福建省福州市重点中学2022-2023学年高一下学期期末考试物理试题(无答案)

福州市重点中学2022-2023学年高一下学期期末考试
物 理
（满分：100分，考试时间：90分钟）
试卷说明：
（1）本卷共四大题，18小题，所有的题目都解答在答案卷上，考试结束，只要将答案卷交上来。
（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备
一、单项选择题：（本大题共7小题，每小题4分，共28分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得4分，错选或不选的得0分）
1．如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的。其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的齿轮边缘的两点，则下列说法中正确的是（ ）
A．A、B两点的角速度相等
B．A、B两点的线速度大小相等
C．A点的周期等于B点的周期
D．A点的向心加速度等于B点的向心加速度
2．如图所示为库仑扭秤，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的小球A，另一端是一个不带电的小球B，B与A所受的重力平衡。带电金属小球C靠近A，两者之间的库仑力使横杆旋转，转动旋钮M，使小球A回到初始位置，已知A、C间的库仑力与旋钮旋转的角度成正比。现用一个电荷量是小球C的五倍，其他完全一样的同种电荷小球D与C完全接触后分开，再次转动旋钮M使小球A回到初始位置，此时旋钮旋转的角度与第一次旋转的角度之比为（ ）
A．1 B． C．2 D．3
3．如图（a），我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图（b）所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A．谷粒2在最高点的速度小于 B．谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度
C．两谷粒从O到P的运动时间相等 D．两谷粒从O到P的平均速度相等
4．两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（ ）
A． B． C． D．
5．根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的1~8倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的10~20倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快．不考虑恒星与其它物体的相互作用：已知逃逸速度为第一宇宙速度的，倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是（ ）
A．同一恒星表面任意位置的重力加速度相同
B．恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大
C．恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变
D．中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度
6．如图所示，ABC是边长为L的等边三角形，电荷量为的点电荷固定在A点，先将一电荷量也为的点电荷Q从无穷远处（电势为0）移到B点，此过程中电场力对做功为，再将从B点沿BC移到C点并固定，最后将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到B点，已知静电力常量为k。则（ ）
A．移入之前，B、C两点电势不相等
B．从B点移到C点的过程中，其电势能先减小后增大
C．在B点所受电场力大小为
D．从无穷远处移到B点的过程中，电场力对做功为6W
7．ABCD区域内存在电场强度为E的匀强电场，一带正电为q的带电小球用长为l轻质细绳系于O点且绳子不可伸长，小球所受电场力为重力的5倍，如图所示在距O点为处有一个钉子，此时绳与竖直方向夹角为，小球从O点正下方由静止释放，小球离开电场时绳子恰好断裂，则下列说法正确的是（ ）
A．小球摆动过程中机械能守恒
B．碰到钉子时小球的速度为
C．小球离开电场能上升的最大高度为
D．小球飞出电场时所受绳子的最大拉力为
二、双项选择题：（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不完整的得2分，选错或不选的得0分）
8．船在静水中的速度为5m/s，要通过一条河宽150m，水流速度为4m/s的河流，则小船：
A．不能垂直到达正对岸
B．渡河的时间最短为30s
C．以最短位移渡河时，用时50s
D．最短时间渡河时，沿水流方向的位移大小为100m
9．在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，，，则小球（ ）
A．在运动过程中，电势能先增加后减少
B．在P点的电势能大于在N点的电势能
C．在M点的机械能等于在N点的机械能
D．从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功
10．探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成为世界首颗成功进入地月拉格朗日点的Halo使命轨道的卫星，为地月信息联通搭建“天桥”。如图所示，该点位于地球与月球连线的延长线上，“鹊桥”位于该点，与月球同步绕地球做圆周运动。已知地球、月球和“鹊桥”的质量分别为、、m，地球和月球之间的平均距离为R，点离月球的距离为x，不计“鹊桥”对月球的影响，则（ ）
A．月球的线速度小于“鹊桥”的线速度
B．“鹊桥”的向心加速度小于月球的向心加速度
C．x满足
D．x满足
11．如图甲所示，一质量为4kg的物体静止在水平地面上，水平推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数，g取，则下列说法正确的是（ ）
A．物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动
B．在运动中由于摩擦产生的热量为100J
C．物体在水平地面上运动的最大位移是
D．物体运动的最大速度为
12．如图，一质量为M、长为的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时（ ）
A．木板的动能一定等于fl B．木板的动能一定小于fl
C．物块的动能一定大于 D．物块的动能一定小于
三、实验题（本大题共3题，共16分，每空2分）
13．某实验小组利用图（a）所示装置验证小球平抛运动的特点。实验时，先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，建立xOy坐标系．然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹．上下调节挡板进行多次实验．实验结束后，测量各印迹中心点、、的坐标，并填入表格中，计算对应的值。
y/cm
x/cm
（1）根据上表数据，在上图给出的坐标纸上绘制“”图线，由图线可知，小球下落的高度y，与水平距离的平方成________（填“线性”或“非线性”）关系，由此判断小球下落的轨迹是抛物线。
（2）由图线求得斜率k，小球平抛运动的初速度表达式为________（用斜率k和重力加速度g表示）。
14．用如图所示的装置来探究钢球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系。
（1）在研究向心力F的大小与质量m的关系时，要保持________相同。
A．m和r B．和m C．和r D．m和F
（2）若两个钢球质量和转动半径相等，则是在研究向心力F的大小与________的关系。
A．质量m B．角速度 C半径r D．加速度a
（3）若两个钢球质量和转动半径相等，且标尺上红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的大小之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为________。
A． B． C． D．
15．用如图所示装置验证滑块（含遮光片）和重物组成的系统机械能守恒。光电门P和Q固定在气垫导轨上，相距s。已知遮光片宽度为d，滑块质量为M，重物质量为m。释放滑块，测得遮光片通过光电门P和Q的时间分别为和。
（1）遮光片通过光电门P时滑块的速度________；
（2）滑块从P到Q的过程中，滑块（含遮光片）和重物组成的系统动能增加________；
（3）若固定光电门P，改变光电门P和Q之间的距离s，多次从相同位置释放滑块，以为横纵坐标将多次实验的数据画出图像，若图像是________，则机械能守恒得证。
四、计算题（本大题3题，共36分）
16（9分）．如图所示，半径为的大铁环用细线悬挂在两铁架台支起的横梁上，有两个质量均为的小铁环a，b套在大铁环上。当大铁环静止时，两小铁环处于其最低点A位置。当大铁环以竖直的直径为轴转动起来后，经过一段时间达到稳定并能保持较长时间的匀速转动，此时小铁环分别上升到两侧同一高度且与大铁环保持相对静止，稳定时大铁环转动15圈耗时刚好10秒。小铁环可被视为质点，大铁环的质量远大于小铁环质量，且它们之间的摩擦力及空气阻力可忽略不计，取，求：
（1）稳定转动时，大铁环转动的角速度的大小；
（2）稳定转动时，图中小铁环a做匀速圆周运动所需的向心力方向；
（3）稳定转动时，大铁环对小铁环a的作用力的大小。
17．（12分）如图所示．光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平。质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，进入管口C端，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为，已知BC间的距离为3r，动摩擦因数。求：
（1）小球到达B点时的速度大小；
（2）小球到达C点时的速度；
（3）在压缩弹簧过程中小球的最大速度。
18．（15分）万有引力定律和库仑定律都满足力与距离平方成反比关系。如图所示，计算物体从距离地球球心处，远离至与地心距离处，万有引力对物体做功时，由于力的大小随距离而变化，一般需采用微元法。也可采用从到过程的平均力，即计算做功。已知物体质量为m，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，求：
（1）求该物体从距离地心处至距离地心处的过程中，万有引力对物体做功；
（2）若从地球表面竖直向上发射某物体，试用动能定理推导使物体能运动至距地球无穷远处所需的最小发射速度；
（3）氢原子是最简单的原子，电子绕原子核做匀速圆周运动与人造卫星绕地球做匀速圆周运动类似。已知电子质量为m，带电量为，氢原子核带电量为，电子绕核运动半径为r，静电力常量为k，求电子绕核运动的速度大小；若要使氢原子电离（使核外电子运动至无穷远，逃出原子核的电场范围），则至少额外需要提供多大的能量。