河南省七大名校巅峰计划2022-2023学年高一下学期期末考试物理试题（无答案）

河南省七大名校巅峰计划2022-2023学年高一下学期期末考试
物 理
本试卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上， 并将自己的姓名、准考证号、座位号填写在本试卷上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。涂写在本试卷上无效。
3.作答非选择题时，将答案书写在答题卡上，书写在本试卷上无效。
4.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题： 共7小题， 每题 4分，共28分。
1.一根质量均匀的细杆斜靠在墙上，地面光滑。初始时杆与墙面夹角为60°，在杆滑下的过程中，墙对杆的作用力
A．先增大后减小至0 B．先增大后减小，但不会减为0
C．一直增大 D．一直减小
2.2023年7月14日，美国的 LIGO探测设施接收到一个来自 GW150914的引力波信号，此信号是由两个黑洞的合并过程产生的。如果将某个双黑洞系统简化为如图所示的圆周运动模型，两黑洞绕O点做匀速圆周运动。在相互强大的引力作用下，两黑洞间的距离逐渐减小，在此过程中，两黑洞做圆周运动的
A．向心力均逐渐减小 B．线速度均逐渐减小
C．周期均不变 D．角速度均逐渐增大
3.某同学在高度 h处以一定大小的速度 v0抛出一小球，当其速度方向不同时，落地点与抛出点的水平距离即射程大小也不同，若不计空气阻力，则最大射程为
A. B. C. D.
4.如图所示，滑块A 和足够长的木板 B叠放在水平地面上，A 和 B之间的动摩擦因数是 B和地面之间的动摩擦因数的4倍，A和B的质量均为m。现对A施加一水平向右逐渐增大的力 F， 当F增大到 F0时A开始运动，之后力 F按图乙所示的规律继续增大，图乙中的x为A运动的位移，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。对两物块的运动过程， 以下说法正确的是
A．当F>2F0，木块A 和木板 B开始相对滑动
B．当F>F0，木块A 和木板B开始相对滑动
C． 自x=0至木板x=x0木板 B对 A做功大小为
D． x=x0时，木板B的速度大小为
5.由n个带电量均为Q的可视为质点的带电小球无间隙排列构成的半径为 R的圆环固定在竖直平面内。一个质量为m的金属小球（视为质点）通过长为 L=2R的绝缘细线悬挂在圆环的最高点。当金属小球电荷量也为Q（未知）时，发现金属小球在垂直圆环平面的对称轴上 P点处于平衡状态，如图所示，轴线上的两点 P、P'关于圆心O对称。已知静电力常量为 k，重力加速度为g，取无穷远处电势为零。则下列说法中正确的是
A． O点的场强一定为零
B．由于 P、P'两点关于 O点对称，两点的场强大小相等，方向相反
C．金属带电小球的电量为
D．固定 P处的小球，然后在圆环上取下一个小球（其余 n-1个小球位置不变）置于 P'处，则圆心 O的场强大小为
6.如图所示，一辆卡车在水平路面上行驶。初速度为 54km/h。其车厢长度为 10.0m，在车尾边缘处放有一个货箱， 其长宽高皆为0.5m。卡车加速时的最大加速度为 2.2m/s2，卡车刹车时的最大加速度为 3m/s2。已知货箱和车厢之间的动摩擦因数为 0.24（最大静摩擦因数约等于动摩擦因数，g=10m/s2），则下列说法正确的是
A．若司机全力加速， 货箱有可能掉出车厢
B．若司机全力刹车，货箱不可能碰到车头
C．若司机全力刹车，货箱碰到车头的时间介于刹车后 5s到 6s之间
D．若司机全力刹车，货箱碰到车头的时间介于刹车后 6s到7s之间
7.某人驾驶一辆汽车甲正在平直的公路上以某一速度匀速运动，突然发现前方 50m处停着一辆乙车，立即刹车，刹车后做匀减速直线运动。已知刹车后第1个2s内的位移是24m，第4个2s内的位移是 1m。则下列说法中正确的是
A．汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为 2m/s2
B．汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为
C．汽车甲刹车后停止前，可能撞上乙车
D．汽车甲刹车前的速度为 13.9m/s
二、多选题： 共3小题， 每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
8.如图所示， 圆柱形管的底端固定一弹射器，弹射器上有一质量m1=1kg的小滑块，管和弹射器的总质量m2=2kg，滑块与管内壁间的滑动摩擦力大小为 0.4m1g。整个装置竖直静止在水平地面上。发射时，滑块离开弹射器瞬间距离上管口的距离为1.0m；滑块离开弹射器后能上升的最大高度为 1.4m，小滑块可视为质点且弹射时间极短， 每次弹射后滑块获得的初速度相等，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是
A．滑块从离开弹射器到第二次通过圆柱形管上端经历的时间为
B．滑块从离开弹射器到再次回到弹射器处经历的时间为
C．当滑块离开弹射器瞬间，对圆柱形管施加一个竖直向上的恒力 F， 为保证滑块不滑出管口， F的最小值为 24N
D．当滑块离开弹射器瞬间，对圆柱形管施加一个竖直向上的恒力 F， 为保证滑块不滑出管口，F的最小值为 20N
9.如图，真空中 x轴上关于O点对称的 M、N两点分别固定两异种点电荷，其电荷量分别为+Q1、-Q2，且Q1>Q2。取无穷远处电势为零， 则
A．只有 MN区间的电场方向向右
B．在 N点右侧附近存在电场强度为零的点
C．在 ON之间存在电势为零的点
D． MO 之间的电势差小于 ON之间的电势差
10.如图甲所示，将质量为m的小球以速度 v 竖直向上抛出， 小球上升的最大高度为h。若将质量分别为2m、3m、4m、5m的小球，分别以同样大小的速度 v0从半径均为 的竖直圆形光滑轨道的最低点水平向右射入轨道， 轨道形状如图乙、丙、丁、戊所示。小球视为质点， 在不计空气阻力的情况下，下列判断正确的是
A．只有质量为4m的小球能到达最大高度 h
B．只有质量为2m、4m的小球能到达最大高度 h
C．质量为2m的小球到达与圆心等高处时， 对轨道的压力大小为4mg
D．质量为3m的小球到达与圆心等高处时，处于超重状态
三、实验题： 共2小题，第11小题7分，第12小题8分，共15分。
11.某小组利用气垫导轨装置探究“做功与物体动能改变量之间的关系”。如图1中，遮光条宽度为 d， 光电门可测出其挡光时间：滑块与力传感器的总质量为 M， 砝码盘的质量为 m0，不计滑轮和导轨摩擦。实验步骤如下：
①调节气垫导轨使其水平，并取5个质量均为 m的砝码放在滑块上：
②用细绳连接砝码盘与力传感器和滑块，让滑块静止放在导轨右侧的某一位置， 测出遮光条到光电门的距离为 S；
③从滑块上取出一个砝码放在砝码盘中，释放滑块后，记录此时力传感器的值为 F，测出遮光条经过光电门的挡光时间 Δt；
④再从滑块上取出一个砝码放在砝码盘中，重复步骤③， 并保证滑块从同一个位置静止释放；
⑤重复步骤④，直至滑块上的砝码全部放入到砝码盘中。
请完成下面问题：
（1）若用十分度的游标卡尺测得遮光条宽度d如图3， 则 d= mm；
（2）滑块经过光电门时的速度可用 v= （用题中所给的字母表示，下同）计算；
（3）在处理步骤③所记录的实验数据时，甲同学理解的合外力做功为 W =FS， 则其对应动能变化量应当是 = ；
（4）乙同学按照甲同学的思路，根据实验数据得到 的图线如图4所示，则其斜率k= 。
12.用如图所示的实验装置来验证向心力公式。匀质小球由轻绳a和b分别系于一轻质木架上的A点和C点。当木架绕轴BC匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳 a 在竖直方向、绳在水平方向。两绳的 A、C端分别安装有拉力传感器1、2，重力加速度为 g，忽略空气的阻力，实验步骤如下：
A．实验之前，用游标卡尺测得小球的直径为 d，用刻度尺测得 a绳的长度为 la， b绳的长度为 lb；
B．使木架绕BC轴匀速转动，并带动小球在水平面内做匀速圆周运动，记录转 n圈对应的时间 t；
C．读出拉力传感器1、2的示数分别为 Fa、Fb；
D．当小球运动到图示位置时， 绳b被突然烧断，同时木架也立即停止转动，读出拉力传感器1在此瞬间的示数为 F0。
（1）小球的质量 m= ，做匀速圆周运动的周期 T= ；
（2）绳b被烧断之前小球做匀速圆周运动，若等式 成立，则向心力公式得到验证； （用Fa、Fb、n、t、g、lb和d表示）
（3）绳b被烧断之后的瞬间，若等式 成立，则向心力公式得到验证。（用F0、Fa、n、t、g、lb和d表示）
四、解答题： 共3小题， 第 13小题10分，第14小题11分，第15 小题18分，共39分。
13.一端弯曲的光滑绝缘轨道 ABN固定在竖直平面上，如图所示， AB段水平、BN段是半径为 R的半圆弧，有一个正点电荷固定在圆心O处。一质量为 m带正电小环，在水平恒力 作用下从C点由静止开始运动，到B点时撤去外力，小环继续运动，发现刚好能到达绝缘轨道上与圆心等高的 M点，已知 CB间距为 已知小环在圆轨道上时受到圆心处的点电荷的静电力大小为 2mg。求：
（1）小环从C运动到 M过程中，点电荷Q的电场力对它做的功；
（2）若水平恒力大小改为2F，则小环在能达到的最高点 N时的速度大小；
（3）小环在距离 B点 的D点以向右的初速度 运动，在静电力的作用下运动到 B点的速度恰好为0。若在 D点施加最小的恒定外力作用由静止开始运动，则小环在圆轨道上能到达的最大高度值多少？
14.如图所示， 足够长的斜面与水平面夹角为 37°，斜面上有一质量 M=3kg的长木板，斜面底端挡板高度与木板厚度相同。 m=1kg的小物块从空中某点以 v0=3m/s水平抛出，抛出同时木板由静止释放，小物块下降 h=0.8m 掉在木板前端，碰撞时间极短，可忽略不计，碰后瞬间物块垂直斜面的分速度立即变为零。碰后两者向下运动，小物块恰好在木板与挡板碰撞时在挡板处离开木板。已知木板与斜面间动摩擦因数 μ=0.5，木板上表面光滑，木板与挡板每次碰撞均无能量损失，g=10m/s2，求：
（1）碰前瞬间小物块速度大小和方向；
（2）木板至少多长小物块才没有从木板后端离开木板？
（3）木板从开始运动到最后停在斜面底端的整个过程中通过路程多大？
15.牛顿在前人研究的基础上，利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系起来，巧妙推导出太阳和行星之间的引力关系。
（1）行星围绕太阳的运动当做匀速圆周运动，已知行星的质量为 m，太阳的质量为 M，行星与太阳中心之间的距离为 r，请利用牛顿定律和开普勒定律导出太阳和行星之间的引力表达式
（2）牛顿思考月球绕地球运行的原因时，苹果偶然落地引起了他的遐想： 拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力，是否都与太阳吸引行星的力性质相同，遵循着统一的规律：平方反比规律？因此，牛顿开始了著名的“月—地检验”。
a.已知月球与地球的距离约为地球半径的60倍，如果牛顿的猜想正确，请你据此计算月球公转的向心加速度 a和苹果下落的加速度g的比值
b.在牛顿的时代，月球与地球的距离r′、月球绕地球公转的周期T′等都能比较精确地测定，请你据此写出计算月球公转的向心加速度 a 的表达式； 已知r'≈3.84×108m， T≈2.36×106s，地面附近的重力加速度g=9.80m/s2，请你根据这些数据估算比值 a； 与（1）中的结果相比较，你能得出什么结论？
c.假如有一颗在赤道上的苹果树，长到了月亮的高度。请你根据苹果的运动状态进行受力分析，在图中的树枝上画出一个长势符合物理规律的苹果，并推断如果树冠上的苹果被人用剪刀剪离树枝，苹果是否会落回地面？（分析过程中可忽略其它星球对苹果的作用）。