安徽省天一大联考2023-2024学年高一下学期期末质量检测物理试卷（解析版）

这是一份安徽省天一大联考2023-2024学年高一下学期期末质量检测物理试卷（解析版），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1. 塑料板甲和有机玻璃板乙都有绝缘手柄，相互摩擦之后能够带上等量的异种电荷。验电器最上边是空心金属球，甲和乙能够被放进空心金属球内。某同学把互相摩擦过的甲和乙伸入球内，甲、乙不接触且都不与金属球接触，若该同学希望验电器箔片出现张开、闭合、再张开的现象，以下哪种操作能够帮他把希望变成现实（ ）
A. 仅甲或者乙伸入球内B. 甲、乙先后伸入球内
C. 甲、乙同时伸入球内，然后甲或乙撤出D. 甲、乙先后伸入球内，然后甲或乙撤出
【答案】D
【解析】
【详解】A．仅甲或者乙伸入球内后，由于静电感应，验电器箔片一直张开，故A错误;
B．甲、乙先后伸入球内，验电器箔片先张开、后闭合，故B错误;
C．甲、乙同时伸入球内，感应电荷为零，验电器箔片不动，甲撤出后箔片张开，故C错误；
D．甲、乙先后伸入球内，验电器箔片先张开再闭合，乙撤出后箔片又张开，故D正确。
故选D。
2. 下列对于各图片的描述正确的是（ ）
A. 图1证明平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
B. 图2中两完全相同小球在光滑、固定圆锥筒内做匀速圆周运动，a球受支持力较大
C. 图3中汽车安全通过拱形桥最高点时，速度越大对桥的压力越小
D. 图4中火车转弯时，速度越大，车轮对轨道的侧向挤压作用一定越大
【答案】C
【解析】
【详解】A．图1只能说明平抛运动在竖直方向为自由落体运动，故A错误；
B．图2中支持力沿竖直方向分力与重力平衡，可知两球受支持力相等，故B错误；
C．图3中汽车安全通过拱形桥时，设桥对车的支持力大小为，根据牛顿第二定律有
可得
结合牛顿第三定律可知，在安全行驶范围内，汽车速度越大，汽车对桥面压力越小，故C正确；
D．图4中火车转弯时，火车转弯速度小于规定速度时，对内轨有挤压作用，且速度越大，挤压作用越小，当速度大于规定速度时，对外轨有挤压作用，速度越大，挤压作用越大，题干中并未说明是哪种情况，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，A、B是地球的两颗卫星，其轨道半径之比，两颗卫星的质量之比，则下列判断正确的是（ ）
A. 两颗卫星的加速度大小之比
B. 两颗卫星的向心力大小之比
C. 两颗卫星的线速度大小之比
D. 两颗卫星的角速度大小之比
【答案】A
【解析】
【详解】C．两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的引力为其提供向心力，设地球质量M，卫星质量m，则
解得
可知两颗卫星的线速度之比
故C错误；
D．根据
可得
故D错误；
A．根据
可得
故A正确；
B．地球对卫星的引力提供向心力，根据
可得
故B错误。
故选A。
4. 荡秋千是中华传统游戏竞技项目，深受各族人民的喜爱，如图1、2所示。荡秋千有若干形式，图3是其中一种形式，小朋友坐姿基本不变，大人缓慢将秋千由最低点O拉至图示B点再由静止放手。在B点时秋千绳与竖直方向的夹角为，C为左侧最高点。假设小朋友及座板的总质量为m，绳长为l，不计绳重和空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 小朋友被大人从O拉到B的过程中，机械能不变
B. 小朋友运动到O点时，两根绳子对座板的总拉力大小为2mg
C. 小朋友从B运动到O点的过程中，重力的功率逐渐增大
D. C点高度高于B点的高度
【答案】B
【解析】
【详解】A．小朋友从O到B的过程中，除重力外，还有大人的拉力做功，故机械能不守恒，故A错误；
D．当小朋友由B点开始运动后，只有重力做功，机械能守恒，故运动到C点时机械能和在B点时机械能相等，速度均为零，重力势能相等，高度相等，故D错误；
B．由B点到O点过程中，机械能守恒，根据
在O点受力，根据牛顿第二定律可得
两式联立可得
故B正确；
C．在B点时速度为零，重力的功率为零：当运动到O点时，速度方向与重力垂直，重力瞬时功率为零，中间位置重力瞬时功率不为零，则小朋友从B运动到O点的过程中，重力的功率先增大后减小，故C错误。
故选B。
5. 2023年8月13日，世界首颗高轨合成孔径雷达卫星陆地探测四号01星在我国西昌卫星中心由长征三号乙运载火箭成功发射。卫星先发射到近地轨道做匀速圆周运动，再经转移轨道进入距离地面3.6万千米倾斜地球同步轨道上做匀速圆周运动，为国土资源、地震、水利、气象、海洋、环保、农业、林业等行业监测提供帮助。如图为其发射过程模拟图，则下列判断正确的是（ ）
A. 火箭发射卫星时速度介于第二和第三宇宙速度之间
B. 该卫星在转移轨道上经过B点的加速度小于在同步轨道上经过B点时的加速度
C. 相等时间内，在转移轨道上卫星和地心连线扫过的面积等于在近地轨道扫过的面积
D. 该卫星在同步轨道运行时的机械能比在近地轨道运行时的机械能大
【答案】D
【解析】
【详解】A．第二宇宙速度是脱离地球束缚成为太阳系其他星球卫星的最小发射速度，故A错误；
B．根据牛顿第二定律
可知转移轨道上B点的加速度等于同步轨道上B点的加速度，故B错误；
C．在同一轨道上，环绕天体和中心天体连线相同时间内扫过面积相同，故C错误：
D．卫星在近地轨道A点通过外力做功加速进入转移轨道，在转移轨道B点通过外力做功加速进入同步轨道，说明卫星在同步轨道具有的机械能大于在近地轨道上具有的机械能，故D正确。
故选D。
6. 蹦极运动以其惊险刺激深得年轻人的喜爱，图示为某次蹦极运动中的情景，原长为l、劲度系数为k的轻弹性绳一端固定在机臂上，另一端固定在质量为m的蹦极者身上，蹦极者从机臂上由静止自由下落，当蹦极者距离机臂h时，下落至最低点。空气阻力恒为重力的，重力加速度为g。此过程中（ ）
A. 蹦极者的最大动能为
B. 蹦极者减少的机械能为
C. 弹性绳增加的弹性势能为
D. 蹦极者和弹性绳组成的系统减少的机械能为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题意可知，蹦极者下落l的过程中，蹦极者受重力和空气阻力，根据动能定理可知蹦极者此时动能为
此时蹦极者所受合力向下，蹦极者继续加速，则蹦极者的最大动能大于，故A错误；
B．蹦极者从静止开始运动到最低点的过程中，其动能变化量为0，所以其机械能的减少量为其重力势能减少量
故B正确；
C．弹性绳增加的弹性势能为蹦极者减少的机械能去掉克服阻力做的功，即
故C错误；
D．蹦极者和弹性绳组成的系统减少的机械能为整个过程克服阻力所做的功
故D错误。
故选B。
7. 如图所示，在水平面内的M、N两点各固定一个点电荷，带电量均为。O为MN的中点，过O点固定一个绝缘杆，杆水平且与MN垂直。一光滑带孔小球P穿在绝缘杆上，小球带负电，开始时在MN的左侧，现给小球一向右的初速度，则小球向右运动的过程中（ ）
A. 小球从开始到O点，做加速度增大的加速运动
B. 小球受到绝缘杆的弹力先增大后减小
C. 若把N点变为，小球做匀速运动
D. 若把N点变为，小球受到绝缘杆的弹力始终不变
【答案】C
【解析】
【详解】A．应用矢量合成可知，等量同种正电荷中垂线上的场强，方向沿中垂线，大小从无限远到中点O先增大后减小，题中没有明确给出小球开始时是处在最大场强的左侧还是右侧，所以加速度变化无法判断，A错误;
B．绝缘杆所在处场强与杆平行，由平衡可知，杆对小球弹力总等于其重力，B错误;
C．应用矢量合成可知，等量异种电荷中垂线上的场强方向垂直中垂线，大小从无限远到中点O一直增大，小球运动方向不受任何力作用，则做匀速运动，C正确;
D．小球从开始到O点，场强水平且与杆垂直，不断增大，电场力增大，由平衡条件可知，杆对小球的弹力总等于其重力与电场力的合力，则弹力从开始到O点一直增大，过O点后，向右运动过程中弹力逐渐减小，D项错误。
故选C。
8. 如图所示为某小区广场的喷泉喷出水柱的情形，中间水管的横截面积为四周水管横截面积的3倍，中间喷出水柱的高度为四周水柱高度的3倍。假设每一根水管都由单独的一个电动机带动，则用于给中间水管喷水的电动机输出功率与给四周水管喷水的电动机输出功率之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设喷管横截面积S，在时间内喷出水的质量为m，喷出速度为v，则给喷管喷水的电动机的总功率
其中
，
联立解得
两水柱面积之比
两水柱高度之比
则两电动机输出功率之比
故选B。
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9. 随着强降雨季节的临近，各地开展“防溺水、强救援”应急演练活动。如图所示，在某段平直河流的中心有遇险人员A（随水流向下游漂移）等待救援，救援人员在岸边驾驶冲锋舟以最短时间救上遇险人员A后，冲锋舟实时调整航向以最短距离回到岸边。已知冲锋舟在静水中的速度，河中某处水流速度大小与到岸边距离d成正比，水流方向与河岸平行，已知河中央水流速度为3m/s，A到岸边的距离为200m。下列说法正确的是（ ）
A. 前往河中央的过程中，冲锋舟的运动轨迹为直线河岸
B. 从岸边到达救援地点最少需要50s
C. 从救援地点返回的过程中，冲锋舟行驶的路程为200m
D. 返回岸边时，冲锋舟的速度大小为5m/s
【答案】BC
【解析】
【详解】A．冲锋舟前往救援过程中，要求时间最短，需要船头垂直河岸，冲锋舟在水中参与了一个匀速直线运动，一个匀变速直线运动，故合运动轨迹曲线，A错误；
B．到达救援地点需要的最短时间
B正确；
C．从救援地点返回过程中，要求位移最短，由于冲锋舟在静水中速度大于水流速度，故实际运动轨迹为直线，最短位移200m，C正确；
D．冲锋舟回到岸边时，水流速度为零，冲锋舟速度为静水中速度4m/s，D错误。
故选BC。
10. 如图1所示，在倾角的斜面顶端平台固定一电动机，现工人师傅将质量的货物放置在斜面底端，开动电动机使其保持功率不变，货物在绳子的拉力作用下从静止开始沿斜面向上运动，经过后货物开始做匀速直线运动，在时，突然电动机转轮卡壳不动（绳子的拉力瞬间变为零），货物又向上运动一段时间后停在斜面上，货物运动的图像如图2所示。已知重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 货物与斜面之间的动摩擦因数为
B. 电动机的额定功率为2000W
C. 货物在斜面上一共前进了6m
D. 当货物加速到1m/s时，其加速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图2可知，电动机在时卡壳，卡壳后货物在摩擦力和重力分力作用下做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律
结合图2可知
两式联立解得
故A正确；
B．匀速时电动机对货物拉力
匀速时速度
电动机功率
故B错误；
C．整个过程应用动能定理得
且
解得
故C正确；
D．当货物速度为1m/s时，其牵引力
货物所受合力
加速度
故D错误。
故选AC。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11. 为探究“向心力大小与质量、角速度、半径的关系”，某同学设计了如图1所示的实验装置，竖直转轴固定在电动机上（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，在水平直杆的左端套上一带孔滑块P，用轻杆将滑块与固定在转轴上的力传感器连接，当转轴转动时，直杆随转轴一起转动，力传感器可以记录轻杆上的力，在直杆的另一端安装宽度为d的遮光条，在遮光条经过的位置安装一光电门，光电门可以记录遮光条经过光电门的挡光时间。
（1）本实验中用到的物理方法是______（填选项序号）。
A. 微元法B. 控制变量法C. 类比法
（2）改变电动机的转速，多次测量，得出五组轻杆上作用力F与对应角速度的数据如表格所示：
请在图2所给的坐标纸中标出未标注的坐标点，并画出图像______________。
（3）根据图像分析，当滑块的质量m、转动半径一定时，轻杆上的作用力F随角速度的增大而______（填“增大”“不变”或“减小”），结合所作图像可知______kg。
【答案】（1）B （2）
（3） ①. 增大 ②. 1
【解析】
【小问1详解】
在探究向心力大小与角速度、半径的关系的实验中，需要先控制某些量不变，探究向心力与其中某个物理量的关系，即控制变量法。
故选B。
【小问2详解】
根据所给数据描绘图像如图所示
【小问3详解】
[1] 根据图像可知，随角速度的增大，轻杆作用力增大；
[2] 轻杆对滑块的作用力为滑块做圆周运动提供向心力，根据，图线的斜率
解得
12. 物理兴趣小组利用图1所示装置“验证机械能守恒定律”，在竖直背板左侧固定斜槽轨道，将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直背板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端水平飞出，落在水平挡板MN上。由于水平挡板靠近竖直背板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动水平挡板MN，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。根据坐标纸记录小球的运动轨迹，在轨迹上选取a、b、c、d四个点，以a点为坐标原点，水平向右为x轴正方向、竖直向下为y轴正方向建立平面直角坐标系，如图2所示，已知小方格的边长，重力加速度g取，忽略空气阻力，金属小球的质量。
（1）下列实验操作步骤中合理的是______（填选项序号）。
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 应使小球每次从同一位置由静止释放
C. 每次需要严格等间距下移挡板记录小球位置
（2）根据图2所给数据分析，小球离开斜槽末端时的速度大小______m/s，运动到位置b时的竖直分速度大小为______m/s，由此判断点a______（填“是”或“不是”）平抛运动的起点。
（3）小球从位置b运动到位置c的过程中，重力势能减少______J，动能增加______J。
【答案】（1）B （2） ①. 1 ②. 1 ③. 是
（3） ①. 0.075 ②. 0.075
【解析】
【小问1详解】
AB．斜槽轨道不必光滑，只需保证每次从同一位置由静止释放即可，故A错误，B正确；
C．每次不需要严格地等距离下降水平挡板记录小球位置，故C错误。
故选B。
【小问2详解】
[1] 由图2可知，相邻两点水平距离相等，说明相邻两点之间时间相等，设为T，竖直方向
解得
初速度
[2] 运动到b点的竖直分速度
[3] 从起始点到b点时间，从a到b的时间，所以点a是平抛运动的起点。
【小问3详解】
[4]位置b运动到位置c的过程中，重力势能减少
[5] 小球在b点的速度
小球在位置c时，竖直方向分速度
在位置c的速度
则动能的变化量
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13. 图1所示为足球训练中运动员踢球的瞬间，运动员将质量的足球踢出。若球离开脚的同时恰好离开地面，方向斜向上与地面的夹角，如图2所示，球离开脚时速度大小，整个过程足球运动轨迹在同一竖直平面内，不计空气阻力，，重力加速度g取。求：
（1）运动员对足球所做的功；
（2）足球在空中上升的最大高度；
（3）足球落地点B到出发点A的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）足球从静止到离开脚过程，应用动能定理得
解得
（2）足球离开脚后做斜上抛运动，可以分解为竖直方向匀变速直线运动和水平方向匀速直线运动；竖直方向：先向上做匀减速直线运动，速度减到零后再向下做匀加速直线运动，向上运动时间和向下运动时间相同，设为，以竖直向上为正方向，则初速度
加速度
根据
解得
上升的最大高度
（3）足球在空中运动的时间
足球在水平方向运动的位移
14. 如图所示，A、B是地球的两颗卫星，其中卫星A是地球静止轨道同步卫星，A、B两颗卫星轨道共面，沿相同方向绕地球做匀速圆周运动。已知卫星A的轨道半径为卫星B轨道半径的4倍，卫星A的轨道半径为地球半径的6倍，地球的自转周期为，引力常量为G。求：
（1）卫星B绕地球做圆周运动的周期；
（2）地球的平均密度；
（3）若图示时刻两颗卫星相距最远，最短经过多长时间二者相距最近。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据开普勒第三定律
解得
（2）地球对卫星A的引力为其做圆周运动提供向心力，设地球半径R、质量M，卫星A质量m，则
地球体积
地球密度
联立解得
（3）此刻两卫星相距最远，设经过时间t两卫星第一次相距最近，有
解得
15. 物理兴趣小组同学为研究竖直平面内物体的运动设计了一个游戏装置，其简化的模型如图所示。竖直平面内依次固定着传送带AB和圆心为O、半径为R、圆心角为的光滑圆弧轨道CD，圆心O与传送带上表面等高，圆弧轨道与长度的粗糙水平面DM平滑连接，M点右侧有一轻质弹簧固定在竖直挡板上，弹簧自由伸长时其左端恰好位于M点，水平面MN光滑。将质量为m的可视为质点的小滑块轻放于传送带A端，小滑块在传送带的带动下运动到B端，在B端离开传送带后在竖直面内运动，恰好在C点沿切线方向进入圆弧轨道。已知滑块与DM间的动摩擦因数，重力加速度为g，。求：
（1）滑块离开B点时的速度大小；
（2）滑块运动至D点时，对轨道的压力大小；
（3）弹簧获得的最大弹性势能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）滑块离开B点后，做平抛运动，到达C点时，其速度方向与OC垂直，设离开B点时速度为，做平抛运动的时间为，则有
联立解得
（2）设到达D点时的速度为，则从B到D过程中，根据机械能守恒得
在D点，合外力提供向心力，则
联立解得
根据牛顿第三定律，滑块到D点时对轨道的压力
（3）滑块第一次压缩弹簧，且滑块速度为零时，弹簧的弹性势能最大，设弹簧的最大弹性势能为，根据功能关系得
解得
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0.40
0.90
1.60
2.50
3.60