陕西省西安市莲湖区2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（含答案）

西安市莲湖区2023-2024学年高一下学期期末考试物理
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
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。
4.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、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.下列说法正确的是（ ）
A.静电力常量为
B.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0
C.存在电荷量为的带电粒子
D.一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和可能增加
2.如图所示，曲线表示足球（视为质点）在空中飞行的轨迹，其中一条虚线是轨迹的切线。下列表示足球在飞行过程中所受重力和空气阻力的示意图，正确的是（ ）
A. B. C. D.
3.甲、乙、丙三个相同的带电导体球，电荷量分别为+1C、-3C和-5C，先使甲与乙接触，然后使乙与丙接触，最终乙的电荷量为（ ）
A.-4C B.-3C C.-2C D.-1C
4.如图所示，西安欢乐谷摩天轮高达131.4m，外观极具未来感和科幻感，在蓝天的映衬下璀璨夺目。已知当该摩天轮以某一周期做匀速圆周运动时，乘坐该摩天轮的某同学的向心力大小为F，若在其他情况不变的情况下，仅将该摩天轮做匀速圆周运动的线速度大小变为原来的两倍，则此时该同学的向心力大小为（ ）
A. B. C. D.
5.若高铁在平直铁轨上运行时受到的阻力大小，其中k为常量，v为高铁运行的速度，当高铁以某一速度匀速行驶时，发动机的功率为P，则当高铁的运行速度增大为原来的两倍时，发动机的功率为（ ）
A.2P B.4P C.8P D.16P
6.在某一点电荷产生的电场中，A、B两点的电场强度方向如图所示，则A、B两点的电场强度大小之比为（ ）
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶4 D.4∶1
7.假设某宇航员登月后，在月球表面完成下面的实验：在竖直固定光滑圆轨道内部最低点静止放置一可视为质点的小球，如图所示，当给小球一大小为v的瞬时速度时，小球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动。已知圆轨道的半径为r，月球的半径为R，则月球的第一宇宙速度为（ ）
A. B. C. D.
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.电场强度是描述电场的重要概念，电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，电场可以用电场线描述，下列关于电场和电场线的说法，正确的是（ ）
A.电场是客观存在的，电场线是虚拟的
B.电场是虚拟的，电场线是客观存在的
C.同一电场内，电场线越密的地方电场越强
D.同一电场内，电场线越密的地方电场越弱
9.如图所示，原长为l、劲度系数为k的轻弹簧竖直固定在水平地面上，质量为m的小铁球（视为质点）从弹簧正上方距弹簧顶端高度为h处由静止下落，与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为x时，小铁球下落到最低点。重力加速度大小为g，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A.小铁球重力势能的减少量与零势能面的选取有关
B.当弹簧的压缩量为时，小铁球的动能最大
C.弹簧弹性势能的最大值为
D.小铁球在最低点时的加速度大小为
10.飞镖比赛中，某选手先后将三支飞镖a、b、c由同一位置水平投出，三支飞镖插在竖直靶上的状态如图所示。不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A.飞镖a在空中运动的时间最短
B.飞镖c投出的初速度最大
C.三支飞镖镖身的延长线交于同一点
D.飞镖b插在靶上的位置一定在飞镖a、c插在靶上的位置的正中间
三、非选择题：共57分。
11.（8分）学校物理兴趣小组用如图甲所示的装置探究平抛运动的规律。
（1）小球a沿水平方向抛出，同时小球b自由落下，用频闪仪拍摄上述运动过程。图乙为某次实验的频闪照片，在误差允许的范围内，根据任意时刻a、b两小球的竖直高度相同，可判断小球a在竖直方向上做________运动；根据小球a相邻两位置水平距离相等，________（填“能”或“不能”）判断小球a在水平方向做匀速直线运动。
（2）实验中拍摄到小球a做平抛运动的照片如图丙所示，图丙中每小格的边长为5cm，并选定了小球a在运动过程中的A、B、C三个位置。取重力加速度大小。小球a做平抛运动的初速度大小为________m/s，通过B点时的速度大小为________m/s。（结果均保留两位有效数字）
12.（8分）学校物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，当地的重力加速度大小为g。
（1）实验室有电磁打点计时器和电火花计时器，为减小实验误差，应优先选用________（填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”）。
（2）实验中得到的一条纸带如图乙所示，O为打出的第一个点，A、B、C为依次打下的点，根据纸带上的数据，打点计时器打B点时，重物的速度大小为________；从重物开始下落到打点计时器打下B点，重物重力势能的减少量________，重物动能的增加量________。若在实验误差允许的范围内满足，则机械能守恒定律得到验证。
13.（11分）如图所示，用长度为L的轻质绝缘细绳系住质量为m的带电小球（视为质点），并将带电小球悬挂于电场强度为E的匀强电场中，带电小球静止时，细绳向左偏离竖直方向的角度为θ。重力加速度大小为g，不计空气阻力。
（1）判断小球的电性（不用说明理由）；
（2）求小球所带的电荷量q；
（3）若撤去电场，求小球到达最低点时的速度大小v。
14.（13分）天体运动中，将两颗彼此相距较近的恒星称为双星，它们在万有引力作用下间距始终保持不变，并沿半径不同的同心轨道做匀速圆周运动。某双星系统运动的角速度大小为ω，双星间距为L，引力常量为G。
（1）求双星的质量之和；
（2）若已知其中一颗恒星的质量为，求该恒星的线速度大小。
15.（17分）如图所示，足够长的水平桌面上有一质量M=1kg、长度L=1.5m的木板，木板左端放一质量m=2kg的物块（视为质点），初始时木板右端到桌子右边缘处挡板的距离x=0.5m，挡板顶端A点与木板上表面齐平；在桌子右侧竖直面内固定一光滑圆弧轨道，其圆心O和木板上表面在同一水平线上，且A、O、C三点在同一直线上，C点是AO的延长线与轨道的交点，B为轨道的一个端口，OB与竖直线的夹角θ=37°。现用大小F=12N的恒力水平向右拉物块，当木板碰到挡板时，物块恰好到达木板的右端，此时撤去该恒力，一段时间后物块恰好从B点无碰撞地进入圆弧轨道。物块与木板以及木板与桌面间的动摩擦因数分别为、，取重力加速度大小，，，不计空气阻力。
（1）求撤去该恒力时物块的速度大小以及此时木板的速度大小；
（2）求圆弧轨道的半径R；
（3）请通过计算判断物块能否通过圆弧轨道的最高点D。
西安市莲湖区2023-2024学年高一下学期期末考试
参考答案
1.B 2.C 3.B 4.D 5.C 6.A 7.D 8.AC 9.BC 10.BC
11.（1）自由落体 能
（2）1.5 2.5
12.（1）电火花计时器
（2）
13.解：（1）小球带负电。（3分）
（2）根据物体的平衡条件有
解得。
（3）根据动能定理有
解得。
14.解：（1）根据万有引力提供向心力有
又
解得
（2）设另一颗恒星的质量为，有
又，
且
解得
15.解：（1）在该恒力作用的过程中，对物块，
根据动能定理有
解得
对木板，根据动能定理有
解得。
（2）将物块到达B点的速度v分解，如图所示，可得速度v的竖直分量大小
设A、B两点的高度差为h，有
根据几何关系可得
解得。
（3）假设物块能到达D点，且到达D点时的速度大小为，对物块从A点运动到D点的过程，
根据机械能守恒定律有
解得
设物块恰好能通过D点的速度大小为，有
解得
因为，所以假设不成立，物块不能通过圆弧轨道的最高点。