2024佛山高一下学期7月期末考试物理含解析

这是一份2024佛山高一下学期7月期末考试物理含解析，共27页。试卷主要包含了考生必须保持答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。

本试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，将条形码横贴在答题卡右上角“条形码粘贴处”。
2.作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔在答题卡上对应题目后面的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案：不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，请将答题卡交回。
第一部分 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，只有一个选项符合题目要求。选对的得4分，错选、不选的得0分。
1. 关于牛顿力学与相对论，以下说法正确的是（ ）
A. 中国东风27超高音速导弹的飞行速度可达到3400m/s，牛顿力学不再适用
B. 真空中的光速大小在不同的惯性参考系中都是相同的
C. 牛顿力学在微观领域物质结构中不适用，因此带电粒子在电场中的运动不满足牛顿运动定律
D. 对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的
2. 汽车瞬态工况法尾气检测如图所示，汽车驱动轮与两个半径相同的滚筒接触，车轮与滚筒的半径之比为，驱动轮按照恒定的转速转动，后轮不动，模拟车辆实际行驶状况，检测尾气，车轮与滚筒之间不打滑，P、Q两点分别处于驱动轮边缘和滚筒边缘，以下说法正确的是（ ）
A. 两滚筒的转动方向相反
B. P、Q两点在相同时间内转过的角度相等
C. P、Q两点在相同时间内通过的弧长相等
D. P、Q两点的向心加速度大小之比为
3. 雷雨天，高层建筑顶部的引雷针起到主动吸引闪电的作用，叫“接闪”，以此保护周边建筑和行人的安全。某次电视塔“接闪”前积雨云层与避雷针附近产生的电场的等差等势面如图所示，积雨云的底部积聚负电荷，电子的电量为e，取大地为零势面，以下说法正确的是（ ）
A. A、B、C三个位置中A点处的电场强度最大
B. 避雷针的针尖由于静电感应而带负电
C. B、A两点间的电势差大于B、C两点间的电势差
D. 空气中一电子由B运动到C点，其电势能增加
4. 如图所示，汽车轮胎进行动态平衡校准时，通过动平衡机使车轮在竖直面内以恒定速率匀速转动，在轮毂内侧某处粘贴平衡块，使车轮重心调节到轴心上，从而避免行驶时车轮出现抖动现象，以下说法正确的是（ ）
A. 车轮匀速转动过程中平衡块的向心力不变
B 平衡块处于最高点时，一定对轮毂产生压力
C. 平衡块在最低点时对轮毂的压力与平衡块的质量成正比
D. 汽车沿直线行驶时，以地面为参考系，平衡块做圆周运动
5. 工人为了提升货物搬运效率，在工厂楼层窗台和卡车之间紧绑一布匹，将货箱从布匹顶端由静止滑至底端，该过程中说法正确的是（ ）
A. 货箱的重力势能全部转化为动能
B. 货箱重力做的功等于货箱动能的增加量
C. 货箱重力做的功等于货箱重力势能的减少量
D. 货箱所受合力做的功等于货箱机械能的减少量
6. 如图所示，立方体棱长为L，在a点和c点分别固定一个电荷量为Q的正点电荷，静电力常数为k，以下说法正确的是（ ）
A. b点的电场强度为
B. b、d两点电场强度相同
C. 将一正点电荷从点经任意路径移动至点，电场力做的总功为零
D. 将一正点电荷从b点由静止释放后该电荷将由b到d做直线运动
7. 苏轼的诗句“定知玉兔十分圆，已作霜风九月寒，寄语重门休上钥，夜潮留向月中看”形象地描述了八月十五日看潮的情景。如图所示，太阳、月亮和地球处于一条直线上，会在海面上引起“大潮”，已知太阳质量是月球质量的2700万倍，日地距离是月地距离的390倍，以下说法正确的是（ ）
A. 海水在A处受到太阳的引力比受到月球的引力小
B. 海水在B处受到太阳的引力比受到月球的引力小
C. 同一质量的海水在A处受到月球的引力比在B处小
D. 同一质量的海水在A点受到太阳和月球引力的合力比B处小
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不选的得0分。
8. 下列关于物理实验方法与思想的理解，正确的是（ ）
A. 实验1中保持其他条件不变，增大刻度尺和平面镜M距离，光斑在刻度尺上移动的距离将增大
B. 实验2中使皮带套在不同半径的塔轮上，目的是改变两球做圆周运动的半径
C. 实验3中用相同的不带电小球与带电小球接触，使带电小球电荷量减半，避免了电荷量无法测量的问题
D. 实验4中开关S接到a端时，电流从左到右经过电流传感器，开关S转接到b端时，电流从右到左经过电流传感器
9. “嫦娥六号”任务是中国探月工程四期新阶段首次登月任务，也是人类首次月球背面采样返回任务。“嫦娥六号”探测器由组合体M与组合体N构成，探测器在圆形环月轨道Ⅰ飞行期间，M和N在P点分离，M继续在Ⅰ轨道环月飞行，N通过变轨进入椭圆轨道Ⅱ，以下说法正确的是（ ）
A. M在Ⅰ轨道环月飞行的速度大于月球的第一宇宙速度
B. M在Ⅰ轨道飞行的周期大于N在Ⅱ轨道飞行的周期
C. M和N分离后，N需要点火减速进入Ⅱ轨道
D. N在Ⅱ轨道从远月点无动力飞行到近月点的过程中速度减小
10. 如图所示，为了将横放在水平地面的钢管直立起来，工人控制起重机，使横梁上的电机水平移动，同时以速度v匀速收短牵引绳，使钢管绕定点O转动，绳始终保持竖直且与钢管在同一竖直面内，钢管长为L，以下说法正确的是（ ）
A. 当钢管与地面夹角为时，钢管顶端的速度水平向左
B. 当钢管与地面夹角为时，电机水平移动速度为
C. 钢管转动过程中角速度大小不变
D. 钢管在转动过程中重力的瞬时功率不变
第二部分 非选择题（共54分）
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11. 某同学利用粗细均匀的金属杆制成的金属框和光电门验证机械能守恒定律，实验操作如下：按图示安装实验器材，松开夹子，让金属框由静止开始下落，记录金属框下、上两个边框依次通过光电门的挡光时间和，已知当地的重力加速度为g。
（1）为了完成实验，还需要记录物理量有：______（填写选项前的代号）
A. 矩形金属框的质量mB. 金属杆的直径d
C. 矩形金属框的宽aD. 矩形金属框的高H
（2）矩形金属框下边框经过光电门的速度为______（用本题所给物理量字母表示）
（3）在误差允许的范围内，如果满足关系式______（用本题所给物理量字母表示），即可验证金属框下落过程中机械能守恒。
12. 某学习小组进行“探究平抛运动的特点”的实验过程如下：
（1）如图甲所示，A、B两球静止在同一高度，用小锤击打弹性金属片，把A球沿水平方向弹出，同时B球被释放，改变小锤的击打力度，重复实验，若能观察到每一次击打弹性金属片后______的现象，则说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
（2）该小组利用平抛运动实验器探究平抛运动水平分运动的特点，如图乙所示，将坐标纸、复写纸固定在平抛运动实验器上，调节平抛实验器背板处于竖直面内，还需要进行以下的哪些操作？______（填写选项前的代号）
A.测量钢球的质量 B.标记小球的抛出点
C.调节斜槽末端切线水平 D.给斜槽内表面涂蜡以减小摩擦力
（3）完成以上操作后，使小球从斜槽上固定位置静止释放，小球撞击斜槽后在坐标纸上留下落点的位置，改变接球槽的高度，重复以上操作。
（4）取下坐标纸，用平滑的曲线将各落点连起来，描绘出小球做平抛运动的轨迹，以小球抛出点为坐标原点O，建立如图丙的直角坐标系，在y轴上作出几个点，且O点到这三个点的距离满足，过作垂线，与轨迹的交点记为，则小球从O点运动到的时间之比为______，若间和间的水平距离相等，则说明______。
（5）若在实验轨迹上连续标记A、B、C、D四个点，如图丁所示，若相邻两点间的水平距离相等，则相邻两点间的竖直距离应满足的关系式是：______。
四、解答题：本大题共3小题，共38分。按题目要求作答。解答题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。
13. 离心分离器是科研和生产中重要仪器，某同学自制简易离心分离器如图甲所示，瓶子通过轻绳悬于竖直杆的顶端，转台以恒定角速度转动，瓶子在水平面做匀速圆周运动，不计一切阻力。
（1）将瓶和瓶中液体整体作为研究对象，请在图甲中画出其受力示意图；
（2）若增大转台转动的角速度，判断轻绳和竖直方向夹角的变化；
（3）如图乙所示，若有两个相同的瓶子A和B，用长度分别为和的轻绳悬于竖直杆的顶端，转台以恒定的角速度匀速转动，转动稳定后两个瓶子是否处于同一高度？并通过计算证明。（已知重力加速度为g）
14. 如图甲所示，炽热金属丝不停地发射电子，一电子经过电压为U的两极板间电场加速后，恰好通过筒壁一小孔P沿竖直圆筒的半径方向进入圆筒，圆筒内存在竖直向上的匀强电场，筒内壁有荧光涂层，可记录电子打到筒壁的位置，已知圆筒半径为R，电子电量为e，质量为m，不计电子的重力和离开金属丝时的初速度，求：
（1）电子到达圆筒小孔P时的速度；
（2）若电子打在圆筒内壁的M点，M点与小孔P的竖直高度差为h，求圆筒内电场强度E的大小；
（3）将圆筒绕其竖直中心轴以恒定的角速度转动，将圆筒展开后如图乙所示，荧光点Q恰好与小孔P处于同一竖直线上，则应满足什么条件？
15. 如图所示，一拱形物块竖直固定于水平地面上，ABC是一半径的光滑半圆弧。质量的木板Q静止在水面上，木板长度，上表面与拱形物块A点等高，右端距离拱形物块，左侧固定一轻质弹簧，弹簧原长为，质量可视为质点的小滑块P将弹簧长度压缩至并锁定，现用一水平向右，大小的恒力作用在木板上，木板与拱形物块碰撞瞬间小滑块解除锁定，木板与拱形物块碰撞后与拱形物块粘连在一起，小滑块恰好能运动到C点。已知木板与水平面间的动摩擦因数，小滑块与木板与之间的动摩擦因数为。（重力加速度）
（1）求木板与拱形物块碰前瞬间速度大小；
（2）求锁定时弹簧储存的弹性势能；
（3）保持小滑块P锁定的位置不变，木板Q右端与拱形物块的距离改为，改变水平恒力F的大小，使小滑块能冲上圆弧ABC且在圆弧上运动时不脱离轨道，求F的范围。
2023~2024学年下学期佛山市普通高中教学质量检测
高一物理
本试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上，将条形码横贴在答题卡右上角“条形码粘贴处”。
2.作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔在答题卡上对应题目后面的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案：不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，请将答题卡交回。
第一部分 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，只有一个选项符合题目要求。选对的得4分，错选、不选的得0分。
1. 关于牛顿力学与相对论，以下说法正确的是（ ）
A. 中国东风27超高音速导弹的飞行速度可达到3400m/s，牛顿力学不再适用
B. 真空中的光速大小在不同的惯性参考系中都是相同的
C. 牛顿力学在微观领域物质结构中不适用，因此带电粒子在电场中的运动不满足牛顿运动定律
D. 对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的
【答案】B
【解析】
【详解】A．中国东风27超高音速导弹的运动属于低速宏观的运动，故A错误；
B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B正确；
C．狭义相对论即适用于高速运动的物体，也适用于低速运动的物体，经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，理想状态下，带电粒子在电场中的运动也可以使用牛顿运动定律，故C错误；
D．根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故D错误。
故选B。
2. 汽车瞬态工况法尾气检测如图所示，汽车驱动轮与两个半径相同的滚筒接触，车轮与滚筒的半径之比为，驱动轮按照恒定的转速转动，后轮不动，模拟车辆实际行驶状况，检测尾气，车轮与滚筒之间不打滑，P、Q两点分别处于驱动轮边缘和滚筒边缘，以下说法正确的是（ ）
A. 两滚筒的转动方向相反
B. P、Q两点在相同时间内转过的角度相等
C. P、Q两点在相同时间内通过的弧长相等
D. P、Q两点的向心加速度大小之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．驱动轮沿顺时针方向运动，根据静摩擦力方向可知右侧滚轮逆时针运动；同理左侧滚轮逆时针运动，故A错误；
B．P、Q两点同缘转动，可知两点的线速度大小相等，即相等时间内两点通过的弧长相等，故B错误，C正确；
D．根据
可知P、Q两点向心加速度大小之比为
故D错误。
故选C。
3. 雷雨天，高层建筑顶部的引雷针起到主动吸引闪电的作用，叫“接闪”，以此保护周边建筑和行人的安全。某次电视塔“接闪”前积雨云层与避雷针附近产生的电场的等差等势面如图所示，积雨云的底部积聚负电荷，电子的电量为e，取大地为零势面，以下说法正确的是（ ）
A. A、B、C三个位置中A点处的电场强度最大
B. 避雷针的针尖由于静电感应而带负电
C. B、A两点间的电势差大于B、C两点间的电势差
D. 空气中一电子由B运动到C点，其电势能增加
【答案】A
【解析】
【详解】A．等势面疏密程度表示强度大小，则A、B、C三个位置中A点处的电场强度最大，故A正确；
B．积雨云的底部积聚负电荷，根据静电感应可知避雷针带正电，故B错误；
C．图中的虚线为等势线，则B、A两点间的电势差等于B、C两点间的电势差，故C错误；
D．等势线与电场线垂直，且从正电荷指向带负电的云层，则空气中一电子由B运动到C点，逆着电场线运动，电场力做正功，电势能减小，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，汽车轮胎进行动态平衡校准时，通过动平衡机使车轮在竖直面内以恒定速率匀速转动，在轮毂内侧某处粘贴平衡块，使车轮重心调节到轴心上，从而避免行驶时车轮出现抖动现象，以下说法正确的是（ ）
A. 车轮匀速转动过程中平衡块的向心力不变
B. 平衡块处于最高点时，一定对轮毂产生压力
C. 平衡块在最低点时对轮毂的压力与平衡块的质量成正比
D. 汽车沿直线行驶时，以地面为参考系，平衡块做圆周运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．车轮匀速转动过程中，平衡块做匀速圆周运动，由所受外力的合力提供向心力，向心力大小不变，向心力方向始终指向圆心，方向在变化，可知，车轮匀速转动过程中平衡块的向心力发生了变化，故A错误；
B．平衡块处于最高点时，若有
解得
此时，平衡块处于最高点，平衡块对轮毂没有压力作用，故B错误；
C．平衡块在最低点时，根据牛顿第二定律有
根据牛顿第三定律有
解得
车轮在竖直面内以恒定速率匀速转动，可知，平衡块在最低点时对轮毂的压力与平衡块的质量成正比，故C正确；
D．汽车沿直线行驶时，以轴心为参考系，平衡块做圆周运动，一地面为参考系，平衡块做曲线运动，但不是圆周运动，故D错误。
故选C。
5. 工人为了提升货物搬运效率，在工厂楼层窗台和卡车之间紧绑一布匹，将货箱从布匹顶端由静止滑至底端，该过程中说法正确的是（ ）
A. 货箱的重力势能全部转化为动能
B. 货箱重力做的功等于货箱动能的增加量
C. 货箱重力做的功等于货箱重力势能的减少量
D. 货箱所受合力做的功等于货箱机械能的减少量
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据动能定理可知，重力与摩擦力做功等于动能的改变，货箱的重力势能转化为动能和摩擦生热，故AB错误；
C．根据重力做功与重力势能的变化的关系可知，重力做功等于货箱重力势能的减小量，故C正确；
D．根据动能定理可知，货箱所受合力做的功等于货箱动能的减少量，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，立方体棱长为L，在a点和c点分别固定一个电荷量为Q的正点电荷，静电力常数为k，以下说法正确的是（ ）
A. b点的电场强度为
B. b、d两点的电场强度相同
C. 将一正点电荷从点经任意路径移动至点，电场力做的总功为零
D. 将一正点电荷从b点由静止释放后该电荷将由b到d做直线运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．a点点电荷在b点的电场强度为
c点点电荷在b点的电场强度为
则b点的电场强度为
故A错误；
B．根据等量同种电荷电场分布可知，b、d两点在两点电荷连线的中垂线上，且关于连线对称，所以，b、d两点的电场强度等大，反向，故B错误；
C．a点点电荷在点的电势为
c点点电荷在点电势为
所以，点的电势为
c点点电荷在点的电势为
a点点电荷在点的电势为
所以，点的电势为
所以，点与点的电势相等，电势差为零，根据
可知，将一正点电荷从点经任意路径移动至点，电场力做的总功为零，故C正确；
D．根据等量同种电荷电场分布可知，b点的电场强度沿db方向，所以，将一正点电荷从b点由静止释放后该电荷将沿db方向做直线运动，故D错误。
故选C。
7. 苏轼的诗句“定知玉兔十分圆，已作霜风九月寒，寄语重门休上钥，夜潮留向月中看”形象地描述了八月十五日看潮的情景。如图所示，太阳、月亮和地球处于一条直线上，会在海面上引起“大潮”，已知太阳质量是月球质量的2700万倍，日地距离是月地距离的390倍，以下说法正确的是（ ）
A. 海水在A处受到太阳的引力比受到月球的引力小
B. 海水在B处受到太阳的引力比受到月球的引力小
C. 同一质量的海水在A处受到月球的引力比在B处小
D. 同一质量的海水在A点受到太阳和月球引力的合力比B处小
【答案】D
【解析】
【详解】A．海水在A处时，设海水的质量为m，到月球的距离为r，月球的质量为M，地球半径为R，则万有引力为
所以
故A错误；
B．海水在B处时，万有引力为
所以
故B错误；
C．根据
可知，海水在A点比B点距离月球距离小，则万有引力大，故C错误；
D．海水在A处比在B处所受的太阳的引力近似不变，受到的月球的引力大，所以太阳和月球引力的合力较小，即同一质量的海水在A点受到太阳和月球引力的合力比B处小，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。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不选的得0分。
8. 下列关于物理实验方法与思想的理解，正确的是（ ）
A. 实验1中保持其他条件不变，增大刻度尺和平面镜M的距离，光斑在刻度尺上移动的距离将增大
B. 实验2中使皮带套在不同半径的塔轮上，目的是改变两球做圆周运动的半径
C. 实验3中用相同的不带电小球与带电小球接触，使带电小球电荷量减半，避免了电荷量无法测量的问题
D. 实验4中开关S接到a端时，电流从左到右经过电流传感器，开关S转接到b端时，电流从右到左经过电流传感器
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．实验1中俯视光路图如图所示
由图可知，保持其他条件不变，增大刻度尺和平面镜M的距离，光斑在刻度尺上移动的距离将增大，故A正确；
B．实验2中使皮带套在不同半径的塔轮上，目的是改变两球做圆周运动的角速度；小球放在长槽的不同位置，目的是改变两球做圆周运动的半径，故B错误；
C．实验3中用相同的不带电小球与带电小球接触，使带电小球电荷量减半，避免了电荷量无法测量的问题，故C正确；
D．实验4中开关S接到a端时，平行板电容器充电，电流从左到右经过电流传感器，且上极板带正电；开关S转接到b端时，平行板电容器放电，则电流从右到左经过电流传感器，故D正确。
故选ACD。
9. “嫦娥六号”任务是中国探月工程四期新阶段首次登月任务，也是人类首次月球背面采样返回任务。“嫦娥六号”探测器由组合体M与组合体N构成，探测器在圆形环月轨道Ⅰ飞行期间，M和N在P点分离，M继续在Ⅰ轨道环月飞行，N通过变轨进入椭圆轨道Ⅱ，以下说法正确的是（ ）
A. M在Ⅰ轨道环月飞行的速度大于月球的第一宇宙速度
B. M在Ⅰ轨道飞行的周期大于N在Ⅱ轨道飞行的周期
C. M和N分离后，N需要点火减速进入Ⅱ轨道
D. N在Ⅱ轨道从远月点无动力飞行到近月点的过程中速度减小
【答案】BC
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度为最小的发射速度和最大的环绕速度，所以，M在Ⅰ轨道环月飞行的速度一定小于月球的第一宇宙速度，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
M在Ⅰ轨道飞行的轨道半径大于于N在Ⅱ轨道飞行半长轴，所以，M在Ⅰ轨道飞行的周期大于N在Ⅱ轨道飞行的周期，故B正确；
C．M和N分离后，N在P点做向心运动，故需要点火减速进入Ⅱ轨道，故C正确；
D．N在Ⅱ轨道从远月点无动力飞行到近月点的过程中引力做正功，所以N的动能增加，速度增大，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，为了将横放在水平地面的钢管直立起来，工人控制起重机，使横梁上的电机水平移动，同时以速度v匀速收短牵引绳，使钢管绕定点O转动，绳始终保持竖直且与钢管在同一竖直面内，钢管长为L，以下说法正确的是（ ）
A. 当钢管与地面夹角为时，钢管顶端的速度水平向左
B. 当钢管与地面夹角为时，电机水平移动速度为
C. 钢管在转动过程中角速度大小不变
D. 钢管在转动过程中重力的瞬时功率不变
【答案】BD
【解析】
【详解】ABC．根据
当钢管与地面夹角为时，钢管顶端的做圆周运动，速度方向与杆垂直，且

则钢管在转动过程中角速度大小发变化，根据

故电机水平移动速度为
故AC错误，B正确；
D．钢管在转动过程中重力的瞬时功率为重力与竖直速度的乘积，则
故钢管在转动过程中重力的瞬时功率不变，故D正确。
故选BD。
第二部分 非选择题（共54分）
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11. 某同学利用粗细均匀的金属杆制成的金属框和光电门验证机械能守恒定律，实验操作如下：按图示安装实验器材，松开夹子，让金属框由静止开始下落，记录金属框下、上两个边框依次通过光电门的挡光时间和，已知当地的重力加速度为g。
（1）为了完成实验，还需要记录物理量有：______（填写选项前的代号）
A. 矩形金属框的质量mB. 金属杆的直径d
C. 矩形金属框的宽aD. 矩形金属框的高H
（2）矩形金属框下边框经过光电门的速度为______（用本题所给物理量字母表示）
（3）在误差允许的范围内，如果满足关系式______（用本题所给物理量字母表示），即可验证金属框下落过程中机械能守恒。
【答案】（1）BD （2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
由题意可知，该实验通过光电门测量金属框上下两边分别通过光电门时的速度，即需要金属杆的直径d；通过计算减小的重力势能和增加的动能的对比，即
质量可以约掉，不需要测量，需要测量矩形金属框的高H；矩形金属框的宽a与本实验无关。
故选BD。
【小问2详解】
矩形金属框下边框经过光电门的速度为
【小问3详解】
若金属框下落过程中机械能守恒，则
其中
整理得
12. 某学习小组进行“探究平抛运动的特点”的实验过程如下：
（1）如图甲所示，A、B两球静止在同一高度，用小锤击打弹性金属片，把A球沿水平方向弹出，同时B球被释放，改变小锤的击打力度，重复实验，若能观察到每一次击打弹性金属片后______的现象，则说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
（2）该小组利用平抛运动实验器探究平抛运动水平分运动的特点，如图乙所示，将坐标纸、复写纸固定在平抛运动实验器上，调节平抛实验器背板处于竖直面内，还需要进行以下的哪些操作？______（填写选项前的代号）
A.测量钢球的质量 B.标记小球的抛出点
C.调节斜槽末端切线水平 D.给斜槽内表面涂蜡以减小摩擦力
（3）完成以上操作后，使小球从斜槽上固定位置静止释放，小球撞击斜槽后在坐标纸上留下落点位置，改变接球槽的高度，重复以上操作。
（4）取下坐标纸，用平滑的曲线将各落点连起来，描绘出小球做平抛运动的轨迹，以小球抛出点为坐标原点O，建立如图丙的直角坐标系，在y轴上作出几个点，且O点到这三个点的距离满足，过作垂线，与轨迹的交点记为，则小球从O点运动到的时间之比为______，若间和间的水平距离相等，则说明______。
（5）若在实验轨迹上连续标记A、B、C、D四个点，如图丁所示，若相邻两点间的水平距离相等，则相邻两点间的竖直距离应满足的关系式是：______。
【答案】 ①. 见解析 ②. BC ③. ④. 见解析 ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]在探究平抛运动的过程中，改变小锤的击打力度，重复实验，若能观察到每一次击打弹性金属片后，两小球同时落地，说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动；
（2）[2]A．根据动能定理可知，不需要测量小球质量，故A错误；
B．实验必须调整斜槽末端的切线水平，使小球做平抛运动，且小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放，这样可以使小球每次轨迹相同，且斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，即标记小球的抛出点，故BC正确；
D．斜槽末端的粗糙程度对小球抛出时的初速度是否相等无影响，故D错误。
故选BC。
（4）[3]根据
可得小球从O点运动到的时间之比为
[4] 若间和间的水平距离相等，且时间间隔相等，故此阶段速度大小相同，故可得平抛运动水平方向上做匀速直线运动。
（5）[5] 若相邻两点间的水平距离相等，则竖直方向上相等两点之间的时间间隔相等，竖直方向上做匀变速直线运动，根据匀变速直线运动规律可知
即
四、解答题：本大题共3小题，共38分。按题目要求作答。解答题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。
13. 离心分离器是科研和生产中重要的仪器，某同学自制简易离心分离器如图甲所示，瓶子通过轻绳悬于竖直杆的顶端，转台以恒定角速度转动，瓶子在水平面做匀速圆周运动，不计一切阻力。
（1）将瓶和瓶中液体整体作为研究对象，请在图甲中画出其受力示意图；
（2）若增大转台转动的角速度，判断轻绳和竖直方向夹角的变化；
（3）如图乙所示，若有两个相同的瓶子A和B，用长度分别为和的轻绳悬于竖直杆的顶端，转台以恒定的角速度匀速转动，转动稳定后两个瓶子是否处于同一高度？并通过计算证明。（已知重力加速度为g）
【答案】（1）；（2）增大；（3）处于同一高度，证明见解析
【解析】
【详解】（1）将瓶和瓶中液体整体作为研究对象，转台以恒定角速度转动，则整体受到竖直向下的重力和沿绳方向的拉力，如图
（2）设轻绳和竖直方向夹角为，瓶和瓶中液体整体的质量为m，绳长为L，则拉力竖直向上的分力等于重力，水平方向的分力提供向心力
其中
解得
所以，若增大转台转动的角速度，则轻绳和竖直方向夹角增大；
（3）设两绳与水平方向夹角分别为和，则
其中
整理可得
转动稳定后两个瓶子到悬点的竖直距离为
所以，转动稳定后两个瓶子到悬点的竖直距离相等，即转动稳定后两个瓶子处于同一高度。
14. 如图甲所示，炽热金属丝不停地发射电子，一电子经过电压为U的两极板间电场加速后，恰好通过筒壁一小孔P沿竖直圆筒的半径方向进入圆筒，圆筒内存在竖直向上的匀强电场，筒内壁有荧光涂层，可记录电子打到筒壁的位置，已知圆筒半径为R，电子电量为e，质量为m，不计电子的重力和离开金属丝时的初速度，求：
（1）电子到达圆筒小孔P时的速度；
（2）若电子打在圆筒内壁的M点，M点与小孔P的竖直高度差为h，求圆筒内电场强度E的大小；
（3）将圆筒绕其竖直中心轴以恒定的角速度转动，将圆筒展开后如图乙所示，荧光点Q恰好与小孔P处于同一竖直线上，则应满足什么条件？
【答案】（1）；（2）；（3）（n=0，1，2，3…）
【解析】
【详解】（1）电子到达圆筒小孔P时根据动能定理
解得
（2）电子在圆筒内做类平抛运动，在水平方向
在竖直方向
其中，根据牛顿第二定律
联立，解得
（3）由题意可知，电子打到筒壁上时，筒转过的弧度为
（n=0，1，2，3…）
电子打到筒壁上所用时间为
则角速度为
（n=0，1，2，3…）
15. 如图所示，一拱形物块竖直固定于水平地面上，ABC是一半径的光滑半圆弧。质量的木板Q静止在水面上，木板长度，上表面与拱形物块A点等高，右端距离拱形物块，左侧固定一轻质弹簧，弹簧原长为，质量可视为质点的小滑块P将弹簧长度压缩至并锁定，现用一水平向右，大小的恒力作用在木板上，木板与拱形物块碰撞瞬间小滑块解除锁定，木板与拱形物块碰撞后与拱形物块粘连在一起，小滑块恰好能运动到C点。已知木板与水平面间的动摩擦因数，小滑块与木板与之间的动摩擦因数为。（重力加速度）
（1）求木板与拱形物块碰前瞬间速度大小；
（2）求锁定时弹簧储存的弹性势能；
（3）保持小滑块P锁定的位置不变，木板Q右端与拱形物块的距离改为，改变水平恒力F的大小，使小滑块能冲上圆弧ABC且在圆弧上运动时不脱离轨道，求F的范围。
【答案】（1）；（2）；（3）或
【解析】
【详解】（1）对木板Q与滑块P组成的系统，从运动开始到碰撞前一瞬间，由动能定理得
解得
（2）木板与拱形物块碰撞瞬间，木板速度变为零，滑块P的速度为，设滑块P在A点时的速度为，从碰撞瞬间到滑块P运动到A点，根据能量守恒定律
滑块P从A到C机械能守恒，则
滑块P恰好能运动到半圆最高点C，根据牛顿第二定律
联立解得
（3）对木板Q与滑块P组成的系统，从运动开始到碰撞前一瞬间，由动能定理得
从碰撞瞬间到滑块P运动到A点，根据能量守恒定律
代入数据可得
小滑块能冲上圆弧ABC且在圆弧上运动时不脱离轨道，分两种情况：一种是滑块P恰好能顺利通过C点，由第（2）问得
可知，小滑块能通过C点条件为
另一种临界情况是到圆心等高处的速度为零，根据机械能守恒定律
解得
可知，在小滑块能冲上圆弧ABC且不滑过圆心等高处的条件为
综上所述，滑块在A点时的速度需满足
或
代入水平恒力的表达式可得
或