2022-2023学年重庆市部分区高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年重庆市部分区高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共14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.如图所示，某同学将实心球抛出时的速度大小为v，该速度与水平方向夹角为30∘。该速度在水平方向的分速度大小为( )
A. vB. 2vC. 32vD. 12v
2.下列哪个措施是为了防止静电产生的危害( )
A. 利用油漆微粒带电进行静电喷漆B. 利用尘埃带电进行静电除尘
C. 利用静电吸附进行静电复印D. 利用避雷针尖端放电避免雷击
3.如图所示，A、B是两个电荷量分别为Q、2Q的正点电荷，距离为2l，其连线中点为O。关于O点电场强度大小正确的是( )
A. kQl2B. 2kQl2C. 4kQl2D. 8kQl2
4.运动会上，运动员将铅球斜向上抛出，铅球在空中运动的部分轨迹如图所示，P点为轨迹上最高点。若不计空气阻力，则铅球( )
A. 在P点速度大小为零
B. 从M点到N点的过程中，机械能守恒
C. 从P点到N点的过程中，重力做正功，动能减少
D. 从M点到P点的过程中，重力做负功，重力势能减少
5.华中科技大学引力中心团队对万有引力常量的精密测量研究，为我国自主探测全球重力场提供了重要技术支撑。已知太阳的质量约为2.0×1030kg，地球质量约为6.0×1024kg，地球到太阳的距离约为1.5×1011m，取万有引力常量为G=6.67×10−11N⋅m2/kg2。则地球所受太阳的引力大小约为( )
A. 5.3×1031NB. 5.3×1033NC. 3.6×1020ND. 3.6×1022N
6.如图所示的装置中，小木块在摩擦力的作用下随水平转盘一起运动。当转速逐渐增大到某值时木块相对转盘滑动。下列图像中能大致反映小木块离开转盘前所受摩擦力大小与转盘转速间关系的是(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)( )
A. B. C. D.
7.金星的半径是地球半径的k倍，金星的质量是地球质量的q倍，地球表面的重力加速度是g。忽略自转影响，则金星表面的重力加速度是( )
A. qk2gB. kq2gC. k2qgD. q2kg
8.如图所示，饲料投喂机在堤坝边缘以某一水平速度往鱼池中抛掷饲料。堤坝倾角为53∘，堤坝离水面高度为3.6m，饲料投喂机出口距离堤坝地面高度为1.4m。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，sin53∘=0.8，cs53∘=0.6，要使饲料全部洒入水中，则饲料从投喂机中水平射出的速度大小至少为( )
A. 0.6m/sB. 2.7m/sC. 3.0m/sD. 4.5m/s
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
9.某点电荷周围的电场线分布如图所示，a、b是电场中的两点。下列说法正确的是( )
A. 该点电荷带负电
B. a、b两点电场强度方向相同
C. a点电场强度大小小于b点电场强度大小
D. 某试探电荷在a点受静电力方向一定与该点电场强度方向相同
10.将行星绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动，根据表中太阳系八大行星数据，比较各行星的绕行速度、公转周期，下列说法正确的是( )
A. 水星的绕行速度最小B. 海王星的公转周期最大
C. 火星的绕行速度小于地球的绕行速度D. 木星的公转周期大于土星的公转周期
11.一质量为m的滑块从粗糙固定斜面静止开始加速滑下，斜面与水平方向夹角为θ，其位移与速度二次方的关系如图所示。则( )
A. 滑块所受合力为mv022x0
B. 滑块与斜面的动摩擦因数为tanθ
C. 当速度增加到v0时，重力做功的瞬时功率为mgv0
D. 速度从0增加到v0的运动过程中滑块克服摩擦力做功为mgx0sinθ−12mv02
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
12.某小组利用如图所示装置探究向心力大小的表达式。
(1)本实验采用的研究方法主要是______；
A.理想实验法
B.控制变量法
C.等效替代法
D.放大法
(2)将钢球置于A位置，匀速摇动手柄。若减慢塔轮1转动的角速度，将观察到向心力______(选填“增大”“减小”或“不变”)；
(3)将两个质量之比为1：2的钢球先后置于A、B所示位置，A、B与塔轮1转轴的中心距离之比为1：2。保持两次转动塔轮1的角速度相同，则钢球在A、B位置所受向心力大小之比为______。
13.某小组利用如图甲所示装置探究系统机械能是否守恒。两物块m1、m2通过轻绳连接绕过滑轮，m2从高处由静止开始自由下落，纸带在m1带动下通过打点计时器打出一系列的点。纸带如图乙所示，0为打下的第一个点，每间隔4个计时点取一个计数点。测得计数点0至4间的距离为x1，计数点4至5间的距离为x2，计数点5至6间距离为x3。已知电源频率为f，设重力加速度为g。
(1)计数点5对应纸带的瞬时速度大小v5=______；(用题干中已知物理量表示)
(2)将两物块看作一个系统，从位置0运动到位置5的过程，系统动能的增加量ΔEk=______，系统重力势能的减少量ΔEp=______；(用题干中已知物理量表示)
(3)因阻力影响，系统重力势能的减少量略______(选填“大于”或“小于”)系统动能的增加量。
四、简答题：本大题共3小题，共38分。
14.地球同步卫星周期与地球自转周期相同。把地球同步卫星的运动看作匀速圆周运动，如图所示。已知地球自转的周期为T，地球半径为R，地球同步卫星绕地球飞行时距地面的高度为h，万有引力常量为G。求：
(1)地球同步卫星的向心加速度大小；
(2)地球的质量。
15.如图所示为儿童乐园“飞椅”游戏装置的结构简化示意图。连接“飞椅”与转盘的钢绳长度L=4m，可绕中轴匀速转动的转盘保持水平，转盘半径R=2.4m。启动前，装置处于静止，启动至稳定后，“飞椅”与乘坐儿童一起做匀速圆周运动。已知“飞椅”与乘坐儿童的总质量m=30kg，此时钢绳与竖直方向夹角为θ=37∘。将“飞椅”和儿童整体看作质点，不考虑空气阻力和钢绳质量，取重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求“飞椅”和儿童整体：
(1)做匀速圆周运动时受到钢绳拉力的大小；
(2)做匀速圆周运动时线速度的大小；
(3)从启动到稳定地做匀速圆周运动的过程中，机械能的增加量。
16.如图所示，粗糙水平面AB长L=1m，右端平滑连接着一个固定在竖直平面内、半径R=0.9m的光滑半圆轨道BDC，其中轨道上C点为最高点，轨道上D点与圆心O等高。水平面AB左端与光滑水平面OA平滑连接，一轻弹簧水平放置在水平面OA上，左端固定于竖直墙面。质量m=1kg的小物块P在外力作用下压缩弹簧并处于静止状态，弹簧与小物块不拴接。现撤去外力，小物块P脱离弹簧后滑上水平面AB。不计小物块P与弹簧碰撞过程中的机械能损失，小物块P与粗糙水平面的动摩擦因数μ=0.3，取g=10m/s2。求：
(1)若小物块P恰好能通过最高点C，在C时的速度大小；
(2)若小物块P恰能到达D点，初始状态时弹簧的弹性势能；
(3)若小物块P不能到达D点并最终静止在水平面上距离B端0.4m处，初始状态时弹簧的弹性势能的可能值。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：根据速度的分解方法，速度在水平方向的分速度大小为
vx=vcs30∘= 32v，故C正确，ABD错误。
故选：C。
本题根据速度的正交分解法，求分速度大小。
本题解题关键是掌握速度的正交分解，是基础题。
2.【答案】D
【解析】解：利用油漆微粒带电进行静电喷漆，利用尘埃带电进行静电除尘，利用静电吸附进行静电复印，这些都是利用了静电现象进行工作；但利用避雷针尖端放电避免雷击是为了防止静电产生的危害，本题选的是防止静电产生的危害，故D正确，ABC错误。
故选：D。
生活中有很多现象都是利用了静电现象，但利用避雷针尖端放电避免雷击是为了防止静电产生的危害。
本题考查的是静电现象的利用与防止，解题关键需要熟悉一些利用的静电现象的例子以及防止静电现象的例子，题目难度不大，属于基础题型。
3.【答案】A
【解析】解：A点电荷在O点的场强大小为EA=kQl2
方向水平向右；
B点电荷在O点的场强大小为EB=k2Ql2
方向水平向左；
则O点的合电场强度大小为E=EB−EA=k2Ql2−kQl2=kQl2
方向向左，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据点电荷得场强公式求解两点电荷在O点产生的场强大小和方向，根据电场叠加原理求解O点电场强度大小。
本题考查点电荷的场强公式和电场叠加原理，解题关键是掌握点电荷的场强公式，知道电场强度为矢量，叠加时遵循矢量叠加原理。
4.【答案】B
【解析】解：A、铅球做斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，在P点时有水平速度，速度大小不为零，故A错误；
B、从M点到N点的过程中，不计空气阻力，只有重力做功，铅球的机械能守恒，故B正确；
C、从P点到N点的过程中，重力做正功，铅球的动能增加，故C错误；
D、从M点到P点的过程中，重力做负功，铅球的重力势能增加，故D错误。
故选：B。
铅球做斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，只有重力做功，其机械能守恒。根据高度变化分析重力做功正负，判断动能的变化。
解答本题时，要明确斜抛运动分运动规律，对照机械能守恒条件，分析知道铅球的机械能是守恒的。
5.【答案】D
【解析】解：设太阳与地球之间的万有引力为F，太阳质量为M，地球质量为m，地球到太阳的距离为r；
根据万有引力定律，可得地球所受太阳的引力大小F=GMmr2=G=6.67×10−11×2.0×1030×6.0×1024(1.5×1011)2N≈3.6×1022N
综上分析，故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据万有引力定律求地球所受太阳的引力大小。
本题考查了对万有引力定律的理解和运用，基础题。
6.【答案】A
【解析】解：小木块在摩擦力的作用下随水平转盘一起运动，属于水平面内的匀速圆周运动问题，合外力一定在水平方向且指向圆心提供向心力。故对小物块受力分析得重力和支持力，平衡，只能是摩擦力提供向心力，即f=m(2πn)2r=4π2rmn2
即f−n图像为抛物线；
当物块与平台之间的摩擦力达到最大静摩擦力时，再增加转速，木块所受摩擦力不足以提供所需向心力，则物块开始滑动，此后摩擦力为滑动摩擦力大小为f=μmg，保持不变，故A正确，BCD错误。
故选：A。
小木块在摩擦力的作用下随水平转盘一起运动，属于水平面内的匀速圆周运动问题，合外力一定在水平方向且指向圆心提供向心力。故对小物块受力分析得重力和支持力，平衡，只能是摩擦力提供向心力。因此随着转速的增大，f逐渐增大，当转速逐渐增大到某值时木块所受摩擦力不足以提供所需向心力时物块发生相对滑动。
本题属于水平面内的匀速圆周运动问题，合外力一定在水平方向且指向圆心提供向心力。学生在做题时一定要先进行圆周运动的平面，轨迹，圆心，半径的分析，再去做题。
7.【答案】A
【解析】解：由于忽略自转影响，则在星球表面上物体的重力等于星球对物体万有引力，则有：
mg=GMmR2
可得g=GMR2
所以金星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为
g金g=M金M×(RR金)2=q×1k2=qk2
则g金=qk2g，故A正确，BCD错误。
故选：A。
忽略自转影响，物体在星球表面上重力等于万有引力，由此列式得到重力加速度表达式，再求金星表面的重力加速度。
解答本题时要搞清重力与万有引力的关系，知道不考虑自转影响时，物体的重力等于万有引力。
8.【答案】B
【解析】解：依题意，当速度最小时，饲料恰好落在斜面底部，根据平抛规律
h2tan53∘=v0t
h1+h2=12gt2
解得
v0=2.7m/s，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据平抛规律，水平方向做匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，结合题意列式，求速度。
本题解题关键是掌握平抛规律：水平方向做匀速直线运动，竖直方向自由落体运动。
9.【答案】AC
【解析】解：A、由图可知电场线是指向点电荷的，所以点电荷带负电，故A正确；
BC、根据电场线密集程度表示电场强度大小，由图可知，b点场强大于a点场强，两点电场强度方向相反，故B错误，C正确；
D、正电荷在电场中所受电场力方向与该点场强方向相同，负电荷在电场中所受电场力方向与该点场强方向相反，由于不知道试探电荷的电性，则无法确定试探电荷在a点所受静电力方向与该点电场强度方向是相同还是相反，故D错误。
故选：AC。
根据电场线的方向分析点电荷的电性，由电场线的疏密表示电场强度的强弱，分析场强的大小。
解决本题的关键要掌握电场线的特点，知道电场线的疏密表示电场强度的强弱。
10.【答案】BC
【解析】解：设太阳的质量为M，行星的质量为m，轨道半径为r，行星绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有
GMmr2=mv2r=m4π2T2r
可得：T=2π r3GM，v= GMr
A、水星的公转半径最小，由v= GMr可知绕行速度最大，故A错误；
B、海王星的公转半径最大，由T=2π r3GM可知其公转周期最大，故B正确；
C、火星的公转半径大于地球的公转半径，由v= GMr可知火星的绕行速度小于地球的绕行速度，故C正确；
D、木星的公转半径小于土星的公转半径，由T=2π r3GM可知木星的公转周期小于土星的公转周期，故D错误。
故选：BC。
行星绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列式，得到各个量的表达式，再进行分析。
解决本题的关键要掌握万有引力提供向心力这一思路，通过列式来分析行星的线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系。
11.【答案】AD
【解析】解：A.由运动学公式得：
x=12av2
由图可知：
v2=v02时，x=x0
代入公式得：
a=v022x0
由牛顿第二定律知滑块所受合力为：
F=ma
联立解得：F=mv022x0，故A正确；
B.物块加速下滑，由牛顿第二定律得：
mgsinθ−μmgcsθ=ma
解得：μ=tanθ−agcsθ，故B错误；
C.当速度增加到v0时，重力做功的瞬时功率为：
PG=mgv0sinθ，故C错误；
D.速度从0增加到v0的运动过程中，滑块克服摩擦力做功为Wf，由动能定理得：
mgx0sinθ−Wf=12mv02
解得：Wf=mgx0sinθ−12mv02，故D正确。
故选：AD。
根据运动学公式结合图像求出滑块的加速度，由牛顿第二定律求出滑块所受合力；根据牛顿第二定律求出滑块与斜面的动摩擦因数；根据P=Fvcsα求重力做功的瞬时功率；根据动能定理求出滑块克服摩擦力做功。
本题考查运动图像及动能定理的应用，解题关键掌握小滑块的运动状态分析，结合牛顿第二定律与动能定理即可解答。
12.【答案】B 减小 1：4
【解析】解：(1)本实验要研究向心力与质量、角速度和半径的关系，采用的研究方法主要是控制变量法，故B正确，ACD错误。
故选：B。
(2)将钢球置于A位置，匀速摇动手柄。若减慢塔轮1转动的角速度，根据F=mω2r，可观察到向心力减小；
(3)将两个质量之比为1：2的钢球先后置于A、B所示位置，A、B与塔轮1转轴的中心距离之比为1：2。保持两次转动塔轮1的角速度相同，根据
F=mω2r
则钢球在A、B位置所受向心力大小之比为1：4。
故答案为：(1)B；(2)减小；(3)1：4。
(1)根据控制变量法的特点分析判断；
(2)根据F=mω2r分析判断；
(3)依据两次转动塔轮1的角速度相同，根据F=mω2r分析判断。
本题关键掌握控制变量法和向心力公式。
13.【答案】(x2+x3)f10 (m1+m2)(x2+x3)2f2200 (m2−m1)(x1+x2)g大于
【解析】解：(1)相邻两计数点间的时间间隔
T=5f
计数点5对应纸带的瞬时速度大小
v5=x2+x32T=(x2+x3)f10
(2)将两物块看作一个系统，从位置0运动到位置5的过程，系统动能的增加量
ΔEk=12(m1+m2)v52=(m1+m2)(x2+x3)2f2200
系统重力势能的减少量
ΔEp=m2(x1+x2)g−m1(x1+x2)g=(m2−m1)(x1+x2)g
(3)由于阻力的影响，系统重力势能的减少量略大于系统动能的增加量。
故答案为：(1)(x2+x3)f10；(2)(m1+m2)(x2+x3)2f2200；(m2−m1)(x1+x2)g；(3)大于
(1)根据题意得出计数点间的时间间隔，结合运动学公式得出纸带的瞬时速度；
(2)根据动能和重力势能的计算公式完成分析；
(3)考虑到阻力的影响，分析出重力势能的减小量和动能增加量的大小关系。
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，结合能量的计算公式和机械能守恒定律即可完成分析。
14.【答案】解：(1)由题意可知，地球同步卫星周期为T，由向心加速度表达式可得地球同步卫星的向心加速度为
a向=(2πT)2(R+h)
(2)设地球质量为M、地球同步卫星质量为m，地球同步卫星由地球万有引力提供向心力，则有
GMm(R+h)2=m(2πT)2(R+h)
解得：M=4π2GT2(R+h)3
答：(1)地球同步卫星的向心加速度大小为(2πT)2(R+h)；
(2)地球的质量为4π2GT2(R+h)3。
【解析】(1)根据匀速圆周运动向心加速度的表达式，可求地球同步卫星的向心加速度。
(2)地球同步卫星由地球万有引力提供向心力，可列出方程，可求地球的质量。
解答本题，要掌握匀速圆周运动的基本公式；要明确地球同步卫星由地球万有引力提供向心力。
15.【答案】解：(1)对“飞椅”与乘坐儿童整体受力如图，
设钢绳拉力为T，由牛顿第二定律得：
T=mgcsθ
解得：T=375N
(2)由受力分析知
F向=mgtan⁡θ
由牛顿第二定律得：
mgtanθ=mv2r
其中r=R+Lsinθ
联立解得：v=6m/s
(3)从启动到稳定地做匀速圆周运动过程中，机械能的增加量等于重力势能增加量与动能增加量之和。
ΔE机=mgL(1−cs⁡θ)+12mv2
代入数据得：ΔE机=780J
答：(1)做匀速圆周运动时受到钢绳拉力的大小为375N；
(2)做匀速圆周运动时线速度的大小为6m/s；
(3)从启动到稳定地做匀速圆周运动的过程中，机械能的增加量为780J。
【解析】(1)小球与转盘一起做匀速圆周运动时，由重力和绳子的拉力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求出绳子的拉力；
(2)结合几何关系质点圆周运动的半径，再根据牛顿第二定律求小球的线速度大小；
(3)机械能的增加量等于重力势能增加量与动能增加量之和。
本题考查匀速圆周运动，解题关键是对人和飞椅做好受力分析，结合牛顿第二定律列式求解。注意运用几何关系求圆周运动的半径。
16.【答案】解：(1)若小物块P恰好通过最高点C，则最高点C对滑块所受重力恰好提供其向心力：mg=mvC2R
可得：vC=3m/s
(2)若小物块P恰能到达D点，由能量守恒定律可知：Epmax=μmgL+mgR
代入数据可得：Ep=12J
(3)若要小物块P不能到达D点，且最终静止在水平面上距离B端0.4m处，由Ep<12J
又能量守恒定律可知：
若第一次经过距离B端0.4m处停下：Ep1=μmg(L−x)=0.3×1×10(1−0.4)J=1.8J
若第二次经过距离B端0.4m处停下：Ep2=μmg(L+x)=0.3×1×10(1+0.4)J=4.2J
若第三次经过距离B端0.4m处停下：Ep3=μmg(3L−x)=0.3×1×10(3×1−0.4)J=7.8J
若第四次经过距离B端0.4m处停下：Ep4=μmg(3L+x)=0.3×1×10(3×1+0.4)J=10.2J
若第五次经过距离B端0.4m处停下Ep5=μmg(5L−x)=0.3×1×10(5×1−0.4)J=13.8J(不合题意)
则Ep的可能值有4种，分别是1.8J、4.2J、7.8J、10.2J。
答：(1)小物块P恰好能通过最高点C，在C时的速度大小为3m/s；
(2)小物块P恰能到达D点，初始状态时弹簧的弹性势能为12J；
(3)始状态时弹簧的弹性势能的可能值为1.8J、4.2J、7.8J、10.2J。
【解析】(1)恰好能通过最高点说明在最高点重力完全提供向心力，依此求解即可；
(2)从剪断细线到P经过B点的过程中，由能量守恒求解；
(3)根据到达距B点0.4m的特殊情况，分情况用能量守恒即可求解。
小球刚好到达圆弧形轨道最高点的条件是：到达最高点时速度为 gR；应用牛顿第二定律、能量守恒定律即可正确解题。名称
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
星体直径(千米)
4878
12103
12756
6786
142984
120536
51118
49528
行星与太阳中心的距离(亿千米)
0.5791
1.082
1.496
2.2794
7.7833
14.2698
28.7099
45.043