2023-2024学年河南省周口市鹿邑县高一（下）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年河南省周口市鹿邑县高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.一物体在运动过程中只受到两个相互垂直的恒力和的作用，做了的正功，物体克服做了的功，则下列说法正确的是( )
A. 物体的动能为 B. 物体的动能增加
C. 物体的动能增加 D. 物体的动能增加
2.如图所示，一小球从某高度处水平抛出，经过时间到达地面时，速度与水平方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 小球水平抛出时的初速度大小为
B. 小球在时间内的位移与水平方向的夹角为
C. 若小球初速度增大，则平抛运动的时间变长
D. 若小球初速度增大，则增大
3.年月日时分，我国成功发射嫦娥六号探测器，于月日在月球的背面着陆，并在月球背面采集样本。已知月球半径为，月球表面处重力加速度为，地球和月球的半径之比，表面重力加速度之比，则地球和月球的密度之比为( )
A. B. C. D.
4.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力，不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化的关系是( )
A. B.
C. D.
5.如图在、两点处各固定一个点电荷、，点与不在一条直线，。在点放一个正的试探电荷，试探电荷受到电场力的方向与平行向右，则下列判断正确的是( )
A. 、可能带同种电荷
B. 点电荷量大于的电荷量
C. 的场强方向向左
D. 把试探电荷的电荷量增加后，再放在点，点的场强增加
6.如图所示，电荷量为的正点电荷与均匀带电薄板相距，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中点的电场强度为，则带电薄板在图中点产生的电场强度( )
A. 大小为，方向水平向左 B. 大小为，方向水平向右
C. 大小为，方向水平向左 D. 大小为，方向水平向右
7.如图所示，一个长为，质量为的木板，静止在光滑水平面上，一个质量为的物块可视为质点，以水平初速度从木板的左端滑向另一端，设物块与木板间的动摩擦因数为，当物块与木板相对静止时，物块仍在长木板上，物块相对木板的位移为，木板相对地面的位移为，重力加速度为，则在此过程中( )
A. 摩擦力对物块做的功为 B. 摩擦力对木板做的功为
C. 木板动能的增量为 D. 由于摩擦而产生的热量为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.用一条绝缘轻绳子悬挂一个带正电的小球，处在与纸面平行的匀强电场场强的方向未画出中静止，绳子与竖直方向的夹角为。已知小球的比荷为。重力加速度取，则电场强度的大小可能为( )
A. B. C. D.
9.如图所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，弹簧的劲度系数为。原长为。质量为的铁球由弹簧的正上方处自由下落，与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为，铁球下落到最低点。不计空气的阻力，重力加速度为，则在铁球下落过程中，下列正确的是( )
A. 铁球刚和弹簧接触时的速度大小为
B. 铁球的最大速度小于
C. 铁球的机械能先保持不变，后减小，当弹簧压缩量为时最小
D. 弹簧的最大弹性势能为
10.某一斜面固定在水平地面上，顶端到正下方水平面点的高度为，斜面与水平面平滑连接，斜面的倾角为。一小木块从斜面的顶端由静止开始下滑，滑到水平面上的点停下，已知木块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为，点到点的距离为，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 整个过程摩擦力对小木块的功为
B. 只增加小木块的质量，其它条件不变，小木块停点的右侧
C. 只增加斜面的倾角，其它条件不变，小木块仍停在点
D. 在点小木块获得大小的动能，小木块刚好滑到斜面顶端
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点为坐标原点，测量它们的水平坐标和竖直坐标，下图中图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是______。
A. ． ． ．
图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，为平抛的起点，在轨迹上任取两点、，测得、两点纵坐标，，、两点水平间距，则平抛小球的初速度为_____。取
12.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示：
实验步骤
将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于，将导轨调至水平；
用游标卡尺测量挡光条的宽度；
由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离______ ；
将滑块移至光电门左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门；
从数字计时器图中未画出上分别读出挡光条通过光电门和光电门所用的时间和；
用天平称出滑块和挡光条的总质量，再称出托盘和砝码的总质量．
用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式
滑块通过光电门和光电门时瞬时速度分别为______和______．
当滑块通过光电门和光电门时，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码的总动能分别为______和______．
在滑块从光电门运动到光电门的过程中，系统势能的减少______重力加速度为．
如果______，则可认为验证了机械能守恒定律．
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.质量为的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的输出功率恒为，且行驶过程中受到的阻力恒为。求：
行驶过程中汽车最大速度；
当汽车的速度为时，汽车的瞬时加速度的大小；
已知从启动到汽车获得最大速度所用的时间为，则汽车行驶的距离是多少？
14.质量均为的三个带电小球、、用三根长度均为的绝缘丝线相互连接，放置在光滑绝缘的水平面上，球和球的电荷量均为，在球上施加一个水平向右的恒力之后，三个小球一起向右运动，三根丝线刚好都伸直且没有弹力，的作用线反向延长线与、间的丝线相交于丝线的中点。如图所示，已知静电力常量为，求
球电性及电荷量大小
的大小
15.如图所示，一光滑绝缘半圆环轨道固定在竖直平面内，与光滑绝缘水平面相切于点，轨道半径为。整个空间存在水平向右的匀强电场，场强大小为，一带正电小球质量为、电荷量为，从距离点为处的点以某一初速度沿方向开始运动，经过点后恰能运动到轨道的最高点。重力加速度为，，则：
带电小球从点开始运动时的初速度多大？
带电小球从轨道最高点经过一段时间运动到光滑绝缘水平面上点图中未标出，点与点的水平距离多大？
答案解析
1.
【解析】 和 对物体的总功为
根据动能定理可得
可知物体的动能增加。
故选C。
2.
【解析】解：、物体落地时竖直方向上的分速度为：因为落地时速度方向与水平方向的夹角为，所以小球的初速度为：故A正确。
B、物体落地时速度与水平方向夹角的正切值，位移与水平方向夹角的正切值，所以但故B错误。
C、根据知：，可知物体运动时间与下落高度有关，与初速度无关，则若小球初速度增大，则平抛运动的时间不变，故C错误。
D、速度与水平方向夹角的正切值为：，若小球初速度增大，下落时间不变，所以减小，即减小，故D错误。
故选：。
平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。落地的时间由高度决定，知道运动时间，即可知道落地时竖直方向上的分速度，根据速度与水平方向的夹角，可求出水平初速度。由分位移关系求小球在时间内的位移方向与水平方向的夹角。
解决本题的关键要掌握平抛运动的处理方法，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。以及知道速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角的正切值的两倍。
3.
【解析】根据
，
可得
则地球和月球的密度之比为
故选B。
4.
【解析】【分析】
恒力做功的大小等于机械能的增量，撤去恒力后，物体仅受重力，只有重力做功，机械能守恒。
解决本题的关键掌握功能关系，知道除重力以外其它力做功等于机械能的增量，以及知道机械能守恒的条件。
【解答】
设在恒力作用下的加速度为，则机械能增量，知机械能随时间不是线性增加，撤去拉力后，机械能守恒，则机械能随时间不变。故C正确，ABD错误。
故选C。
5.
【解析】】由题意可知，正电荷在点受电场力方向与平行向右，则点的场强方向平行向右，则、带异种电荷，且带正电，带负电，由图可知电荷在点的场强大于电荷在点的场强，根据
可知，因，则点电荷量大于的电荷量，选项AC错误，B正确；
D.点的场强与试探电荷的电量无关，即把试探电荷的电荷量增加后，再放在点，点的场强不变，选项D错误。
故选B。
6.
【解析】解：在点形成的电场强度的大小为：，方向向左；
因点场强为零，故薄板在点的场强方向向右，大小也为，
由对称性可知，薄板在点的场强也为，方向向左；
故选：。
题目中要求的是薄板形成的场强，看似无法解决；但注意点的场强是由薄板及点电荷的电场叠加而成，故可求得薄板在点的电场强度，而薄板两端的电场是对称的，故由对称性可解。
7.
【解析】A.摩擦力对物块做的功为
故A正确；
B.摩擦力对木板做的功为
故B错误；
C.对木板根据动能定理可得，木板动能的增量为
故C错误；
D.根据功能关系可知由于摩擦而产生的热量为
故D错误。
故选A。
8.
【解析】小球受到重力、电场力和绳子拉力作用，根据三角形定则可知，当电场力方向与绳子垂直时，小球受到的电场力最小，电场强度最小，则有
可得
则电场强度的大小应满足
故选CD。
9.
【解析】A.根据自由落体运动公式
解得铁球刚和弹簧接触时的速度大小为
故A错误；
B.当弹力等于铁球重力时，铁球速度达到最大，此时弹簧的压缩量为
根据动能定理可得
可得铁球的最大速度满足
故B正确；
C.铁球做自由落体运动过程，机械能守恒；当铁球压缩弹簧过程，由于弹簧弹力对铁球做负功，铁球的机械能减小，当弹簧压缩量为时，铁球下落到最低点，铁球的机械能最小，故C正确；
D.当弹簧压缩量最大时，弹簧弹性势能最大，根据系统机械能守恒可得弹簧的最大弹性势能为
故D错误。
故选BC。
10.
【解析】A.设与斜面底端的距离为 ，则整个过程摩擦力对小木块的功为
故A错误；
从释放到停下，根据动能定理可得
可得
可知小木块停下位置与小木块的质量和斜面的倾角均无关，则只增加小木块的质量或只增加斜面的倾角，其它条件不变，小木块仍停在点，故B错误，C正确；
D.若小木块在点小木块获得大小的动能，由于
可知小木块刚好滑到斜面顶端，故D正确。
故选。
11.

【解析】根据水平方向
竖直方向
解得
则 如图所示，故选C；
根据
可得
12.
【解析】解：两光电门中心之间的距离．
根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，滑块通过光电门的瞬时速度，滑块通过光电门的瞬时速度．
当滑块通过光电门和光电门时，系统包括滑块、挡光条、托盘和砝码的总动能分别为，．
在滑块从光电门运动到光电门的过程中，系统势能的减少．
如果，则可认为验证了机械能守恒定律．
故答案为：，，，，，．
根据刻度尺的读数得出两光电门中心之间的距离．
根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块通过光电门和的瞬时速度，从而得出系统初末动能．
根据下降的高度求出系统重力势能的减小量．
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于遮光条的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
13.当牵引力等于阻力时加速度为零，速度最大，则由
得
当汽车的速度为 时，汽车牵引力为
根据
可得
由功能关系得
可得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.，球带负电；
【解析】设球所带的电荷量为，对球沿方向根据平衡条件可得
，
解得
球带负电
设三个小球的加速度都是，根据牛顿第二定律和库仑定律，对球受力分析可知

解得

对整体受力分析可知
解得

15.解：小球在半圆环轨道上运动时，当小球所受重力、电场力的合力方向与速度垂直时，速度最小。设此时的速度为，由于合力恰好提供小球圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
解得：
由等效法可得：该点图中未标出小球所受合力与竖直方向夹角，从点到该点由动能定理：

解得：
设小球运动到点的速度为，小球从点到点由动能定理：

解得：
当小球离开点后，在竖直方向做自由落体，水平方向做匀加速直线运动，设点到点的运动时间为令水平方向的加速度为，点到点的水平距离为
水平方向： ；
竖直方向：
联立解得：

【解析】本题考查了动能定理、牛顿第二定律、向心力和运动的合成与分解等等知识，难点是当小球所受重力、电场力的合力方向与速度垂直时，速度最小。
对小球受力分析，合力提供小球圆周运动的向心力，由牛顿第二定律和动能定理求初速度；
当小球离开点后，在竖直方向做自由落体，水平方向做匀加速直线运动，由运动学公式求解距离。
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