2023-2024学年河南省创新发展联盟高一（下）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年河南省创新发展联盟高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.跳伞是一种极限运动，假设某跳伞运动员在由静止开始下落的过程中始终受恒定阻力不含空气对降落伞的作用力作用，打开降落伞前下落了一段距离，打开降落伞后开始做匀减速直线运动，下列说法正确的是( )
A. 跳伞运动员打开降落伞前的过程中恒定阻力做负功
B. 跳伞运动员打开降落伞前的过程中重力做负功
C. 跳伞运动员打开降落伞后重力做功的功率逐渐增大
D. 跳伞运动员打开降落伞后恒定阻力做正功
2.如图所示，一带正电的点电荷从某点以竖直向上的初速度射入水平向右的匀强电场中，图中实线为匀强电场的电场线，不计点电荷受到的重力，下列图中虚线可能正确描绘了点电荷运动轨迹的是( )
A. B. C. D.
3.宇宙速度是从地球表面向宇宙空间发射人造地球卫星、行星际和恒星际飞行器所需的最低速度．下列关于宇宙速度的说法正确的是( )
A. 第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度
B. 若飞行器的发射速度大于第二宇宙速度，则飞行器将绕地球做椭圆运动
C. 若飞行器的发射速度大于第三宇宙速度，则飞行器将绕太阳运动
D. 卫星绕地球做圆周运动的速率可能大于第一宇宙速度
4.年月日，携带月球样品的嫦娥六号上升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道。嫦娥六号完成世界首次月球背面采样和起飞。图为嫦娥六号着陆月球前部分轨道的简化示意图，Ⅰ是嫦娥六号的地月转移轨道，Ⅱ、Ⅲ是嫦娥六号绕月球运行的椭圆轨道，Ⅳ是嫦娥六号绕月球运行的圆形轨道。、分别为椭圆轨道Ⅱ上的远月点和近月点，不考虑月球的自转。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号从轨道Ⅱ上的点变轨至轨道Ⅲ需点火加速
B. 在轨道Ⅱ上运行的嫦娥六号经过点时的速率大于经过点时的速率
C. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的机械能小于在轨道Ⅳ上运行时的机械能
D. 嫦娥六号在轨道Ⅳ上运行时的速率小于在Ⅱ上运行时经过点的速率
5.质量为、电荷量为的小球仅在电场力和重力的作用下从点运动到点，在竖直方向上下降了，动能增加了，取重力加速度大小不计空气阻力，则在这一过程中( )
A. 小球的重力势能增加了 B. 小球的机械能增加了
C. 小球的电势能增加了 D. 、两点的电势差为
6.如图甲所示，质量为的物块初始时静止在倾角为的斜面上，施加给物块一沿斜面的恒定拉力，使物块开始沿斜面运动，物块运动了时撤去拉力。物块的动能随物块沿斜面上滑距离变化的部分图像如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，取重力加速度大小。下列说法正确的是( )
A. 物块受到的滑动摩擦力大小为 B. 恒定拉力的大小为
C. 物块与斜面间的动摩擦因数为 D. 物块运动到最高点后会沿斜面下滑
7.如图所示，质量为的小球穿在半径为的光滑圆环上，圆环可绕竖直方向的轴以角速度匀速转动，相对于圆环静止未在圆环最低点的小球和圆心的连线与转轴的夹角为大小未知，重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 只要圆环转动的角速度足够大，可能为
D. 当时，小球仍能在圆环上除最低点外的某位置相对于圆环静止
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.为检测某电梯的安全性能，测试人员进行了如下测试：如图所示，某时刻断开连接电梯的缆绳，电梯由静止从一定的高度向下坠落，一段时间后，会压缩电梯井底的缓冲轻质弹簧，逐渐停止运动。电梯下滑过程中，电梯顶部的安全钳给电梯的滑动摩擦力大小恒定，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内。对于电梯从接触弹簧到第一次运动至最低点的过程，下列说法正确的是( )
A. 电梯和弹簧组成的系统机械能守恒
B. 电梯的动能先增大后减小
C. 弹簧的弹性势能先增大后减小
D. 安全钳和电梯间因摩擦产生的热量等于两者间的滑动摩擦力乘以弹簧的压缩量
9.与水平面成角的圆盘绕转轴转动的角速度为，质量为的物块可视为质点到转轴的距离为，随圆盘一起转动相对于盘面静止。如图所示，点是物块运动的轨迹圆上的最高点，点是物块运动的轨迹圆上的最低点，重力加速度大小为，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 物块经过点时受到的静摩擦力大小为
B. 物块经过点时受到的静摩擦力大小为
C. 物块与盘面间的动摩擦因数可能为
D. 若圆盘的角速度继续缓慢增大，则物块最容易与圆盘发生相对滑动的位置为点
10.建造一条能通向太空的天梯，是人类长期的梦想。一种简单的设计是把天梯看作一条长度达千万层楼高、质量均匀分布的直线缆绳，如图所示，虚线为地球同步卫星所在的运行轨道，轨道半径为。天梯上端指向太空，下端刚与赤道接触但与地面之间无相互作用，两个物体、在太空天梯上如图所示位置，物体距离地面高度为，物体距离地面高度为，整个天梯及两物体均相对于地球静止不动，忽略大气层的影响，地球可视为质量分布均匀的球体。已知引力常量为，地球半径为，物体、的质量均为，同步卫星周期为。下列说法正确的是( )
A. 地球的质量为
B. 地球的密度为
C. 天梯对物体的作用力大小为
D. 天梯对物体的作用力大小为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间静电力的因素。图中，是一个带正电的带电体，系在绝缘丝线上带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。
为探究静电力与电荷间距离的关系，保持带电体的位置和电荷量不变，把电荷量____________填“相同”或“不同”的小球系在丝线上，先后挂在横杆上的、、等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。这里用到的实验方法是______________填“控制变量法”“理想实验法”或“微小量放大法”。
实验时丝线悬挂的小球质量为，重力加速度大小为，可认为带电体与小球在同一水平线上，当小球偏离竖直方向的角度为时保持静止，小球所受静电力大小为_________用、、表示。
12.某实验小组用如图甲所示的装置来完成“验证机械能守恒定律”实验，其中为铁架台，为固定在铁架台上的轻质滑轮，为光电门，为固定在物块上、宽度为的遮光条，物块与物块用跨过滑轮的细绳连接。铁架台上标记一位置，并测得该位置与光电门之间的距离为。让遮光条与位置对齐，让物块由静止开始下降，测得遮光条通过光电门时的遮光时间为。实验时测得物块含遮光条、的质量分别为、，重力加速度大小为。
遮光条经过光电门时物块的速度大小_________，从物块开始下落到遮光条经过光电门的过程中，物块、构成的系统增加的动能_________，系统减少的重力势能_________。均用题目中给定的物理量符号表示
改变距离，重复实验，测得各次遮光条的挡光时间，以为横轴、为纵轴建立平面直角坐标系，在坐标系中作出图像，如图乙所示，该图像的斜率为，在实验误差允许范围内，若_________用题目中给定的物理量符号表示成立，说明系统机械能守恒。
实验时总是测得系统增加的动能略小于减少的重力势能，造成该误差的原因可能是_________任写一种即可。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，把电荷量、质量的带正电小球用绝缘细线悬挂在水平天花板上，带正电的物块放置在倾角的光滑固定斜面上。当小球与物块间的连线水平且细线与水平方向的夹角为时，小球与物块均静止，此时两者之间的距离。已知静电力常量，小球及物块均可视为点电荷，重力加速度大小，，。求：
小球与物块间的库仑力大小；
物块的电荷量大小；
物块的质量。
14.如图所示，轨道半径的光滑竖直半圆形轨道固定在光滑水平地面上，与地面相切于点，水平面左侧有一高度的曲面轨道，与地面相切于点。质量的滑块从曲面最高点处由静止开始下滑，下滑过程中始终未脱离曲面。经过水平面后进入半圆轨道，通过点时对轨道的压力大小。取重力加速度大小，滑块可视为质点，水平地面足够长。求：
滑块经过点的速度大小；
滑块从点飞出落到水平地面时离点的距离；
滑块在曲面上运动时克服阻力做的功。
15.如图所示，间距为、长度为的水平放置的平行金属板与电压为的恒压电源相连，金属板右侧点固定有一带正电的粒子甲。一带负电的粒子乙从距离下板的入射点以方向水平向右、大小为的初速度射入平行金属板间，恰好从下板右侧边缘飞出，之后恰好仅在粒子甲的库仑力作用下做匀速圆周运动，最后从上板右侧边缘重新飞入平行金属板间。已知静电力常量为，粒子甲、乙均可视为点电荷，不计粒子受到的重力，平行金属板间的电场可视为匀强电场，忽略平行金属板间电场与粒子甲产生的电场相互的影响，求：
粒子乙射出平行金属板时的速度大小；
粒子乙的比荷
粒子甲的电荷量大小。
答案解析
1.
【解析】A.跳伞运动员打开降落伞前的过程中恒定阻力方向向上，位移向下，则恒定阻力对它们做负功，故A正确；
B.跳伞运动员打开降落伞前的过程中重力方向和位移方向都向下，所以重力做正功，故B错误；
C.跳伞运动员打开降落伞后开始做匀减速直线运动，速率减小，根据可知，重力做功的功率在减小，故C错误；
D.跳伞运动员打开降落伞后恒定阻力方向向上，位移向下，则恒定阻力对它们做负功，故D错误。
故选A。
2.
【解析】
【详解】经过最低点时，根据机械能守恒，因为经过点高度无变化，所以动能不变，所以线速度不变，A错误；
根据圆周运动规律，在最低点时
小球第一次过最低点时，变大，不变，所以向心加速度突然减小，悬线的拉力突然减小，根据
可知，角速度突然减小．CD错误，B正确。
故选B。
3.
【解析】第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星绕地球飞行的最大速度，故A正确，D错误；
B.第二宇宙速度是在地面上发射物体，使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，故B错误；
C.第三宇宙速度是在地面上发射物体，使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度，故C错误。
故选A。
4.
【解析】A.嫦娥六号从轨道Ⅱ上的点变轨至轨道Ⅲ，做近心运动，应让发动机在点减速，故A错误；
B.嫦娥六号在轨道Ⅱ上由运动到过程，万有引力做正功，可知，嫦娥六号在轨道Ⅱ上经过点时的速率小于经过点时的速率，故B错误；
C.嫦娥六号从轨道Ⅱ上变轨到轨道Ⅳ上，外力做负功，机械能减小，故嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的机械能大于在轨道Ⅳ上运行时的机械能，故C错误；
D.嫦娥六号在点从轨道Ⅱ上经过近心运动进入轨道Ⅳ上，速度减小，故嫦娥六号在轨道Ⅳ上运行时的速率小于在Ⅱ上运行时经过点的速率，故D正确。
故选D。
5.
【解析】】小球从点运动到点，下降了，则小球的重力势能减少了
选项A错误；
B.小球的重力势能减少了，动能增加了，则机械能增加了，选项B错误；
C.由动能定理有
解得
根据功能关系可知，小球的电势能减少了，选项C错误；
D.、两点的电势差为
选项D正确。
6.
【解析】A.物块从 运动到 过程中，根据动能定理，解得，故A错误；
B.物块从 运动到 过程中，根据动能定理，解得，故B错误；
C.物块受到的滑动摩擦力，解得，故C正确；
D.物块运动到最高点后，重力沿斜面向下的分力，最大静摩擦力，所以物块运动到最高点后，最大静摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，即物块恰好静止，故D错误。
故选C。
7.
【解析】对小球受力分析可知，解得，A错误，B正确；
C.当 时，弹力方向水平，重力方向沿竖直方向，竖直方向无法平衡，无论如何小球无法相对于圆环静止做圆周运动，C错误；
D.当 时，可知相对于圆环静止未在圆环最低点的小球和圆心的连线与转轴的夹角余弦为，显然是不可能的，D错误。
故选B。
8.
【解析】A.电梯和弹簧组成的系统除电梯的重力和弹簧的弹力做功外，还有电梯受到的滑动摩擦力做功，使系统的机械能减小，故A错误；
B.电梯接触弹簧后受到重力、向上的摩擦力和向上的弹力作用，重力大于摩擦力，弹力是由开始逐渐增大的，开始时弹力与摩擦力的和小于重力，电梯速度增大，当弹力与摩擦力的和等于重力时，速度达到最大，之后弹力与摩擦力的和大于重力，加速度反向增加，速度减小直到减小到，所以整个过程速度先增大后减小，即电梯的动能先增大后减小，故B正确；
C.弹簧的形变量一直变大，所以弹簧的弹性势能一直增大，故C错误；
D.根据功能关系可知，安全钳和电梯间因摩擦产生的热量等于克服滑动摩擦力做的功，电梯从接触弹簧到第一次运动至最低点的过程，两者相对滑动的路程等于弹簧的压缩量，所以，克服滑动摩擦力做的功等于两者间的滑动摩擦力乘以弹簧的压缩量，故D正确。
故选BD。
9.
【解析】A.物块经过 点时对物块受力分析可知，物块受到的摩擦力方向一定沿盘面指向转轴，有
解得
选项A正确；
B.物块经过 点时对物块受力分析，设物块受到的摩擦力方向也沿盘面指向转轴，有
解得
可知物块受到的摩擦力方向沿盘面背离转轴，且大小为 ，选项B错误；
C.物块相对于盘面静止，则应有
解得
选项C错误；
D.结合前面分析可知，圆盘的角速度一定时，物块在 点受到的摩擦力最大，因此当圆盘的角速度继续增大，物块最容易与圆盘发生相对滑动的位置为 点，选项D正确。
故选AD。
10.
【解析】A.对于地球同步轨道卫星，有
解得
选项A错误；
B.地球密度
其中
解得
选项B正确；
C.设太空天梯对天梯上物体 的作用力大小为 ，则有
解得
选项C正确；
D.设太空天梯对天梯上物体 的作用力大小为 ，则有
解得
选项D错误。
故选BC。
11. 阻力与重力之比更小或其它合理解释
【详解】在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小
由图中可知之间的距离为 ，因此机械能的减少量为
匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此
因此动能的增加量为
工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。

【解析】详细解答和解析过程见答案
12. ；；；
；
空气阻力的影响或滑轮轮轴摩擦阻力的影响；滑轮的质量不可忽略，有转动动能等

【解析】遮光条经过光电门时物块的速度大小为，系统增加的动能为，系统减小的重力势能为。
若系统机械能守恒，则，即，整理得，所以，图线的斜率为。
实验时总是测得系统增加的动能略小于减少的重力势能，即机械能减小，造成该误差的原因可能是：空气阻力的影响；滑轮轮轴摩擦阻力的影响；滑轮的质量不可忽略，有转动动能等。
13.【详解】闭合后，电动机正常工作，通过电池组的电流为，由
解得
灯泡的电压等于电动机电压，则流过灯泡的电流为
流过电动机的电流为
电动机的发热功率
电动机的输出功率

【解析】解析及详细解答过程见答案
14.解：根据牛顿第三定律，滑块通过点时轨道对滑块的支持力
对滑块，根据牛顿第二定律得
解得
滑块由点到点的过程，根据动能定理得
解得
滑块从点飞出落到水平地面过程，滑块做平抛运动，在竖直方向有
解得
水平方向
滑块在光滑水平地面上做匀速直线运动，即
滑块从点运动到点的过程中，根据动能定理得
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.粒子乙在平行金属板间水平方向做匀速直线运动，有
竖直方向做初速度为的匀加速直线运动，有
解得
因此粒子乙射出平行金属板时的速度大小
由动能定理有
解得
设粒子乙射出平行金属板时的速度方向与水平方向夹角为 ，则有
解得
由几何条件分析可知，粒子乙做匀速圆周运动的半径
解得
粒子乙做匀速圆周运动时由库仑力提供向心力，有
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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