还剩12页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
2022-2023学年河北省邢台市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
展开
这是一份2022-2023学年河北省邢台市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.一位质量为60kg的同学从一楼走到五楼的时间为一分钟，已知每层楼的高度约为3m，重力加速度g取10m/s2。则该同学上楼过程克服重力做功的平均功率约为( )
A. 12WB. 15WC. 120WD. 150W
2.5月1日，2023职业男篮对抗赛(中国⋅邯郸站)在邯郸市综合体育馆拉开战幕。运动员某次投篮，篮球的运动过程简化如图所示，已知篮球的质量为m，投出时篮球的初速度为v0，距离篮框的竖直距离为h，忽略篮球运动过程中的空气阻力，取篮框所在的平面为零势能面，篮球可看成质点。则下列说法正确的是( )
A. 篮球刚抛出时的重力势能为 mgh
B. 篮球刚进入篮框时的机械能为 12mv02
C. 篮球在最高点的机械能大于 12mv02−mgh
D. 篮球从投出至进框的过程中，动能的变化量与对应时间的比值先变小后增大
3.在实验室中有两个定值电阻R1和R2，小明同学对两个电阻串联和并联的伏安特性进行了测量，分别为图中的图线1和2，则以下定值电阻R1和R2满足要求的是( )
A. R1=10ΩR2=10Ω
B. R1=10ΩR2=20Ω
C. R1=20ΩR2=30Ω
D. R1=30ΩR2=40Ω
4.如图所示，小明同学玩荡秋千，家长将小明拉到距最低点高度差0.9m的位置后静止释放。已知秋千的两根绳长均为5m，小明和秋千的总质量为25kg。当小明第一次荡到最低点时，速度大小为4m/s，重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是( )
A. 最低点位置每根绳子平均承受的拉力为340N
B. 最低点位置每根绳子平均承受的拉力为165N
C. 从释放至第一次荡到最低点的过程，重力做功为270J
D. 从释放至第一次荡到最低点的过程，克服阻力做功为100J
5.如图，用两根绝缘细绳把两个带同种电荷的小球A、B竖直悬挂在一点。两小球静止时，恰好位于同一水平面，细绳与竖直方向的偏角分别为α、β，已知小球A、B的质量和电荷量分别为mA、mB、qA、qB，若偏角α>β。则下列说法正确的是( )
A. A、B两球的质量一定满足mA>mBB. A、B两球的质量一定满足mAC. A、B两球的电荷量一定满足qA>qBD. A、B两球的电荷量一定满足qA6.图为研究影响平行板电容器大小因素实验时的操作示意图，下列说法符合实际情况的是( )
A. 进行如图甲所示的操作时，平行板电容器的电容增大
B. 进行如图乙所示的操作时，平行板电容器的电容增大
C. 进行如图丙所示的操作时，若插入的是电介质，平行板电容器的电容增大
D. 进行如图丙所示的操作时，若插入的是金属板，平行板电容器的电容减小
7.汛期将至，南方多地开展抗洪抢险救援实战演练。某次实战演练中，战士们驾驶摩托艇从岸边A点出发去解救被困于对岸的人员。已知河岸是平直的，河水沿江向下游流去，水流速度为v1，摩托艇在静水中的航速为v2，且v2=2v1，河的宽度为L，如果战士们在最短的时间内到达对岸，则摩托艇登陆点离A点的距离为( )
A. 3L2B. 3L2C. 5L2D. 3L
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.北京时间2023年5月30日18时22分，翘盼已久的神舟十五号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十六号航天员乘组入驻“天宫”。已知“天宫”距离地面的平均高度约为h=390km，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，引力常量为G。根据以上四个数据，下列物理量可以求出的是( )
A. 地球的质量B. 地球的公转周期
C. “天宫”运行的周期D. 地球对航天员桂海潮的万有引力
9.空间中分布有一电场，一负电荷仅在电场力的作用下在电场中做直线运动。其v−t图像如图所示。则下列说法正确的是( )
A. t1时刻所在位置的电场强度大于t2时刻所在位置的电场强度
B. t1时刻所在位置的电场强度小于t2时刻所在位置的电场强度
C. t1时刻所在位置的电势高于t2时刻所在位置的电势
D. t1时刻所在位置的电势低于t2时刻所在位置的电势
10.电荷量分别为2q和−q(q>0)的电荷分别置于 A、B两点，虚线是以AB为直径的一个半圆，C、D为其三等分点，O为圆心。下列说法正确的是( )
A. O点的电场强度比C点的电场强度大
B. O点的电场强度比D点的电场强度大
C. C点的电场强度与D点的电场强度之比为 13: 7
D. C点的电场强度与D点的电场强度之比为 37: 13
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.学校举行“利用生活中的物品进行物理实验”活动，某实验小组设计通过手机拍摄小球自由下落的视频，得到分帧图片来验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。
实验步骤如下：
①将毫米刻度尺固定在竖直墙壁上，手机固定在手机支架上，调整好摄像头的视野位置；
②打开手机摄像功能，开始摄像；
③用手捏住小球，使其下端位于刻度尺零刻度处，松手，小球自由下落；
④停止拍摄，对视频进行分帧处理，选取合适的分帧图片，处理数据。
数据处理时每隔0.08s取一张分帧图片，选取连续获取的三帧图片，并从图中刻度尺上读出小球最下端对应刻度分别为：第一帧3.63cm、第二帧12.76cm、第三帧29.23cm；
(1)小球在第二帧图片所示位置时的速度v=______m/s(结果保留三位有效数字)；
(2)设从0刻度到第二帧对应位置时下落高度为H，重力加速度为g，若要验证机械能守恒，则v、H、g需满足表达式______；
(3)实验组对数据进一步处理，根据得到的信息推测出小球重力势能的减少量稍小于动能的增加量，出现这一结果的可能原因是______。
A.存在空气阻力
B.实际释放位置在0刻度上方
C.刻度尺放置得有些倾斜
12.实验室有一捆金属丝，某实验小组对其电阻率进行测量。设计测量方案如下：
①用多用电表粗测金属丝电阻值；
②选取合适实验器材，用伏安法测得多组金属丝的电压U和对应电流I，并画出其U−I图像；
③用刻度尺测量连入电路的金属丝平均长度L；
④用螺旋测微器测量金属丝平均直径d；
⑤根据测得的数据计算该金属丝的电阻率。
(1)某次直径d的测量如图1所示，则此次读数为______ mm；
(2)图2为多用电表“×1”挡测得的数据，若用伏安法测电阻时所用电源电动势3V、内阻不计，实验电路图如图3所示，请结合以上信息在图4中进行实物连线；
(3)若②中画出的U−I图像为一条过原点的倾斜直线，斜率为k，则金属丝的电阻率ρ=______。
四、简答题：本大题共3小题，共39分。
13.移居火星是人类的梦想，我国计划2033年后载人登陆火星，若宇航员抵达火星球表面后，为了进一步测定火星的质量，做了如下实验：在火星极地处将一个小球以一定速度水平抛出，经过时间t小球落回地面，下落的高度为L。已知引力常量为G，火星的半径为R，阻力忽略不计。求：
(1)火星的质量M；
(2)火星的第一宇宙速度v。
14.虚线MN、PQ间存在如图所示的竖直匀强电场，质子从a点由静止开始经电压U=5.0×103V的电场加速后，从b点垂直进入匀强电场中，从虚线PQ的某点c(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成45∘角。已知MN、PQ间距为d=50cm，质子的比荷是1.0×108C/kg，不计质子重力。求：
(1)竖直匀强电场的电场强度大小；
(2)b、c两点间的电势差Ubc。
15.如图所示，有一水平足够长的传送带，以v1=4m/s的速度沿顺时针方向匀速运转，传送带右端与一光滑水平轨道平滑连接，轨道的右端固定有一个挡板，一质量m=2kg的小滑块以v2=5m/s的速度从传送带右端冲上传送带，在传送带上减速到零，后反向运动并在水平轨道右端与挡板发生碰撞，假设每次碰撞后小滑块的动能减为碰前的四分之一，小滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，已知当n足够大时，有1+12+14+⋯⋯+12n=2。求：
(1)小滑块在传送带上第一次减速到零的位置距传送带右端的距离x1；
(2)从开始到第一次与挡板碰撞前，小滑块与传送带之间摩擦产生的热量Q；
(3)从开始到小滑块最终静止的过程，电动机多消耗的电能E。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：根据功率的定义：P=Wt=mght
其中t=60s，h=4×3m=12m，代入数据解得平均功率：P=120W，故ABD错误，C正确。
故选：C。
根据力的方向与位移方向间的夹角可确定重力做负功，根据功的定义可计算该同学克服重力所做功，再由功率的定义求平均功率。
本题主要考查了功的定义和功率的定义，注意人爬楼是人克服重力做功，另外要知道一楼到五楼的高度为四个楼层的高度。
2.【答案】D
【解析】解：A、取篮框所在的平面为零势能面，刚抛出时篮球在篮框下方，重力势能是负值，则篮球刚抛出时的重力势能为−mgh，故A错误；
BC、篮球在抛出时的机械能为12mv02−mgh，且运动过程中，只有重力做功，篮球机械能守恒，所以篮球在最高点的机械能等于12mv02−mgh，故BC错误；
D、根据动能定理知，合外力做功等于动能的变化，篮球抛出后只有重力做功，动能的变化量与对应时间的比值即重力做功的功率。由于篮球在竖直方向上先减速后加速，所以重力的功率先减小后增大，故D正确。
故选：D。
根据篮球相对于零势能面的高度确定篮球刚抛出时的重力势能；篮球刚进入篮框时的机械能等于重力势能与动能之和；忽略篮球运动过程中的空气阻力，篮球机械能守恒，根据机械能守恒定律求篮球在最高点的机械能；动能的变化量与对应时间的比值即重力做功的功率，根据篮球竖直方向的运动情况分析。
解答本题时，要掌握动能定理和机械能守恒定律，知道动能的变化量与对应时间的比值等于合外力做功的功率。
3.【答案】A
【解析】解：由伏安特性曲线可知，定值电阻 R1和 R2串联、并联后的阻值之比为4：1，则可知
(R1+R2):R1R2R1+R2=4:1
整理解得
R1=R2
故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据伏安特性曲线求出串并联电路电阻的比值大小，再根据串并联电阻公式求出各电阻大小。
本题考查的是伏安特性曲线的知识，且需熟练掌握串并联电阻的计算公式。
4.【答案】B
【解析】解：AB.当小明第一次荡到最低点时，绳的拉力与重力的合力提供向心力，设每根绳子拉力为T，根据牛顿第二定律可得：
2T−mg=mv2l
解得：T=165N，故A错误，B 正确；
CD.从释放至第一次荡到最低点的过程，根据动能定理可得
mgh−W阻=12mv2−0
其中，重力做功为：
WG=mgh=25×10×0.9J=225J
所以克服阻力做功为：
W阻=25J，故CD错误。
故选：B。
对小明进行受力分析，在最低点时小明受到的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得出拉力的大小；理解各个力的做功情况，根据动能定理完成分析。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，熟悉物体的受力分析，结合牛顿第二定律和动能定理即可完成分析。
5.【答案】B
【解析】解：AB.两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，大小相等，方向相反；两个小球均受重力、静电力F和拉力T，根据平衡条件得：tanα=FmAg，tanβ=FmBg
由于α>β
则：mA故A错误，B正确；
CD.由于 A、B两球所受的库仑力为相互作用力，大小一定相等，所以A、B两球的电荷量关系无法确定，故CD错误。
故选：B。
两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，它们是大小相等，方向相反的．两个小球均受重力、库仑力和拉力，然后结合共点力平衡分析即可。
本题切入点在两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，等大、反向，作用在同一条直线上。
6.【答案】C
【解析】解：A、根据平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd，知图甲中电容器两极板正对面积S减小，电容C减小，故A错误；
B、根据平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd，知图乙中增大两极板之间的距离d，电容C减小，故B错误；
C、根据平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd，知在两极板之间插入电介质，介电常数增大，电容C增大，故C正确；
D、在两极板之间插入金属板，等效于减小两极板间的距离d，电容C增大，故D错误。
故选：C。
根据平行板电容器电容的决定式为C=εrS4πkd，分析电容的变化情况。
本题考查电容器动态变化问题，要理解平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd，会用控制变量法进行动态变化分析。
7.【答案】C
【解析】解：要使摩托艇在最短的时间内到达对岸，则摩托艇的船头垂直于河岸方向航行时，在垂直河岸方向
L=v2t
在沿着河岸的方向
x=v1t
设摩托艇登陆点离A点的距离为s，由位移的合成与分解得：
s= L2+x2
解得：s= 5L2，故ABD错误，C正确。
故选：C。
当摩托艇的船头垂直于河岸方向航行时，到达岸上的时间最短，由L=vt求出到达河岸的最短时间，然后求出摩托艇登陆的地点到O点的距离。
本题关键是找到合运动与分运动，知道摩托艇在水中参与了两个方向的运动，知道船头的指向与河岸垂直时渡河时间最短。
8.【答案】AC
【解析】解：A、根据在地球表面物体受到的万有引力等于重力
GMmR2=mg
得出地球的质量为
M=gR2G
可知能够求出地球质量，故A正确；
B、根据题目中所给出的信息无法求解地球公转的周期，故 B错误；
C、“天宫”运行时受到的万有引力提供向心力
GMm(R+h)2=m(R+h)4π2T2
联立可得“天宫”运行的周期
T=2π (R+h)3GM
故C正确；
D、根据万有引力的公式F=GMmr2，可知要求地球对航天员桂海潮的万有引力，需要知道航天员桂海潮的质量，故 D错误。
故选：AC。
根据在地球表面万有引力等于重力求出地球的质量；
分析题目的条件直接判断是否求解地球公转的周期；
以“天宫”为研究对象，根据万有引力提供向心力求出“天宫”的运行周期；
根据万有引力的公式判断是否能求出地球对航天员桂海潮的万有引力。
本题考查了万有引力定律的应用，解决本题的关键是理解万有引力提供向心力的模型以及黄金代换。
9.【答案】AD
【解析】解：AB.v−t图像的斜率表示加速度，由图可知t1时刻加速度大于t₂时刻加速度，因电荷仅在电场力作用下运动，根据牛顿第二定律qE=ma可知，t₁时刻所在位置的电场强度大于 t2时刻所在位置的电场强度，故A正确，B错误；
CD.由图可知，从t1到 t2电荷的速度越来越大，电场力做正功，电势能减小，因为电荷带负电，所以电荷在往高电势的方向运动，即t1时刻所在位置的电势低于t2时刻所在位置的电势，故C错误，D正确。
故选：AD。
根据v−t图像的斜率得出电荷的加速度，结合牛顿第二定律得出不同位置的场强；
电荷做加速运动，动能增大，则电势能减小，结合电荷的电性分析出电势的高低。
本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，理解图像的物理意义，结合牛顿第二定律和能量的转化关系即可完成分析。
10.【答案】ABD
【解析】解：设AB间的距离为2r，则AD、BC间的距离为 3r，根据点电荷场强公式E=kqr2可知，带电量为2q的电荷在O、C、D点产生的场强大小分别为2kqr2、2kqr2、2kq3r2，带电量−q的电荷在O、C、D点产生的场强大小分别为 kqr2、kq3r2、kqr2，两电荷在O点的场强方向相同，O点的合场强大小为 E=3kqr2；两电荷在C点的场强方向相互垂直，则C点的合场强大小为EC= (2kqr2)2+(kq3r2)2= 373⋅kqr2；两电荷在D点的场强方向相互垂直，则D点的合场强大小为ED= (2kq3r2)2+(kqr2)2= 133⋅kqr2，则EO>EC>ED，EC:ED= 37: 13，故ABD正确，C错误。
故选：ABD。
根据点电荷场强公式以及电场的叠加原理分析电场强度的大小，并求电场强度之比。
解答本题时，要知道电场强度是矢量，其合成与分解满足平行四边形定则。同时，要掌握点电荷场强公式E=kqr2。
11.【答案】1.60v22=gH BC
【解析】解：(1)第二帧为第一帧与第三帧的中间时刻，速度为：
v=H3−H12T
代入数据计算得：v=1.60m/s
(2)验证机械能守恒即
mv22=mgH
故满足v22=gH即可；
(3)A.存在空气阻力会使得动能增加量小于重力势能减少量，故A错误；
B.实际释放位置在 0刻度上方，则高度 H读取偏小，可能出现题目中的现象，故B正确；
C.刻度尺竖直放置不倾斜时，忽略空气阻力的情况下
12m(H3−H12T)2=mgH
刻度尺放置有些倾斜，尺子与竖直方向夹角为θ时，读取的刻度值 H 与实际高度 h的关系为
H=hcsθ
则机械能守恒满足
12m(h3−h12T)2=mgh
则12m(H3−H12T)2cs2θ=mgHcsθ
因此可得对于测量值
ΔEk=12m(H3−H12T)2>mgH=ΔEp，故C正确。
故选：BC。
故答案为：(1)1.60；(2)v22=gH；(3)BC
(1)根据运动学公式得出小球的瞬时速度；
(2)根据机械能守恒定律分析出需要满足的关系式；
(3)根据实验原理分析出实验误差出现的可能原因。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式和机械能守恒定律即可完成分析。
12.【答案】1.415πkd24L
【解析】解：(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm，直径d=1mm+41.5×0.01mm=1.415mm
(2)电源电动势为 3V，电压表量程选3V；由图2可得用多用电表粗测金属丝电阻值为6Ω，根据欧姆定律，通过金属丝的电流I=URx=36A=0.5A，电流表量程选0.6A，再根据图3的电路图连接的实物图如图所示：
(3)根据欧姆定律得U=R⋅I
因此U−I图像的斜率k=R
根据电阻定律率公式可得R=ρLS=ρL14πd2=4ρLπd2
联立解得电阻率为ρ=πkd24L
故答案为：(1)1.415；(2)见解析；(3)πkd24L。
(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm，测量值=固定刻度对应示数(mm)+可动刻度读数(估读一位)×精确度；
(2)根据电源电动势选择电压表的量程，根据欧姆定律求解通过待测电阻的电流，然后选择电流表的量程，再根据电路图连接实物图；
(3)根据欧姆定律求解U−I函数，结合U−I图像斜率的意义求电阻；根据电阻定律求金属丝的电阻率。
本实验考查了金属丝电阻的测量。在连接实物图时要确定电压表、电流表量程的选择；要掌握螺旋测微器和欧姆表的读数规则。
13.【答案】解：(1)小球做平抛运动，在竖直方向有：
L=12gt2
小球在极地处，根据万有引力等于重力得：
GMmR2=mg
解得：M=2LR2Gt2
(2)根据万有引力定律提供向心力得：
GMmR2=mv2R
解得：v= 2LRt
答：(1)火星的质量为2LR2Gt2；
(2)火星的第一宇宙速度为 2LRt。
【解析】(1)根据竖直方向上的运动特点得出加速度的大小，结合万有引力和重力的等量关系得出火星的质量；
(2)理解第一宇宙的物理意义，结合牛顿第二定律列式完成分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解平抛运动的特点，掌握理解第一宇宙的物理意义，结合牛顿第二定律即可完成分析。
14.【答案】解：(1)质子在电场中加速，由动能定理得
qU=12mv02
解得：v0=1.0×106m/s
质子在竖直匀强电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，有
d=v0t
竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，有
vy=at
由题意可知：tan45∘=vyvx
由牛顿第二定律得
qE=ma
联立解得：E=2×104 V/m
(2)质子做类平抛运动过程，由动能定理得
qUbc=12m(v02+vy2)−12mv02
解得：Ubc=5.0×103V
答：(1)竖直匀强电场的电场强度大小为2×104V/m；
(2)b、c两点间的电势差Ubc为5.0×103V。
【解析】(1)研究质子在电场中加速过程，利用动能定理求出质子加速获得的速度。质子在竖直匀强电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据分运动规律和牛顿第二定律求电场强度大小；
(2)根据动能定理求b、c两点间的电势差Ubc。
对于带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线索展开：其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，由牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等；其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答。
15.【答案】解：(1)小滑块在传送带上第一次减速到零，由动能定理可得：−μmgx1=0−12mv22
解得：x1=2.5m
(2)小滑块在传送带上第一次减速到零的时间为 t0，物块在传送带上的加速度为 a，此过程传送带位移为 x0，此过程产生的热量为 Q0，则可得：v2=at0
根据牛顿第二定律有：a=μg
传送带的位移：x0=v1t0
摩擦生热：Q0=μmg(x1+x0)
小滑块反向加速至皮带共速后匀速到达传送带右端，加速时间为 t1，此过程传送带位移和物块位移分别为x11、x1，此过程产生的热量为 Q1，则可得：v1=at1
位移分别为：x11=v1t1，x1=v12t1
摩擦生热：Q1=μmg(x11−x1)
总热量：Q=Q0+Q1
代入数据可得：Q=81J
(3)分析可知，从开始到小滑块最终静止的过程中，小滑块给传送带的摩擦力对皮带一直做负功，则对传送带由动能定理可得：W电−μmgx=0
W电=E
由第(2)问中的分析可知，小滑块第一次与挡板碰前的速度为 v1，碰后动能变为原来四分之一，则可知速度大小变为v12，方向反向，一段时间后冲上传送带先匀减速后匀加速，以原速度大小返回传送带右端，在传送带上运动时间为 t2，有：t2=v1μg
滑块与挡板发生第二次碰撞到第三次碰前，在传送带上运动时间为t3，则有：t3=12t2
依次类推⋅⋅⋅
滑块和传送带之间有摩擦力的过程，传送带的位移为：x=v1(t0+t1+t2+t22+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+t22n)
代入数据解得：E=136J
答：(1)小滑块在传送带上第一次减速到零的位置距传送带右端的距离x1为2.5m；
(2)从开始到第一次与挡板碰撞前，小滑块与传送带之间摩擦产生的热量Q为81J；
(3)从开始到小滑块最终静止的过程，电动机多消耗的电能E为136J。
【解析】(1)物块从冲上传送带到减速到零过程中，由动能定理列方程，可求出物块向右移动的位移；
(2)根据运动学公式求出物块在传送带上运动的时间，即可求得物块从冲上到相对静止的两段相对传送带的滑行距离，根据摩擦生热的公式求热量；
(3)求出物块在传送带上滑动时，传送带的总位移，多消耗的电能就是传送带克服摩擦力所做的总功。
本题主要考查动能定理、牛顿第二定律、运动学公式、能量守恒定律等内容；解答时要首先确定一个正方向。涉及相对位移问题，往往根据能量守恒定律处理。
1.一位质量为60kg的同学从一楼走到五楼的时间为一分钟，已知每层楼的高度约为3m，重力加速度g取10m/s2。则该同学上楼过程克服重力做功的平均功率约为( )
A. 12WB. 15WC. 120WD. 150W
2.5月1日，2023职业男篮对抗赛(中国⋅邯郸站)在邯郸市综合体育馆拉开战幕。运动员某次投篮，篮球的运动过程简化如图所示，已知篮球的质量为m，投出时篮球的初速度为v0，距离篮框的竖直距离为h，忽略篮球运动过程中的空气阻力，取篮框所在的平面为零势能面，篮球可看成质点。则下列说法正确的是( )
A. 篮球刚抛出时的重力势能为 mgh
B. 篮球刚进入篮框时的机械能为 12mv02
C. 篮球在最高点的机械能大于 12mv02−mgh
D. 篮球从投出至进框的过程中，动能的变化量与对应时间的比值先变小后增大
3.在实验室中有两个定值电阻R1和R2，小明同学对两个电阻串联和并联的伏安特性进行了测量，分别为图中的图线1和2，则以下定值电阻R1和R2满足要求的是( )
A. R1=10ΩR2=10Ω
B. R1=10ΩR2=20Ω
C. R1=20ΩR2=30Ω
D. R1=30ΩR2=40Ω
4.如图所示，小明同学玩荡秋千，家长将小明拉到距最低点高度差0.9m的位置后静止释放。已知秋千的两根绳长均为5m，小明和秋千的总质量为25kg。当小明第一次荡到最低点时，速度大小为4m/s，重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是( )
A. 最低点位置每根绳子平均承受的拉力为340N
B. 最低点位置每根绳子平均承受的拉力为165N
C. 从释放至第一次荡到最低点的过程，重力做功为270J
D. 从释放至第一次荡到最低点的过程，克服阻力做功为100J
5.如图，用两根绝缘细绳把两个带同种电荷的小球A、B竖直悬挂在一点。两小球静止时，恰好位于同一水平面，细绳与竖直方向的偏角分别为α、β，已知小球A、B的质量和电荷量分别为mA、mB、qA、qB，若偏角α>β。则下列说法正确的是( )
A. A、B两球的质量一定满足mA>mBB. A、B两球的质量一定满足mA
A. 进行如图甲所示的操作时，平行板电容器的电容增大
B. 进行如图乙所示的操作时，平行板电容器的电容增大
C. 进行如图丙所示的操作时，若插入的是电介质，平行板电容器的电容增大
D. 进行如图丙所示的操作时，若插入的是金属板，平行板电容器的电容减小
7.汛期将至，南方多地开展抗洪抢险救援实战演练。某次实战演练中，战士们驾驶摩托艇从岸边A点出发去解救被困于对岸的人员。已知河岸是平直的，河水沿江向下游流去，水流速度为v1，摩托艇在静水中的航速为v2，且v2=2v1，河的宽度为L，如果战士们在最短的时间内到达对岸，则摩托艇登陆点离A点的距离为( )
A. 3L2B. 3L2C. 5L2D. 3L
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.北京时间2023年5月30日18时22分，翘盼已久的神舟十五号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十六号航天员乘组入驻“天宫”。已知“天宫”距离地面的平均高度约为h=390km，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，引力常量为G。根据以上四个数据，下列物理量可以求出的是( )
A. 地球的质量B. 地球的公转周期
C. “天宫”运行的周期D. 地球对航天员桂海潮的万有引力
9.空间中分布有一电场，一负电荷仅在电场力的作用下在电场中做直线运动。其v−t图像如图所示。则下列说法正确的是( )
A. t1时刻所在位置的电场强度大于t2时刻所在位置的电场强度
B. t1时刻所在位置的电场强度小于t2时刻所在位置的电场强度
C. t1时刻所在位置的电势高于t2时刻所在位置的电势
D. t1时刻所在位置的电势低于t2时刻所在位置的电势
10.电荷量分别为2q和−q(q>0)的电荷分别置于 A、B两点，虚线是以AB为直径的一个半圆，C、D为其三等分点，O为圆心。下列说法正确的是( )
A. O点的电场强度比C点的电场强度大
B. O点的电场强度比D点的电场强度大
C. C点的电场强度与D点的电场强度之比为 13: 7
D. C点的电场强度与D点的电场强度之比为 37: 13
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.学校举行“利用生活中的物品进行物理实验”活动，某实验小组设计通过手机拍摄小球自由下落的视频，得到分帧图片来验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。
实验步骤如下：
①将毫米刻度尺固定在竖直墙壁上，手机固定在手机支架上，调整好摄像头的视野位置；
②打开手机摄像功能，开始摄像；
③用手捏住小球，使其下端位于刻度尺零刻度处，松手，小球自由下落；
④停止拍摄，对视频进行分帧处理，选取合适的分帧图片，处理数据。
数据处理时每隔0.08s取一张分帧图片，选取连续获取的三帧图片，并从图中刻度尺上读出小球最下端对应刻度分别为：第一帧3.63cm、第二帧12.76cm、第三帧29.23cm；
(1)小球在第二帧图片所示位置时的速度v=______m/s(结果保留三位有效数字)；
(2)设从0刻度到第二帧对应位置时下落高度为H，重力加速度为g，若要验证机械能守恒，则v、H、g需满足表达式______；
(3)实验组对数据进一步处理，根据得到的信息推测出小球重力势能的减少量稍小于动能的增加量，出现这一结果的可能原因是______。
A.存在空气阻力
B.实际释放位置在0刻度上方
C.刻度尺放置得有些倾斜
12.实验室有一捆金属丝，某实验小组对其电阻率进行测量。设计测量方案如下：
①用多用电表粗测金属丝电阻值；
②选取合适实验器材，用伏安法测得多组金属丝的电压U和对应电流I，并画出其U−I图像；
③用刻度尺测量连入电路的金属丝平均长度L；
④用螺旋测微器测量金属丝平均直径d；
⑤根据测得的数据计算该金属丝的电阻率。
(1)某次直径d的测量如图1所示，则此次读数为______ mm；
(2)图2为多用电表“×1”挡测得的数据，若用伏安法测电阻时所用电源电动势3V、内阻不计，实验电路图如图3所示，请结合以上信息在图4中进行实物连线；
(3)若②中画出的U−I图像为一条过原点的倾斜直线，斜率为k，则金属丝的电阻率ρ=______。
四、简答题：本大题共3小题，共39分。
13.移居火星是人类的梦想，我国计划2033年后载人登陆火星，若宇航员抵达火星球表面后，为了进一步测定火星的质量，做了如下实验：在火星极地处将一个小球以一定速度水平抛出，经过时间t小球落回地面，下落的高度为L。已知引力常量为G，火星的半径为R，阻力忽略不计。求：
(1)火星的质量M；
(2)火星的第一宇宙速度v。
14.虚线MN、PQ间存在如图所示的竖直匀强电场，质子从a点由静止开始经电压U=5.0×103V的电场加速后，从b点垂直进入匀强电场中，从虚线PQ的某点c(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成45∘角。已知MN、PQ间距为d=50cm，质子的比荷是1.0×108C/kg，不计质子重力。求：
(1)竖直匀强电场的电场强度大小；
(2)b、c两点间的电势差Ubc。
15.如图所示，有一水平足够长的传送带，以v1=4m/s的速度沿顺时针方向匀速运转，传送带右端与一光滑水平轨道平滑连接，轨道的右端固定有一个挡板，一质量m=2kg的小滑块以v2=5m/s的速度从传送带右端冲上传送带，在传送带上减速到零，后反向运动并在水平轨道右端与挡板发生碰撞，假设每次碰撞后小滑块的动能减为碰前的四分之一，小滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，已知当n足够大时，有1+12+14+⋯⋯+12n=2。求：
(1)小滑块在传送带上第一次减速到零的位置距传送带右端的距离x1；
(2)从开始到第一次与挡板碰撞前，小滑块与传送带之间摩擦产生的热量Q；
(3)从开始到小滑块最终静止的过程，电动机多消耗的电能E。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：根据功率的定义：P=Wt=mght
其中t=60s，h=4×3m=12m，代入数据解得平均功率：P=120W，故ABD错误，C正确。
故选：C。
根据力的方向与位移方向间的夹角可确定重力做负功，根据功的定义可计算该同学克服重力所做功，再由功率的定义求平均功率。
本题主要考查了功的定义和功率的定义，注意人爬楼是人克服重力做功，另外要知道一楼到五楼的高度为四个楼层的高度。
2.【答案】D
【解析】解：A、取篮框所在的平面为零势能面，刚抛出时篮球在篮框下方，重力势能是负值，则篮球刚抛出时的重力势能为−mgh，故A错误；
BC、篮球在抛出时的机械能为12mv02−mgh，且运动过程中，只有重力做功，篮球机械能守恒，所以篮球在最高点的机械能等于12mv02−mgh，故BC错误；
D、根据动能定理知，合外力做功等于动能的变化，篮球抛出后只有重力做功，动能的变化量与对应时间的比值即重力做功的功率。由于篮球在竖直方向上先减速后加速，所以重力的功率先减小后增大，故D正确。
故选：D。
根据篮球相对于零势能面的高度确定篮球刚抛出时的重力势能；篮球刚进入篮框时的机械能等于重力势能与动能之和；忽略篮球运动过程中的空气阻力，篮球机械能守恒，根据机械能守恒定律求篮球在最高点的机械能；动能的变化量与对应时间的比值即重力做功的功率，根据篮球竖直方向的运动情况分析。
解答本题时，要掌握动能定理和机械能守恒定律，知道动能的变化量与对应时间的比值等于合外力做功的功率。
3.【答案】A
【解析】解：由伏安特性曲线可知，定值电阻 R1和 R2串联、并联后的阻值之比为4：1，则可知
(R1+R2):R1R2R1+R2=4:1
整理解得
R1=R2
故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据伏安特性曲线求出串并联电路电阻的比值大小，再根据串并联电阻公式求出各电阻大小。
本题考查的是伏安特性曲线的知识，且需熟练掌握串并联电阻的计算公式。
4.【答案】B
【解析】解：AB.当小明第一次荡到最低点时，绳的拉力与重力的合力提供向心力，设每根绳子拉力为T，根据牛顿第二定律可得：
2T−mg=mv2l
解得：T=165N，故A错误，B 正确；
CD.从释放至第一次荡到最低点的过程，根据动能定理可得
mgh−W阻=12mv2−0
其中，重力做功为：
WG=mgh=25×10×0.9J=225J
所以克服阻力做功为：
W阻=25J，故CD错误。
故选：B。
对小明进行受力分析，在最低点时小明受到的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得出拉力的大小；理解各个力的做功情况，根据动能定理完成分析。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，熟悉物体的受力分析，结合牛顿第二定律和动能定理即可完成分析。
5.【答案】B
【解析】解：AB.两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，大小相等，方向相反；两个小球均受重力、静电力F和拉力T，根据平衡条件得：tanα=FmAg，tanβ=FmBg
由于α>β
则：mA
CD.由于 A、B两球所受的库仑力为相互作用力，大小一定相等，所以A、B两球的电荷量关系无法确定，故CD错误。
故选：B。
两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，它们是大小相等，方向相反的．两个小球均受重力、库仑力和拉力，然后结合共点力平衡分析即可。
本题切入点在两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，等大、反向，作用在同一条直线上。
6.【答案】C
【解析】解：A、根据平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd，知图甲中电容器两极板正对面积S减小，电容C减小，故A错误；
B、根据平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd，知图乙中增大两极板之间的距离d，电容C减小，故B错误；
C、根据平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd，知在两极板之间插入电介质，介电常数增大，电容C增大，故C正确；
D、在两极板之间插入金属板，等效于减小两极板间的距离d，电容C增大，故D错误。
故选：C。
根据平行板电容器电容的决定式为C=εrS4πkd，分析电容的变化情况。
本题考查电容器动态变化问题，要理解平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd，会用控制变量法进行动态变化分析。
7.【答案】C
【解析】解：要使摩托艇在最短的时间内到达对岸，则摩托艇的船头垂直于河岸方向航行时，在垂直河岸方向
L=v2t
在沿着河岸的方向
x=v1t
设摩托艇登陆点离A点的距离为s，由位移的合成与分解得：
s= L2+x2
解得：s= 5L2，故ABD错误，C正确。
故选：C。
当摩托艇的船头垂直于河岸方向航行时，到达岸上的时间最短，由L=vt求出到达河岸的最短时间，然后求出摩托艇登陆的地点到O点的距离。
本题关键是找到合运动与分运动，知道摩托艇在水中参与了两个方向的运动，知道船头的指向与河岸垂直时渡河时间最短。
8.【答案】AC
【解析】解：A、根据在地球表面物体受到的万有引力等于重力
GMmR2=mg
得出地球的质量为
M=gR2G
可知能够求出地球质量，故A正确；
B、根据题目中所给出的信息无法求解地球公转的周期，故 B错误；
C、“天宫”运行时受到的万有引力提供向心力
GMm(R+h)2=m(R+h)4π2T2
联立可得“天宫”运行的周期
T=2π (R+h)3GM
故C正确；
D、根据万有引力的公式F=GMmr2，可知要求地球对航天员桂海潮的万有引力，需要知道航天员桂海潮的质量，故 D错误。
故选：AC。
根据在地球表面万有引力等于重力求出地球的质量；
分析题目的条件直接判断是否求解地球公转的周期；
以“天宫”为研究对象，根据万有引力提供向心力求出“天宫”的运行周期；
根据万有引力的公式判断是否能求出地球对航天员桂海潮的万有引力。
本题考查了万有引力定律的应用，解决本题的关键是理解万有引力提供向心力的模型以及黄金代换。
9.【答案】AD
【解析】解：AB.v−t图像的斜率表示加速度，由图可知t1时刻加速度大于t₂时刻加速度，因电荷仅在电场力作用下运动，根据牛顿第二定律qE=ma可知，t₁时刻所在位置的电场强度大于 t2时刻所在位置的电场强度，故A正确，B错误；
CD.由图可知，从t1到 t2电荷的速度越来越大，电场力做正功，电势能减小，因为电荷带负电，所以电荷在往高电势的方向运动，即t1时刻所在位置的电势低于t2时刻所在位置的电势，故C错误，D正确。
故选：AD。
根据v−t图像的斜率得出电荷的加速度，结合牛顿第二定律得出不同位置的场强；
电荷做加速运动，动能增大，则电势能减小，结合电荷的电性分析出电势的高低。
本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，理解图像的物理意义，结合牛顿第二定律和能量的转化关系即可完成分析。
10.【答案】ABD
【解析】解：设AB间的距离为2r，则AD、BC间的距离为 3r，根据点电荷场强公式E=kqr2可知，带电量为2q的电荷在O、C、D点产生的场强大小分别为2kqr2、2kqr2、2kq3r2，带电量−q的电荷在O、C、D点产生的场强大小分别为 kqr2、kq3r2、kqr2，两电荷在O点的场强方向相同，O点的合场强大小为 E=3kqr2；两电荷在C点的场强方向相互垂直，则C点的合场强大小为EC= (2kqr2)2+(kq3r2)2= 373⋅kqr2；两电荷在D点的场强方向相互垂直，则D点的合场强大小为ED= (2kq3r2)2+(kqr2)2= 133⋅kqr2，则EO>EC>ED，EC:ED= 37: 13，故ABD正确，C错误。
故选：ABD。
根据点电荷场强公式以及电场的叠加原理分析电场强度的大小，并求电场强度之比。
解答本题时，要知道电场强度是矢量，其合成与分解满足平行四边形定则。同时，要掌握点电荷场强公式E=kqr2。
11.【答案】1.60v22=gH BC
【解析】解：(1)第二帧为第一帧与第三帧的中间时刻，速度为：
v=H3−H12T
代入数据计算得：v=1.60m/s
(2)验证机械能守恒即
mv22=mgH
故满足v22=gH即可；
(3)A.存在空气阻力会使得动能增加量小于重力势能减少量，故A错误；
B.实际释放位置在 0刻度上方，则高度 H读取偏小，可能出现题目中的现象，故B正确；
C.刻度尺竖直放置不倾斜时，忽略空气阻力的情况下
12m(H3−H12T)2=mgH
刻度尺放置有些倾斜，尺子与竖直方向夹角为θ时，读取的刻度值 H 与实际高度 h的关系为
H=hcsθ
则机械能守恒满足
12m(h3−h12T)2=mgh
则12m(H3−H12T)2cs2θ=mgHcsθ
因此可得对于测量值
ΔEk=12m(H3−H12T)2>mgH=ΔEp，故C正确。
故选：BC。
故答案为：(1)1.60；(2)v22=gH；(3)BC
(1)根据运动学公式得出小球的瞬时速度；
(2)根据机械能守恒定律分析出需要满足的关系式；
(3)根据实验原理分析出实验误差出现的可能原因。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式和机械能守恒定律即可完成分析。
12.【答案】1.415πkd24L
【解析】解：(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm，直径d=1mm+41.5×0.01mm=1.415mm
(2)电源电动势为 3V，电压表量程选3V；由图2可得用多用电表粗测金属丝电阻值为6Ω，根据欧姆定律，通过金属丝的电流I=URx=36A=0.5A，电流表量程选0.6A，再根据图3的电路图连接的实物图如图所示：
(3)根据欧姆定律得U=R⋅I
因此U−I图像的斜率k=R
根据电阻定律率公式可得R=ρLS=ρL14πd2=4ρLπd2
联立解得电阻率为ρ=πkd24L
故答案为：(1)1.415；(2)见解析；(3)πkd24L。
(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm，测量值=固定刻度对应示数(mm)+可动刻度读数(估读一位)×精确度；
(2)根据电源电动势选择电压表的量程，根据欧姆定律求解通过待测电阻的电流，然后选择电流表的量程，再根据电路图连接实物图；
(3)根据欧姆定律求解U−I函数，结合U−I图像斜率的意义求电阻；根据电阻定律求金属丝的电阻率。
本实验考查了金属丝电阻的测量。在连接实物图时要确定电压表、电流表量程的选择；要掌握螺旋测微器和欧姆表的读数规则。
13.【答案】解：(1)小球做平抛运动，在竖直方向有：
L=12gt2
小球在极地处，根据万有引力等于重力得：
GMmR2=mg
解得：M=2LR2Gt2
(2)根据万有引力定律提供向心力得：
GMmR2=mv2R
解得：v= 2LRt
答：(1)火星的质量为2LR2Gt2；
(2)火星的第一宇宙速度为 2LRt。
【解析】(1)根据竖直方向上的运动特点得出加速度的大小，结合万有引力和重力的等量关系得出火星的质量；
(2)理解第一宇宙的物理意义，结合牛顿第二定律列式完成分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解平抛运动的特点，掌握理解第一宇宙的物理意义，结合牛顿第二定律即可完成分析。
14.【答案】解：(1)质子在电场中加速，由动能定理得
qU=12mv02
解得：v0=1.0×106m/s
质子在竖直匀强电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，有
d=v0t
竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，有
vy=at
由题意可知：tan45∘=vyvx
由牛顿第二定律得
qE=ma
联立解得：E=2×104 V/m
(2)质子做类平抛运动过程，由动能定理得
qUbc=12m(v02+vy2)−12mv02
解得：Ubc=5.0×103V
答：(1)竖直匀强电场的电场强度大小为2×104V/m；
(2)b、c两点间的电势差Ubc为5.0×103V。
【解析】(1)研究质子在电场中加速过程，利用动能定理求出质子加速获得的速度。质子在竖直匀强电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据分运动规律和牛顿第二定律求电场强度大小；
(2)根据动能定理求b、c两点间的电势差Ubc。
对于带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线索展开：其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，由牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等；其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答。
15.【答案】解：(1)小滑块在传送带上第一次减速到零，由动能定理可得：−μmgx1=0−12mv22
解得：x1=2.5m
(2)小滑块在传送带上第一次减速到零的时间为 t0，物块在传送带上的加速度为 a，此过程传送带位移为 x0，此过程产生的热量为 Q0，则可得：v2=at0
根据牛顿第二定律有：a=μg
传送带的位移：x0=v1t0
摩擦生热：Q0=μmg(x1+x0)
小滑块反向加速至皮带共速后匀速到达传送带右端，加速时间为 t1，此过程传送带位移和物块位移分别为x11、x1，此过程产生的热量为 Q1，则可得：v1=at1
位移分别为：x11=v1t1，x1=v12t1
摩擦生热：Q1=μmg(x11−x1)
总热量：Q=Q0+Q1
代入数据可得：Q=81J
(3)分析可知，从开始到小滑块最终静止的过程中，小滑块给传送带的摩擦力对皮带一直做负功，则对传送带由动能定理可得：W电−μmgx=0
W电=E
由第(2)问中的分析可知，小滑块第一次与挡板碰前的速度为 v1，碰后动能变为原来四分之一，则可知速度大小变为v12，方向反向，一段时间后冲上传送带先匀减速后匀加速，以原速度大小返回传送带右端，在传送带上运动时间为 t2，有：t2=v1μg
滑块与挡板发生第二次碰撞到第三次碰前，在传送带上运动时间为t3，则有：t3=12t2
依次类推⋅⋅⋅
滑块和传送带之间有摩擦力的过程，传送带的位移为：x=v1(t0+t1+t2+t22+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+t22n)
代入数据解得：E=136J
答：(1)小滑块在传送带上第一次减速到零的位置距传送带右端的距离x1为2.5m；
(2)从开始到第一次与挡板碰撞前，小滑块与传送带之间摩擦产生的热量Q为81J；
(3)从开始到小滑块最终静止的过程，电动机多消耗的电能E为136J。
【解析】(1)物块从冲上传送带到减速到零过程中，由动能定理列方程，可求出物块向右移动的位移；
(2)根据运动学公式求出物块在传送带上运动的时间，即可求得物块从冲上到相对静止的两段相对传送带的滑行距离，根据摩擦生热的公式求热量；
(3)求出物块在传送带上滑动时，传送带的总位移，多消耗的电能就是传送带克服摩擦力所做的总功。
本题主要考查动能定理、牛顿第二定律、运动学公式、能量守恒定律等内容；解答时要首先确定一个正方向。涉及相对位移问题，往往根据能量守恒定律处理。
相关试卷
2022-2023学年河北省邯郸市高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）： 这是一份2022-2023学年河北省邯郸市高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年河北省承德市高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）： 这是一份2022-2023学年河北省承德市高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年河北省沧州市高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）： 这是一份2022-2023学年河北省沧州市高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
