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黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学2022-2023学年高一下学期7月期末物理试题
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这是一份黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学2022-2023学年高一下学期7月期末物理试题，共6页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
哈师大附中2022－2023学年度高一下学期期末考试
物 理 试 题
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
全卷分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷（选择题，共56分）
一、选择题（本题共14小题，每小题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～14 小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1．下列说法正确的是( )
A．开普勒通过研究行星的运动，提出了万有引力定律
B．卡文迪许利用扭秤实验装置精确测出了静电力常量
C．密立根最早测量出了元电荷e的数值
D．库仑提出了电荷周围存在着由它产生的电场
2．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N减速行驶。如图A、B、C、D分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是( )
3．质量为m的小球，用长为l的细线悬挂在O点，在O点的正下方处有一光滑的钉子P，把小球拉到与钉子P等高的位置，细线被钉子挡住。如图让小球从静止释放，当小球第一次经过最低点时( )
A．小球运动的线速度突然减小
B．小球的向心加速度突然增大
C．小球的角速度突然减小
D．悬线的拉力突然增大
4．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( )
A．1 h B．4 h C．8 h D．16 h
5．如图所示的a、b、c、d中，质量为M的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移。μ表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力F对甲所做的功的大小( )
A．Wa最小 B．Wd最大 C．Wa>Wc D．四种情况一样大
6．如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( )
A．k B．k C．k D．k
7．如图所示，质量均为m的小滑块P、Q通过铰链用长为L的轻杆连接，P套在固定的竖直光滑杆上，Q放在光滑水平地面上，轻杆与竖直方向夹角α＝30°，原长为的轻弹簧水平放置，右端与Q相连，左端固定在竖直杆O点上。P由静止释放，下降到最低点时α变为60°，整个运动过程中，P、Q始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中( )
A．P、Q组成的系统机械能守恒
B．P、Q的速度大小始终相等
C．弹簧弹性势能最大值为mgL
D．P达到最大动能时，Q受到地面的支持力大小为mg
8．如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab和cd为该圆直径。将电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点，电场力做功为2W(W>0)；若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W。下列说法正确的是( )
A．a点电势低于c点电势
B．该匀强电场的场强方向与cd平行
C．将该粒子从d点移动到b点，电场力做功为0.5W
D．若只受电场力，从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动
9．跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如右图所示，当运动员从飞机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是( )
A．运动员下落时间与风力无关
B．运动员着地速度与风力无关
C．风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作
D．风力越大，运动员着地速度越大，有可能对运动员造成伤害
10．1772年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质量相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日L2点，下列说法正确的是( )
A．该卫星在L2点处于平衡状态
B．该卫星绕太阳运动周期和地球公转周期相等
C．该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处小
D．该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度
11．如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，电容器已带电，则下列判断正确的是( )
A．增大两极板间的距离，静电计指针张角变大
B．将A板稍微上移，静电计指针张角变大
C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大
D．若减小两板间的距离，则静电计指针张角变小
12．两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示，相邻等势面间的电势差相等。虚线MPN是一个电子在该电场中的运动轨迹，轨迹与某等势面相切于P点。下列说法正确的是( )
A．两点电荷可能是异种点电荷B．A点的电场强度比B点的大
C．A点的电势高于B点的电势D．电子运动到P点时动能最小
13．在x轴上A、B两点处分别有点电荷Q1和Q2，A、B之间连线上各点的电势如图所示，取无穷远处电势为零，从图中可以看出( )
A．Q1和Q2是异种电荷
B．P点的电场强度为零
C．Q2的电荷量小于Q1的电荷量
D．电子从P1点移动到P点，电势能减小
14．如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M。一电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，已知重力加速度为g，下列结论正确的是( )
A．两极板间电压为
B．两极板间电场强度大小为
C．整个过程中质点的重力势能增加
D．若仅增大两极板间距，该质点仍能垂直打在M上
第Ⅱ卷（选择题，共44分）
二、实验题（共2题，共10分）
15．(4分)在“验证机械能守恒定律”实验中，某同学用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。
(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是______________________________________。
(2)已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝________ J，C点的动能EkC＝________ J(计算结果均保留3位有效数字)。
(3)比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是________。
A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带
16．(6分)用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有________。
A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平
C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________ (选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行。
b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则________(选填“大于”“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为______(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。
三、解答题（本题共3小题，共34分；解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤；只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
17．(8分)长为L=50cm的物块静止在光滑水平面上。质量为m=5g的子弹以水平速度v0=400m/s射入物块并从中射出，且出射速度为v1=200m/s。已知从子弹射入到射出，物块移动的距离为s=30cm，求子弹在物块中受到的平均阻力大小。
18．(10分)如图所示，餐桌中心是一个可以匀速转动、半径为R的圆盘，近似认为圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计。放置在圆盘边缘的质量为m的物体(可视为质点)与圆盘之间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。
(1)为使物体不滑到餐桌上，求圆盘角速度的最大值ω0；
(2)已知餐桌半径为1.25R，如果圆盘角速度继续缓慢增大，物体从圆盘上被甩出后，不会从餐桌上滑到地面上，求物体与餐桌间的动摩擦因数的最小值。
19．(16分)在如图甲所示的平面坐标系内，有三个不同的静电场：第一象限内有固定在O点处的点电荷产生的电场E1(大小未知)，该点电荷的电荷量为－Q，且只考虑该点电荷在第一象限内产生电场；第二象限内有水平向右的匀强电场E2(大小未知)；第四象限内有大小为，方向按图乙周期性变化的电场E3，以水平向右为正方向，变化周期T＝。一质量为m，电荷量为＋q的离子从(－x0，x0)点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做匀速圆周运动，由x轴x=x0处离开第一象限。以离子到达x轴时为计时起点，已知静电力常量为k，不计离子重力。求：
(1)离子在第一象限运动时速度大小和第二象限电场E2的大小；
(2)当t＝时，离子的速度；
(3)当t＝nT(n＝1、2、3…)时，离子的坐标。
哈师大附中2022－2023学年度高一下学期期末考试
物 理 试 题 答案解析
1．答案C
物理学史
2．答案B
曲线运动(人教版必修第二册·P30·T5)
解析 汽车沿曲线转弯，所以受到垂直速度方向指向轨迹凹侧的向心力Fn，汽车的速度逐渐减小，所以还受到与速度方向相反沿轨迹切线方向的切向力Ft，这两个力的合力方向如图B所示。
3．答案C
圆周运动(人教版必修第二册·P30·T4改编)
解析 当小球第一次经过最低点时，由于重力与悬线的拉力都与速度垂直，所以小球的线速度大小不变，故A错误；根据v＝rω，可知线速度大小不变，小球做圆周运动的半径变大，则角速度变小，故B正确；根据向心加速度公式an＝可得，线速度大小不变，轨迹半径变大，则向心加速度变小，故C错误；悬线拉力F＝mg＋m＝mg＋man，故悬线的拉力突然减小，D错误。
4．答案B
万有引力与航天(人教版必修第二册·P71·T4改编)
解析 卫星围绕地球运转时，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，即＝mr，解得周期T＝2π，由此可见，卫星的轨道半径r越小，周期T就越小，周期最小时，三颗卫星连线构成的等边三角形与赤道圆相切，如图所示，此时卫星轨道半径r＝2R，T＝2π ，又因为T0＝2π ＝24 h，所以T＝ ·T0＝ ×24 h≈4 h，B正确。
5．答案D
功和功率(人教版必修第二册·P78·T1改编)
解析 依据功的定义式W＝Flcosθ，在本题的四种情况下，F、l、θ均相同，则四种情况下力F所做的功一样大，故D正确。
6．答案C
7．答案C
机械能守恒定律综合应用
解析 在P下滑的过程中，对P、Q组成的系统，弹簧弹力做负功，则系统机械能减小，故A错误；将P、Q的速度进行分解，如图所示，可得vPcosα＝vQsinα，即有vP＝vQtanα，仅当α＝45°时，vP＝vQ，故B错误；当P下降到最低点时，弹簧的弹性势能最大，对P、Q及弹簧组成的系统，根据机械能守恒定律，可得Epmax＝mg(Lcos30°－Lcos60°)＝mgL，故C正确；P达到最大动能时，P的加速度为零，则P、Q、轻杆组成的系统在竖直方向的加速度为零，对系统受力分析可得，此时Q受到地面的支持力大小等于P、Q的总重力，即2mg，故D错误。
8．答案D
9．答案AD
运动的合成与分解(人教版必修第二册·P9·T2改编)
解析 运动员同时参与两个分运动：竖直向下的运动，水平方向沿风力的运动。两个分运动具有独立性、等时性，竖直分运动不受风力影响，所以运动员下落时间由竖直分运动决定，与风力无关，风力越大，落地时的水平分速度越大，合速度越大，有可能对运动员造成伤害，故B、C错误，A、D正确。
10．答案BD
万有引力与航天
解析 据题意知，该卫星围绕太阳做圆周运动，速度方向时刻改变，处于非平衡状态，A错误；该卫星与地球同步绕太阳做圆周运动，则该卫星绕太阳运动周期和地球公转周期相等，B正确；由题可知，卫星在L1点与在L2点的周期与角速度是相等的，根据向心力的公式F＝mω2r可知，在L1点处的轨道半径小，所以在L1点处所受的合力小，C错误；由于该卫星与地球绕太阳做圆周运动的周期相同，该卫星的轨道半径比地球的公转轨道半径大，根据公式a＝r可知，该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度，D正确。
11．答案BD
12．答案AD
13．答案AC
14．答案BCD
实验题
15．答案(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释) (2)0.547 J 0.588 J(3) C
解析 (1)验证机械能守恒定律实验中，阻力相对重力越小越好，所以对体积和形状相同的重物，密度大的阻力与重力之比更小，可以减小实验误差。
(2)由图2可知O、C之间的距离为xOC＝27.90 cm，因此重物重力势能的变化量的绝对值为|ΔEp|＝mgxOC＝0.200×9.80×0.2790 J＝0.547 J；匀变速直线运动中间时刻的速度等于这段时间的平均速度，因此vC＝＝ m/s＝2.425 m/s，C点的动能为EkC＝mv＝×0.200×2.4252 J＝0.588 J。比较可知EkC＞|ΔEp|，分析可知，工作电压偏高不会影响实验结果，存在空气阻力和摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，而若接通电源前释放了纸带，则纸带的初速度不为零，会导致下落到某位置时的动能大于重力势能的减少量，故C正确，A、B错误。
16．答案 (1)BD(2)a.球心 需要 b.大于 x
解析 (1)实验中没必要要求斜槽轨道光滑，因为本实验是研究平抛运动，只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证小球初速度水平且相同，因此A错误，B、D正确。挡板高度可以不等间距变化，故C错误。
(2)a.因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高，故将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)；在确定y轴时需要y轴与重垂线平行。
b．由于平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，竖直方向上相邻相等时间内的位移之比为1∶3∶5∶…，故两相邻相等时间内的位移之比越来越大，因此大于；由y2－y1＝gT2，x＝v0T，联立两式解得v0＝x 。
解答题
17．答案375N
解析 对子弹根据动能定理：－f(L＋s)＝mv－mv，解得f＝=375N。
18．答案 (1) (2)μ
解析 (1)物体恰好不滑到餐桌上时，对物体，由牛顿第二定律有μmg＝mωR
得ω0＝。
(2)若物体恰好不会从餐桌上滑到地面，在餐桌上滑动时，根据牛顿第二定律得μ′mg＝ma
由几何知识可知物体在餐桌上的位移大小为x＝＝0.75R
由运动学公式有v2＝2ax，v＝ω0R
联立得μ′＝μ。（动能定理也可求解）
19．【详解】（1）在最高点有牛顿第二定律可得
b到d由动能定理可得
在b点有牛顿第二定律可得
联立以上方程可得
由牛顿第三定律可知物块对轨道的压力
竖直向下
（2）由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
联立以上方程可得
（3）假设A恰好滑到小车左端时与小车有共同速度v，由动量守恒定律可得
mAvA=（mA＋M）v
由能量守恒可得
联立以上方程可得
=2 kg
当1kg≤M≤2kg时，A与小车最终有共同速度，由能量守恒可得
解得
当2kg＜M≤3kg时，A将从小车左端滑出，可得
Q2=μmAgL
解得
哈师大附中2022－2023学年度高一下学期期末考试
物 理 试 题
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
全卷分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷（选择题，共56分）
一、选择题（本题共14小题，每小题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～14 小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1．下列说法正确的是( )
A．开普勒通过研究行星的运动，提出了万有引力定律
B．卡文迪许利用扭秤实验装置精确测出了静电力常量
C．密立根最早测量出了元电荷e的数值
D．库仑提出了电荷周围存在着由它产生的电场
2．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N减速行驶。如图A、B、C、D分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是( )
3．质量为m的小球，用长为l的细线悬挂在O点，在O点的正下方处有一光滑的钉子P，把小球拉到与钉子P等高的位置，细线被钉子挡住。如图让小球从静止释放，当小球第一次经过最低点时( )
A．小球运动的线速度突然减小
B．小球的向心加速度突然增大
C．小球的角速度突然减小
D．悬线的拉力突然增大
4．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( )
A．1 h B．4 h C．8 h D．16 h
5．如图所示的a、b、c、d中，质量为M的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移。μ表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力F对甲所做的功的大小( )
A．Wa最小 B．Wd最大 C．Wa>Wc D．四种情况一样大
6．如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( )
A．k B．k C．k D．k
7．如图所示，质量均为m的小滑块P、Q通过铰链用长为L的轻杆连接，P套在固定的竖直光滑杆上，Q放在光滑水平地面上，轻杆与竖直方向夹角α＝30°，原长为的轻弹簧水平放置，右端与Q相连，左端固定在竖直杆O点上。P由静止释放，下降到最低点时α变为60°，整个运动过程中，P、Q始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中( )
A．P、Q组成的系统机械能守恒
B．P、Q的速度大小始终相等
C．弹簧弹性势能最大值为mgL
D．P达到最大动能时，Q受到地面的支持力大小为mg
8．如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab和cd为该圆直径。将电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点，电场力做功为2W(W>0)；若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W。下列说法正确的是( )
A．a点电势低于c点电势
B．该匀强电场的场强方向与cd平行
C．将该粒子从d点移动到b点，电场力做功为0.5W
D．若只受电场力，从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动
9．跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如右图所示，当运动员从飞机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是( )
A．运动员下落时间与风力无关
B．运动员着地速度与风力无关
C．风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作
D．风力越大，运动员着地速度越大，有可能对运动员造成伤害
10．1772年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质量相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日L2点，下列说法正确的是( )
A．该卫星在L2点处于平衡状态
B．该卫星绕太阳运动周期和地球公转周期相等
C．该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处小
D．该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度
11．如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，电容器已带电，则下列判断正确的是( )
A．增大两极板间的距离，静电计指针张角变大
B．将A板稍微上移，静电计指针张角变大
C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大
D．若减小两板间的距离，则静电计指针张角变小
12．两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示，相邻等势面间的电势差相等。虚线MPN是一个电子在该电场中的运动轨迹，轨迹与某等势面相切于P点。下列说法正确的是( )
A．两点电荷可能是异种点电荷B．A点的电场强度比B点的大
C．A点的电势高于B点的电势D．电子运动到P点时动能最小
13．在x轴上A、B两点处分别有点电荷Q1和Q2，A、B之间连线上各点的电势如图所示，取无穷远处电势为零，从图中可以看出( )
A．Q1和Q2是异种电荷
B．P点的电场强度为零
C．Q2的电荷量小于Q1的电荷量
D．电子从P1点移动到P点，电势能减小
14．如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M。一电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，已知重力加速度为g，下列结论正确的是( )
A．两极板间电压为
B．两极板间电场强度大小为
C．整个过程中质点的重力势能增加
D．若仅增大两极板间距，该质点仍能垂直打在M上
第Ⅱ卷（选择题，共44分）
二、实验题（共2题，共10分）
15．(4分)在“验证机械能守恒定律”实验中，某同学用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。
(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是______________________________________。
(2)已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝________ J，C点的动能EkC＝________ J(计算结果均保留3位有效数字)。
(3)比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是________。
A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带
16．(6分)用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有________。
A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平
C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________ (选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行。
b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则________(选填“大于”“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为______(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。
三、解答题（本题共3小题，共34分；解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤；只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
17．(8分)长为L=50cm的物块静止在光滑水平面上。质量为m=5g的子弹以水平速度v0=400m/s射入物块并从中射出，且出射速度为v1=200m/s。已知从子弹射入到射出，物块移动的距离为s=30cm，求子弹在物块中受到的平均阻力大小。
18．(10分)如图所示，餐桌中心是一个可以匀速转动、半径为R的圆盘，近似认为圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计。放置在圆盘边缘的质量为m的物体(可视为质点)与圆盘之间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。
(1)为使物体不滑到餐桌上，求圆盘角速度的最大值ω0；
(2)已知餐桌半径为1.25R，如果圆盘角速度继续缓慢增大，物体从圆盘上被甩出后，不会从餐桌上滑到地面上，求物体与餐桌间的动摩擦因数的最小值。
19．(16分)在如图甲所示的平面坐标系内，有三个不同的静电场：第一象限内有固定在O点处的点电荷产生的电场E1(大小未知)，该点电荷的电荷量为－Q，且只考虑该点电荷在第一象限内产生电场；第二象限内有水平向右的匀强电场E2(大小未知)；第四象限内有大小为，方向按图乙周期性变化的电场E3，以水平向右为正方向，变化周期T＝。一质量为m，电荷量为＋q的离子从(－x0，x0)点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做匀速圆周运动，由x轴x=x0处离开第一象限。以离子到达x轴时为计时起点，已知静电力常量为k，不计离子重力。求：
(1)离子在第一象限运动时速度大小和第二象限电场E2的大小；
(2)当t＝时，离子的速度；
(3)当t＝nT(n＝1、2、3…)时，离子的坐标。
哈师大附中2022－2023学年度高一下学期期末考试
物 理 试 题 答案解析
1．答案C
物理学史
2．答案B
曲线运动(人教版必修第二册·P30·T5)
解析 汽车沿曲线转弯，所以受到垂直速度方向指向轨迹凹侧的向心力Fn，汽车的速度逐渐减小，所以还受到与速度方向相反沿轨迹切线方向的切向力Ft，这两个力的合力方向如图B所示。
3．答案C
圆周运动(人教版必修第二册·P30·T4改编)
解析 当小球第一次经过最低点时，由于重力与悬线的拉力都与速度垂直，所以小球的线速度大小不变，故A错误；根据v＝rω，可知线速度大小不变，小球做圆周运动的半径变大，则角速度变小，故B正确；根据向心加速度公式an＝可得，线速度大小不变，轨迹半径变大，则向心加速度变小，故C错误；悬线拉力F＝mg＋m＝mg＋man，故悬线的拉力突然减小，D错误。
4．答案B
万有引力与航天(人教版必修第二册·P71·T4改编)
解析 卫星围绕地球运转时，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，即＝mr，解得周期T＝2π，由此可见，卫星的轨道半径r越小，周期T就越小，周期最小时，三颗卫星连线构成的等边三角形与赤道圆相切，如图所示，此时卫星轨道半径r＝2R，T＝2π ，又因为T0＝2π ＝24 h，所以T＝ ·T0＝ ×24 h≈4 h，B正确。
5．答案D
功和功率(人教版必修第二册·P78·T1改编)
解析 依据功的定义式W＝Flcosθ，在本题的四种情况下，F、l、θ均相同，则四种情况下力F所做的功一样大，故D正确。
6．答案C
7．答案C
机械能守恒定律综合应用
解析 在P下滑的过程中，对P、Q组成的系统，弹簧弹力做负功，则系统机械能减小，故A错误；将P、Q的速度进行分解，如图所示，可得vPcosα＝vQsinα，即有vP＝vQtanα，仅当α＝45°时，vP＝vQ，故B错误；当P下降到最低点时，弹簧的弹性势能最大，对P、Q及弹簧组成的系统，根据机械能守恒定律，可得Epmax＝mg(Lcos30°－Lcos60°)＝mgL，故C正确；P达到最大动能时，P的加速度为零，则P、Q、轻杆组成的系统在竖直方向的加速度为零，对系统受力分析可得，此时Q受到地面的支持力大小等于P、Q的总重力，即2mg，故D错误。
8．答案D
9．答案AD
运动的合成与分解(人教版必修第二册·P9·T2改编)
解析 运动员同时参与两个分运动：竖直向下的运动，水平方向沿风力的运动。两个分运动具有独立性、等时性，竖直分运动不受风力影响，所以运动员下落时间由竖直分运动决定，与风力无关，风力越大，落地时的水平分速度越大，合速度越大，有可能对运动员造成伤害，故B、C错误，A、D正确。
10．答案BD
万有引力与航天
解析 据题意知，该卫星围绕太阳做圆周运动，速度方向时刻改变，处于非平衡状态，A错误；该卫星与地球同步绕太阳做圆周运动，则该卫星绕太阳运动周期和地球公转周期相等，B正确；由题可知，卫星在L1点与在L2点的周期与角速度是相等的，根据向心力的公式F＝mω2r可知，在L1点处的轨道半径小，所以在L1点处所受的合力小，C错误；由于该卫星与地球绕太阳做圆周运动的周期相同，该卫星的轨道半径比地球的公转轨道半径大，根据公式a＝r可知，该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度，D正确。
11．答案BD
12．答案AD
13．答案AC
14．答案BCD
实验题
15．答案(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释) (2)0.547 J 0.588 J(3) C
解析 (1)验证机械能守恒定律实验中，阻力相对重力越小越好，所以对体积和形状相同的重物，密度大的阻力与重力之比更小，可以减小实验误差。
(2)由图2可知O、C之间的距离为xOC＝27.90 cm，因此重物重力势能的变化量的绝对值为|ΔEp|＝mgxOC＝0.200×9.80×0.2790 J＝0.547 J；匀变速直线运动中间时刻的速度等于这段时间的平均速度，因此vC＝＝ m/s＝2.425 m/s，C点的动能为EkC＝mv＝×0.200×2.4252 J＝0.588 J。比较可知EkC＞|ΔEp|，分析可知，工作电压偏高不会影响实验结果，存在空气阻力和摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，而若接通电源前释放了纸带，则纸带的初速度不为零，会导致下落到某位置时的动能大于重力势能的减少量，故C正确，A、B错误。
16．答案 (1)BD(2)a.球心 需要 b.大于 x
解析 (1)实验中没必要要求斜槽轨道光滑，因为本实验是研究平抛运动，只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证小球初速度水平且相同，因此A错误，B、D正确。挡板高度可以不等间距变化，故C错误。
(2)a.因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高，故将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)；在确定y轴时需要y轴与重垂线平行。
b．由于平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，竖直方向上相邻相等时间内的位移之比为1∶3∶5∶…，故两相邻相等时间内的位移之比越来越大，因此大于；由y2－y1＝gT2，x＝v0T，联立两式解得v0＝x 。
解答题
17．答案375N
解析 对子弹根据动能定理：－f(L＋s)＝mv－mv，解得f＝=375N。
18．答案 (1) (2)μ
解析 (1)物体恰好不滑到餐桌上时，对物体，由牛顿第二定律有μmg＝mωR
得ω0＝。
(2)若物体恰好不会从餐桌上滑到地面，在餐桌上滑动时，根据牛顿第二定律得μ′mg＝ma
由几何知识可知物体在餐桌上的位移大小为x＝＝0.75R
由运动学公式有v2＝2ax，v＝ω0R
联立得μ′＝μ。（动能定理也可求解）
19．【详解】（1）在最高点有牛顿第二定律可得
b到d由动能定理可得
在b点有牛顿第二定律可得
联立以上方程可得
由牛顿第三定律可知物块对轨道的压力
竖直向下
（2）由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
联立以上方程可得
（3）假设A恰好滑到小车左端时与小车有共同速度v，由动量守恒定律可得
mAvA=（mA＋M）v
由能量守恒可得
联立以上方程可得
=2 kg
当1kg≤M≤2kg时，A与小车最终有共同速度，由能量守恒可得
解得
当2kg＜M≤3kg时，A将从小车左端滑出，可得
Q2=μmAgL
解得
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