广东省广州市七区2022-2023学年高一下学期期末联考物理试题

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注意事项：
1.答题前，考生务必用黑色字迹的签字笔在答题卡上填写姓名、考号和座位号，再用2B铅笔将与考号和座位号对应的信息点涂黑。
2.答题卡上第一部分必须用2B铅笔作答，将选中项涂满涂黑，黑度以遮住框内字母为准，修改时用橡皮擦除干净。第二部分必须用黑色字迹的签字笔按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，未在对应的答题区域内作答或超出答题区域作答的均无效。
3.考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效。
第一部分 选择题(共46分)
一、单项选择题：每小题只有一项符合题目要求，共7小题，每小题4分，共28分。
1. 中国著名科学家钱学森于20世纪40年代提出“助推—滑翔”弹道设想。这种弹道的特点是将两种导弹的轨迹融合在一起，使之既有设突防性能力，又兼具灵活性。如图所示，是分析导弹运行的轨迹示意图，其中导弹在各点的速度v和所受合外力F关系可能正确的是( )

A. 目标点B. 中段变轨点C. 末端机动点D. 导弹最高点
【答案】B
【解析】
【详解】做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向，所受的合外力指向轨迹的凹侧，由图可知导弹在中段变轨点的速度v和所受合外力F关系正确。
故选B。
2. 如图，一块橡皮擦用细绳悬挂于圆柱的O点，圆柱以恒定的角速度向左滚动时，细绳将缠绕在圆柱上同一截面，若运动过程中露出桌面的圆柱长度保持不变，选地面为参照物，下列说法正确的是( )

A. 橡皮擦做匀速直线运动
B. 橡皮擦运动的轨迹是曲线
C. 橡皮擦运动时绳子是倾斜状态
D. 橡皮擦的速度大小不断改变
【答案】A
【解析】
【详解】ABD．橡皮擦参与了水平向左和沿绳子方向上的分运动，因为圆柱的角速度不变，所以线速度也不变，故橡皮擦参与的两个方向上的分运动都是匀速直线运动，合运动也是匀速直线运动，速度不变，故A正确，BD错误；
C．橡皮擦水平方向上做匀速运动，该方向上加速度为零，故该方向上不受力，可知绳子处于竖直状态，故C错误。
故选A
3. 如图相对皮带静止的货物与皮带一起沿斜面匀速上升。在这个过程中，下列说法正确的是( )

A. 传送带对货物不做功
B. 货物合外力对货物做正功
C. 货物所受摩擦力做的功会导致内能增加
D. 货物所受摩擦力做的功等于货物的重力势能增加量
【答案】D
【解析】
【详解】AC．对货物受力分析可知货物受到沿皮带向上的摩擦力，该摩擦力与货物运到位移的方向同向，对货物做正功，会导致货物机械能增加，故AC错误；
B．由于货物相对皮带静止，一起沿斜面匀速上升，则货物合外力为零，不可能做功，故B错误；
D．根据以上分析可知货物受到的摩擦力与货物运到位移的方向同向，对货物做正功，会导致货物机械能增加，但由于货物做匀速运动，则货物动能不会发生改变，故货物所受摩擦力做的功等于货物的重力势能增加量，故D正确。
故选D。
4. 摩天轮是游乐园常见的娱乐设施，如图所示，摩天轮悬挂的座舱与摩天轮一起在竖直平面内匀速转动，座舱通过固定金属杆OP连接在圆环的横杆EF上，横杆可自由转动使得OP始终保持竖直方向。当杆EF匀速转动到摩天轮最高点时，下列说法正确的是( )

A. 座舱的加速度为零
B. 座舱上的M点与N点的角速度相等
C. 座舱上的M点的线速度小于N的线速度
D. 金属杆上O点的线速度小于金属杆上P点线速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．座舱在做匀速圆周运动，座舱的加速度不为零。故A错误；
B．座舱上的M点与N点都在绕摩天轮的中心轴转动，角速度相等。故B正确；
C．座舱上的M点与N点到摩天轮的中心轴的距离相等，由
座舱上的M点的线速度等于N的线速度。故C 错误；
D．金属杆上O点到摩天轮的中心轴的距离大于P点到摩天轮的中心轴的距离。由
金属杆上O点的线速度大于金属杆上P点线速度。故D错误。
故选B。
5. 2022年4月16日9时56分，在太空遨游半年的神舟十三号飞船在东风着陆场平安降落。本次返程工作中神舟十三号飞船返回舱首次实施了快速返回方式。返回舱脱离空间站后在近地圆轨道环绕并择机返回地面。则下列说法正确的是( )

A. 返回舱脱离圆轨道返回地球过程中机械能增大
B. 返回舱的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大
C. 不同质量的返回舱可以在同一轨道以相同的速度大小运行
D. 返回舱在低轨道运行时的向心力小于其在高轨道运行时的向心力
【答案】C
【解析】
【详解】A．返回舱脱离圆轨道返回地球过程中由于空气阻力影响，机械能减小，故A错误；
B．由
解得
可知返回舱的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越小，故B错误；
C．由
解得
可知不同质量的返回舱可以在同一轨道以相同的速度大小运行，故C正确；
D．由，可知返回舱在低轨道运行时的向心力大于其在高轨道运行时的向心力，故D错误。
故选C。
6. 如图是一种底部装有弹簧的新型弹簧鞋，可以提高垂直弹跳高度。当人穿着弹簧鞋从某高处下落，着地后开始压缩弹簧至最低点，随后人被弹到更高的高度，整个过程都在竖直方向上运动，那么从人开始向上运动到弹簧鞋恰好离开地面的整个过程中，下列说法正确的是( )

A. 人处于超重的状态
B. 人一直做加速运动
C. 人和弹簧鞋组成的系统机械能守恒
D. 弹簧的弹性势能全部转化为人和弹簧鞋动能
【答案】C
【解析】
【详解】AB．从人开始向上运动到弹簧鞋恰好离开地面的整个过程中，弹簧弹力先大于人的重力，加速度向上，超重，人向上做加速运动；然后弹簧的弹力小于人的重力，加速度向下，失重，人向上减速，则选项AB错误；
C．人和弹簧鞋组成的系统，只有重力和弹力做功，机械能守恒，选项C正确；
D．弹簧弹性势能全部转化为人和弹簧鞋动能以及重力势能，选项D错误。
故选C。
7. 如图所示为短距离测定光速设备的主要部件。两个完全相同的齿轮安装在同一根轴上，且第一个齿轮的齿对着第二个齿轮的齿缝。一束很细的光沿平行于轴的方向射入时，无论这套齿轮处在那个位置上，光都不能直接穿过这套齿轮。现从第一个齿轮的齿缝射入的光线，通过平面镜改变光路到达第二个齿轮。如果在这段时间内，这套齿轮系统恰好转过半个齿(所对的圆心角为)，那么这束光线就能通过第二个齿轮。记录齿轮匀速转动的角速度为，光从一个齿轮到另一个齿轮所走过的路程为L，则光速是( )

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意有
联立解得光束为
二、多项选择题：共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中至少有两个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分。
8. 如图所示，两个质量相同的钢球从甲乙装置正上方同时释放，分别与甲乙装置底部发生碰撞，碰后两球沿竖直方向反弹且速度相同。甲装置底部为钢板，乙装置底部为泡沫，用压力传感器同时测出力随时间变化的曲线①和曲线②，下列说法正确的是( )

A. 两小球到达底部时，动量相同
B. 碰撞整个过程中，甲乙小球所受合力的冲量相同
C. 曲线①代表乙装置碰撞情况，曲线②代表甲装置碰撞情况
D. 曲线①与时间轴围成的面积小于曲线②与时间轴围成的面积
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由图甲可知，两球下落高度相同，由可知
则两球到达底部时的速度相同，由于两球质量相同，所以两小球到达底部时，动量相同，故A正确；
B．由题意可知，两球与装置底部碰撞后反弹的速度相同，根据两球碰撞前的速度也相同，则两球碰撞过程中动量变化相同，由动量定理可知，碰撞整个过程中，甲乙小球所受合力的冲量相同，故B正确；
C．甲装置底部为钢板，乙装置底部为泡沫，则与甲装置底部碰撞过程作用时间较小，作力较大，故C错误；
D．由于两球碰撞过程中动量变化量相同，由动量定理
可知
图像所围面积表示支持力的冲量所以曲线①与时间轴围成的面积小于曲线②与时间轴围成的面积，故D正确。
故选ABD。
9. 风谷车农具在我国有着悠久的历史，它的工作原理是在同一风力作用下，谷种和瘪谷(空壳)谷粒都从洞口水平飞出，结果谷种和瘪谷落地点不同，自然分开，简化如图。若谷种和瘪谷飞出后不计空气阻力和风力的影响，对这一现象，下列分析正确的是风轮( )

A. 质量越大，惯性越大，所以M处是谷种
B. 谷种和瘪谷从飞出洞口到落地的时间相同
C 谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
D. 谷种飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度要大些
【答案】BC
【解析】
【详解】D．在大小相同的风力作用下，风力做的功相同，由于谷种的质量大，所以离开风车时的速度小，故D错误；
A．由于谷种飞出时的速度较小，而谷种和瘪谷的运动的时间相同，所以谷种的水平位移较小，瘪谷的水平位移较大，所以M处是瘪谷，N处是谷种，故A错误；
B．谷种飞出后不计空气阻力和风力的影响，谷种和瘪谷飞出洞口后都做平抛运动，平抛运动的高度相等，则运动的时间相等，故B正确；
C．谷种飞出后不计空气阻力和风力的影响，谷种和瘪谷做的是平抛运动，平抛运动是匀变速曲线运动，故谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动，故C正确。
故选BC。
10. 如图一辆质量为m的汽车由静止开始，以恒定功率从底端运动到顶端；然后汽车以恒定功率由静止从顶端返回到底端，甲乙图中汽车行驶的最大速度都为v，已知斜面高度为h，重力加速度大小为g，汽车行驶过程中受到的摩擦力大小相等，下列说法正确的是( )

A. 恒定功率：
B. 摩擦力大小为
C. 汽车均做匀加速直线运动
D. 甲乙图中汽车牵引力做功差为2mgh
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．当汽车受力平衡时，汽车速度达到最大，设斜面倾角为，对于甲图有
，
对于乙图有
，
联立可得
，
故A正确，B错误；
C．汽车以恒定功率启动，一开始做加速度逐渐减小的加速运动，之后做匀速运动，故C错误；
D．设甲图中汽车牵引力做功为，根据动能定理可得
设乙图中汽车牵引力做功为，根据动能定理可得
联立可得甲乙图中汽车牵引力做功差为
故D正确。
故选AD。
第二部分 非选择题(共54分)
三、实验题：共2小题，共16分，请按题目要求作答。
11. 某同学利用如图甲所示的装置研究平抛运动，具体步骤如下：

(1)拉动橡皮筋和钢球到O点，放手后钢球沿直线OP运动并从桌面P点水平射出；
(2)使用频闪照相机(每隔相等时间T拍一次照片)拍摄钢球在空中的位置。图乙为钢球运动的频闪照片的一部分，已知背景小正方形格的实际边长为d，重力加速度为g，那么：
①判断A点________(填“是”或“不是”)平抛运动的起点；
②每隔相等时间________；
③钢球从P点水平射出时的初速度________；
【答案】 ①. 不是 ②. ③.
【解析】
【详解】(2)①[1]A、B、C三点在水平方向的间距相等，由于平抛运动在水平方向是匀速直线运动，可知三点的时间间隔相等；平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，AB、BC竖直方向的距离之比是，若A点是平抛运动的起点，则
所以A点不是平抛运动的起点。
②[2]竖直方向上
解得
③[3]水平方向
解得
12. 实验小组用“自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图甲。

(1)下列操作或分析中正确的有________；
A．必须要称出重物的质量
B．计时器两限位孔必须在同一竖直线上
C．实验时，应先释放重锤，再打开电源
D．选择点迹清晰且第一、第二点间距接近2mm的纸带
(2)小芳同学选出一条清晰的纸带如图乙，其中O点为计时器打下的第一个点，A、B、C为纸带上三个连续的打点，打点计时器打点周期为T，测得OA、OB、OC间的距离分别为h1，h2，h3，重力加速度为g，若对B点进行研究，在误差允许的范围内，当满足________时(用所给物理符号的等式表示)，则验证了机械能守恒定律；

(3)小华同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v以及v2，请根据下表中数据在图丙中作出v2-h图像________________；
(4)小芳、小华两同学验证的方法谁更合理？________________________
(5)请简要阐述根据v2-h图像验证机械能守恒的依据________________。

【答案】 ①. BD##DB ②. ③. ④. 小华 ⑤. 见解析
【解析】
【详解】(1)[1]A．因为我们是比较mgh、 的大小关系，m可约去，不需要测量重锤的质量，A错误；
B．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦力，图甲中两限位孔必须在同一竖直线，B正确；
C．实验时，应先打开电源，再释放重锤，C错误；
D．第一、第二点间距为
D正确。
故选BD。
(2)[2]根据机械能守恒定律得

解得

(3)[3]图像如图所示

(4)[4]小华同学采用的实验数据多，且舍去了误差较大的数据，误差较小，所以小华的实验方法更合理。
(5)[5]根据机械能守恒定律得

解得

图像的斜率为
如果图像是一条通过原点的、斜率为2g的直线，可以验证机械能守恒。
四、计算题：共3小题，共38分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位，只写出最后答案的不能得分。
13. 2022年6月5日，神舟十四号载人飞船与空间站天和核心舱成功对接，陈冬、刘洋、蔡旭哲3位航天员顺利进入空间站天和核心舱。这标志着中国空间站转入建造阶段后的首次载人飞行正式开启。设空间站在轨运行时离地面的高度为h，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G。
(1)求地球的平均密度；
(2)求空间站在轨运行的线速度大小。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)对地面上静止的物体，有
地球的密度
解得
(2)空间站绕地球做圆周运动
解得
14. 如图所示，某车间利用斜面从货车上卸货，每包货物的质量，斜面倾角，斜面的长度，货物与斜面间的动摩擦因数，，，g取。试求：
(1)货物从斜面顶端滑到底端的过程中合力做的功；
(2)若货物下滑到斜面中点时，速度恰好变为刚进入斜面时的2倍，求货物刚进入斜面时的速度大小。

【答案】(1)20J；(2)
【解析】
【详解】(1)货物从斜面顶端滑到底端的过程中，受到的合力为
合力所做的功为
联立，代入相关已知数据求得
(2)若货物下滑到斜面中点时，速度恰好变为刚进入斜面时的2倍，根据动能定理有
代入数据求得货物刚进入斜面时速度大小为
15. 气嘴灯安装在自行车的气嘴上，骑行时会发光，一种气嘴灯的感应装置结构如图所示，感应装置内壁光滑，质量为m的重物套在光滑杆上，一端通过劲度系数为k的弹簧连在A点，重物上有触点C，在B端固定有触点D，如图重物静止时C、D间的距离。当触点C、D接触后，LED灯就会发光，测得自行车车轮内径为R。让安装了气嘴灯的自行车倒放在地面上，旋转前车轮研究LED发光情况。重力加速度大小为g。气嘴灯大小相对车轮内径可忽略不计。
(1)若前轮匀速转动时，线速度大小
①当气嘴灯运动到最低点时，求B端对重物的支持力
②通过计算判断LED灯是否能一直发光
(2)若使前轮匀速转动一周，线速度大小，求LED灯发光的时间。

【答案】(1)①，竖直向上；②能，见解析；(2)
【解析】
【详解】(1)①由离心运动的原理，可知B端应在车轮转轴外侧，更靠近气嘴，A端应在内侧，如图重物静止时，弹簧弹力
在最低点时，合力提供向心力有
解得B端对重物的支持力
方向竖直向上
②当气嘴灯运动到最高点时恰能发光，则此时的弹簧弹力为
则此时的临界状态是弹簧弹力和其重力提供向心力
解得
则LED灯是恰能一直发光。
(3)因为
所以LED灯不能一直发光，设刚好能发光时灯与圆心的连线与水平方向夹角为θ，则此时有
解得；设此时前轮转动周期为T，根据对称性可知能正常发光的时间为
v/m·s-1
v2/m2·s-2
h/×10-2m