2023-2024学年江西省萍乡市高一（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年江西省萍乡市高一（下）期末物理试卷（含答案），共10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.下列结论中，正确的是( )
A. 若点电荷q1的电荷量大于点电荷q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力
B. 根据E=Fq可知，电场中某点的电场强度随q变大而变小
C. 根据E=Ud可知，电场强度与两点间电势差大小成正比
D. 根据UAB=WABq可知，电荷量为−1C的点电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差UAB为1V
2.如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，b是低轨道卫星，c是地球同步静止卫星，三颗卫星的轨道半径ra=rbA. a、b的动能比c的大B. a、b的线速度大小相等
C. a、b的向心加速度比c的小D. c的机械能比a、b多
3.在学校体育运动会铅球比赛项目中，某同学将同一个铅球两次投出的运动轨迹分别如图中曲线1、2所示。已知两次投掷中，铅球从同一高度以不同的角度出手，两次上升的最大高度相等，空气的阻力不计，下列说法正确的是( )
A. 铅球两次着地时重力的瞬时功率一定相等
B. 铅球两次着地时的速度一定相等
C. 铅球两次落地时的机械能一定相等
D. 铅球在空中运动过程中，重力两次做功的平均功率一定不相等
4.如图所示，点A，B，C在半径为r的同一圆周上，三点等分圆周，A点放置正点电荷，所带电荷量为+2Q3，B，C点放置负点电荷，所带电荷量为−Q3，静电力常量为k，则三个点电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
A. kQr2
B. kQ2r2
C. kQ9r2
D. 2kQ3r2
5.如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在开伞之前下落的高度为ℎ。在此过程中，运动员受到大小为0.2mg的恒定阻力作用，则下列说法正确的是( )
A. 运动员的重力势能减小了0.2mgℎB. 运动员的机械能减少了0.2mgℎ
C. 运动员克服阻力所做的功为0.8mgℎD. 运动员的动能减少了0.8mgℎ
6.如图，在匀强电场中有一虚线圆，ab和cd是圆的两条直径，其中ab与电场方向的夹角为60°，ab=0.2m，cd与电场方向平行，a、b两点的电势差Uab=20V。则( )
A. 电场强度的大小E=100V/m
B. b点的电势比d点的低5V
C. 将电子从c点移到d点，电场力做功为−40eV
D. 电子在a点的电势能小于在c点的电势能
7.进入冬季后，北方的冰雪运动吸引了许多南方游客。如图为雪地转转游戏，人乘坐雪圈(尺寸大小忽略不计)绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上做匀速圆周运动。已知绳子悬挂在离地高为3m，半径为3m的水平转盘的边缘，且绳子长为5m。运动时，绳与水平杆垂直，则雪圈(含人)( )
A. 线速度大小为8m/sB. 线速度大小为14m/s
C. 加速度大小为16m/s2D. 加速度大小为20m/s2
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.质量为m的汽车由静止启动后沿平直路面行驶，汽车牵引力随速度变化的F−v图像如图所示，设汽车受到的阻力f保持不变，则( )
A. 0B. v1C. 汽车在运动过程中输出功率保持不变
D. 该过程中汽车的最大输出功率等于fvm
9.如图所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，弹簧的劲度系数为k，原长为l。质量为m的铁球由弹簧的正上方ℎ高处自由下落与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为x时，铁球下落到最低点。不计空气阻力，重力加速度为g，则此过程中，下列说法正确的是( )
A. 铁球下落到距地面高度为l时动能最大
B. 铁球下落到距地面高度为l−mgk时动能最大
C. 弹簧弹性势能的最大值为mgx
D. 弹簧弹性势能的最大值为mgℎ+x
10.如图所示，质量为M=2kg、长度为L=1m的木板静止在光滑的水平面上，质量为m=1kg的物块(视为质点)放在木板的最左端，物块和木板之间的动摩擦因数μ=0.1。现用一水平恒力F=2N作用在物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动。当木板运动的位移为x时，物块刚好滑到木板的最右端，则在这一过程中( )
A. 木板受到的摩擦力方向水平向右
B. 木板通过的位移x=1m
C. 摩擦力对物块做的功与摩擦力对木板做功的代数和为零
D. 物块和木板增加的机械能为3J
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某物理兴趣小组利用如图甲所示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个固定在绝缘支架上带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作：
步骤一：把系在丝线上的同一带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大(或减小)小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。
(1)图甲中实验采用的方法是_____(填正确选项前的字母)。
A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法
(2)图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)接着该组同学进行如下探究：如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个电荷量不变的小球B，缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ1，改变小球A的电荷量，重复以上实验步骤，测出悬线偏离竖直方向的夹角为θ2。若两次实验中A球的电荷量分别为q1和q2，θ1、θ2分别为30°和45°，则q1q2=____。
12.如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过滑轮与质量为m的钩码相连，绳子的悬挂点与拉力传感器相连，滑块上遮光条宽度为d、实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为Δt，拉力传感器的读数为F。不计滑轮的质量，不计滑轮轴、滑轮与轻质细绳之间的摩擦。
(1)甲同学用上述装置研究系统(含滑块、钩码)机械能守恒。
①关于实验操作和注意事项，下列说法正确的是____。
A.气垫导轨必须水平放置
B.钩码的质量要远小于滑块质量
C.本实验需要用刻度尺测量出钩码下落的高度ℎ
②设滑块由静止开始的释放点与光电门的距离为L、遮光条通过光电门的时间为Δt，则满足关系式____(用已知量符号表示)时，运动过程中系统机械能守恒。
(2)乙同学用该装置“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”，实验时记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间Δt，测得多组L和Δt值。应用图像法处理数据时，为了获得线性图像应作图像____(选填“L−1Δt、L−1Δt2或L−Δt2”)，该图像的斜率k=____。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.体育课上，排球专项的甲、乙两位同学在进行垫球训练。甲同学在距离地面高ℎ1=2.7m处将排球击出，球的初速度沿水平方向，大小为v0=8m/s；乙同学在排球离地ℎ2=0.9m处将排球垫起。已知排球质量m=0.3kg，取重力加速度g=10m/s2。不计空气阻力。求：
(1)排球被垫起前在水平方向飞行的距离x；
(2)排球落到乙同学手臂上瞬间的速度大小及方向。
14.如图所示，光滑绝缘细杆沿竖直方向固定，其底端O固定一带正电的点电荷。一质量为m、电荷量为+q的小球，中心开孔套在杆上，孔径比杆的直径略大，小球恰能静止在距O点为ℎ的A点。现将小球移至距O点为1.5ℎ的B点由静止释放，小球运动至A点时速度大小为v。已知重力加速度为g，静电力常量为k，求：
(1)O点处点电荷在A处的场强大小和方向；
(2)小球在B点释放时的加速度大小a；
(3)以B点为零电势，A点的电势大小。
15.如图所示，一质量为m=0.5kg的小物块(可视为质点)置于一光滑倾斜直轨道上。倾斜直轨道足够长且与光滑平台平滑连接，在平台的右端有一传送带，AB长LAB=2.5m，物块与传送带间的动摩擦因数μ1=0.4，与传送带相邻的粗糙水平面BC长LBC=2m，它与物块间的动摩擦因数μ2=0.2，在C点右侧有一半径为R的光滑竖直面内的半圆弧CEF与BC平滑连接。半圆弧的直径CF与BC垂直，点F处有一固定挡板，物块撞上挡板后会以原速率反弹回来。若传送带以v=4m/s的速率顺时针转动，不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失。现将小物块从P点沿直轨道下滑，初速度v0= 11m/s，小物块恰能滑到与圆心等高的E点，P点与平台的高度差为1.25m，g取10m/s2。
(1)求小物块第一次到达A处时的速度大小；
(2)小物块第一次通过传送带产生的热量；
(3)若小物块由静止释放，可通过调节小物块释放时的高度，使小物块与挡板只碰一次，且碰后不脱离圆弧轨道，求其高度的可调节范围。
参考答案
1.D
2.B
3.A
4.A
5.B
6.C
7.D
8.AD
9.BD
10.ABD
11.(1)B
(2)增大
(3) 36

12.(1) A 12mgL=12M(dΔt)2+18m(dΔt)2
(2) L−1(Δt)2 Md22F

13.(1)排球竖直方向做自由落体运动，有
ℎ1−ℎ2=12gt2
解得
t=0.6s
水平方向做匀速直线运动，飞行的距离为
x=v0t
解得
x=4.8m
(2)排球落到乙同学手臂上瞬间竖直方向速度大小
vy=gt
解得
vy=6m/s
排球落到乙同学手臂上瞬间的速度大小为
v= v02+vy2
解得
v=10m/s
设排球落到乙同学手臂上的速度方向与水平方向夹角为 θ ，则
tanθ=vyv0=34
解得
θ=37∘

14.(1)小球最开始静止在A点，由受力平衡有
mg=qEA
解得
EA=mgq
场强方向竖直向上。
(2)小球最开始静止在A点，由受力平衡有
mg=kQqℎ2
小球在B点由静止释放时，由牛顿第二定律有
mg−kQq32ℎ2=ma
解得
a=59g
(3)小球由B运动到A，由动能定理有
12mgℎ+qUBA=12mv2
解得
UBA=mv2−gℎ2q
又由
UBA=φB−φA
解得
φA=mgℎ−v22q

15.(1)小物块从P点下滑至A点，由动能定理
mgℎ=12mvA2−12mv02
解得
vA= 6m/s
(2)小物块在传送带上，由牛顿第二定律
μmg=ma1
解得
a1 =4m/s2
设小物块在传送带上向右减速到与传送带共速的位移为x
v2−vA2=−2a1x
解得
x=2.5m
因为x=LAB，所以小物块到达B处时的速度大小是4m/s，则小滑块运动的时间
t=vB−vA−a=0.5s
传送带运动的位移
x1=vt=2m
产生的热量
Q=μmgx−x1=1J
(3)对物块第一次由B点恰好运动到E点的过程，由动能定理
−μ2mgLBC−mgR=0−12mvB2
解得
R=0.4m
①最小的下滑高度，对应于物块恰好与挡板碰撞，在F点有
mg=mvF2R
解得
vF=2m/s
由开始下滑到恰好与板相碰过程中，动能定理
mgℎ−2R−μ1mgLAB−μ2mgLBC=12mvF2
解得
ℎ=2.4m
②最大的下滑高度，对应于物块与挡板相碰后，再次沿半圆弧CEF上滑时恰好到达E点，对全程由动能定理
mgℎ−R−μ1mg×3LAB−μ2mg×3LBC=0
解得
ℎ=4.6m
综上所述小物块释放时的高度范围为
2.4m≤ℎ≤4.6m