2023-2024学年天津市河北区高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年天津市河北区高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.关于电荷，下列说法正确的是( )
A. 在国际单位制中，电荷量的单位是库仑
B. 元电荷e的数值，最早是科学家卡文迪什测得的
C. 电荷量很小的电荷就是元电荷
D. 物体所带的电荷量可以是任意的
2.关于功，下列说法正确的是( )
A. 因为力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B. 如果物体受到两个力作用而运动，已知力F1做功5J，力F2做功−20J，则这些力对物体做的总功是−15J
C. 因为摩擦力总是与相对运动或相对运动趋势方向相反，所以摩擦力如果做功只能做负功
D. 因为作用力和反作用力总是等大反向，所以一对作用力和反作用力做功时总是一正一负
3.关于功率，下列说法正确的是( )
A. 由P=Fv可知，物体运动越快，功率越大
B. 由P=Fvcsθ可知，某一时刻，力大、速率也大，而功率不一定大
C. 由P=Wt可知，力做功越多，功率就越大
D. 由W=Pt可知，功率越大，力做功越多
4.关于电场强度，下列说法正确的是( )
A. 匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同
B. 若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为0
C. 公式E=Fq适用于任何电场，公式E=kQr2适用于点电荷电场
D. 由公式E=Fq可知，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍
5.杂技是一门古老的表演艺术。如图所示，在杂技表演中，演员甲沿竖直杆匀减速向上爬，同时演员乙顶着杆匀速水平向右移动。若用a表示演员甲的加速度、v表示演员甲的速度，x表示演员甲在水平方向的位移，y表示演员甲在竖直方向的位移。则在该过程中演员甲的加速度a、速度v随时间t的变化规律及运动轨迹可能是下图中的( )
A. B. C. D.
6.波轮洗衣机中的脱水筒如图所示，在脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动。某次在运行脱水程序时，有一硬币被甩到桶壁上随桶壁一起做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A. 硬币受重力、弹力、摩擦力和向心力4个力的作用
B. 硬币随脱水筒做圆周运动所需的向心力由硬币受到的摩擦力提供
C. 洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的弹力就越大
D. 脱水时，被甩出去的水滴受到离心力作用
7.如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v−t图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该电场线的方向是由A指向B
B. 该电场一定是负点电荷形成的电场
C. A点的电场强度比B点的电场强度小
D. 电荷在A点受到的静电力大于在B点受到的静电力
8.在“探究平抛运动竖直分运动的特点”的实验中，完全相同的小球A、B如图所示放置，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 两球运动轨迹不同，重力做功不同
B. 两球落地时重力的瞬时功率相等
C. 球B先落地
D. 两球落地时动能相等
9.2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资( )
A. 做圆周运动的周期比地球自转周期小B. 质量比静止在地面上时小
C. 所受合力比静止在地面上时小D. 所受地球引力比静止在地面上时大
10.“天问一号”负责执行中国第一次火星探测任务。已知火星的质量约为地球质量的10%，火星的半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是( )
A. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
B. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
C. “天问一号”的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
D. “天问一号”的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
11.2024年4月24日是第九个“中国航天日”，中国航天探索浩瀚宇宙的脚步行稳致远。如图为某试验航天器的发射过程简化示意图，航天器先进入圆轨道Ⅰ做匀速圆周运动，之后，从圆轨道Ⅰ的P点第一次变轨进入椭圆轨道，在椭圆轨道Ⅱ的远地点Q再次变轨进入圆轨道Ⅲ。不计航天器质量的变化，下列说法正确的是( )
A. 航天器第一次变轨需瞬间加速，第二次变轨需瞬间减速
B. 航天器在轨道Ⅰ上运行时在P点的加速度大于在轨道Ⅱ上运行时在P点的加速度
C. 航天器在轨道Ⅰ运行时的线速度大于在轨道Ⅲ运行时的线速度
D. 航天器在椭圆轨道Ⅱ上运行时，由P点运动到Q点的过程中机械能增加
12.新能源汽车是低碳发展观念下的新型动力汽车，能够不依赖于传统能源。如图所示，某款新能源汽车质量为m，初速度为v0，以恒定功率P在平直公路上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设该车行驶过程所受到的阻力F保持不变。则该车在时间t内( )
A. 牵引力的功率P=FvmB. 初始时刻牵引力大小为F+mvm−v0t
C. 为使速度增加，牵引力逐渐增大D. 牵引力做功W=12mvm2−12mv02
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
13.细绳的一段固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时，下列说法正确的是( )
A. 小球的线速度突然变大
B. 小球的角速度突然变大
C. 细线上的拉力突然变大
D. 小球的向心加速度突然变小
14.如图所示，倾角为30∘的斜面体固定在水平面上，小球A在斜面底端正上方以速度v1向右水平抛出，同时，小球B在斜面顶端以速度v2向左水平抛出，两球抛出点在同一水平线上，结果两球恰好落在斜面上的同一点，且A球落到斜面上时速度刚好与斜面垂直，不计小球的大小，下列说法正确的是( )
A. 两球抛出的速度大小之比v1：v2=2：3
B. 两球抛出的速度大小之比v1：v2=9：8
C. 若仅增大v2，则两球将在落到斜面之前相撞
D. AB在下落的过程中机械能逐渐增大
15.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，半径分别为RA和RB，两颗行星各自周围的卫星的轨道半径的三次方(r3)与运行公转周期的平方(T2)的关系如图所示。T0为卫星环绕各自行星表面运行的周期，则( )
A. 行星A的质量大于行星B的质量
B. 行星A的密度等于行星B的密度
C. 行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度
D. 当两行星周围的卫星的运行轨道半径相同时，行星A的卫星的向心加速度小于行星B的卫星的向心加速度
16.蹦极是一项户外运动，一位蹦极爱好者身系弹性蹦极绳从蹦极台O点自由下落，在A点蹦极绳刚好伸直，继续下落能到达的最低位置为B。忽略空气阻力，人可视为质点，蹦极绳始终在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取无关
B. 到达B点时，蹦极者所受蹦极绳的拉力与所受重力二力平衡
C. 落至A点时人的动能最大，之后由于弹力做负功，人的动能减小
D. 从A到B的过程中蹦极绳的弹性势能和蹦极者的动能之和一直增大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
17.“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置如图所示，挡板A和挡板B固定在左侧长槽上，距转轴的距离分别为L和2L；挡板C固定在右侧短槽上，距转轴的距离为L。
(1)在研究向心力大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系时，主要采用的实验方法是______。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
(2)探究向心力大小F与半径r的关系时，应选择两个质量______(选填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与挡板______(选填“A”或“B”)处，同时选择半径______(选填“相同”或“不同”)的两个塔轮。匀速转动手柄，会发现此时左边标尺上露出的红白相间的等分格数为右边的______倍。
18.利用如图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、重锤、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有______(选填器材前的字母)。
A.天平
B.秒表
C.刻度尺
(2)利用自由落体运动研究自由下落重锤的机械能，先接通电源再释放纸带，在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间距离约为______ mm的纸带。
(3)如图2是实验中得到的一条纸带。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的距离分别为hA、hB、hC，重锤质量用m表示。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量ΔEp=______，动能的增加量ΔEk=______。
(4)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于此误差，下列说法中正确的是______。
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
四、简答题：本大题共3小题，共34分。
19.质量为m=5kg的货物静止在粗糙水平地面上，货物与地面间的动摩擦因数为μ=0.2。某时刻给木块施加一水平方向的恒定推力F=20N，木块前进x=1m后撤去该力，g=10m/s2。请用动能定理计算。
(1)货物能达到的最大速度vm；
(2)货物运动总位移的大小L。
20.由绝缘材料制成的半径为R的半球形球壳内壁光滑，固定在场强方向水平向左的匀强电场中。一质量为m、带电量为q的带电小球静止在球壳内壁，小球与球壳的球心O的连线OA与竖直方向OB的夹角为60∘，如图所示。重力加速度为g，不计空气阻力，求：
(1)小球的电性；
(2)电场强度的大小E；
(3)撤去电场后，晃动球壳，可以使小球在短时间内沿光滑球壳内壁在某一水平面内绕OB轴做匀速圆周运动。若某次小球在水平面内绕OB轴做的匀速圆周运动恰好过A点，则此匀速圆周运动的角速度ω多大？
21.如图所示，水平轨道AB长度L1=1m，左端连接半径为R=0.5m的光滑14圆弧轨道，右端连接水平传送带，AB与传送带的上表面等高，三段之间都平滑连接。一个质量m=1kg的物块(可视为质点)，从圆弧上方距AB平面h高处由静止释放，恰好切入圆弧轨道，经过AB冲上静止的传送带，物块恰好停在C端。已知物块与AB、BC段的动摩擦因数分别为μ1=0.2、μ2=0.4，BC长度L2=2m，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。
(1)求h的大小；
(2)求物块第一次经过圆弧轨道最低点A时对轨道的压力F；
(3)如果传送带以速度v=3m/s逆时针转动，那么物块最后停止的位置到A点的距离x。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：A、在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，故A正确；
B、元电荷e的数值最早是由密立根测得的。故B错误；
C、元电荷是最小的电荷量，不是电荷，故C错误；
D、物体所带的电荷量为元电荷的整数倍，不是任意的，故D错误；
故选：A。
在国际单位制中，电荷量的单位是库仑；元电荷e的数值最早是由密立根测得的；元电荷是最小的电荷量，是数量；物体所带电荷量是元电荷的整数倍，不是任意的。
本题考查元电荷、电荷量的单位等基础知识，解题关键是掌握电荷的基础知识。
2.【答案】B
【解析】解：A、功是只有大小没有方向的标量，故A错误；
B、力F1做功5J，力F2做功−20J，这些力做的总功W=5J−20J=−15J，故B正确；
C、摩擦力总是与相对运动或相对运动趋势方向相反，但摩擦力方向可能与物体运动方向相反，则摩擦力做负功，也可能与物体运动方向相同，做正功，也可能与运动方向垂直，不做功，故C错误；
D、作用力和反作用力总是等大反向，但一对作用力和反作用力分别作用在两个不同物体上，可能都做正功，都做负功，也可能一正一负，也可能作用力做功而反作用力不做功，故D错误。
故选：B。
既有大小也有方向，运算时遵循平行四边形定则的物理量是矢量，并不是说有正负之分的物理量就是矢量，当力和位移的夹角为锐角时，力对物体做正功，当力和位移的夹角为钝角时，力对物体做负功，当力的方向和位移的方向垂直时，力对物体不做功。
解答本题的关键要准确理解功的概念和意义，要注意作用力和反作用力做功没有必然的关系。
3.【答案】B
【解析】解：A.由P=Fv，功率为力和速度的乘积，两个因素共同决定，速度越快，功率不一定越大，故A错误；
B.由P=Fvcsθ可知，某一时刻，力大，速率也大，还与力和速度的夹角有关，所以功率不一定大，故B正确；
C.由P=Wt可知，功率由做的功和时间两个因素决定，力做的功多，但功率不一定大，故C错误；
D.由W=Pt可知，功率越大，时间越长，才能说力做功越多，故D错误。
故选：B。
根据功率和功的各个表达式结合表达式中的各物理量进行分析判断。
考查功和功率的各个公式的理解和应用，会根据题意进行准确分析和判断。
4.【答案】C
【解析】解：A.匀强电场中电场强度处处相等，电荷在其中所受的电场力F=qE除了与场强有关外，还与电荷的正负和电荷量的多少有关，故A错误；
B.电场中的某点的电场强度取决于场源电荷及相对位置，与试探电荷的有无无关，故B错误；
C.公式E=Fq适用于任何电场，公式E=kQr2只适用于点电荷的电场，故C正确；
D.对公式E=Fq，若q减半，该处的电场强度保持不变，因为场强不是由试探电荷决定的，故D错误。
故选：C。
根据电场强度的定义式、决定式和电场力的公式结合场源电荷、试探电荷等知识点的理解进行分析解答。
考查电场强度的定义式、决定式以及场源电荷、试探电荷的理解好应用，会根据实例进行分析判断。
5.【答案】D
【解析】解：ACD，由题意知，演员乙水平向右做速直线运动，加速度为零；演员甲沿杆向上做匀减速直线运动，加速度向下，演员甲的实际加速度竖直向下，保持不变；初速度与加速度不在一条直线上，所以演员甲的运动轨迹可能为向下弯曲的曲线，故C错误，D正确；
B，设演员乙的速度为v1，演员甲的初速度为v2，加速度大小为a，则演员甲的实际速度为
v= v12+(v2−at)2
可知，v和t不成线性关系，故B错误。
故选：D。
根据曲线运动的条件及运动的合成分析判断。
该题考查运动的合成与分解；需要同学们具备基本的数学能力，能用公式推导出表达式，从而画出图形。
6.【答案】C
【解析】解：A、硬币受重力、静摩擦力和弹力共3个力作用，所受合力提供向心力，合力不为零，故A错误；
B、硬币随脱水筒做圆周运动所需的向心力由硬币受到的弹力提供，摩擦力与重力平衡，故B错误；
C.增大脱水转速，硬币所需向心力增大，则桶壁对硬币的弹力增大，故C正确；
D.脱水时，被甩出去的水滴是因为需要的向心力大于衣服的吸附力，并不是受到离心力的作用，故D错误。
故选：C。
对硬币受力分析，明确硬币受重力、静摩擦力和弹力做匀速圆周运动，桶壁对硬币的支持力提供向心力，竖直方向受力平衡；同时明确离心现象的形成原因。
本题主要是考查圆周运动的知识，解答此类问题的关键是能够对物体进行受力分析，确定哪些力的合力或哪个力的分力提供了向心力，根据向心力的知识进行解答即可。
7.【答案】D
【解析】解：A、由图像可知，负电荷从A点运动到B点，做加速度减小的加速运动，受到的电场力由A指向B，可知电场方向由B指向A，故A错误；
CD、负电荷从A点运动到B点，做加速度减小的加速运动，根据F=ma可知电场力减小，根据F=Eq可知电场强度减小，所以A点处的场强比B点处的场强大，电荷在A点受到的静电力大于在B点受到的静电力，故C错误，D正确；
B、该电场可能是点电荷产生的电场，且点电荷一定在A左侧，带负电，故B错误。
故选：D。
负电荷向右做加速度减小的加速度运动，据此判断场强的方向、场强的大小和电荷所受静电力的大小关系；
该电场可能是负点电荷产生的，而非一定。
本题结合v−t图象，考查电场线相关知识，关键要掌握电场线的性质，根据负电荷的加速度判断场强变化，同时明确电荷受电场力与电场方向之间的关系。
8.【答案】B
【解析】解：AD、两球完全相同，下落高度相同，根据WG=mgh可知重力做功相同，由于A具有水平方向的初速度，根据动能定理可知其落地动能大于B球的落地动能，故AD错误；
B、在竖直方向上，根vy= 2gh可知两球落地时的竖直分速度相同，根据p=mgvy可知两球落地时重力的瞬时功率相等，故B正确；
C、平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以两球同时落地，故C错误；
故选：B。
根据WG=mgh判断重力做功情况，结合动能定理判断其落地动能大小关系；根据功率公式判断重力的瞬时功率关系；根据平抛运动的规律判断两球的落地时间关系。
通过实验探究出平抛运动处理的规律，并掌握了运动的合成与分解，同时运用运动学公式解题。
9.【答案】A
【解析】解：A.根据万有引力提供向心力有GMmr2=m4π2T2r，解得T= 4π2r3GM可知，做圆周运动的周期比地球同步卫星的周期小，即做圆周运动的周期比地球自转周期小，故A正确；
B.物体在低速(速度远小于光速)宏观条件下质量保持不变，即在空间站和地面质量相同，故B错误；
CD.设空间站离地面的高度为h，这批物资在地面上静止，跟地球一起自转，合力很小近似为零，在空间站所受合力为万有引力即F=GMm(R+h)2，在地面受地球引力为F′=GMmR2，则有F′>F，故CD错误。
故选：A。
A.根据牛顿第二定律导出周期公式，结合同步卫星周期、地球自转周期和卫星的周期进行比较判断；
B.根据卫星的低速运动结合相对论的知识分析判断；
CD.根据万有引力定律列式比较合外力、地球引力的大小关系。
考查万有引力定律的应用，会根据题意进行相关的分析和判断。
10.【答案】D
【解析】解：A.根据万有引力和重力的关系可得GMmr2=mg，解得g=GMr2，则有：g火g地=M火M地×r地2r火2=10%×1(50%)2=0.4，所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故A错误；
B.GMmr2=mv2r，第一宇宙速度公式v= GMr，则有v火v地= M火M地×r地r火= 10%×150%= 55