[物理][期末]辽宁省本溪市县级重点高中协作体2023-2024学年高一下学期7月期末考试试卷(解析版)

这是一份[物理][期末]辽宁省本溪市县级重点高中协作体2023-2024学年高一下学期7月期末考试试卷(解析版)，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
试卷说明：试卷分为试题卷和答题卷，试题卷中第Ⅰ卷为选择题，答案选项填在答题卷选择题答题表中，用答题卡的学校涂在答题卡相应题号上；第II卷为非选择题，答案一律答在答题卷相应位置上。
第Ⅰ卷（选择题共46分）
一、选择题：（本题共10小题，其中1-7题每小题只有一项符合题目要求，每小题4分：8-10题每个小题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有错选或不答的得0分）
1. 转笔是一项以手指来转动笔的休闲活动，深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，如图所示，假设某转笔高手能让笔绕其手上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（ ）
A. 笔杆上各点的线速度方向沿着笔杆指向O点
B. 除了O点，笔杆上其他点的线速度大小都一样
C. 笔杆上离O点越近的点，做圆周运动的角速度越大
D. 笔杆上离O点越远的点，做圆周运动的向心加速度越大
【答案】D
【解析】A．笔杆上各点的线速度方向垂直于笔杆，沿运动轨迹的切线方向，故A错误；
C．笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的，故C错误；
B．根据
可知，笔杆上的点离O点越近的，线速度越小，故B错误；
D．由向心加速度公式
笔杆上的点离O点越远的，做圆周运动的向心加速度越大，故D正确。
2. 行星绕太阳公转的半长轴a的立方与公转周期T的平方的比值是一个定值，即：（k与太阳的质量M有关），现将某行星轨道近似成圆轨道，已知万有引力常量为G，则关于k与M的关系为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据
得
A正确，BCD错误。
故选A
3. 如图所示，在电梯的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，电梯上升高度为H，速度由v1增加到v2，重力加速度为g，物体与电梯保持相对静止，不计空气阻力，则在这个过程中下列说法正确的是（ ）

A. 物体重力势能的增量为
B. 合外力对物体做的功为
C. 电梯对物体做的功为
D. 物体机械能的增量为
【答案】B
【解析】A．物体重力势能的增量为，故A错误；
B．由动能定理可得合外力对物体做的功为
故B正确；
CD．物体在上升时，电梯对物体做的功等于物体机械能的增量，故可得
故CD错误。
故选B。
4. 如图所示，质量为50kg的人，站在质量为250kg的车的一端。车长为3m，开始时人、车相对于水平地面静止，车与地面间的摩擦可忽略不计。当人由车的一端走到另一端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 人的速率最大时，车的速率最小
B. 人的动量变化量和车的动量变化量相同
C. 人对车的冲量大小大于车对人的冲量大小
D. 当人走到车的另一端时，车运动的位移大小为0.5m
【答案】D
【解析】A．根据动量守恒定律，人的动量和车的动量大小相等、方向相反，所以人的速率最大时，车的速率最大，A错误；
B．根据动量守恒定律，人的动量变化量和车的动量变化量大小相等、方向相反，B错误；
C．根据牛顿第三定律，人对车的冲量大小等于车对人的冲量大小，C错误；
D．根据动量守恒定律得
，
解得
，
当人走到车的另一端时，车运动的位移大小为0.5m，D正确。
故选D。
5. 如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为＋Q和-Q。在它们的水平中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q的小球以初速度v0从管口射入，则小球（ ）
A. 速度先增大后减小
B. 受到的库仑力先做负功后做正功
C. 受到的库仑力最大值为
D. 管壁对小球的弹力最大值为
【答案】C
【解析】A．电荷量为+q的小球以初速度v0从管口射入的过程，因电场力不做功，只有重力做功；根据动能定理，故速度不断增加；故A错误；
B．小球有下落过程中，库仑力与速度方向垂直，则库仑力不做功；故B错误；
C．在两个电荷的中垂线的中点，单个电荷产生的电场强度为
根据矢量的合成法则，则有电场强度最大值为，因此电荷量为+q的小球受到最大库仑力为，故C正确；
D．结合受力分析可知，弹力与库仑力平衡，则管壁对小球的弹力最大值为，故D错误；
故选C
6. 某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示。将电容器与静电计组成回路，P点为极板间的一点。可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（可动电极不会到达P点）。若极板上电荷量保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 风力越大，电容器电容越小B. 风力越大，静电计指针张角越小
C. 风力越大，极板间电场强度越大D. 风力越大，P点的电势仍保持不变
【答案】B
【解析】A．根据 ，风力越大，两板间的距离d越小，电容器电容C越大，A错误；
B．根据

解得

风力越大，两板间的距离d越小，两板之间的电势差越小，静电计指针张角越小，B正确；
C．根据

解得
风力越大，两板间的距离d越小，极板间电场强度与距离d无关，电场强度不变，C错误；
D．根据

解得
风力越大，P点到负极板之间的距离越小，P点的电势越小，D错误。
故选B。
7. 如图甲所示，一个正点电荷固定在光滑绝缘水平面上x轴的原点O处，轴上各点电势φ与的关系如图乙所示。将可视为质点的质量为0.1kg、电荷量为的滑块从处由静止释放，当滑块运动到.处速度大小为（ ）
A. 0B. 0.2m/sC. 0.4m/sD. 0.5m/s
【答案】B
【解析】根据图像得，0.2m和0.4m处的电势分别为

根据动能定理得

解得

故选B。
8. 质量分别为2m和m的A、B两个物体，分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，运动一段时间后，撤去F1、F2，物体只在摩擦力作用下减速到停止，其v-t图像如图所示。则在两物体运动的整个过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 物体A、B所受摩擦力大小之比1：3
B. 物体A、B所受摩擦力大小之比为1：1
C. F1和F2对物体A、B的冲量大小之比为1：3
D. F1和F2对物体A、B的冲量大小之比为1：1
【答案】BD
【解析】A B．由牛顿第二定律结合vt图像知，A、B两个物体受到的摩擦力大小分别为
则物体A、B所受摩擦力之比为1∶1，故A错误，B正确；
C D．在水平恒力F1和F2的作用下有
解得
和之比为2∶1。和对A、B的冲量分别为
和对A、B的冲量之比为1∶1，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 如图，氕（H）和氘（H）两种原子核由静止经同一加速电场加速后，沿OO′方向射入偏转电场，粒子射出偏转电场后都能打在圆筒感光纸上并留下感光点，若圆筒不转动，两种原子核（ ）
A. 离开加速电场时，动能相等
B. 离开加速电场时，动量相等
C. 离开偏转电场后，在感光纸上留下1个感光点
D. 离开偏转电场后，在感光纸上留下2个感光点
【答案】AC
【解析】CD．粒子在电场中做匀加速直线运动，有
粒子偏转电场中做类平抛运动，有
所以
由此可知，粒子离开偏转电场时竖直位移相同，且速度方向相同，所以在感光纸上留下1个感光点，故C正确，D错误；
A．离开加速电场时的动能为
故A正确；
B．离开加速电场时的动量为
由于两粒子动能相等，而质量不等，所以动量不相等，故B错误。
故选AC。
10. 如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为0.98kg和2kg的两物块A、B相连接，并静止在光滑的水平面上，一颗质量为0.02kg的子弹C以速度v0射入物块A并留在A中，以此刻为计时起点，两物块A（含子弹C）、B的速度随时间变化的规律如图乙所示，重力加速度，从图像信息分析可知，下列说法中正确的是（ ）
A. 在t2时刻弹簧伸长最长
B. 子弹C射入物块A的速度v0为300m/s
C. 在t1～t4时间内，弹簧的最大弹性势能为12J
D. 当物块A（含子弹C）的速度为零时，物块B的速度为2m/s
【答案】BC
【解析】A．在t2时刻弹簧为原长，t3时刻弹簧伸长最长，A错误；
B．根据动量守恒定律得
解得

子弹C射入物块A的速度v0为300m/s，B正确；
C．在t1～t4时间内，t3时刻弹簧最长，弹簧的弹性势能最大，弹簧的最大弹性势能为

C正确；
D．根据动量守恒定律得
解得

D错误。
故选BC。
第II卷（非选择题共54分）
二、非选择题（本题共5小题，共54分）
11. 用如图实验装置验证、组成系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，在上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带：是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有个点未标出，计数点间的距离如图所示。已知、，当地重力加速度。则（本题计算结果保留两位有效数字）
(1)在纸带上打下计数点时，的速度________；
(2)在打点过程中系统动能的增量_______，系统势能的减少量_______。
【答案】(1) 2.4 (2) 0.58 0.59
【解析】(1)利用匀变速直线运动的推论得
(2)系统动能的增量
系统重力势能减小量
12. 某同学用光电门和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验。
（1）实验时，先接通气源，然后在导轨上放一个装有遮光条的滑块，如图甲所示。将滑块向左弹出，使滑块向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，则应调高________（选填“P”或“Q”），直至滑块通过光电门1的时间与通过光电门2的时间相等。
（2）将滑块A、B放置在图乙所示的位置，A、B均静止。给滑块A一瞬间冲量，使滑块A运动并与静止的滑块B发生碰撞，碰后两滑块不粘连。与光电门1相连的计时器显示的遮光时间为t1，与光电门2相连的计时器先、后显示两次遮光时间分别为t2和t3。若已知滑块A、B的质量分别为km、m（含遮光条），遮光条宽度均为d（很窄）。滑块A刚开始运动时受到的冲量大小为________，滑块A、B碰撞过程中满足表达式________，则说明A和B碰撞过程中动量守恒。（用题中已知和测量的物理量表示）。
（3）若两滑块发生的是弹性碰撞，则下列等式成立的是。
A.
B.
C.
D.
【答案】（1）Q （2） （3）B
【解析】
【小问1详解】
滑块向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，表明滑块做减速运动，滑块上坡，则应调高Q至导轨水平，直至滑块通过光电门1的时间与通过光电门2的时间相等。
【小问2详解】
滑块A刚开始运动时受到的冲量大小为

解得
滑块A、B碰撞过程中满足表达式

解得
【小问3详解】
根据动量守恒定律得
根据机械能守恒定律得
解得
13. 在匀强电场中相距为的A、B两点固定电荷量均为Q的正电荷，放置在AB中垂线上C点的负电荷恰好能静止，已知负电荷的质量为m、电荷量为q、重力不计，O为AB的中点，。
（1）求匀强电场的电场强度大小和方向；
（2）撤去匀强电场后给负电荷一个合适的速度v，使它恰好能做匀速圆周运动，求v的大小。
【答案】（1），方向沿CO方向；（2）
【解析】（1）由几个关系AC=2L，放置在AB中垂线上C点的负电荷恰好能静止，可知C点的场强为零，则
方向沿CO方向；
（2）撤去匀强电场后，C点的场强方向指向O点，大小为E，则由牛顿第二定律
解得
14. 汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一。设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时，安全气囊爆开。某次试验中，质量为的试验车以速度，正面撞击固定试验台，经时间碰撞结束，车速减为零，此次碰撞安全气囊恰好爆开。忽略撞击过程中地面阻力的影响，重力加速度。
（1）求此过程中试验车受到试验台的冲量I0的大小及F0的大小；
（2）若试验车以速度v1撞击正前方另一质量速度同向行驶的汽车，经时间两车以相同的速度一起滑行。试通过计算分析这种情况下试验车的安全气囊是否会爆开。
【答案】（1），；（2）安全气囊不会爆开
【解析】（1）根据题意
设速度v1的方向为正方向，由动量定理得
解得
由冲量定义有
解得
（2）设试验车和汽车碰撞后获得共同速度v
由动量守恒定律有
解得
对试验车，由动量定理有
解得
可见，故试验车的安全气囊不会爆开。
15. 如图所示，圆心为、半径为的圆弧形光滑轨道固定在竖直平面内，恰好处于同一竖直线上，与竖直方向之间的夹角，水平面上方空间存在水平向左的匀强电场。水平面上有一点，点的连线恰好与圆弧轨道相切于点，。现有一质量为、电荷量为的小球（可视为质点）从点以一定的初速度沿做直线运动，小球从点进入圆弧轨道后，佮好能沿圆弧轨道运动并从点射出。，重力加速度为。求：
（1）小球沿圆弧轨道运动过程中的最小速度的大小；
（2）小球在点时的初速度大小；
（3）小球在水平面上的落点到点的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据小球沿PM做直线运动可知，小球所受的电场力与重力的合力沿MP方向，如图（a）所示，则小球所受电场力与重力的合力大小为

根据小球佮好能沿圆弧轨道运动并从点射出可知，小球在圆弧轨道上经过等效最高点G时速度有最小值vG，如图（b）所示，此时小球所受电场力与重力的合力提供向心力，即

解得
（2）设小球在点时的初速度大小为v0，小球从P点运动到G点的过程中，根据动能定理有
解得
（3）小球从G点运动到N点的过程中，根据动能定理有
解得
小球从N点水平飞出后，在水平方向上做初速度为vN的匀加速运动，加速度大小为
小球在竖直方向上做自由落体运动，设小球从N点飞出到落地的时间为t，则
解得
小球在水平面上的落点到N点的距离为
所以小球在水平面上的落点到点的距离为