河南省新乡市2022-2023学年高一下学期期末测试物理试题（含解析）

新乡市2022-2023学年高一下学期期末测试
物理
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题，共100分。考试时间75分钟。
2.请将各题答案填写在答题卡上。
3.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册，必修第三册第九章。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7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6分，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.如图所示，小聪、小明和小张同学分别在同一直线上的A、B、C三个位置投掷篮球，若篮球出手时高度相同，结果都垂直击中竖直篮板，篮球在空中经历的时间分别为、、，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
2.如图甲所示，小球在竖直面内摆动，悬点为，轨迹圆的最低点为；如图乙所示，小球在水平面内做匀速圆周运动，悬点为，轨迹圆的圆心为，两小球均视为质点。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.甲图中小球的向心力由重力来提供
B.乙图中小球的向心力由重力与悬线拉力的合力来提供
C.甲图中的向心加速度方向指向
D.乙图中的向心加速度方向指向
3.如图所示，物体与竖直放置的轻质弹簧相连且处于静止状态。若对物体施一竖直向上的拉力F，使其缓慢向上运动至弹簧恢复原长，则在该过程中（ ）
A.物体的重力势能一直增大 B.物体的机械能守恒
C.弹簧的弹性势能先减小后增大 D.拉力F对物体先做正功，后做负功
4.如图所示，在真空中O点固定一带正电的点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，aO与ab的夹角为60°，bO与ba的夹角为30°。下列说法正确的是（ ）
A.a点的电场强度方向为从a指向O
B.若在a点放一检验电荷，则所放的检验电荷的电荷量越大，a点的电场强度越大
C.a点的电场强度大于b点的电场强度
D.a、b两点的电场强度大小相等
5.如图所示，一颗行星和一颗彗星绕同一恒星运行的轨道分别为A和B，其中A是半径为R的圆轨道，B是长轴为2R（Q点离恒星近）的椭圆轨道。P点为两轨道的交点，不考虑行星与彗星间的万有引力，下列说法正确的是（ ）
A.彗星和行星经过P点时的速度相同 B.彗星和行星经过P点时的加速度相同
C.彗星和行星绕恒星运动的周期不相同 D.彗星从Q运动到的过程中，机械能一直增大
6.一艘小船从河岸A处出发渡河，若小船保持船头与河岸垂直，则经过40s到达正对岸下游120m的C处，如图所示。若小船船头保持与河岸成角方向行驶，则经过50s恰好到达正对岸的B处。小船在静水中的速度大小和水流速度均不变，下列说法正确的是（ ）
A.水流速度大小为4m/s B.船在静水中的速度大小为3m/s
C.河宽为150m D.
7.如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球（视为质点），现让小球绕定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时轻杆对小球的作用力大小为，（设竖直向上为正）与速度的平方的关系如图乙所示。取重力加速度大小，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.小球的质量为0.1kg
B.轻杆的长度为0.2m
C.当轻杆水平时，小球的加速度大小为
D.当小球运动到最低点时，轻杆对小球的弹力大小可能小于1N
8.如图所示，汽车从拱形桥上的A点匀速率运动到B点，B点的位置比A点的位置高，在该过程中（ ）
A.汽车受到的合力对汽车不做功
B.汽车的牵引力做的功与汽车克服摩擦力做的功相等
C.汽车的牵引力做的功与汽车克服受到的重力做的功相等
D.汽车所受重力做功的瞬时功率一直在变化
9.如图所示，在a、b两点固定着两个带等量异种电荷的点电荷，c、d两点将a、b两点的连线三等分，e、f是a、b两点连线的中垂线上的两点，且e、f到a、b两点连线的距离相等，则（ ）
A.将一带正电的检验电荷从c点由静止释放，该检验电荷从c运动到d的过程中加速度一直增大
B.将一带正电的检验电荷从c点由静止释放，该检验电荷从c运动到d的过程中速度一直增大
C.带正电的检验电荷在e点的加速度方向平行于c、d连线向右
D.带正电的检验电荷在e点的加速度方向为由e指向f
10.我国现已从航天大国向航天强国迈进，目前中国已经建立了自己的空间站，探月三期工程已经结束，下一步将着手月球基地的建立。若我国航天员在月球上登陆后，以速率竖直上抛一小球，上升的最大高度为h，已知月球的半径为R，引力常量为G，月球绕地球做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，忽略月球的自转，下列说法正确的是（ ）
A.月球表面的重力加速度大小 B.月球的质量
C.月球绕地球做圆周运动的向心加速度大小 D.月球的第一宇宙速度大小为
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（6分）在某星球上用如图甲所示的装置探究平抛运动的规律。在铁架台的悬点O正下方P点有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时被烧断，之后小球做平抛运动。现利用频闪数码照相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下了小球做平抛运动的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d、e为连续五次拍下的小球位置，已知照相机拍照的频率为10Hz，该照片的长度与实际背景屏的长度之比为。计算结果均保留两位有效数字。
甲 乙
（1）为了得到小球做平抛运动的轨迹，应该用________（填“直线”、“折线”或“平滑曲线”）连接各点。
（2）根据上述信息，可知点________（填“是”或“不是”）小球平抛的起点；该星球表面的重力加速度大小为________。
（3）小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。
12.（8分）某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
甲 乙
（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中在任意两点间的________。
A.速度变化量和高度变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.动能变化量和势能变化量
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。
已知当地的重力加速度大小为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，在打点计时器打下点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减少量________，动能的增加量________
（3）从实验结果发现，重物重力势能的减少量大于其动能的增加量，其原因是________。（写出一条即可）
13.（10分）在A、B两点分别固定一带电荷量为（）和的点电荷，A、B两点间的距离为r。D为AB延长线上的点，且D点到B点的距离为r，静电力常量为k。
（1）求D点的电场强度大小；
（2）一不带电的点电荷C先与B处的点电荷接触，再与A处的点电荷接触，之后把点电荷C移走，求A、B两点连线的中点的电场强度大小。
14.（13分）如图所示，半径的细光滑圆弧管道竖直固定在水平地面上，B、C为管道的两端，C点与圆心O的连线CO竖直。一质量、直径略小于管道内径的小球（视为质点）从B点正上方的A点由静止释放，小球从C端飞出时恰好对管道无作用力。取重力加速度大小，不计空气阻力，求：
（1）A点距离地面的高度h；
（2）小球从C点飞出后的落地点到C点的水平距离x。
15.（17分）如图所示，水平放置的圆盘的半径，在其边缘D点固定一个小桶（视为质点），在圆盘直径CD的左上方放置一条水平的滑道AB，滑道AB与CD平行，滑道的右端B在C点的正上方，其高度差。在滑道左端静止放置一质量的滑块（视为质点），滑块与滑道间的动摩擦因数。当用大小的拉力水平向右拉动滑块时，圆盘从图示位置开始以转速绕盘心O在水平面内匀速转动，拉力作用一段时间后撤掉，滑块在滑道上继续滑行，从B点水平抛出，恰好落入小桶内，不计空气阻力，取重力加速度大小，。
（1）求拉力作用的最短时间；
（2）滑块落入桶中后立即随桶一起运动，圆盘的转速逐渐增大，求在圆盘转速从逐渐增大到的过程中，小桶对滑块做的功。
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物理参考答案
1.D【解析】篮球的末速度垂直于篮板，其逆运动为平抛运动，篮球在空中上升的高度相同，由可知，篮球在空中运动的时间相等，即，选项D正确。
2.B【解析】题图甲中的小球的向心力由拉力和重力沿悬线方向的分力的合力来提供，选项A错误；题图乙中小球的向心力由重力和悬线拉力的合力来提供，选项B正确；题图甲中小球做圆周运动的圆心为，所以题图甲中的向心加速度方向指向，题图乙中小球做圆周运动的圆心为，题图乙中的向心加速度方向指向，选项C、D均错误。
3.A【解析】物体向上运动过程中，拉力F和弹簧一直对物体做正功，物体的重力势能和机械能都一直增大，选项A正确，B、D错误；弹簧的弹性势能一直减小，选项C错误。
4.C【解析】因为点电荷带正电，a点的电场强度方向为从O指向a，选项A错误；由可知，到O点的距离越大，电场强度越小，与所放的检验电荷无关，选项B、D均错误，C正确。
5.B【解析】两星体经过P点时的速度大小有可能相等，但速度方向肯定是不同的，故速度不可能相同，选项A错误；由题图可知，行星和彗星在P点时到恒星的距离相同，由，可知行星和彗星在P点时的加速度相同，选项B正确；因圆形轨道的半径和椭圆轨道的半长轴相等，则由开普勒第三定律可知，彗星体运动的周期相等，选项C错误；彗星从Q运动到的过程中，只有万有引力做功，其机械能守恒，选项D错误。
6.D【解析】小船保持船头与河岸垂直，沿河岸方向有，解得，选项A错误；根据几何关系可知，小船的合位移垂直河岸时，小船垂直河岸的分速度大小，，又，解得，，选项B、C均错误；，选项D正确。
7.A【解析】由题图可知，当小球在最高点的速度为零时，有，解得小球的质量，选项A正确；当轻杆对小球无作用力时，，其中，轻杆的长度，选项B错误；当轻杆水平时，小球受到重力和拉力，小球的加速度大小不为，选项C错误；当小球运动到最低点时，由，可知，选项D错误。
8.AD【解析】因为汽车的速率不变，动能变化为零，汽车受到的合力对汽车不做功，选项A正确；根据动能定理有，即汽车的牵引力做的功等于汽车克服重力做的功与克服摩擦力做的功之和，选项B、C均错误；重力的功率，汽车的速率不变，但是速度方向与竖直方向的夹角时刻在变，重力的功率在变化，选项D正确。
9.BC【解析】c、d两点的电场强度大小相等，方向相同，故该检验电荷从c运动到d的过程中加速度先增大后减小，速度一直增大，选项A错误、B正确；e点的电场强度方向平行于C、d连线向右，选项C正确、D错误。
10.AD【解析】月球表面的重力加速度大小，选项A正确；根据，解得月球的质量，选项B错误；由，解得月球绕地球做圆周运动的向心加速度大小，选项C错误；根据，解得月球的第一宇宙速度大小，选项D正确。
11.（1）平滑曲线（1分）（2）不是（1分）10（2分）（3）2.0（2分）
【解析】（1）轨迹为平滑的曲线。
（2）由于水平间距相等，时间间隔相同，从平抛起点开始竖直高度之比应为，所以点不是平抛的起点；频率为，周期为，根据，解得。
（3）。
12.（1）C（2分）
（2）（2分）（2分）
（3）存在空气阻力，纸带与仪器之间存在摩擦力等（2分）
【解析】（1）要验证机械能守恒定律，需测量势能与动能之间的相互转化量，选项C正确。
（2）在打点计时器打下点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减少量，打下点B时重物的速度等于从打下点A到打下点C这段时间内重物的平均速度，，所以其动能的增加量。
（3）空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦力，都会做负功，使重物的机械能减少。
13.解：（1）设两点电荷产生的电场在D点的电场强度大小分别为、，有（2分），（2分）
D点的电场强度（2分）
负号表示方向由D指向A，即D点的电场强度大小为。（1分）
（2）点电荷C与A、B两点的点电荷接触后，A、B两点的点电荷所带的电荷量分别为、（1分），
此时A、B两点连线的中点的电场强度大小。（2分）
14.解：（1）小球在C点时，由受力分析可知（2分），解得（1分）
小球从A点运动到C点的过程中，由机械能守恒定律可知（2分）
解得。（2分）
（2）小球从C点飞出后，在竖直方向上做自由落体运动，有（2分）
水平方向上有（2分）
解得。（2分）
15.解：（1）滑块由B点抛出后做平抛运动，在竖直方向有（1分）
解得（1分）
滑块离开滑道时的速度大小（1分）
由牛顿第二定律有（1分），解得（1分）
圆盘转过一周时滑块落入小桶，拉力作用的时间最短，圆盘转过一周的时间（1分）
撤去F后，由牛顿第二定律有（1分），解得（1分）
滑块在滑道上先加速后减速，有（1分）
根据滑块滑行的时间、滑块抛出后在空中的时间与圆盘周期的关系，有（1分）
解得。（1分）
（2）（1分），（1分）
根据动能定理有，小桶对滑块做的功（2分），解得。（2分）