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河南省天一大联考2023-2024学年高一下学期期末物理试题
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这是一份河南省天一大联考2023-2024学年高一下学期期末物理试题，共12页。
2023—2024学年（下）高一年级期末考试
物理
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
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7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是（ ）
A．速度方向时刻变化B．加速度方向时刻变化
C．合力有可能沿轨迹切线方向D．位移大小一定大于路程
2．如图所示，摩托车爱好者骑着摩托车在水平路面上遇到沟壑，摩托车以水平速度离开地面，落在对面的平台上。若增大初速度，下列判断正确的是（ ）
A．运动时间变长B．速度变化量增大
C．落地速度可能减小D．落地速度与竖直方向的夹角增大
3．如图所示，O为地球的中心，OP垂直于赤道面。a为在赤道面的圆轨道上运行的卫星，b为在垂直赤道面的圆轨道上运行的卫星，c为平行于赤道面、以P为圆心的圆轨道，已知a卫星和b卫星的运行轨道半径均为地球同步卫星的一半，下列判断正确的是（ ）
A．b卫星的运动周期一定大于8小时B．a卫星和b卫星的机械能一定相同
C．c轨道可能成为地球卫星的运行轨道D．a卫星和b卫星所受向心力一定相同
4．如图所示，竖直挡板放置在水平面上，长为L的直杆一端可绕光滑固定轴O转动，另一端固定一个质量为m的光滑小球P，小球靠在竖直挡板上，挡板以水平速度v匀速向左运动。已知重力加速度为g，当直杆与竖直方向夹角为θ且小球未与挡板脱离时，下列判断正确的是（ ）
A．小球P的速度大小为B．小球P的速度大小为
C．小球重力做功的功率为D．小球重力做功的功率为
5．如图所示，带电绝缘圆环固定在水平面内，圆心为O，直径MN左侧均匀带正电荷，MN右侧均匀带等量负电荷。绝缘杆OP竖直固定，一带孔小球带正电，小球与竖直杆间动摩擦因数为μ。小球从O正上方某位置由静止释放，在运动到O之前，下列判断正确的是（ ）
A．小球的加速度一定一直减小B．小球受到的摩擦力可能减小
C．小球的动能一定一直增大D．小球受到的电场力逐渐增大
6．如图所示，水平粗糙杆OM和光滑竖直杆ON均固定。质量均为m的带孔小球P和Q穿在两杆上，两小球P和Q用轻质细线相连，P与横杆间的动摩擦因数为μ。P在水平拉力作用下向右运动，Q上升的速度恒为，在P向右运动位移为x的过程中，Q的重力势能增加，P与横杆间由于摩擦而产生的热量为，拉力做功为W，不计空气阻力，重力加速度为g，下列判断正确的是（ ）
A．B．
C．D．小球P做加速运动
7．宇宙中存在一些距离其他恒星较远的两颗恒星组成的双星系统，通常可忽略其他星体的引力作用。如图所示，恒星P和Q绕连线上的O点（O点未画出）做圆周运动，P和Q之间的距离为L。行星a绕P做圆周运动，行星b绕Q做圆周运动，行星a、b的轨道半径相同，运动周期之比为1∶2。行星质量均远小于恒星的质量，引力常量为G，下列判断正确的是（ ）
A．OP的距离为
B．OQ的距离为
C．若Q做圆周运动的速度大小为v，则P做圆周运动的速度大小为4v
D．若Q的质量为m，则P绕O做圆周运动的周期为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．如图所示，竖直面内光滑圆轨道的圆心为O，半径为R。两质量不同的小球P和Q用一段轻质杆相连，自图示位置由静止释放。在P和Q两球沿轨道滑动的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．P和Q的向心加速度大小不相等B．P和Q的向心力大小相等
C．P和Q的速度大小相等D．P和Q的角速度大小相等
9．如图所示，哈雷彗星沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳的中心在椭圆的一个焦点上，P、Q为长轴的两端点，E、F为短轴的两端点。椭圆轨道的近日点P到太阳中心的距离为R，远日点Q到太阳中心的距离为35R，引力常量为G。哈雷彗星在椭圆轨道运行的周期为T，下列判断正确的是（ ）
A．哈雷彗星从P到Q的机械能先减小后增大
B．太阳的质量为
C．一个周期内，哈雷彗星在EPF段的运动时间小于
D．假设另一行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为2R，则其运动周期为
10．如图所示，在O点固定一个负点电荷Q，长度为L的不可伸长轻质绝缘丝线一端也固定在O点，另一端拴一个质量为m、带电荷量为的带电小球P。对小球施加一个水平向右的拉力，小球静止，此时丝线与竖直方向的夹角为。某时刻撤去拉力，撤去拉力瞬间小球的加速度大小为，丝线恰好对小球无拉力，此后小球做圆周运动，运动到最低点时，小球的加速度大小为，点电荷Q所带电荷量绝对值为。已知重力加速度为g，静电力常量为k，，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A．B．
C．D．若点电荷Q电荷量缓慢减少，小球到最低点时的加速度减小
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）用如图1所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。重力加速度为g。
（1）实验时还需要器材_______________（填“弹簧秤”“重垂线”“打点计时器”或“天平”）。每次将小球由_______________（填“同一位置”或“不同位置”）静止释放，小球运动时_______________（填“可以”或“不可以”）与木板上的白纸相接触。
（2）如图2所示为小球平抛运动轨迹上的几个点，其上覆盖了一张透明的方格纸。已知方格纸每小格的边长均为L。由图2可知O点_______________（填“是”或“不是”）平抛运动的初位置，经过B点时的速度大小为_______________。
12．（10分）某同学利用如图所示的实验装置来验证系统机械能守恒，轻质细线跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只小球P和Q，P质量比Q大。已知小球Q的直径为d，重力加速度为g。实验操作如下：
①把实验装置安装好；
②开始时固定小球P，使Q球与A位置等高，与P、Q相连的细线竖直。释放P，记录光电门显示的遮光时间t，测量A与光电门的高度差H；
③改变光电门的位置，重复实验步骤②，记录t和H。
请回答下列问题：
（1）为了减小实验误差，实验中应选用_______________（填“实心小铁球”“小木球”或“空心小铁球”）。
（2）验证P和Q组成的系统机械能守恒，还需要的实验器材和对应测量的物理量有_______________（填正确选项序号）。
A．天平，测量小球P的质量M和小球Q的质量m
B．打点计时器，测量小球Q过光电门的速度v
C．刻度尺，测量开始时两小球的高度差h
（3）想要验证P和Q的系统机械能守恒，只需验证表达式。_______________（用已知量和测量量的字母表示）成立即可。
（4）在坐标纸上，以H为横坐标，以_______________（填“”“”或“”）为纵坐标，描点连线后得到一条直线，测得斜率为k，只需验证_______________（用已知量和测量量的字母表示）成立，即可验证机械能守恒。
13．（10分）如图所示，光滑斜劈OAB中OA竖直，斜劈倾角。长为L的轻质细线一端固定在挡板（固定在斜劈上）上O点，另一端拴一质量为m、可视为质点的小球，细线初始时平行于斜劈，小球和斜劈一起绕竖直轴OA匀速转动。已知重力加速度为g，不计空气阻力，。
（1）若小球对斜劈刚好无压力，求此时角速度的大小；
（2）若角速度，求小球稳定运动时细线拉力的大小。
14．（12分）如图所示，一倾角为的斜劈固定在水平面上，斜劈上表面光滑，一轻绳的一端固定在斜面上的O点，另一端系一质量为m的小球。在最低点垂直于绳给小球一初速度，使小球恰好能在斜面上做圆周运动。已知O点到小球球心的距离为l，重力加速度为g，。
（1）求的大小；
（2）若在最低点垂直于绳给小球一初速度，求最高点的绳子拉力大小。
15．（16分）如图所示，质量为m的三轮车静止在水平地面上。此车通过钢丝（绕过光滑定滑轮）将质量为的石头从洞中拉到洞口，地面上方部分钢丝水平。三轮车以额定功率从静止开始启动，经过时间三轮车达到行驶的最大速度，立刻关闭发动机，又经过一段时间，三轮车停止运动，此时石头刚好到达洞口。若钢丝不计质量，石头可视为质点，三轮车行驶过程中所受地面的阻力为其重力的，不计空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）石头从开始运动到洞口上升的高度是多少；
（2）关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率。
天一大联考
2023—2024学年（下）高一年级期末考试
物理（B卷）答案
1~7题每小题4分，共28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。8~10小题每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，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．答案A
命题透析 本题考查曲线运动概念，考查考生的物理观念。
思路点拨 曲线运动所受合力方向与速度方向不一致，速度方向时刻变化，A正确，C错误；平抛运动加速度恒
定，B错误；曲线运动位移大小一定小于路程，D错误。
2．答案D
命题透析 本题以摩托车飞越沟壑为背景，考查平抛运动规律，考查考生的物理观念。
思路点拨 摩托车从地面到平台做平抛运动，下落高度h相同，运动时间t相同，A项错误；时间不变，速度变化量不变，B项错误；落在平台时的竖直分速度，根据矢量合成可知，落地速度增大，C项错误；落地时速度与竖直方向夹角的正切值增大，D项正确。
3．答案A
命题透析 本题以卫星绕地球做圆周运动为背景，考查万有引力定律，考查考生的物理观念。
思路点拨 c轨道的圆心为P，而不是O，可知万有引力和需要的向心力不在一条直线上，不可能成为地球卫星轨道，C项错误；同步卫星的运动周期为小时，根据开普勒第三定律可知，卫星a、b的运动周期为小时>8小时，A项正确；a、b两卫星的质量关系未知，所受向心力大小关系和机械能大小关系无法比较，B、D项错误。
4．答案C
命题透析 本题以固定在直杆一端的小球随挡板运动为背景，考查速度分解和功率，考查考生的科学思维。
思路点拨 将小球速度进行分解，如图所示，由图中的几何关系可得，A、B项错误；重力做功功率，C项正确，D项错误。
5．答案D
命题透析 本题以带电小球沿竖直杆下滑为背景，考查牛顿第二定律和动能定理，考查考生的科学思维。
思路点拨 MN左侧和右侧均匀分布等量异种电荷，根据对称性可知，OP杆上各点电场强度都沿水平方向且垂直竖直杆，并且越靠近O点场强越大，故受到的电场力逐渐增大，由小球水平方向合外力为0，可知小球受到杆的支持力增大，受到的摩擦力增大，B项错误，D项正确；小球受到的摩擦力可能先小于重力后大于重力，加速度先减小后增大，先加速后减速，动能先增大后减小，A、C项错误。
6．答案A
命题透析 本题以两球分别沿水平杆和竖直杆运动为背景，考查牛顿第二定律、速度分解、动能定理和功能关系，考查考生的科学思维。
思路点拨 细线与竖直方向夹角设为θ，P向右运动过程中θ增大，由速度分解有，可知P的速度减小，P做减速运动，D项错误；对P和Q，竖直方向平衡可知，横杆对P的支持力，小球P克服摩擦力做功，A项正确；对P和Q，应用功能关系可知，拉力做功，P的速度减小，P的动能减小，，则，B、C项错误。
7．答案B
命题透析 本题以双星绕连线上一点做圆周运动为背景，考查万有引力定律，考查考生的科学思维。
思路点拨 行星绕做圆周运动，万有引力提供向心力有，行星a和b的运动半径相同，可知，得。由双星间万有引力提供绕O做圆周运动的向心力，可知，则，又，解得，A项错误，B项正确；双星的角速度ω相同，Q的速度设为v，根据可知P的速度为，C项错误；Q质量为，则P质量为，P、Q做圆周运动分别有和，相加得，解得，D项错误。
8．答案CD
命题透析 本题以用轻杆相连的两小球在竖直圆轨道内运动为情景，考查向心加速度、线速度和角速度关系式，考查考生的物理观念。
思路点拨 两小球用轻杆相连，两小球绕球心在相等时间内转过的角度相同，角速度ω相同，D项正确；根据向心力公式可知，向心加速度大小相等，A项错误；根据：可知，两小球线速度大小相等，C项正确；两小球质量不同，向心力大小不同，B项错误。
9．答案BC
命题透析 本题以哈雷彗星绕太阳做椭圆运动为背景，考查开普勒第二定律、机械能和万有引力定律，考查考生的科学思维。
思路点拨 哈雷彗星绕太阳沿椭圆轨道运动，只有万有引力做功，机械能守恒，A项错误；哈雷彗星绕太阳运动的轨道半长轴，与另一绕太阳做匀速圆周运动且运动半径为18R的行星相比，二者运行周期相同，万有引力提供向心力有：，解得，B项正确；根据开普勒第二定律可知，在EPF之间的速度比EQF关于EF对称位置的速度都大，则EPF段的运动时间小于FQE段，C项正确；根据开普勒第三定律可知，解得，D项错误。
10．答案AC
命题透析 本题以带电小球静止撤去外力后的运动为背景，考查牛顿第二定律、库仑定律、动能定理和向心力公式，考查考生的科学思维。
思路点拨 撤去外力瞬间，垂直丝线方向应用牛顿第二定律可知，此时小球加速度为，A项正确；撤去外力后，小球做圆周运动，丝线拉力和库仑力均不做功，到最低点速度设为v，应用动能定理有，小球在最低点时加速度为，B项错误；撤去拉力瞬间丝线恰好无拉力，有，解得，C项正确；库仑力均不做功，点电荷减小不影响小球到最低点的速度和向心加速度，D项错误。
11．答案 （1）重垂线（1分） 同一位置（1分） 不可以（1分）
（2）不是（1分） （，分）
命题透析 本题考查平抛运动实验，考查考生的科学探究素养。
思路点拨 （1）实验时需要重垂线来确定竖直方向，故选重垂线；为保证每次小球运动的初速度相同，每次必须由同一位置静止释放小球；为保证小球在空中运动时只受到重力，小球运动时不应与木板上的白纸相接触。
（2）由图中连续两点的水平距离相同可知，运动时间相同，设为t。竖直方向，自由落体运动连续相等时间的位移之比应为1∶3∶5，所以O不是抛出点；由竖直方向，B点竖直分速度，水平速度，根据矢量合成可知。
12．答案（1）实心小铁球（2分） （2）A（2分）
（3）（2分） （4）（2分） （2分）
命题透析 本题考查验证系统机械能守恒实验，考查考生的科学探究素养。
思路点拨 （1）系统机械能守恒，要求小球受到的空气阻力小，需要小球的密度大一些、体积小一些，所以选实心小铁球。
（2）两小球组成的系统机械能守恒，有，又，联立可得，可知还需要天平测量小球P的质量M和小球Q的质量m。
（3）把P和Q的质量代入上式可得，可知，。
（4）由转化为，则有，可得。
13．命题透析 本题以小球和斜劈一起绕竖直轴匀速转动为背景，考查圆周运动，考查考生的科学思维。
思路点拨 （1）设角速度为时斜劈对小球的弹力恰好为0
应用向心力公式有：
解得
（2）由可知，小球此时已离开斜面
对小球，设细线与竖直方向夹角为α，应用向心力公式
解得
14．命题透析 本题考查圆周运动，考查考生的科学思维。
思路点拨 （1）小球恰好能在斜面上做圆周运动，则在顶端时，绳的拉力为零，重力沿斜面向下的分力提供小球做圆周运动所需的向心力，有
小球由顶端向底端运动时，只有重力对小球做功，根据动能定理：
联立可得
（2）若在最低点垂直于绳给小球一初速度，小球由底端向顶端运动时，只有重力对小球做功，根据动能定理：
在最高点，由牛顿第二定律：
联立可得
15．命题透析 本题以三轮车把石头从洞中拉出来为背景，考查牛顿第二定律、功和功率、功能关系，考查考生的科学思维。
思路点拨 （1）三轮车受到地面的阻力
对石头和三轮车，整个过程，根据功能关系有
解得
（2）设关闭发动机后，三轮车的加速度大小为a
对三轮车和石头分别应用牛顿第二定律有
解得
最大速度为
关闭发动机瞬间钢丝对石头拉力的功率
解得
2023—2024学年（下）高一年级期末考试
物理
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
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7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是（ ）
A．速度方向时刻变化B．加速度方向时刻变化
C．合力有可能沿轨迹切线方向D．位移大小一定大于路程
2．如图所示，摩托车爱好者骑着摩托车在水平路面上遇到沟壑，摩托车以水平速度离开地面，落在对面的平台上。若增大初速度，下列判断正确的是（ ）
A．运动时间变长B．速度变化量增大
C．落地速度可能减小D．落地速度与竖直方向的夹角增大
3．如图所示，O为地球的中心，OP垂直于赤道面。a为在赤道面的圆轨道上运行的卫星，b为在垂直赤道面的圆轨道上运行的卫星，c为平行于赤道面、以P为圆心的圆轨道，已知a卫星和b卫星的运行轨道半径均为地球同步卫星的一半，下列判断正确的是（ ）
A．b卫星的运动周期一定大于8小时B．a卫星和b卫星的机械能一定相同
C．c轨道可能成为地球卫星的运行轨道D．a卫星和b卫星所受向心力一定相同
4．如图所示，竖直挡板放置在水平面上，长为L的直杆一端可绕光滑固定轴O转动，另一端固定一个质量为m的光滑小球P，小球靠在竖直挡板上，挡板以水平速度v匀速向左运动。已知重力加速度为g，当直杆与竖直方向夹角为θ且小球未与挡板脱离时，下列判断正确的是（ ）
A．小球P的速度大小为B．小球P的速度大小为
C．小球重力做功的功率为D．小球重力做功的功率为
5．如图所示，带电绝缘圆环固定在水平面内，圆心为O，直径MN左侧均匀带正电荷，MN右侧均匀带等量负电荷。绝缘杆OP竖直固定，一带孔小球带正电，小球与竖直杆间动摩擦因数为μ。小球从O正上方某位置由静止释放，在运动到O之前，下列判断正确的是（ ）
A．小球的加速度一定一直减小B．小球受到的摩擦力可能减小
C．小球的动能一定一直增大D．小球受到的电场力逐渐增大
6．如图所示，水平粗糙杆OM和光滑竖直杆ON均固定。质量均为m的带孔小球P和Q穿在两杆上，两小球P和Q用轻质细线相连，P与横杆间的动摩擦因数为μ。P在水平拉力作用下向右运动，Q上升的速度恒为，在P向右运动位移为x的过程中，Q的重力势能增加，P与横杆间由于摩擦而产生的热量为，拉力做功为W，不计空气阻力，重力加速度为g，下列判断正确的是（ ）
A．B．
C．D．小球P做加速运动
7．宇宙中存在一些距离其他恒星较远的两颗恒星组成的双星系统，通常可忽略其他星体的引力作用。如图所示，恒星P和Q绕连线上的O点（O点未画出）做圆周运动，P和Q之间的距离为L。行星a绕P做圆周运动，行星b绕Q做圆周运动，行星a、b的轨道半径相同，运动周期之比为1∶2。行星质量均远小于恒星的质量，引力常量为G，下列判断正确的是（ ）
A．OP的距离为
B．OQ的距离为
C．若Q做圆周运动的速度大小为v，则P做圆周运动的速度大小为4v
D．若Q的质量为m，则P绕O做圆周运动的周期为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．如图所示，竖直面内光滑圆轨道的圆心为O，半径为R。两质量不同的小球P和Q用一段轻质杆相连，自图示位置由静止释放。在P和Q两球沿轨道滑动的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．P和Q的向心加速度大小不相等B．P和Q的向心力大小相等
C．P和Q的速度大小相等D．P和Q的角速度大小相等
9．如图所示，哈雷彗星沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳的中心在椭圆的一个焦点上，P、Q为长轴的两端点，E、F为短轴的两端点。椭圆轨道的近日点P到太阳中心的距离为R，远日点Q到太阳中心的距离为35R，引力常量为G。哈雷彗星在椭圆轨道运行的周期为T，下列判断正确的是（ ）
A．哈雷彗星从P到Q的机械能先减小后增大
B．太阳的质量为
C．一个周期内，哈雷彗星在EPF段的运动时间小于
D．假设另一行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为2R，则其运动周期为
10．如图所示，在O点固定一个负点电荷Q，长度为L的不可伸长轻质绝缘丝线一端也固定在O点，另一端拴一个质量为m、带电荷量为的带电小球P。对小球施加一个水平向右的拉力，小球静止，此时丝线与竖直方向的夹角为。某时刻撤去拉力，撤去拉力瞬间小球的加速度大小为，丝线恰好对小球无拉力，此后小球做圆周运动，运动到最低点时，小球的加速度大小为，点电荷Q所带电荷量绝对值为。已知重力加速度为g，静电力常量为k，，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A．B．
C．D．若点电荷Q电荷量缓慢减少，小球到最低点时的加速度减小
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）用如图1所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。重力加速度为g。
（1）实验时还需要器材_______________（填“弹簧秤”“重垂线”“打点计时器”或“天平”）。每次将小球由_______________（填“同一位置”或“不同位置”）静止释放，小球运动时_______________（填“可以”或“不可以”）与木板上的白纸相接触。
（2）如图2所示为小球平抛运动轨迹上的几个点，其上覆盖了一张透明的方格纸。已知方格纸每小格的边长均为L。由图2可知O点_______________（填“是”或“不是”）平抛运动的初位置，经过B点时的速度大小为_______________。
12．（10分）某同学利用如图所示的实验装置来验证系统机械能守恒，轻质细线跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只小球P和Q，P质量比Q大。已知小球Q的直径为d，重力加速度为g。实验操作如下：
①把实验装置安装好；
②开始时固定小球P，使Q球与A位置等高，与P、Q相连的细线竖直。释放P，记录光电门显示的遮光时间t，测量A与光电门的高度差H；
③改变光电门的位置，重复实验步骤②，记录t和H。
请回答下列问题：
（1）为了减小实验误差，实验中应选用_______________（填“实心小铁球”“小木球”或“空心小铁球”）。
（2）验证P和Q组成的系统机械能守恒，还需要的实验器材和对应测量的物理量有_______________（填正确选项序号）。
A．天平，测量小球P的质量M和小球Q的质量m
B．打点计时器，测量小球Q过光电门的速度v
C．刻度尺，测量开始时两小球的高度差h
（3）想要验证P和Q的系统机械能守恒，只需验证表达式。_______________（用已知量和测量量的字母表示）成立即可。
（4）在坐标纸上，以H为横坐标，以_______________（填“”“”或“”）为纵坐标，描点连线后得到一条直线，测得斜率为k，只需验证_______________（用已知量和测量量的字母表示）成立，即可验证机械能守恒。
13．（10分）如图所示，光滑斜劈OAB中OA竖直，斜劈倾角。长为L的轻质细线一端固定在挡板（固定在斜劈上）上O点，另一端拴一质量为m、可视为质点的小球，细线初始时平行于斜劈，小球和斜劈一起绕竖直轴OA匀速转动。已知重力加速度为g，不计空气阻力，。
（1）若小球对斜劈刚好无压力，求此时角速度的大小；
（2）若角速度，求小球稳定运动时细线拉力的大小。
14．（12分）如图所示，一倾角为的斜劈固定在水平面上，斜劈上表面光滑，一轻绳的一端固定在斜面上的O点，另一端系一质量为m的小球。在最低点垂直于绳给小球一初速度，使小球恰好能在斜面上做圆周运动。已知O点到小球球心的距离为l，重力加速度为g，。
（1）求的大小；
（2）若在最低点垂直于绳给小球一初速度，求最高点的绳子拉力大小。
15．（16分）如图所示，质量为m的三轮车静止在水平地面上。此车通过钢丝（绕过光滑定滑轮）将质量为的石头从洞中拉到洞口，地面上方部分钢丝水平。三轮车以额定功率从静止开始启动，经过时间三轮车达到行驶的最大速度，立刻关闭发动机，又经过一段时间，三轮车停止运动，此时石头刚好到达洞口。若钢丝不计质量，石头可视为质点，三轮车行驶过程中所受地面的阻力为其重力的，不计空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）石头从开始运动到洞口上升的高度是多少；
（2）关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率。
天一大联考
2023—2024学年（下）高一年级期末考试
物理（B卷）答案
1~7题每小题4分，共28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。8~10小题每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，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．答案A
命题透析 本题考查曲线运动概念，考查考生的物理观念。
思路点拨 曲线运动所受合力方向与速度方向不一致，速度方向时刻变化，A正确，C错误；平抛运动加速度恒
定，B错误；曲线运动位移大小一定小于路程，D错误。
2．答案D
命题透析 本题以摩托车飞越沟壑为背景，考查平抛运动规律，考查考生的物理观念。
思路点拨 摩托车从地面到平台做平抛运动，下落高度h相同，运动时间t相同，A项错误；时间不变，速度变化量不变，B项错误；落在平台时的竖直分速度，根据矢量合成可知，落地速度增大，C项错误；落地时速度与竖直方向夹角的正切值增大，D项正确。
3．答案A
命题透析 本题以卫星绕地球做圆周运动为背景，考查万有引力定律，考查考生的物理观念。
思路点拨 c轨道的圆心为P，而不是O，可知万有引力和需要的向心力不在一条直线上，不可能成为地球卫星轨道，C项错误；同步卫星的运动周期为小时，根据开普勒第三定律可知，卫星a、b的运动周期为小时>8小时，A项正确；a、b两卫星的质量关系未知，所受向心力大小关系和机械能大小关系无法比较，B、D项错误。
4．答案C
命题透析 本题以固定在直杆一端的小球随挡板运动为背景，考查速度分解和功率，考查考生的科学思维。
思路点拨 将小球速度进行分解，如图所示，由图中的几何关系可得，A、B项错误；重力做功功率，C项正确，D项错误。
5．答案D
命题透析 本题以带电小球沿竖直杆下滑为背景，考查牛顿第二定律和动能定理，考查考生的科学思维。
思路点拨 MN左侧和右侧均匀分布等量异种电荷，根据对称性可知，OP杆上各点电场强度都沿水平方向且垂直竖直杆，并且越靠近O点场强越大，故受到的电场力逐渐增大，由小球水平方向合外力为0，可知小球受到杆的支持力增大，受到的摩擦力增大，B项错误，D项正确；小球受到的摩擦力可能先小于重力后大于重力，加速度先减小后增大，先加速后减速，动能先增大后减小，A、C项错误。
6．答案A
命题透析 本题以两球分别沿水平杆和竖直杆运动为背景，考查牛顿第二定律、速度分解、动能定理和功能关系，考查考生的科学思维。
思路点拨 细线与竖直方向夹角设为θ，P向右运动过程中θ增大，由速度分解有，可知P的速度减小，P做减速运动，D项错误；对P和Q，竖直方向平衡可知，横杆对P的支持力，小球P克服摩擦力做功，A项正确；对P和Q，应用功能关系可知，拉力做功，P的速度减小，P的动能减小，，则，B、C项错误。
7．答案B
命题透析 本题以双星绕连线上一点做圆周运动为背景，考查万有引力定律，考查考生的科学思维。
思路点拨 行星绕做圆周运动，万有引力提供向心力有，行星a和b的运动半径相同，可知，得。由双星间万有引力提供绕O做圆周运动的向心力，可知，则，又，解得，A项错误，B项正确；双星的角速度ω相同，Q的速度设为v，根据可知P的速度为，C项错误；Q质量为，则P质量为，P、Q做圆周运动分别有和，相加得，解得，D项错误。
8．答案CD
命题透析 本题以用轻杆相连的两小球在竖直圆轨道内运动为情景，考查向心加速度、线速度和角速度关系式，考查考生的物理观念。
思路点拨 两小球用轻杆相连，两小球绕球心在相等时间内转过的角度相同，角速度ω相同，D项正确；根据向心力公式可知，向心加速度大小相等，A项错误；根据：可知，两小球线速度大小相等，C项正确；两小球质量不同，向心力大小不同，B项错误。
9．答案BC
命题透析 本题以哈雷彗星绕太阳做椭圆运动为背景，考查开普勒第二定律、机械能和万有引力定律，考查考生的科学思维。
思路点拨 哈雷彗星绕太阳沿椭圆轨道运动，只有万有引力做功，机械能守恒，A项错误；哈雷彗星绕太阳运动的轨道半长轴，与另一绕太阳做匀速圆周运动且运动半径为18R的行星相比，二者运行周期相同，万有引力提供向心力有：，解得，B项正确；根据开普勒第二定律可知，在EPF之间的速度比EQF关于EF对称位置的速度都大，则EPF段的运动时间小于FQE段，C项正确；根据开普勒第三定律可知，解得，D项错误。
10．答案AC
命题透析 本题以带电小球静止撤去外力后的运动为背景，考查牛顿第二定律、库仑定律、动能定理和向心力公式，考查考生的科学思维。
思路点拨 撤去外力瞬间，垂直丝线方向应用牛顿第二定律可知，此时小球加速度为，A项正确；撤去外力后，小球做圆周运动，丝线拉力和库仑力均不做功，到最低点速度设为v，应用动能定理有，小球在最低点时加速度为，B项错误；撤去拉力瞬间丝线恰好无拉力，有，解得，C项正确；库仑力均不做功，点电荷减小不影响小球到最低点的速度和向心加速度，D项错误。
11．答案 （1）重垂线（1分） 同一位置（1分） 不可以（1分）
（2）不是（1分） （，分）
命题透析 本题考查平抛运动实验，考查考生的科学探究素养。
思路点拨 （1）实验时需要重垂线来确定竖直方向，故选重垂线；为保证每次小球运动的初速度相同，每次必须由同一位置静止释放小球；为保证小球在空中运动时只受到重力，小球运动时不应与木板上的白纸相接触。
（2）由图中连续两点的水平距离相同可知，运动时间相同，设为t。竖直方向，自由落体运动连续相等时间的位移之比应为1∶3∶5，所以O不是抛出点；由竖直方向，B点竖直分速度，水平速度，根据矢量合成可知。
12．答案（1）实心小铁球（2分） （2）A（2分）
（3）（2分） （4）（2分） （2分）
命题透析 本题考查验证系统机械能守恒实验，考查考生的科学探究素养。
思路点拨 （1）系统机械能守恒，要求小球受到的空气阻力小，需要小球的密度大一些、体积小一些，所以选实心小铁球。
（2）两小球组成的系统机械能守恒，有，又，联立可得，可知还需要天平测量小球P的质量M和小球Q的质量m。
（3）把P和Q的质量代入上式可得，可知，。
（4）由转化为，则有，可得。
13．命题透析 本题以小球和斜劈一起绕竖直轴匀速转动为背景，考查圆周运动，考查考生的科学思维。
思路点拨 （1）设角速度为时斜劈对小球的弹力恰好为0
应用向心力公式有：
解得
（2）由可知，小球此时已离开斜面
对小球，设细线与竖直方向夹角为α，应用向心力公式
解得
14．命题透析 本题考查圆周运动，考查考生的科学思维。
思路点拨 （1）小球恰好能在斜面上做圆周运动，则在顶端时，绳的拉力为零，重力沿斜面向下的分力提供小球做圆周运动所需的向心力，有
小球由顶端向底端运动时，只有重力对小球做功，根据动能定理：
联立可得
（2）若在最低点垂直于绳给小球一初速度，小球由底端向顶端运动时，只有重力对小球做功，根据动能定理：
在最高点，由牛顿第二定律：
联立可得
15．命题透析 本题以三轮车把石头从洞中拉出来为背景，考查牛顿第二定律、功和功率、功能关系，考查考生的科学思维。
思路点拨 （1）三轮车受到地面的阻力
对石头和三轮车，整个过程，根据功能关系有
解得
（2）设关闭发动机后，三轮车的加速度大小为a
对三轮车和石头分别应用牛顿第二定律有
解得
最大速度为
关闭发动机瞬间钢丝对石头拉力的功率
解得
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