[物理][期末]浙江省嘉兴市2023-2024学年高一下学期6月期末试题(解析版)

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考生须知：1．除特殊说明外，本卷中无特殊说明g取
2．不得使用计算器
3．答案填在答题卡或答题卷相应位置，填在试题卷上无效
一、单项选择题（本大题共18小题，每小题3分，共54分。在每小题给出的四个备选项中，只有一个是符合题目要求的，选对得3分，不选、错选或多选得0分）
1. 下列物理量和单位中，单位正确且用国际单位制基本单位表示的是（ ）
A. 功率 B. 能量
C. 电流强度 C/sD. 电荷量
【答案】A
【解析】A．根据
，，
可知功率的单位瓦特用国际单位制基本单位表示为，故A正确；
B．根据
可知能量单位焦耳用国际单位制基本单位表示为，故B错误；
C．电流强度的单位为基本单位，电流强度在国际单位制基本单位为，故C错误；
D．根据
可知电荷量的单位库仑用国际单位制基本单位表示为，故D错误。
故选A。
2. 下列物理量均为矢量的是（ ）
A 力、电势能B. 加速度、电流
C. 功、磁通量D. 速度、电场强度
【答案】D
【解析】A．力是矢量、电势能是标量，选项A错误；
B．加速度是矢量、电流是标量，选项B错误；
C．功和磁通量都是标量，选项C错误；
D．速度和电场强度都是矢量，选项D正确。
故选D。
3. 下列物理量用比值法定义的是（ ）
A. 电流强度B. 电场强度
C. 电压D. 加速度
【答案】B
【解析】A．电流强度是部分电路欧姆定律，由知电流强度与电压成正比，与电阻成反比，不属于比值法定义，故A错误；
B．电场强度是用比值法定义电场强度的定义式，故B正确；
C．由电压可知，电容器两端电压与所带电荷量成正比，与电容器电容成反比，不属于比值法定义，故C错误；
D．加速度是牛顿第二定律的表达式，也是加速度的决定式，不属于比值法定义，故D错误。
故选B。
4. 下列物理量中，其数值的正负号表示大小的是（ ）
A. 加速度B. 重力势能C. 做功D. 电荷量
【答案】B
【解析】A．加速度是矢量，正负号表示方向与规定的正方向相同还是相反。故A错误；
B．重力势能是标量，正负号表示大小。故B正确；
C．功为标量，正负不代表大小，表明力的效果，正功说明是动力做功，负功说明阻力做功。故C错误；
D．电荷量是标量，正负表示电性。故D错误。
故选B。
5. 下面说法正确的是（ ）
A. 甲图中汽车上坡时需挂高速档，提高速度
B. 乙图中为使汽车经过拱桥时减少对桥面的压力，需要加速通过
C. 丙图中顶部两根细电线直接与铁塔相连，利用静电屏蔽保护电网的安全
D. 丁图用蓖麻油模拟电场线，说明电场线是真实存在且是闭合的曲线
【答案】C
【解析】A．甲图中汽车上坡时需挂低速档，提高牵引力，选项A错误；
B．乙图中汽车经过拱桥时
可得
则速度越大，汽车经过拱桥时对桥面的压力越小，但是不一定要加速通过，选项B错误；
C．丙图中顶部两根细电线直接与铁塔相连，利用静电屏蔽保护电网的安全，选项C正确；
D．丁图用蓖麻油模拟电场线，但是电场线不是真实存在的，也不是闭合的曲线，选项D错误。
故选C。
6. 如图所示，2023年12月9日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约的轨道。取地球质量，地球半径，引力常量。下列说法正确的是（ ）
A. 火箭的推力是空气施加的
B. 卫星的向心加速度大小约
C. 卫星运行的周期约
D. 发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于失重状态
【答案】B
【解析】A．根据反冲现象的原理可知，火箭向后喷射燃气的同时，燃气会给火箭施加反作用力，即推力，故A错误；
B．根据万有引力定律可知卫星的向心加速度大小为
故B正确；
C．卫星运行的周期为
故C错误；
D．发射升空初始阶段，火箭加速度方向向上，装在火箭上部的卫星处于超重状态，故D错误。
故选B。
7. 如图甲是滚筒式洗衣机。洗衣机脱水完成前的某段时间内，可认为水已脱干，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动，如图乙所示。若一件小衣物在此过程中随滚筒转动经过最高位置a、最低位置c、与滚筒圆心等高位置b、d，则该件小衣物在（ ）
A. 衣物a、b、c、d四点的线速度相同
B. 衣物在整个运动过程中所受的合外力不变
C. 衣物在c位置对滚筒壁的压力大小等于重力
D. 衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相同
【答案】D
【解析】A．小衣物在a、b、c、d位置的线速度大小相等，但方向不同，故A错误；
B．衣物在整个运动过程中所受的合外力大小不变，但方向一直在变，故B错误；
C．在a点时，根据牛顿第二定律，在c点时
并根据牛顿第三定律可知，衣物在c位置对滚筒壁的压力大于重力，故C错误；
D．在b、d两位置受到的摩擦力方向都竖直向上，与重力平衡，方向相同，故D正确。
故选D。
8. 2024年4月25日神州十八号载人飞船成功与空间站交汇对接，如图为飞船运行示意图。轨道Ⅰ为飞船运行轨道，轨道Ⅱ为飞船的转移轨道，轨道Ⅲ为空间站的运行轨道，轨道Ⅱ与轨道Ⅰ和Ⅲ分别相切于A、B点，已知轨道Ⅲ和轨道Ⅰ的轨道半径之比为k，则（ ）
A. 飞船经过A点时在轨道Ⅰ上的速度大于在轨道Ⅱ上的速度
B. 飞船经过B点时在轨道Ⅱ上的加速度大于在轨道Ⅲ上的加速度
C. 飞船在运行轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上的运动周期之比为
D. 飞船在运行轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上的运动周期之比为
【答案】C
【解析】A．飞船在轨道Ⅰ上经过A点时要加速才能进入轨道Ⅱ，可知飞船经过A点时在轨道Ⅰ上的速度小于在轨道Ⅱ上的速度，选项A错误；
B．根据
可知，飞船经过B点时在轨道Ⅱ上的加速度等于在轨道Ⅲ上的加速度，选项B错误；
C．根据开普勒第三定律可知
飞船在运行轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上的运动周期之比为
选项C正确；
D．根据开普勒第三定律可知
飞船在运行轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上的运动周期之比为
选项D错误。
故选C
9. 如图所示，小球绕悬点O在竖直平面内的M、N两点间做往复运动，M、N两点等高，小球可视为质点。小球从N点运动到M点过程中，经过F点时的瞬时加速度方向（ ）
A. a、b、c三个方向均不可能B. 可能沿着a方向
C. 一定沿着b方向D. 可能沿着c方向
【答案】A
【解析】小球从N点运动到M点过程中经过F点时小球做减速运动，则小球受合外力方向与速度夹角大于90°且指向轨迹的凹侧，而在F点的速度方向与c所示的方向相反，则合力方向应该在b和c之间的某位置，即经过F点时的瞬时加速度方向在b和c之间的某位置。
故选A。
10. 如图所示，一辆汽车正通过一段水平的弯道公路。若汽车的运动视为匀速圆周运动，则（ ）
A. 该汽车速度恒定不变
B. 汽车左右两车灯的线速度大小相等
C. 跟公路内道相比，汽车同速率在外道行驶时所受的摩擦力较小
D. 跟晴天相比，雨天汽车在同车道同速率行驶时所受的摩擦力较小
【答案】C
【解析】AB．拐弯过程中汽车各部位周期相等，因此角速度相等，根据
可知，汽车外侧的车灯线速度大，且线速度方向不断变化，该汽车速度发生了变化。故AB错误；
C．依题意，汽车所受沿半径方向的静摩擦力提供向心力，由向心力公式
可知，若速率不变，则跟公路内道相比，汽车在外道行驶时所需的向心力较小，即摩擦力较小。故C正确；
D． 若速率不变，汽车在同车道上行驶时所受的向心力大小不变，即摩擦力不变。故D错误。
故选C。
11. 小吴同学课间从2楼小跑到3楼，他在此过程中克服重力做功的功率约为（ ）
A. 1WB. 50WC. 300WD. 1000W
【答案】C
【解析】小吴同学的体重大约50kg，教室楼层高度约为3m，从2楼小跑到3楼大约用5s，则小明克服重力做功的功率
故选C。
12. 如图所示为投出的篮球在空中的运动轨迹。用、P、、E分别表示篮球竖直方向分速度大小、重力的瞬时功率大小、动能和机械能大小，用t表示篮球在空中的运动时间，将篮球视为质点，空气阻力不计。下列图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．篮球做斜抛运动，在竖直方向上做加速度为g的匀变速直线运动，上升阶段
vy=vy0－gt
下落阶段
vy=gt
由关系式可知，速度与时间成一次函数关系。根据
P=mgvy
可知重力的瞬时功率与时间成一次函数关系，且在最高点重力的瞬时功率为零。故A错误；B正确；
C．篮球在水平方向上一直有速度，则篮球的动能不能为零。故C错误；
D．不考虑空气阻力，篮球只受重力作用，机械能守恒，E不变，D错误。
故选B。
13. 如图所示，一电荷量为q的带负电小球用绝缘丝线悬挂在水平方向的匀强电场中，小球静止时悬线与竖直方向夹角为，场强大小为E，重力加速度为g，离地高度为h，不计空气阻力。则（ ）
A. 匀强电场的方向水平向右
B. 悬线对小球的拉力
C. 悬线瞬间烧断，小球将做曲线运动
D. 悬线瞬间烧断，小球竖直方向做自由落体运动
【答案】D
【解析】A．小球带负电，电场力方向向右，则匀强电场的方向水平向左，选项A错误；
B．对小球受力分析可知，悬线对小球的拉力
选项B错误；
C．悬线瞬间烧断，则合力方向沿细线斜向下且恒定，可知小球将沿细线方向做匀加速直线运动，选项C错误；
D．悬线瞬间烧断，小球竖直方向只受重力作用，则竖直方向做自由落体运动，选项D正确。
故选D。
14. 如图所示，质量为m的物块放在水平转台上，物块与转轴相距R，物块随转台由静止开始转动。当角速度增至时，转台开始做匀速转动，整个过程物块与转台总是保持相对静止，则（ ）
A. 在角速度增至过程中，物块所受的摩擦力方向总是指向转轴
B. 转台匀速转动时，物块所受的摩擦力大小为
C. 在角速度增至过程中，摩擦力对物块做的功是
D. 在角速度增至过程中，摩擦力对物块做的功是0
【答案】C
【解析】A．在角速度增至过程中，即物块加速转动，则物块所受的摩擦力方向与速度夹角为锐角，不是总是指向转轴，选项A错误；
B．转台匀速转动时，物块所受的摩擦力充当向心力，则摩擦力大小为
选项B错误；
CD．根据动能定理，在角速度增至过程中，摩擦力对物块做的功是
选项C正确，D错误。
故选C。
15. 如图为某风力发电的设备，M、N为风力发电叶片上的两点。它们的线速度大小分别为、，向心加速度大小分别为、。当平均风速为时，风力发电机的平均功率为，当平均风速时，平均功率为，假设风速变化过程中风的动能转化为电能的百分比不变（效率不变），则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．根据
可知
故A错误；
B．根据
可知
故B错误；
CD．根据
可得
即
故C错误；D正确。
故选D。
16. 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实（如图）。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个大小均为320N，方向都与竖直方向成37°的力，提着重物缓慢离开地面30cm后释放，重物自由下落将地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg，，忽略空气阻力，则（ ）
A. 物体落地时的速度约为2.4m/s
B. 物体对地面的平均作用力大小为830N
C. 人停止施力到刚落在地面过程中机械能不守恒
D. 重物刚落在地面时到最后静止过程中机械能守恒
【答案】A
【解析】A．由能量关系可知
解得物体落地时的速度约为
v≈2.4m/s
选项A正确；
B．根据
可得
f=8192N
选项B错误；
C．人停止施力到刚落在地面过程中只有重力做功，则机械能守恒，选项C错误；
D．重物刚落在地面时到最后静止过程中由于阻力做功，则机械能不守恒，选项D错误。
故选A。
17. 如图所示为静电除尘设备的结构示意图，把高压电源的正极接在金属圆筒上，负极接到圆筒中心悬挂的金属线上，其横向截面图如图乙所示，虚线PQ是某带电粉尘的运动轨迹，则该粉尘（ ）
A. 带正电荷B. 在P点的电势能比在Q点的高
C. 在P点的动能比在Q点的大D. 会被吸附到金属线上
【答案】C
【解析】AD．根据粉尘的运动轨迹，可知其受到的电场力指向金属圆筒，即粉尘带负电，最终会被吸附到金属圆筒上。故AD错误；
BC．沿着电场线方向，电势逐渐降低，即P点的电势比Q点的电势高，根据
可知带负电的粉尘在P点的电势能比在Q点的低。即粉尘从Q运动到P点过程，电场力做正功，动能增加。故B错误；C正确。
故选C。
18. 如图甲中高能医用电子直线加速器能让电子在真空场中被电场力加速，产生高能电子束，图乙为加在直线加速器上a、b间的电压，已知电子电荷量为e，质量为m，交变电压大小始终为U，周期为T，时刻电子从轴线BC上的紧靠0号金属圆筒右侧由静止开始被加速，圆筒的长度的设计遵照一定的规律，使得粒子“踏准节奏”在间隙处一直被加速。不计在两金属圆筒间隙中的运动时间，不考虑电场的边缘效应，则（ ）
A. 电子在第1个圆筒内加速度
B. 电子在第2个圆筒内运动时间
C. 电子射出第3个圆筒时的速度为
D. 第8号金属圆筒的长度为
【答案】D
【解析】A．金属筒中电场为零，电子不受电场力所用，则电子在第1个圆筒内加速度为0，故A错误；
B．电子每经过圆筒间狭缝时都要被加速，然后进入圆筒做匀速直线运动，所以电子在圆筒运动时间必须为，才能满足每次经过狭缝时被加速，故B错误；
C．设电子进入第3个圆筒时的速度为，由动能定理有
可得
因为电子在圆筒中做匀速直线运动，则电子射出第3个圆筒时的速度为，故C错误；
C．设电子进入第8号圆筒时的速度为，由动能定理有
可得
而电子在圆筒内做匀速直线运动，由此可得第8号圆筒的长度为
故D正确。
故选D。
二、实验题（本大题分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3小题，共20分）
19. 在做“验证机械能守恒定律”实验中：
（1）下列说法正确的是______
A. 本实验中必须要测定物体的质量
B. 实验中，固定打点计时器时应使两限位孔位于同一竖直线
C. 实验时一定要先通电源再释放纸带
D. 在处理数据时，一定要从打下的第1个点开始量取
（2）实验得到纸带如图1所示，已知重物质量0.20kg，在纸带上某段标记1-6六个点，则由纸带计算2到点5之间重物的重力势能减少______J（当地重力加速度，保留三位有效数字）。实验发现，重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是______。
【答案】（1）BC （2）0.147~0.151 重物和纸带下落时受到阻力
【解析】
【小问1详解】
A．由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以本实验不需要测定物体的质量，故A错误；
B．为了减小纸带与打点计时器的摩擦，实验中，固定打点计时器时应使两限位孔位于同一竖直线，故B正确；
C．为了充分利用纸带，实验时一定要先通电源再释放纸带，故C正确；
D．验证机械能守恒的表达式为
为了验证机械能守恒，不一定需要选择纸带上打出的第一个点作为起点，故D错误。
故选BC。
【小问2详解】
由纸带可知2到点5之间重物的重力势能减少量为
实验发现，重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是：重物和纸带下落时受到阻力作用，减少的重力势能有一部分转化为内能，使得重物增加的动能略小于减少的重力势能。
20. 某探究小组用如图1所示的向心力演示器“探究向心力大小的表达式”。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨道半径之比为，请回答以下问题：
（1）下列3个实验中与本实验思想方法相同的是______。

A. 图2中的“探究平抛运动的特点”实验
B. 图3中的“验证机械能守恒定律”实验
C. 图4中的“研究平行板电容器电容大小的因素”实验
（2）实验时某同学将质量为和（）的小球分别放在B、C位置，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比为，由此可知左右塔轮的半径之比为______。
（3）为了进一步精确探究，小组同学利用传感器验证向心力的表达式，如图5所示，装置中水平直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平直槽一起匀速转动时，细线的拉力大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。将相同滑块分别以半径r为0.14m、0.12m、0.10m、0.08m、0.06m做圆周运动，在同一坐标系中分别得到图6中①、②、③、④、⑤五条图线，则图线①对应的半径为______m，各图线不过坐标原点的原因是______。
【答案】（1）C （2） （3）0.14 滑块受到水平直槽的摩擦力作用
【解析】
【小问1详解】
探究向心力大小的表达式采用了控制变量法，探究平抛运动的特点、验证机械能守恒定律与研究平行板电容器电容大小的因素三个实验中，只有研究平行板电容器电容大小的因素利用了控制变量法。
故选C。
【小问2详解】
左右两标尺露出的格子数之比为，可知
根据题意有
皮带传动过程，左右塔轮边缘线速度大小相等，则有
根据向心力的表达式有
，
解得
【小问3详解】
根据向心力表达式有
可知，角速度相同时半径越大，所需向心力越大，根据图像可知，在相等角速度之下，①所需向心力最大，则图线①对应的半径为0.14m；
各图像不过原点，当力传感器示数为0时，角速度不等于0，表明滑块受到水平直槽的摩擦力作用。
21. 电容器储存电荷的特性可用电容来表征。某一固定电容器外观如图1所示，在观察电容器的充、放电实验中，实验电路图如图2所示。
（1）某一固定电容器外观如图1所示，下列说法正确的是（ ）
A. 35表示额定电压B. 35表示击穿电压
C. 2200表示电荷量D. 2200表示电容
（2）电容器在整个充放电过程中电流i随时间t图像和两极板电压U与时间t的图像，可能正确的是______
A. B.
C. D.
（3）用电流传感器替换灵敏电流计，测出电路中的电流随时间变化的图像如图3所示，电源电压为8V，则电容器的电容约为______F。（保留2位有效数字）
【答案】（1）AD （2）BD （3）
【解析】
【小问1详解】
根据电容器的外观可知，35V表示额定电压，2200表示电容器的电容。
故选AD。
【小问2详解】
在开始充电的瞬间，电容器极板两端电压为零，电荷量变化率刚开始比较大，随着电容极板上电荷数量的增加，电荷量变化率减小，根据
可知极板间电压逐渐增大。且变化率减小。由
可知充电电流逐渐减小。电容放电时，两极板间电压逐渐减小，且变化率减小。电流反向，逐渐减小。
故选BD。
【小问3详解】
根据I-t图像与横轴围成的面积表示放电过程中释放的电荷量，可知
根据
可知
三、计算题（本大题共26分。解答应写出必要的文字说明、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，答案中必须明确写出数值和单位）
22. 如图所示为喷墨打印机的原理简图，其中墨盒可以喷出质量为m，电量为q的墨汁微粒，微粒经过带电室由静止开始加速后，从偏转电场两极板左侧中心O点射入偏转电场，出电场后能继续运动直到打到纸上。设带电室的加速电压为，偏转电场两极板的长度为L，间距为d，两极板间的电压为。不计空气阻力及重力作用，求：
（1）带电粒子射入偏转电场时的初速度大小；
（2）在偏转电场中竖直方向的偏移量y的大小；
（3）在偏转电场中电势能增加还是减少？变化量多少？
【答案】（1）；（2）；（3）减少，
【解析】（1）根据题意可知，在加速电场中根据动能定理有
解得
（2）该微粒在偏转电场中做类平抛运动，水平方向上有
竖直方向上有
，
联立解得
（3）根据题意可知微粒在偏转电场中电场力做正功，电势能减少，电势能变化量大小为
23. 一辆高能汽车质量为，发动机的额定功率为84kW，汽车从静止开始以匀加速直线运动起动，加速度大小为，当达到额定功率时，保持功率不变继续加速达到汽车的最大速度。运动中汽车一直受到大小为车重0.10倍的恒定阻力，。求：
（1）汽车运动中的最大速度。
（2）汽车开始运动后第5s末的瞬时功率。
（3）若汽车从静止起动至速度最大共用时57s，求汽车在此过程中总位移的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据题意可知，当汽车以额定功率行驶，牵引力等于阻力时，速度最大，则有
（2）当汽车匀加速直线运动速度达到最大，则有
又有
可得
所经过的时间
所以第5s末的瞬时速度
第5s末的瞬时功率
（3）汽车匀变速直线运动，经过的时间
运动位移
汽车达到最大功率到做匀速直线运动的时间
根据动能定理
解得
24. 如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、传送带（速度大小、方向均可调节）、竖直圆轨道ABCD（A、D的位置错开）、一段圆弧轨道EF、一水平放置且开口向左的接收器G（可在平面内移动）组成。游戏时滑块从弹射器弹出，全程不脱离轨道且飞入接收器则视为游戏成功。已知滑块质量且可视为质点，传送带长度，ABCD圆轨道半径，EF圆弧半径，OE与OF之间夹角为。弹射时滑块从静止释放，且弹射器的弹性势能完全转化为滑块动能。仅考虑滑块与传送带的摩擦，其它摩擦均忽略不计，各部分平滑连接。（，），。
（1）当传送带静止时：
①若滑块恰好能停在传送带右端，求弹射器的弹性势能；
②改变弹射器的弹性势能，要使滑块恰好不脱离轨道，求滑块经过E点时轨道受到压力的大小；
③改变弹射器的弹性势能，滑块不脱离轨道并从F处飞出后水平进入接收器G，求FG间的水平位移x与弹性势能的函数关系式。
（2）调整弹射器的弹性势能，要使滑块在运动过程中不脱离圆轨道ABCD，传送带转动速度的范围。
【答案】（1）①；②；③（）；（2）当传送带顺时针转动时，；传送带逆时针转动时任何速度都可以
【解析】（1）①由能量守恒得
解得
②若恰好过C点，则
解得
从C点到E点，由动能定理得
在E点，由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知滑块经过E点时轨道受到压力的大小为。
③能过圆轨道最高点C点，由动能定理得
解得
从弹出到F点，由动能定理得
由平抛规律得
，
解得
（）
（2）由能量守恒可得
可得弹出的速度为
若恰好过C点，有
设滑块离开传送带的速度大小，根据动能定理可得
解得
当传送带顺时针转动时，若滑块加速到，则传送带所需的长度为
所以加速不到。若滑块没有过B点，设滑块刚好到B点时，从滑块离开传送带到B点，根据动能定理得
解得
若滑块减速到，则传送带所需的长度为
所以传送带速度范围为
传送带逆时针转动时任何速度都可以。