天津市第一中学2022-2023学年高一下学期期末物理试题（解析版）

这是一份天津市第一中学2022-2023学年高一下学期期末物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )
A ＋mgB. －mg
C. ＋mgD. －mg
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】在安全带对人有拉力的瞬间时，人做自由落体运动，此过程机械能守恒，故有
即在产生拉力瞬间速度
之后人在安全带的作用下做变速运动，末速度为零，设向上为正方向，则根据动量定理可得
联立解得
故选A。
【点睛】本题关键是明确物体的受力情况和运动情况，然后对自由落体运动过程和全程列式求解，注意运用动量定理前要先规定正方向。
2. 质量相等的A、B两物体放在同一水平面上，分别受到水平拉力F1、F2的作用而从静止开始做匀加速直线运动。经过时间t0和4t0速度分别达到2v0和v0时，分别撤去F1和F2，两物体都做匀减速直线运动直至停止。两物体速度随时间变化的图线如图所示。设F1和F2对A、B两物体的冲量分别为I1和I2，F1和F2对A、B两物体做的功分别为W1和W2，则下列结论正确的是( )
A I1∶I2＝12∶5，W1∶W2＝6∶5
B. I1∶I2＝6∶5，W1∶W2＝3∶5
C. I1∶I2＝3∶5，W1∶W2＝6∶5
D. I1∶I2＝3∶5，W1∶W2＝12∶5
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】由题可知，两物体匀减速运动的加速度大小都为，根据牛顿第二定律，匀减速运动中有Ff＝ma，则摩擦力大小都为m。由题图可知，匀加速运动的加速度分别为、，根据牛顿第二定律，匀加速运动中有F－Ff＝ma，则
，
故
对全过程运用动能定理得
，
得
，
图线与时间轴所围成的面积表示运动的位移，则位移之比为6∶5，整个运动过程中F1和F2做功之比为
故C正确。
故选C。
3. 如图所示为清洗汽车用的高压水枪。设水枪喷出水柱直径为D，水流速度为v，水柱垂直汽车表面，水柱冲击汽车后水的速度为零，手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为ρ。下列说法正确的是（ ）
A. 高压水枪单位时间喷出的水的质量为
B. 高压水枪单位时间喷出的水的质量为
C. 水柱对汽车的平均冲力为
D. 当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时，喷出的水对汽车的压强变为原来的4倍
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．高压水枪单位时间喷出水的质量等于单位时间内喷出的水柱的质量，即
B正确，A错误；
C．水柱对汽车的平均冲力为F，反作用力为F'，对水柱，由动量定理得
即
解得
C错误；
D．高压水枪喷出的水对汽车产生的压强
则当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时，压强变为原来的4倍，D正确。
故选BD。
4. 将一长木板静止放在光滑的水平面上，如图甲所示，一个小铅块（可视为质点）以水平初速度由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止。现将木板分成A和B两段，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度由木板A的左端开始向右滑动，如图乙所示。若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列有关说法正确的是（ ）

A. 小铅块将从木板B的右端飞离木板
B. 小铅块滑到木板B的右端前就与木板B保持相对静止
C. 甲、乙两图所示的过程中产生的热量相等
D. 图甲所示的过程产生的热量小于图乙所示的过程产生的热量
【答案】B
【解析】
【详解】AB．在第一次小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第二次小铅块先使整个木板加速，运动到B部分上后A部分停止加速，只有B部分加速，加速度大于第一次的对应过程，故第二次小铅块与B木板将更早达到速度相等，所以小铅块还没有运动到B的右端，两者速度相同，故A错误，B正确；
CD．根据摩擦力产生的热量计算式
由于第一次的相对位移大于第二次的相对位移的大小，则图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量，故CD错误。
故选B。
5. 如图所示，小车(包括固定在小车上的杆)的质量为M，质量为m的小球通过长度为L的轻绳与杆的顶端连接，开始时小车静止在光滑的水平面上．现把小球从与O点等高的地方释放(小球不会与杆相撞)，小车向左运动的最大位移是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】分析可知小球在下摆过程中，小车向左加速，当小球从最低点向上摆动过程中，小车向左减速，当小球摆到右边且与O点等高时，小车的速度减为零，此时小车向左的位移达到最大，小球相对于小车的位移为2L.小球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒，设小球和小车在水平方向上的速度大小分别为v1、v2，有
mv1＝Mv2
故
ms1＝Ms2
s1＋s2＝2L
其中s1代表小球的水平位移大小，s2代表小车的水平位移大小，因此
s2＝
A. ，与结论不相符，选项A错误；
B. ，与结论相符，选项B正确；
C. ，与结论不相符，选项C错误；
D. ，与结论不相符，选项D错误．
6. 如图，第一次小球从粗糙的圆形轨道底端B以冲上圆形轨道，恰好能到达A点，克服摩擦力做功为W1；第二次小球从顶端A由静止滑下，到达底端B的速度为，克服摩擦力做功为W2；，则（ ）
A. 可能等于
B. 一定小于
C. 小球第一次运动机械能变大了
D. 小球第一次经过圆弧某点C的速率大于它第二次经过同一点C的速率
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．从A下滑到B根据动能定理可得
从B上滑到A根据动能定理可得
可得
所以A错误；
B．因为，向心力是由轨道的支持力和重力垂直于轨道的分力的合力提供，所以上滑时所受的支持力大于下滑时所受的支持力，故第一次小球在轨道上的平均正压力较大，故摩擦力较大，而上滑与下滑两个过程路程相等，故摩擦力做功较多，即一定大于，故B错误；
C．小球的两次运动，都有阻力做负功，机械能都减小了，故C错误；
D．设小球第二次经过圆弧某点C，满足
它第一次经过同一点C，满足
可得
故选项D正确。
故选D。
7. 如图所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为（ ）
A. 正，B的右边0.4m处B. 正，B的左边0.2m处
C. 负，A的左边0.2m处D. 负，A的右边0.2m处
【答案】C
【解析】
【详解】要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”“两大夹小”“近小远大”的原则，所以点电荷C应在A左侧，带负电。设C带电荷量为q，A、C间的距离为x，A、B间距离用r表示，由于处于平衡状态，所以
解得x＝0.2m，C正确，ABD错误。
故选C。
8. 三根电荷均匀分布带有相同正电荷的圆弧状棒AB、CD、EF按如图放置，其端点均在两坐标轴上，此时O点电场强度大小为E.现撤去AB棒，则O点的电场强度大小变为（ ）
A. EB. E
C. ED. E
【答案】D
【解析】
【详解】三根相同的带电圆环等效成三个正点电荷如图
在O点产生的场强的小为E，则每个带电圆环在O点产生的场强
现撤去AB棒，则O点的电场强度大小变为E。
故选D。
二、多选题（每小题至少有两个答案正确）
9. 一摩托车在竖直的圆轨道内侧做匀速圆周运动，周期为T，人和车的总质量为m，轨道半径为R，车经最高点时发动机功率为P0，车对轨道的压力为2mg。设轨道对摩托车的阻力与车对轨道压力为成正比，则 （ ）
A. 车经最低点时对轨道的压力为3mg
B. 车经最低点时发动机功率为2P0
C. 车从最高点经半周到最低点的过程中发动机做的功为
D. 车从最高点经半周到最低点的过程中发动机做的功为2mgR
【答案】B
【解析】
【详解】A．因为车子做的是匀速圆周运动，所以过程中向心力大小相等，即在最高点的向心力大小等于在最低点的向心力大小，在最高点时有
在最低点有
所以在最低点时对轨道的压力为
N=4mg
故A错误；
B．在最高点时车的水平方向合力为零，所以牵引力等于阻力，因为阻力与车对轨道压力成正比，所以可设
则
在最低点，同样车的水平方向合力为零，所以
故B正确；
C．因为过程中重力沿圆周的切向分力与牵引力之和等于阻力，重力指向圆心的分力充当向心力，所以过程中发动机的功率不恒定，所以不能以公式W=Pt来计算，故C错误；
D．过程中牵引力做正功，重力做正功，阻力做负功，根据动能定理可得
阻力做功不确定大小，无法判断重力做功与牵引力做功的大小关系，故D错误。
故选B。
10. 如图所示，一个质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为的固定斜面，其运动的加速度为，物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体（ ）

A. 重力势能增加了B. 重力势能减少了
C. 动能损失了D. 机械能损失了
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．冲上斜面的过程中，重力做负功，重力势能增加，大小为
故AB错误；
C．冲上斜面过程中，根据运动学公式可得

动能损失了
故C正确；
D．设摩擦力为f，根据牛顿第二定律
解得
则机械能损失了
故D正确。
故选CD。
11. 如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示．则（ ）
A. a一定带正电，b一定带负电
B. a的速度将减小，b的速度将增加
C. a的加速度将减小，b的加速度将增加
D. 两个粒子的动能都增加
【答案】CD
【解析】
【详解】A. 物体做曲线运动，所受力的方向指向轨道的内侧，由于电场线的方向不知，所以粒子带电性质不定，故A项与题意不相符；
BD. 物体做曲线运动，所受力的方向指向轨道的内侧，从图中轨道变化来看速度与力方向的夹角小于所以电场力都做正功，动能都增大，速度都增大，故B项与题意不相符，D项与题意相符；
C. 电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，所以a受力减小，加速度减小，b受力增大，加速度增大，故C项与题意相符．
12. 如图所示，带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，OA＝OB，都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时A、B间距离减为，可采用以下哪些方法（ ）
A. 将小球A、B的质量都增大到原来的2倍
B. 将小球B的质量增大到原来的8倍
C. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半
D. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增大到原来的2倍
【答案】BD
【解析】
【详解】如图所示，B受重力、丝线的拉力及库仑力，
将拉力及库仑力合成，其合力应与重力大小相等、方向相反，由几何关系可知
＝
而库仑力F=，即
==
有
mgd3=kQAQBL
则
d=
要使d变为，可以将小球B的质量增大到原来的8倍而保证上式成立，或将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增大到原来的2倍，也可保证等式成立
故选BD。
三、填空题
13. 如图甲所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
（1）经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示．碰撞前后m1的动量分别为p1与p1′，则p1：p1′＝________：11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′：p2′＝11：________．实验结果说明，碰撞前后总动量的比值＝________。
（2）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大．请你用（1）中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为________cm。
【答案】 ①. 14 ②. 2.9 ③. 1（1～1.01均可） ④. 76.8
【解析】
【详解】（1）[1] [2][3]
，
联立可得
则
故
（2）[4]其他条件不变，欲使最大，须使m1、m2发生弹性碰撞，则其动量和能量均守恒。由
可得
而
故
四、计算题
14. 如图所示，一带电荷量为、质量为的小物块处于一倾角为的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。重力加速度取，，。求：
（1）水平向右电场的电场强度；
（2）若将电场强度减小为原来的，物块的加速度是多大；
（3）电场强度变化后物块下滑的距离时的动能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设匀强电场的电场强度大小为，根据受力平衡可得
解得
（2）若将电场强度减小为原来的，设物块的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得
解得
（3）设电场强度变化后物块下滑的距离时的动能为，根据动能定理可得
解得
15. 如图所示，在光滑水平面上有一长为L的木板B，上表面粗糙，在其左端有一光滑的圆弧槽C，与长木板接触但不相连，圆弧槽的下端与木板上表面相平，B、C静止在水平面上。现有滑块A以初速度v0从B的右端滑上，并以滑离B，恰好能到达C的最高点。A、B、C的质量均为m，试求：
（1）A滑离B时，B的速度；
（2）A与木板B上表面间的动摩擦因数μ；
（3）圆弧槽C的半径R。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当在上滑动时，与整体发生作用，规定向左为正方向，由于水平面光滑，与组成的系统动量守恒，有
得
（2）由能量守恒得知系统动能的减小量等于滑动过程中产生的内能，有
得
（3）当滑上，与分离，与发生作用，设到达最高点时速度相等为，规定向左为正方向，由于水平面光滑，与组成的系统动量守恒，有
得
与组成的系统机械能守恒，有
得
16. 某遥控赛车轨道如图所示，赛车从起点A出发，沿摆放在水平地面上的直轨道AB运动L=10m后，从B点进入半径R=0.1m的光滑竖直圆轨道，经过一个完整的圆周后进入粗糙的、长度可调的、倾角=30的斜直轨道CD，最后在D点速度方向变为水平后飞出（不考虑经过轨道中C、D两点的机械能损失）。已知赛车质量m=0.1kg，通电后赛车以额定功率P=1.5W工作，赛车与AB轨道、CD轨道间的动摩擦因数分别为μ1=0.3和μ2=，重力加速度g取10m/s2：
(1)求赛车恰好能过圆轨道最高点P时的速度vP的大小；
(2)若要求赛车能沿圆轨道做完整的圆周运动，求赛车通电的最短时间；
(3)已知赛车在水平直轨道AB上运动时一直处于通电状态且最后阶段以恒定速率运动，进入圆轨道后关闭电源，选择CD轨道合适的长度，可使赛车从D点飞出后落地的水平位移最大，求此最大水平位移，并求出此时CD轨道的长度。
【答案】(1)1m/s；(2)；(3)，
【解析】
【详解】(1)小球恰好在最高点P，只受到重力，重力提供向心力，即
代入数据可得
(2)由(1)小题可知，若要赛车做完整圆周运动，即小车到达P点的速度至少为，赛车从开始运动到P点的全过程，由动能定理得：
代入数据可得，赛车的最短通电时间
(3)赛车在最后过程做匀速运动，牵引力与滑动摩擦力平衡，其速度大小为
设CD轨道的长度为，赛车沿CD向上运动过程运用动能定理可得
赛车从D飞出后做平抛运动，其水平位移为x，则有
联立可得
由数学知识可得，当，水平位移x有最大值，最大值