[物理][期末]四川省凉山彝族自治州安宁联盟2023-2024学年高一下学期6月期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]四川省凉山彝族自治州安宁联盟2023-2024学年高一下学期6月期末试题(解析版)，共16页。
注意事项：
1.答题前，考生务必在答题卡上将自己的学校、姓名、班级、准考证号用0.5毫米黑色签字笔填写清楚，考生考试条码由监考老师粘贴在答题卡上的“条码粘贴处”。
2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡上对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再填涂其它答案；非选择题用0.5毫米黑色签字笔在答题卡的对应区域内作答，超出答题区域答题的答案无效；在草稿纸上、试卷上答题无效。
3.考试结束后由监考老师将答题卡收回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 物理学中有许多重要的科学研究方法。下列选项中所运用的主要研究方法与卡文迪许测量引力常量的主要研究方法相同的是（ ）
A. 图a中，利用该装置研究力和运动的关系
B. 图b中，通过平面镜的反射光线观察桌面的微小形变
C. 图c中，通过计算F-x图像与x轴所围的面积得出变力F所做的功
D. 图d中，利用该实验装置探究向心力大小与半径、质量和角速度的关系
【答案】B
【解析】卡文迪许扭称实验运用了放大的思想方法，图a中运用实验和逻辑推理相结合的方法；图b中，借助激光器及平面镜观察桌面微小形变运用了放大法；图c中，运用微元法的实验方法；图d中，应用控制变量的实验方法。
故选B。
2. 在光滑水平面上，一物体沿正东方向做匀速直线运动。从某时刻起对物体施加一水平向南的力，若水平力越大，则物体在相等时间内（ ）
A. 向东发生的位移不变B. 向东发生的位移越大
C. 向南发生的位移不变D. 总位移不变
【答案】A
【解析】从某时刻起对物体施加一水平向南的力，若水平力越大，则加速度越大，向南发生的位移和总位移越大，向东方向的运动状态不变，则向东发生的位移不变。
故选A。
3. 下列说法中正确的是（ ）
A. 静摩擦力与物体相对运动趋势方向相反，所以静摩擦力总是对物体做负功
B. 某物体的动能不变，其动量可以变化
C. 物体所受合力的冲量为零时，合力做功可以不为零
D. 作用力和反作用力总是等大反向，因此一对作用力和反作用力做功时总是一正一负
【答案】B
【解析】A．摩擦力总是与相对运动或相对运动趋势方向相反，当物体A叠放在物体B上保持相对静止以某一速度在水平地面上做匀减速直线运动时，物体B对物体A的摩擦力做负功，物体A对物体B的摩擦力做正功，因此摩擦力可能做负功，也可能做正功，故A错误；
B．物体的动能不变，其动量可以变化，例如物体做匀速圆周运动，速度大小不变，速度方向变化，则物体的动能不变，其动量发生变化，故B正确；
C．合外力的冲量等于动量的变化量，如果合外力的冲量为零，则动量的变化量为零，所以物体速度不变，动能变化量为零，合外力做功也为零，故C错误；
D．作用力和反作用力总等大反向，但一对作用力和反作用力可能都做正功，都做负功，也可能一正一负，也可能作用力做功而反作用力不做功，故D错误。
故选B。
4. 生活中有许多圆周运动的实例，下列关于实例的分析正确的是（ ）
A. 汽车快速转弯时，乘客向外倾倒是因为受到了向外的离心力作用
B. 在竖直面内的匀速转动的摩天轮轿厢中，游客受到的支持力始终与其重力大小相等
C. 车辆在通过拱形桥顶点时对桥面的压力小于其重力
D. 在转弯处的火车轨道通常设计成“外高内低”，其目的是减小火车的向心力大小
【答案】C
【解析】A．汽车快速转弯时，乘客向外倾倒是因为惯性的原因，故A错误；
B．在竖直面内的匀速转动的摩天轮轿厢中，游客受到的支持力始终与其重力大小不一定相等，如在最低点时，支持力大于重力，故B错误；
C．车辆在通过拱形桥顶点时，根据牛顿第二定律有
结合牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力小于其重力，故C正确；
D．在转弯处的火车轨道通常设计成“外高内低”，其目的是使火车的重力与支持力的合力提供向心力，减小火车与轨道间的弹力，故D错误；
故选C。
5. 设某星球可看做半径为R的质量分布均匀的球体，因该星球自转使其表面各处重力加速度不相同，在两极的重力加速度等于g，在赤道上的重力加速度等于，则该星球自转角速度等于（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】在两极时由万有引力等于重力，有
在赤道上时，有
联立解得
故选D。
6. 生活中，有时候人们会利用磨盘进行面粉加工，简化示意图如图所示。假设某次推磨过程中，人的平均推力大小为F=100N，方向始终沿圆周切线方向，人做圆周运动的等效半径为1.0m，则人推动磨盘转动一周所做的功大约为（ ）
A. 628JB. 200J
C. 100JD. 0
【答案】A
【解析】推力对磨盘所做的功等于推力的大小与拉力作用点沿圆周运动弧长的乘积，则磨转动一周弧长为
所以拉力所做的功为
故选A。
7. 2024年4月25日，搭载神舟18号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，神舟十八号载人飞船进入预定轨道，随后将与中国空间站进行自主交会对接。对接过程简化模型如图所示，神舟18号飞船先在半径为r1的圆轨道I运行，在A点变轨后进入椭圆轨道II进行转移，后在B点变轨进入半径为r2的圆轨道III。下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在A点需要点火加速才能实现变轨
B. 飞船在轨道II上从A到B的过程在做加速运动
C. 飞船在轨道III上的运行速率大于在轨道I的运行速率
D. 在变轨过程中，飞船与地球组成的系统机械能守恒
【答案】A
【解析】A．根据变轨原理，飞船在圆轨道Ⅰ的A点需加速做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ，故A正确；
B．根据开普勒第二定律可知，飞船在轨道II上从A到B的过程在做减速运动，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
则飞船在轨道III上的运行速率小于在轨道I的运行速率，故C错误；
D．从低轨道到高轨道变轨，需要点火加速，外力做正功，机械能增大，故D错误。
故选A。
8. 如图所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k=100N/m，一端固定在倾角为θ=30°的斜面底端，另一端与物块接触（不栓连），物块质量m=2kg，初始时静止，现对物块施加平行于斜面向下的恒力F，弹簧压缩到最短时物块下滑0.2m，此时撤去推力F，物块开始向上运动直到物体离开弹簧。已知弹性势能（为弹簧的形变量），重力加速度取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A. 在有恒力F作用的过程中，物块及弹簧组成的系统机械能守恒
B. 从撤去恒力F到弹簧恢复原长的过程中，物块增加的动能等于弹簧减小的弹性势能
C. 物体刚离开弹簧时速度等于
D. 从撤去恒力F到弹簧恢复原状的过程中，物块增加的机械能等于2J
【答案】C
【解析】A．在有恒力F作用的过程中，恒力F对物块及弹簧组成的系统做功，则物块及弹簧组成的系统机械能不守恒，故A错误；
B．从撤去恒力F到弹簧恢复原长的过程中，根据动能定理，物块增加的动能与增加的重力势能之和等于弹簧减小的弹性势能，故B错误；
C．初始时静止，根据平衡条件
解得，初始时弹簧的压缩量为
有恒力F作用的过程中，弹簧的压缩量为
根据能量守恒
解得
故C正确；
D．从撤去恒力F到弹簧恢复原状的过程中，根据能量守恒
解得
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 嫦娥六号是中国嫦娥探月计划第六个探测器，着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地，2024年5月8日10时12分，嫦娥六号顺利进入环月圆轨道飞行。若探测器在轨飞行的周期为T，轨道半径为r，月球的半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的有（ ）
A. 嫦娥六号的发射速度必须达到第三宇宙速度
B. 月球的第一宇宙速度
C. 在环月轨道上，地球对探测器的引力小于月球对探测器的引力
D. 月球的平均密度
【答案】BC
【解析】A．嫦娥六号登月，依然绕地球运动，发射速度大于第一宇宙速度即可，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力有
月球的第一宇宙速度满足
解得
故B正确；
C．在环月轨道上，探测器受月球和地球的引力提供向心力，由于探测器绕月运动，则地球对探测器的引力小于月球对探测器的引力，故C正确；
D．根据万有引力提供向心力有
月球的平均密度为
故D错误；
故选BC。
10. 用起重机将一货物从水平地面开始竖直向上匀加速提升2m的过程，其机械能E随上升位移变化如图所示，已知货物的质量为100kg，重力加速度g=10m/s2，选水平地面作为零势能参考平面，则下列说法正确的有（ ）
A. 货物所受拉力大小为1100N
B. 货物重力势能增加2200J
C. 合外力大小为1100N
D. 货物动能增加200J
【答案】AD
【解析】A．拉力对货物做的功等于货物机械能的增加量，故
得
故A正确；
B．货物重力势能增加等于克服重力做的功，故
故B错误；
D．货物动能增加
故D正确；
C．由动能定理
得合外力大小
故C错误。
故选AD。
11. 图甲所示，静止在水平桌面上一物体从开始受到水平力F的作用，F随时间t 的变化情况如图乙所示，其图像形状是半圆。已知物体质量为2kg，重力加速度取10m/s2， π取3.14，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的有（ ）
A. 若水平面光滑，物体在2s末的速度最大
B. 若水平面光滑，物体最终的速率为3.14 m/s
C. 若物体与水平面的动摩擦因数为0.05，物体在s末的速度最大
D. 若物体与水平面的动摩擦因数为0.05，物体在4s末的速率约为1.18m/s
【答案】B
【解析】A．若水平面光滑，根据动能定理
根据图像知水平力F在4s内对物体做功最大，故物体在4s末的速度最大，故A错误；
B．若水平面光滑，根据动量定理
又图线所围面积为冲量
联立解得物体最终的速率为
故B正确；
C．若物体与水平面的动摩擦因数为0.05，则滑动摩擦力大小为
当F随时间t先增大到
时物体开始加速运动，后减小到
时，物体的速度最大，此时根据数学知识
解得，物体在末开始加速运动，在末的速度最大，故C错误；
D．若物体与水平面的动摩擦因数为0.05，则滑动摩擦力大小为
根据动量定理
又图线所围面积为的冲量
同理，内静摩擦力大小等于，故静摩擦力对物体的冲量大小等于的冲量，为
联立解得，物体在4s末的速率约为
故D错误。
故选B。
三、实验探究题：本题共2小题，共15分。
12. 利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。O为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图。已知重物质量m=1.00kg，重力加速度g=9.8m/s2，打点计时器打点的周期为T=0.02s，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB=___________m/s；O点到B点过程中重物的重力势能减少量为___________J，动能的增加量为____________J。（结果均保留三位有效数字）
【答案】3.25 5.44 5.28
【解析】匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度。
打点计时器打下计数点时，重物的速度为
点到点过程中重物的重力势能减少量为
物体由静止开始释放，则点到点过程中重物动能的增加量为
13. 如图所示，用下面实验器材可以验证两个小球碰撞前后的动量是否守恒。图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，M、P、N三点是小球地面上的平均落点。
（1）为完成这个实验，除了测出小球的质量外，还需要测量 ；（填选项前的编号）
A. 小球抛出点距地面的高度H
B. 小球开始释放高度h
C. 从两小球相碰到两球落地的时间t
D. 小球m1单独滚下时做平抛运动的水平距离和两小球m1、m2碰撞后各自飞出的水平距离
（2）下列说法正确的是 ；（填选项前的编号）
A. 该实验无需调节斜槽轨道末端的切线水平
B. 实验选取的小球一定是两个半径相等，质量不等的小球
C. 应该选质量小的小球作为入射小球
D. 如果每次入射小球都从同一高度静止释放，那落点应该在同一点，所以只需做一次实验就可确定落点从而测出水平位移
（3）学生在实验中，完成实验记录数据如下表所示
为了达到“验证动量守恒”的实验目的，需要验证的表达式为_____________________（用上述表格中的物理量符号表示）。根据上表中的实验数据，可得到的实验结论是_______________________________________。
【答案】（1）D （2）B
（3） 在实验允许的误差范围内，两球碰撞过程动量守恒
【解析】
【小问1详解】
根据实验原理可知，小球从水平抛出到落到地面时间相等，可用水平位移代替速度，则无需测量H、h、t；
故选D。
【小问2详解】
A．为使小球离开轨道做平抛运动，保证出射速度水平，所以轨道末端必须水平，故A错误；
BC．为使小球发生正碰，半径必须相等，为防止入射小球碰后反弹，则入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故B正确，C错误；
D．实验需多次进行，避免偶然误差，故D错误。
故选B。
【小问3详解】
设入射小球做平抛运动的初速度为，碰撞后入射小球的速度为，被碰小球的速度为，根据动量守恒定律可知，若满足
则可得到碰撞前后的总动量不变，本实验中碰撞前后小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，竖直位移相同，则时间相同，水平方向做匀速直线运动，根据动量守恒定律可得
可知若测量的物理量满足关系式
则代表动量守恒。
将表格中数据代入有
则可知在实验允许的误差范围内，两球碰撞过程动量守恒。
四、计算题：本题共4小题，共38分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。
14. 近日，我国东部战区位台岛周边开展“联合利剑-2024A”演习。假设在演习中，我国歼20战机以v0=450m/s水平匀速飞行，到达某地形底端B点正上方时释放一颗导弹（忽略空气阻力，导弹运动看作平抛运动），并垂直击中目标A。已知该地形可看作倾角为θ=37°的山坡，（g=10m/s2，，），求：
（1）导弹的飞行时间；
（2）AB两点之间的距离。
【答案】（1）60s；（2）33750m
【解析】（1）设导弹落到A点竖直方向的速度为，由题意有
解得
t=60s
（2）导弹发射点到A的水平位移
AB的距离
解得
15. 某玩具车轨道如图所示，粗糙的水平轨道AB的右端与半径为R=0.1m的光滑竖直圆轨道在B点相切，圆轨道在B处稍微错开且与粗糙的水平轨道BE相接，在E处有一挡板固定在轨道上，轨道固定在水平地面上。一质量为2kg可视为质点的玩具车以恒定的功率P=12W在A处由静止开始启动，玩具车在到B点前已经达到最大速度。在B点时关闭发动机，由于惯性，玩具车冲上圆轨道，在其内侧做圆周运动，经过最高点C后，再次经过B时沿BE向右运动。已知玩具车在水平轨道AB和BE段受到的阻力大小都等于4N，水平轨道BE长为2m，g取10 m/s2。求：
（1）第一次经过B点时的速度大小；
（2）在圆轨道最高点时对轨道的压力；
（3）玩具车能否与挡板相撞，如果不能求出停在距E多远地方；如果能与挡板相撞，将与原速率反弹，能否再次滑上圆轨道？写出判断依据。
【答案】（1）3m/s；（2）80N，方向竖直向上；（3）不会再次滑上圆轨道，见解析
【解析】（1）当牵引力等于阻力时速度最大
=3m/s
（2）从B到C的过程：由动能定理得：
C点，对小车由牛顿第二定律得：
由牛顿第三定律得，小车对轨道压力大小为80N，方向竖直向上。
（3）在水平轨道BE段运动过程，假设小车停在BE上某位置，在BE段运动的总路程为s，则由能量守恒定律得：
得
s=2.25m
由于
，
所以小车与挡板相撞后并不会再次滑上圆轨道
16. 如图所示，光滑水平面上有一质量为M=2kg的滑板（含左端斜面与右端挡板），其右侧紧靠墙壁。滑板上表面B点右侧光滑，斜面CD光滑，水平段BC动摩擦因数μ=0.2，BC距离为1.6m。水平段BC与斜面CD通过一段小圆弧连接（滑块通过C点速度大小不变）。滑板上有一质量为m=1kg的滑块，滑块与右端挡板之间最初压缩一轻弹簧（弹簧与滑块不拴接），弹性势能。系统由静止释放，滑块运动到B点时弹簧刚好恢复原长，滑块第一次滑上斜面时恰好到达斜面的顶端D点。重力加速度g取10m/s2，求：
（1）滑块第一次运动到B时的速度大小；
（2）斜面顶端相对于BC的高度；
（3）滑块最终停止的位置离B点的距离。
【答案】（1）；（2）088m；（3）0.4m
【解析】（1）从静止释放到弹簧恢复原长，滑块与滑板弹簧组成系统机械能守恒
（2）滑块从B点运动至滑板的最高点过程，系统水平方向动量守恒
解得
滑块从B点运动至滑板的最高点过程，系统能量守恒
联立，解得
h=0.88m
（3）经分析，滑块最终在BC段上与滑板相对静止，即系统最终速度为
从静止释放到最终共速过程，由能量守恒及功能关系得
解得
S=6m
又
故滑块最终离B点距离为
m1/g
m2/g
OM/cm
ON/cm
OP/cm
20.0
10.0
10.10
40.02
30.15