[物理][期末]广东省2023-2024学年高一下学期期末考试试题(解析版)

这是一份[物理][期末]广东省2023-2024学年高一下学期期末考试试题(解析版)，共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ部分非选择题（共46分）
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，只有一项符合题目要求。
1. 如图所示，实线为一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动的轨迹，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了，则物体从M点到N点的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物体在M点时的速度方向可能水平向右
B. 物体所受的水平恒力的方向一定水平向右
C. 物体一定做的是匀变速曲线运动
D. 物体的速率一定是先增大后减小
【答案】C
【解析】A．物体在M点时的速度方向沿轨迹的切线方向向上，故A错误；
BD．因为质点速度方向恰好改变了，可以判断恒力方向应为右下方，与初速度的方向夹角要大于小于，才能出现末速度与初速度垂直的情况，因此速度方向与合力方向先大于，后小于，速率先减小后增大，故BD错误；
C.。因为力为恒力，则物体做匀变速曲线运动，故C正确。
故选C。
2. 河水的流速随离一侧河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示。若要以最短时间渡河，则（ ）
A. 船渡河的最短时间是60s
B. 船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直
C. 船在河水中航行的轨迹是一条直线
D. 船在河水中的最大速度是3m/s
【答案】B
【解析】AB．由题图甲可知河宽300m，船头始终与河岸垂直时，船渡河的时间最短，则
故A错误，B正确；
C．由于船沿河漂流的速度大小始终在变化，故船的实际速度大小和方向也在时刻发生变化，船在河水中航行的轨迹是曲线，故C错误；
D．船沿河漂流的最大速度为4m/s，所以船在河水中的最大速度
D错误。
故选B。
3. 如图为某高速公路出口的ETC通道示意图。一汽车驶入通道，到达O点的速度，此时开始减速，到达M点时速度减至，并以4m/s的速度匀速通过MN区，汽车从O运动到N共用时10s，图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 汽车减速运动的加速度大小为
B. O、M间中点位置的速度为12m/s
C. O、M间的距离为32m
D. 汽车在ON段平均速度大小为8m/s
【答案】A
【解析】A．汽车减速运动的加速度大小为
选项A正确；
B．O、M间中点位置的速度为v，则
解得
选项B错误；
C．由图像可知，O、M间的距离为
选项C错误；
D．MN的距离为
xMN=4×6m=24m
汽车在ON段平均速度大小为
选项D错误
故选A。
4. 2022年左右我国将建成载人空间站，轨道高度距地面约，在轨运营10年以上，它将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地。设该空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动周期为，轨道半径为，万有引力常量为，地球半径为，地球表面重力加速度为。下列说法不正确的是（ ）
A. 地球的质量为
B. 空间站线速度大小为
C. 空间站的向心加速度为
D. 空间站的运行周期小于地球自转周期
【答案】B
【解析】A． 由万有引力等于向心力，可得
故A正确，不符合题意；
BC．由在地表
空间站
联立可得
故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．因为空间站轨道半径小于同步卫星轨道半径，根据开普勒第三定律可知，空间站的运行周期小于地球自转周期，故D正确，不符合题意。
故选B。
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. 如图所示，固定在地面上的半圆轨道直径水平，质点与半圆轨道的动摩擦因数处处一样，当质点从点正上方高处自由下落，经过轨道后从点冲出竖直上升，上升的最大高度为，空气阻力不计。当质点首次从点上方下落时，下列说法正确的是（ ）
A. 质点不能从点冲出半圆轨道
B. 质点能从点冲出半圆轨道，但上升的最大高度
C. 质点能从点冲出半圆轨道，但上升的最大高度
D. 无法确定能否从点冲出半圆轨道
【答案】B
【解析】质点第一次在半圆轨道中运动的过程，由动能定理有
为质点克服摩擦力做功大小，解得
，
即质点第一次在半圆轨道中运动损失的机械能为，由于第二次质点在半圆轨道中运动时，对应位置处速度变小，因此半圆轨道给质点的弹力变小，动摩擦因数不变，所以摩擦力变小，摩擦力做功小于，机械能损失小于，因此质点再次冲出点时，能上升的高度大于零而小于，故ACD错误，B正确。
故选B。
7. 如图所示，半径为1m的四分之三光滑圆轨道竖直固定在水平地面上，B点为轨道最低点，A点与圆心O等高。质量为1kg的小球（可视为质点）在A点正上方0.75m处静止释放，下落至A点时进入圆轨道，重力加速度g取，不计空气阻力，则（ ）
A. 小球在B点的动能为7.5J
B. 小球在A点受到轨道的弹力大小为10N
C. 小球上升过程中距地面的最大高度为1.75m
D. 小球离开轨道后将落至轨道B点
【答案】D
【解析】A．小球从释放到最低点，根据动能定理有
解得
J
故A错误；
B．小球从释放到A点，根据动能定理有
在A点，根据牛顿第二定律有
解得
N
故B错误；
C．设小球上升过程中距地面最大高度与圆心的连线和竖直方向的夹角为，则有
从B点到最高点，根据动能定理有
解得
最大高度为
m
故C错误；
D．假设小球离开轨道后将落至轨道B点，由C分析可知脱离轨道的速度为
m/s
根据斜抛的运动规律可知
解得
m=
可知小球离开轨道后将落至轨道B点，故D正确；
故选D。
二、多项选择题。本题共3小题，每小题6分，共18分。至少有2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. 如图所示，带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示，若不考虑其他力，则下列判断中正确的是（ ）
A. 若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电
B. 不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电
C. 若粒子是从B运动到A，则其加速度减小
D. 若粒子是从B运动到A，则其速度减小
【答案】BC
【解析】A B．做曲线运动的物体，所受合外力方向指向曲线的凹侧，其次粒子所受静电力与电场线的切线方向相反，所以不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电，A错误，B正确；
C．电场线密集的地方电场强度大，所以粒子在B点受到的静电力大，在B点时的加速度较大，若粒子是从B运动到A，则其加速度减小，C正确；
D．从B到A过程中，静电力与速度方向成锐角，静电力做正功，动能增大，速度增大， D错误。
故选BC
9. 如图所示，半径为R的内部光滑的半圆形轨道BC固定在水平面上，与水平面相切于B点，一质量为m的小球以初速度v0从距离B点为2R的A点向左运动进入半圆形轨道，小球从轨道最高点C离开后在空中做平抛运动，恰好在A点落地，重力加速度为g，下面说法正确的是（ ）
A. 小球进入半圆形轨道后，在半圆形轨道的最低点B处对轨道的压力等于mg
B. 小球在半圆形轨道最高点C处对轨道的压力为mg
C. 小球在半圆形轨道最高点C处对轨道的压力为0
D. 小球落地时速度方向与水平方向夹角的正切值为2
【答案】CD
【解析】离开C点做平抛运动，则竖直方向：

水平方向：
2R＝vCt
解得：
在C点由牛顿第二定律得：
F+mg＝
解得：
F＝0
由牛顿第三定律知对轨道的压力为0，设小球落地时速度方向与水平方向夹角为θ，则
从B到C的过程由动能定理得：
﹣mg•2R=
在最低点B处由牛顿第二定律得：
F﹣mg＝m
联立解得：
F＝6mg
由牛顿第三定律知对轨道的压力等于6mg
A. 小球进入半圆形轨道后，在半圆形轨道的最低点B处对轨道的压力等于mg与分析不符，故A项与题意不相符；
B. 小球在半圆形轨道最高点C处对轨道的压力为mg与分析不符，故B项与题意不相符；
C. 小球在半圆形轨道最高点C处对轨道的压力为0与分析相符，故C项与题意相符；
D. 小球落地时速度方向与水平方向夹角的正切值为2与分析相符，故D项与题意相符．
10. 电动汽车以其环保节能、加速快等优点越来越受到消费者的欢迎，为使汽车既有良好的加速性能，又能控制汽车的最大速度，电动汽车的车载智能系统介入汽车行驶过程。如图所示为某品牌汽车在一次起步时汽车牵引力与速度的关系，汽车的速度达到时电动机功率达到最大值。此后车载智能系统逐渐降低电动机功率，当电动机功率降至最大功率的50%时，汽车达到最大速度。已知汽车及乘员的总质量为，汽车行驶过程中受到的阻力与速度的关系为（），则汽车在起步直至达到最大速度的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车的加速度始终在减小
B. 汽车的加速度先不变后减小
C. 该汽车能达到的最大速度是
D. 汽车速度为时的加速度为
【答案】AD
【解析】AB．汽车的速度达到前的过程，根据牛顿第二定律可得
可知随着汽车速度的增大，汽车的加速度逐渐减小；汽车的速度达到到最大速度的过程中，根据牛顿第二定律可得
可知随着汽车速度的增大，牵引力的减小，汽车的加速度继续逐渐减小；故A正确，B错误；
C．设汽车能达到的最大速度为，此时牵引力等于阻力，电动机功率降至最大功率的50%时，则有
解得
故C错误；
D．汽车速度为时，根据牛顿第二定律可得
又
联立解得
故D正确。
故选AD。
第Ⅱ部分非选择题（共54分）
三、实验题，本题共2小题，共16分，答案或图必须填写在答题卡上指定区域的指定位置。
11. 图为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有：
A.将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平；
B.测出挡光条的宽度d；
C.分别测出滑块与挡光条的总质量M及托盘与砝码的总质量m；
D.将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离L；
E.由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间t；
F.改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t。已知重力加速度为g，请回答下列问题：
（1）本实验中____________（填“需要”或“不需要”）满足m远小于M。
（2）若某次测得挡光条到光电门的距离为L，挡光条通过光电门的时间为t，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了____________________；若系统机械能守恒，应满足____________________。（用实验步骤中各测量量符号表示）
（3）多次改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t，作出L随的变化图像如图所示，图线为过坐标原点的直线，如果在误差允许的范围内当地的重力加速度大小为g=__________时，可以判断槽码带动滑块运动过程中机械能守恒。（用题中已知量和测得的物理量符号表示）
【答案】（1）不需要 （2） （3）
【解析】
【小问1详解】
实验中需验证砝码及托盘减少的重力势能与系统增加的动能是否相等，并不需要测量拉力，故不需要满足m远小于M。
【小问2详解】
滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了
根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，滑块通过光电门时速度大小为
系统动能增加了
系统机械能守恒有
则系统机械能守恒成立的表达式是
【小问3详解】
由（2）可知系统机械能守恒成立的表达式是
整理得
图像的斜率为
解得当地的重力加速度大小为
12. 图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置．斜槽末端口N与小球离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放Q小球，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。
（1）关于实验条件的说法，正确的有______
A. 斜槽轨道末段N端必须水平
B. P小球可以从斜槽上不同位置无初速度释放
C. 斜槽轨道必须光滑
D. P小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
（2）该实验结果可表明______
A. 两小球落地速度的大小相同
B. P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同
C. 两小球在空中运动的时间相等
D. P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
（3）若用一张印有小方格（小方格的边长为）的纸记录P小球的轨迹，小球在同一初速平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，重力加速度，则P小球在b处的瞬时速度的大小为______m/s。
【答案】（1）AB （2）BC （3）1.25
【解析】
【小问1详解】
A．为使小球从斜槽末端飞出时初速度方向是水平，因此斜槽轨道末段N端必须水平，故A正确；
BD．这个实验只验证小球做平抛运动在竖直方向是自由落体运动，与水平方向无关，所以不需要每次实验小球离开水平槽时初速度相同，小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，故B正确，D错误；
C．斜槽轨道是否光滑，对实验没有影响，不需要必须光滑，故C错误。
故选AB。
【小问2详解】
BCD．该实验结果可表明：P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同，由于竖直方向的高度相同，所以两小球在空中运动的时间相等，故BC正确，D错误；
A．当小球落地时P小球还有水平方向的速度，则两小球落地速度的大小不可能相同，故A错误。
故选BC。
【小问3详解】
P小球在同一初速平抛运动，P小球在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向，由匀变速直线运动的推论，可有
代入数据解得
在水平方向的速度
在竖直方向，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，则有
则P小球在b处瞬时速度的大小为
四、计算题，本题共3小题，共38分，要求写出必要的文字说朗，方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位。答案或图必须填写在答题卡上指定区域的指定位置。
13. 捶丸起源于唐代的步打球，是一种以杖击球的体育活动，类似今天的高尔夫。如图所示，某次捶丸游戏中游戏者将可视为质点的小球从斜面顶端A点以水平初速度m/s击出，小球落到斜面上某点。已知斜面AB的长度m，倾角，不计空气阻力，取重力加速度大小m/s2。
（1）求小球在空中运动的时间t；
（2）求小球落到斜面前瞬间的速度大小；
【答案】（1）1s （2）m/s
【解析】
【小问1详解】
设小球的位移大小为，竖直方向上有
水平方向上有
代入数据得小球在空中运动的时间
【小问2详解】
小球落到斜面上时竖直方向的分速度大小
小球落到斜面前瞬间的速度大小
m/s
14. 如图所示，一轻绳连着一小球，悬挂于O点，现把小球拉开一角度后静止释放．设小球质量m=3kg，绳长L=4m，小球运动的最低点离地高度h=5m．
（1）若小球通过最低点的速度大小为v=2m/s，求此时绳的拉力大小；
（2）若轻绳能够承受的最大拉力为78N，求允许小球通过最低点的最大速率；
（3）若以（2）问的最大速率通过最低点时，轻绳恰好断裂，小球抛出，求小球平抛的水平位移大小．
【答案】（1）33N；（2）8m/s；（3）8m
【解析】（1）质点在最低点受到的拉力与重力提供向心力，则：
，
代入数据解得：
F=33N
（2）小球下摆到B点时，绳的拉力和重力提供向心力，
由牛顿第二定律的：
，
代入数据解得：
vm=8m/s
（3）绳子断后，小球做平抛运动，运动时间为t，
竖直方向：h=gt2，
水平方向，DC间距离：x=vmt，
代入数据解得：x=8m；
答：（1）若小球通过最低点的速度大小为v=2m/s，此时绳的拉力大小为33N；
（2）若轻绳能够承受的最大拉力为78N，允许小球通过最低点的最大速率为8m/s；
（3）若以（2）问的最大速率通过最低点时，轻绳恰好断裂，小球抛出，小球平抛的水平位移大小为8m．
15. 如图所示，在竖直平面内的斜面AB与水平传送带的左端平滑连接，水平传送带的右端与竖直面内圆心角为的光滑圆弧轨道CD在最低点C处平滑连接，整个装置固定。斜面高为、倾角为，传动带BC长为，以的速度逆时针转动，圆弧轨道的半径。将质量m为的小物块P从斜面上静止释放，小物块与斜面和传送带的动摩擦因数均为0.2。取重力加速度。求：
（1）若P从斜面高处释放，P滑至B处的速度大小；
（2）若P从斜面高处释放，物体P运动到D处的过程中摩擦力做功的大小；
（3）若P从斜面高的不同位置释放，以D点为坐标原点，P从D射出后，这些轨迹的最高点构成什么形状？
【答案】（1）；（2）8J；（3）见解析
【解析】（1）若P从斜面高处释放，小物块P在斜面下滑过程中，由动能定理有
解得P滑至B处的速度大小为
（2）物块在传送带上向右减速运动，加速度大小为
设小物块可以通过C点，根据运动学公式可得
解得小物块到达C处的速度大小为
则小物块从释放到C处的过程中根据动能定理有
可知物体P运动到D处的过程中摩擦力做功的大小为
J
（3）当P从斜面高处释放时，假设小物块可以到达D点，根据动能定理可得
解得
当释放时，小物块会从处射出，射出后做斜抛运动，全程有
解得D处的速度为
从D到最高处的时间为
以D为坐标原点，斜抛运动最高点时，水平坐标为
竖直坐标为
根据数学关系可得
故从D点射出后的最高点构成一条直线。