广东省广州市天河区2022-2023学年高一下学期期末物理试题

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1.答卷前，考生必须用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号填写在答题卡相应的位置上。
2.选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔或涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
4.考生必须保证答题卡的整洁，考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 曲线运动不一定是变速运动
B. 物体做曲线运动时，加速度一定不为零，但可以为恒量
C. 物体做曲线运动时，不可能受恒力的作用
D. 物体做曲线运动时，加速度方向与速度方向可能在同一直线上
【答案】B
【解析】
【详解】A．曲线运动加速度方向与速度方向不在同一直线上，一定是变速运动，故A错误；
B．物体做曲线运动时，速度方向时刻改变，加速度一定不为零，但可以为恒量，例如平抛运动，故B正确；
C．物体做曲线运动时，可能受恒力的作用，例如平抛运动，故C错误；
D．物体做曲线运动的条件是加速度方向与速度方向不在同一直线上，故D错误。
故选B。
2. 下列说法正确的是( )
A. 由可知，检验电荷q的电性改变，场强E的方向随之改变
B. 沿电场线的方向，电场强度越来越小
C. 电场线越稀疏的地方同一试探电荷所受的静电力就越大
D. 顺着电场线移动正电荷，该电荷的电势能一定减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．场强E是反映电场本身的性质的物理量，仅由电场本身决定，与放入电场中的检验电荷无关，故A错误；
B．沿电场线的方向，电势越来越小，场强不一定越来越小，故B错误；
C．电场线越稀疏的地方，电场强度越小，同一试探电荷所受的静电力就越小，故C错误；
D．顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，该电荷的电势能一定减小，故D正确。
故选D。
3. 随着时速高达350公里的“复兴号”动车组高铁列车投入运营，中国已成为世界上高铁商业运营速度最快的国家。假设“复兴号”受到的阻力大小正比于它速率的二次方，如果“复兴号”动车组发动机的输出功率变为原来的8倍，则它的最大速率变为原来的( )
A. 2倍B. 倍C. 4倍D. 8倍
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可得
当动车组以最大速率行驶时，发动机的牵引力与动车组受到的阻力大小相等，满足
由此可知，如果动车组发动机的输出功率变为原来的8倍，则它的最大速率变为原来的2倍。
故选A。
4. 近年来，无人机的使用已经越来越频繁，在某次救援过程中，有救援人员利用悬停的无人机，由静止释放急救包。急救包在下落过程中仅受到重力及恒定水平风力的作用。则急救包( )

A. 做平抛运动B. 运动轨迹为曲线
C. 机械能逐渐减小D. 做匀加速直线运动
【答案】D
【解析】
【详解】ABD．由静止释放急救包，急救包在竖直方向受重力，则做自由落体运动，在水平方向受恒定风力的作用，做初速度是零的匀加速直线运动，由运动的合成规律可知，急救包做匀加速直线运动，AB错误，D正确。
C．急救包做匀加速直线运动中，除重力做功以外，还有水平风力做正功，因此机械能逐渐增大，C错误。
故选D。
5. 交通事故发生时，车上的部分物品会因碰撞而脱离车体，位于车上不同高度的物品散落到地面上的位置是不同的，如图所示，散落物品A、B分别从距地面高h和H的位置水平抛落，则( )

A. 散落物品B的初速度更大
B. 散落物品B的飞行的时间更长
C. 抛出瞬间物品A、B的动能一样大
D. 散落物品B着地时所受重力的瞬时功率较大
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据惯性可知散落物品A、B的初速度相同，故A错误；
B．散落物品在竖直方向做自由落体运动，有
散落物品B的高度更高，可知散落物品B的飞行的时间更长，故B正确；
C．根据
散落物品A、B的质量不一定相同，故抛出瞬间物品A、B的动能不一定一样大，故C错误；
D．散落物品着地时所受重力的瞬时功率
散落物品A、B的质量不知，故无法比较散落物品着地时所受重力的瞬时功率大小，故D错误。
故选D。
6. 如图所示，A、B、C三点为等边三角形的三个顶点，把电荷量为的正点电荷固定在A点。下列说法正确的是( )
A. 、两点的电势相等
B. 、两点电场强度相同
C. 把电荷量为的正点电荷从点移动到点，电场力对做正功
D. 把电荷量为的负点电荷从点移动到点，点电荷的电势能增加
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．以为圆心的球面为等势面，故、两点的电势相等，A正确；
B．正点电荷的场强公式为
可知，B、C两点的场强大小相等，方向不同，B错误；
CD．由于、两点的电势相等，把任何电荷从点移动到点，电场力不做功，电荷电势能不变，CD错误。
故选A。
7. 中国空间站运行周期约为90分钟。北斗系统的GEO卫星是地球同步卫星，空间站和GEO卫星绕地球均可视为匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. GEO卫星可以在地面任何一点的正上方，但离地心的距离是一定的
B. 空间站的轨道半径比GEO卫星的轨道半径大
C. 空间站的线速度比GEO卫星的线速度大
D. 空间站的向心加速度比GEO卫星的向心加速度小
【答案】C
【解析】
【详解】A．北斗系统的GEO卫星是地球同步卫星，根据同步卫星规律可知，GEO卫星位于赤道正上方，离地心的距离是一定的，故A正确；
B．根据开普勒第三定律
可知空间站的轨道半径比GEO卫星的轨道半径小，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力
可得
可知空间站的线速度比GEO卫星的线速度大，故C正确；
D．根据万有引力提供向心力
可得
空间站的向心加速度比GEO卫星的向心加速度大，故D错误。
故选C。
8. 如图，篮球运动员站在广场上的某一喷泉水柱旁边，虚线“1”“2”“3”所在水平面分别是地面、运动员的头顶、该水柱最高点所在的水平面。若喷管管口直径为6cm。根据图中信息和生活经验，估算一个喷管喷水消耗的功率与哪个最接近( )

A. 3kWB. 15kWC. 30kWD. 45kW
【答案】A
【解析】
【详解】运动员的升高约为，根据自由落体运动的特点可知水柱的高度为人升高的4倍，即，根据动力学公式有
解得
一个喷管喷水消耗的功率
估算出的一个喷管喷水消耗的功率与最接近。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 月球绕地球的运动可以近似看作匀速圆周运动，设月球绕地球运动的周期为T，月球中心到地心的距离为r，引力常量为G，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则( )
A. 地球的质量为B. 月球的质量为
C. 月球表面的重力加速度为D. 月球运动的加速度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据
解得地球的质量为
故A正确；
B．根据万有引力提供向心力
可得地球的质量为
故B错误；
C．根据万有引力提供向心力
可得月球绕地球运动的加速度为
故C错误；
D．根据万有引力提供向心力
解得月球运动的加速度为
故D正确。
故选AD。
10. 在星球表面发射探测器，当发射速度为时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度为时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球。已知地球、火星两星球的质量比约为10：1、半径比约为2：1，下列说法正确的是( )
A. 探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大
B. 探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大
C. 探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等
D. 探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．探测器在星球表面做圆周运动时
解得
刚好脱离星球时发射速度达到，发射速度与探测器质量无关，故A错误；
B．根据万有引力公式得，探测器在地球表面受到的引力
在火星表面受到引力
而地球、火星两星球的质量比约为，半径比约为，解得
即探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大，故B正确；
C．探测器脱离星球时，其需要发射速度为
地球与火星的不同，所以所需发射速度也不同，故C错误；
D．由于探测器脱离星球过程中，引力做负功，势能逐渐增大，故D正确。
故选BD。
11. 如图，跳水运动员踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板上(A位置)，随跳板一同向下做变速运动到达最低点(B位置)。运动员从位置A运动到位置B的过程中，下列说法正确的是( )

A. 运动员的机械能守恒
B. 运动员的动能先增大后减小
C. 重力做的功小于跳板的作用力对她做的功
D. 到达位置B时，运动员所受合外力为零
【答案】BC
【解析】
【详解】A．运动员从位置A运动到位置B的过程中，除重力做功外还有踏板对运动员的作用力做功，故此过程运动员的机械能不守恒，故A错误；
B．运动员接触踏板后，重力先大于踏板对运动员的作用力，后小于踏板对运动员的作用力，运动员所受合力方向先向下后向上，故合力先做正功后做负功，运动员的动能先增大后减小，故B正确；
C．根据动能定理
可得
可知重力做的功小于跳板的作用力对她做的功，故C正确；
D．到达位置B时，运动员的速度为零，踏板对运动员的作用力大于重力，运动员所受合外力不为零，故D错误。
故选BC。
12. 如图甲，足够长的光滑斜面倾角为30°，t=0时质量为2kg的物块在沿斜面方向的力F作用下由静止开始运动，设沿斜面向上为力F的正方向，力F随时间t的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置，重力加速度取10m/s2，则物块( )
A. 在0~1s过程中机械能减少4J
B. 在t=1s时动能为1J
C. 在t=2s时机械能为-4J
D. 在t=3s时速度大小为15.5m/s
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】A．在0~1s内，力F沿斜面向上，大小为2N，小于重力的下滑分力，由牛顿第二定律可得
解得
因重力之外的其他力做了−4J的功，故在0~1s过程中机械能减少4J，故A正确；B．t=1s时
故B错误；
C．由于取物块的初始位置为零势能位置，则1s时，物块重力势能为
1~2s过程中，机械能守恒，当t=2s时，物块机械能为
故C正确；
D．2s时物块的速度为
2~3s过程中，由牛顿第二定律可得
解得
则物块在t=3s时的速度为
故D正确。
故选ACD。
三、非选择题：共52分。
13. 在“验证机械能守恒定律”的实验中。
图(甲)是打点计时器打出一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C……G、H、I，对BH段进行研究，已知打点计时器电源频率为50Hz。

(1)用刻度尺测量距离时如图(乙)，读出A、C两点间距为___________cm，B点对应的速度___________m/s(保留三位有效数字)；
(2)若H点对应的速度为，重物下落的高度为，当地重力加速度为，为完成实验，要比较与___________大小(用字母表示)。
【答案】 ①. 5.35##5.36##5.37##5.38##5.39##5.40##5.41##5.42##5.43 ②. 1.33##1.34##1.35##1.36 ③.
【解析】
【详解】(1)[1]A点距离零刻度
C点距离零刻度
AC之间距离
[2]相邻两点间时间为
B点对应的速度为
(2)[3]由机械能守恒可知
即为完成实验，要比较与的大小。
14. 某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上(未画出)，光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间(挡光时间)。滑块与竖直转轴间的距离可调。
(1)若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则电动机的角速度为_______。
(2)若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间。画出图像，如图b所示。实验中，测得图线的斜率为，则滑块的质量为_______。
(3)若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以_______(填“r”“”或“”)为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为，则图线的斜率应为_______。
【答案】 ①. ②. ③. r ④.
【解析】
【详解】(1)［1］由
可得
(2)［2］由题意可得
故
因此滑块质量
(3)［3］由
可知，当m、一定时，，所以以r横轴；
［4］画图象，则图线的斜率为
15. (1)某个走时准确的时钟，分针与时针的运动看作匀速圆周运动。分针与时针由转动轴到针尖的长度之比是3︰2，分针与时针针尖的线速度大小之比是________。

(2)拖把由拖杆和拖把头构成，如图所示。设拖把的质量为m，拖把头与地板之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。某同学用这种拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向施加力F来推拖把。若拖杆与竖直方向的夹角为θ，拖把在地板上沿直线向前移动距离s，则摩擦力对拖把头做的功为________。
(3)如图，A、B、C、D是正方形的四个顶点，在A点和C点放有电荷量都为q的正电荷，在B点放了某个未知电荷后，恰好D点的电场强度等于0，则放在B点的电荷的电性和电荷量分别是________、________。
(4)电场中有A、B两点，电荷量为的试探电荷放在电场中的A点，具有的电势能；为的试探电荷放在电场中的B点，具有的电势能。现把为的试探电荷由A点移到B点，静电力做的功是________J。
【答案】 ①. 18︰1 ②. ③. 负电 ④. ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1]分针与时针的角速度分别为
它们由转动轴到针尖的长度之比是3︰2，根据，可得它们的线速度之比为
(2)[2]依题意，根据功的定义，可得摩擦力对拖把头做的功为
(3)[3][4]根据场强叠加原理，可得A点和C点的正电荷在D点产生的电场强度等于
方向沿BD指向外，若D点的合场强为0，则放在B点的电荷产生的场强指向电荷本身，故电性为负电荷，产生电场强度的大小为
求得其电荷量为
(4)[5]根据可得，电场中A点的电势为
电场中的B点的电势为
则，把为的试探电荷由A点移到B点，静电力做的功是
16. 如图所示，是某次研究小球做平抛运动过程得到的频闪照片的一部分。已知背景中小正方形的边长为b，闪光频率为f。求：(各问的答案均用b、f表示)
(1)当地的重力加速度g的大小；
(2)小球通过C点时的瞬时速度vC的大小；
(3)小球从开始平抛到运动到A点位置经历的时间tA。
【答案】(1) ；(2)bf；(3)
【解析】
【详解】(1)根据Δx=aT2可得
(2)小球的水平速度为
小球通过C点时的竖直分速度为
则小球经过C点时的瞬时速度的大小
(3)小球经过A点时的竖直分速度
则小球从开始平抛到运动到A点位置经历的时间
17. 如图，在竖直平面内存在竖直方向的匀强电场．长度为l的轻质绝缘细绳一端固定在O点，另一端连接一质量为m、电荷量为+q的小球(可视为质点)，初始时小球静止在电场中的a点，此时细绳拉力为2mg，g为重力加速度．
(1)求电场强度E和a、O两点的电势差U；
(2)若小球在a点获得一水平初速度，使其在竖直面内做圆周运动，求小球运动到b点时细绳拉力F的大小.
【答案】(1)，方向竖直向上； (2)
【解析】
【详解】(1)小球静止在a点时，由共点力平衡得 mg+2mg＝qE
解得 ，方向竖直向上
在匀强电场中，有
则a、O两点电势差
(2) 小球从a点运动到b点，设到b点速度大小为vb，由动能定理得

小球做圆周运动通过b点时，由牛顿第二定律得

联立②⑤⑥式，代入
解得
18. 如图甲所示，粗糙水平面CD与光滑斜面DE平滑连接于D处；可视为质点的物块A、B紧靠一起静置于P点，某时刻A、B突然分别向左、向右分离，分离瞬间A、B速度大小之比为4：5。已知：斜面的高度；A、B质量分别为1kg和0.8kg，且它们与CD段的动摩擦因数相同；A向左运动的速度平方与位移大小关系如图乙；重力加速度取。
(1)求A、B与CD段的动摩擦因数；
(2)要使B能追上A，试讨论P、D两点间距x的取值范围。

【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)由图像可知，分离时物块A的初速度为
A最终位置与P点距离为
从A、B分离到A匀减速运动停止，由动能定理得
解得
(2)根据题意可知，分离时物块B的初速度为
若B恰好能返回并追上A，B从分离后到追上A过程，由动能定理得
解得
若B恰好不冲出斜面，B从P到E过程，由动能定理得
解得
综上，要使B能追上A，应满足