河北省沧州市2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析）

这是一份河北省沧州市2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析），共9页。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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．如图所示，短道速滑运动员正在沿着弯道滑行。运动员在弯道转弯的过程可视为在水平冰面上的一段圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．运动员的速度可能保持不变B．运动员所受合力可能为恒力
C．运动员的加速度不可能为0D．运动员所受合力的方向可能沿着运动方向
2．功是能量转化的量度，在物理学中有很重要的意义。有关功的说法正确的是（ ）
A．功是标量，但有正负，正负表示大小B．作用力做正功时，反作用力也可以做正功
C．某力做功越多，其功率越大D．若合外力不做功，则物体一定做匀速直线运动
3．2024年5月12日，中国成功发射试验二十三号卫星，其主要用于空间环境探测。卫星发射过程中的部分过程简化示意图如图所示，卫星沿椭圆轨道Ⅰ运动到远地点B时加速，进入圆形轨道Ⅱ稳定运行。下列说法正确的是（ ）
A．卫星在B点加速时应向前喷气
B．卫星的发射速度大于第一宇宙速度
C．在圆形轨道Ⅱ上运动时卫星所受重力为0
D．卫星在轨道Ⅰ上经过B点的加速度小于在轨道Ⅱ上经过B点的加速度
4．质量相同的两物体P、Q用长为L的轻绳连接并放置在水平面上，物体Q左右两侧有固定光滑挡板（图中未画出），使物体Q只能沿竖直方向运动。现给物体P一竖直向上的速度，使其围绕物体Q做圆周运动，当物体P运动到最高点时，物体Q对地面刚好无压力。两物体可看作质点，重力加速度为g，则物体P到达最高点时的速度大小为（ ）
A．B．C．D．
5．质量为m的汽车启动后沿平直公路行驶，若发动机的功率保持不变，行驶过程中所受阻力大小与速率的关系为，其中k为常量。已知汽车能够达到的最大速率为，则当汽车的速率为时，汽车的加速度大小为（ ）
A．B．C．D．
6．如图甲所示，两个同学进行排球训练。A同学将排球以速度击出，B同学接住后以速度击回，、的方向与水平方向的夹角分别为30°和60°，两同学击球与接球的位置不变且在同一水平面上，如图乙所示。若排球运动过程中空气阻力忽略不计，则等于（ ）
A．B．C．D．
7．已知质量分布均匀的球壳对内部任一质点的万有引力为零。如图所示，若通过地球球心打通一条光滑的细通道，一个质量为m、可看作质点的小球从入口M点处由静止释放，沿着通道到达另一端N。已知地球半径为R，小球在M点释放瞬间的加速度为a，地球质量分布均匀，不计细通道对地球质量分布的影响，则小球运动过程中的最大动能为（ ）
A．B．C．maRD．2maR
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．一只企鹅由静止从冰山顶端沿冰面滑到底端。已知企鹅质量为20kg，冰山顶端到底端的高度差为2m，企鹅下滑过程中克服摩擦力做功为20J，重力加速度g取。关于企鹅下滑过程，下列说法正确的是（ ）
A．企鹅重力做功为400JB．企鹅所受合力做功为－420J
C．企鹅到达冰山底端时的动能为380JD．企鹅机械能变化量为20J
9．机械设计中有许多精妙的设计，如图所示为一种将圆周运动转化为一条直线上往复运动的设计。沿竖直面内圆弧轨道做匀速圆周运动的小球a通过有转轴的连杆与物块b相连，物块b穿在水平杆上，水平杆的延长线通过圆心。若小球a做匀速圆周运动，物块b从最左端第一次运动到最右端经历的时间为t。下列说法正确的是（ ）
A．小球a所受合力不变
B．小球a运动的周期为2t
C．小球a运动到水平直径任一端点时，物块b运动的速率最大
D．小球a与物块b速度相等时，小球a一定位于轨道最高点或最低点
10．如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一个质量为m的有孔小球相连。小球套在竖直固定、足够长的光滑杆上。杆上M、N两点与O点的距离均为2l，P点到O点的距离为l，OP与杆垂直。现将小球由M点静止释放，小球运动到N点时速度达到最大，继续向下运动直至最低点Q。整个运动过程中，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的劲度系数为
B．小球从M点到P点的过程中，弹簧弹力的功率逐渐增大
C．小球从M点到P点的过程中重力的平均功率小于小球从P点到N点的过程中重力的平均功率
D．小球从N点向下运动到最低点Q的过程中，弹簧增加的弹性势能为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）某实验小组采用如图甲所示装置做“探究平抛运动特点”的实验。
（1）实验中为减小实验误差，可行的操作是______。
A．尽量减小小球和斜槽之间的摩擦
B．尽量使固定坐标纸的木板保持竖直
C．确定坐标原点时视线应正对坐标纸，标出槽口在坐标纸上的投影点
（2）如图乙所示，实验过程中记录了A、B、C、D四个点，图中坐标纸每个小方格的边长为1.25cm，重力加速度g取，则A、B两点间的时间间隔为______s，小球平抛运动的初速度大小为______m/s。
（3）若已知当地重力加速度g，本实验______（填“可以”或“不可以”）同时验证机械能守恒定律。
12．（8分）某同学利用如图所示的装置，探究小球在最低点时所需向心力的大小F与质量m和半径r的关系，实验中小球可看作质点。
（1）本实验采用的实验方法是______（填“控制变量法”或“等效替代法”）。
（2）将质量不同的小球分别系于同一轻绳的下端，将轻绳拉至水平位置由静止释放，此操作用来探究______一定，向心力的大小F与______的关系。（两空选填“质量m”或“半径r”）
（3）将质量相同的小球分别系于长度为L和2L的轻绳下端，再将轻绳拉至水平位置由静止释放，则小球到达最低点时，拉力传感器的示数之比为______。
13．（10分）北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，它由5颗地球静止轨道卫星和30颗中轨道卫星组成，它们均为圆轨道卫星。中轨道卫星的轨道半径约为静止轨道卫星轨道半径的。已知地球表面附近的重力加速度为g，地球半径为R，地球自转的角速度为。求：
（1）静止轨道卫星离地高度；
（2）中轨道卫星的运动周期。
14．（14分）如图所示，光滑水平杆左端固定，光滑竖直杆下端固定，水平杆右端恰好位于竖直杆正上方，用轻质细绳连接的小球P、Q分别穿在水平和足够长的竖直杆上，小球P、Q的质量之比为，两者距水平杆右端的距离均为。现将两小球由静止释放，重力加速度g取。
（1）求小球P脱离水平杆时的速度大小v；
（2）若小球P脱离水平杆时轻绳断裂，求之后小球P运动时，P、Q之间的距离s（此时Q未落地）；
（3）若小球P的质量，当小球P脱离水平杆时，小球Q瞬间锁定不再运动，求小球P运动到与小球Q等高时，细绳的拉力大小F。（结果均可用根号表示）
15．（16分）如图所示，一轻质弹簧左端固定在光滑水平台面上，自然伸长时右端未到达平台边缘，平台右侧有一圆心角、半径的光滑圆弧轨道，圆弧轨道左端点与平台上表面的高度差，圆弧轨道最低点的切线水平且与水平传送带左端重合，传送带左右两端之间的长度，且以的速度逆时针方向转动。现用外力使质量的物块缓慢压缩弹簧至某位置，此时弹簧的弹性势能为，然后由静止释放物块，物块飞离平台后，恰好沿圆弧轨道左端点切线方向进入轨道。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，，，物块可看作质点。求：
（1）物块进入圆弧轨道时的速度大小v；
（2）弹簧的弹性势能；
（3）物块在传送带上运动时因摩擦产生的热量Q。
沧州市2023—2024学年第二学期期末教学质量监测
高一物理参考答案
1．C 解析：运动员做圆周运动，速度方向不断发生变化，所以速度不断变化，A错误；运动员所受合力一定为变力，B错误；做圆周运动的物体所受合力一定不为0，故加速度不可能为0，C正确；圆周运动的过程中物体所受合力与速度方向不可能共线，D错误。
2．B 解析：功是标量，但有正负，功的正负不表示大小，A错误；作用力做正功时，反作用力也可以做正功，例如相互排斥的两磁铁，静止释放后，两磁铁向相反方向运动，相互作用力对两磁铁均做正功，B正确；某力做功虽然越多，但时间不确定，故该力的功率不一定越大，C错误；如果合外力不做功，则合力可能为零，也可能与速度方向垂直（如匀速圆周运动），故物体不一定做匀速直线运动，D错误。
3．B 解析：卫星加速时应向后喷气，A错误；卫星发射时其速度大于第一宇宙速度、小于第二宇宙速度，B正确；卫星在轨道上做圆周运动时，仍然受到重力作用，C错误；根据万有引力定律可知卫星在同一个点受到的万有引力相同，产生加速度相同，所以卫星在轨道Ⅰ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度，D错误。
4．C 解析：P运动到最高点时，轻绳的拉力，对P有，联立解得，C正确。
5．C 解析：汽车速度最大时有，当速率为时有，又，联立解得，C正确。
6．A 解析：设初速度与水平方向的夹角为，则竖直分速度为，水平分速度为，运动时间为，水平位移为，联立有，代入夹角可得，A正确。
7．B 解析：小球到达距O点为r处时，以r为半径的球的质量，则小球受到的引力，则，即F与距球心的距离r成正比。小球到达O点时引力为0，动能最大，则由M到O的过程，小球受到的平均力为，根据动能定理得，故最大动能，B正确。
8．AC 解析：重力做功，A正确；合力做功，B错误；根据动能定理可知，企鹅到达冰山底端时的动能等于合力所做的功，即380J，C正确；机械能变化量等于除重力以外其他力所做的功，即摩擦力做的功，故机械能变化量为－20J，D错误。
9．BD 解析：因小球a做匀速圆周运动，故合力大小不变，方向时刻变化，A错误；t为半个周期，故，B正确；小球a运动到水平直径任一端点时，物块b的速度为0，C错误；根据杆关联速度的特点，当两者速度相同时，两者速度方向与杆的夹角一定相同，因b的速度方向一定沿水平方向，故小球a的速度方向也一定沿水平方向，而满足此条件的位置，只有最高点和最低点，D正确。
10．AC 解析：在N点有，解得，A正确；释放瞬间，小球速度为0，弹簧弹力的功率为0，到P点时，弹簧弹力为0，弹簧弹力功率也为0，故弹力的功率先增大后减小，B错误；由M点到N点的过程小球一直向下做加速运动，由M点到P点过程和由P点到N点过程，位移相等，故小球由M点到P点过程的运动时间大于小球由P点到N点过程的运动时间，因此从M点到P点过程小球重力的平均功率小于小球从P点到N点过程重力的平均功率，C正确；从M到N的过程，弹簧的弹性势能不变，由动能定理有，从N到Q的过程，由能量守恒有，h为N、Q间的距离，由此可知，，D错误。
11．答案：（1）B（1分） （2）0.05（2分） 0.75（2分） （3）可以（1分）
解析：（1）小球与斜槽间的摩擦力大小不影响实验误差，A错误；因平抛运动轨迹在竖直面内，故木板在竖直面内可减小描点带来的误差，B正确；坐标原点应为小球在槽口正上方时球心在木板上的投影点，C错误。
（2）由图可知，A、B、C、D四点的时间间隔相等，设为T，竖直方向有，解得，水平方向有，解得。
（3）由图可知，，所以A点为抛出点，从A点抛出到B点，若满足机械能守恒，则有，根据匀变速运动规律可得在B点竖直方向的速度为，根据速度的合成规律有，则有，整理有，、L和T均可利用实验获得数据，因此可用来验证机械能守恒定律。
12．答案：（1）控制变量法（2分） （2）半径r（2分） 质量m（2分） （3）（2分）
解析：（1）研究一个变量和多个变量的关系，要采用控制变量法。
（2）根据题意可知，小球质量不同，轻绳长度相同，故研究半径r一定时，向心力大小F与质量m的关系。
（3）根据机械能守恒定律有，由牛顿第二定律得，联立解得，故拉力传感器的示数之比为。
13．答案：（1） （2）
解析：①对静止轨道卫星，根据万有引力定律有
在地球表面附近有 解得
（2）根据开普勒第三定律有
又 解得
14．答案：（1） （2） （3）
解析：（1）对P、Q整体，根据系统机械能守恒定律有
根据几何关系有 解得
（2）轻绳断裂后，P做平抛运动，Q做自由落体运动，t时间内P水平运动的距离
根据几何关系有 解得
（3）因，小球脱离水平杆后做圆周运动
根据动能定理有
根据向心力公式有 解得
15．答案：（1）5m/s （2）9J （3）64J
解析：（1）竖直方向有
根据运动的合成与分解有 解得
（2）根据机械能守恒定律有 解得
（3）设物块进入传送带时的速度为，
则由动能定理有 解得
物块速度减为0的过程运动的位移
物块在传送带上减速到0的运动时间为，则有 解得
该过程传送带位移
此过程产生的热量
当物块反向速度达到时，相对传送带静止，物块反向加速过程有
解得 位移
这段时间内传送带的位移
该过程产生的热量
摩擦产生的总热量 解得题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
B
C
C
A
B
AC
BD
AC