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山西省太原市2022届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2022高三上·太原期末）如图所示，实线为三条电场线，从电场中点以相同速度飞入的、两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示，则（ ）
A．一定带正电，一定带负电
B．的速度将减小，的速度将增大
C．的加速度将减小，的加速度将增大
D．的电势能将增大，的电势能将减小
2．（2022高三上·太原期末）短道速滑男女混合2000米接力是北京冬奥会的新增项目，我国运动员在这一项目上具有很强的实力。某次训练中，运动员在光滑水平冰面上进行交接时，后方运动员用水平力沿运动方向推前方运动员。则在交接过程中（ ）
A．两个运动员动量的变化大小相等
B．两个运动员相互作用的冲量相同
C．前方运动员的机械能增大，后方运动员的机械能减小，两人的总机械能守恒
D．前方运动员的动量增大，后方运动员的动量减小，总动量减小
3．（2022高三上·太原期末）高层楼房发生了火灾，消防员及时赶到，用多个高压水枪同时进行灭火。靠在一起的甲、乙两个相同高压水枪，喷出的水落到着火点的同一位置上，如图所示。已知甲、乙喷出的水初速大小相同且水迹处于同一竖直面内，忽略水受到的空气阻力，则（ ）
A．到达着火点时，甲喷出的水的速率较大
B．到达着火点时，乙喷出的水速度的方向可能水平
C．到达着火点时，甲喷出的水速度的方向可能水平
D．从喷出到着火点，乙喷出的水运动的时间较长
4．（2022高三上·太原期末）时，汽车在平直的公路上沿直线匀速运动；t0时刻，由于前方出现事故，司机踩下刹车踏板，车辆立即开始做匀减速运动，这一过程中汽车的位移-时间图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．汽车减速的加速度大小为
B．2t0后汽车开始做匀速运动
C．0～t0内，汽车平均速度的大小为
D．0～2t0内，汽车平均速度的大小为
5．（2022高三上·太原期末）如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与电流计连接，的下极板接地，开始时不带电。现闭合开关、，稳定后一带电油滴恰能静止在电容器中的点，下列说法正确的是（ ）
A．保持两开关闭合，的滑片上滑时，中电流向上
B．保持两开关闭合，的滑片下滑时，油滴向上运动
C．断开，的下极板下移时，点的电势升高
D．断开，的上极板下移时，油滴的电势能减小
6．（2022高三上·太原期末）如图所示，客厅中的环形吊灯质量沿环均匀分布，通过四根等长的细绳对称地拴接、悬挂在天花板的同一点上，吊灯的质量为。若绳长等于环形吊灯的直径，则每根轻绳对吊灯的拉力大小为（ ）
A． B． C． D．
7．（2022高三上·太原期末）如图所示，光滑绝缘水平面上有质量分别为和的小球、，两小球带异种电荷。将方向水平向右、大小为的力作用在上，当、间的距离为时，两小球可保持相对静止。若改用方向水平向左的力作用在上，欲使两小球间的距离保持为并相对静止，则外力的大小应为（ ）
A． B． C． D．
8．（2022高三上·太原期末）如图甲所示，一物块置于粗糙水平面上，其右端通过水平弹性轻绳固定在竖直墙壁上。用力将物块向左拉至处后由静止释放，用传感器测出物块的位移和对应的速度，作出物块的动能关系图像如图乙所示。其中，间的图线为直线，其余部分为曲线。已知物块与水平面间的动摩擦因数为0.2，取，弹性绳的弹力与形变始终符合胡克定律，可知（ ）
A．物块的质量为
B．弹性绳的劲度系数为
C．弹性绳弹性势能的最大值为
D．物块被释放时，加速度的大小为
二、多选题
9．（2022高三上·太原期末）图甲为一转动的传送带，以恒定的速率顺时针转动。在传送带的右侧有一滑块以初速度从光滑水平面滑上传送带，运动一段时间后离开传送带，这一过程中滑块运动的图像如图乙所示。由图像可知滑块（ ）
A．从右端离开传送带
B．从左端离开传送带
C．先受滑动摩擦力的作用，后受静摩擦力的作用
D．变速运动过程中受滑动摩擦力的作用
10．（2022高三上·太原期末）2021年12月9日，神舟十三号航天员在中国空间站进行首次太空授课。在授课中王亚平介绍，空间站每天能观察到很多次日出。已知地球半径为，地球的自转周期为，空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为，其轨道与赤道成一定的倾角，地球同步卫星的高度为h0。忽略一天之内地球相对太阳位置的变化，仅利用以上物理量可估算（ ）
A．空间站中每天能观察到的日出的次数
B．地球的质量
C．空间站离地的高度
D．空间站绕地球运动的动能
11．（2022高三上·太原期末）如图所示，菱形的顶点、处分别固定有等量的正点电荷。取无穷远为零电势点，方向为正方向。若将一带负电的粒子从点由静止释放，在粒子从运动到点的过程中，则下图中关于、间的电场强度、电势以及粒子的电势能、动能随变化的图线中，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
12．（2022高三上·太原期末）如图所示，直角坐标所在平面存在沿轴正方向的匀强电场。时，一带正电荷的粒子从点以动能沿轴正方向射入；时刻，在平面内叠加沿轴正方向的匀强电场，粒子开始做直线运动，又经过时间，粒子到达点。已知，，粒子的带电量为，下列说法中正确的是（ ）
A．粒子在方向上始终做匀速直线运动
B．
C．
D．粒子达点时的动能为
三、实验题
13．（2022高三上·太原期末）在采用多组合作方式用图甲的装置探究“小车加速度与力、质量的关系”的实验中：
（1）安装调试时，补偿阻力的具体做法是：把木板的左侧垫高，调节木板的倾斜程度，轻推小车，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板 （选填“减速运动”“加速运动”或“匀速运动”）；
（2）安装好器材后，各小组分别或保持小车的质量不变、增减所挂槽码个数；或保持槽码个数不变、增减小车中的重物，分别打出多条纸带，处理后把数据集中记录在了下表中：
序号 槽码重量（） 小车总质量（） 小车加速度（）
1 0.29 0.86 0.34
2 0.14 0.36 0.39
3 0.29 0.61 0.48
4 0.19 0.36 0.53
5 0.24 0.36 （Ⅰ）
6 0.29 0.41 0.71
7 0.29 0.36 0.81
8 0.29 0.46 （Ⅱ）
9 0.34 0.36 0.94
在规定的时间内，有两个小组的数据未完成处理。图乙是其中一个小组打出的纸带，为选取的计数点，相邻计数点之间有四个点未标出，已知计时器的打点频率为，则小车加速度的值为 。若该小组是在保持小车质量不变时得到的数据，该数据应该填在表格中的 （选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）位置。
为探究小车质量不变时加速度与力的关系，应该选择表格中 （填数据前的数字序号）的数据进行分析、归纳。
14．（2022高三上·太原期末）新买的橙子特别酸，晓亮同学感觉它适合用来做水果电池。为验证这一猜想，晓亮将铜片和锌片分别插入橙子，制作了一个水果电池，设计了图甲的电路测量该电池的电动势和内电阻。已知电压表的量程为、内阻，电阻箱的调节范围为，完成下列填空：
（1）为保证电压表的安全，闭合开关前，电阻箱的值应调整为 （选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）；
（2）闭合开关，调节电阻箱的阻值，记下多组电压表的示数和相应电阻箱的值，算出的值。以为纵坐标、为横坐标，作出的图线如图乙所示。则与、的关系式为 （用、等物理量的符号表示）；
（3）根据图线可求得： ， （结果保留2位有效数字）；
将得到的数据与其他橙子做的水果电池比较，发现橙子越酸，其电动势越大，说明水果的酸度越大，将化学能转化为电能的本领越强。
四、解答题
15．（2022高三上·太原期末）儿童游泳池的浅水区水深。若从水面上方高处，让一质量为的塑料小球自由下落，测得小球从释放至到达水池底部用时为。设水与小球的作用力为恒力，取。
（1）求水对小球作用力的大小；
（2）小球到达池底时的速度。
16．（2022高三上·太原期末）桌面上，光滑倾斜轨道与长为的水平轨道平滑连接，两轨道处于同一竖直平面内，如图所示。将质量为的小物块从上的点由静止释放，小物块到达点时，与静止在点的小物块发生弹性碰撞（碰撞时间极短），最后停在点上。已知与不会再次相碰，与水平轨道间的动摩擦因数为0.16，与的高度差为，重力加速度为。求：
（1）碰前瞬间速度大小；
（2）小物块的质量。
17．（2022高三上·太原期末）如图甲所示，一绝缘细直长杆水平放置，处于水平方向的静电场中。以为原点，沿细杆建立轴，电场强度随的分布如图乙所示。处，电场强度恒定、方向沿轴正方向；在处，电场强度沿轴负方向并随均匀增大。带电的小圆环套在细杆上，其质量、电荷量，小圆环与杆间的动摩擦因数。将小圆环从点由静止释放，求：（）
（1）小圆环到达点时的速度大小；
（2）小圆环向右运动到最远位置的坐标值。
18．（2022高三上·太原期末）如图为装车神器——小型移动式皮带输送机示意图。输送带AB长度，倾角，以恒定的速度顺时针转动。将矿物（可视为质点）无初速地放上输送带，矿物从端上升到端，再沿一段与AB相切、半径光滑圆形轨道运动，到达最高点C后水平飞出，落入货车中的D点。D与C的高度差为1.25m、水平距离为1.00m。设每块矿物的质量均为5.0kg，矿物与输送带间的动摩擦因数，不计空气阻力，求：（取，，）
（1）每块矿物到达C点时受轨道的弹力；
（2）估算一块矿物从A到装入货车所用的时间。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电场及电场力；电场线；电势能与电场力做功的关系；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】A．物体做曲线运动，所受力的方向指向轨迹的凹侧，所以能判断a、b一定带异种电荷，但是不清楚电场的方向，所以不能判定哪一个是正电荷，哪一个是负电荷，A不符合题意；
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，C符合题意；
BD．物体做曲线运动，所受力的方向指向轨迹的凹侧，从图中轨迹变化来看电场力对a先做负功后做正功，则动能先减小后增大，速度也是先减小后增大，电势能先增大后减小；电场力对B做正功，动能增大，速度增大，电势能都减小，BD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体做曲线运动，所受力的方向指向轨迹的凹侧。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。场力对a先做负功后做正功，则动能先减小后增大。
2．【答案】A
【知识点】机械能守恒定律；动量；冲量
【解析】【解答】AD．在光滑冰面上交接时，系统动量守恒，所以两个运动员的动量变化量等大反向，D不符合题意A符合题意；
B．两运动员相互作用力相同，但是作用力的方向相反，力的作用时间相同，所以每个运动员所受推力的冲量大小相同，B不符合题意；
C．在光滑冰面上交接时，后方运动员用水平力沿运动方向推前方运动员，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，运动员位移不等，后方运动员对前方运动员推力做的功不是前方运动员对后方运动员推力做功的相反数，即后方运动员对前方运动员的推力做的功与前方运动员对后方运动员的推力做的功代数和不为零，则相互作用的过程中前方运动员与后方运动员组成的系统不满足机械能守恒定律，C不符合题意。
故答案为：A。
【分析】在光滑冰面上交接时，系统动量守恒。两运动员相互作用力相同，但是作用力的方向相反。前方运动员对后方运动员的推力做的功代数和不为零，系统机械能不守恒。
3．【答案】B
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】A．由于甲、乙喷出的水初速大小相同，又到达同一位置，根据机械能守恒定律可知，到达着火点时的速率相等，A不符合题意；
B．到达着火点时，乙喷出的水可能刚好到达最高点，则速度的方向可能水平，B符合题意；
C．到达着火点时，甲喷出的水已经过了最高点位置，则速度的方向不可能水平，C不符合题意；
D．研究竖直向上运动的逆过程，则由，可知，高度越大，时间越长，可知从喷出到着火点，甲喷出的水运动的时间较长，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】到达着火点时的速率相等，甲、乙喷出的水初速大小相同，根据机械能守恒定律可知，到达着火点时的速率相等。根据平抛运动规律，高度越大，时间越长，可知从喷出到着火点，甲喷出的水运动的时间较长。
4．【答案】D
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】B.2t0后汽车停止运动，B不符合题意；
A．汽车的初速度为，汽车的加速度大小为，A不符合题意；
C.0～t0内，汽车平均速度的大小为，C不符合题意；
D．t0～2t0内，汽车的位移为，0～2t0内，汽车平均速度的大小为，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】结合运动学公式可得汽车平均速度的大小。0～2t0内，汽车平均速度的大小等于总位除以时间。
5．【答案】C
【知识点】电容器及其应用；电路动态分析
【解析】【解答】A．保持两开关闭合，的滑片上滑时，滑动变阻器的阻值变大，电容器两端的电压增大，电容器处于充电状态，则中电流向下，所以A不符合题意；
B．保持两开关闭合，的滑片下滑时，滑动变阻器的阻值变小，电容器两端的电压减小，电场强度减小，则油滴向下运动，所以B不符合题意；
C．断开，电容器两极板之间电荷量保持不变，根据，的下极板下移时，两极板间的场强保持不变，根据 ，，的下极板下移时，点的电势升高，所以C符合题意；
D．．断开，电容器两极板之间电荷量保持不变，根据，的上极板下移时，两极板间的场强保持不变，根据 ，，的上极板下移时，点的电势不变，所以油滴的电势能保持不变，则D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】的滑片上滑时，滑动变阻器的阻值变大，电容器两端的电压增大，断开，电容器两极板之间电荷量保持不变，的上极板下移时，两极板间的场强保持不变，点的电势不变，所以油滴的电势能保持不变。
6．【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】根据平衡条件可知，每根绳向上的分力大小等于 ，又由于绳长等于环形吊灯的直径，结合几何关系，则，解得
故答案为：A。
【分析】根据平衡条件，结合平行四边形法则，可得每根绳向上的分力大小。结合几何关系，可得每根轻绳对吊灯的拉力大小。
7．【答案】B
【知识点】库仑定律
【解析】【解答】当方向水平向右、大小为的力作用在上，、间的距离为时，有，若改用方向水平向左的力作用在上，两小球间的距离保持为并相对静止时，有，联立可得，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合库仑定律和受力平衡条件，联立方程可得外力的大小。
8．【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．根据动能定理可得，代入数据可得，所以A不符合题意；
B．由图可知动能最大时弹簧弹力等于滑动摩擦力，则有，，解得，所以B不符合题意；
C．根据能量守恒定律有，所以C不符合题意；
D．物块被释放时，加速度的大小为，所以D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据动能定理可得结合图像可得物块的质量。动能最大时弹簧弹力等于滑动摩擦力。由牛顿第二定律求解物块加速度大小。
9．【答案】A,D
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB．由图像可知，滑块先向左做匀减速运动，再向右做匀加速运动，最后与传送带速度相同做匀速直线运动，故从右端离开传送带，A符合题意，B不符合题意；
CD．滑块先向左做匀减速运动，受到向右的滑动摩擦力，再向右做匀加速运动，还是受到向右的滑动摩擦力，所以变速运动过程中受滑动摩擦力的作用，与传送带共速后做匀速运动，不受摩擦力，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】由图像可知，滑块先向左做匀减速运动，再向右做匀加速运动，最后与传送带速度相同。滑块先向左做匀减速运动，受到向右的滑动摩擦力。传送带共速后做匀速运动，不受摩擦力。
10．【答案】A,C
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．空间站中每天能观察到的日出的次数为①，A符合题意；
B．设地球同步卫星质量为m0，地球质量为M，根据牛顿第二定律有②，由于引力常量未知，所以无法通过上式求解地球的质量，B不符合题意；
C．设空间站质量为m，离地高度为h，根据牛顿第二定律有③，联立②③解得④，C符合题意；
D．由于空间站质量未知，所以无法求解空间站绕地球运动的动能，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】万有引力提供地球同步卫星围绕地球运动的向心力，空间站质量未知，无法求解空间站绕地球运动的动能。引力常量未知，无法通过等式求解地球的质量。
11．【答案】B,D
【知识点】电场力做功；电场强度；电势能；电势
【解析】【解答】A．从O到P电场强度可能先增加后减小到零，然后反向增加再减小；或者先减小到零后反向增加，因此场强在过ab中点以后方向会变，即场强为零以后图像在x轴下方，则图像A不符合题意；
B．从O到P电势先升高后降低，OP两点电势相等，中点电势最高，图像B符合题意；
C．电场力对负电荷先做正功后做负功，则电势能先减小后增加，但是负电荷在各点的电势能均为负值，图像应该在x轴下方，则图像C不符合题意；
D．电场力对负电荷先做正功后做负功，动能先增加后减小，则图像D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】从O到P电场强度可能先增加后减小到零，者先减小到零后反向增加。OP两点电势相等，中点电势最高，电场力对负电荷先做正功后做负功，则电势能先减小后增加。
12．【答案】B,C
【知识点】电势差、电势、电势能；电场力做功
【解析】【解答】A．再加匀强电场前，粒子在方向上做匀速直线运动，之后做匀加速直线运动，A不符合题意；
B．在y轴方向，有，时刻，有，，根据题意和类平抛运动的速度方向与位移方向的夹角关系可得，时刻，y轴方向的位移为，联立可得，，，，B符合题意；
C．粒子到达点，则可得，C符合题意；
D．根据动能定理，可得粒子达点时的动能为，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】粒子在方向上做匀速直线运动，之后做匀加速直线运动。根据匀变速直线运动的规律求出粒子到达点位移。根据动能定理可得粒子达点时的动能。
13．【答案】（1）匀速运动
（2）0.67；Ⅰ；2、4、5、7、9
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)轻推小车，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动，即可使摩擦力与小车重力沿斜面向下的分力平衡；
(2)计时器的打点频率为，相邻计数点之间有四个点未标出，则计数周期为，则小车加速度的值为；Ⅰ中的加速度为，Ⅱ中的加速度为，故该数据应该填在表格中的Ⅰ；2、4、5、7、9中的小车质量相同，所以探究小车质量不变时加速度与力的关系，可以利用这几组数据进行分析、归纳。
【分析】（1）轻推小车，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动，摩擦力和重力分力平衡。
（2）打点周期0.1秒。由逐差法求出加速度。小车质量相同，所以探究小车质量不变时加速度与力的关系。
14．【答案】（1）最大值
（2）
（3）0.77（0.76-0.78）；0.28（0.25-0.31）
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）为保证电压表的安全，闭合开关前，电阻箱的值应调整为最大值；
（2）由电路的结构和闭合电路的欧姆定律可知，变形可知 与、的关系式为
（3）由图像可知，
其中RV=2000Ω，解得E=0.78V，r=0.28kΩ
【分析】（1）为保证电压表的安全，闭合开关前，防止电流过大。电阻箱的值应调整为最大值。
（2）由电路的结构和闭合电路的欧姆定律可知与、的关系式。
（3）结合图像和与、的关系式可得电动势和内阻大小。
15．【答案】（1）解：设小球落至水面所用时间为，落到水面时速度大小为，有，
小球在水中做匀变速运动，设加速度为，时间为，则，
解得
设水对小球的作用力大小为，则有
解得
（2）解：小球到达池底时的速度为，则有
解得
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；自由落体运动；牛顿第二定律
【解析】【分析】 （1） 小球在水中做匀变速运动， 由运动学公式求出加速度，结合牛顿第二定律求出 水对小球的作用力大小 。
（2）由匀变速直线运动的速度时间关系求出小球到达池底时的速度。
16．【答案】（1）解：碰前瞬间速度大小为
解得
（2）解：设碰后瞬间、的速度分别为、，的质量为，
解得
由于小物块最后恰好停在点，有两种可能，一种碰后的速度为0
解得
另一种是小物块向左运动后再返回点
解得
【知识点】动量守恒定律；动能定理的综合应用
【解析】【分析】 （1）碰前瞬间，由动能定理求解速度大小 。
（2）碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律分别讨论，然后分情况讨论得出小物块的质量。
17．【答案】（1）解：小圆环在、两点间运动时，电场力做的功为，则
小圆环到达点的速度大小为。则有
解得
（2）解：设小圆环向右运动到最远处的位置坐标为，该处电场强度为，到该点的电势差为，则有，
由到该点电场力做功
由动能定理有
解得
【知识点】电势差、电势、电势能；电场力做功
【解析】【分析】（1） 小圆环在、两点间运动时 ，根据动能定理求解小圆环到达点时的速度大小。
（2）运动过程电场力做功，摩擦力做功，由动能定理求解小圆环向右运动到最远位置的坐标值。
18．【答案】（1）解：（1）矿物从C到D做平抛运动，设运动时间为t，到达C点时速度为vC，，
解得，
在C点，圆形轨道的支持力为F，根据牛顿第二定律有
解得
（2）解：设矿物在B点速度大小为vB，
解得
设矿物在传送带上加速过程中的加速度大小为a，，
矿物加速到vB时经过的位移为s1，
解得
矿物加速到vB后再匀速到B点。
矿物从A到B加速运动时间为t1，匀速运动时间为t2，，
货物从B到C的时间约为t3，
或，
总时间约为T，
或（）
【知识点】曲线运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1） 矿物从C到D做平抛运动 ，根据平抛运动规律结合牛顿第二定律求解 每块矿物到达C点时受轨道的弹力 。
（2）由动能定理求解 矿物在B点速度大小 。 矿物在皮带上做匀变速直线运动，结合运动学求出 一块矿物从A到装入货车所用的时间。
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山西省太原市2022届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2022高三上·太原期末）如图所示，实线为三条电场线，从电场中点以相同速度飞入的、两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示，则（ ）
A．一定带正电，一定带负电
B．的速度将减小，的速度将增大
C．的加速度将减小，的加速度将增大
D．的电势能将增大，的电势能将减小
【答案】C
【知识点】电场及电场力；电场线；电势能与电场力做功的关系；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】A．物体做曲线运动，所受力的方向指向轨迹的凹侧，所以能判断a、b一定带异种电荷，但是不清楚电场的方向，所以不能判定哪一个是正电荷，哪一个是负电荷，A不符合题意；
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，C符合题意；
BD．物体做曲线运动，所受力的方向指向轨迹的凹侧，从图中轨迹变化来看电场力对a先做负功后做正功，则动能先减小后增大，速度也是先减小后增大，电势能先增大后减小；电场力对B做正功，动能增大，速度增大，电势能都减小，BD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体做曲线运动，所受力的方向指向轨迹的凹侧。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。场力对a先做负功后做正功，则动能先减小后增大。
2．（2022高三上·太原期末）短道速滑男女混合2000米接力是北京冬奥会的新增项目，我国运动员在这一项目上具有很强的实力。某次训练中，运动员在光滑水平冰面上进行交接时，后方运动员用水平力沿运动方向推前方运动员。则在交接过程中（ ）
A．两个运动员动量的变化大小相等
B．两个运动员相互作用的冲量相同
C．前方运动员的机械能增大，后方运动员的机械能减小，两人的总机械能守恒
D．前方运动员的动量增大，后方运动员的动量减小，总动量减小
【答案】A
【知识点】机械能守恒定律；动量；冲量
【解析】【解答】AD．在光滑冰面上交接时，系统动量守恒，所以两个运动员的动量变化量等大反向，D不符合题意A符合题意；
B．两运动员相互作用力相同，但是作用力的方向相反，力的作用时间相同，所以每个运动员所受推力的冲量大小相同，B不符合题意；
C．在光滑冰面上交接时，后方运动员用水平力沿运动方向推前方运动员，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，运动员位移不等，后方运动员对前方运动员推力做的功不是前方运动员对后方运动员推力做功的相反数，即后方运动员对前方运动员的推力做的功与前方运动员对后方运动员的推力做的功代数和不为零，则相互作用的过程中前方运动员与后方运动员组成的系统不满足机械能守恒定律，C不符合题意。
故答案为：A。
【分析】在光滑冰面上交接时，系统动量守恒。两运动员相互作用力相同，但是作用力的方向相反。前方运动员对后方运动员的推力做的功代数和不为零，系统机械能不守恒。
3．（2022高三上·太原期末）高层楼房发生了火灾，消防员及时赶到，用多个高压水枪同时进行灭火。靠在一起的甲、乙两个相同高压水枪，喷出的水落到着火点的同一位置上，如图所示。已知甲、乙喷出的水初速大小相同且水迹处于同一竖直面内，忽略水受到的空气阻力，则（ ）
A．到达着火点时，甲喷出的水的速率较大
B．到达着火点时，乙喷出的水速度的方向可能水平
C．到达着火点时，甲喷出的水速度的方向可能水平
D．从喷出到着火点，乙喷出的水运动的时间较长
【答案】B
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】A．由于甲、乙喷出的水初速大小相同，又到达同一位置，根据机械能守恒定律可知，到达着火点时的速率相等，A不符合题意；
B．到达着火点时，乙喷出的水可能刚好到达最高点，则速度的方向可能水平，B符合题意；
C．到达着火点时，甲喷出的水已经过了最高点位置，则速度的方向不可能水平，C不符合题意；
D．研究竖直向上运动的逆过程，则由，可知，高度越大，时间越长，可知从喷出到着火点，甲喷出的水运动的时间较长，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】到达着火点时的速率相等，甲、乙喷出的水初速大小相同，根据机械能守恒定律可知，到达着火点时的速率相等。根据平抛运动规律，高度越大，时间越长，可知从喷出到着火点，甲喷出的水运动的时间较长。
4．（2022高三上·太原期末）时，汽车在平直的公路上沿直线匀速运动；t0时刻，由于前方出现事故，司机踩下刹车踏板，车辆立即开始做匀减速运动，这一过程中汽车的位移-时间图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．汽车减速的加速度大小为
B．2t0后汽车开始做匀速运动
C．0～t0内，汽车平均速度的大小为
D．0～2t0内，汽车平均速度的大小为
【答案】D
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】B.2t0后汽车停止运动，B不符合题意；
A．汽车的初速度为，汽车的加速度大小为，A不符合题意；
C.0～t0内，汽车平均速度的大小为，C不符合题意；
D．t0～2t0内，汽车的位移为，0～2t0内，汽车平均速度的大小为，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】结合运动学公式可得汽车平均速度的大小。0～2t0内，汽车平均速度的大小等于总位除以时间。
5．（2022高三上·太原期末）如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与电流计连接，的下极板接地，开始时不带电。现闭合开关、，稳定后一带电油滴恰能静止在电容器中的点，下列说法正确的是（ ）
A．保持两开关闭合，的滑片上滑时，中电流向上
B．保持两开关闭合，的滑片下滑时，油滴向上运动
C．断开，的下极板下移时，点的电势升高
D．断开，的上极板下移时，油滴的电势能减小
【答案】C
【知识点】电容器及其应用；电路动态分析
【解析】【解答】A．保持两开关闭合，的滑片上滑时，滑动变阻器的阻值变大，电容器两端的电压增大，电容器处于充电状态，则中电流向下，所以A不符合题意；
B．保持两开关闭合，的滑片下滑时，滑动变阻器的阻值变小，电容器两端的电压减小，电场强度减小，则油滴向下运动，所以B不符合题意；
C．断开，电容器两极板之间电荷量保持不变，根据，的下极板下移时，两极板间的场强保持不变，根据 ，，的下极板下移时，点的电势升高，所以C符合题意；
D．．断开，电容器两极板之间电荷量保持不变，根据，的上极板下移时，两极板间的场强保持不变，根据 ，，的上极板下移时，点的电势不变，所以油滴的电势能保持不变，则D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】的滑片上滑时，滑动变阻器的阻值变大，电容器两端的电压增大，断开，电容器两极板之间电荷量保持不变，的上极板下移时，两极板间的场强保持不变，点的电势不变，所以油滴的电势能保持不变。
6．（2022高三上·太原期末）如图所示，客厅中的环形吊灯质量沿环均匀分布，通过四根等长的细绳对称地拴接、悬挂在天花板的同一点上，吊灯的质量为。若绳长等于环形吊灯的直径，则每根轻绳对吊灯的拉力大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】根据平衡条件可知，每根绳向上的分力大小等于 ，又由于绳长等于环形吊灯的直径，结合几何关系，则，解得
故答案为：A。
【分析】根据平衡条件，结合平行四边形法则，可得每根绳向上的分力大小。结合几何关系，可得每根轻绳对吊灯的拉力大小。
7．（2022高三上·太原期末）如图所示，光滑绝缘水平面上有质量分别为和的小球、，两小球带异种电荷。将方向水平向右、大小为的力作用在上，当、间的距离为时，两小球可保持相对静止。若改用方向水平向左的力作用在上，欲使两小球间的距离保持为并相对静止，则外力的大小应为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】库仑定律
【解析】【解答】当方向水平向右、大小为的力作用在上，、间的距离为时，有，若改用方向水平向左的力作用在上，两小球间的距离保持为并相对静止时，有，联立可得，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合库仑定律和受力平衡条件，联立方程可得外力的大小。
8．（2022高三上·太原期末）如图甲所示，一物块置于粗糙水平面上，其右端通过水平弹性轻绳固定在竖直墙壁上。用力将物块向左拉至处后由静止释放，用传感器测出物块的位移和对应的速度，作出物块的动能关系图像如图乙所示。其中，间的图线为直线，其余部分为曲线。已知物块与水平面间的动摩擦因数为0.2，取，弹性绳的弹力与形变始终符合胡克定律，可知（ ）
A．物块的质量为
B．弹性绳的劲度系数为
C．弹性绳弹性势能的最大值为
D．物块被释放时，加速度的大小为
【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．根据动能定理可得，代入数据可得，所以A不符合题意；
B．由图可知动能最大时弹簧弹力等于滑动摩擦力，则有，，解得，所以B不符合题意；
C．根据能量守恒定律有，所以C不符合题意；
D．物块被释放时，加速度的大小为，所以D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据动能定理可得结合图像可得物块的质量。动能最大时弹簧弹力等于滑动摩擦力。由牛顿第二定律求解物块加速度大小。
二、多选题
9．（2022高三上·太原期末）图甲为一转动的传送带，以恒定的速率顺时针转动。在传送带的右侧有一滑块以初速度从光滑水平面滑上传送带，运动一段时间后离开传送带，这一过程中滑块运动的图像如图乙所示。由图像可知滑块（ ）
A．从右端离开传送带
B．从左端离开传送带
C．先受滑动摩擦力的作用，后受静摩擦力的作用
D．变速运动过程中受滑动摩擦力的作用
【答案】A,D
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB．由图像可知，滑块先向左做匀减速运动，再向右做匀加速运动，最后与传送带速度相同做匀速直线运动，故从右端离开传送带，A符合题意，B不符合题意；
CD．滑块先向左做匀减速运动，受到向右的滑动摩擦力，再向右做匀加速运动，还是受到向右的滑动摩擦力，所以变速运动过程中受滑动摩擦力的作用，与传送带共速后做匀速运动，不受摩擦力，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】由图像可知，滑块先向左做匀减速运动，再向右做匀加速运动，最后与传送带速度相同。滑块先向左做匀减速运动，受到向右的滑动摩擦力。传送带共速后做匀速运动，不受摩擦力。
10．（2022高三上·太原期末）2021年12月9日，神舟十三号航天员在中国空间站进行首次太空授课。在授课中王亚平介绍，空间站每天能观察到很多次日出。已知地球半径为，地球的自转周期为，空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为，其轨道与赤道成一定的倾角，地球同步卫星的高度为h0。忽略一天之内地球相对太阳位置的变化，仅利用以上物理量可估算（ ）
A．空间站中每天能观察到的日出的次数
B．地球的质量
C．空间站离地的高度
D．空间站绕地球运动的动能
【答案】A,C
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．空间站中每天能观察到的日出的次数为①，A符合题意；
B．设地球同步卫星质量为m0，地球质量为M，根据牛顿第二定律有②，由于引力常量未知，所以无法通过上式求解地球的质量，B不符合题意；
C．设空间站质量为m，离地高度为h，根据牛顿第二定律有③，联立②③解得④，C符合题意；
D．由于空间站质量未知，所以无法求解空间站绕地球运动的动能，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】万有引力提供地球同步卫星围绕地球运动的向心力，空间站质量未知，无法求解空间站绕地球运动的动能。引力常量未知，无法通过等式求解地球的质量。
11．（2022高三上·太原期末）如图所示，菱形的顶点、处分别固定有等量的正点电荷。取无穷远为零电势点，方向为正方向。若将一带负电的粒子从点由静止释放，在粒子从运动到点的过程中，则下图中关于、间的电场强度、电势以及粒子的电势能、动能随变化的图线中，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B,D
【知识点】电场力做功；电场强度；电势能；电势
【解析】【解答】A．从O到P电场强度可能先增加后减小到零，然后反向增加再减小；或者先减小到零后反向增加，因此场强在过ab中点以后方向会变，即场强为零以后图像在x轴下方，则图像A不符合题意；
B．从O到P电势先升高后降低，OP两点电势相等，中点电势最高，图像B符合题意；
C．电场力对负电荷先做正功后做负功，则电势能先减小后增加，但是负电荷在各点的电势能均为负值，图像应该在x轴下方，则图像C不符合题意；
D．电场力对负电荷先做正功后做负功，动能先增加后减小，则图像D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】从O到P电场强度可能先增加后减小到零，者先减小到零后反向增加。OP两点电势相等，中点电势最高，电场力对负电荷先做正功后做负功，则电势能先减小后增加。
12．（2022高三上·太原期末）如图所示，直角坐标所在平面存在沿轴正方向的匀强电场。时，一带正电荷的粒子从点以动能沿轴正方向射入；时刻，在平面内叠加沿轴正方向的匀强电场，粒子开始做直线运动，又经过时间，粒子到达点。已知，，粒子的带电量为，下列说法中正确的是（ ）
A．粒子在方向上始终做匀速直线运动
B．
C．
D．粒子达点时的动能为
【答案】B,C
【知识点】电势差、电势、电势能；电场力做功
【解析】【解答】A．再加匀强电场前，粒子在方向上做匀速直线运动，之后做匀加速直线运动，A不符合题意；
B．在y轴方向，有，时刻，有，，根据题意和类平抛运动的速度方向与位移方向的夹角关系可得，时刻，y轴方向的位移为，联立可得，，，，B符合题意；
C．粒子到达点，则可得，C符合题意；
D．根据动能定理，可得粒子达点时的动能为，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】粒子在方向上做匀速直线运动，之后做匀加速直线运动。根据匀变速直线运动的规律求出粒子到达点位移。根据动能定理可得粒子达点时的动能。
三、实验题
13．（2022高三上·太原期末）在采用多组合作方式用图甲的装置探究“小车加速度与力、质量的关系”的实验中：
（1）安装调试时，补偿阻力的具体做法是：把木板的左侧垫高，调节木板的倾斜程度，轻推小车，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板 （选填“减速运动”“加速运动”或“匀速运动”）；
（2）安装好器材后，各小组分别或保持小车的质量不变、增减所挂槽码个数；或保持槽码个数不变、增减小车中的重物，分别打出多条纸带，处理后把数据集中记录在了下表中：
序号 槽码重量（） 小车总质量（） 小车加速度（）
1 0.29 0.86 0.34
2 0.14 0.36 0.39
3 0.29 0.61 0.48
4 0.19 0.36 0.53
5 0.24 0.36 （Ⅰ）
6 0.29 0.41 0.71
7 0.29 0.36 0.81
8 0.29 0.46 （Ⅱ）
9 0.34 0.36 0.94
在规定的时间内，有两个小组的数据未完成处理。图乙是其中一个小组打出的纸带，为选取的计数点，相邻计数点之间有四个点未标出，已知计时器的打点频率为，则小车加速度的值为 。若该小组是在保持小车质量不变时得到的数据，该数据应该填在表格中的 （选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）位置。
为探究小车质量不变时加速度与力的关系，应该选择表格中 （填数据前的数字序号）的数据进行分析、归纳。
【答案】（1）匀速运动
（2）0.67；Ⅰ；2、4、5、7、9
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)轻推小车，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动，即可使摩擦力与小车重力沿斜面向下的分力平衡；
(2)计时器的打点频率为，相邻计数点之间有四个点未标出，则计数周期为，则小车加速度的值为；Ⅰ中的加速度为，Ⅱ中的加速度为，故该数据应该填在表格中的Ⅰ；2、4、5、7、9中的小车质量相同，所以探究小车质量不变时加速度与力的关系，可以利用这几组数据进行分析、归纳。
【分析】（1）轻推小车，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动，摩擦力和重力分力平衡。
（2）打点周期0.1秒。由逐差法求出加速度。小车质量相同，所以探究小车质量不变时加速度与力的关系。
14．（2022高三上·太原期末）新买的橙子特别酸，晓亮同学感觉它适合用来做水果电池。为验证这一猜想，晓亮将铜片和锌片分别插入橙子，制作了一个水果电池，设计了图甲的电路测量该电池的电动势和内电阻。已知电压表的量程为、内阻，电阻箱的调节范围为，完成下列填空：
（1）为保证电压表的安全，闭合开关前，电阻箱的值应调整为 （选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）；
（2）闭合开关，调节电阻箱的阻值，记下多组电压表的示数和相应电阻箱的值，算出的值。以为纵坐标、为横坐标，作出的图线如图乙所示。则与、的关系式为 （用、等物理量的符号表示）；
（3）根据图线可求得： ， （结果保留2位有效数字）；
将得到的数据与其他橙子做的水果电池比较，发现橙子越酸，其电动势越大，说明水果的酸度越大，将化学能转化为电能的本领越强。
【答案】（1）最大值
（2）
（3）0.77（0.76-0.78）；0.28（0.25-0.31）
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）为保证电压表的安全，闭合开关前，电阻箱的值应调整为最大值；
（2）由电路的结构和闭合电路的欧姆定律可知，变形可知 与、的关系式为
（3）由图像可知，
其中RV=2000Ω，解得E=0.78V，r=0.28kΩ
【分析】（1）为保证电压表的安全，闭合开关前，防止电流过大。电阻箱的值应调整为最大值。
（2）由电路的结构和闭合电路的欧姆定律可知与、的关系式。
（3）结合图像和与、的关系式可得电动势和内阻大小。
四、解答题
15．（2022高三上·太原期末）儿童游泳池的浅水区水深。若从水面上方高处，让一质量为的塑料小球自由下落，测得小球从释放至到达水池底部用时为。设水与小球的作用力为恒力，取。
（1）求水对小球作用力的大小；
（2）小球到达池底时的速度。
【答案】（1）解：设小球落至水面所用时间为，落到水面时速度大小为，有，
小球在水中做匀变速运动，设加速度为，时间为，则，
解得
设水对小球的作用力大小为，则有
解得
（2）解：小球到达池底时的速度为，则有
解得
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；自由落体运动；牛顿第二定律
【解析】【分析】 （1） 小球在水中做匀变速运动， 由运动学公式求出加速度，结合牛顿第二定律求出 水对小球的作用力大小 。
（2）由匀变速直线运动的速度时间关系求出小球到达池底时的速度。
16．（2022高三上·太原期末）桌面上，光滑倾斜轨道与长为的水平轨道平滑连接，两轨道处于同一竖直平面内，如图所示。将质量为的小物块从上的点由静止释放，小物块到达点时，与静止在点的小物块发生弹性碰撞（碰撞时间极短），最后停在点上。已知与不会再次相碰，与水平轨道间的动摩擦因数为0.16，与的高度差为，重力加速度为。求：
（1）碰前瞬间速度大小；
（2）小物块的质量。
【答案】（1）解：碰前瞬间速度大小为
解得
（2）解：设碰后瞬间、的速度分别为、，的质量为，
解得
由于小物块最后恰好停在点，有两种可能，一种碰后的速度为0
解得
另一种是小物块向左运动后再返回点
解得
【知识点】动量守恒定律；动能定理的综合应用
【解析】【分析】 （1）碰前瞬间，由动能定理求解速度大小 。
（2）碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律分别讨论，然后分情况讨论得出小物块的质量。
17．（2022高三上·太原期末）如图甲所示，一绝缘细直长杆水平放置，处于水平方向的静电场中。以为原点，沿细杆建立轴，电场强度随的分布如图乙所示。处，电场强度恒定、方向沿轴正方向；在处，电场强度沿轴负方向并随均匀增大。带电的小圆环套在细杆上，其质量、电荷量，小圆环与杆间的动摩擦因数。将小圆环从点由静止释放，求：（）
（1）小圆环到达点时的速度大小；
（2）小圆环向右运动到最远位置的坐标值。
【答案】（1）解：小圆环在、两点间运动时，电场力做的功为，则
小圆环到达点的速度大小为。则有
解得
（2）解：设小圆环向右运动到最远处的位置坐标为，该处电场强度为，到该点的电势差为，则有，
由到该点电场力做功
由动能定理有
解得
【知识点】电势差、电势、电势能；电场力做功
【解析】【分析】（1） 小圆环在、两点间运动时 ，根据动能定理求解小圆环到达点时的速度大小。
（2）运动过程电场力做功，摩擦力做功，由动能定理求解小圆环向右运动到最远位置的坐标值。
18．（2022高三上·太原期末）如图为装车神器——小型移动式皮带输送机示意图。输送带AB长度，倾角，以恒定的速度顺时针转动。将矿物（可视为质点）无初速地放上输送带，矿物从端上升到端，再沿一段与AB相切、半径光滑圆形轨道运动，到达最高点C后水平飞出，落入货车中的D点。D与C的高度差为1.25m、水平距离为1.00m。设每块矿物的质量均为5.0kg，矿物与输送带间的动摩擦因数，不计空气阻力，求：（取，，）
（1）每块矿物到达C点时受轨道的弹力；
（2）估算一块矿物从A到装入货车所用的时间。
【答案】（1）解：（1）矿物从C到D做平抛运动，设运动时间为t，到达C点时速度为vC，，
解得，
在C点，圆形轨道的支持力为F，根据牛顿第二定律有
解得
（2）解：设矿物在B点速度大小为vB，
解得
设矿物在传送带上加速过程中的加速度大小为a，，
矿物加速到vB时经过的位移为s1，
解得
矿物加速到vB后再匀速到B点。
矿物从A到B加速运动时间为t1，匀速运动时间为t2，，
货物从B到C的时间约为t3，
或，
总时间约为T，
或（）
【知识点】曲线运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1） 矿物从C到D做平抛运动 ，根据平抛运动规律结合牛顿第二定律求解 每块矿物到达C点时受轨道的弹力 。
（2）由动能定理求解 矿物在B点速度大小 。 矿物在皮带上做匀变速直线运动，结合运动学求出 一块矿物从A到装入货车所用的时间。
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