2023-2024学年安徽省阜阳市第三中学高一（下）期末考试物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年安徽省阜阳市第三中学高一（下）期末考试物理试卷（含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.关于行星运动定律和万有引力定律，下列说法正确的是( )
A. 第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
B. 牛顿在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量的数值
C. 牛顿指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
D. 天王星被称为“笔尖上发现的行星”
2.下列有关受力分析正确的是( )
A. 图甲中钩码和轻质铅笔静止，铅笔中的弹力沿竖直向上
B. 图乙中人随自动扶梯一起沿斜面以加速度a运动，人受的摩擦力水平向左
C. 图丙中与水平转盘一起匀速转动的物块受到的摩擦力一定指向圆心
D. 图丁中运动火车车轮在不侧向挤压铁轨的转弯路段时，其所受重力与支持力的合力沿路面向下
3.水平桌面上，一滑块在恒定的水平拉力作用下由静止开始运动一段时间后，撤去拉力。从某时刻开始计时，滑块速度随时间变化的v−t图像如图所示。取重力加速度g=10m/s2。不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 滑块在0∼15s内的平均速度大小为7.5m/s
B. 滑块加速与减速阶段的加速度大小之比为1∶4
C. 滑块所受的拉力与摩擦力大小之比为2∶1
D. 滑块与桌面之间的动摩擦因数为0.3
4.“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，火星和地球绕太阳的公转视为匀速圆周运动，已知火星和地球的公转方向一致，且火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。当火星和太阳位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是( )
A. 火星的冬季时长约为地球的 278倍B. 火星公转的角速度比地球的大
C. 在冲日处，火星相对于地球的速度最大D. 火星公转的加速度比地球的大
5.如图，某一小球以v0=4m/s的速度水平抛出，在落地之前经过空中A、B两点，在A点小球的速度与水平方向的夹角为45∘，在B点小球的速度与水平方向的夹角为60∘，空气阻力忽略不计，g取10m/s2，下列说法正确的是( )
A. 小球经过0.2s到达A点
B. 在B点的速度为4 3m/s
C. 小球从A点运动到B点的时间为4( 3−1)10s
D. AB之间的水平距离为1.6m
6.如图所示，物块A套在光滑水平杆上，连接物块A的轻质细线与水平杆间所成夹角为θ=53∘，细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与质量相等的物块B相连，定滑轮顶部离水平杆距离为ℎ=0.2m，现将物块B由静止释放，物块A、B均可视为质点，重力加速度g=10m/s2,sin53∘=0.8，不计空气阻力，则( )
A. 物块A与物块B速度大小始终相等
B. 当物块A经过左侧定滑轮正下方时，物块B的速度为0
C. 物块B下降过程中，B所受重力始终大于拉力
D. 物块A能达到的最大速度为2m/s
7.如图所示，质点P以O为圆心、R为半径做逆时针匀速圆周运动，周期为T.当质点P经过图中位置A时，另一质量为m、初速度为零的质点Q受到沿OA方向的拉力作用从静止开始在光滑水平面上做匀加速直线运动，则下列说法正确的是( )
A. 当P、Q加速度相同时，质点Q的最小速度为2πRT
B. 当P、Q加速度相同时，质点Q的最小速度为2π2RT
C. 当P、Q加速度相同时，质点Q的最大速度为4π2RT2
D. 当P、Q加速度相同时，质点Q的最大速度为8πR3T2
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.质量为0.5kg的石块从10m高处以30∘角斜向上方抛出，初速度v0的大小为5m/s。不计空气阻力，g取10m/s2。关于石块落地的速度大小，下列说法中正确的是( )
A. 与石块质量无关B. 与石块的初速度无关
C. 与石块初速度的仰角有关D. 与石块抛出的高度有关
9.如图所示，真空中有两个点电荷，Q1= 9.0×10−8C，Q2=−1.0×10−8C，分别固定在x轴的坐标为0和6cm的位置上。下列说法正确的是( )
A. x坐标轴上x=9cm处的电场强度为0
B. x坐标轴上x=12cm处的电场强度为0
C. 0cm< x< 6cm和x>9cm区域的电场强度方向沿x轴正向
D. x<0cm和x>6cm区域的电场强度方向沿x轴负向
10.如图所示，放在足够大的水平桌面上的薄木板的质量m1=1kg，木板中间某位置叠放着质量m2=2kg的小物块，整体处于静止状态。已知物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.25，木板与桌面间的动摩擦因数μ2=0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2，薄木板足够长。现对木板施加水平向右的恒定拉力F=12N，木板和物块保持相对静止一起向右运动，且运动位移为x1=2m时，撤去拉力F，木板和小物块继续运动一段时间后均静止。下列说法中正确的是( )
A. 撤去拉力F时，木板的速度v=3m/s
B. 撤去拉力F后，木板继续运动的位移为0.5m
C. 木板与物块之间的滑动摩擦力对两个物体所做的总功为−1.5J
D. 全过程中产生的总热量为24J
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某物理学习兴趣小组用图1所示的装置探究“加速度与力和质量”的关系，打点设时器使用的交流电频率为50Hz，纸带每5个点选一个计数点，A、B、C……为选取的连续5个计数点。已知：重物质量为m，重力加速度为g，滑轮重力及绳与滑轮间的摩擦不计。
(1)本实验中，重物的质量__________(填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量。
(2)依据图2纸带计算，小车做匀加速运动的加速度大小为__________m/s2(保留两位有效数字)。
(3)由牛顿第二定律可得，实验中弹簧秤读数应为F=__________(用字母表示)。
(4)由于绳与滑轮间存在摩擦或存在空气阻力，实验中发现F的计算值总是略_________(填“大于”或“小于”)弹簧秤的读数。
12.某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。
(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中______的方法。
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.演绎法
(2)在探究向心力F与角速度ω的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为1:9，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______(填选项前的字母)。
A.1:3 B．3:1 C．1:9 D．9:1
(3)为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴OO′匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴OO′上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为L；
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
③启动电动机，使凹槽AB绕转轴OO′匀速转动；
④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间Δt。
(a)小钢球转动的角速度ω=_____(用L、d、Δt表示)；
(b)该同学为了探究向心力大小F与角速度ω的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出F−ω2图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为r=0.30m，则小钢球的质量m=_____kg。(结果保留2位有效数字)
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13.在真空中的某直线上依次固定三个点电荷A、B、C，所带电荷量分别为−q、2q、−3q(q>0)，A、B两点电荷之间的距离为d，B、C两点电荷之间的距离为2d。静电力常量为k。
(1)求点电荷B所受库仑力的大小与方向；
(2)若点电荷B不固定，仅改变点电荷B的位置，结果点电荷B在点电荷A、C的库仑力作用下保持静止，求点电荷B静止时与点电荷A之间的距离L。
14.火星是离太阳第四近的行星，一般来说，火星和地球距离近的年份是最适合登陆火星和在地面对火星进行观测的时机。已知火星质量约为地球的十分之一，直径约为地球的一半，绕太阳公转的轨道半径约为地球公转轨道半径的1.5倍。忽略星球自转的影响，请估算：
(1)火星表面与地球表面的重力加速度大小之比；
(2)火星与地球公转周期之比；
(3)火星与地球的第一宇宙速度大小之比。
15.某全自动传送带如图所示，AB为半径R=0.2m的四分之一固定光滑圆弧轨道，A点和圆心O等高，圆弧轨道与水平传送带相切于B点，传送带以大小v=4m/s的速度顺时针匀速运行。一质量m=0.5kg的滑块(视为质点)从A点由静止滑下，并从传送带的右端C飞出。已知滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，C点距水平地面的高度ℎ=0.2m，滑块从C点飞出后水平位移大小x=0.6m。取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。求：
(1)滑块到达圆弧轨道底端B时对圆弧轨道的压力大小F；
(2)B、C两点的距离L；
(3)滑块与传送带间因摩擦产生的热量Q。
参考答案
1.C
2.C
3.D
4.A
5.C
6.B
7.B
8.AD
9.AC
10.BCD
11.(1)不需要；
(2)2.0；
(3)mg2−ma4；
(4)大于
12.(1)C；
(2)B；
(3) dΔt⋅L， 0.30±0.02

13.(1)点电荷B受到A 由B 指向A 的库仑力F1和C由B指向C 的库仑力F2，根据库仑定律有
F1=k2q2d2 ， F2=k6q22d2
由于F1>F2，故B 所受库仑力的方向由B 指向 A 。
点电荷 B 所受库仑力的大小
F=F1−F2
解得
F=kq22d2
(2)经分析可知，若点电荷B不固定，则它只能在 A、C之间的连线上静止，有
k2q2L2=k6g23d−L2
解得
L=3 3−12d

14.(1)物体在星球表示受到的万有引力等于质量，则有
GMmR2=mg
可得火星表面与地球表面的重力加速度大小之比为
g火g地=M火M地⋅R地2R火2=110×221=25
(2)行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳引力提供向心力，可得
GMmr2=m4π2T2r
可得
T= 4π2r3GM
可得火星与地球公转周期之比为
T火T地= r火3r地3= 1.53=3 64
(3)星球的第一宇宙速度等于表面轨道卫星的运行速度，则有
GMmR2=mv2R
解得
v= GMR
可得火星与地球的第一宇宙速度大小之比为
v火v地= M火M地⋅R地R火= 110×21= 55

15.(1)设滑块通过 B点时的速度大小为vB，对滑块从A点滑至B 点的过程，根据机械能守恒定律有
mgR=12mvB2
解得
vB=2m/s
设滑块通过B点时所受圆弧轨道的支持力大小为F′，根据牛顿第二定律有
F′−mg=mvB2R
根据牛顿第三定律有
F=F′
解得滑块到达圆弧轨道底端B时对圆弧轨道的压力大小
F=15 N
(2)设滑块从C点飞出时的速度大小为vc，滑块离开C点后在空中运动的时间为t，有
ℎ=12gt2 ，x=vCt
解得
vC=3m /s
因为 vCμmg=ma
根据匀变速直线运动的规律有
vC2−vB2=2aL
解得
L=1.25 m
(3)设滑块从 B 点滑至C 点的时间为t′，有
vC=vB+at′
解得
t′=0.5s
在时间t′内，传送带转动的距离
x′=vt′
解得
x′=2m
经分析可知
Q=μmg(x′−L)
解得
Q=0.75 J