江西省九江市彭泽县2022-2023学年高一下学期期末考试物理试题（含解析）

彭泽县2022-2023学年高一下学期期末考试
物理试卷
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．对研究对象或研究过程建立理想化模型，突出问题的主要方面忽略次要因素从而有效地解决问题，是物理学研究的常用方法。下列各组均属于理想化模型的是（　　）
A．质点、点电荷 B．点电荷、元电荷
C．元电荷、重心 D．质点、重心
2．滑滑梯是深受儿童喜爱的娱乐项目之一、如图所示，小孩沿一粗糙滑梯加速下滑，该过程中（　　）

A．小孩所受重力做功的功率增大，其机械能增大
B．小孩所受重力做功的功率增大，其机械能减小
C．小孩所受重力做功的功率减小，其机械能增大
D．小孩所受重力做功的功率减小，其机械能减小
3．某行星沿椭圆轨道运动，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为（　　）
A．vb＝va B．vb＝va
C．vb＝va D．vb＝va
4．如图所示，a是“天宫一号”飞行器、b、c是地球同步卫星，此时，a、b恰好相距最近。已知地球质量为M，半径为R，地球自转角速度为ω，若“天宫一号”飞行器a和卫星b、c均沿逆时针方向转动，“天宫一号”飞行器a的轨道半径为r，引力常量为G，则（　　）
A．“天宫一号”飞行器a的线速度小于卫星b的线速度
B．“天宫一号”飞行器a在轨运行的周期大于24小时
C．卫星c加速就一定能追上卫星b
D．从此时起再经时间a、b相距最近
5．如图所示，可视为质点的物块与劲度系数为k的竖直轻质弹簧上端相连，弹簧下端固定在水平地面上，将物块拉至A点由静止下落，当下落的高度为2h时正好运动到B点，当物块运动到O点时弹簧正好处于原长，且O点是AB的中点，已知弹簧处在B点时，物块的加速度刚好为0，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．物块从A到O的过程中，机械能减小
B．物块从A到B的过程中，物块的动能先增大后减小
C．物块的质量为
D．物块下落过程的最大速度为
6．如图所示，三个点电荷依次位于竖直面内等边三角形的三个顶点，M、N分别为AB、BC的中点，两处电场方向分别竖直向下、向上。已知M处的场强大小为E，则N点处的场强大小为（　　）

A． B． C． D．
7．如图所示，质量的小物块b置于倾角为的斜面体c上，通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电荷的小球M连接，左侧细绳与斜面平行，带负电荷的小球N用绝缘细绳悬挂于P点，两小球的质量相等。初始时刻，连接小球M的一段细绳与竖直方向的夹角且两小球之间的距离d=3cm。设两带电小球在缓慢漏电的过程中，两球心始终处于同一水平面，且b、c都静止，放电结束后滑块b恰好没滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。静电力常量。下列说法正确的是（　　）
A．初始状态，地面对斜面体c的摩擦力大小为
B．放电过程中，小物块b对斜面体c的摩擦力不一定变大
C．地面对斜面体c的支持力先变小后变大
D．小物块b和斜面体c之间的动摩擦因数为
8．下列四幅图描述的场景依次为雷电击中避雷针（图甲）、高压输电线上方还有两条与大地相连的导线（图乙）、燃气灶中的针尖状点火器（图丙）、工人穿戴着含金属丝制成的工作服进行超高压带电作业（图丁），关于这四幅图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中避雷针的工作原理主要是静电屏蔽
B．图丙中的点火器是利用尖端放电的原理进行点火的
C．图丙中的点火器的工作原理和图丁中工作服内掺入的金属丝的工作原理是相同的
D．图乙中与大地相连的两条导线所起的作用和图丁中工作服内的金属丝所起的作用是相同的
9．一宇宙飞船以速度环绕行星表面匀速飞行，测得其周期为。已知万有引力常量为，行星可视为均匀球体，忽略行星自转。则（　　）
A．该行星的半径为
B．该行星的质量为
C．该行星的平均密度为
D．该行星表面的重力加速度为
10．如图，水平放置的两块带等量异种电荷的平行金属板M、N，它们之间的电场线是间隔相等的平行线，P、Q是电场中的两点。下列说法正确的是（　　）

A．M板带正电、N板带负电
B．P、Q两点的电场强度
C．M板带负电、N板带正电
D．P、Q两点的电场强度
11．如图所示，某工厂需要利用质量为300kg的物体B通过轻质绳及光滑定滑轮协助传送带将质量为200kg的物体A从传送带底端（与地面等高）由静止开始传送到距离地面H高处，已知传送带倾角为30°，与货物接触面间动摩擦因数为，传送带以5m/s的速度顺时针转动，物体B最初距离地面6.5m且落地后不反弹。某时刻将A释放，最终A刚好到达顶端，g=10m/s2.则有（　　）

A．释放后瞬间物体A的加速度大小为a=5m/s2
B．释放后瞬间绳子拉力为1500N
C．H=13.1m
D．整个过程由于摩擦而产生的热量为J
二、实验题（共20分）
12．“探究平抛运动的特点”实验有以下几步。
（1）用如图1所示竖落仪装置探究平抛运动竖直分运动的特点：用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动：同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。下列说法中正确的是________和________。
A． 两球的体积、材料和质量可以任意选择，对实验结果没有影响
B． 改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，可以改变两球在空中的运动时间和A球的水平初速度大小
C． 如果两球总是同时落地，则可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动
D． 通过该实验装置也能研究平抛运动的水平分运动特点
（2） 用如图2所示平抛仪装置探究平抛运动水平分运动的特点。以下是关于本实验的一些做法，其中不合理的选项有________和________。
A． 调整斜槽，使小球放置在轨道末端时，不左右滚动
B． 将坐标纸上竖线与重垂线平行
C． 将小球静止在斜槽末端位置时重心位置在背板上的投影记录为坐标原点
D． 不断改变挡片P的位置，使小球从斜槽上不同位置释放
E．不断改变水平挡板的位置，记录下小球落到挡板上的位置
F．将坐标纸上确定的点用直线依次连接
（3）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图3所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为_______（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。
（4）牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因。_______
13．某校高一年级的同学，在学习机械能守恒定律后，准备验证在只有重力做功时的机械能守恒定律。其中两名同学采用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，而另两名同学准备用如图乙所示的装置来验证机械能守恒定律。

（1）第一组同学将图甲中的实验装置安装好后，用手提住纸带上端，之后让纸带由静止开始下落。回答下列问题：
①关于该实验，下列说法正确的是______；
A．为减小阻力，用电磁打点计时器比用电火花计时器
B．在重物大小合适的情况下，选择木块比选择铁块好
C．释放纸带前应先接通电源
②从打出的多条纸带中找出一条起点清晰且各点间的距离变化规则的纸带，如图丙所示，其中O点为打出的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续计时点（其他点未画出），已知打点计时器打点频率为50Hz。若重物的质量为0.6kg，则打B点时重物的动能______J。（结果保留两位有效数字）

（2）第二组同学按图乙将实验装置安装好后，让小球静止下垂时球心恰好通过光电门，用手把小球拉至与悬点等高且细线伸直，由静止释放小球，已知小球的质量为m，直径为D，细线长为L，当地重力加速度大小为g，测得小球通过光电门的时间为Δt，回答下列问题：
①小球通过光电门时的速度大小v=______；
②若小球下落过程中机械能守恒，则应满足关系式______。
（3）另一名同学提出，以上两小组同学所采用的实验方案中都会有误差出现，请你说出以上两小组同学所采用的实验方案中第二小组出现实验误差的一种可能原因：_______。
三、计算题（共36分）
14．我国科学家利用“慧眼”太空望远镜观测到了银河系的MaxiJ1820+070是一个由黑洞和恒星组成的双星系统，此双星系统的两星均绕其连线上的O点以相同的周期做匀速圆周运动。已知黑洞和恒星的质量分别为和，相距为L，引力常量为G。求：
（1）黑洞和恒星做匀速圆周运动的半径和；
（2）黑洞和恒星做匀速圆周运动的周期T。
15．如图所示，小明将两带正电小球（视为点电荷）用绝缘轻质细线均悬挂于O点，平衡时两小球恰好位于同一水平面上，且两细线与竖直方向的夹角分别为和，若小球A的质量，悬挂小球A的细线长，取重力加速度大小，静电力常量，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：
（1）小球B的质量；
（2）A、B两小球所带电荷量之和的最小值Q。

16．如图所示，AB为一固定在水平面上的半圆形细圆管轨道，轨道内壁粗糙，轨道半径为R且远大于细管的内径，轨道底端与水平轨道BC相切于B点。水平轨道BC长为2R，右侧为一固定在水平面上的粗糙斜面，一质量为m，可视为质点的物块从圆管轨道顶端A点以初速度v0＝水平射入圆管轨道，运动到B点时对轨道的压力大小为自身重力的5倍。物块自水平面经过C点走向斜面，速度大小不发生变化。物块与轨道BC及斜面的动摩擦因数均为μ＝0.5.斜面CD长度为3R，倾角为θ＝37°。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度为g。求：
（1）物块在B点的速度大小；
（2）物块从A点到B点的过程中，阻力所做的功；
（3）物块最终停留的位置。

1．A
质点是忽略大小、体积、形状而有质量的点，点电荷是本身大小比相互之间的距离小得多的带电体，点电荷、质点都是实际不存在的理想化模型，元电荷是最小的电荷量，重心是重力在物体上的等效作用点，不是理想化模型。
故选A。
2．B
小孩沿一粗糙滑梯加速下滑，由于滑动摩擦力做负功，其机械能减小，小孩所受重力做功的功率可表示为
随着速度增大，重力做功的功率增大。
故选B。
3．D
由开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，设行星在近日点和远日点都经过极短时间扫过的面积相等得
得
故选D。
4．D
A．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有
解得卫星的线速度大小为
由于“天宫一号”飞行器a的轨道半径小于卫星b的轨道半径，所以“天宫一号”飞行器a的线速度大于卫星b的线速度，故A错误；
B．由万有引力提供向心力有
解得卫星的运行周期
由于“天宫一号”飞行器a的轨道半径小于卫星b的轨道半径，所以“天宫一号”飞行器a在轨运行的周期小于卫星b的周期，b、c是地球同步卫星，b的周期为24小时，则“天宫一号”飞行器a在轨运行的周期小于24小时，故B错误；
C．根据卫星变轨原理可知，卫星c加速后做离心运动，将离开原轨道，则不能追上卫星b，故C错误；
D．由万有引力提供向心力有
解得卫星的角速度
可知卫星的轨道半径越大，角速度越小，卫星a、b由相距最近至再次相距最近时，圆周运动转过的角度差为，则有
解得
D正确。
故选D。
5．D
A．当物块运动到O点时弹簧正好处于原长，则物块从A到O的过程中，弹簧对物块的拉力向下，对物块做正功，则物块的机械能增加，故A错误；
B．弹簧处在B点时，物块的加速度刚好为0，因此可知，B点速度最大，则A到B物块动能一直增大，故B错误；
C．根据题意，物块处在B点，弹簧的压缩量为h，物块处于平衡状态，则有
解得
故C错误；
D．由对称性可得，物块处在A、B两点弹簧的伸长量和压缩量相等，则两点对应的弹性势能相等，由能量守恒定律可得
解得
故D正确。
故选D。
6．B
因为M点电场强度竖直向下，则C为正电荷，根据场强的叠加原理，可知A、B两点的电荷在M点的电场强度大小相等，方向相反，则B点电荷带电量为q，电性与A相同，又N点电场强度竖直向上，可得A处电荷在N点的场强垂直BC沿AN连线向右上，如图所示

可知A处电荷为正电荷，所以A、B、C均为正电荷，如图所示
由几何关系
即
其中
解得
根据
整理解得
故选B。
7．A
A．由题意可得，初始状态，地面对斜面体c的摩擦力大小为
对小球M受力分析得
其中
联立解得
故A正确；
B．放电过程中，两小球之间的库仑力F减小，对小球M受力分析得
则随着库仑力F减小，夹角减小，拉力减小。且开始时角，可求得M小球的质量为
开始时绳子拉力为
则开始时，对物块b受力分析知
即开始时，斜面体对物块b的摩擦力为零，随着拉力减小，斜面体对物块b的摩擦力沿斜面向上，且有
可见，随着拉力减小，斜面体对物块b的摩擦力一定增大，故B错误；
C．设bc整体质量为M，则对bc整体受力分析得
可见，随着拉力减小，地面对斜面体c的支持力一直变大，故C错误；
D．由题意知，放电结束后绳子拉力即为小球M的重力，且滑块b恰好没滑动，则对b受力分析得
解得
故D错误。
故选A。
8．BD
A．避雷针的工作原理主要是利用尖端放电避免雷击，故A错误；
B．放电电极做成针尖状，更容易累积电荷从而发生尖端放电现象，故B正确；
C．点火器是利用高压尖端放电的原理，而工作服内掺入的金属丝，是利用静电屏蔽的原理，故C错误；
D．高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，与工作服内掺入的金属丝，都是利用了静电屏蔽的原理，故D正确。
故选BD。
9．AD
A．根据题意，由公式可得，则轨道半径为
由于卫星在星球表面飞行，则星球的半径等于卫星的轨道半径，故A正确；
BC．根据题意，由万有引力提供向心力有
解得行星的质量为
又有
行星的平均密度为
故BC错误；
D．根据题意，由万有引力等于重力有
解得
故D正确。
故选AD。
10．CD
AC．电场线从正极板指向负极板，所以M板带负电、N板带正电，故A错误，C正确；
BD．两平行板间是匀强电场，所以P、Q两点的电场强度满足
故B错误，D正确。
故选CD。
11．ABD
A．释放A后瞬间，对物体A受力分析，由牛顿第二定律可得
对物体B受力分析可得
联立以上两式解得
A正确；
B．释放A后瞬间，对物体A，由牛顿第二定律则有
代入数据可得
B正确；
C．物体A加速到与传送带速度相等，需要的时间
此时A的位移
A的位移小于6.5m，可知物体A与传送带共速后，A继续加速，A受到滑动摩擦力沿传送带向下，对A则有
对B则有
联立解得
设B落地时的速度大小为vB，物体A与传送带共速到B落地的运动中，A的位移大小
由速度位移关系公式，可得
代入数据解得
可知B落地后，物体A向上做减速运动，减速到与传送带速度相等的过程，对A，由牛顿第二定律可得
代入数据解得
该过程物体A的位移大小为
物体A与传送带共速后，继续做减速运动，对A，由牛顿第二定律可得
解得
物体A与传送带共速到速度减到零，物体A的位移大小
整个过程物体A沿传送带上升的位移
则有高度
C错误；
D．物体A加速到与传送带速度相等，A相对传送带滑行的距离
此过程产生的内能
物体A与传送带共速到B落地的运动中，所用时间
此过程A相对传送带滑行的距离大小
此过程产生的内能
物体A从速度vB再次减速到与传送带共速，所用时间为
此过程A相对传送带滑行的距离大小为
此过程产生的内能
物体A从再次与传送带共速到顶端，所用时间为
此过程A相对传送带滑行的距离大小为
此过程产生的内能
则有整个过程由于摩擦而产生的热量为
D正确。
故选ABD。
12．B/ C C/ B D/ F F/ D 大于 物体的初速度较小时，运动范围很小，引力可以看成恒力——重力，做平抛运动；随着物体初速度的增大，运动范围变大，引力不能再看成恒力；当物体的初速度达到第一宇宙速度时，物体绕地球做圆周运动而成为地球卫星。
13．C 0.97 小球下落过程中受到空气阻力的作用（细线下落过程中可能伸长，小球直径偏离光电门等）
14．（1），；（2）
（1）对黑洞有
对恒星有
根据题意有
解得
，
（2）根据角速度与周期的关系有
结合上述解得
15．（1）；（2）
（1）对小球A受力分析，可知小球A受到的库仑力大小
对小球B受力分析，可知小球B受到的库仑力大小
由牛顿第三定律可知
解得
（2由库仑定律可知A、B间的库仑力大小
由几何关系可知A、B间的距离
可得
分析可知当时，有
解得
16．（1）；（2）；（3）
（1）根据题意B点有
FN＝FN′＝5mg
由牛顿第二定律有
FN－mg＝m
解得
vB＝2
（2）A到B点的过程，由动能定理
2mgR＋Wf＝－mv02
得
Wf＝－mgR
（3）设沿斜面上升的最大位移为x，B点到最高点，由动能定理
－μmgR－mgxsin θ－Ff·x＝0－
其中
Ff＝μmgcos θ
解得
x＝R
因μmgcosθmgRsin θ－Ffx－μmgl＝0－0
解得
l＝0.4R
停留在C点左侧0.4R处。