[物理][期末]四川省泸州市合江县2023-2024学年高一下学期6月期末试题(解析版)

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2.选择题答案使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目的位置上，填涂在试卷上无效。
3.非选择题答案使用黑色签字笔填写在答题卡对应题目的位置上，填写在试卷上无效。
第一卷 选择题（43分）
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
1. 下列物理量中，标量的是（ ）
A. 质量（m）B. 位移（x）
C. 速度（v）D. 向心加速度（a）
【答案】A
【解析】标量是只有大小没有方向的物理量，质量是标量；矢量是既有大小又有方向的物理量，位移，速度，加速度是矢量。
故选A。
2. 现有一辆小汽车以的速度匀速驶向路口，当行驶至车头距路口斑马线处时，司机发现有人正沿前方斑马线横穿马路，司机经过时间做出反应，随后开始刹车刚好在斑马线处停下，全过程的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.
B. 小车刹车时的加速度为
C. 汽车内的平均速度为
D. 汽车停车前最后发生的位移是
【答案】D
【解析】A．汽车初速度为
由运动学公式有
解得
A错误；
B．根据图像可知，小车刹车时的加速度为
B错误；
C．小车内的平均速度为
C错误；
D．汽车停车前最后发生的位移是
D正确。
故选D。
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 用质点来代替物体的方法叫作理想模型法
B. 当时，平均速度可看成瞬时速度，运用了理想模型法
C. 加速度运用的是比值定义法
D. 卡文迪什测量引力常量的扭秤实验涉及的物理思想方法是猜想假设法
【答案】A
【解析】A．用质点来代替物体的方法叫作理想模型法，故A正确；
B．当时，平均速度可看成瞬时速度，运用了极限法，故B错误；
C．是加速度的决定式，加速度才是运用比值定义法，故C错误；
D．卡文迪什测量引力常量的扭秤实验涉及的物理思想方法是放大法，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据题意可知机器人“天工”它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，对“天工”分析有
可得
故选B。
5. 如图所示，把一个长为20cm，劲度系数为360N/m的弹簧一端固定，作为圆心，弹簧的另一端连接一个质量为0.50kg的小球，当小球以 12rad/s的角速度在光滑水平面上做匀速圆周运动时，弹簧的伸长应为（ ）
A. 5.0cmB. 5.2cmC. 5.3cmD. 5.4cm
【答案】A
【解析】设弹簧的伸长量为，由牛顿第二定律得
将、、、代入上式得
故选A。
6. 我国空间站运行在离地面高度为地球半径k（k<1）倍的圆轨道上，运行周期为T，引力常量为G，则地球的密度为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据题意
解得
故选A。
7. 一摩托车在竖直的圆轨道内侧做匀速圆周运动，周期为T，人和车的总质量为m，轨道半径为R，车经最高点时发动机功率为，车对轨道的压力为2mg。设轨道对摩托车的阻力与车对轨道压力为成正比，则（ ）
A. 车经最低点时对轨道压力为mg
B. 车经最低点时发动机功率为
C. 车从最高点经半周到最低点过程中发动机做的功为
D. 车从最高点经半周到最低点的过程中发动机做的功为2mgR
【答案】B
【解析】A．因为车子做的是匀速圆周运动，所以过程中向心力大小相等，即在最高点的向心力大小等于在最低点的向心力大小，在最高点时有
在最低点有
联立解得
故A错误；
B．在最高点时车的水平方向合力为零，所以牵引力等于阻力，因为阻力与车对轨道压力成正比，所以可设
则
在最低点，同样车的水平方向合力为零，所以
故B正确；
C．因为过程中重力沿圆周的切向分力与牵引力之和等于阻力，重力指向圆心的分力充当向心力，所以过程中发动机的功率不恒定，所以不能以公式W=Pt来计算，故C错误；
D．过程中牵引力做正功，重力做正功，阻力做负功，根据动能定理可得
阻力做功不确定大小，无法判断重力做功与牵引力做功的大小关系，故D错误。
故选B。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8. 如图所示，在直线MN上有一个点电荷，A、B是直线MN上的两点，间距为L，A、B两点场强大小分别为E和，方向沿直线MN向左，则（ ）
A. 该点电荷一定是正电荷
B. 该点电荷一定是负电荷
C. 该点电荷一定距在A点的右侧处
D. 该点电荷一定在距A点的左侧L处
【答案】AC
【解析】因为场强方向沿直线MN向左，且B点场强较大，可知点电荷一定是正电荷且在B点右侧位置，设距离A点x位置，则根据
解得
故选AC。
9. 如图所示，水平面上有一固定的半径为R的粗糙程度处处相同的半圆弧轨道，P、Q为轨道最高点且连线水平，K为轨道最低点。现将质量为m的小球（可视为质点）由距P点高度为R的A点静止释放，小球由P点进入圆弧轨道，滑到轨道最低点K时轨道对小球的支持力大小为4mg。不计空气阻力，小球与轨道间的动摩擦因数为µ，重力加速度的大小为g。下列说法中正确的是（ ）
A. 小球运动到K点时，在竖直方向上受到三个力的作用
B. 小球运动到K点时摩擦力的瞬时功率大小为
C. 小球从P点运动到K点的过程中摩擦力所做的功为
D. 小球一定能到达Q点
【答案】BD
【解析】A．小球运动到K点时，在竖直方向上只受重力和轨道对小球的支持力作用，故A错误；
B．小球滑到轨道最低点K时，轨道对球的支持力为4mg，在竖直方向上由牛顿第二定律得
解得
此时的摩擦力大小为
所以此时摩擦力的瞬时功率大小为
故B正确；
C．小球从静止运动到K点的过程中重力、摩擦力做功，由动能定理有
则小球从P点运动到K点的过程中摩擦力所做的功
故C错误；
D．根据左右对称关系，在同一高度，由于摩擦力做功使得左半边的速度变小，轨道的弹力变小，滑动摩擦力变小，因此从K到Q克服摩擦力做的功W′小于从P到K克服摩擦力做的功W，即
根据能量守恒定律得Q点的动能为
由于
所以小球一定能达到Q点，且在到达Q点时的速度没有减小到0，故D正确。
10. 如图1所示，真空中两平行金属板A和B水平放置，板长为l、间距为d，板间加交变电压。左侧紧靠A板有一粒子源P，时刻开始连续向右水平发射速率为、比荷为k的带正电的粒子。若时刻发射的粒子从进入电场到从B板右边缘离开的全过程，竖直方向的速度随时间t变化的图像如图2所示，忽略边缘效应，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（ ）
A. 交变电压为周期的锯齿波
B. 粒子在竖直方向的最大速度为
C. 时刻两极板间的电压为
D. 在时刻进入的粒子恰好从B板右边缘离开电场
【答案】BC
【解析】A．根据竖直方向速度随时间t变化的图像可知，速度均匀增大或减小，则加速度大小恒定，电场强度大小恒定，交变电压为周期的方波，故A错误；
B．竖直方向根据对称性可知
解得
故B正确；
C．时刻两极板间的加速度为
根据牛顿第二定律有
解得
故C正确；
D．根据运动的对称性可知，在时刻进入的粒子恰好从A板右边缘离开电场，故D错误；
故选BC。
第二卷 非选择题（57分）
三、实验探究题（16分）
11. 如图所示，为测量小车运动的加速度，某同学将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上。当小车向左加速运动时，测得A、B两挡光片先后经过光电门的挡光时间分别为t1和t2，两挡光片经过光电门的时间间隔为T。则A挡光片经过光电门时，小车的瞬时速度vA=____；B挡光片经过光电门时，小车的瞬时速度vB=____，小车加速度的表达式a=____。
【答案】
【解析】挡光片通过光电门的平均速度可以认为是小车的瞬时速度，则A挡光片经过光电门时，小车的瞬时速度
vA=
B挡光片经过光电门时，小车的瞬时速度
vB=
两挡光片经过光电门的时间间隔为T，由运动学速度时间关系式得
a=
12. 实验小组用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。
（1）下列操作或分析中正确的是______
A. 打点计时器应接交流电源
B. 释放纸带时夹子应靠近打点计时器
C. 实验时，应先释放重物，再打开电源
D. 可以用或计算某点的速度
（2）某次实验中，小明同学选出一条开始的两点距离接近2mm且点迹清晰的纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，将刻度尺的零刻度线与起始点O对齐，测量如图乙所示，己知交流电频率为50Hz，重物质量为1kg，重力加速度；
①图中B点对应的读数为______cm；
②从打O点到B点的过程中，重物的重力势能减少了______J，动能增加量______J。（结果均保留三位有效数字）
③小明同学选择的纸带除点迹清晰外，还要求纸带开始的两点距离接近2mm，其原因是____________。
【答案】（1）AB （2） ①. 22.40 ②. 2.20 2.10 ③. 为了确保打第一个点时重物的速度为零
【解析】
【小问1详解】
A．无论电磁打点计时器还是电火花打点计时器使用的均为交流电源，A正确；
B．为了充分利用纸带，释放重物时夹子应靠近打点计时器，B正确；
C．为了在纸带上打的点足够多，实验时，应先打开电源，再释放重物，C错误；
D．本实验的目的是验证机械能守恒定律，因此不可以用或计算某点的速度，D错误。
故选AB。
【小问2详解】
刻度尺的最小分度为1毫米，所以图中B点对应的读数为22.40cm；重力做正功，重力势能减少，则
交流电频率为50Hz，每打一个点为T=0.02s ,B点的速度为
动能增加量为
重物做初速度为零的匀加速直线运动，交流电频率为50Hz，每打一个点为T=0.02s,纸带开始的两点距离为
为了确保打第一个点时重物速度为零，所以小明同学选择的纸带除点迹清晰外，还要求纸带开始的两点距离接近2mm。
四、解答题（41分）
13. 静电场方向平行于x轴，其电势随x的分布可简化为如图所示的折线，图中和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心，沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电量为-q，其动能与电势能之和为－A（0＜A＜qφ0）。忽略重力。求：粒子所受电场力的大小。
【答案】
【解析】（1）由图可知，0与d两点间的电势差为，电场强度的大小
电场力大小
14. 杂技演员可通过快速转动餐桌中心处的同心玻璃托盘，使餐具从托盘滑到餐桌指定位置。如图所示，托盘半径，近似认为餐桌圆面与托盘同轴且在同一水平面内，忽略两者之间的高低间隙，将某物体放置在托盘边缘，该物体与托盘间的动摩擦因数为，与餐桌面间的动摩擦因数为，设物体与托盘以及餐桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物体可视为质点，重力加速度g取，结果可用根式表示。
（1）缓慢增大玻璃托盘的角速度，求物体刚好从托盘上甩出时的角速度大小
（2）在（1）情景中，为使物体不滑落到地面，求餐桌半径的最小值;
（3）在（1）情景中，若餐桌半径，餐桌高度，求物体从餐桌滑出落地时落地点距餐桌中心的水平距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由题意可得，当物体在托盘上随托盘一起转动时，托盘对物体的静摩擦力提供向心力，所以随着托盘转速的增大，物体受到的静摩擦力增大，当静摩擦力最大时，物体将从托盘上滑出，则有
解得
由题意可得，当物体滑到餐桌边缘速度恰好减为零时，对应的餐桌半径最小。设物体在餐桌上滑动的位移为，物体在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，则有：
故
物体刚从托盘滑到餐桌上的速度为
由运动学公式有
解得
可得餐桌半径的最小值
由于餐桌半径，所以物体在餐桌上滑动的位移为
设离开餐桌的速度为，由运动学公式有
解得
由
解得
则物体脱离餐桌后的水平位移
故物体落地点到餐桌中心的水平距离
15. 儿童乐园里的弹珠游戏不仅具有娱乐性还可以锻炼儿童的眼手合一能力。如图所示，游戏装置固定在水平地面上，由弧形轨道AB，竖直圆轨道BMCND，水平直轨道DE平滑连接而成，弧形轨道底端与圆轨道间略错开，不影响小球旋转后进入水平轨道。已知圆轨道半径R=1m，不计一切摩擦。质量m=1kg的小球从离地高h处由静止释放。
（1）若小球能通过轨道的最高点C，则h至少多大；
（2）若小球不会脱离轨道，则h的取值范围；
（3）若在竖直圆轨道D点正上方开一段缺口MN，M、N点关于OC对称，小球能沿路径BMND运动，当缺口所对的圆心角为多大时h最小？h的最小值为多少？
【答案】（1）2.5m；（2）m或m；（3），m
【解析】（1）如小球恰好通过C点，由重力提供向心力
对小球从开始下滑到C点过程，由动能定理得
解得
m
（2）若小球刚好到达轨道圆心等高处，速度为0时，小球不会脱离轨道，则有
解得
m
结合（1）可知h的取值范围为
m或m
（3）要使小球飞过缺口经过N点回到圆环，从释放到M点，由动能定理
从M到N的斜抛过程
解得
取等号时
可知当时，h有最小值m。