2022-2023学年湖南省湘潭市湘潭县高一（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年湖南省湘潭市湘潭县高一（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）

1.  年月日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮名航天员状态良好，发射取得圆满成功。已知神舟十六号飞船距离地面的高度约，绕地球的运动可近似为匀速圆周运动，运动一周约。已知万有引力常量为，地球半径约。根据以上信息可估算出(    )

A. 地球的质量 B. 神舟十六号的质量
C. 神舟十六号所受地球的引力 D. 神舟十六号的机械能

2.  电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。一种电子透镜的电场分布如图所示截取其中一部分，虚线为电场线，电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，电子依次经过、、三点，则下列说法正确的是(    )
 

A. 电场线的方向大致指向上侧
B. 点的电场强度的大小大于点的电场强度的大小
C. 电子在点的速度大小大于在点的速度大小
D. 电子在点的电势能大于在点的电势能

3.  如图所示，质量为的某中学生在做引体向上，若他在内做了个引体向上，每次人体重心上升的距离均为，取，则他在内克服重力做的功和相应的功率约为(    )
 

A. ， B. ，
C. ， D. ，

4.  木箱放在水平地面，在水平外力作用下由静止开始运动，随木箱的位移的变化规律如图所示，当木箱运动时，木箱的动能最大，已知木箱质量为，重力加速度，则(    )
 

A. 木箱与水平地面间的动摩擦因数为 B. 木箱运动的动能为
C. 木箱运动的最大位移为 D. 木箱获得的最大动能为

5.  甲、乙两物体沿同一直线运动，运动的位移时间图如图所示，则在该运动过程中(    )
 

A. 甲物体运动的速度大小先增大后减小
B. 时间内，两物体的平均速度相同
C. 时间内，两物体没有速度相同的时刻
D. 时间内，两物体的平均速度相同

二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）

6.  年月日时分，经历小时分钟飞行，由上海虹桥机场起飞的大型客机航班平稳降落在北京首都国际机场，穿过象征民航最高礼仪的“水门”，标志着该机型圆满完成首个商业航班飞行，正式进人民航市场，开启市场化运营、产业化发展新征程。如图所示，仪式中的“水门”是由两辆消防车喷出的水柱形成的。两条水柱形成的抛物线对称分布，且刚好在最高点相遇。若喷水口的速度方向与水平方向成，水门跨度。忽略空气阻力、消防车的高度以及水流之间的相互作用，重力加速度，则下列说法正确的是(    )
 

A. 水喷出后上升的最大高度为
B. 水在空中的运动时间为
C. 水刚喷出的速度大小为
D. 水滴在上升过程中，相等位移内速度的变化量相等

7.  足够长的光滑斜面固定在水平地面，斜面倾角，在斜面底端放一质量为的物块，物块受到沿斜面向上的拉力，作用的时间为，然后撤去，已知重力加速度为，取水平面为零势能面，物块可视为质点，则物块从斜面底端开始在斜面上运动的全过程中(    )
 

A. 物块在运动过程中的最大动能为
B. 撤去的瞬间，重力的功率为
C. 物块在运动过程中的最大重力势能为
D. 在物块上升过程中只有一处重力势能和动能相等

8.  如图甲，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动。如图乙，一件小衣物质量为，测得点线速度大小为，圆周运动的周期为，重力加速度为，、分别为小衣物经过的最高位置和最低位置，已知小衣物可视为质点，下列说法正确的是(    )
 

A. 小衣物做匀变速运动
B. 转筒半径为
C. 衣物转到位置时的脱水效果最好
D. 要使衣物不掉下，转筒的周期不能大于

9.  有一圆柱形水井，井壁光滑且竖直，过其中心轴的剖面图如图所示，水井水面到井口的高度为，一个质量为的小球以速度从井口边缘沿直径方向水平射入水井，小球与井壁做多次弹性碰撞碰撞前后小球水平方向速度大小不变、方向反向，小球竖直方向速度大小和方向都不变，不计空气阻力，已知小球刚好落在水面和水井右侧的交点，重力加速度为，则下列说法正确的是(    )
 

A. 小球落在点的速度大小为
B. 小球落到水面的时间与水井的宽度有关
C. 水井直径可能等于
D. 水井直径可能等于

10.  如图所示，真空有三个正点电荷、，它们固定在等边三角形的三个顶点、、上，三角形的边长为，、、分别为、、的中点，为等边三角形中心，取无穷远处电势为，静电力常量为，下列说法正确的是(    )
 

A. 处的电场强度为 B. 处的电场强度比处的电场强度大
C. 处的电势为 D. 和处的电场强度不同，但电势相同

11.  有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的线速度是地球近地卫星的，卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合，卫星上有太阳能收集板可以把光能转化为电能，提供卫星工作所必须的能量。已知地球表面重力加速度为，地球半径为，忽略地球公转，此时太阳处于赤道平面上，近似认为太阳光是平行光，则下列说法正确的是(    )

A. 卫星的轨道半径为
B. 卫星轨道所在位置的重力加速度为
C. 卫星运动的周期为
D. 卫星绕地球一周，太阳能收集板的工作时间为

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12.  某同学用如图所示的“探究平抛运动的运动规律”的实验装置测量小球从轨道末端抛出的初动能，具体步骤如下：

用天平测出小球的质量；

竖直木板上固定背景方格纸，将小球从高度处释放，使用频闪照相机每隔相等时间拍一次照片拍摄小球在空中的位置。如图所示为小球运动的频闪照片的一部分，图中背景小方格的边长表示实际长度为，重力加速度为，那么：均用题中字母表示

照相机的频闪周期___________；

小球的初动能___________；

若测出的小球的初动能偏小，则可能的原因是___________。

A.当地的重力加速度小于

B.轨道末端偏离水平方向

C.木板上端向内侧倾斜

13.  某同学利用验证牛顿第二定律的装置来验证动能定理，实验步骤如下：

测量小车、力传感器和挡光板的总质量为，挡光板的宽度；

水平轨道上安装两个光电门，测出两光电门中心间的距离，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮，挂上砝码盘，实验首先保持轨道水平，小车通过光电门和的时间相等，此时小车做_______运动，力传感器的示数为；

增加砝码盘里砝码的质量，释放小车，力传感器的示数为，小车通过光电门和的时间分别为和，则小车受到的合外力为___________用“、”表示；

已知重力加速度为，若要验证动能定理，需要验证的关系为___________。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

14.  如图甲所示，一质量为的小球，固定在竖直面内的点，一小球绕点在竖直面内做圆周运动，恰能通过最高点且速度为，已知重力加速度为，则：

小球在最低点时，对细线的拉力为多大？

若该小球在该细线的拉力作用下，绕点正下方的点在水平面内做圆周运动，已知细线与竖直方向的夹角为，则该圆周运动的周期为多大？

15.  如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定于风洞实验室的水平地面，弹簧的原长为。质量的小球在轻弹簧正上方距水平地面高处由静止下落，整个过程受到一个竖直向上恒定的风力。在小球下落的全过程中，小球下落的最低点距离桌面的距离为，弹簧的最大弹性势能为，弹簧始终在弹性限度范围内，取重力加速度，则：

风力的大小为多大？

小球刚接触弹簧时的速度为多大。

16.  如图所示，在水平面和间的竖直平面内存在方向水平的匀强电场，在该区域下边界的点将质量为、电荷量为的小球以的初速度竖直上抛，小球从上边界离开电场，再次进入电场后在电场中做直线运动，到达下边界的点，已知小球到达点的速度大小为。不计空气阻力，重力加速度大小为。求：

小球上升的最高点距离点的高度；

该电场的电场强度；

小球在水平面上方运动的时间。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】A.根据解得可知，可以估算出中心天体地球的质量，故A正确；

B.根据上述可知，函数式两侧将神州十六号的质量约去了，可知，不能够估算出神州十六号的质量，故B错误；

C.神舟十六号所受地球的引力

由于不能够确定神舟十六号的质量，可知不能估算神舟十六号所受地球的引力，故C错误；

D.神舟十六号的机械能包含动能与势能，由于不能够确定神舟十六号的质量，可知不能估算神舟十六号的机械能，故D错误。

故选A。

2.【答案】 

【解析】A.做曲线运动的物体受合外力指向轨迹的凹侧，所以电场力方向大致指向上侧，电子受电场力方向与电场方向相反，所以电场线的方向大致指向下侧，故A错误；

B.电场线的疏密程度代表场强的大小，则点的电场强度的大小小于点的电场强度的大小，故B错误；

电子从点到点运动的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增大，电子在点的速度大小小于在点的速度大小，电子在点的电势能大于在点的电势能，故C错误；D正确；

故选D。

3.【答案】 

【解析】该学生在内克服重力做的功为

相应的功率约为

故选C。

4.【答案】 

【解析】A.根据图像，当木箱运动时，外力大小为

此时木箱的动能最大，则速度最大，可知合力为，即有

解得

故A错误；

B.木箱运动，水平外力做功为

木箱运动，摩擦力做功为

根据动能定理有

解得

故B错误；

C.令木箱运动的最大位移为  ，则有

解得

故C正确；

D.结合上述，当木箱运动时，外力做功为

摩擦力做功为

此过程木箱的动能最大，根据动能定理有

解得

故D错误。

故选C。

5.【答案】 

【解析】A.图像中，图像的斜率表示加速度，斜率的绝对值表示加速度的大小，根据图像可知，甲图像斜率的绝对值逐渐减小，可知甲物体运动的速度大小逐渐减小，故A错误；

B.令  时刻位置坐标为，  时间内，两物体的位移均为

则两物体的平均速度均为

即  时间内，两物体的平均速度相同，故B正确；

C.根据图像可知，将乙物体的图像向下平移，则其必定与甲图像相切与一点，即  时间内，两物体有速度相同的时刻，故C错误；

D.时刻两物体的位置坐标相同，  时刻两物体的位置坐标不相同，则  时间内，两物体的位移不相同，即  时间内，两物体的平均速度不相同，故D错误。

故选B。

6.【答案】 

【解析】根据匀变速直线运动规律可知水滴竖直速度

水平速度

水运动时间

水门跨度为

水喷出时的速度为

代入数据解得 ，  ， 

故AB正确，C错误；

D.根据竖直方向的运动规律可知在相等的时间间隔内，速度的改变量相等，在相等位移内速度变化不相等，故D错误。

故选AB。

7.【答案】 

【解析】A.根据动能定理

又

物块在运动过程中的最大动能为

A正确；

B.撤去的瞬间，物块的速度为

重力的功率为

B错误；

C.撤去前，物块移动距离为

撤去后

物块最大动力势能为

得

C正确；

D.撤去的瞬间，物块的重力势能为

与此时物块的最大动能相等，则在物块上升过程中只有一处重力势能和动能相等，D正确。

故选ACD。

8.【答案】 

【解析】A.衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动，圆周运动的向心加速度大小不变，方向时刻在改变，即衣物的加速度在改变，因此，小衣物做的不是匀变速运动，故A错误；

B.根据

解得

故B正确；

C.衣物上的某一水滴在点有

衣物的某一水滴在点有

可知

由于衣物与水滴之间的作用力的最大值有一定限度，当超过该限度值时，水将做离心运动，因此衣物转到位置时的脱水效果最好，故C正确；

D.要使衣物不掉下，当周期最大时，衣物在最高点恰好由重力提供向心力，则有

解得

故D正确。

故选BCD。

9.【答案】 

【解析】A.根据机械能守恒

得

A正确；

B.根据

得

小球运动时间由高度决定，B错误；

将小球的运动等效为平抛运动，则 ， 

其中   

得水井直径为   

可知，水井直径不能可能等于  。时，等于  ，C错误，D正确。

故选AD。

10.【答案】 

【解析】A.根据电场的叠加原理可知  、  在点的合场强为，根据几何关系可知

根据点电荷产生的电场公式可知处的电场强度为

故A正确；

B.根据电场的矢量叠加可知处的电场强度为，比处的电场强度小，故B错误；

C.  、  、  在处的电势都为正，则处的电势不为，故C错误；

D.根据对称性及电场的矢量叠加可知和处的电场方向不同，但电势相同，故D正确；

故选AD。

11.【答案】 

【解析】A.卫星绕地球做匀速圆周运动，则有

对近地卫星有

在地球表面有

根据题意有

解得

故A错误；

B.在卫星轨道所在位置有

结合上述解得

故B错误；

C.卫星绕地球做匀速圆周运动，则有

结合上述解得

故C正确；

D.作出太阳光示意图，如图所示

根据几何关系有

解得

可知卫星绕地球一周，太阳能收集板的工作时间对应卫星的圆周角为

则太阳能收集板的工作时间为

结合上述解得

故D正确。

故选CD。

12.【答案】              

【解析】根据平抛运动竖直方向的运动规律有

解得

根据水平方向的运动规律有

小球的初动能 

根据初动能的表达式可知若当地的重力加速度小于，则测量值偏小，故A正确；

B.轨道末端偏离水平方向，根据速度的分解可知测量值偏小，故B正确；

C.木板上端向内侧倾斜对小球初速度的测量值无影响，故C错误；

故选AB。

13.【答案】匀速直线             

【解析】小车通过光电门和的时间相等，此时小车做匀速直线运动；

小车做匀速直线运动时有

力传感器的示数为时小车受到的合外力为

若要验证动能定理，需要验证的关系为

其中 ， 

联立解得

14.【答案】  ；  

【解析】小球恰能通过最高点，则

在最低点时

根据机械能守恒

得

根据牛顿第三定律，小球在最低点时，对细线的拉力为  。

小球在水平方向的运动半径为

根据牛顿第二定律

圆周运动的周期为

15.【答案】  ；  

【解析】根据动能定理

风力的大小为

根据动能定理

小球刚接触弹簧时的速度为

16.【答案】  ；  ；  

【解析】根据题意可知，小球受到重力与水平向右的电场力作用，在竖直方向做竖直上抛运动，则小球上升的最高点有

解得

小球从上边界离开电场后做斜抛运动，令飞出速度方向与上边界夹角为  ，根据斜抛运动的对称性可知，再次进入电场的速度大小等于飞出上边界时的速度，方向与边界夹角仍然为  ，由于再次进入电场后做直线运动，表明此时重力与电场力的合力方向与速度方向相同，即合力方向与边界夹角也为  ，作出小球运动轨迹如图所示

在竖直方小球做竖直上抛运动，则有

解得

 ， 

由于重力与电场力的合力方向与边界夹角也为  ，则有

解得

小球在水平方向上再次进入电场的运动可以认为是前一次电场中运动的一个延续部分，电场中水平方向可以等效为一个初速度为的匀加速直线运动，末速度为

由于电场中水平方向可以等效为一个初速度为的匀加速直线运动，则小球在电场中有

小球在竖直方向做竖直上抛运动，则有

则小球在水平面上方运动的时间

解得