2023-2024学年海南省海口市高一（下）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年海南省海口市高一（下）期末考试物理试卷（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.在物理学发展中，科学家们在研究物理问题时采用了很多物理思想和物理方法，下列关于物理思想和物理方法，说法正确的是( )
A. 伽利略研究力和运动关系采用了等效替代的物理方法
B. 将研究对象看作质点是采用了理想化模型的物理思想
C. 探究加速度与力、质量的关系时采用了极限法
D. 探究力的合成采用了控制变量的物理方法
2.如图所示，整个空间存在水平方向的匀强电场，轻绳一端固定在O点，另一端系一个质量为m，电荷量为q的带电小球，当小球平衡时细绳与竖直方向夹角为θ，重力加速为g，则电场强度的大小为( )
A. mgqtanθB. mgtanθqC. mgqsinθD. mgsinθq
3.某学校举行趣味运动会，在定点投篮比赛项目中，篮球离手后在空中上升阶段的运动轨迹如选项中的虚线所示，则篮球所受合力F的示意图正确的是( )
A. B. C. D.
4.如图所示，投掷飞镖时靶盘竖直放置，将飞镖沿水平方向正对靶心掷出，经0.25s飞镖射中靶心正下方的某点。已知飞镖掷出前距靶心的水平距离为3.0m，飞镖可视为质点，不计空气阻力，以下说法正确的是( )
A. 以地面为参考系，飞镖在空中做变加速曲线运动
B. 飞镖掷出时速度的大小为12m/s
C. 为使飞镖命中靶心，可适当减小飞镖的质量
D. 为使飞镖命中靶心，可适当增大掷出时的速度
5.一条笔直的大河，河宽300m，水流速度恒为2m/s，船相对静水的速度为3m/s。渡河时船头始终垂直对岸，下列关于小船运动情况说法正确的是( )
A. 能到达出发点的正对岸B. 到达河对岸时位移大小为500m
C. 到达河对岸所用的时间为100sD. 在河水中航行的轨迹是一条曲线
6.中国军队在某次战略演习中，某特种兵从空中悬停的直升飞机上，抓住一根竖直悬绳由静止开始下滑，其运动速度随时间变化的图像如图所示。关于该特种兵，下列说法正确的是( )
A. 0～t1内合外力为零B. t1～t2内的平均速度v=v1+v22
C. t1～t2内加速度逐渐增大D. 0～t1内处于超重状态
7.2022年7月14日，长征五号B火箭成功将我国空间站的首个实验舱“问天”送入太空与“天和”核心舱进行对接，开启了太空实验的新阶段。已知地球半径约为6400km，万有引力常量为G，同步卫星距地球表面高约36000km。若空间站在距地球表面高约400km的近地轨道上做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A. 空间站绕地球运行周期大于24ℎ
B. “问天”实验舱需先进入核心舱轨道，再加速追上核心舱完成对接
C. 长征五号B火箭的发射速度可以小于7.9km/s
D. 若已知空间站的运行周期，则可以估算出地球的质量
8.如图所示，长为l的绳子下端连着质量为m的小球，上端悬于天花板上，当把绳子拉直时，绳子与竖直方向的夹角为60°，此时小球静止于固定的光滑水平桌面上，重力加速度为g，则( )
A. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，小球可能受到重力、支持力和向心力的作用
B. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，绳子的张力可能为0
C. 当小球以角速度 gl为圆锥摆运动时，桌面对小球的支持力FN恰好为0
D. 当小球以角速度 4gl做圆锥摆运动时，绳子的张力大小为4mg
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
9.以下关于行星运动及万有引力的描述正确的是( )
A. 开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是圆
B. 太阳对行星的引力与地球对月球的引力属于同种性质的力
C. 行星在绕太阳运行的轨道上各点速率均相等
D. 卡文迪什利用扭秤实验测出了引力常量的数值
10.如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按逆时针方向做匀速圆周运动，不计空气阻力，以下说法正确的是( )
A. 苹果在运动过程中所受合外力大小不变
B. 苹果在b位置和d位置时受到的摩擦力相同
C. 苹果在a位置时受到的支持力小于其重力
D. 整个运动过程中，苹果的机械能不守恒
11.彩虹滑道是一款旱地仿滑雪设备，其模型如图所示。质量为50kg的人坐在滑板上，从滑道斜面顶端由静止开始沿直线匀加速下滑，经过5s到达底端，速度大小为20m/s。已知彩虹滑道的倾角为30°，重力加速度g=10m/s2，该过程中下列说法正确的是( )
A. 人的重力势能减少了2.5×104JB. 人克服阻力做功2.5×103J
C. 人的动能增加了1.0×104JD. 人的机械能减少了1.5×104J
12.如图为电子束焊接机的原理图，带箭头的虚线代表电场线，B、C是电场中两点。K为阴极，A为阳极，在两极之间加上高压U，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是( )
A. 该电场为匀强电场B. B点电势高于C点电势
C. B点电场强度小于C点电场强度D. 电子由K运动到A，其电势能减少了eU
13.2023年11月10日，我国首条超高速低真空管道磁浮交通系统高速飞车大同(阳高)试验线工程完工。高速飞车的质量为m，额定功率为P0，高速飞车在平直轨道上从静止开始运动，先以加速度a做匀加速直线运动，加速过程中达到额定功率P0后，又经过一段时间达到该功率下的最大速度，若高速飞车行驶过程中所受阻力Ff保持不变，则高速飞车( )
A. 在运动过程中最终达到的最大速度为P0Ff
B. 匀加速直线运动的时间为P02aFf+ma
C. 匀加速直线运动的位移为P022aFf−ma2
D. 在匀加速过程中牵引力做功为FfP022aFf+ma2+mP022Ff+ma2
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
14.某课外兴趣小组利用频闪摄影的方法做“探究平抛运动的特点”实验。
(1)图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是 。(填正确答案标号)
A.斜槽轨道末端可以不水平
B.小球每次不用从斜槽上同一高度释放
C.斜槽轨道可以不光滑
(2)小球离开斜槽末端后，在水平方向上做的是 。(填正确答案标号)
A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动 C.变加速直线运动
(3)图乙是频闪摄影拍摄到的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长实际长度为3.2cm。从图像上分析，拍摄的时间间隔T=__________s，小球做平抛运动的水平初速度v0=__________m/s，小球从抛出到B点所用时间t=__________s。(g取10m/s2)
15.如图甲所示，某物理实验小组为了验证机械能守恒定律，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。
(1)实验中，按照正确的操作得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O(纸带上第一个点)的距离分别为ℎA、ℎB、ℎC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从起始点O运动到B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp=__________，动能增加量ΔEk=__________。(结果用题中所给字母表示)
(2)实验结果发现，重力势能减少量ΔEp大于动能增加量ΔEk，可能的原因是 。
A.先释放纸带后接通电源
B.运动过程中受到阻力影响
C.运动过程中阻力忽略不计
(3)实验小组改进了实验方案，如图丙所示，利用光电门和数字传感设备组成集成框架，框架水平部分安装了电磁铁，将小铁球吸住。断电后，小铁球立即由静止释放，小铁球经过光电门时，与光电门连接的数字计时器读出小球通过的时间t，并算出此时小球的速度v，多次改变光电门的位置，得到多组x、t的数据，做出的图像如图丁所示。已知重力加速度为g，若小球的直径为d，则小球通过光电门的速度v与时间t的关系为v=__________；若图丁中直线的斜率k=__________，则可验证小铁球在下落过程中机械能守恒。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
16.在如图所示的匀强电场中，一个电荷量q=+3.0×10−8C的带电小球，沿电场线方向由静止开始从A运动到B，电场力做功W=3.6×10−4J，A、B两点间的距离x=0.40m，求：
(1)A、B两点间的电势差UAB；
(2)匀强电场的电场强度E的大小；
(3)小球所受静电力F的大小。
17.四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前在我国正得到越来越广泛的应用。一架质量m=2kg的无人机，其动力系统所能产生的最大加速度am=7.5m/s2，运动过程中所受空气阻力大小恒为f=5N。某次表演时，当无人机悬停在距离地面高度H处，让无人机突然失去升力而下落t1=2s，之后马上恢复最大升力，要保证无人机不与地面相撞，假设无人机的运动始终在同一竖直线上，g=10m/s2。求：
(1)无人机以最大加速度从地面由静止开始竖直向上起飞，所需升力的大小；
(2)无人机下降过程中最大速度的大小；
(3)无人机悬停高度H的最小值。
18.如图所示，竖直面内半径为R=2m的光滑圆弧轨道底端切线水平，与水平传送带左端B等高无缝衔接，传送带右端C与一平台等高无缝衔接，圆弧所对的圆心角为θ=60°，传送带长为LBC=0.8m，以v=3m/s的恒定速度顺时针匀速转动，一轻弹簧放在平台上，右端固定在竖直墙上，弹簧处于原长，左端与平台上D点对齐，CD长为LCD=1m，平台D点右侧光滑。让质量m=1kg的物块(可视为质点)从圆弧轨道的最高点A由静止释放，物块第二次滑上传送带后，恰好能滑到传送带的左端B点，物块与传送带间的动摩擦因数为μ0=0.5，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)物块运动到圆弧轨道最底端时的速度大小v1；
(2)物块第二次到达C点时的速度大小v2；
(3)物块第一次压缩弹簧，弹簧获得的最大弹性势能Ep。
答案解析
1.B
【解析】A.伽利略研究力和运动关系采用了理想实验的物理方法，A错误；
B.将研究对象看作质点是采用了理想化模型的物理思想，B正确；
C.探究加速度与力、质量的关系时采用了控制变量法，C错误；
D.探究力的合成采用了等效替代的物理方法，D错误；
故选B。
2.B
【解析】】根据平衡条件得
tanθ=qEmg
解得
E=mgtanθq
故选B。
3.A
【解析】物体做曲线运动时，合外力方向与速度方向不在一条直线上，所受的合力方向指向曲线的凹侧，篮球离手后在空中上升阶段篮球做减速运动，合外力与速度的夹角是钝角，故A正确，BCD错误。
故选A。
4.B
【解析】A.以地面为参考系，飞镖在空中做匀变速曲线运动，因为平抛运动的加速度等于重力加速度，A错误；
B.飞镖掷出时速度的大小为
v0=xt=12m/s
B正确；
C.为使飞镖命中靶心，不能适当减小飞镖的质量，因为飞镖的运动与质量无关，C错误；
D.为使飞镖命中靶心，不能适当增大掷出时的速度，因为飞镖在竖直方向做自由落体运动，一定命中靶心的下方。为使飞镖命中靶心，可以适当提高抛出点的高度，D错误。
故选B。
5.C
【解析】C.渡河时间为
t=dv船=3003s=100s
C正确；
A.到达正对岸下游
x=v水t=200m
到达正对岸下游200处，A错误；
BD.在河水中航行的轨迹是一条直线，位移大小为
s= 3002+2002m=100 13m
BD错误。
故选C。
6.C
【解析】AD.0～t1时间内特种兵向下加速运动，所以加速度方向向下，根据牛顿第二定律可知，合外力向下不为0，且处于失重状态，故AD错误；
B. v−t 图像与坐标轴围成的面积表示位移， t1 ～ t2 内的位移比匀减速运动的位移大，所以
t1 ～ t2 内的平均速度
v>v1+v22
故B错误；
C. v−t 图像的斜率表示加速度，t1～t2时间内图像斜率逐渐增大，加速度逐渐增大，故C正确。
故选C。
7.D
【解析】A.根据开普勒第三定律，半径越大，周期越大，空间站绕地球运行周期小于24ℎ，A错误；
B.实验舱需先进入低于核心舱轨道，再加速做离心运动追上核心舱完成对接，B错误；
C.长征五号B火箭的发射速度不可以小于7.9km/s，若小于7.9km/s将落回地面，C错误；
D.若已知空间站的运行周期，则可以估算出地球的质量，根据牛顿第二定律得
GMmR+ℎ2=m4π2T2R+ℎ
解得
M=4π2R+ℎ3GT2
D正确。
故选D。
8.D
【解析】A.当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，小球可能受到重力、支持力和绳的拉力的作用，也可能没有支持力，A错误；
B.当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时，绳子的张力不可能为0，因为拉力的水平分力提供向心力，B错误；
C.根据牛顿第二定律得
mgtan60∘=mω2lsin60∘
解得
ω= 2gl
当小球以角速度 2gl 为圆锥摆运动时，桌面对小球的支持力 FN 恰好为0，C错误；
D.当小球以角速度 4gl 做圆锥摆运动时，根据牛顿第二定律得
FTsinα=mω2lsinα
解得
FT=4mg
D正确。
故选D。
9.BD
【解析】A.根据开普勒第一定律，开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是椭圆，A错误；
B.太阳对行星的引力与地球对月球的引力属于同种性质的力，都是万有引力，B正确；
C.根据开普勒第二定律，行星在近日点速率最大，远日点速率最小，C错误；
D.卡文迪什利用扭秤实验测出了引力常量的数值，D正确。
故选BD。
10.AD
【解析】A.苹果做匀速圆周运动，则苹果在运动过程中所受合外力提供向心力，所以大小不变，故A正确；
B.苹果在b位置和d位置时受到的摩擦力大小相等，方向相反，都指向圆心且提供向心力，故B错误；
C.苹果在a位置时，加速度方向向上，处于超重状态，受到的支持力大于其重力，故C错误；
D.整个运动过程中，苹果的动能不变，重力势能发生变化，则苹果的机械能不守恒，故D正确。
故选AD。
11.BC
【解析】A.人下滑的位移
x=v2t=202×5m=50m
人下滑的高度
ℎ=xsin30∘=25m
人的重力势能的减少量
ΔEp=mgℎ=50×10×25J=1.25×104J
故A错误；
C.人的动能增加量
ΔEk=12mv2=12×50×202J=1×104J
故C正确；
B.人下滑过程，由动能定理得
mgℎ−Wf=12mv2−0
解得人克服阻力做功
Wf=2.5×103J
故B正确；
D.机械能的减少量等于克服阻力做的功，由功能关系可知，人机械能的减少量
ΔE=Wf=2.5×103J
故D错误。
故选BC。
12.CD
【解析】AC.电场线越密，电场强度越大，B点电场强度小于C点电场强度，该电场不是匀强电场，A错误，C正确；
B.沿着电场线的方向，电势降低，所以B点电势低于C点电势，B错误；
D.负电荷所受电场力与电场强度方向相反，电子由K运动到A，电场力做正功，电势能减小，其电势能减少了eU，D正确。
故选CD。
13.AD
【解析】A.高速飞车运动到最大速度时牵引力大小等于摩擦力大小，则最大速度
vmax=P0Ff
故A正确；
B.高速飞车在匀加速度直线运动过程中，所受牵引力与阻力的合力提供加速度，由牛顿第二定律有
F牵−Ff=ma
得
F牵=Ff+ma
高速飞车匀加速直线运动中最大速度为
v加max=P0F牵=P0Ff+ma
由匀变速直线运动速度公式可得，高速飞车做匀加速直线运动的时间为
t加=v加maxa=P0(Ff+ma)a
故B错误；
C.由匀变速直线运动的位移公式可得高速飞车做匀加速度直线运动的位移为
x=12at加2=12aP0ama+Ff2=P022ama+F f2
故C错误；
D.由功的定义式可知，高速飞车匀加速直线运动过程中牵引力做的功
W=F牵x=(ma+Ff)×P022a(ma+Ff)2=mP022(ma+Ff)2+FfP022a(ma+Ff)2
故D正确。
故选AD。
14..(1)C
(2)A
(3) 0.08 1.2 0.16

【解析】(1)A.为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，故A错误；
BC.为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，以保证每次克服阻力做功相同，斜槽的末端不必光滑，故B错误，C正确。
故选C。
(2)小球离开斜槽末端后，在水平方向上不受力的作用，做的是匀速直线运动。
故选A。
(3)[1]竖直方向上有
5L−3L=gT2
解得
T= 2Lg= 2×3.2×10−210s=0.08s
[2]小球做平抛运动的水平初速度大小是
v0=3LT=3××10−2m/s=1.2m/s
[3]小球到B点时，竖直方向上的速度为
vBy=yAC2T=8×3.2×10−22×0.08m/s=1.6m/s
小球到B点时，已经在空中飞行了的时间为
tB=vByg=1.610s=0.16s
15..(1) mgℎB (ℎC−ℎA)28T2
(2)B
(3) dt d22g

【解析】(1)(1)[1]从打O点到打B点过程中，重物的重力势能减少量为
ΔEp=mgℎB
[2]打B点的速度为
vB=ℎC−ℎA2T
动能的增加量为
ΔEk=12mvB2=12m(ℎC−ℎA2T)2=(ℎC−ℎA)28T2
(2)(2)A.先释放纸带后接通电源，会使打点计时器开始打点时纸带具有一定的速度，从而导致重力势能的减少量小于动能的增加量，故A错误；
B.运动过程中受到阻力影响，使重力势能一部分转化为克服阻力做功的内能，另一部分转化为重物的动能，从而导致重力势能的减少量大于动能的增加量，故B正确；
C.运动过程中阻力忽略不计，重物下落过程中机械能守恒，则导致重力势能的减少量等于动能的增加量，故C错误。
故选B。
(3)(3)[1]根据光电门测速原理可知，小球的直径为d，小球通过光电门的速度与时间的关系为
v=dt
[2]根据匀变速直线运动速度−位移公式有
v2=2gx
其中
v=dt
整理得
d2t2=2gx
即
x=d22g⋅1t2
结合图丁可知
k=d22g
16.(1)小球从A运动到B静电力做的功 WAB=qUAB ，解得A、B两点间的电势差
UAB=WABq=3.6×10−43.0×10−8V=1.2×104V
(2)匀强电场中场强大小
E=UABx=1.2×1040.4V/m=3×104V/m
(3)小球所受静电力F的大小
F=qE=3.0×10−8×3×104N=9×10−4N

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
17.(1)根据牛顿第二定律得
F−mg−f=mam
解得
F=40N
(2)根据牛顿第二定律得
mg−f=ma1
解得
a1=7.5m/s2
最大速度为
vm=a1t1=15m/s
(3)匀减速运动的时间为
t2=vmam=2s
无人机悬停高度H的最小值为
H=vm2t1+t2=30m

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
18.(1)根据机械能守恒定律得
mgR1−cs60∘=12mv12
解得
v1=2 5m/s
(2)第二次滑上传送带时，根据牛顿第二定律
μ0mg=ma1
解得
a1=5m/s2
物块第二次到达C点时的速度大小v2
v22=2a1LBC
解得
v2=2 2m/s
(3)物块第一次到达C点时的速度为
μ0mgLBC=12mvC2
解得
vC =2 2m/s<3m/s
从C点第一次到达B点的过程中，根据动能定理得
−μ2mg×2LCD−μ0mgLBC=0−12mvC2
解得
μ2=0
物块第一次压缩弹簧，弹簧获得的最大弹性势能Ep
Ep=12mvC2=4J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】