[物理][期末]内蒙古自治区锡林郭勒盟2023-2024学年高一下学期7月期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]内蒙古自治区锡林郭勒盟2023-2024学年高一下学期7月期末试题(解析版)，共16页。试卷主要包含了选择题，实验题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅰ卷（非选择题）两部分，共100分。考试用时75分钟。
第Ⅰ卷（选择题共46分）
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 关于物体做曲线运动的描述，以下说法正确的是（ ）
A. 物体所受合外力一定变化B. 物体速度一定变化
C. 平抛运动是变加速曲线运动D. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
【答案】B
【解析】A．物体做曲线运动的条件是合外力与速度不共线，合外力可以是恒力也可以是变力，故A错误；
B．物体做曲线运动，速度方向时刻变化，物体速度一定变化，故B正确；
C．平抛运动物体只受重力，加速度为g，保持不变，是匀加速曲线运动，故C错误；
D．匀速圆周运动加速度方向始终指向圆心，加速度变化，所以匀速圆周运动是变加速运动，故D错误。
故选B。
2. 跳水运动是一项难度很大又极具观赏性的运动，我国运动员多次在国际跳水赛上摘金夺银，被誉为跳水“梦之队”。如图所示是一位跳水运动员从高台做“翻身翻腾二周半”动作时头部的轨迹曲线，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。在这个运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 由于a点为最高点，因此在a点时速度为0
B. 在c点和d点时，速度的方向相同
C. 跳水运动员不可以看成质点
D. 运动员入水后就开始作减速运动
【答案】C
【解析】A．由速度的合成与分解可知，由于a点为最高点，因此在a点时的竖直分速度为0，而水平分速度不为零，故A错误；
B．曲线运动各点的速度方向为该点切线的方向，故在c点和d点时，速度的方向均沿竖直方向，但在c点其速度方向竖直向下，而在d点，其速度方向竖直向上，两位置的速度方向不相同，故B错误；
C．由于该过程研究的是运动员的动作，故不能忽略其大小、形状，故不能将其看成质点，故C正确；
D．运动员入水后，由于在完全入水前受到水的浮力小于其重力，故先做加速运动，完全入水后做减速运动，故D错误。
故选C。
3. 如图甲所示，教室内安装有可以沿水平方向滑动的黑板，当A同学以某一速度向左匀速拉动黑板的同时，B同学用粉笔在黑板上画线，粉笔相对于墙壁从静止开始匀加速向下画，则粉笔在黑板上画出的轨迹可能为乙图中的（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】粉笔相对黑板向右做匀速运动，向下做初速度为零的匀加速直线运动，初速度和加速度垂直，故轨迹为抛物线，且初速度和轨迹相切，由此分析可知A正确，BCD错误。
故选A。
4. 小红同学在体验糕点制作“裱花”环节时，她在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸（20cm）的蛋糕，如图所示，在蛋糕边缘每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕转动一周正好均匀“点”上15点奶油，则下列说法正确的是（ ）
A. 圆盘转动的转速为2πr/min
B. 圆盘转动的角速度大小为
C. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为
D. 蛋糕边缘的向心加速度约为
【答案】D
【解析】A．圆盘每转一圈的时间
T=15×4s=60s
故转速为1 r/min，故A错误；
B．由角速度与周期关系可得圆盘转动的角速度大小为
故B错误；
C．蛋糕边缘的奶油线速度大小约为
故C错误；
D．蛋糕边缘的向心加速度约为
故D正确。
故选D。
5. 北京时间2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，三名宇航员安全返回，我国的空间站仍在距地面400km的轨道飞行。我国的空间站与同步卫星相比较，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站的运行周期大于同步卫星的周期
B. 空间站的速度小于同步卫星的速度
C. 空间站的加速度大于同步卫星的加速度
D. 空间站所受地球引力小于同步卫星所受地球引力
【答案】C
【解析】ABC．根据
解得
依题意，空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，可知空间站的运行周期小于同步卫星的周期，空间站的速度大于同步卫星的速度，空间站的加速度大于同步卫星的加速度。故AB错误；C正确；
D．空间站与同步卫星的质量关系未知，所以无法比较二者所受地球引力大小。故D错误。
故选C。
6. 如图所示为低空跳伞极限运动表演，运动员从离地350m高的桥面一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合。假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度，在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员重力做功为B. 运动员克服阻力做功为
C. 运动员的动能增加了D. 运动员的机械能减少了
【答案】D
【解析】A．运动员下落h，则重力做功为
故A错误；
B．根据
得
则运动员克服阻力做功为
故B错误；
C．运动员的动能增加量等于合外力做功，则
=
故C错误；
D．运动员的机械能减少量等于克服阻力做功，即
故D正确。
故选D。
7. 如图所示，质量为M的长木板放在光滑的水平面上处于静止状态，木板的长为L，B为木板的中点，一个质量为m的物块从木板的左侧A端以初速度v0滑上木板，木板上表面B点左侧粗糙、右侧光滑，已知物块能滑离木板，且物块在B点右侧木板上滑行的时间为t。则物块滑离木板时的速度大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】设物块滑到点右侧时，物块的速度大小为，木板的速度大小为，则
根据动量守恒定律
求得
故选C。
8. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 铁路的转弯处，外轨比内轨高的原因是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯
B. 汽车通过拱桥的最高点时处于失重状态
C. 滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，衣物运动到最高点A和最低点B点时对滚筒壁的弹力大小相等
D. 同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球所受筒壁的支持力大小相等
【答案】BD
【解析】A．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨道的挤压，A错误；
B．对汽车在最高点，根据牛顿第二定律得
因为
故汽车处于失重状态，B正确；
C．根据牛顿第二定律，在最低点有
在最高点时有
可得，C错误；
D．小球在两位置做匀速圆周运动，由其合力提供向心力，受筒壁的支持力为
（为锥体顶角的一半），故支持力大小相等，D正确；
故选BD。
9. 如图所示，一轻质细线一端固定在点，另一端拴一小球。现将细线拉直且水平，从位置A静止释放小球，在小球运动到最低点的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 小球所受合力提供小球做圆周运动的向心力
B. 细线上拉力的功率先增大后减小
C. 小球运动到最低点B时的加速度大小为2g
D. 小球所受重力的功率先增大再减小
【答案】CD
【解析】A．对小球受力分析，如图所示
将重力分解，细线的拉力与重力沿细线方向分力的合力提供向心力，故A错误；
B．小球在向下运动的过程中，细线的拉力始终与速度方向垂直，拉力不做功，细线拉力的功率为零，保持不变，故B错误；
C．在下落过程中小球的机械能守恒，则有
解得
小球运动到最低点B时的加速度大小为
故C正确；
D．小球在初位置速度为零，则重力做功的功率为零。在最低点，由于重力的方向与速度方向垂直，则重力做功的功率为零，因初末位置重力的功率都为零，则水平位置到最低点过程中重力做功的功率先增大后减小，故D正确。
故选CD。
10. 如图甲所示，质量为m的物体P与物体Q（质量未知）之间拴接一轻弹簧，均静止在光滑的水平地面上，弹簧恰好处于原长。现给物体P一瞬时初速度v0，并把此时记为0时刻，规定向左为正方向，0~2t0时间内物体P、Q运动的a-t图像如图乙所示，其中t轴下方部分的面积大小为S1，t轴上方部分的面积大小为S2，则（ ）
A. 物体Q的质量为m
B. 2t0时刻物体Q的速度大小为S2
C. t0时刻物体P的动量为
D. 0~2t0时间内弹簧对物体Q先做正功后做负功
【答案】BC
【解析】A．时间内Q所受弹力方向向左，P所受弹力方向始终向右，时刻，P、Q所受弹力最大且大小相等，由牛顿第二定律可得
则物体Q的质量为，A错误；
B．由题中图像与坐标轴所围面积表示速度变化可知，时刻物体Q的速度
B正确；
C．由题中图像可知，t0时刻物体P的动量为
C正确；
D．由题中图像可知，时间内，物体Q的速度一直增加，弹簧始终对物体Q做正功，D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷（非选择题共54分）
二、实验题：本题共2小题，共15分。
11. 在“探究小球做平抛运动的特点”的如图实验中：
（1）如图甲所示的实验中，观察到两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向做______；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明平抛运动在水平方向做______；
（2）环保人员在一次检查时发现，有一根横截面为圆形的排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平设置，管口离地面有一定的高度，如上图所示。现在，环保人员只有一把卷尺，请设计一种方法帮助环保人员大致估测该管道的排污量（即每秒排出污水的体积）。______
【答案】（1） 自由落体运动 匀速直线运动 （2）见解析
【解析】
【小问1详解】
实验中，观察到两球同时落地，说明两球在竖直方向具有相同的运动，而A球做自由落体运动，所以说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动；
观察到球1落到水平板上并击中球2，说明两球在水平方向具有相同的运动，而球2在水平轨道做匀速直线运动，所以说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
【小问2详解】
用卷尺测量管道口的截面直径为，离地高度，污水的水平位移；水做平抛运动，水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动，由平抛运动规律有
，
联立解得
则该管道的排污量为
12. 某同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块A、B（包含挡光片）质量分别为m1、m2，当它们通过光电门时，计时器可测得挡光片被遮挡的时间。
（1）先调节气垫导轨水平，经过调整后，轻推一下B，若它通过光电门G1的时间______（填“大于”、“等于”、“小于”）它通过光电门G2的时间，或将其轻放在气垫导轨上任何位置都能静止，则气垫导轨已调至水平。
（2）将B静置于两光电门之间，将A置于光电门G1右侧，用手轻推一下A，使其向左运动，与B发生碰撞，为了使A碰后不返回，则m1______m2．（填“>”、“=”或“＜”）；
（3）光电门G1记录的挡光时间为Δt1，滑块B、A先后通过光电门时，G2记录的挡光时间分别为Δt2、Δt3，为了减小误差，挡光片的宽度应选择______（填“窄”或者“宽”）的，若m1、m2、Δt1、Δt2、Δt3满足______（写出关系式）则可验证动量守恒定律；
（4）若A、B发生的是弹性碰撞，则Δt1、Δt2、Δt3应满足关系式为______。
【答案】（1）等于 （2）> （3）窄
（4）
【解析】
【小问1详解】
轻推一下B，若滑块做匀速直线运动，通过光电门G1的时间等于它通过光电门G2的时间，证明气垫导轨已经水平。
【小问2详解】
根据弹性碰撞的“动碰静”的碰撞后的速度通项公式可知
要想“动”的物体碰撞“静”的物体不返回，必须“动”的物体的质量大于“静”物体的质量，即
m1> m2
小问3详解】
滑块通过光电门的速度是用挡光片通过光电门的平均速度替代，则挡光片的宽度要越小，则挡光片通过光电门的平均速度越接近于滑块过光电门的瞬时速度，因此挡光片应选择“窄”的；
滑块A两次经过光电门G1的速度近似等于滑块经过光电门时的平均速度，分别为
滑块B经过光电门G2的速度
根据动量守恒
整理得
【小问4详解】
若为弹性碰撞，则机械能也是守恒的
整理
①
由（3）中动量守恒推导出来的等式变换得
②
联立①②得
二、计算题：本题共3小题，共39分。解答步骤中要含有必要的文字说明和重要物理含义表达式，只写最后结果不给分。
13. 如图所示，在距水平地面的光滑平台边缘O点，将质量可视为质点的物块，以的速度水平抛出，不计空气阻力，取重力加速度。
（1）求物块抛出点O到落地点A所用的时间；
（2）求物块抛出点O到落地点A之间的水平距离；
（3）求物块落到A点时的速度的大小和方向。
【答案】（1）；（2）；（3），方向与水平面夹角为斜向下
【解析】（1）设物块由点所用时间为，由平抛知识得
代数解得
（2）设物块做平抛运动的水平距离为x，由平抛知识得
（3）物块落到A点时速度大小v，由几何知识得
速度与水平夹角满足
则
速度方向与水平面夹角斜向下
14. 将地球看成是质量分布均匀的球体，设万有引力常量为G，地球质量为M、半径为R、自转周期为。
（1）科考队员在南极用弹簧测力计测量一个质量为m的物体的重力F，测量值F是多少？
（2）研究发现，在赤道附近测量同一物体的重力，所得结果较南极测量值偏小，说明赤道附近重力加速度值小于南极重力加速度值，试求赤道附近的重力加速度值g赤。
（3）2024年国际空间站退役时，中国将成为全球唯一拥有空间站的国家。中国空间站在距离地面高度约为400~450km的轨道上绕地球运转，将此高度记为H并将空间站的轨道近似视为圆形的，试求中国空间站的运行周期T。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）物体受到重力由地球万有引力提供，有
故测量值为
（2）在赤道附近的重物，万有引力为重力和自转向心力的合力，有
得
（3）空间站绕地球做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，有
得
运行周期满足
得
15. 如图所示，质量、倾角的光滑斜面体静止在光滑的水平面上，斜面与水平面通过一小段圆弧平滑连接。质量的物体静止于水平面上的点，两点间的距离。现给物体施加一水平向右的恒力，物体运动至点时撤去该恒力，物体恰好能运动到斜面体的最高点。取重力加速度大小。求：
（1）物体到达点时的速度大小；
（2）物体从点运动到点的时间；
（3）斜面体斜面的长度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设物体到达点时的速度大小为，物体从点运动到点过程中，由动能定理有
解得
（2）设物体从D点运动到点时间为，由动量定理有
解得
（3）物体在斜面上滑行时，物体与斜面体组成的系统在水平方向动量守恒、机械能守恒，当物体运动到斜面体的最高点时，二者达到共同速度，设斜面体斜面的长度为，则有
联立解得