2023-2024学年湖南省长沙市浏阳一中高一（下）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年湖南省长沙市浏阳一中高一（下）期末
物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.关于惯性，下列说法正确的是( )
A. 拍打衣服灰尘脱落，是由于灰尘有惯性
B. 把手中的球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球具有惯性的缘故
C. 短跑运动员最后冲刺时速度很大，很难停下来，说明速度越大惯性越大
D. 高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明惯性取决于加速度
2.一飞船围绕地球做匀速圆周运动，其离地面的高度为，若已知地球表面重力加速度为，地球半径则飞船所在处的重力加速度大小( )
A. B. C. D.
3.木星的卫星至少有颗，其中木卫一、木卫二、木卫三、木卫四是意大利天文学家伽利略在年用自制的望远镜发现的．伽利略用木星的直径作为量度单位，测量了木星的轨道．他发现，最接近木星的木卫一的周期是天，木卫一距离木星中心个木星直径单位．木卫四的周期是天，预测木卫四与木星中心的距离是( )
A. 个木星直径 B. 个木星直径 C. 个木星直径 D. 个木星直径
4.如图所示，纸面内固定着两个等量的同种点电荷，它们之间的距离为。以其连线的中点为圆心、为半径画圆，、、、为圆周上的四个点，、两点在两点电荷的连线上，、两点在两点电荷连线的中垂线上，下列说法正确的是( )
A. 点的场强与点的场强相同
B. 若从点由静止释放一质子，则该质子将沿、直线一直加速
C. A、两点之间的电势差等于、两点之间的电势差
D. 将一电子从点沿直线移到点再沿直线移到点，则电子的电势能先增加后不变
5.如图所示是某商场的智能电动扶梯，无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼站人的台阶水平，恰好经历了这两个过程。则下列说法正确的是( )
A. 顾客始终受到静摩擦力的作用
B. 顾客受到的支持力总是大于重力
C. 加速阶段，顾客相对于扶梯有水平向右的相对运动趋势
D. 扶梯对顾客作用力的方向先指向右上方，再竖直向上
6.如图所示，两根等长的光滑杆的一端固定在一起与另一水平杆构成三角架，夹角为，两杆夹角的平分线沿竖直方向，两杆的、端在同一水平面上。质量分别为和的两小球用细线相连后，分别套在两杆上，在图示位置能保持静止。现将三角架绕端在竖直平面内沿逆时针方向缓慢转动，直到杆竖直。下列说法正确的是( )
A. 杆对小球的弹力一直增大
B. 杆对小球的弹力一直减小
C. 杆竖直时，杆对小球的弹力是杆对小球弹力的倍
D. 缓慢转动过程中，细线上的拉力一直不变
7.如图所示，竖直面内有一圆环，轻绳的一端固定在此圆环的圆心，另一端拴一球，轻绳的一端拴球，另一端固定在圆环上的点。最初，两绳均被拉直夹角为且水平，现将圆环绕圆心顺时针缓慢转过的过程中夹角始终不变，以下说法正确的是( )
A. 上的张力逐渐增大
B. 上的张力先增大后减小
C. 上的张力逐渐增大
D. 上的张力先增大后减小
8.如图所示，圆心为、半径为的半圆环套有一带正电小球，沿过点的竖直方向有一竖直细杆，一端固定于圆环上，杆上套有另一带正电小球。初始时小球距离圆环底端很近的位置，两小球间距离为；现用绝缘装置向小球施加竖直向上的作用力，使其缓慢运动到半圆环底端处，使小球沿右侧圆环缓慢上滑，半圆环和杆均光滑绝缘。则下列说法中错误的是( )
A. 小球上滑过程中圆环对小球的支持力一直增大到初始位置的倍
B. 最后两小球的距离为
C. 小球上滑过程中两小球组成系统重力势能和电势能都增大
D. 小球对竖直杆的弹力逐渐变大
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
9.如图所示，长为的悬线固定在点，在点正下方处有一钉子，把悬线另一端的小球拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的( )
A. 线速度突然增大 B. 角速度突然减小
C. 向心加速度突然增大 D. 悬线的拉力突然增大
10.如图，虚线、、、、表示匀强电场中的一簇等差等势面，其中平面上的电势为，一质子仅在电场力作用下运动，经过面时动能为，到达面时动能为，下列说法正确的是( )
A. 该匀强电场的方向水平向右
B. 平面的电势为
C. 该质子经过平面时，电势能为
D. 该质子从等势面运动到等势面，一定做匀减速直线运动
11.如图所示，是斜面的一点，斜面上点以下部分粗糙，点上方部分是光滑的。、两滑块看作质点紧靠在一起，在沿斜面向上的恒力作用下，从斜面底部由静止开始上滑。滑过点前、间的弹力为，过点之后、间弹力为，已知两滑块与斜面上点以下部分的动摩擦因数相同，则下列正确的是( )
A. B.
C. D. 对的弹力是的形变而产生的
12.如图所示，有两条位于同一竖直平面内的光滑水平轨道，相距为，轨道上有两个物体和，质量均为，它们通过一根绕过定滑轮的不可伸长的轻绳相连接。在轨道间的绳子与轨道成角的瞬间，物体在下面的轨道上的运动速率为。此时绳子段的中点处有一与绳相对静止的小水滴与绳子分离。设绳长远大于滑轮直径，不计轻绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是( )
A. 位于图示位置时物体的速度大小为
B. 小水滴与绳子分离的瞬间做平抛运动
C. 在之后的运动过程中当轻绳与水平轨道成角时，物体的动能为
D. 小水滴脱离绳子时速度的大小为
三、填空题：本大题共1小题，共8分。
13.某兴趣小组用如图甲所示的装置进行了下列探究：
在一端带有定滑轮的水平长木板上固定、两个光电门，测得两光电门、之间的距离为；滑块上有遮光片，遮光片的宽度为；
砂桶中加入砂子，用天平测得砂和砂桶的质量，并保证滑块质量远大于砂和砂桶质量；
用跨过定滑轮的轻绳将滑块与砂桶相连，调节滑轮高度使轻绳水平；
将滑块从紧靠光电门处由静止释放，读出滑块上遮光片通过光电门的时间；
改变砂和砂桶的质量，重复实验，测得、的多组数据；
在坐标系中作出的图像如图乙所示。图线与纵轴的截距为，与横轴的截距为。
已知重力加速度大小为，若把砂和砂桶所受重力作为滑块受到的拉力，根据图像信息可知：物块与长木板之间的动摩擦因数为______，滑块质量为______。
四、实验题：本大题共1小题，共8分。
14.在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在频率为的交流电源上，自由下落的重物质量为，一条理想的纸带，数据如图所示，单位是，取，、之间有几个计时点没画出．
纸带的______选填：左、右端与重物相连．
从起点到打下计数点的过程中，重力势能的减少量 ______，点的速度 ______，此过程中物体动能的增量 ______．
五、简答题：本大题共1小题，共7分。
15.年我国自行设计制造的歼舰载飞机在“辽宁号”航空母舰上试飞成功，标志着我国海军捍卫国家主权的能力进一步提高设舰载飞机在静止的航空母舰跑道上，从静止开始做加速度为的匀加速直线运动，起飞时所需要的速度为求：
舰载飞机在跑道上加速运动的时间；
航空母舰的跑道至少多长．
六、计算题：本大题共3小题，共21分。
16.一辆公共汽车以的速度在平直公路上匀速行驶，司机突然发现前方有行人横穿公路，立即刹车。刹车后经速度变为，若不考虑司机的反应时间，试求：
刹车后前进所用的时间；
刹车后汽车位移的大小；
汽车停止运动前最后的位移。
17.我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程，假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移时才能达到起飞所要求的速度。已知飞机质量，滑跑时受到的阻力为自身重力的倍，取重力加速度，在飞机滑跑过程中，求：
飞机克服阻力所做的功；
牵引力的大小；
牵引力对飞机所做的功。
18.如图所示，表面光滑的长方体平台固定于水平地面上，以平台外侧的一边为轴，在平台表面建有平面直角坐标系，其坐标原点与平台右侧距离为平台足够宽，高为，长为一个质量的小球以的速度沿轴运动，到达点时，给小球施加一个沿轴正方向的水平力，且经一段时间，小球到达平台上坐标为的点时，撤去外力在小球到达点的同时，平台与地面相交处最内侧的点，一个质量的滑块以速度在水平地面上开始做匀速直线运动，滑块与地面间的动摩擦因数，由于摩擦力的作用，要保证滑块做匀速运动需要给滑块一个外力，最终小球落在点时恰好与滑块相遇，小球、滑块均视为质点，，，求：
小球到达点时的速度大小和方向；
、两点间的距离和滑块速度的大小；
外力最小值的大小结果可用根式表示
答案解析
1.
【解析】解：、拍打衣服时灰尘会脱落，是由于灰尘有惯性，当衣服抖动时，灰尘要保持静止状态而与衣服分开，故A正确；
B、球由静止释放后，球能竖直下落，是由于球受到重力作用而改变了物体的运动状态，故B错误；
C、惯性大小的唯一量度是物体的质量，与物体的速度无关，故C错误；
D、惯性是物体的自身属性，与加速度无关，故D错误。
故选：。
物体保持原来静止或匀速直线运动状态的性质叫惯性，一切物体都有惯性。惯性是物体的一种属性，惯性大小只跟物体的质量大小有关，质量越大，惯性越大。惯性与物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系。
此题主要考查学生对惯性现象的理解。惯性现象在现实生活中随处可见，和我们的生活密切相关，学习中要注意联系实际，用所学惯性知识解决生活中的实际问题。
2.
【解析】解：为地球表面的物体受到的重力等于万有引力有：
解得：
在飞船所在位置，设重力加速度为，则有
得，故C正确，ABD错误；
故选：。
根据万有引力等于重力列式，从而确定出飞船所在位置处的重力加速度和速度。
解决本题要注意，在一般情况下，常忽略星球自转的影响，此时物体所受的重力等于万有引力。
3.
【解析】木星的卫星绕着木星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：
故
故
故木星直径木星直径。
故选B。
4.
【解析】解：根据等量同种电荷电场分布如图，
根据对称性可知，、 两点电场强度大小相等、方向想反，故A错误；
B.、间电场方向由指向，、间电场方向由指向，则质子将沿、直线先做加速运动，再做减速运动，故B错误；
C.根据等量同种电荷电势分布特点，可知，
则
即
故C正确；
D.将一电子从点沿直线移到点再沿直线移到点，电势始终降低，根据可知则电子的电势能始终增大，故D错误。
故选：。
电场强度是矢量，电场强度相同必须满足大小相等，方向相同；根据等量同种正电荷电场线分布特点分析、两点电场强度关系；分析质子在、间运动情况；等量同种正电荷电势分布特点分析、两点之间与、两点的电势差关系；结合公式确定电子电势能的变化。
本题主要考查电场线和等势面的有关知识，熟悉等量同种正点电荷周围电场线和电势的分布是解题关键。
5.
【解析】解：、以顾客为研究对象，其受到重力、支持力在竖直方向上，在加速运动过程中，顾客的加速度方向沿扶梯运动方向，顾客具有水平向右的加速度分量，由牛顿第二定律可知顾客受到水平向右的静摩擦力；在匀速运动过程中，顾客受平衡力作用合力为零，必有重力与支持力等大反向，而顾客不会在水平方向受到摩擦力作用，故A错误；
B、顾客在加速运动过程中，顾客具有竖直向上的加速度分量，由牛顿第二定律可知顾客受到支持力大于重力；在匀速运动过程中，顾客受平衡力作用合力为零，必有重力与支持力等大反向，故B错误；
C、由项分析可知在加速运动过程中，顾客受到水平向右的静摩擦力，则顾客相对于扶梯有水平向左的相对运动趋势，故C错误；
D、由上述分析可知，顾客在加速运动过程中，受到扶梯对其向右的静摩擦力和向上的支持力作用，则此过程扶梯对顾客作用力的方向指向右上方；当在匀速运动过程中，受到扶梯对其向上的支持力作用，故此过程扶梯对顾客的作用力竖直向上，故D正确。
故选：。
分加速和匀速两个过程，对顾客进行运动分析和受力分析，加速过程合力斜向右上方，故支持力大于重力，静摩擦力向右；匀速过程重力和支持力二力平衡，顾客不受摩擦力作用。
本题的关键要分两个过程研究，加速过程可以先找出加速度方向，将加速度分解为竖直方向和水平方向的加速度分量，结合物体的受力情况，可以得出各个力的大小情况。
6.
【解析】解：将两小球看成一个整体，构建整体受力的矢量三角形，如图所示
由题意得：两弹力间的夹角大小不变，整体重力大小、方向均不变，由图可得，在杆对小球的弹力方向逐渐变为水平向左的过程中，一直在减小，一直在增大，故AB错误；
C.杆转到竖直方向时，杆对小球的弹力达到最大值，结合平衡条件可知：，
故C正确；
D.初态时，、间的夹角为，、与竖直方向的夹角均为，可知初态时两杆对球的弹力大小相等，均为，
对杆上的小球受力分析，由余弦定理可得细线对小球的作用力
末状态时，细线对小球的作用力满足：
故D错误。
故选：。
本题将两小球看成一个整体，构建整体受力的矢量三角形，根据杆对小球的弹力方向逐渐变为水平向左分析，再根据小球为研究对象，对小球受力分析求解。
本题考查了动态平衡，掌握整体法和隔离法的运用，理解不同状态下物体受力的变化是解决此类问题的关键。
7.
【解析】解：以小球为研究对象，受到重力、和绳的拉力，如图所示；
根据正弦定理可以推导出即拉密定理：
将圆环绕圆心顺时针缓慢转过的过程中，夹角始终不变，则比值不变；
角从逐渐变为，从钝角变到直角再变为锐角，则逐渐减小，先增大再减小，故B正确、ACD错误。
故选：。
以小球为研究对象进行受力分析，根据平衡条件列方程分析各力的变化情况。
本题主要是考查共点力平衡之动态分析问题，解得本题的关键是弄清楚小球的受力情况，能够根据正弦定理推导拉密定理。
8.
【解析】解：小球缓慢上移过程，小球处于动态平衡状态，对小球受力分析，如图所示
根据三角形相似有
初始时，即
随着小球缓慢上移，减小，当其缓慢运动到半圆环底端处，，则
小球缓慢上滑过程中圆环对小球的支持力一直增大到初始位置的倍，故A正确；
B.由库仑定律可得
则
初始时小球刚要移动时，有
，，
即
当小球缓慢运动到半圆环底端处，设之间距离为，则有
联立得
解得
故B错误；
C.小球沿右侧圆环缓慢上滑，动能不变，除重力和电场力做功外还有竖直方向的外力做正功，两小球组成系统重力势能和电势能总和变大。小球上滑的过程中，两球的高度均升高，重力势能增大，带同种电荷的两球距离变小，系统电势能也增大，故C正确；
D.对系统受力分析，竖直杆对小球的弹力等于半圆环对弹力在水平方向的分力。设与竖直方向的夹角为，则有
小球上滑的过程中增大，增大，故竖直杆对小球的弹力增大。根据牛顿第三定律可知，小球对竖直杆的弹力增大，故D正确。
本题选择错误的，故选：。
对小球进行受力分析，根据相似三角形得出力的大小关系；
根据几何关系的变化得出力的变化趋势；
根据胡克定律结合几何关系得出弹力的变化趋势；
利用功能关系得出小球上滑过程中两小球组成系统重力势能和电势能都增大。
本题主要考查了动态平衡的相关应用，熟悉物体的受力分析，结合几何关系和胡克定律、功能关系即可完成解答。
9.
【解析】解：、悬线与钉子碰撞前后，线的拉力始终与小球运动方向垂直，小球的线速度不变．故A错误；
B、当半径减小时，由知变为原来的倍，故B错误；
C、再由知向心加速度突然增大为原来的倍，故C正确；
D、而在最低点，故碰到钉子后合力变为原来的倍，悬线拉力变大，故D正确．
故选：．
速度瞬间不变，根据、由、进行分析．
此题考查圆周运动各物理量之间的关系式，注意瞬时速度不变．
10.
【解析】解：、质子仅在电场力作用下运动，经过面时动能为，到达面时动能为，说明质子从等势面到等势面电场力做负功，所以电场线方向向左，故A错误；
B、相邻的两个等势面之间的电势差相等，质子经过两个相邻的等势面过程中电场力做功相等、动能变化相等，则，质子经过等势面的动能为，则质子运动过程中的电势能与动能之和为：，所以质子在等势面的电势能为：，平面的电势为，故B正确；
C、该质子经过平面时，动能为，电势能为：，故C正确；
D、质子仅在电场力的作用下运动，不知道经过等势面时的速度方向，所以不能判断粒子做直线运动还是曲线运动，故D错误。
故选：。
根据动能变化确定电场力做功情况，由此确定电场线的方向；求出质子运动过程中的电势能与动能之和，由此得到质子在等势面的电势能，再根据等势的定义式求解平面的电势；求出该质子经过平面时的动能，根据能量守恒定律求解电势能；不知道经过等势面时的速度方向，不能判断粒子做直线运动还是曲线运动。
本题主要是考查带电粒子在电场中的运动的能量问题，关键是求出质子运动过程中的电势能与动能之和，掌握等势的计算方法。
11.
【解析】解：令斜面倾角为，、质量分别为、，滑块在点下方时，对、采用整体法，根据牛顿第二定律有
对分析，根据牛顿第二定律有
解得
滑块在点上方时，对、整体分析有
对分析有
解得
可知
故A正确，BC错误；
D.根据弹力的产生条件可知，对的弹力是的形变而产生的，故D正确。
故选：。
对整体受力分析，根据牛顿第二定律求解加速度，对受力分析，根据牛顿第二定律求解间的作用力，比较即可；弹力是由于施力物体发生弹性形变而产生的力。
本题考查牛顿第二定律，解题关键是灵活选择研究对象并对其受力分析，根据牛顿第二定律列式求解即可。
12.
【解析】解：将物体的速度分解到沿绳和垂直于绳方向如图甲所示，
在轨道间的绳子与轨道成角的瞬间，同一根绳子上速度大小相等：
而由几何关系：
所以物体的速度：，故A正确；
B、点沿绳的分速度与物体沿绳的分速度相同，垂直于绳的分速度小于物体垂直于绳的分速度，物体的合速度水平向左，则小水滴的合速度斜向左下，如上图乙所示，故水滴做斜抛运动，故B错误；
D、绳子段一方面向点以速度收缩，另一方面绕点逆时针转动，在轨道间的绳子与轨道成角的瞬间，其角速度：
点既有沿绳子斜向下的速度，又有垂直于绳子斜向上的转动的线速度：
点的合速度即小水滴的速度为：，故D错误；
C、当轻绳与水平轨道成角时，物体沿绳方向的分速度为，物体的速度为，物体运动过程中，物体组成的系统机械能守恒，从题图示位置到轻绳与水平轨道成角时，根据机械能守恒得：
代入数据解得：，故C正确。
故选：。
将的速度分解到沿绳方向和垂直于绳方向，沿绳方向的速度大小等于的速度大小，根据几何关系求解的速度和水滴的速度；
根据几何关系求解的速度大小和方向，进而分析水滴与绳子分离后的运动；
根据机械能守恒定律求解的动能。
本题考查运动的合成与分解，解题关键是知道两物体和水滴沿绳方向分速度大小相等，和垂直绳方向的分速度与旋转半径成正比。
13.
【解析】解：以滑块为研究对象，根据牛顿第二定律
又
联立解得
物块通过光电门的速度
根据运动学公式
联立解得
图像的纵截距
图像的斜率
解得滑块质量
动摩擦因数。
故答案为：；。
根据平均速度公式求物块通过光电门的速度，根据牛顿第二定律、运动学公式求函数，结合图像纵截距和斜率的含义求解滑块重力和动摩擦因数。
本题考查了光电门测瞬时速度、牛顿第二定律和运动学公式的运用；根据牛顿第二定律和运动学公式求解函数是解题的关键。
14.左；；；
【解析】解：知道在重物拖动下速度越来越大，相等时间内的位移增大，由于间的距离小于间的距离，可知纸带的左端与重物相连．
从到，重力势能的减小量，
点的瞬时速度，则物体动能的增加量．
故答案为：左；，，．
根据相等时间内的位移逐渐增大确定纸带的哪一端与重物相连．
根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点的速度，从而得出动能的增加量．
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求出重力势能的减小量，难度不大．
15.解：由匀变速直线运动的速度与时间关系可得
舰载飞机在跑道上加速运动的时间；
由匀变速直线运动的速度与位移关系可得
舰载飞机加速过程运动的位移
则航空母舰的跑道至少为
答：舰载飞机在跑道上加速运动的时间为；
航空母舰的跑道至少．
【解析】由匀变速直线运动的速度与时间关系列式，求出舰载飞机在跑道上加速运动的时间；
由匀变速直线运动的速度与位移关系列式，求出航空母舰的跑道长度；
本题考查了匀变速直线运动的速度与时间关系、速度与位移关系的应用，第求解的方法较多，还可以利用平均速度公式求位移即，还可以利用匀变速直线运动的位移与时间关系求解，选择最熟悉的方法求解即可．
16.解：由刹车后内知
刹车全程历时，由
解得
在的过程，由
可得
，舍去
，故
由，代入数据，则有
故最后内的位移为
答：刹车后前进所用的时间；
刹车后汽车位移的大小；
汽车停止运动前最后的位移。
【解析】先求刹车加速度和刹车时间；
根据位移公式，求时间，和刹车时间做比较，确定最终运动时间；
大于刹车时间，确定最终运动时间为，求位移；
根据位移公式，求最后位移。
本题考查学生对匀变速直线运动的掌握，对于匀减速直线运动，解题关键是先求出刹车的时间和刹车位移。
17.解：飞机克服阻力所做的功：
解得：
飞机做匀变速直线运动，有
由牛顿第二定律，有：
联立解得，
牵引力对飞机所做的功
答：飞机克服阻力所做的功为；
牵引力的大小为；
牵引力对飞机所做的功为。
【解析】根据求解飞机克服阻力所做的功；
飞机做匀变速直线运动，结合牛顿第二定律求解牵引力大小；
根据求牵引力对飞机所做的功。
解决本题的关键是要知道功的求解方式。掌握匀变速直线运动的速度位移公式，并能结合牛顿第二定律灵活运用。
18.解：小球在平台上做曲线运动，可分解为沿轴方向的匀速直线运动和沿轴方向的变加速运动，
设小球在点受到与轴夹角为从点到点，变力做功：，
根据动能定理有：，解得：，
根据速度的合成与分解有：，解得：，
小球到达点时速度与轴正方向成；
小球离开点后做平抛运动，
竖直方向：，解得：，
小球位移在水平面内投影：，
设点在地面的投影为，则：，
由几何关系可得：，
解得：，
滑块要与小球相遇，必须沿连线运动，
由，解得：；
设外力的方向与滑块运动方向水平方向的夹角为，根据平衡条件得：
水平方向有：，其中：，
竖直方向有：，
解得：，
由数学知识可得：，
其最小值：。
答：小球到达点时的速度大小为：，方向：与轴正方向成；
、两点间的距离为，滑块速度的大小为；
外力最小值的大小为：。
【解析】小球在平台上做曲线运动，应用运动的合成与分级、动能定理可以求出小球的速度。
小球离开点后做平抛运动，应用平抛运动规律求出、两点间距离与滑块的速度大小。
应用平衡条件与力的合成求出外力的表达式，然后求出外力的最小值。
本题是一道力学综合题，属于多过程问题，由于小球运动过程复杂，题目有一定的难度，根据题意分析清楚小球运动过程与运动性质是解题的前提，应用动能定理、平抛运动规律与平衡条件可以解题。
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