山西省太原市2023-2024学年高一下学期期末学业诊断物理试题（含答案）

太原市2023-2024学年高一下学期期末学业诊断
物理试卷
（考试时间：下午4：10—5：40）
说明：本试卷为闭卷笔答，答题时间90分钟，满分100分。
一、单项选择题：本题包含10小题，每小题3分，共30分。请将正确选项前的字母填入表内相应位置。
1．关于动能，下列选项正确的是（ ）
A．物体做曲线运动，动能一定变化 B．物体的速度变化越大，动能变化越大
C．两物体动能相同，速度的大小也一定相同 D．洒水车在匀速向前洒水的过程中，动能在减小
2．关于做功，下列选项正确的是（ ）
A．作用力做正功时，其反作用力一定做负功
B．物体的位移为零，一定没有力对物体做功
C．摩擦力可能对物体做正功、做负功或不做功
D．物体在多个分力的作用下发生了一段位移，每个分力都对物体做功
3．如图所示，排球运动员朱婷在训练中垫球，排球离开手臂后先竖直向上运动，又竖直向下落回原位置。在此过程中，下列选项正确的是（ ）
A．空气阻力对排球做负功 B．合外力对排球所做总功为零
C．排球的重力势能先减小后增大 D．排球升、降过程中，在同一位置的动能相同
4．如图所示，轻弹簧竖直自然放置，下端固定在水平地面上。质量为的小球在弹簧正上方一定高度处由静止释放，小球从接触弹簧并竖直向下运动到最低点的过程中，下列选项正确的是（ ）
A．小球的机械能守恒 B．小球的动能一直减小
C．弹力对小球先做正功，后做负功 D．小球在最低点受到的弹力一定大于
5．2024年5月3日，“嫦娥六号”进人周期、距月球表面高度处的圆形轨道，绕月球做匀速圆周运动。已知月球半径为，引力常量为，下列选项正确的是（ ）
A．月球的密度为
B．月球的质量为
C．“嫦娥六号”在地球上的发射速度大于地球的第二宇宙速度
D．“嫦娥六号”在月球该轨道上的运行速度小于月球的第一宇宙速度
6．如图所示，球沿固定光滑斜面向下运动，球斜向下抛出，初速度相同、初始位置高度相同。在两球运动到地面的过程中，下列选项正确的是（ ）
A．动量的变化量相同 B．受到重力的冲量相同
C．到达地面瞬间速度的大小相等 D．到达地面瞬间重力的功率相等
7．如图卫星发射时，先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的点调整速度进入转移轨道，在转移轨道上的远地点调整速度进入目标轨道。已知引力常量为，地球质量为，近地轨道半径为。若变轨前后卫星质量不变，下列选项正确的是（ ）
A．卫星在转移轨道上经过点时速度的大小为
B．卫星在转移轨道上的周期大于在目标轨道上的周期
C．卫星在目标轨道上的机械能大于在近地轨道上的机械能
D．卫星在近地轨道上点需要点火向前喷气减速后才能进人转移轨道
8．卡文迪什通过实验测得了引力常量，从而开启了估算星球质量的时代。若已知引力常量，下列选项正确的是（ ）
A．由月球绕地球运行的速度和周期，可计算月球质量
B．由地球绕太阳运行的角速度和轨道半径，可计算太阳质量
C．由火星自转周期及火星绕太阳运行的轨道半径，可计算火星质量
D．由月球表面重力加速度和月球绕地球运行的轨道半径，可计算月球质量
9．如图所示为竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，小球在水平推力的作用下，以不变的速率由点沿圆弧移动至点，下列选项正确的是（ ）
A．重力的瞬时功率保持不变 B．支持力的瞬时功率一直减小
C．推力的瞬时功率一直减小 D．合外力的瞬时功率始终为零
10．星球的质量为星球的质量为中心之间的距离为在相互间的万有引力作用下，绕点做匀速圆周运动。若不考虑其他星体对的作用力，引力常量为，下列选项正确的是（ ）
A．的动量相同 B．的动能之比为
C．的动能之和为 D．的向心力之比为
二、多项选择题：本题包含5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。全部选对的得3分，选不全的得2分，有错者或不答的得0分。请将正确答案填入下表内。
11．如图所示，钢球以的速度在光滑水平面上向右运动，碰到坚硬的墙壁后反向弹回，沿着同一直线以的速度水平向左运动。在上述过程中，下列选项正确的是（ ）
A．钢球的动能变化量为零 B．钢球的动量变化量为零
C．墙壁对钢球的弹力做负功 D．墙壁对钢球的弹力的冲量水平向左
12．格林童话《杰克与豌豆》中，杰克种下的神奇豌豆一直竖直向上生长。若豌豆长在地球赤道上，豆秧与赤道共面且上面结有与地球相对静止的三颗同质量果实1、2、3，果实2处在地球同步静止轨道上。下列选项正确的是（ ）
A．三颗果实中，果实3的动能最大
B．果实1自然成熟脱离豆秧后，将做离心运动
C．果实2自然成熟脱离豆秧后，与豆秧保持相对静止
D．果实2、3的加速度与地球表面的重力加速度的大小关系为
13．质量为的物块静止于水平面上，时刻施加一水平拉力，拉力随时间变化的关系如图所示，物块与水平面之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。下列选项正确的是（ ）
A．重力的冲量始终为零
B．时物块的动量为零
C．内摩擦力冲量的大小为
D．时物块动量的大小为
14．若海王星和地球都可看作是质量均匀分布的球体，海王星的质量是地球的17倍，半径是地球的4倍。下列说法正确的是（ ）
A．海王星的密度是地球密度的倍
B．海王星的自转周期是地球自转周期的倍
C．海王星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍
D．海王星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的倍
15．山西运城生产的“大运”电动出租车空间大、性价比高，某次该汽车在平直公路上试车的图像如下。已知汽车质量为，限定最大功率为匀加速阶段的加速度为时刻汽车达到限定的最大功率并保持功率不变，运动过程中阻力恒定。下列选项正确的是（ ）
A．图像中
B．汽车受到的阻力为
C．汽车在内，牵引力保持不变
D．汽车在内，牵引力做的功为
三、实验题：本题包含2小题，共14分。将答案填在题中横线上或按要求作答。
16．（6分）某物理小组用图甲所示的装置验证合外力做功与动能变化的关系。装好纸带后将木板的一端垫高平衡小车受到的摩擦力。接通电源，由静止释放小车，打出如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取连续打下的三个点，测得它们到起始点的距离分别为。已知砝码和托盘的质量为，小车的质量为，重力加速度大小为，打点计时器打点的周期为。
若以组成的系统为研究对象，以砝码、托盘的重力为系统受到的合外力，请回答以下问题：
（1）打下点时，系统的动能____________，从打下点到打下点的过程中，合外力对系统做的功____________；
（2）若平衡摩擦力时木板倾角过大，则（1）中____________（选填“大于”“等于”或“小于”）。
17．（8分）为验证机械能守恒定律，某小组设计出如图甲所示的实验装置。在量角器中心点固定细线的一端，在细线的另一端拴连一质量为的小球，当小球静止到最低点时，细线与量角器的零刻度线重合，小球球心与零刻度线下光电门的中心重合，重力加速度为，小球直径为。
请回答以下问题：
（1）若小球通过光电门的时间为，此位置处小球速度的大小可表示为____________；
（2）若细线与竖直方向的夹角为点到球心的长度为，小球从静止下摆至最低点的过程中，重力势能的减小量____________，小球在该过程中动能的增加量____________，若则说明：____________；
（3）为减小实验误差，改变释放小球时细线与竖直方向的夹角，多次记录实验数据，作出如图乙所示随变化的图像。若小球下摆过程中机械能守恒，图像斜率____________。
四、计算题：本题包含5小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
18．（7分）如图所示，在某次演习中，轰炸机沿水平方向以的速度投放了一枚质量为的炸弹，炸弹恰好垂直坡面击中山坡上的目标，若空气阻力不计，山坡的倾角，重力加速度取。求：
（1）炸弹击中目标时的动能；
（2）炸弹下降的高度。
19．（7分）2024年5月20日11时06分，“北京三号星星座”卫星进人预定轨道围绕地球做匀速圆周运动，卫星的轨道半径为。已知地球质量为、半径为、自转周期为，引力常量为。求：
（1）卫星运行速度的大小；
（2）地球两极处重力加速度的大小与地球赤道处重力加速度的大小。
20．（8分）如图所示，外壁光滑、半径为的四分之一柱体固定在水平桌面上，柱体左侧下端固定有水平光滑轻杆。一轻绳跨过柱体，两端分别拴连质量相等的小球套在轻杆上，与桌面的夹角为。现将同时由静止释放，沿轻杆水平向右运动，沿竖直方向向下运动，绳子始终绷紧，在同一竖直平面内且始终未落地。可视为质点，重力加速度为，当运动到点正下方且未与柱体碰撞时，求：
（1）速度的大小；
（2）速度的大小。
21．（9分）如图所示，竖直平面内光滑细管弯成的圆弧形轨道半径，质量的小球在最高点受到轻微扰动，由静止沿管道从右侧滑下。小球经最低点从管道点飞出后恰好垂直打在竖直墙面上的点（图中未画出），与的夹角。已知小球直径远小于且可视为质点，重力加速度取。求：
（1）小球到达点时，管道对小球弹力的大小和方向；
（2）之间的高度差。
22．（10分）如图所示，倾角为、高为的斜面固定在水平地面上，其底端固定一垂直斜面的挡板，轻质弹簧一端固定在挡板上，另一端与质量为的物块接触但不粘连，与斜面的动摩擦因数。用外力将沿斜面缓慢下压，使弹簧上端压缩到点，撤去外力后由静止沿斜面向上运动，脱离弹簧又运动一段距离，恰好到达斜面最高点。已知间距离为，重力加速度为可视为质点。更换质量为、材料相同的另一物块，用仍将弹簧上端压缩到点，由静止释放，求：
（1）弹簧被压缩到点时弹性势能的大小；
（2）从离开弹簧到落地过程中的最小速度；
（3）到达地面时的动能。
2023～2024学年第二学期高一年级期末学业诊断
物理参考答案及评分建议
一、单项选择题：本题包含10小题，每小题3分，共30分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
选项 D C A D D C C B D C
二、多项选择题：本题包含5小题，每小题3分，共15分。
题号 11 12 13 14 15
选项 AD BCD CD AC ABD
三、实验题：共14分。
16．（1） （2）大于
17．（1） （2） 在实验误差允许的范围内，小球的机械能守恒
（3）
四、计算题：共41分。
18．（1）炸弹击中目标时的速度
动能
（2）炸弹从投放到击中目标
19．（1）北京三号星星座的质量为，万有引力提供向心力
（2）设地球两极处重力加速度为，物体的质量为，由万有引力提供重力
设地球赤道处重力加速度为，由万有引力提供重力和向心力
20．（1）小球运动到点的正下方时，小球的速度为，小球的的速度为
（2）小球运动到点的正下方时，小球的质量为，小球下将的距离为，由几何关系
小球组成的系统机械能守恒
21．（1）由到，由动能定理
在点，管道对小球的弹力为
方向沿方向
（2）小球在的水平分速度为
从到，由动能定理
22．（1）物块由到，由能量守恒
（2）物块到达点时的速度为，由能量守恒
物块离开点后做斜上拋运动，在最高点时速度最小
（3）物块到达地面时的动能为，由机械能守恒