2023-2024学年福建省福州屏东中学高一（下）期末物理试卷（含答案）

2023-2024学年福建省福州屏东中学高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共4小题，共16分。
1.如图为汽车从沿曲线减速运动到的轨迹，是汽车经过某点时受到的合力，则正确的是( )
A. B. C. D.
2.如图所示，运动员两次罚球出手的位置相同，篮球历时、以速度、垂直击中竖直篮板的、位置，若不计空气阻力，则( )
A. B. C. D.
3.如图，将穿过空心管的轻质细绳，一端拴接小物体，另一端挂一篮球。手握空心管抡动物体使其在水平面内做匀速圆周运动，篮球恰好处于静止状态。现要让篮球缓慢上升，可使物体仅( )
A. 减小质量
B. 减小转动半径
C. 增大转动角速度
D. 增大转动周期
4.如图所示，在向右加速运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢。已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是( )
A. 做正功 B. 不做功 C. 做负功 D. 无法确定
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为，左侧点电荷带电荷量为，右侧点电荷带电荷量为，、两点关于两电荷连线对称。由图可知( )
A. 、两点的电场强度相同
B. 点的电场强度大于点的电场强度
C. 若将一试探正电荷由点静止释放，它将沿电场线运动到点
D. 两点电荷连线的中点处的电场强度为
6.如图是发射的一颗人造卫星在绕地球轨道上的几次变轨图，轨道Ⅰ是近地圆轨道，轨道Ⅱ和轨道Ⅲ是依次在点变轨后的椭圆轨道。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅰ上的运行速度大于
B. 卫星在轨道Ⅱ上运动时，运行速度可能大于
C. 卫星在轨道Ⅱ上运动到点时的速度小于卫星在轨道Ⅰ上的运行速度
D. 卫星从轨道Ⅰ上的点进入轨道Ⅱ后机械能减少
7.年月日，我国完全自主设计建造的航空母舰“福建舰”顺利下水。根据设计，“福建舰”发动机最大输出功率为，最大航行速度为，其航行时所受的阻力随速度增大而增大。若“福建舰”( )
A. 匀加速启动，则牵引力逐渐增大 B. 恒定功率启动，则做匀加速直线运动
C. 以匀速航行时，所受的阻力为 D. 以匀速航行时，输出功率为
8.如图甲所示，一质量为的物体静止在水平地面上，水平推力随位移变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数，取，则下列说法正确的是( )
A. 物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动
B. 物体在水平地面上运动的最大位移是
C. 在运动中由于摩擦产生的热量为
D. 物体运动的最大速度为
三、填空题：本大题共3小题，共8分。
9.如图，铁路弯道处的外轨会略高于内轨，当火车以限定速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压。已知弯道的倾角为，重力加速度为，则弯道的半径 ______；当火车行驶速率时，______选填“内轨”“外轨”受到轮缘的挤压。
10.质量为的质点在平面内运动，方向的速度时间图像和方向的位移时间图像如图所示，则质点初速度为______，内的位移大小______，内所受合外力做功为______。
11.如图，在光滑绝缘的水平面上有三个带电小球、、，其中球带正电，电荷量为，球电荷量为，已知、、三个小球均处于静止状态，且之间的距离为、则球带______选填“正电”、“负电”、“不带电”球带电量为______，距离______。
四、实验题：本大题共2小题，共8分。
12.如图所示为验证向心力大小与小球质量、角速度和半径之间关系的实验装置。传动皮带分别套在左、右变速塔轮的圆盘上，转动手柄，可使变速塔轮匀速转动，两塔轮带动放在长槽和短槽的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板、、处做圆周运动的半径之比为：：。
现用控制变量法来验证向心力的大小与角速度之间的关系，某同学进行了下列实验操作：
选择两个质量______选填“相同”或“不同”的小球进行实验；
所选的两个小球分别放在挡板______与挡板______处选填“”、“”或“”；
把传动皮带套在半径之比为：的左、右变速塔轮的圆盘上，则左右标尺上露出的红白相间的等分格数之比应为______。
13.某中学生助手进行验证机械能守恒定律的实验。
图操作合理的是______；
正确操作后，从打出的纸带中选择了一条较理想的纸带，如图甲所示，图中点是打点计时器打出的起始点，打该点时重物的速度为零。选取纸带上打出的连续点、、、、、、，测出各点距起始点的距离，并记录数据如表所示。已知打点计时器所用电源的频率为，当地重力加速度。
计数点
根据图甲读出点对应的刻度值______。
计算出重物下落过程中重力势能减少量。
通过纸带计算点的瞬时速度______结果保留三位有效数字，得到重物动能增加量，再比较与是否在误差允许范围内相等，从而判断机械能是否守恒。
厦门中学生助手采取另一种方法验证机械能是否守恒，处理数据后画出关系图线如图乙所示，得到重物下落的加速度______结果保留三位有效数字。
根据公式计算出机械能损失量占机械能的百分比其中为重物的质量，则可验证机械能守恒定律。
五、计算题：本大题共3小题，共44分。
14.如图所示，在天花板与水平地面之间存在水平向右的匀强电场。绝缘轻绳一端固定在天花板，另一端拴一质量为、电荷量为的带电小球。当带电小球静止时，轻绳与竖直方向的夹角，小球离地面的高度为。取，，，求：
匀强电场的电场强度的大小；
剪断轻绳，当小球刚落地时的速度大小。
15.木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为时，上升的最大高度可达。已知艾奥的半径为，引力常量为，忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：
艾奥表面的重力加速度大小和艾奥的质量；
距艾奥表面高度为处的重力加速度大小；
艾奥的第一宇宙速度。
16.如图甲所示，与轨道等长的弹簧左端固定在墙壁上，轨道与传送带水平等高连接，其中段光滑，段粗糙，传送带与竖直面内的光滑半圆形轨道相切于点。一质量的物块视为质点将弹簧压缩至点释放，物块沿轨道运动。已知传送带顺时针转动，，半圆形轨道半径，物块与、间的动摩擦因数均为，重力加速度。
若物块恰好能通过点，求经过点时的速度；
若弹簧压缩至点的弹性势能。
Ⅰ传送带速度为，求物块在半圆形轨道上能到达的高度；
Ⅱ改变传送带运行的速度，物块在半圆形轨道上能到达的最大高度为，请写出的函数关系式并在图乙中画出图像。
参考答案
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9. 外轨
10.
11.负电
12.相同；、；：
13.；，；。
14.解：小球受力如图所示：
由平衡条件得：
水平方向：
竖直方向：
代入数据解得，电场强度大小：
剪断轻绳后，小球只受电场力与重力作用，
对小球，由牛顿第二定律得：
剪断轻绳后小球做初速度为零的匀加速直线运动，
从剪断轻绳到小球落地，小球的位移大小：
小球落地速度大小：
代入数据解得：。
15.解：岩块做竖直上抛运动，有：，
解得：；
忽略艾奥的自转有：，
解得：；
距艾奥表面高度为处有：，
解得：；
某卫星在艾奥表面绕其做圆周运动时：
，
解得：；
答：艾奥表面的重力加速度大小为，艾奥的质量为；
距艾奥表面高度为处的重力加速度大小为；
艾奥的第一宇宙速度为．
16.解：若物块恰好能通过最高点，只受重力，根据牛顿第二定律有：
物块从到的过程中，根据机械能守恒定律有：
联立解得：，
物块被弹簧弹出滑到点的过程中，根据能量守恒定律有：
代入数据解得：
假设物块一直减速至的速度为，物块从到的过程中，根据动能定理有：
代入解得：
所以假设成立，又设物块圆弧轨道上升，根据动能定理有：
代入数据解得：
说明物块未脱离轨道，则物块在半圆形轨道上能到达的高度为。
Ⅱ若传送带速度时，物块在传送带上一直减速，到达点速度都为，上升高度恒为：
若时，由于：
若物块在传送带上一直加速，根据动能定理有：
代入数据解得：
可知物块滑到点时已经与传送带共速，即：
物块从点沿半圆形轨道上升至最大高度为脱离位置处，其高度为，设脱离速度为，与竖直方向的夹角为，如图所示
由动能定理得：
在处，由牛顿第二定律得：
根据几何关系得：
联立解得：
即：
若时，物块到达点速度大于，始终从点脱离，则上升高度恒为：
画出图像如图所示。
答：经过点时的速度为；
物块在半圆形轨道上能到达的高度为；
Ⅱ见解析，图见解析。
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