2022-2023学年铜陵市示范高中高一（下）期末试卷（含解析）

2022-2023学年铜陵市示范高中高一（下）期末试卷
物 理
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 在物理学的发展中，有许多科学家做出了重大贡献，下列说法中正确的是( )
A. 伽利略通过观察发现了行星运动的规律 B. 牛顿通过扭秤实验测量出了万有引力常量
C. 库仑通过扭秤实验测量出了静电力常量 D. 法拉第通过实验证实电场线是客观存在的
2. 在光滑水平面上有一质量为的物体，受几个共点力作用做匀速直线运动。现突然将与速度反方向的力水平旋转，则关于物体运动情况的叙述正确的是( )
A. 物体做速度大小不变的曲线运动
B. 物体做加速度为的匀变速曲线运动
C. 物体做加速度为的匀变速曲线运动
D. 物体做非匀变速曲线运动，其速度越来越大
3. 如图所示，真空中有两个固定的点电荷，电荷量分别为和，两点电荷与、两点在同一直线上，虚线是以点为圆心的圆，圆上各点的电势均为零，、两点在圆上，取无穷远电势为零，则( )
A. 、两点场强大小相等
B. 、两点场强均沿半径指向点
C. 沿直线从到电势先升高后降低
D. 试探电荷在点的电势能大于在点的电势能
4. 一列沿轴传播的简谐横波，在时的波形如图甲所示，、是介质中的两个质点，此时质点沿轴负方向运动。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A.

时，质点沿轴负方向运动
B. 内质点通过的路程为
C. 该波的波速为
D. 图乙可能为质点的振动图像
5. 军事演习中，点的正上方离地高处的蓝军飞机以水平速度投掷一颗炸弹攻击地面目标，反应灵敏的红军的地面高炮系统同时在点右方地面上点以速度斜向左上方发射拦截炮弹，两弹恰在、连线的中点正上方相遇爆炸，不计空气阻力，则发射后至相遇过程( )
A. 两弹飞行的轨迹重合 B. 初速度大小关系为
C. 拦截弹相对攻击弹做匀速直线运动 D. 两弹相遇点一定在距离地面高度处
6. 如图所示，水平金属板、组成的平行板电容器分别与电源两极相连，一带负电的质点以初速度从平行板电容器左侧进入，恰好能做匀速直线运动从右侧穿出。现将、两板均以左端为轴顺时针旋转一个相同的小角度，两金属板表面仍为等势面不考虑极板边界的电场，则关于电容器和带电质点的说法正确的是( )
A. 金属板一定接电源负极 B. 带电质点向右做变加速直线运动
C. 带电质点向右做匀加速直线运动 D. 带电质点向右下方做类平抛运动
7. 年月日为第八个“中国航天日”，主题是“格物致知，叩问苍穹”。关于天文、航天中涉及的物理知识，下列说法正确的是( )
A. 宇航员航天和卫星绕地球运行时，不受力的作用
B. 地球卫星绕地球做圆周运动时，其速率可能为
C. 地球从近日点向远日点运动过程中，运动速率将单调减小
D. 地球卫星的发射速度最小要达到
二、多选题（本大题共4小题，共24.分）
8. 如图所示，、两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接点和小球，让两个小球绕点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动，若绳上的拉力大小为，绳上的拉力大小为，，则 ( )
A. 球所受向心力为，球所受向心力为
B. 球所受向心力为，球所受向心力为
C. 球所受向心力为，球所受向心力为
D.
9. 如图所示，一根不可伸长的轻绳绕过两个轻质光滑小定滑轮、，一端与一小球连接，另一端与套在足够长的光滑固定直杆上的小物块连接，小球与小物块的质量均为，直杆与两定滑轮在同一竖直平面内，与水平面的夹角为，直杆上点与两定滑轮均在同一高度，点到定滑轮的距离为，重力加速度为，小球运动过程中不会与其他物体相碰，不计一切摩擦。将小物块从点由静止释放，则下列说法正确的是( )
A. 当小物块下滑距离为时，其速度大小为
B. 小物块能下滑的最大距离为
C. 当小物块下滑距离为时，小球的速度大小为
D. 运动过程中小物块、小球和地球组成的系统机械能守恒
10. 两个通电小球带电后相互排斥，如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个夹角、，且两球在同一水平面上。两球质量用和表示，所带电荷量用和表示。若已知，重力加速度为，则一定有关系( )
A. 两球一定带同种电荷
B. 一定小于
C. 一定大于
D. 若仅互换、两球的带电量，则、两球位置将不再处于同一水平线上
11. 一辆新能源汽车在平直的公路上由静止开始启动，在启动过程中，汽车瞬时速度及其牵引力的功率随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，图甲中前后两段直线均与中间曲线相切。已知汽车所受阻力恒定不变，在末汽车的速度恰好达到最大。下列说法正确的是( )
A. 汽车前的加速度为
B. 汽车的最大牵引力为
C. 汽车在匀加速运动过程中牵引力做的功为
D. 汽车在做变加速运动过程中的位移大小为
三、实验题（本大题共2小题，共14分）
12. 利用图装置做“验证机械能守恒定律”实验。
可以判断，连接重物的夹子应夹在纸带的______端填“左”或“右”
为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的____________
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、。
已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。设重物的质量为。从打点到打点的过程中，重物的重力势能减小量_________，动能增加量_________。
若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能，则可能的原因是：___________
13. 光电计时器同打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示；、分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从、间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为无摩擦的运动。
我们可以用带有光电门、的气垫导轨以及滑块和来验证动量守恒定律，实验装置如图乙所示，采用的实验步骤如下：
A.用天平分别测出滑块、的质量、；
B.调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；
C.在和间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，系统静止放置在气垫导轨上。
D.用游标卡尺测量小滑块的宽度，卡尺示数如图丙所示，读出滑块的宽度________。
E.按下电钮放开卡销，光电门、各自连接的计时器显示的挡光时间分别为和。滑块通过光电门的速度________，滑块通过光电门的速度________。结果保留三位有效数字
利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是________。用题中字母表示
四、计算题（本大题共3小题，共34分）
14. 电影流浪地球中，由于太阳即将毁灭，人类为了生存，给地球装上推进器，“驾驶”地球逃离太阳系，飞向比邻星系定居，泊入比邻星轨道，成为这颗恒星的卫星。地球绕比邻星做圆周运动的轨道半径为，周期为，比邻星的半径为，引力常量为忽略其他星球对地球的影响，求：
比邻星的质量；
比邻星表面的重力加速度。
15. 如图所示，两相同极板、的长度为，相距，为极板右边界，的右侧存在竖直向下的匀强电场，电场强度为。光滑绝缘圆弧轨道竖直放置，与在同一竖直线上，圆弧的圆心角，是竖直直径。小球以的水平速度从左侧飞入极板、，飞离极板后恰好从点沿切线方向进入圆弧轨道。已知小球质量，电荷量，重力加速度，，不计空气阻力。求：
小球在点的速度；
、极板间的电势差；
欲使小球沿圆弧轨道能到达最高点，半径的取值范围。
16. 如图所示，水平轨道与竖直光滑圆轨道相切于点圆轨道在点前后略错开，水平轨道段光滑、段粗糙，段长度为。水平轨道最右端点竖直固定一弹性挡板。质量为的小球以的速度从点进入水平轨道，与小球发生弹性碰撞后两小球均能运动到圆轨道上。小球恰能经过圆轨道最高点，小球沿圆轨道上升的最大高度与圆轨道半径之比为：。已知重力加速度，小球与挡板碰撞过程无能量损失，空气阻力不计。
求圆轨道的半径；
若小球与水平轨道间的动摩擦因数为，问小球运动过程中是否会脱离圆轨道，若不脱离，最终停下的位置与点间的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、开普勒通过观察发现了行星运动的规律，故A错误；
B、英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出了万有引力常量，故B错误；
C、库仑通过扭秤实验测量出了静电力常量，故C正确；
D、法拉第提出了电场线，但是电场线是虚拟的，实际中并不存在，故D错误．
故选：．
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查根据受力情况分析物体运动情况的能力。
【解答】
A、将与速度反方向的的作用力水平旋转时，该力与其余力的合力夹角为，这时物体的合力大小为，方向与速度的夹角为，物体做速度增大的曲线运动，故A错误。
、根据牛顿第二定律得加速度，所以物体做加速度为的匀变速曲线运动，速度增大，故B正确，CD错误；
故选：。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据电场线的分布疏密及电场线的方向可比较场强的大小与电势的高低；从而也就可以比较电势能的大小。
本题的分析关键是要抓住电场线的分布特点，即可正确解答。
【解答】
A.根据异种电荷电场线分布特点，可知、两点场强大小不相等，故A错误；
B.根据电场线与等势线相互垂直，可知、两点场强方向均沿半径指向点，故B正确；
C.所在位置电势最低，且圆上各点的电场线均指向点，则沿直线从到电势先降低后升高，故C错误；
D.圆上各点的电场线方向均指向点，则，可知试探电荷在点的电势能小于在点的电势能，故D错误。
故选B。

4.【答案】
【解析】A.因质点沿轴负方向运动，则质点左侧的质点先振动，所以波沿轴正方向传播，是半个周期，即再经过半个周期质点沿轴正方向运动，故A错误；
B.是个周期，质点通过的路程，故B错误；
C.由速度公式得，故C错误；
D.由题图甲可知，时质点从平衡位置沿轴负方向运动，所以题图乙可能为质点的振动图像，故D正确。
故选D。
本题考查振动图像与波形图的关系。
已知质点的振动方向，利用同侧法可以判断波的传播方向，由波动图像读出波长，由振动图像读出周期，可求出波速。
波的图像往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系，同时要分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况。
5.【答案】
【解析】解：、两弹在、连线的中点正上方相遇，只能说明末位置相同，不能说明运动轨迹重合，故A错误．
B、由于两弹恰在、连线的中点正上方相遇，说明它们的水平位移大小相等，又由于运动的时间相同，所以它们在水平方向上的速度相同，即，所以，故B错误．
C、两弹都只受到重力，都做匀变速运动，加速度相同，所以拦截弹相对攻击弹做匀速直线运动，故C正确．
D、根据题意只能求出两弹运动时间相同，但不知道拦截炮弹竖直方向初速度的具体值，所以不能判断两弹相遇点距离地面的高度，所以D错误．
故选：
炸弹做的是平抛运动，解决平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动．
拦截炮弹做的是斜抛运动，它在水平方向上也是匀速直线运动，但在竖直方向上是竖直上抛运动．
平抛运动和斜抛运动在水平方向都是匀速直线运动，不同的是在竖直方向上的运动，但在竖直方向上的加速度是一样的，都是重力加速度．
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查带电粒子在平行板电容器中匀强电场电场力作用下运动问题，需要了解平行板电容器电场的性质，理解匀强电场电场力的特点，结合对带电粒子受力情况的分析，进行解答。
解答本题关键是理解两板旋转一个相同的小角度后，新的电场力大小，方向分别如何。
【解答】
A.带负电质点恰好能在板间做匀速直线运动，需所受电场力与重力平衡，方向竖直向上，则金属板一定接电源正极，故 A错误；
如两板旋转相同的小角度为，两板间距为，则旋转之前质点受力平衡，即
旋转之后质点受电场力垂直两板，也顺时针旋转角度为，大小为，电场力竖直方向分力为，即质点竖直方向继续受力平衡，
所以两板旋转相同的小角度后，质点在电场力水平分力作用下向右做匀加速直线运动，故C正确，BD错误。
7.【答案】
【解析】A.宇航员和卫星绕地球运行时受万有引力，故A错误；
B.地球卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力
得
卫星得速率应小于近地卫星，而近地卫星的得线速度大小等于 ，所以卫星速率不可能为，故B错误；
C.地球从近日点向远日点运动过程中根据开普勒第二定律可知运动速率逐渐减小，故C正确；
D.地球卫星得最小发射速度为 ，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
两球做圆周运动，角速度相等，球靠拉力提供向心力，球靠两个拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出拉力大小之比。
解决本题知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解。
【解答】
小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，设角速度为，球靠绳上的拉力提供向心力，则球做圆周运动的向心力为，球靠和绳上两个拉力的合力提供向心力，则球做圆周运动的向心力为．
由牛顿第二定律，对球有，对球有，已知，联立各式解得故C、D正确，、B错误．
9.【答案】
【解析】
【分析】
将小物块的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度等于小球的速度，根据系统机械能守恒求出小物块下滑距离为时小物块和小球的速度大小；当小物块下滑到最大距离时，速度为零，根据系统机械能守恒求小物块能下滑的最大距离；在运动的过程中，对、两物体组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒。
【解答】
设小物块下滑距离为时的速度大小为，此时小球的速度大小为，则
，
解得，，故AC正确。
B.设小物块能下滑的最大距离为，此时小球升高的高度为。
根据余弦定理有，根据机械能守恒定律有，
解得，故B错误。
D.运动过程中，对小物块、小球和地球组成的系统，只有重力和系统内的弹力做功，所以机械能守恒，故D正确。
故选ACD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了库仑定律；本题关键是对小球受力分析，根据平衡条件得到电场力表达式，然后再结合牛顿第三定律进行分析判断。
两球相互排斥，故带异种电荷，根据牛顿第三定律可知相互排斥力相等，与带电量无关；再根据平衡条件得到排斥力的表达式进行分析。
【解答】
两个球相互排斥，故一定带同种电荷；
对，水平方向
竖直方向
得
同理对分析可得
解得
库仑力与两者带电量乘积有关，与各自电量无关，即使仅互换、两球的带电量，则、两球位置将处于同一水平线上，则AB正确，CD错误；
故选AB。

11.【答案】
【解析】A.汽车前的加速度为
故A正确；
B.汽车做匀加速运动的牵引力最大，则有
故B错误；
C.汽车在匀加速运动过程中牵引力做的功为

其中
，
解得

故C错误；
D.内汽车做变加速运动，根据动能定理得
其中在汽车匀速阶段有

在汽车匀加速阶段有

解得
， ，
故D正确。
故选AC。
12.【答案】左；；；；重物的质量太小或摩擦阻力太大。
【解析】
【分析】
重物速度越来越大，计数点间隔越来越大；
验证机械能守恒，需要比较重力势能的减少量与动能增加量的关系；
根据平均速度等于中间时刻瞬时速度求出打点时的速度，从而求得重力势能减小量和动能增加量；
实验误差的来源主要是因为重物下落过程中存在阻力。
解决本题的关键是掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用。
【解答】
因为重物速度越来越大，故计数点间隔越来越大，可知连接重物的夹子应夹在纸带的左端；
验证机械能守恒，需要比较重力势能的减少量与动能增加量的关系，故A正确，BC错误。
故选A。
根据平均速度等于中间时刻瞬时速度，可求出打点时的速度：
重物的重力势能减小量：
动能增加量：
若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能，则可能的原因是：重物的质量太小或摩擦阻力太大。
故答案为：左；；；；重物的质量太小或摩擦阻力太大。
13.【答案】；；；。
【解析】滑块的宽度应该是主尺的示数与副尺的示数的和，而副尺共有个小格，即精确到，由于第三个小格与主尺刻度线对齐，故读数为，所以滑块的宽度为；
滑块通过光电门的速度大小；
滑块通过光电门的速度大小；
由于系统水平方向所受合外力为，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为，故在释放后系统的动量仍然为，则有。
14.【答案】解：地球绕比邻星运动，万有引力提供圆周运动向心力有
解得比邻星的质量
在比邻星表面重力与万有引力相等，则有
解得比邻星表面的重力加速度。
答：比邻星的质量为；
比邻星表面的重力加速度为。
【解析】关键地球绕比邻星做圆周运动的轨道半径和周期可以求得线速度，再根据万有引力提供圆周运动向心力求得比邻星的质量；
根据比邻星的质量和半径由万有引力等于重力求得比邻星表面的重力加速度。
本题是万有引力在天体运动中的应用，主要从星球表面重力与万有引力相等和万有引力提供环绕天体圆周运动向心力两方面入手求解。
15.【答案】解：在点速度；
小球在平行金属板间做类平抛运动，带电粒子在平行板中运动时间为
在点，竖直分速度，解得
由牛顿第二定律得，又
解得；
若小球能到达最高点，且不会脱离轨道，在此过程中，由动能定理得
小球能到最高点，需在点满足
解得。

【解析】根据运动的分解求解；
小球在平行金属板间做类平抛运动，根据类平抛运动的规律及牛顿第二定律求解；
根据动能定理结合通过最高点的临界条件求解。
分析清楚带电小球的受力及运动过程，明确临界条件是关键。
16.【答案】解：设圆轨道半径为，小球的质量为，小球经过圆轨道最高点时由重力提供向心力有，
小球沿圆轨道上升过程，由动能定理有
，
可得碰后瞬间小球的速度，
小球沿圆轨道上升过程，由动能定理有
，
可得碰后瞬间小球的速度
小球、碰撞过程满足动量守恒定律和机械能守恒定律，有
，
，
可得
综合解得，，．
若小球与挡板碰后恰好能运动到圆心等高处，由动能定理有，
解得，
故若要小球在圆轨道上运动时不脱离圆轨道，有
，
，所以不脱离。
小球与挡板碰撞次后向左滑行的过程停在段，有
，
解得，其中，
代入数据得：
【解析】本题考查了竖直面的圆周运动、动能定理、弹性碰撞等知识点，关键是要认真分析物理过程，把复杂的物理过程分成几个小过程并且找到每个过程遵守的物理规律，列出相应的物理方程解题。
小球恰能经过圆轨道最高点，在最高点由重力恰好提供向心力，据此列式，再由动能定理分析小球沿圆轨道上升过程，可求出、碰后的速度，再根据弹性碰撞的规律分析、的碰撞过程即可得出结论。
当小球恰好能运动到圆心等高处时，根据动能定理求出动摩擦因数，与题给的动摩擦因数比较即可确定是否会脱离。
根据动能定理分析最终停下的位置与点间的距离。
第1页，共17页