证机械能守恒定律”。
（1）已准备的器材有：打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材是______（只有一个选项符合要求。填选项前的符号）。
A. 直流电源、天平及砝码B. 直流电源、刻度尺
C. 交流电源、天平及砝码D. 交流电源、刻度尺
（2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的______。
A. 动能变化量与势能变化量
B. 速度变化量与势能变化量
C. 速度变化量与高度变化量
（3）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点。其中测出：D、E、F点距起始点O的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为。由此可计算出物体下落到E点时的瞬时速度______m/s（结果保留三位有效数字）
（4）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是______。
A. 利用公式计算重物速度B. 利用公式计算重物速度
C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响D. 没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】（1）D （2）A
（3）3.04 （4）C
【解析】
【小问1详解】
实验中还必需的器材是交流电源、刻度尺；验证机械能守恒时质量可以约去，不需要测量重物质量。
故选D
【小问2详解】
为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量。
故选A。
【小问3详解】
物体下落到E点时的瞬时速度
【小问4详解】
大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是重物下落时存在空气阻力和摩擦阻力的影响。
故选C。
四、解答题
15. 在500m的高空有一热气球以10m/s的速度水平飞行，某时刻有一物体从热气球上掉落，不计空气阻力，g取10m/s2，求：
（1）该物体经多长时间落地；
（2）掉下6s时物体的速度大小。
【答案】（1）10s；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）由题意知，物体做平抛运动
下落时间为
解得
t=10s
（2）掉下6s时，竖直方向速度为
合速度为
16. 在一个半径为R的星球表面，离地h处无初速释放一小球，不计阻力，小球落地时速度为v。这颗星球的同步卫星离地高度为H。已知引力常量G，求：
（1）这颗星球的质量；
（2）这颗星球的自转周期。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据自由落体运动的规律有
根据星球表面物体重力等于万有引力有
解得
（3）根据万有引力提供向心力有
17. 如图所示，质量都是m的物体A和B，通过轻绳跨过轻质定滑轮相连，斜面光滑，倾角为θ，不计绳子和滑轮之间的摩擦及空气阻力．开始时A物体离地的高度为h，B物体位于斜面的底端且与B相连的绳与斜面平行，用手托住A物体，A、B两物体均静止，重力加速度为g，撤去手后，求：
（1）A物体将要落地时的速度多大？
（2）A物体落地后，B物体由于惯性将继续沿斜面上升，则B物体在斜面上的最远点离地的高度多大？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）两物体组成的系统只有重力做功，故系统的机械能守恒，得
解得
（2）当A物体落地后，B物体由于惯性将继续上升，此时绳子松弛，对B物体而言，只有重力做功，故B物体的机械能守恒，设其上升的最远点离地的高度为H，根据机械能守恒定律得
解得
18. 如图所示，一质量为2千克的物体从半径为5米的光滑的圆弧滑轨的上端从静止开始下滑到底端，然后继续沿着AB水平面滑动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，求：
（1）物体滑至A点时的速度；
（2）物体在A点对轨道的正压力的大小；
（3）物体在水平面上能够滑行的最大距离。
【答案】（1）10m/s；（2）60N；（3）25m
【解析】
【详解】（1）根据动能定理有
解得
（2）由向心力公式可得
解得
根据牛顿第三定律可得，物体在A点对轨道的正压力的大小为
（3）根据动能定理有
解得物体在水平面上能够滑行的最大距离为