[物理][期末]山东省临沂市2023-2024学年高一下学期普通高中学科素养水平监测(期末)试题(解析版)

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注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，下列说法符合史实的是（ ）
A. 开普勒总结了行星运动定律，指出了太阳处在所有行星的绕行中心上
B. 牛顿提出了万有引力定律，并通过实验精确测量了引力常量的数值
C. 库仑提出电荷的周围存在一种物质叫电场，并且建立了电场线的概念
D. 密立根利用油滴实验测定了元电荷的数值
【答案】D
【解析】A．开普勒总结了行星运动定律，指出了太阳处在所有行星的轨迹椭圆的焦点上，故A错误；
B．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许通过扭称实验精确测量了引力常量的数值，故B错误；
C．法拉第提出电荷的周围存在一种物质叫电场，并且建立了电场线的概念，故C错误；
D．密立根利用油滴实验测定了元电荷数值，故D正确。
故选D。
2. 为了行驶安全，司机通常会在弯道处减速，防止出现侧滑。下列图中能表示汽车减速通过弯道过程某处瞬时速度和加速度方向关系的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】在曲线运动中，汽车的速度方向沿轨迹的切线方向，合力指向运动轨迹的凹侧，且汽车在减速，故合力的方向与速度方向夹角为钝角。
故选B。
3. 我国无人机技术发展迅猛，应用也越来越广泛，其中无人机配送也实现了无接触配送。某次无人机配送质量为的物件时，物件水平轴方向和竖直轴方向的运动图像分别如图中甲、乙所示，以竖直向上为正方向。重力加速度取，下列说法正确的是（ ）
A. 物件在1∼3s内做变减速曲线运动
B. 物件在水平方向加速度大小
C. 物件在1s时的速度大小为
D. 物件在0∼3s提升的高度为4.5m
【答案】D
【解析】A．根据物件在水平轴方向的图像可知，x方向做匀速直线运动，有
，
以竖直向上为正方向，竖直轴方向的运动的图像可知，物件先沿正向做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动，有
，
则物件在0∼1s做匀变速曲线运动，速度增大，在 1∼3s内做匀变速曲线运动，速度减小，故A错误；
B．物件在水平方向做匀速直线运动，加速度大小为零，故B错误；
C．物件在1s时的速度大小为
故C错误；
D．物件在0∼3s提升的高度即为方向的位移，也是图像的面积，有
故D正确。
故选D。
4. 华为Mate60搭载我国自主研发的麒麟9000s芯片，该手机最大的亮点就是可以连接天通一号01星实现卫星通信。天通一号01星是地球同步静止卫星，另外已知我国的“天宫”号空间站运行周期约为90分钟，“天宫”号空间站和天通一号01星的运动均可看作绕地球做匀速圆周运动，“天宫”号空间站和天通一号01星均可视为质点，忽略地球自转对重力大小的影响，则下列说法正确的是（ ）
A. 天通一号01星运行过程中可以经过北京的上空
B. 天通一号01星运行的向心加速度小于“天宫”号空间站运行的向心加速度
C. 天通一号01星运行时的机械能一定大于“天宫”号空间站运行时的机械能
D. “天宫”号空间站运行的线速度小于天通一号01星运行的线速度
【答案】B
【解析】A．天通一号01星是地球同步静止卫星，只能在赤道平面上方运动，不能经过北京上空，故A错误；
BD．根据万有引力提供向心力
可得
，，
由于“天宫”号空间站运行周期为90分钟，而天通一号01星运行周期为24h，则即天通一号01星运行的轨道半径大于“天宫”号空间站运行的轨道半径，故天通一号01星运行的线速度小于“天宫”号空间站运行的线速度；天通一号01星运行的向心加速度小于“天宫”号空间站运行的向心加速度，故D错误，B正确；
C．机械能与卫星的质量有关，无法比较，故C错误。
故选B。
5. 如图所示，带电的平行板电容器与静电计连接，下极板接地，静电计外壳接地，已知电容器上极板带正电，稳定时一带电的油滴恰好静止于两极板间的点，则下列说法正确的是（ ）
A. 保持下极板不动，将上极板稍微下移一点距离，静电计的张角变大
B. 保持上极板不动，将下极板稍微下移一点距离，液滴将向下运动
C. 保持下极板不动，将上极板稍微向右移一点距离，点电势将升高
D. 保持下极板不动，将上极板稍微向右移一点距离，带电油滴仍静止不动
【答案】C
【解析】A．将上极板稍微下移一点距离，则d减小，根据
可知C增大，根据
电荷量Q不变，则U减小，静电计张角变小，故A错误；
B．一带电的油滴恰好静止于两极板间的点，根据受力分析可知油滴带负电，保持上极板不动，将下极板稍微下移一点距离，则d增大，根据
可得
可知电场强度不变，则油滴不运动，故B错误；
C．保持下极板不动，将上极板稍微向右移一点距离，则S减小，根据
可知电场强度变大，油滴距离下极板的距离不变，根据
可知电势升高，故C正确；
D．保持下极板不动，将上极板稍微向右移一点距离，则S减小，根据
可知电场强度增大，则电场力增大，带电油滴向上运动，故D错误；
故选C。
6. 在沂蒙“乡村足球超级联赛”中，某运动员在离球门正前方约7.2m处头球攻门时，跳起后头部高度约1.8m，将足球以一定的初速度垂直球门水平顶出，恰好落在球门线上，足球视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 球在空中运动时间约为0.8s
B. 球被水平顶出时的初速度大小约为
C. 球落地瞬间速度方向与初速度方向的夹角约为30°
D. 球落地瞬间的速度大小为
【答案】D
【解析】A．根据平抛运动公式，有
若g取，代入数据解得
t=0.6s
球在空中运动的时间约为0.6s，故A错误；
B．在水平方向上，有
代入数据解得球的水平初速度大小
故B错误；
C．根据
可得球落地前瞬间竖直方向的分速度大小为
球落地瞬间速度方向与初速度方向的夹角的正切值
又
因为
得
故C错误；
D．球落地瞬间的速度大小
故D正确。
故选D。
7. 如图，将两个试探电荷、分别放在点电荷右侧，三个电荷同处于同一水平直线，试探电荷带电量为，试探电荷带电量为。取无穷远处电势为0，电场力向右为正。下列是图像能正确表示两个试探电荷的所受到的库仑力和具有的电势能的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】ABC．点电荷右侧的电场方向向左，试探电荷带电量为，所受电场力方向向右，库仑力为正值，试探电荷带电量为，所受电场力方向向左，库仑力为负值，故ABC错误；
D．该图像中，试探电荷的库仑力为正值，试探电荷的库仑力为负值，库仑力符合要求，场源电荷带负电，取无穷远处电势为0，则空间电势均为负值，则有
，
该图像中的电势能符合要求，故D正确。
故选 D。
8. 一倾斜传送带顺时针匀速转动，一物块从底端冲上传送带，如图甲所示。物块在传送带上运动时，物体的速度与时间的关系如图乙。设沿斜面向上为正方向，传送带底端为零势能面，则物体的机械能与物块沿传送带运动位移的图象最有可能的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由图可知0~时间内，图像斜率较大，则加速度较大，此时物块速度较大，摩擦力沿斜面向下，大小为
~2时间内，加速度变小，则此时摩擦力沿斜面向上，大小为
根据功能关系可知，摩擦力做功代表机械能的变化，则图像的斜率代表摩擦力，则斜率的绝对值应相等；
图像与坐标轴围成的面积代表位移，可知。
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 下列说法正确的是（ ）
A. 物体做匀速圆周运动时，它所受的合力一定指向圆心
B. 加速度方向不变的运动一定是直线运动
C. 在研究向心力的大小与质量、角速度、半径之间的关系时，应采用控制变量法
D. 匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动
【答案】AC
【解析】A．物体做匀速圆周运动时，它所受的合力提供所需向心力，方向一定指向圆心，故A正确；
B．平抛运动加速度的方向不变，但其为曲线运动，故B错误；
C．在研究向心力的大小与质量、角速度、半径之间的关系时，应采用控制变量法，故C正确；
D．匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动不一定是曲线运动，若二者共线，则合运动为直线运动，故D错误。
故选AC
10. 如图所示，真空中有一正方体，其上、两个顶点处分别放置电荷量都为的正点电荷，图中的、、、d、、是其他的六个顶点，点为正方体中心，规定无穷远处电势为零，下列表述正确的是（ ）
A. 、两点的电场强度相同
B. 点的电势等于d点的电势
C. 点的电势为零
D. 同一带正电的试探点电荷在点电势能大于在d点电势能
【答案】BD
【解析】A．根据等量同种电荷中垂线上的场强特点可知，a、b两点电场强度大小相等，方向相反，故A错误；
B．根据对称性可知，c、d两点电势大小相等，故B正确；
C．沿电场线方向电势降低，故根据等量同种电荷中垂线上的电势特点可知，O点电势不为0，故C错误；
D．根据等量同种电荷电场线分布特点可知沿电场线方向电势降低，则
根据
同一带正电的试探点电荷在点电势能大于在d点电势能，故D正确。
故选BD。
11. 如图，一篮球运动员在进行定点投篮，篮球出手时的速度大小为，速度方向与水平方向成37°，篮球在空中滑过优美弧线后空心入篮。篮球出手时距离篮筐中心的水平位移为6.4m，不考虑空气阻力，重力加速度取，下列说法中正确的是（ ）
A. 篮球在空中的飞行时间为0.64s
B. 篮球出手时距离篮筐的高度差为1.6m
C. 篮球的最高点距离篮筐的高度差为0.2m
D. 篮球入篮瞬间的速度方向与水平所成夹角的正切值为4
【答案】BC
【解析】A．根据运动的合成可知水平方向的速度为
篮球在空中的飞行时间为
s
故A错误；
BC．设篮球上升到最高点的时间为，则
解得
s
篮球从最高点到抛出点竖直方向的距离为
解得
m
篮球从最高点落到篮筐的时间为
s
最高点到篮筐竖直方向的距离为
m
篮球的最高点距离篮筐的高度差为0.2m，篮球出手时距离篮筐的高度差为
m
故BC正确；
D．篮球入篮瞬间的竖直速度为
篮球入篮瞬间的速度方向与水平所成夹角的正切值为
故D错误；
故选BC。
12. “开车的乐趣在于换挡”，自己有什么操作，车辆就有什么反馈，做一些降挡补油、跟趾动作等等，很有成就感。如图所示为手动挡轿车的变速杆，在发动机功率保持不变的情况下，将变速杆推至不同挡位，可获得不同的运行速度，从“1” ~“5”挡速度增大，R是倒车挡，某型号轿车质量为1500kg，发动机的额定功率为80kW，在水平路面上行驶的最大速度可达，已知轿车在行驶过程中受到的阻力与轿车的速率成正比，则该轿车（ ）
A. 汽车在爬坡时可以通过换到“1”挡来获得更大的牵引力
B. 汽车速度最大时受到的空气阻力为1600N
C. 汽车以额定功率行驶，汽车速度为时，加速度大小约为
D. 汽车以的速度匀速直线行驶时，发动机的实际功率为25kW
【答案】AC
【解析】A．因为，所以汽车牵引力
由于汽车的最大功率是一定的，汽车在爬坡时可以通过换到“1”挡，减小行驶速度时，可以获得更大的牵引力，故A正确；
B．已知轿车在行驶过程中受到的阻力与轿车的速率成正比，设比例系数为。汽车以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时，其牵引力大小等于阻力大小
得
汽车速度最大时受到的阻力
阻力包括摩擦阻力和空气阻力，故B错误；
C．汽车以额定功率行驶，汽车速度为时，牵引力
由牛顿第二定律得
得
故C正确；
D．汽车以的速度匀速直线行驶时，发动机的实际功率
故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组用如图甲所示装置进行“研究平抛运动”实验。
（1）关于该实验的一些做法，合理的是__________。（填正确选项前的字母）
A. 使用密度小，体积较大的球进行实验
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 建立坐标系时，以斜槽末端端口位置作坐标原点
D. 每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放小球
（2）在实验中用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长，该同学只记录了物体运动轨迹上的、、三点并以点为坐标原点建立直角坐标系，得到如图乙所示的图像，根据图像可求得物体运动到点时的速度大小为________。（取）
（3）某同学利用上述装置在地球赤道附近做“小球平抛运动”的实验探究，以抛出点的球心位置为坐标原点建立直角坐标系，在轨迹上选取间距较大的几个点的位置坐标，在另一直角坐标系内绘出了图像如图丙，已知小球做平抛运动的初速度大小，则赤道附近的加速度大小为__________。（保留三位有效数字）
【答案】（1）ABD （2） （3）9.78
【解析】
【小问1详解】
A．使用密度大、体积小的球进行实验，以减小空气阻力影响，故A正确；
B．斜槽末端切线应当保持水平，保证小球抛出时做平抛运动，故B正确；
C．建立坐标系时，应以小球球心在白纸上的投影点作为坐标原点，故C错误；
D．每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，保证小球是同一个平抛运动，轨迹是同一条抛物线，故D正确。
故选ABD。
【小问2详解】
根据图乙，利用，可得小球相邻下落计数点间的时间间隔为
可得小球抛出时的水平初速度为
小球在B点时，竖直方向的分速度为
可得小球在B点时的速度大小为
【小问3详解】
小球做平抛运动，根据，可得
根据图像的斜率可得
解得小球的加速度大小为
14. 某学习小组用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。实验操作步骤如下：
①用天平测出滑块和遮光条的质量、钩码的质量；
②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块；
③测量遮光条中点与光电门之间距离及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间；
④改变遮光条中点与光电门之间距离，进行多次实验。
根据上述实验操作过程，回答下列问题：
（1）下列关于该实验的说法正确的是__________；
A．本实验必须测量和的质量
B．实验中必须保证远小于
C．滑块运动过程中速度大小等于钩码速度大小的一半
D．本实验的研究对象为滑块
（2）在调整气垫导轨水平时，滑块不要连接钩码，打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块保持静止或者匀速运动，表示气垫导轨已经调节水平。
（3）某同学测量得滑块和遮光条的质量、钩码的质量，遮光条宽度，某次实验中，滑块静止时遮光条中点与光电门的距离，遮光条通过光电门过程中遮光时间，当地重力加速度。测量过程中系统重力势能的减少量__________J，滑块和钩码增加的动能总和为__________J。（结果均保留三位有效数字）
（4）多次改变挡光条到光电门的距离，重复步骤③、④，测出多组和，作出随的变化图像如图所示，图线为过坐标原点的直线，图像的斜率为，如果在误差允许的范围内当地的重力加速度大小为__________时，可以判断钩码带动滑块运动的过程中机械能守恒。（用字母、、k、d表示）
【答案】（1）A （3）0.228 0.225 （4）
【解析】（1）A．实验中需要验证的关系为
可知本实验必须要测量M和m，故A正确；
B．本实验不需要用钩码的重力代替绳的拉力，实验中不需要保证m远小于M，故B错误；
C．滑块运动过程中速度大小始终是钩码速度的2倍，故C错误；
D．本实验的研究对象为滑块和钩码组成的系统，故D错误。
故选A。
（3）测量过程中系统重力势能的减少量
遮光条通过光电门时
滑块和钩码增加的动能总和为
（4）滑块经过光电门时的速度为
槽码带动滑块运动过程中，若机械能守恒，有
整理有
结合题图，图像的斜率为
解得
15. 2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器顺利进入地月转移轨道，正式开启月球之旅。相较于“嫦娥四号”和“嫦娥五号”，本次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集并通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱，返回舱再通过返回轨道返回地球。设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道，半径近似为月球半径。已知月球表面重力加速度约为地球表面的，月球半径约为地球半径的。求：
（1）地球密度与月球密度之比；
（2）近地卫星的运行周期与返回舱绕月运行的的周期之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）在某星球表面
密度为
整理解得
故
（2）对地球近地卫星
整理解得
同理返回舱绕月运行的周期为
解得
16. 长为的不可伸长的细线，一端拴着一质量为的小球（可视为质点），另一端固定于点，让小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向所成夹角为，重力加速度为，如图所示。求：
（1）若，细绳上的张力大小；
（2）若细绳上的张力大小为，小球运动的线速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对小球受力分析可得
（2）根据牛顿第二定律有
其中
，
解得
17. XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图，其产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中、之间有一电子束的加速电场，虚线框内为偏转元件中的匀强偏转场；经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到水平圆形靶台上的中心点，产生射线（如图中带箭头的虚线所示）。已知电子的质量为，带电荷量为，两端的电压为，偏转场区域水平宽度为，竖直高度足够长，偏转场的电场强度，点距离偏转场右边界的水平距离为，忽略电子的重力影响，不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力。求：
（1）求电子刚进入偏转场时的速度大小；
（2）求电子束射出偏转场时速度方向与水平方向夹角；
（3）求打在点的电子束偏离原水平方向的竖直高度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据动能定理有
电子刚进入偏转场时的速度大小为
（2）电子在偏转场的加速度为
电子在偏转场运动的时间为
设电子束射出偏转场S时速度方向与水平方向夹角为，可得
联立解得
可得
（3）电子在偏转场的偏转位移
电子束射出偏转场S时速度反向延长将交于水平位移的中点，由相似三角形可知
联立解得
18. 如图所示，一竖直光滑细杆上端弯成半径的四分之一圆弧，圆弧的圆心点恰好处在倾角的光滑斜面顶端，在点处固定一轻质光滑定滑轮，一轻质细绳跨过定滑轮，一端与套在细杆上的小球连接，另一端与物块连接。的另一端与一端固定的弹簧连接。先将小球拉至位置，使细线与竖直方向的夹角，此时弹簧处于伸长状态。然后将小球由静止释放，当弹簧恢复到原长瞬间，小球和物块均恰好达到最大速度，小球的最大速度为；此时剪断细绳，小球经过四分之一圆弧的最高点水平飞出。小球质量，物块质量，水平，竖直，与斜面在同一竖直平面内，剪断细绳过程时间极短且无机械能损失（重力加速度，，），求：
（1）小球从开始运动到达到最大速度过程上升的高度；
（2）小球经过最高点时，受到圆弧的作用力；
（3）释放物块之前，弹簧存储的弹性势能大小。
【答案】（1）0.35m；（2）1N，方向向上；（3）8.05J
【解析】（1）当小球b的受力平衡时，速度达到最大，则有
设此时a与竖直方向的夹角为，对a有
解得
小球从开始运动到达到最大速度过程上升的高度为
m
（2）小球a从最大速度到过最高点C，根据动能定理有
在最高点，根据牛顿第二定律有
解得
N
则小球受到圆弧的作用力为1N，方向向上；
（3）a的速度最大时a和b的速度关系为
a、b组成的系统，根据能量守恒定律有
解得
J