2023-2024学年广西壮族自治区高一（下）期末联考物理试卷（含解析）

2023-2024学年广西壮族自治区高一（下）期末联考
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.在真空中的点摆放一点电荷，在距点的圆周上有、、三个点，电荷在这三个点产生的电场强度
A. 点最大 B. 点最大 C. 点最大 D. 、点相等
2.某人造地球卫星绕地球运动的椭圆轨道如图所示，和是椭圆轨道的两个焦点，卫星在点的速率比在点的速率小，则地球位于( )
A. 位置 B. 位置 C. 位置 D. 位置
3.在下面列举的各个实例中除外都不计空气阻力，哪些过程中机械能是守恒的
A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
B. 拉着一个小木块使它沿着光滑的斜面匀速上升
C. 抛出的小石块在空中运动
D. 在粗糙水平面上运动的小球碰到弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来
4.如图，电场中有两点，下列说法中正确的是( )
A. 点的电场强度小于点的电场强度
B. A.两点的电场强度大小与放置于该点的电荷有关
C. 正电荷在点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同
D. 负电荷在点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同
5.年月日时分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星，该卫星属地球静止轨道卫星。其发射过程可简化成下列过程：先将卫星发射至近地圆轨道，变轨使其沿椭圆轨道运行，最后变轨将卫星送入同步圆轨道，轨道、相切于点，轨道、相切于点，则当卫星分别在、、轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
A. 卫星在轨道上的速度比在轨道上的速度小，且大于
B. 卫星在轨道上经过点时的加速度大于它在轨道上经过点时的加速度
C. 卫星经过轨道上的点时速率最大，经过轨道上的点时速率最小
D. 卫星在，，轨道上的周期分别为，，，则周期关系为
6.两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的( )
A. 运动的线速度大小相等 B. 运动的角速度大小相等
C. 向心加速度大小相等 D. 向心力大小相等
7.如图，手持质量为、长为的匀质铁链静止于光滑的水平桌面上，铁链的悬于桌面外。现释放铁链至端恰好离开桌面，此时端还未落地( )
A. 铁链重力势能的减少量为 B. 铁链重力势能的减少量
C. 铁链此时速度为 D. 铁链此时速度为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，物块置于水平转盘上随转盘一起运动，图中方向沿半径指向圆心，方向与方向垂直。当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是( )
A. 当转盘加速转动时，受的摩擦力方向为
B. 当转盘加速转动时，受的摩擦力方向可能为
C. 当转盘匀速转动时，受的摩擦力方向为
D. 当转盘匀速转动时，受的摩擦力方向为
9.如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，滑块用轻绳系着绕过光滑的定滑轮滑轮大小可忽略。现以大小不变的拉力拉绳，使滑块从点起由静止开始上升。滑块运动到点时速度最大。已知滑块质量为，滑轮到竖直杆的距离为，，，重力加速度为。下列说法正确的是
A. 拉力的大小为　　　
B. 滑块由到做匀加速运动
C. 滑块由到过程中拉力做的功为　　　
D. 滑块在点的动能为
10.如图甲所示，轻绳一端固定在点，另一端固定一小球可看成质点，让小球在竖直平面内做圆周运动。改变小球通过最高点时的速度大小，测得小球在最高点时轻绳的拉力大小，得到图像如图乙所示，已知图线的延长线与纵轴交点坐标为，不计空气阻力，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 该小球的质量为
B. 小球运动的轨道半径为
C. 图线与横轴的交点表示小球所受的合外力为零
D. 当时，小球的向心加速度为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的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。他们分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上的带电小球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。
步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。
图甲中实验采用的方法是______填正确选项前的字母
A.理想实验法等效替代法微小量放大法控制变量法
图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而_______填“增大”“减小”或“不变”
接着该组同学使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。如图乙，悬挂在点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球当球到达悬点的正下方并与在同一水平线上处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为若两次实验中的电量分别为和分别为和，则为________。
12.如图所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以的交流电。
纸带的________端与重物相连；选填“左”或“右”
该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的________误差选填“偶然”或“系统”。
甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中点为打点计时器打下的第一个点，、、为三个计数点，用刻度尺测得，，，在计数点和、和之间还各有一个点。已知重物的质量为，取、在段运动过程中，重物重力势能的减少量________；重物的动能增加量________结果均保留位有效数字。
甲同学多次实验，以重物的速度平方为纵轴，以重物下落的高度为横轴，作出如图所示的图像，则当地的重力加速度________。结果保留位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域，电场强度。在两板间用绝缘细线悬挂一个质量的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的夹角取求：
小球的电性和电荷量；
悬线的拉力大小。
14.如图所示，光滑水平面与竖直面内的粗糙半圆形导轨在点平滑相接，导轨半径为。一个质量为的物体将弹簧压缩至点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过点时进入导轨瞬间对轨道的压力为其重力的倍，之后沿半圆形导轨运动，恰好能通过最高点。重力加速度为。
求弹簧压缩至点时的弹性势能；
求物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功；
物体离开点后落回水平面时其动能的大小。
15.抛石机是古代远程攻击的一种重型武器，某同学制作了一个简易模型，如图所示。支架固定在地面上，为转轴，长为的轻质硬杆端的凹槽内放置一质量为的石块，端固定质量为的重物，，。为增大射程，在重物上施加一向下的瞬时作用力后，硬杆绕点在竖直平面内转动。硬杆转动到竖直位置时，石块立即被水平抛出，此时重物的速度为，石块直接击中前方倾角为的斜坡，且击中斜坡时的速度方向与斜坡成角。重力加速度为，忽略空气阻力影响，求：
石块抛出时的速度大小；
石块击中斜坡时的速度大小及石块抛出后在空中运动的水平距离；
石块抛出前的瞬间，重物和石块分别受到硬杆包括凹槽的作用力的大小和方向。
答案解析
1.
【解析】根据点电荷的场强公式，、、三点中点距离最近，则点的场强最大，故选A。
2.
【解析】根据开普勒第二定律，对任意一个卫星来说，它与地球的连线在相等时间内扫过相等的面积，所以在近地点速度比远地点速度大；由于 ，所以点为近地点，点为远地点，则地球是位于 。故选B。
3.
【解析】A、跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落时，其动能不变，重力势能减小，二者之和即机械能减小，故A错误；
B、小木块在拉力作用下沿着光滑的斜面匀速上升时，其动能不变，重力势能变大，二者之和即机械能变大，故B错误；
C、被抛出的石块在空中运动时，只有重力做功，其机械能守恒，故C正确；
D、小球碰到弹簧被弹回的过程中有摩擦力和弹簧弹力做功，所以小球的机械能不守恒，故D错误。
故选：。
4.
【解析】解：、电场线越密的地方电场强度越大，所以场强，场强由电场本身决定，与试探电荷无关，故AB错误．
、据场强方向的规定，正电荷所受电场力的方向与该点的场强方向相同，负电荷所受电场力的方向与场强方向相反，故C正确，D错误．
故选：．
5.
【解析】A.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，设卫星的质量为、轨道半径为、地球质量为，根据万有引力提供向心力有
解得
轨道半径比轨道半径大，卫星在轨道上的速度小于它在轨道上的速度，卫星在轨道上运行的速度约等于第一宇宙速度，所以卫星在轨道上的速度小于，A错误；
B.由牛顿第二定律和万有引力定律有
解得
所以卫星在轨道上经过点时的加速度等于它在轨道上经过点时的加速度，B错误；
C.根据开普勒第二定律，近地点速率最大，远地点速率最小，所以卫星经过轨道上的点时速率最大，经过轨道上的点时速率最小，C正确；
D.根据开普勒第三定律，半长轴越大，周期越大。轨道的半长轴最大，周期最大，轨道的半长轴最小，周期最小，所以
D错误。
故选C。
6.
【解析】对其中一个小球受力分析，如图，受重力，绳子的拉力，由于小球做匀速圆周运动，故合力提供向心力；
将重力与拉力合成，合力指向圆心，由几何关系得，向心力大小 ；
由向心力公式得到， ；
设绳子与悬挂点间的高度差为，由几何关系，得： ；
由得，因两小球质量不同，圆周运动半径不同，所以无法比较两球向心力大小关系，
由三式得，，角速度与绳子的长度和转动半径无关，角速度大小相等，故B正确，D错误；
A.由，角速度大小相等，两球转动半径不等，所以运动的线速度大小不相等，故A错误；
C.由，角速度大小相等，两球转动半径不等，所以向心加速度大小不相等，故C错误。
7.
【解析】解：、取桌面为零势能面，整个软绳的质量为，重力势能减小量为：，故A正确，B错误；
、铁链子离开桌面到落地的过程，由于桌面无摩擦，整个链条的机械能守恒。取桌面为零势能面，整个软绳的质量为。
根据机械能守恒定律得：
解得：，故CD错误。
故选：。
取桌面为零势能面，整个软绳的质量为，重力势能减小量为，在运动的过程中，对整个系统而言，机械能守恒。抓住系统重力势能的减小量等于动能的增加量，分别求出离开桌面时的速度。
8.
【解析】当转盘加速转动时，物块做加速圆周运动，不仅有方向的向心力，还有方向的切向力使物块的线速度增加，故受摩擦力方向应在之间，故A错误，B正确；
匀速圆周运动的物体，切向方向不受力，合力指向圆心，而物块的向心力是摩擦力提供的，所以当转盘匀速转动时，受摩擦力方向为方向，故C正确，D错误。
9.
【解析】B.对滑块受力分析
竖直方向
滑块由到 ，细绳与竖直方向夹角 变大，所以加速度 变小，B错误；
A.当滑块的合力为零，加速度为零，速度最大，故在点，滑块的合力为零
拉力的大小为
A正确；
滑块从运动到过程，由动能定理得
又
由几何关系得
解得
C错误，D正确。
10.
【解析】小球在最高点时受到拉力为，根据合力提供向心力可知
解得
结合图像可知
即
斜率
解得
故A错误；B正确；
C.图线与横轴的交点表示小球所受的拉力为零，即合外力等于重力时的情况，故C错误；
D.根据向心加速度公式知，故D正确。
故选：。
11.；增大；。
【解析】图甲中先保持带电小球的电荷量不变，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置，改变两个小球之间的距离，比较库仑力的大小；后来保持小球之间的距离不变，改变小球所带的电荷量大小，分析小球之间的库仑力，所以实验采用的方法是控制变量法，故D正确、ABC错误；
故选：。
根据实验现象可知，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而增大；
设小球的质量为，电量为，球的受力情况如图所示；
当球带电量为时，由平衡条件得：，其中
当球带电量为时，由平衡条件得：，其中
联立解得：。
12.左系统；
【解析】解：重物速度越来越大，相邻计数点距离越来越大，纸带的左端与重物相连；
由题可知
根据动能的定义可知
而 点的瞬时速度
所以
由于实验过程中，摩檫力是真实存在的，不可避免，故属于系统误差。
根据机械能守恒定律可知，
即有
所以 图像中，其斜率即为重力加速度的两倍，所以
13.解：小球受电场力向右，故带正电
受力分析如图所示：
由平衡条件有
解得
由平衡条件得
解得 。
答：小球带正电，电荷量为 ；
悬线的拉力为 。
【解析】带电小球在匀强电场中处于如图所示的位置，则可确定电场力方向从而得出带电性，及电量。
由力的平行四边形定则可求出拉力与重力的关系，则可算出拉力大小。
本题考查了受力分析，力的合成，正确受力分析是解题的关键，难度不大，基础题。
14.解：在点，对物体受力分析可知：
解得：
弹性势能为
物体恰好通过最高点点，有
解得：
从用动能定理有：
解得．
物体离开点到落地用动能定理得：
所以
【解析】详细解答与解析过程见【答案】
15.解：设重物转至最低点的速度为，石块转至最高点的速度为
据同轴转动角速度相等，由得：：：，
其中：，
联立解得：；
设石块击中斜坡时的速度为，将分解如图所示：
据几何知识得：，
由得：，
据几何知识得：，
据运动学公式得：
，
联立解得：；
设重物的质量为，半径为，转至最低点时受到杆的作用力为，石头的质量为，半径为，转至最高点时受到杆的作用力大小为，对重物和石头分别进行受力分析如图所示：
据牛顿第二定律得：，
，
得：，，
则石块抛出前的瞬间，重物受到硬杆的作用力大小为，方向竖直向上，石块受到硬杆的作用力大小为，方向竖直向下。
【解析】根据同轴转动的规律分析。
根据运动的合成与分解分析；根据平抛运动的规律分析。
对重物和石块进行受力分析，根据向心力公式计算。
该题考查了平抛运动和圆周运动的综合应用，明确同轴转动模型的规律，以及平抛运动的特征是解题的关键。
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