河南省平顶山市2022-2023学年高一下学期期末调研物理试题（含解析）

平顶山市2022-2023学年高一下学期期末调研
物理
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．下列关于运动与力之间联系描述正确的是（ ）
A．做匀速直线运动的物体一定不受力
B．做匀速直线运动的物体突然受恒定外力，若合外力不为零，一定做曲线运动
C．做匀速直线运动的物体突然受恒定外力，若合外力不为零，一定做匀变速运动
D．做匀速圆周运动的物体所受合力为恒力
2．如图所示，是一种能够实现换挡变速的自行车，通过改变链条链接的脚踏齿轮半径或从动轮齿轮半径实现换挡变速。已知人踩脚踏板的速率大小不变，下列说法正确的是（ ）
A．链条链接的脚踏齿轮半径增大了，则行驶速度减小
B．链条链接的从动轮齿轮半径减小了，则行驶速度增大
C．链条链接的脚踏齿轮半径和从动轮齿轮半径同比例增大时，则行驶速度增大
D．链条链接的脚踏齿轮半径和从动轮齿轮半径同比例减小时，则行驶速度增大
3．如图1、2所示，分别是某质点在平面上运动的图像和图像，其中是质点在x方向的分速度，y是质点在y方向上的投影到原点距离，下列说法正确的是（ ）
A．质点在平面上的运动轨迹是一条抛物线
B．质点在时的速度大小为
C．质点在内的位移大小为
D．质点在时的速度方向与轴的夹角为37°（）
4．如图所示，是古时候战争中使用的投石器。转臂长为L（转轴到石篮中心的距离），挡杆与转轴在同一竖直面上，转轴到地面的高度为h。在开阔的平地上试射投石器时，测得射程为x（石头落地点与转轴的水平距离），已知重力加速度为g，石头的质量为m，，则下列说法正确的是（ ）
A．石头抛出的初速度大小约为
B．石头即将抛出时，对石篮的压力方向竖直向下
C．石头即将抛出时，对石篮的弹力大小约为
D．石头抛出前，石头重力做功的功率一直增大
5．如图所示，倾角为30°的光滑斜面固定在水平面上，斜面顶端B固定有轻质滑轮，轻绳左右两端分别连接质量均为m的物块P和小球Q，并跨过滑轮。小球Q还连接另一根长度为4L的轻绳，此轻绳另一端固定在A点，连接小球Q两端的绳一开始刚好拉直且水平，距离为5L。静止释放小球Q，到达C位置时，BC距离为3L，已知，，重力加速度为g。小球由静止释放运动到C位置的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运动过程中物块与小球的速度大小始终相等
B．小球Q运动到C位置时与物块速度大小相等
C．小球Q运动到C位置的速度大小为
D．小球运动到C位置时，A点受力大小为
6．如图所示，是卡文迪什测量万有引力常数的实验示意图，根据胡克定律及转动理论可知，两平衡球受到的等大反向且垂直水平平衡杆的水平力F与石英丝N发生扭转的角度成正比，即，k的单位为，可以通过固定在T形架上平面镜M的反射点在弧形刻度尺上移动的弧长求出来，弧形刻度尺的圆心正是光线在平面镜上的入射点，半径为R。已知两平衡球质量均为m，两施力小球的质量均为，与对应平衡球的距离均为r，施加给平衡球的力水平垂直平衡杆，反射光线在弧形刻度尺上移动的弧长为，则测得万有引力常数为（平面镜M扭转角度为时，反射光线扭转角度为）（ ）
A． B． C． D．
7．在匀强电场中，有一个等腰，其所在平面与电场线平行，如图所示。已知三角形面积为，底边长为，A、B、C三点电势分别为、和，，关于匀强电场的电场强度叙述正确的是（ ）
A．电场强度方向与的夹角为90° B．电场强度的大小为
C．电场强度的大小为 D．电场强度的大小为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．如图所示为某区域的电场线分布，A、B、C为电场中的三个点，下列叙述正确的是（ ）
A．A、B、C三点中B点的电场强度最大
B．A、B、C三点中B点的电势最低
C．正电荷从B点移到A点，电场力做正功
D．B、A两点电势差小于A、C两点电势差
9．如图所示虚线是足球的运动路径，1、3分别为起始点、落地点，位于同一水平面上，2为最高点。已知足球运动速度越大，则空气阻力越大，观察轨迹特征，下列说法正确的是（ ）
A．1~2过程平均阻力小于2~3过程的平均阻力
B．1~2过程重力的平均功率大于2~3过程重力的平均功率
C．1~2过程克服空气阻力做功大于2~3过程克服空气阻力做功
D．足球在2处的加速度方向竖直向下，大小为
10．中国空间站如同月球一样，成为了地球的一颗卫星，经查阅资料，空间站、月球的运行周期分别约为1.5h、27.3天，空间站距离地面的高度约为，地球的半径约为，地球自转周期为，仅根据这五个数据，可以估算出的是（ ）
A．地球的平均密度 B．月球公转的线速度
C．月球表面的重力加速度 D．地球同步卫星的高度
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）如图1所示为验证小车所受合力做功与其动能增加量关系的实验装置。
（1）在实验中得到如图2所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个计时点没有标出），已知打点计时器所接电源的频率为，根据纸带上的数据可求出计数点5对应时刻小车的速度大小为________（结果保留3位有效数字）。
（2）在完成本实验过程中，已知砝码和砝码盘的总质量为m，小车的质量为M，计算测量得到计数点2、5的速度分别为、，两计数点之间的距离为，重力加速度为g。若小车合力可认为等于砝码和砝码盘的总重力，那么本实验需要验证的关系式为________（用字母表示）。
（3）下列实验注意事项及有关描述正确的有________。
A．薄板右端应适当垫高，补偿小车阻力
B．砝码和砝码盘总质量应远小于小车质量
C．改变砝码质量重复实验时需要重新调整薄板右端高度
D．以砝码、砝码盘和小车为系统，机械能守恒
12．（9分）智能手机都有摄像功能，其中在摄像时长按按钮还能实现连拍功能。小明同学为了测试某智能手机摄像时的连拍频率，采用的方法是：让深色小球从水平桌面上水平抛出，通过手机摄像连拍小球平抛运动过程。具体步骤如下：
步骤一、用手机支架固定好手机，摄像头正对小球平抛过程经过的平面。为了更好地呈现小球相对位置，在摄像头前方竖直摆放了标有水平线的背景纸板。
步骤二、开启连拍功能后立即水平抛出小球，使其做平抛运动。
步骤三、从手机图库中选出所需要的小球画面图片，发现小球刚离开桌边时拍下第1张，小球即将落地时拍下第N张。
步骤四、测量水平桌面到地面的高度H。
根据小明同学的实验目的和实验步骤，回答下列问题：
（1）已知当地重力加速度为g，则小球在空中运动的时间为________。
（2）该智能手机摄像时的连拍频率________。
（3）若考虑到空气阻力的影响，实验测量的频率f________（填“大于”、“小于”或“等于”）智能手机实际频率。
13．（11分）如图1所示，光滑水平轨道的B端与竖直面内光滑半圆形轨道相切，轻质弹簧一端固定在A点，另一端与质量为物块P接触但不拴接。用水平外力向左缓慢推动小物块P，水平外力随弹簧形变量的关系如图2所示，当弹簧压缩量为时撤去外力，物块P恰好能够到达D点，已知重力加速度大小为。求：
（1）弹簧的劲度系数；
（2）撤去外力时，弹簧存储的弹性势能；
（3）光滑半圆形轨道的半径。
14．（12分）如图所示，假设某火箭起飞后一直竖直向上运动，起飞时推力大小约，火箭起飞质量为，地面附近重力加速度为，地球半径约为；火箭到达时，一节、二节推进器已经先后脱落，火箭质量变为，推力大小减为。若空气阻力及短时间内消耗燃料的质量均可忽略不计，已知，求：
（1）火箭起飞后前的运动时间；
（2）火箭运动到时的加速度大小（计算结果保留3位有效数字）。
15．（16分）如图所示，实线为竖直放置的平行板电容器的两极板，高度为H。当电容器充电完成后，从左极板附近下边界的O点将质量为m，电荷量为的小球以一定的初速度竖直向上抛出，小球从上边界离开电场，再次进入电场时开始做直线运动，直线与水平方向的夹角为，最终恰好从右极板的下边界飞出。已知，重力加速度为g，电容器的电容为C，忽略电容器激发电场的边界效应。求：
（1）充电完成后电容器内的电场强度；
（2）小球竖直上抛的初速度大小；
（3）充电完成后电容器的电荷量。
平顶山市2022-2023学年高一下学期期末调研
物理·答案
1~7题每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。8~10小题每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．答案 C
命题透析 本题以运动与相互作用关系为情景，考查了物理观念中的运动与相互作用观。
思路点拨 做匀速直线运动的物体，可能不受力，也可能受力，但合力为零，故A错误；做匀速直线运动的物体突然受力，若受力方向与速度共线，则做直线运动；若受力方向与速度不共线，则做曲线运动，故B错误；做匀速直线运动的物体若突然受恒力，一定做匀变速运动，可能是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动，故C正确；做匀速圆周运动的物体所受合力大小不变，方向与速度方向始终垂直，即合力是变力，所以D错误。
2．答案 B
命题透析 本题以换挡变速自行车为生活实际情景，考查了线速度、角速度及其关系等知识，意在考查运用物理知识解决实际问题。
思路点拨 链条传动，线速度相同，继而有，即有，又有行驶速度，r为自行车后轮半径，依据题意不变，脚踏齿轮半径增大，则有v增大，即行驶速度增大，所以A错误；同理，从动轮齿轮半径减小，则有v增大，即行驶速度增大，所以B正确；链条链接的脚踏齿轮半径和从动轮齿轮半径同比例增大或减小时，则v不变，即行驶速度不变，所以C、D错误。
3．答案 A
命题透析 本题以物理图像为学习探索情景，考查了速度—时刻图像、位置—时刻图像。
思路点拨 根据图像可知，质点在x方向上做匀变速直线运动，在y方向上做匀速直线运动，故质点做匀变速曲线运动，运动轨迹为抛物线，所以A正确；质点在时的两个方向上的分速度大小分别为，，所以（合）速度大小为，所以B错误；质点在时的两个方向的分位移大小分别为、，所以（合）位移大小为，所以C错误；质点在时的两个方向上的分速度大小分别为，，因此速度方向与x轴的夹角的正切值为，故D错误。
4．答案 C
命题透析 本题以古时候的投石器为实际情景，考查了平抛运动、圆周运动、牛顿运动定律、功率等概念，涉及到物理观念中的运动与相互作用观、能量观，以及科学思维中的模型建构、科学推理、科学论证等素养要素。
思路点拨 根据情景描述，石头抛出后的运动过程可建构为平抛运动模型，竖直位移为，有，水平方向有，继而计算得到石头抛出的初速度约为，所以A错误；石头即将抛出时对石篮的作用力大小为，所以C正确；根据和牛顿第三定律，可知石头对石篮的压力方向应为竖直向上，所以B错误；石头抛出前重力做功的功率先增大后减小，所以D错误。
5．答案 B
命题透析 本题以轻绳关联物体为学习探索类情景，考查了关联速度、机械能守恒、圆周运动等基础知识，并落实了科学思维素养的考查。
思路点拨 小球围绕A做圆周运动，速度方向垂直，根据关联速度分析方法，只有当与垂直时，小球的速度等于绳的速度，即等于物块P的速度，所以A错误，B正确；小球运动到C位置，有，又根据机械能守恒定律有：，继而解得，所以C错误；在C点，有，解得，所以D错误。
6．答案 D
命题透析 本题以卡文迪什扭秤实验为实际情景，考查了万有引力等基础知识，并落实了科学探究素养的考查。
思路点拨 所施加的力为万有引力，即，根据平面镜反射定律及几何关系可知，石英丝N发生扭转的角度，根据，得到，所以D正确。
7．答案 D
命题透析 本题以匀强电场为学习探索情景，考查了电场强度与电势差之间的关系，并落实了科学思维素养的考查。
思路点拨 电场强度E在直线上的投影；中点D的电势，又由几何关系可知，长度为，且与垂直，则电场强度E在直线上的投影；所以，电场强度，如图所示，设电场强度方向与的夹角为，则有，，所以答案D正确，A、B、C均错误。
8．答案 AC
命题透析 本题以电场线分布为学习探索情景，考查了电场强度、电势、电势差与电场线关系，并落实了物理观念中的物质观、能量观素养要素的考查。
思路点拨 就A、B、C三点，B点处电场线分布最密，故电场强度最大，所以A正确；沿着电场强度方向电势越来越低，等势线与电场线垂直，草绘过A、B、C三点等势线，不难判断B点的电势最高，所以B错误；正电荷从B点移到A，电势能减小，所以电场力做正功，所以C正确；显然B、A两点之间的电场强度大，距离也大，所以B、A两点电势差大于A、C两点电势差，所以D错误。
9．答案 BC
命题透析 本题以足球运动轨迹为实际情景，考查了受力分析、功、功率、牛顿第二定律等基础知识和基本技能，并落实了物理观念中的运动与相互作用观、能量观，科学思维中的模型建构、科学论证等素养要素的考查。
思路点拨 空气阻力与速度大小有关，速度越大，阻力越大，方向与速度方向相反，由此不难判断1~2过程平均阻力大于2~3过程的平均阻力，所以A错误；1~2过程克服空气阻力做功大于2~3过程克服空气阻力做功，所以C正确；从竖直方向来看，1~2过程的平均加速度大小大于2-3过程的平均加速度大小，足球在2点竖直速度为零，不难推断1~2过程的运动时间小于2~3过程的运动时间，然而重力做功数值相同，故1~2过程重力的平均功率大于2~3过程重力的平均功率，所以B正确；足球在2处水平分速度不为零，故还受水平向左的空气阻力作用，故足球在2处的加速度方向倾斜向下，所以D错误。
10．答案 BD
命题透析 本题以地球的两颗卫星，即中国空间站、月球为实际情景，考查了牛顿第二定律、万有引力、圆周运动等基础知识，并落实了物理观念中的运动与相互作用观，科学思维中的模型建构、科学论证等素养要素的考查。
思路点据 和可计算月球运行轨道半径，再根据可计算月球公转的线速度，故B正确；又根据，可计算同步卫星的高度，故D正确。由于万有引力常数未知，地球质量无法获知，继而地球平均密度无法获知，所以A错误；又因为月球质量及其半径无法获知，月球表面的重力加速度无法确知，所以C错误。
11．答案（1）1.01（2分）
（2）（2分）
（3）AB（2分）
命题透析 本题以动能定理验证性实验为情景，考查科学探究素养。
思路点拨 （1）5计数点的速度
（2）根据动能定理，有；
（3）要确保小车合力可认为等于砝码和砝码盘的总重力，则薄板右端适当垫高，补偿小车阻力作用，且砝码和砝码盘总质量应远小于小车质量，所以A、B正确；一般地，调整薄板补偿了小车阻力作用后，无需重新调整薄板，所以C错误；以砝码、砝码盘和小车为系统，系统除了重力做功外，还有阻力做功不可忽略，故机械能不守恒。
12．答案（1）（3分）
（2）（3分）
（3）大于（3分）
命题透析 本题以平抛运动为情景而命制的创新型测量性实验，考查了学生的科学探究素养。
思路点拨 （1）小球平抛运动的时间。
（2）根据频率计算公式可知，频率。
（3）由于小球实际加速度小于g，故实验测量的频率f大于智能手机实际频率。
13．命题透析 本题以轻质弹簧为学习探索类情景，考查了胡克定律、物理图像、能量守恒定律等基础知识与基本技能，落实了物理观念中物质观、能量观和科学思维等核心素养的考查。
思路点拨 （1）根据题意有： （2分）
根据图像，代入数据得到 （1分）
（2）根据能量守恒， （1分）
根据图像，水平外力做功 （1分）
继而得到 （1分）
（3）根据能量守恒，有 （2分）
又由题意可知， （2分）
继而解得 （1分）
14．命题透析 本题以火箭起飞入轨过程为科技生活类情景，考查了万有引力、牛顿运动定律等必备知识，落实了科学思维中的模型建构、科学推理与科学论证等核心素养的考查。
思路点拨 （1）火箭起飞后前过程中，重力加速度可视为不变，即有
（2分）
又有 （2分）
代入相关数据得到 （1分）
（2）根据计算结果要求，火箭运动到时，重力加速度的变化不可忽略，则有
（2分）
又 （2分）
（2分）
解得 （1分）
15．命题透析 本题以电容器和匀强电场为学习探索类情景，考查了电场、电容器、牛顿运动定律和运动的合成与分解等必备知识和基本技能，落实了科学思维核心素养的考查。
思路点拨 （1）在电场中直线运动时，有 （2分）
即有 （1分）
方向水平向右。 （1分）
（2）小球在电场中，水平方向有 （1分）
直线运动飞出电场时， （2分）
小球先、后在电场中的时间相同，均设为t，则飞出电场时有
水平方向有： （1分）
竖直方向有： （1分）
继而解得 （1分）
（3）水平方向前、后匀加速直线运动总位移 （1分）
水平方向匀速运动的时间 （1分）
水平方向匀速运动位移 （1分）
又有 （1分）
（1分）
解得 （1分）