[物理][期末]贵州省黔南州2023-2024学年高一下学期期末考试试题(解析版)

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2．答题前将姓名、准考证号、座位号准确填写在答题卡指定的位置上。
3．选择题须使用2B铅笔将答题卡相应题号对应选项涂黑，若需改动，须擦净另涂；非选择题在答题卡上对应位置用黑色墨水笔或黑色签字笔书写。在试卷、草稿纸上答题无效。
一、选择题（本题共10小题，共43分。在每题给出的四个选项中，第1～17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5分，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分）
1. 在物理学的发展过程中，许多科学家做出了突出贡献，下列关于科学家和他们的贡献说法错误的是（ ）
A. 最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特
B. 电磁感应现象是法拉第发现的
C. 建立完整的电磁场理论的科学家是麦克斯韦
D. 最早预见到有电磁波存在的科学家是赫兹
【答案】D
【解析】A．奥斯特最早发现了电流的磁效应，揭开了研究电磁关系的序幕，所以最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特，A正确，不符合题意；
B．电磁感应现象是法拉第最早发现，B正确，不符合题意；
C．建立完整的电磁场理论的科学家是麦克斯韦，C正确，不符合题意；
D．最早预见到有电磁波存在的科学家是麦克斯韦，赫兹用实验验证了电磁波的存在，D错误，符合题意。
故选D。
2. 贵州省是全国唯一没有平原的省份，现已实现县县通高速。现一辆轿车正在一段平直的乡村公路上行驶，其速度随时间变化的图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 在时间内轿车做匀变速运动
B. 在时间内轿车平均速度小于
C. 在时刻轿车的加速度达到最大值
D. 在时刻轿车的加速度和速度方向相同
【答案】B
【解析】A．由图像的斜率表示加速度可知，在时间内，图像的斜率逐渐减小，则轿车的加速度逐渐减小，做加速度逐渐减小的加速运动，A错误；
B．由题图可知，由图像与横坐标轴所围面积表示位移可知，在时间内轿车的位移小于
因此在时间内轿车的平均速度小于，B正确；
C．由图像的斜率表示加速度可知，在时刻轿车的加速度达到最小值是零，C错误；
D．由图像的斜率表示加速度可知，在时刻图像斜率是负值，因此轿车的加速度是负值，在时刻速度值在时间轴以上，是正值，因此在时刻加速度和速度方向相反，D错误。
故选B。
3. 黔南州平塘县的射电天文望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”。如图所示为“中国天眼”的简化示意图，质量为的馈源舱用对称的六索六塔装置悬吊在球面镜正上方，每根绳索与竖直方向夹角为，不计绳索重力，当地的重力加速度为，则每根绳索承受的拉力大约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】竖直方向根据受力平衡得
解得
故选A。
4. 质量为的物体P置于倾角为的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着物体P与小车，物体P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以的速度水平向右做匀速直线运动。当小车与滑轮间的细绳和水平方向的夹角时，物体P的速率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】将小车的速度分解为沿绳子方向分速度和垂直绳子方向分速度，则当小车与滑轮间的细绳和水平方向的夹角时，物体P的速率为
故选C。
5. 2023年8月13日长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，成功将陆地探测四号01星送入预定轨道。陆地探测四号01星是全球首颗地球同步轨道SAR（合成孔径雷达）卫星，如图中所示；图中为太阳探测卫星“夸父一号”，轨道高度小于地球同步卫星轨道高度；为赤道上的物体。则下列说法正确的是（ ）
A. 、的线速度大小关系为
B. 、的周期大小关系为
C. 、的角速度大小关系为
D. 、的向心加速度大小关系为
【答案】B
【解析】AB．卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力可得
解得
由以上各式可知，轨道半径越小，线速度越大，周期越小，轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，即，则有、的线速度大小关系为；、的周期大小关系为，A错误，B正确；
C．是地球同步卫星，相对地球静止，为赤道上的物体，因此、的角速度大小关系为，C错误；
D．是地球同步卫星，相对地球静止，为赤道上的物体，其两者的运动周期相同，由向心加速度公式可知，由于的轨道半径大于随地球自转的轨道半径，因此、的向心加速度大小关系为，D错误。
故选B。
6. 计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器，当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相关的信号，当按下键时，电容器的（ ）
A. 电容变大B. 极板的电量不变
C. 极板间的电压变大D. 极板间的场强变小
【答案】A
【解析】A．当按下键时，两金属片间的间距减小，根据电容的决定式
可知电容变大，故A正确；
BC．根据题意电容与电源连接不断电，可知电容器两端电压不变，根据公式
由于电容变大，则极板的电量变大，故BC错误；
D．根据公式
d减小，U不变，可得极板间的场强变大，故D错误。
故选A。
7. 如图所示为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，这三个点的电场强度大小分别为、、电势分别为、、。把一个负检验电荷先后放在a、b、c三点，它受到的静电力大小分别为、、，电势能分别为、、下列判断正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】AB．电场线越密电场强度越大，则
又因为电场力
知
故A错误，B正确；
CD．根据沿电场线方向电势逐渐降低，所以有
结合
可知负电荷在a、b、c三点的电势能大小关系为
故CD错误。
故选B。
8. 一辆轻型货车的质量为，额定功率为，在平直公路上行驶的最大速度为。如果该货车从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，运动过程中阻力大小不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 运动过程中货车所受的阻力大小为
B. 匀加速直线运动阶段货车所受牵引力大小为
C. 货车能维持匀加速直线运动的时间为
D. 货车在第末的瞬时功率的大小为
【答案】ABD
【解析】A．在货车行驶的最大速度时，牵引力大小等于阻力大小，由功率公式可得
解得货车所受的阻力大小为
A正确；
B．货车在匀加速直线运动中，由牛顿第二定律可得
代入数据解得
B正确；
C．货车在匀加速直线运动达到额定功率时的速度大小为
由
代入数据解得
C错误；
D．货车在第末时仍处于匀加速运动，此时的瞬时速度为
货车在第末瞬时功率的大小为
D正确。
故选ABD。
9. 如图所示，纸面内有一边长为的等边三角形，连线的中点为点。在点和点分别固定等量的异种点电荷和，若在三角形平面内加上一匀强电场，则点的电场强度恰好为零。已知静电力常量为，则下列说法正确的是（ ）
A. 点的电场强度为零
B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 匀强电场的方向水平向左
D. 若把一试探电荷从点移到点，静电力做正功
【答案】BC
【解析】BC．等量的异种点电荷和在c点的场强均为，夹角为120°，则合场强为
方向水平向右，在三角形平面内加上一匀强电场，则点的电场强度恰好为零，故匀强电场的场强大小为，方向水平向左，故BC正确；
A．点共有三个电场强度，合场强为
方向水平向右；故A错误；
D．因等量的异种点电荷和形成的电场，其中垂线与电场强度垂直为等势线，而所加匀强电场水平与垂直，依然为等势线，则两电场叠加后为等势线，故把一试探电荷从点移到点，静电力不做功，故D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示，一粮食储备仓库工人正利用传送带运送货物，以恒定速率v0逆时针运行的传送带与水平面的夹角θ=37°，转轴间距L=3.5m。工人将货物（可视为质点）沿传送方向以速度v1=1.5m/s从传送带顶端推下，t=4.5s时货物运动到传送带底端，货物在传送带上运动的v-t图像如图乙所示。已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，则（ ）
A. t=2.5s时，货物所受摩擦力方向改变
B. 货物与传送带间的动摩擦因数为0.4
C. 传送带运行的速度大小为0.5m/s
D. 货物向下运动过程中所具有的机械能先减小后不变
【答案】C
【解析】A．由图乙可知，在0~2.5s内，货物的速度大于传动带的速度，则货物受沿斜面向上的滑动摩擦力，在2.5s~4.5s内，货物匀速下滑，根据平衡条件可知，货物受沿斜面向上的静摩擦力，所以2.5s时货物所受摩擦力方向不变，故A错误；
C．图线与坐标轴围成的区域的面积表示位移的大小，根据题意可得
解得
故C正确；
B．由图乙和C分析可知，货物在0~2.5s内的对物块由牛顿第二定律
由图像可知货物的加速度大小为
联立解得
故B错误；
D．由于货物向下运动过程中所受到的摩擦力一直沿斜面向上，摩擦力一直做负功，根据功能关系可知，货物所具有的机械能一直减小，故D错误。
故选C。
二、实验题（本题共2小题，共15分）
11. 某物理兴趣小组用如图所示的装置验证机械能守恒定律。挡光片及物体A的总质量为，物体B的质量为，初始时使物体A和物体B静止，细绳拉紧。（已知，当地重力加速度为）
（1）用游标卡尺测量出挡光片的宽度。将A由静止释放，记录挡光片的挡光时间，则挡光片通过光电门中心时的速度为__________。（结果用题中所给的字母表示）
（2）测量挡光片到光电门中心的竖直距离（），若物体A和物体B组成的系统机械能守恒，则需要验证的表达式为__________。（结果用题中所给的字母表示）。
（3）实验中发现，系统动能的增加量总是小于系统重力势能的减少量，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：__________。
【答案】（1）
（2）
（3）物体下落过程受到一定的空气阻力，细绳与滑轮之间存在一定的摩擦力
【解析】
【小问1详解】
记录挡光片的挡光时间，则挡光片通过光电门中心时的速度为
【小问2详解】
系统重力势能的减少量为
系统动能增加量为
若物体A和物体B组成的系统机械能守恒，则需要验证的表达式为
【小问3详解】
实验中发现，系统动能的增加量总是小于系统重力势能的减少量，除实验中的偶然误差外，产生这一结果的原因可能是：物体下落过程受到一定的空气阻力，细绳与滑轮之间存在一定的摩擦力。
12. 碳纤维板是将碳素纤维使用树脂浸润硬化形成的碳纤维板材，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等良好性能，它还具有较好的导电性，在一些高端器械上被广泛使用。小明为了探究碳纤维板的导电性能，找了一块长、宽、厚为的碳纤维板来测量其电导率（电导率是电阻率的倒数）。实验步骤如下：
（1）先用游标卡尺测出碳纤维板的厚度如图1所示，其读数为__________。
（2）再用如图2所示的电路测量碳纤维板的电阻，电路中定值电阻阻值为，电压表可视为理想电压表。闭合开关S，单刀双掷开关接时，电压表读数为；保持开关S闭合，单刀双掷开关接时，电压表读数为。由此求得碳纤维板的电阻__________，碳纤维板的电导率__________。（结果均用题中所给的字母表示）
【答案】（1）1.4 （2）
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺的主尺读数为1mm，游标卡尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为
所以最终读数为
【小问2详解】
闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压读数为U1，则电路中电流
单刀双掷开关打到b时，电压读数为U2，则碳纤板两端电压
碳纤板的电阻为
由
电导率是电阻率的倒数，碳纤板的电导率
三、解答题（本题共3小题、共42分。解答时写出必要的文字说明、方程和演算步骤，只写出答案的不能得分、有数值计算的题、答案必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，用一条长度为的绝缘轻绳悬挂一个带电的小球，小球质量为。现在水平地面上方整个空间加一水平向右的匀强电场，电场强度为，小球静止时绝缘轻绳与竖直方向的夹角为，重力加速度为。求：
（1）小球所带电荷的电性和小球所带电荷量的大小；
（2）轻绳的拉力大小；
（3）若突然剪断轻绳，小球的加速度大小。
【答案】（1）正电，；
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
由题意可知，小球在电场中受力平衡，如图所示，可知小球所带电荷的电性是正电，由平衡条件可得
【小问2详解】
由平衡条件可得轻绳的拉力大小为
【小问3详解】
若突然剪断轻绳，小球受重力和电场力，此时两力的合力大小为T，由牛顿第二定律可得
解得小球的加速度大小
14. 滑梯属于综合型运动器械，只有通过攀爬才能进行滑梯活动。孩子玩滑梯需要坚定的意志和信心、可以培养他们的勇敢精神。当孩子“嗖”地一下从梯顶滑下来时，也能享受到成功的喜悦。如图甲所示为某幼儿园供儿童娱乐的滑梯，可以简化为如图乙所示的圆弧形滑道，其在竖直面内的半径。一质量的小孩（可视为质点）从A点由静止开始下滑，利用压力传感器测得小孩到达圆弧最低点（切线水平）时对轨道的压力大小为，圆弧所对的圆心角为60°，重力加速度取。（计算结果可用含的式子表示）
（1）求小孩从A点运动到点的路程；
（2）求小孩在点时的速度大小；
（3）求小孩在下滑过程中损失的机械能；若小孩下滑过程中所受阻力大小恒定，求阻力的大小。
【答案】（1）
（2）
（3），
【解析】
【小问1详解】
小孩从A点运动到点的路程为
【小问2详解】
小孩在点时由牛顿第二定律可得
由牛顿第三定律可知，在圆弧最低点小孩对轨道的压力大小等于轨道对小孩的支持力大小，即
解得
【小问3详解】
小孩在下滑过程中损失的机械能
代入数据解得
由动能定理可得
代入数据解得
15. 如图所示，空间中有两块带电平行金属板M、N，两板间距为，两板间的电压。小球以的水平速度从两板间的A点飞入，A点到上极板左端点的竖直距离为，然后从下极板的右端点点飞出，并沿切线方向飞入竖直光滑圆轨道。点与光滑竖直圆轨道平滑连接，圆轨道的半径。平行金属板M、N的右侧垂线的右侧区域存在水平向右的匀强电场，电场强度。已知小球带正电，质量，电荷量，重力加速度取，，不计空气阻力。求：
（1）小球在点的速度大小；
（2）极板的长度；
（3）小球在竖直圆轨道上滚动时的最大速度。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
小球从A点到B点由动能定理可得
解得
【小问2详解】
小球在两板间做类平抛运动，则有
其中
解得
【小问3详解】
小球在圆弧轨道上运动时，在等效平衡位置时速度最大，等效平衡位置如图所示，由图可知
小球在B点时，设与的夹角为α，可知
小球从B点到等效平衡位置由动能定理可得
代入数据解得