2023-2024学年河南省项城市第三高级中学高一（下）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年河南省项城市第三高级中学高一（下）期末考试物理试卷（含解析），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，综合题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.香蕉球是一项令人惊叹的足球技术，球能在空中绕过防守人员进入球门，图中所示时刻空气对香蕉球的作用力可能是
A. a方向B. b方向C. c方向D. d方向
2.一条河宽300m，船在静水中的速度大小为4m/s，水流速度大小为3m/s，则船过河的最短时间为( )
A. 100sB. 75sC. 60sD. 43s
3.“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图，当篮球在指尖上绕轴转动时，球面上P、Q两点做圆周运动的( )
A. 半径相等B. 线速度大小相等
C. 向心加速度大小相等D. 角速度大小相等
4.真空中两个静止的点电荷，相距为r时库仑力大小为F，若保持r不变，使电荷量均变为原来的2倍，则库仑力大小变为
A. F16B. F4C. 4FD. 16F
5.2023年8月10日，我国成功发射首颗人工智能卫星—地卫智能应急一号，标志着我国在人工智能与航天领域的重大突破。假设绕地球做匀速圆周运动时，该卫星的周期是地球同步卫星周期的1k，则它与地球同步卫星的轨道半径之比为( )
A. (1k)2B. (1k)23C. (1k)12D. (1k)32
6.一个小球在空中由静止自由下落，不计空气阻力，下列关于小球在空中运动过程中的速度v、加速度a、重力做功瞬时功率P、机械能E随时间t变化关系中，错误的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示，射水鱼发现前方有一昆虫，就将嘴露出水面对昆虫喷水，斜向上射出的水柱恰好水平击中昆虫。已知鱼嘴距离昆虫d=0.75m，两者连线与水平方向夹角为θ=37∘(sin37∘=0.6,cs37∘=0.8)，忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 水滴在空中运动0.5s后击中昆虫
B. 击中昆虫时，水滴速度大小为2m/s
C. 斜向上射出的水柱，初速度大小为3m/s
D. 斜向上射出的水柱，初速度与水平方向夹角为53°
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，用长为L的不可伸长的细线悬挂一质量为m的小球(可视为质点)，将细线拉到水平位置OP，然后无初速释放，不计空气阻力。小球摆动到达的最低点为Q。下列说法中正确的是( )
A. 小球从P到Q过程中，重力做的功是mgL
B. 小球从P到Q过程中，细线拉力的功率不断变大
C. 小球从P到Q过程中，其重力势能的增加量为mgL
D. 小球从P到Q过程中，重力的功率先增大后减小
9.如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为2r，左侧点电荷带电荷量为+2q，右侧点电荷带电荷量为−q，P、Q两点关于两电荷连线对称。由图可知( )
A. P、Q两点的电场强度相同
B. M点的电场强度大于N点的电场强度
C. 若将一试探正电荷由M点静止释放，它将沿电场线运动到P点
D. 两点电荷连线的中点处的电场强度为3kqr2
10.在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速直线运动，当速度达到vmax后，立即关闭发动机直至静止，v−t图像如图所示，设汽车的牵引力为F，受到的阻力为f，全程牵引力做功为W1，克服摩擦力做功为W2，则( )
A. F:f=1:3B. W1:W2=1:3C. F:f=4:1D. W1:W2=1:1
三、综合题：本大题共5小题，共54分。
11.（4分）在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中：
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_____
12.（6分）某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”。
(1)实验时，应_______。(选填“A”、“B”或“C”)
A.先让重锤下落，后接通电源 B.先接通电源，后让重锤下落
C.让重锤下落的同时接通电源
(2)若已知本实验中所用重锤的质量m=1 kg，所用交流电源的频率为50Hz，实验得到的纸带(部分)如图乙所示，测量点间距所用单位为cm，g取9.8m/s2则从计数点O到打下计数点B的过程中重锤的重力势能减少量为_______J。(计算结果保留两位有效数字)
(3)因纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响重锤的动能增加量一定会_______(选填“大于”“小于”或“等于”)重锤的重力势能减少量。
13.（12分）某人用手将1kg物体由静止竖直向上提起1m，这时物体的速度为2m/s，其中当地重力加速度g=10m/s2，求：
(1)物体在1m处的动能；
(2)若取出发点所在平面为零势能面，求物体在1m处的重力势能。
14.（14分）如图所示，“好奇号”火星探测器于2012年成功登陆火星表面。在登陆火星前，“好奇号”在距火星表面高度为ℎ的轨道上绕火星做匀速圆周运动，周期为T。已知火星的半径为R，引力常量为G，忽略其他天体对探测器的引力作用，求：
(1)探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小；
(2)火星的质量。
15.（18分）如图所示，一滑板爱好者总质量(包括装备)为50kg，从以O为圆心，半径为R=16m光滑圆弧轨道的A点由静止开始下滑，到达轨道最低点B后(OB在同一竖直线上)，滑板爱好者沿水平切线飞出做平拋运动，并恰好从C点以平行斜面方向的速度进入斜面，若到达轨道最低点B时对轨道的压力为950N，B和C之间的竖直高度为ℎ=2.4m，重力加速度g取10m/s2，求：
(1)滑板爱好者到达轨道最低点B时的速度；
(2)滑板爱好者从B运动到C的时间。
答案解析
1.A
【解析】解：在曲线运动中，合力的方向总是指向轨迹的凹侧，故A正确、BCD错误。
故选：A。
2.B
【解析】当船头垂直河岸运动时，渡河时间最短，则有
d=v船t
解得船过河的最短时间为
t=dv船=3004s=75s
故选B。
3.D
【解析】解：A.如图所示：
P、Q两点在水平方向做圆周运动，半径垂直于转轴，根据几何知识rQ>rP，故A错误；
D.篮球上的P、Q绕轴做同轴转动，因此P、Q两点做圆周运动的角速度大小相等，故D正确；
B.根据线速度与角速度的关系v=rω，因此vQ>vP，故B错误；
C.根据向心加速度公式a=rω2，因此aQ>aP，故C错误。
故选：D。
A.P、Q两点在水平方向做圆周运动，根据几何知识分析P、Q两点做圆周运动的半径的大小；
D.篮球上的P、Q绕轴做同轴转动，据此分析作答；
B.根据线速度与角速度的关系v=rω分析作答；
C.根据向心加速度公式a=rω2分析作答。
本题主要考查了圆周运动半径的确定、线速度与角速度的关系、向心加速度公式，理解圆周运动的两种传动方式是解题的关键；要区别求半径与圆周运动的半径。
4.C
【解析】根据库仑定律：F=kq1q2r2，开始时：F=kq⋅qr2，后来：F′=k2q⋅2qr2=4F，故C 正确，ABD 错误。
5.B
【解析】设该卫星的周期为 T1 ，轨道半径为 r1 ，地球同步卫星周期为 T2 ，轨道半径为 r2 ，根据开普勒第三定律可得r13T12=r23T22
又题意可得T1T2=1k
联立可得该卫星与地球同步卫星的轨道半径之比为r1r2=1k23。
故选B。
6.D
【解析】AB.一个小球在空中由静止自由下落，不计空气阻力，只受重力作用，加速度等于重力加速度，不随时间改变，速度跟时间关系为
v=gt
可见 v−t 成正比例函数，故AB正确；
C.重力功率为
P=Wt=mgℎt
而
ℎ=12gt2
所以
P=12mg2t
可见 P−t ，成正比例函数，故C正确；
D.小球自由下落后由于忽略空气阻力，所以小球机械能守恒，不随时间变化而变化，故D错误。
本题选错误的，故选D
7.B
【解析】A.由水滴竖直方向的运动可得dsin37∘=12gt2
解得水滴从发射到击中昆虫的时间t=0.3s，故A错误；
B. 由水滴水平方向的运动可得dcs37∘=v0xt
解得初速度的水平分速度v0x=2m/s，故B正确；
C.由水滴竖直方向的运动可得初速度的竖直分速度v0y=gt=3m/s
斜向上射出的水柱，初速度大小v0= v0x2+v0y2= 13m/s，故C错误；
D.斜向上射出的水柱，初速度与水平方向夹角 α ，则tanα=v0yv0x=32
又tan53∘=43
斜向上射出的水柱，初速度与水平方向夹角不等于53°，故D错误。
故选B。
8.AD
【解析】AC.小球从P到Q过程中，小球下落高度为L，所以重力做的功为
WG=mgL
则重力势能的减少量为 mgL ，故A正确，C错误；
B.小球从P到Q过程中，细线拉力方向与速度飞行始终垂直，所以细线拉力的功率一直为零，故B错误；
D.根据
P=mgvy
小球从P到Q过程中，竖直方向分速度先增大后减小，所以重力的功率先增大后减小，故D正确。
故选AD。
9.BD
【解析】A.电场线的疏密表示电场强弱，电场线的切线方向为电场方向，所以P、Q两点的电场强度大小相等，方向不同，A错误；
B.电场线越密集的地方电场强度越大，电场线越稀疏的地方电场强度越小，M点的电场线比N点的电场线密，所以M点的电场强度大于N点的电场强度，B正确；
C.电场线上每一点的切线方向与该点的电场强度方向一致，根据公式F=qE，故若将一试探正电荷由M点静止释放，试探正电荷不会沿电场线运动，C错误；
D.左侧点电荷在中点处的电场强度为E1=k2qr2，方向水平向右，右侧点电荷在中点处的电场强度为E1=kqr2，方向水平向右，则两点电荷连线的中点处的电场强度为E=k3qr2，方向水平向右，D正确。
故选BD。
10.CD
【解析】AC.根据 v−t 图像中图线围成的面积表示位移可知，关闭发动机之前的位移为
x1=12vm
关闭发动机之后的位移为
x2=32vm
关闭发动机之前，根据动能定理有
F−fx1=12mvm2
关闭发动机之后，根据动能定理有
fx2=12mvm2
联立解得
F:f=4:1
故A错误，C正确；
BD.全程牵引力做功为
W1=Fx1
全程克服摩擦力做功为
W2=fx1+x2
联立可得
W1:W2=1:1
故B错误，D正确。
故选CD。
11. 自由落体运动 匀速直线运动
【解析】1]用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动；
[2]因为观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2，可知球1在水平方向上的运动规律与球2相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
12.(1) B (2) 1.9 (3)小于
【解析】(1)实验中，为了避免纸带上出现大量的空白段，亦为了使打第一个点的速度为0，实验时，应该先接通电源打点，后释放纸带。
故选B。
(2)重锤的重力势能减少量为
ΔEp=mgℎOB=1.9J
(3)由于纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响，减小的重力势能有一部分转化为内能，则重锤的动能增加量一定会小于重锤的重力势能减少量。
故答案为：(1) B (2) 1.9 (3)小于
13.(1)根据动能的定义式，可得物体在1m处的动能为
Ek= 12mv2=12×1×22J= 2J
(2)根据重力势能的表达式，可得若取出发点所在平面为零势能面，物体在1m处的重力势能为
Ep=mgℎ=1×10×1J= 10J

14.解：(1)由线速度和周期公式得
v=2π(R+ℎ)T
(2)设火星的质量为M、火星探测器的质量为m，火星探测器由火星的万有引力提供向心力，则有
GMm(R+ℎ)2=m(2πT)2(R+ℎ)
解得：M=4π2(R+ℎ)3GT2
答：(1)探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小为2π(R+ℎ)T；
(2)火星的质量为4π2(R+ℎ)3GT2。
【解析】(1)探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小等于圆周长度与周期的比值。
(2)探测器由火星的万有引力提供向心力，列出方程可求火星的质量。
解答本题要掌握匀速圆周运动周期的不同表达形式，要明确探测器由火星的万有引力提供向心力，且要注意轨道半径的计算。
15.(1)根据牛顿第三定律得，在B点轨道对物体支持力
FN=950N
根据牛顿第二定律有
FN−mg=mvB2R
解得到达轨道最低点B的速度为
vB=12m/s
(2)从B到C，滑雪者做平抛运动，竖直方向上有
ℎ=12gt2
解得从B到C的时间为
t=2 35s