云南省玉溪市通海县2022-2023学年高一下学期期末考试物理试题（含答案）

通海县2022-2023学年高一下学期期末考试
物理
考试时间：90分钟；试卷满分：100分
注意事项：
1.答题前填写好自己的班级、姓名、考号等信息
2.请将正确答案填写在答题卡上
第Ⅰ卷 选择题
一、单选题（共8小题，每题3分，共24分）
1. 2015年9月科学家探测到宇宙中距离我们13亿光年的两个黑洞合并而产生的引力波，填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”．关于相对论下列说法正确的是(　　)
A. 经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B. 相对于观察者运动的时钟会变慢
C. 在运动的参照系中测得的光速与其运动的速度有关
D. 同一物体的长度不随观察者所处参考系的变换而改变
2. 等量异种点电荷a、b周围的电场线如图所示，c、d是某电场线上左右对称的两点，下列说法正确的是(　　)
A. a是正点电荷、b是负点电荷
B. c、d两点电场强度大小相同
C. c、d两点电场方向相同
D. 从c点静止释放一个正电荷，电荷就会沿着电场线到达d点
3. 如图所示，处于同一竖直平面内的两根光滑绝缘细杆与竖直方向的夹角分别为α，β(α＜β)，套在两根杆上的带电小球A、B(均可视为点电荷)恰好静止在同一水平面上．下列说法正确的是(　　)
A. A球所带电荷量一定小于B球所带电荷量
B. A球质量一定大于B球质量
C. 若因漏电A球电荷量逐渐减小，重新平衡后，A、B之间的库仑力可能减小
D. 若因漏电A球电荷量逐渐减小，重新平衡后，A、B连线一定水平
4. 如图所示，静止在光滑水平面上的物体A一端连接处于自然状态的轻质弹簧，现对物体施加一水平恒力F，在弹簧被压缩到最短这一过程中，物体的速度和加速度变化的情况是()
A. 速度增大，加速度增大
B. 速度增大，加速度减小
C. 速度先增大后减小，加速度先增大后减小
D. 速度先增大后减小，加速度先减小后增大
5. 2019年春节期间，中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播，影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造了特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图所示，地球在椭圆轨道Ⅰ上运行到远日点B变轨，进入圆轨道Ⅱ.在圆轨道Ⅱ上运行到B点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳的束缚．对于该过程，下列说法正确的是(　　)
A. 沿轨道Ⅰ运动至B点时，需向前喷气减速才能进入轨道Ⅱ
B. 沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期
C. 沿轨道Ⅰ运行时，在A点的加速度小于在B点的加速度
D. 在轨道Ⅰ上由A点运行到B点的过程中，速度逐渐增大
6. 如图所示，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，半径为R，质量为m的物块，沿着金属壳内壁滑下，滑到最低点时速度大小为v，若物块与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物块在最低点时，下列说法正确的是(　　)
受到的向心力大小为mg＋
B. 受到的支持力大小为mg＋
C. 受到的摩擦力大小为μmg
D. 受到的摩擦力方向为水平向右
7. 如图所示，圆盘上叠放着两个物块A和B，当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时，物块与圆盘始终保持相对静止，则(　　)
A. 物块A不受摩擦力作用
B. 物块B受5个力作用
C. 当转速增大时，A所受摩擦力增大，B所受摩擦力减小
D. A对B的摩擦力方向沿半径指向转轴
8. 人用绳子通过定滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳，使物体A到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，以下说法正确的是(　　)
A. A物体的运动可分解成沿绳子方向的直线运动和沿竖直杆向上的运动
B. A物体实际运动的速度是v0cosθ
C. A物体实际运动的速度是
D. A物体处于失重状态
二、多选题（共4小题，每题4分，共16分）
9. 如图所示，x轴在水平地面上，y轴沿竖直方向，图中画出了从y轴上沿x轴正方向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的，不计空气阻力，则(　　)
a的运动时间比b的长
B. b和c的运动时间相同
C. a的初速度比b的大
D. b的初速度比c的小
10. 如图所示，光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定，杆上套有一带正电的小球，质量为m，带电荷量为q.若使小球在杆上保持静止，可加一匀强电场，则所加电场的方向和电场强度大小可能为(　　)
垂直于杆斜向上，电场强度大小为
B. 竖直向上，电场强度大小为
C. 垂直于杆斜向上，电场强度大小为
D. 水平向右，电场强度大小为
11. 质量为m的物体置于倾角为α的斜面上，物体和斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下斜面以加速度a向左做匀加速直线运动，如图所示，运动过程中物体与斜面之间保持相对静止，则下列说法中正确的是(　　)
斜面对物体的支持力一定做正功
B. 斜面对物体的摩擦力一定做正功
C. 斜面对物体的摩擦力可能不做功
D. 斜面对物体的摩擦力可能做负功
12. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t图像如图所示，已知汽车的质量m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，(g＝10 m/s2)则(　　)
A. 汽车在前5 s内的牵引力为6×103N
B. 汽车的额定功率为120 kW
C. 汽车的最大速度为vm＝30 m/s
D. 当汽车速度为20 m/s时，汽车加速度大小为2 m/s2
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题（共2小题,共15分）
13. 某探究学习小组的同学们要探究加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘，实验时，调整轨道的倾角，平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)．
(1)该实验中小车所受的合力________(填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验________(填“需要”或“不需要”)满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度l，光电门1的中心到光电门2的中心的距离x.某次实验过程中，力传感器的读数为F，小车通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是F＝________.
14. 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，物块2从高处由静止开始下落，物块1上拖着的纸带打出了一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带，其中0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示．已知物块1、2的质量分别为m1＝50 g、m2＝150 g．(电源频率为50 Hz，结果均保留两位有效数字)
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5＝________ m/s.
(2)在打点0～5过程中，系统动能的增加量ΔEk＝______ J，系统重力势能的减少量ΔEp＝________ J．(g取10 m/s2)
(3)若某同学作出的v2－h图像如图丙所示，则当地的实际重力加速度g＝________ m/s2.
第Ⅱ卷 非选择题
三、计算题（共4小题）
15. 用30 cm的细线将质量为4×10－3kg的带电小球P悬挂在O点下，当空中有方向为水平向右、大小为1×104N/C的匀强电场时，小球偏转37°后处在静止状态．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)
(1)分析小球的带电性质；
(2)求小球的带电荷量；
(3)求细线的拉力．
16. 由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同，若地球表面两极处的重力加速度大小为g0.在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G，地球可视为质量均匀分布的球体．
(1)求地球的半径R；
(2)求地球的平均密度；
(3)若地球自转速度加快，当赤道上的物体恰好能“飘”起来时，求地球自转的周期T′.
17. 如图所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道，处于水平向右的匀强电场中，带负电荷的小球从高为h的A处由静止开始下滑，沿轨道ABC运动并进入圆环内做圆周运动．已知小球所受电场力是其重力的，圆环半径为R，斜面倾角为θ＝60°，sBC＝2R.若使小球在圆环内能做完整的圆周运动，h至少为多少？(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．
18. 如图甲所示，半径R＝0.9 m的光滑半圆形轨道BC固定于竖直平面内，最低点B与水平面相切．水平面上有一质量为m＝2 kg的物块从A点以某一初速度向右运动，并恰能通过半圆形轨道的最高点C，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，且μ随离A点的距离L按图乙所示规律变化，A、B两点间距离L＝1.9 m，g取10 m/s2，求：
(1)物块经过最高点C时的速度大小；
(2)物块经过半圆形轨道最低点B时对轨道压力的大小；
(3)物块在A点时的初速度大小．
1. B 2. B 3. D 4. D 5. B 6.B 7. B 8. C
9. BC 10. BD 11. ACD 12. BD
13. 【答案】(1)等于　不需要　(2)
【解析】(1)实验时，已调整轨道的倾角平衡掉小车所受的摩擦力，所以实验中小车所受的合力等于力传感器的示数；该实验中力传感器可测出细线的拉力大小，而不是将砝码和砝码盘的重力作为小车受到的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
(2)实验时可用挡光板通过光电门的平均速度代替小车通过光电门的瞬时速度，小车通过光电门1的速度为v1＝，小车通过光电门2的速度为v2＝，根据题意可知需要验证的关系式为F＝Ma，即F＝.
14. 【答案】(1)2.4　(2)0.58　0.60　(3)9.7
【解析】(1)物块做匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可知在纸带上打下计数点5的瞬时速度v5＝＝m/s＝2.4 m/s.
(2)在打点0～5过程中，系统动能的增量ΔEk＝(m1＋m2)v52≈0.58 J，系统重力势能的减少量ΔEp＝(m2－m1)gh5＝0.60 J.
(3)根据机械能守恒定律得(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh，则有v2＝gh＝gh，所以v2－h图像的斜率k＝g＝m/s2＝4.85 m/s2，故g＝9.7 m/s2.
15. 【答案】(1)正电　(2)3×10－6C　(3)0.05 N
【解析】(1)对小球受力分析如图所示，电场力方向与电场同向，故带正电．
(2)小球受力平衡，在水平方向qE＝mgtan 37°.
得q＝＝3×10－6C.
(3)由受力图可知F＝＝0.05 N.
16. 【答案】(1)　(2)　(3)T
【解析】(1)在地球表面的两极有F万＝mg0，
在赤道处，由牛顿第二定律可得F万－mg＝mR，
解得R＝.
(2)在地球表面两极有mg0＝G，
由密度定义得ρ＝，
解得ρ＝.
(3)赤道上的物体恰好能“飘”起来，则物体受到的万有引力恰好提供向心力，由牛顿第二定律可得
G＝mR，
解得T′＝T.
17. 【答案】7.7R
【解析】小球所受的重力和电场力都为恒力，故可将两力等效为一个力F，如图所示，
可知F＝1.25mg，方向与竖直方向成37°角．由图可知，小球做完整的圆周运动的临界点是D点，设小球恰好能通过D点，即到达D点时圆环对小球的弹力恰好为零．
由圆周运动知识得：F＝，即：1.25mg＝m，
小球由A运动到D点，由动能定理结合几何知识得：
mg(h－R－Rcos 37°)－mg·＝mv－0，联立解得h≈7.7R.
18. 【答案】(1)3 m/s　(2)120 N　(3)8 m/s
【解析】(1)物块恰好通过C点，由牛顿第二定律可得
mg＝m
解得vC＝3 m/s
(2)物块从B点到C点，由动能定理可得
－mg·2R＝mvC2－mvB2
解得vB＝3m/s
在B点由牛顿第二定律可得
FN－mg＝m，解得FN＝120 N.
由牛顿第三定律可知物块通过B点时对轨道压力的大小为120 N
(3)由题图乙可知摩擦力对物块做的功为
Wf＝－×(0.25＋0.75)×1.9mg＝－19 J
物块从A到B，由动能定理得Wf＝mvB2－mvA2
解得vA＝8 m/s.