陕西省西安市铁一中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题（含答案）

西安市铁一中学2023-2024学年高一下学期期末考试
物 理 试 卷
时间： 90分钟 满分： 100分
一、选择题：（本题共12小题，每小题4分，共48分。1-8题为单选题；9-12题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1.根据部分电路欧姆定律，下列判断正确的有（　　）
A．导体两端的电压越大，电阻就越大
B． 由可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比
C．比较几只电阻的I-U图象可知，电流变化相同时，电压变化较小的图象是属于阻值较大的那个电阻的
D．导体中的电流越大，电阻就越小
2.M、N是某电场中一条电场线上的两点，一个电子从M点以一定的初速度向N点运动，电子仅受电场力的作用，其电势能随位移变化的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．电子的速度在不断地减小 B．电子的加速度在不断地增大
C．M点的电场强度大于 N点的电场强度 D．M点的电势高于 N点的电势
3.下列关于运动物体所受合外力做的功和动能变化的关系正确的是（　　）
A．如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零
B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零
C．物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化
D．物体的动能不变，所受合外力一定为零
4.如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个不等量异种点电荷+4Q、-Q，顶点为a、b、c、d的正方形虚线框边长为L，-Q位于其几何中心。e、f两点为虚线框与x轴的交点。规定无穷远处电势为0，则（　　）
A． a、b两点电势相等 B．b、c两点处的电场强度相同
C．e点电势低于 f点电势 D．负试探电荷在 a点的电势能大于其在 e点的电势能
5.有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况。如图所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为 10cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ=0.314Ω·m，在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U=100V， I=100mA， 则该钻孔的深度为（　　）
A． 50m B． 100m C． 1000m D． 2000m
6.某校天文小组通过望远镜观察木星周围的两颗卫星 a、b，记录了不同时刻 t两卫星的位置变化，如图甲。现以木星中心为原点，测量图甲中两卫星到木星中心的距离 x，以木星的左侧为正方向，绘出x-t图像如图乙。已知两卫星绕木星做近似圆周运动，忽略在观测时间内观察者和木星的相对位置变化，由此可知（　　）
A． a公转周期为t0 B． b公转周期为2t0
C．a公转的角速度比 b的小 D．a公转的线速度比b的大
7.如图所示，光滑斜面底端有一固定挡板，轻质弹簧下端连接在挡板上，上端放置一个小物块，小物块处于静止状态。现对小物块施加一个沿斜面向上的恒力F（FA．物块获得的最大动能为
B．物块增加的机械能为
C．开始时，弹簧中的弹性势能为
D． 当物块与弹簧分离时， 重力的瞬时功率为mgvsinθ
8.2024年2月23日，“长征5号”遥七运载火箭搭载通信技术试验卫星十一号发射成功，被誉为龙年首发。卫星进入地球同步轨道后，主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是（　　）
A．地球同步卫星可以静止在北京上空
B．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的
C．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的
D．若忽略地球的自转效应，则同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的
9.如图，平行板电容器与电压为U的直流恒压电源相连，改变电容器极板间距离d，待电路稳定后，带正电的粒子质量为m、电荷量为q，从靠近左板处由静止释放，测得粒子从出发至右板所用的时间为 t，到达右板的速度大小为 v，重复上述过程，完成多次实验。板间电场可视为匀强电场，粒子所受重力忽略不计。下列图像正确的是（　　）
10.某机场利用如图甲所示的传送带将行李箱从飞机上运送到地面，传送带以恒定速率沿逆时针方向运行。在t=0时，将质量m=10kg的小行李箱轻放在传送带上A点， t=1.5s时小行李箱从B点离开传送带，其v-t图像如图乙所示，重力加速度g取10m/s2， 则（　　）
A． 传送带的倾角为30°
B． 0~0.5s内的摩擦力大小为40N
C． 0~0.5s内合力对小行李箱做功为125J
D． 0~1.5s内摩擦力对小行李箱做功为-100J
11.2024年中国载人航天发射有4次发射任务和2次回收任务。中国载人登月将加速稳步推进，探测器升空后，先在近地轨道1上环绕地球飞行，再调整速度进入地月转移轨道，然后再一次调整速度在环月轨道2上环绕月球飞行，轨迹如图所示。已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，环月轨道2距离月球表面的高度为月球半径的。下列判断正确的是（　　）
A．探测器在地月转移轨道上无动力奔月的过程中，动能先减小后增大
B．月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值约等于4.5
C．月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的比值约等于0.2
D．相等时间内，探测器在轨道1 上与地心连线扫过的面积是轨道2 上与月心连线扫过的面积的倍
12.如图所示，一半径为R的光滑圆弧槽固定在水平面上，可视为质点的小球由与圆心O等高的位置无初速释放。以水平面为重力势能零势能面，则下列说法不正确的是（　　）
A．小球的动能和重力势能相等时，小球与0点的连线与水平方向的夹角为45°
B．小球的动能和重力势能相等时，小球下落的高度为
C．小球的动能为重力势能2倍时，小球与0点的连线与水平方向的夹角为60°
D．小球的动能为重力势能2倍时，小球下落的高度为
二、非选择题：（共52分）
13.某同学用如图所示的实验装置验证系统机械能守恒定律。实验操作步骤如下：
①用天平测出滑块和遮光条的质量 M、钩码的质量m；
②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块；
③测量遮光条中点与光电门光源之间距离L及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间t；
④重复以上实验多次。
根据上述实验操作过程，回答下列问题：
实验测量得滑块和遮光条的质量M=300.0g、钩码的质量m=100.0g、遮光条宽度d=0.48cm，某次实验中滑块静止时遮光条中点与光电门光源之间距离L=86.00cm，遮光条遮光时间t=3.00ms， 当地重力加速度g=9.8m/s2。则遮光条通过光电门时v= m/s，测量过程中系统重力势能的减少量ΔEp= J，滑块和钩码增加的动能总和为ΔEk= J。（结果均保留三位有效数字）
14.（6分）某同学用如图所示的电路观察电容器的充电放电现象。所用器材有：电源 E、电流表A、电压表V、电容器C、定值电阻 R、单刀双掷开关S、导线若干。
①将图中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的I-t图像是 。
②将图中的电压表换成电压传感器，可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线，如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为Um，利用数据处理软件得到U-t图线与坐标轴围成的面积为S0。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C= 。（用题中已知物理量Um、R和S0表示）
15.（10分）机械臂广泛应用于机械装配。若某质量为m的工件（视为质点）被机械臂抓取后，在竖直平面内由静止开始斜向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，运动方向与竖直方向夹角为θ，提升高度为h，如图所示。
（1）提升高度为h时，工件的速度大小；
（2）在此过程中，工件运动的时间及合力对工件做的功。
16.（14分）“路亚”是一种钓鱼方法，用这种方法钓鱼时先把鱼饵通过鱼线收到鱼竿末端，然后用力将鱼饵甩向远处。如图所示，钓鱼爱好者在 a位置开始甩竿，鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，最后落在距b水平距离 s =16m的水面上。已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成53°角，鱼饵的质量为m=0.03kg。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕O点转动，且O离水面高度 h=1.6m、到鱼竿末端鱼饵的距离 L=1.6m。鱼饵从b点抛出后，忽略鱼线对其作用力和空气阻力，重力加速度 g取10m/s2，已知sin53°=0.8，cos53°=0.6。求：
（1）鱼饵在 b点抛出时的速度大小；
（2）释放鱼线前，鱼饵在b点受鱼竿作用力的大小和方向；
（3）从a到b的甩竿过程，鱼竿对鱼饵做的功W。
17.（14分）如图所示， 金属板 AB和CD水平放置， 中间开有小孔O1、O2，两板之间加有加速电压U0。金属板 EF和GH均是以O点为圆心， 半径为3R和R的同心圆弧板，O3O4也是以O点为圆心的圆弧，且到两金属板距离相等，两板之间加有电压。长2R的金属板 MN、PQ水平放置，点P分别和点F、H对齐，两板之间加有偏转电压。质量为m、电荷量为q的粒子从粒子源中无初速度飘进加速电场，恰好能沿图示O1-O2-O3-O4-O5-K的虚线轨迹运动，最后到达 PQ板的中点K 。不考虑场的边界效应，不计粒子的重力。求：
（1） 圆弧O3O4处电场强度的大小；
（2）为使粒子恰好能到达PQ板的中点K，金属板 MN、PQ之间加的偏转电压 U的值；
（3）从粒子进入金属板 MN、PQ开始计时，经多长时间粒子运动到距直线 MQ最近，最近距离是多少。
物理参考答案
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
二、非选择题
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 B C A D B D D B AC BC ACD ACD
13、
[1]遮光条通过光电门时
[2]测量过程中系统重力势能的减少量
[3]滑块和钩码增加的动能总和为
14.【答案】
（1） A（2）
【解】
（1）第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从左向右流过电阻R，即为正向电流，由于充电后电容器下极板带正电，电容器通过R放电时，电流从右向左流过电阻R，即为负。故选 A。
（2） 根据，变形可得
而U-t图像与坐标轴所围面积为S0，则
故有S0=qR=CUmR
则电容为
15.【答案】 （1）：（2），
【解】
（1）根据匀变速直线运动位移与速度关系有解得
（2）根据速度公式有v0=at解得
根据动能定理有解得
16.【答案】（1） 20m/s； （2） 7.2N， 方向竖直向下； （3） 6.192J
【解】
鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出，根据平抛运动的规律可得
联立解得t=0.8s， v0=20m/s
（2）释放鱼线前，鱼饵在b点，由于
所以鱼饵受鱼竿作用力的方向竖直向下，根据牛顿第二定律可得
解得F=7.2N
（3）从a到b的甩竿过程，根据动能定理可得
解得鱼竿对鱼饵做的功为 W=6.192J
17.【答案】（1）； （2） 8U0；（3），
【解】
（1）粒子从O1运动到O2的过程中，由动能定理有
粒子从O3 运动到O4的过程中，由牛顿第二定律有得
联立以上两式得
（2）粒子在金属板MN、PQ之间做类平抛运动，对O5K过程分析，粒子在水平方向有R=v0t竖直方向有
根据牛顿第二定律有Eq=ma 其中
联立以上各式解得U =8U0
（3）把电场中的运动分解成平行于MQ和垂直于MQ两个方向的分运动，则垂直MQ 方向，粒子速度减为0的过程中粒子做匀减速的直线运动，对于垂直于 MQ方向的分运动有
由速度与位移的关系可得解得
所以粒子运动过程中距离MQ最近为