2023-2024学年广东省云浮市高一（下）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年广东省云浮市高一（下）期末考试物理试卷（含解析），共12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。
1.关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是( )
A. 如图甲所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力等于车受到的重力
B. 如图乙所示，在水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、拉力和向心力
C. 如图丙所示，某同学用一次性杯子做的“水流星”，杯子恰好过最高点的速度为零
D. 如图丁所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
2.钱学森弹道是我国科学家钱学森于20世纪40年代提出的一种新型导弹弹道的设想，这种弹道的特点是将弹道导弹和飞航导弹的轨迹融合在一起，使之既有弹道导弹的突防性，又有飞航式导弹的灵活性。导弹在同一竖直平面内的一段飞行轨迹如图所示，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，导弹在这四个位置的速度v与所受合外力F的关系可能正确且速度正在减小的是( )
A. 位置AB. 位置BC. 位置CD. 位置D
3.某款游戏中，参与者身着各种游戏装备及护具，进行模拟作战训练。若某游戏参与者以相等间隔时间连续水平发射三颗子弹，不计空气阻力，O为图线中点，则子弹在空中的排列形状应为( )
A. B. C. D.
4.一辆消防车喷出的水柱如图所示，A点为喷水口，B点为水柱与A等高点，水柱最高点到地面的距离为ℎ，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 水在空中处于超重状态
B. ℎ越大，水在空中运动的时间越短
C. 不论ℎ多大，水在空中运动的时间都相同
D. 水从A点运动到B点的时间为从A点运动到最高点时间的2倍
5.2024年3月21日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将云海二号02组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于大气环境要素探测、空间环境监测、防灾减灾和科学试验等领域。若云海二号02组卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动，且周期比地球同步卫星的周期小，则云海二号02组卫星的( )
A. 轨道半径比同步卫星的轨道半径小B. 角速度比同步卫星的角速度小
C. 线速度比同步卫星的线速度小D. 向心加速度比同步卫星的向心加速度小
6.某地突降大雨，志愿者驾驶小船将物资运送至河对岸的灾民安置点。已知小船在静水中划行的速度大小与河水的流速大小的比值为k，出发点A到正对岸B点的距离为d，河岸平直，若要求小船以最短的时间渡河，则小船靠岸的地点与B点的距离为( )
A. dk2B. dkC. kdD. k2d
7.一同学将质量为1kg的物体(视为质点)从离地面10m高处以大小为3m/s的初速度水平抛出，不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2。物体下落到距离地面5m高处时，重力的瞬时功率为( )
A. 25WB. 50WC. 75WD. 100W
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.某游客领着孩子在贵港市龙潭森林公园游玩时，孩子不小心将手中质量为m的玩具皮球掉落，皮球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示。重力加速度大小为g。在皮球从A点运动到B点的过程中( )
A. 皮球所受重力做的功为mgHB. 皮球所受重力做的功为mgℎ
C. 皮球的重力势能减少mgHD. 皮球的重力势能减少mgH−ℎ
9.修正带是一种常见的学习用具，是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为如图所示的模型。A、B是转动的两个齿轮边缘的两点，C是大齿轮上的一点，若A、B、C的轨迹半径之比为2：3：2，则下列说法正确的是( )
A. A、B的线速度大小之比为1：1B. A、B的角速度大小之比为1：1
C. A、C的周期之比为3：2D. A、C的向心加速度大小之比为9：4
10.近几年我国大力发展绿色环保动力，新能源汽车发展前景广阔。质量为1kg的新能源实验小车在水平直轨道上以额定功率启动，达到最大速度后经一段时间关闭电源，其动能与位移的关系如图所示。假设整个过程阻力恒定，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是( )
A. 小车的最大牵引力为1NB. 小车的额定功率为2W
C. 小车减速时的加速度大小为2m/sD. 前4m小车运动的时间为3s
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学做“探究平抛运动的特点”实验。
(1)为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择_____(填“实”或“空”)心小_____(填“铁”或“木”)球。
(2)关于本实验，下列说法正确的是( )
A.斜槽末端可以不水平
B.小球释放的初始位置越高越好
C.每次小球要从同一位置由静止释放
D.小球在做平抛运动时要靠近但不接触木板
(3)实验中，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸的固定情况与斜槽末端应是( )
A. B． C. D．
12.学校物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，当地的重力加速度大小为g。
(1)实验室有电磁打点计时器和电火花计时器，为减小实验误差，应优先选用__________(填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)。
(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示，O为打出的第一个点，A、B、C为依次打下的点，根据纸带上的数据，打点计时器打B点时，重物的速度大小为__________;从重物开始下落到打点计时器打下B点，重物重力势能的减少量ΔEp=__________，重物动能的增加量ΔEk=__________。若在实验误差允许的范围内满足ΔEk=ΔEp，则机械能守恒定律得到验证。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.飞镖是一项集竞技、健身及娱乐于一体的运动。某次训练中，一名运动员在距离一竖直飞镖盘前L=3m的位置，将一飞镖(视为质点)以大小v=15m/s的速度水平投出。取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。
(1)若飞镖的质量m=20g，以投出点所在的水平面为参考平面，求飞镖投出瞬间飞镖的机械能E；
(2)求飞镖插在飞镖盘上的位置与抛掷点的竖直距离ℎ。
14.某工厂生产流水线产品的传送轨道如图所示，AB为固定在竖直平面内的光滑14圆弧轨道，其半径R=0.8m。轨道与水平地面相切于B点，质量m=0.2kg的小球从A点由静止释放，通过水平地面BC滑上光滑固定曲面CD，取重力加速度大小g=10m/s2。
(1)求小球运动到最低点B时的速度大小vB；
(2)画出小球在B点的受力分析图，求小球在B点时圆弧轨道对小球的支持力大小N；
(3)若小球恰能到达最高点D，且D点到地面的高度ℎ=0.6m，求小球在水平地面BC上克服摩擦力所做的功W。
15.如图所示，半径R=2.5m的半圆轨道ABCD竖直固定，D点在圆心O点的正上方，是圆弧的最高点，固定圆管轨道NA与半圆轨道在最低点A平滑对接，管口N点的切线水平且N、O、B三点等高，劲度系数k=1×104N/m的水平轻质弹簧一端固定在竖直墙上的P点，当弹簧处于原长时，另一端正好处在N点。一质量m=2kg的小球(视为质点)置于N点且不与弹簧粘连，现移动小球压缩弹簧直到小球到达Q点，然后由静止释放小球，小球到达半圆轨道上的C点时刚好脱离轨道(此时仅由重力沿半径方向的分力提供向心力)。已知Q、N两点间的距离L=10cm，弹簧的弹性势能的表达式为Ep=12kx2(k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量)，取重力加速度大小g=10m/s2，不计一切摩擦，弹簧始终在弹性限度内。
(1)求小球通过A点时对半圆轨道的压力大小FN；
(2)若仅改变小球的质量，求在小球恰好能到达D点的情况下小球的质量m1(结果用分式表示)；
(3)求C点距B点的高度ℎ(结果用分式表示)。
答案解析
1.D
【解析】A.在最高点对汽车由牛顿第二定律有mg−FN=mv2R，解得FN=mg−mv2R，结合牛顿第三定律可知，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力，故A错误；
B.在水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力和细绳对小球的拉力，这两个力的合力提供小球做圆周运动的向心力，向心力并不是多出来的力，而是由某个力或某几个力的合力，甚至是某个力的分力提供的，故B错误；
C.在最高点，轻绳拉力最小为零时，杯子恰好过最高点，此时重力提供向心力，即mg=mv2L，可得最小速度v= gL，所以小球在最高点的速度不为零，故C错误；
D.火车经过外轨高于内轨的弯道时，若以设定好的速度通行，此时火车在转弯的过程中，所需向心力恰好由重力和铁轨对火车的支持力的合力提供，此种情况下车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选D。
2.B
【解析】由曲线运动条件可知，做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向，所受的合外力指向轨迹的凹侧，且合外力的方向和速度方向的夹角为钝角，由图可知导弹在图中B点的速度v和所受合外力F关系正确，故ACD错误，B正确。
3.C
【解析】【解答】
不计空气阻力，子弹只受重力作用；以相等间隔时间连续水平发射三颗子弹，则子弹做平抛运动，在相等的时间间隔内水平方向的位移相等；但竖直方向的位移不相等；则子弹在空中的排列形状应为C，故C正确，ABD错误。
4.D
【解析】A.水柱中的水在空中，加速度为重力加速度，处于完全失重状态，故A错误；
BC.水在竖直方向的分运动为竖直上抛运动，则水柱最高点离地越高，即ℎ越大，水在空中运动的时间越长，故BC错误；
D.水在竖直方向的分运动为竖直上抛运动，根据对称性可知，水从A点运动到B点的时间为从A点运动到最高点时间的2倍，故D正确。
故选D。
5.A
【解析】【分析】
由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得周期、角速度、线速度、向心加速度的表达式，根据表达式，结合轨道半径进行比较。
本题考查了万有引力定律在实际问题中的应用，要求学生掌握卫星围绕地球做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力，推导出各动力学参数与轨道半径的关系。
【解答】
由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得：GMmr2=mr4π2T2=mrω2=mv2r=ma；
A、卫星的周期为：T=2π r3GM，根据云海二号02组卫星的周期比地球同步卫星的周期小，可知云海二号02组卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，故A正确；
B、卫星的角速度为：ω= GMr3，根据云海二号02组卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可得“云海二号02组卫星的角速度大于同步卫星的角速度，故B错误；
C、卫星的线速度为：v= GMr，根据“云海二号02组卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可得云海二号02组卫星的线速度大于同步卫星的线速度，故C错误；
D、卫星的向心加速度为：a=GMr2，根据“云海二号02组卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可得云海二号02组卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，故D错误。
6.B
【解析】【分析】
小船的速度垂直河岸时渡河时间最短，求出渡河时间，再根据位移—时间关系求解上岸的地点与B点的距离。
本题考查小船渡河问题。根据合运动和分运动具有等时性，可以判断当船头正对河对岸航行时，渡河时间最短；船速大于水流速度，则当船头偏向上游航行时，合运动可以合到垂直于河岸，渡河航程最短为河宽。
【解答】
小船的速度垂直河岸时渡河时间最短，为t=dv1，靠岸地点与B点的距离x=v2t，又v1v2=k，解得x=dk，故B正确，ACD错误。
7.D
【解析】解：质量为1kg的物体做平抛运动，下落到距离地面5m高处时，有Δℎ=12gt2，解得：t=1s
物体重力的瞬时功率为P=mgvy=mggt，解得：P=100W，
故D正确，ABC错误。
故选：D。
8.AC
【解析】AB.重力做功与物体的运动路径无关，只与物体初、末位置的高度差有关，从A到B的高度差是H，所以皮球所受重力做的功为
WG=mgH
故A正确，B错误；
CD.由重力势能和重力做功的关系可知，从A到B重力势能变化为
ΔEp=−WG=−mgH
即皮球的重
9.AD
【解析】A.修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，边缘点的线速度大小相等，即A、B的线速度大小之比为1：1，故A正确；
B.A、B的线速度相等，根据线速度与角速度的关系有
ω=vr
则A、B的角速度大小之比为3：2，故B错误；
C.B、C的周期相等，对A、B根据角速度与周期的公式有
T=2πω
可知A、C的周期之比为2：3，故C错误；
D.根据向心加速度的公式
a=r4π2T2
可知A、C的向心加速度大小之比为9：4，故D正确。
故选AD。
10.BD
【解析】A.当关闭电源后只有阻力对小车做功，根据动能定理有
ΔEk=−fx
结合图像可知，阻力大小为
f=26−4N=1N
故小车的最大牵引力一定大于 1N ，故A错误；
B.小车的最大动能为
Ekmax=12mvm2=2J
解得
vm=2m/s
小车的额定功率为
P额=fvm=2W
故B正确；
C.关闭电源后，由牛顿运动定律可得
a=fm=1m/s2
故C错误；
D.设前4m小车运动的时间为 t ，对小车由动能定理有
P额t−fx=Ekmax−0
可得
t=3s
故D正确。
故选BD。
11.(1) 实 铁
(2)CD
(3)B

【解析】1)[1][2]为了减小空气阻力对小球的影响，要选择体积较小质量较大的小球，故选实心小铁球。
(2)A.斜槽末端必须水平，才能保证小球从斜槽末端飞出时初速度水平，故A错误；
B.小球释放的初始位置不能太高，因为越高，初速度越大，平抛运动的轨迹将不在白纸的范围内，故B错误；
C.为了保证小球的初速度相等，每次从斜槽同一位置由静止释放小球，故C正确；
D.实验时小球的平抛运动要靠近但不接触木板，防止摩擦改变小球的运动轨迹，故D正确。
故选CD。
(3)实验中，斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动，故方格纸因该水平竖直，坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在木板上的投影重合。
故选B。
12.(1)电火花计时器；(2)ℎ3−ℎ12T；mgℎ2；m(ℎ3−ℎ1)28T2
【解析】【分析】
本题考查机械能守恒定律的实验，熟悉实验原理是解题的关键。
(1)结合两种打点计时器的特征和实验要求分析即可选择；
(2)根据匀变速直线运动规律的推论得出打点计时器打B点时重物的速度，从而得出从重物开始下落到打点计时器打下B点，重物重力势能的减少量和动能的增加量。
【解答】(1)相同情况下，电火花计时器所受的阻力比电磁打点计时器所受的阻力小，则为减小实验误差，应优先选用电火花打点计时器；
(2)B为AC的时间中点，则打点计时器打B点时重物的速度vB=AC2T=ℎ3−ℎ12T，从重物开始下落到打点计时器打下B点，重物重力势能的减少量ΔEp=mg·OB=mgℎ2，重物动能的增加量ΔEk=12mvB2−0=m(ℎ3−ℎ1)28T2。
13.(1)以投出点所在的水平面为参考平面，此时飞镖的重力势能为0，则飞镖投出瞬间飞镖的机械能为
E=Ek+Ep=12mv2+0=2.25J
(2)飞镖投出后，水平方向做匀速直线运动，在空中运动的时间为
t=Lv=0.2s
飞镖在竖直方向做自由落体运动，则有
ℎ=12gt2
解得
ℎ=0.2m

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.(1)对小球从A点运动到B点的过程，根据动能定理有
mgR=12mvB2−0
解得
vB=4m/s
(2)小球在B点的受力分析图如图所示
在B点，根据牛顿第二定律可得
N−mg=mvB2R
解得
N=6N
(3)对小球从A点运动到D点的过程，根据动能定理有
mg(R−ℎ)−W=0
解得小球在水平地面BC上克服摩擦力所做的功
W=0.4J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.(1)设小球通过A点时的速度大小为 vA ，根据能量守恒可得
12kL2+mgR=12mvA2
解得
vA=10m/s
小球通过A点时，根据牛顿第二定律可得
F′N−mg=mvA2R
解得
F′N=100N
根据牛顿第三定律可知，小球通过A点时对半圆轨道的压力大小为
FN=F′N=100N
(2)设小球通过D点时的速度大小为 vD ，小球恰好能到达D点，则有
m1g=m1vD2R
根据能量守恒可得
12kL2−m1gR=12m1vD2
联立解得
m1=43kg
(3)设O、C两点的连线与竖直方向的夹角为θ，C点距N点的高度为ℎ，则有
csθ=ℎR
设小球通过点时的速度大小为 vC ，有
mgcsθ=mvC2R
根据能量守恒可得
12kL2=12mvC2+mgℎ
联立解得
ℎ=53m

【解析】详细解答和解析过程见【答案】