2023-2024学年广东省高一（下）期末考试物理试题（含解析）

2023-2024学年广东省高一（下）期末考试物理试题
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，实线为一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动的轨迹，当物体从点运动到点时，其速度方向恰好改变了，则物体从点到点的运动过程中，下列说法正确的是
A. 物体在点时的速度方向可能水平向右 B. 物体所受的水平恒力的方向一定水平向右
C. 物体一定做的是匀变速曲线运动 D. 物体的速率一定是先增大后减小
2.河水的流速随离一侧河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示。若要以最短时间渡河，则( )
A. 船渡河的最短时间是 B. 船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直
C. 船在河水中航行的轨迹是一条直线 D. 船在河水中的最大速度是
3.如图为某高速公路出口的通道示意图。一汽车驶入通道，到达点的速度，此时开始减速，到达点时速度减至，并以的速度匀速通过区，汽车从运动到共用时，图像如图所示，则下列说法正确的是
A. 汽车减速运动的加速度大小为 B. 、间中点位置的速度为
C. 、间的距离为 D. 汽车在段平均速度大小为
4.年左右我国将建成载人空间站，轨道高度距地面约，在轨运营年
以上，它将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地。设该空间站绕地球做匀
速圆周运动，其运动周期为，轨道半径为，万有引力常量为，地球半径为，地
球面表重力加速度为。下列说法不正确的是( )
A. 地球的质量为
B. 空间站的线速度大小为
C. 空间站的向心加速度为
D. 空间站的运行周期小于地球自转周期
5.如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为，电荷量分别为和。在它们的水平中垂线上固定一根长为、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为的小球以初速度从管口射入，则小球( )
A. 速度先增大后减小
B. 受到的库仑力先做负功后做正功
C. 受到的库仑力最大值为
D. 管壁对小球的弹力最大值为
6.如图所示，固定在地面上的半圆轨道直径水平，质点与半圆轨道的动摩擦因数处处一样，当质点从点正上方高处自由下落，经过轨道后从点冲出竖直上升，上升的最大高度为，空气阻力不计。当质点首次从点上方下落时，下列说法正确的是( )
A. 质点不能从点冲出半圆轨道
B. 质点能从点冲出半圆轨道，但上升的最大高度
C. 质点能从点冲出半圆轨道，但上升的最大高度
D. 无法确定能否从点冲出半圆轨道
7.如图所示，半径为的四分之三光滑圆轨道竖直固定在水平地面上，点为轨道最低点，点与圆心等高。质量为的小球可视为质点在点正上方处静止释放，下落至点时进入圆轨道，重力加速度取，不计空气阻力，则( )
A. 小球在点的动能为
B. 小球在点受到轨道的弹力大小为
C. 小球上升过程中距地面的最大高度为
D. 小球离开轨道后将落至轨道点
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示，若不考虑其他力，则下列判断中正确的是( )
A. 若粒子是从运动到，则粒子带正电；若粒子是从运动到，则粒子带负电
B. 不论粒子是从运动到，还是从运动到，粒子必带负电
C. 若粒子是从运动到，则其加速度减小
D. 若粒子是从运动到，则其速度减小
9.如图所示，半径为的内部光滑的半圆形轨道固定在水平面上，与水平面相切于点，一质量为的小球以初速度从距离点为的点向左运动进入半圆形轨道，小球从轨道最高点离开后在空中做平抛运动，恰好在点落地，重力加速度为，下面说法正确的是( )
A. 小球进入半圆形轨道后，在半圆形轨道的最低点处对轨道的压力等于
B. 小球在半圆形轨道最高点处对轨道的压力为
C. 小球在半圆形轨道最高点处对轨道的压力为
D. 小球落地时速度方向与水平方向夹角的正切值为
10.电动汽车以其环保节能、加速快等优点越来越受到消费者的欢迎，为使汽车既有良好的加速性能，又能控制汽车的最大速度，电动汽车的车载智能系统介入汽车行驶过程。如图所示为某品牌汽车在一次起步时汽车牵引力与速度的关系，汽车的速度达到时电动机功率达到最大值。此后车载智能系统逐渐降低电动机功率，当电动机功率降至最大功率的时，汽车达到最大速度。已知汽车及乘员的总质量为，汽车行驶过程中受到的阻力与速度的关系为，则汽车在起步直至达到最大速度的过程中，下列说法正确的是( )
A. 汽车的加速度始终在减小
B. 汽车的加速度先不变后减小
C. 该汽车能达到的最大速度是
D. 汽车速度为时的加速度为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.图为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有：
A.将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平；
B.测出挡光条的宽度；
C.分别测出滑块与挡光条的总质量及托盘与砝码的总质量；
D.将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离；
E.由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间；
F.改变挡光条到光电门的距离，重复步骤、，测出多组和。已知重力加速度为，请回答下列问题：
本实验中___________填“需要”或“不需要”满足远小于。
若某次测得挡光条到光电门的距离为，挡光条通过光电门的时间为，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了___________________；若系统机械能守恒，应满足___________________。用实验步骤中各测量量符号表示
多次改变挡光条到光电门的距离，重复步骤、，测出多组和，作出随的变化图像如图所示，图线为过坐标原点的直线，如果在误差允许的范围内当地的重力加速度大小为_________时，可以判断槽码带动滑块运动过程中机械能守恒。用题中已知量和测得的物理量符号表示
12.图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置．斜槽末端口与小球离地面的高度均为，实验时，当小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放小球，发现两小球同时落地，改变大小，重复实验，、仍同时落地。
关于实验条件的说法，正确的有______
A.斜槽轨道末段端必须水平
B.小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
C.斜槽轨道必须光滑
D.小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
该实验结果可表明______
A.两小球落地速度的大小相同
B.小球在竖直方向的分运动与小球的运动相同
C.两小球在空中运动的时间相等
D.小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
若用一张印有小方格小方格的边长为的纸记录小球的轨迹，小球在同一初速平抛运动途中的几个位置如图乙中的、、、所示，重力加速度，则小球在处的瞬时速度的大小为_____。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.捶丸起源于唐代的步打球，是一种以杖击球的体育活动，类似今天的高尔夫。如图所示，某次捶丸游戏中游戏者将可视为质点的小球从斜面顶端点以水平初速度击出，小球落到斜面上某点。已知斜面的长度，倾角，不计空气阻力，取重力加速度大小。
求小球在空中运动的时间；
求小球落到斜面前瞬间的速度大小；
14.如图所示，一轻绳连着一小球，悬挂于点，现把小球拉开一角度后静止释放．设小球质量，绳长，小球运动的最低点离地高度．
若小球通过最低点的速度大小为，求此时绳的拉力大小；
若轻绳能够承受的最大拉力为，求允许小球通过最低点的最大速率；
若以问的最大速率通过最低点时，轻绳恰好断裂，小球抛出，求小球平抛的水平位移大小．
15.如图所示，在竖直平面内的斜面与水平传送带的左端平滑连接，水平传送带的右端与竖直面内圆心角为的光滑圆弧轨道在最低点处平滑连接，整个装置固定。斜面高为、倾角为，传动带长为，以的速度逆时针转动，圆弧轨道的半径。将质量为的小物块从斜面上静止释放，小物块与斜面和传送带的动摩擦因数均为。取重力加速度。求：
若从斜面高处释放，滑至处的速度大小；
若从斜面高处释放，物体运动到处的过程中摩擦力做功的大小；
若从斜面高的不同位置释放，以点为坐标原点，从射出后，这些轨迹的最高点构成什么形状？
答案解析
1.
【解析】A、物体在点时的速度方向沿轨迹的切线方向，不可能水平向右，故A错误；
、因为质点速度方向恰好改变了，可以判断恒力方向应为右下方，与初速度的方向夹角要大于小于，才能出现末速度与初速度垂直的情况，因此速度方向与合力方向先大于，后小于，速率先减小后增大，故BD错误；
C、曲线运动受到恒力，则物体做匀变速曲线运动，故C正确。
2.
【解析】A.当船头与河岸垂直时，渡河时间最短，由图可知河宽为，，故A错误；
B.船的合运动时间等于各个分运动的时间，沿船头方向分运动时间为，当最小时，最小，当船头与河岸垂直时，有最小值，等于河宽，故要使船以最短时间渡河，船在行驶过程中，船头必须始终与河岸垂直，故B正确；
C.由于随水流方向的分速度不断变化，故合速度的大小和方向也不断变化，船做曲线运动，故C错误；
D.当水流速最大时，船的速度最大，，故D错误。
故选B。
3.
【解析】A.根据速度时间图线的斜率表示加速度，可知，汽车减速运动的加速度大小，故A正确；
B.由中间位置速度公式得，间中点的速度为：，故B错误；
C.根据图线与时间轴围成的面积表示位移知，的距离，故C错误；
D.段的位移，则段的平均速度，故D错误。
4.
【解析】解：、由万有引力定律可知：，解得，故A正确；
B、由万有引力定律可知：，由黄金代换公式可知：，解得，故B错误；
C、由万有引力定律可知：，由黄金代换公式可知：，解得，故C正确；
D、地球自转周期等于地球同步卫星的周期，地球同步卫星距地面，比空间站距地面高，根据：，轨道半径越大，环绕周期越大，故空间站的运行周期小于地球自转周期，故D正确；
本题选不正确的是，故选：。
本题考查万有引力定律和黄金代换公式，只要题目中有重力加速度，则考虑黄金代换公式求出中心天体的质量，剩下的问题迎刃而解。
5.
【解析】A.电荷量为 的小球以初速度 从管口射入的过程，因电场力不做功，只有重力做功；根据动能定理，知速度不断增加，故A错误；
B.小球下落过程中，库仑力与速度方向垂直，则库仑力不做功，故B错误；
C.在两个电荷的中垂线的中点，单个电荷产生的电场强度为：；根据矢量的合成法则，则有电场强度最大值为，因此电荷量为 的小球受到最大库仑力为，故C正确；
D.根据选项的分析，结合受力分析可知，弹力与库仑力平衡，则管壁对小球的弹力最大值为，故D错误。
故选C。
6.
【解析】质点第一次在槽中滚动过程，由动能定理得：，
为质点克服摩擦力做功大小，解得：，
故第一次质点在槽中滚动损失的机械能为；
由于第二次小球在槽中滚动时，对应位置处速度变小，因此槽给小球的弹力变小，动摩擦因数不变，所以摩擦力变小，克服摩擦力做功小于，机械能损失小于，因此小球再次冲出点时，能上升的高度大于零而小于。
故选：。
7.
【解析】A.小球从释放到最低点，根据动能定理有
解得

故A错误；
B.小球从释放到点，根据动能定理有
在点，根据牛顿第二定律有
解得

故B错误；
C.设小球上升过程中距地面最大高度与圆心的连线和竖直方向的夹角为 ，则有
从点到最高点，根据动能定理有
解得
最大高度为

故C错误；
D.假设小球离开轨道后将落至轨道点，由分析可知脱离轨道的速度为

根据斜抛的运动规律可知
解得

可知小球离开轨道后将落至轨道点，故D正确；
故选D。
8.
【解析】解：、根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧可知与电场线的方向相反，所以不论粒子是从运动到，还是从运动到，粒子必带负电，故A错误，B正确；
C、电场线密的地方电场的强度大，所以粒子在点受到的电场力大，在点时的加速度较大。所以若粒子是从运动到，则其加速度减小，故C正确；
D、从到过程中电场力与速度方向成锐角，即做正功，动能增大，速度增大，故D错误。
故选：。
做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧，本题中粒子只受电场力，由此可判断电场力向左，
根据电场力做功可以判断电势能的高低和动能变化情况，加速度的判断可以根据电场线的疏密进行．
本题以带电粒子在电场中的运动为背景考查了带电粒子的速度、加速度、动能等物理量的变化情况．
加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题．
9.
【解析】解：、离开点做平抛运动，则竖直方向： 水平方向：，解得：
在点由牛顿第二定律得：，解得：，由牛顿第三定律知对轨道的压力为，故B错误C正确；
D、设小球落地时速度方向与水平方向夹角为，则，故D正确；
A、从到的过程由动能定理得：
在最低点处由牛顿第二定律得：
联立解得：
由牛顿第三定律知对轨道的压力等于，故A错误；
故选：。
离开点做平抛运动，根据平抛运动的规律可求得在点的速度及落地时速度方向与水平方向夹角的正切值；在点由牛顿第二定律结合牛顿第三定律可求得对轨道的压力；从到的过程由动能定理可求得在点的速度，在最低点处由牛顿第二定律结合牛顿第三定律可求得对轨道的压力。
本题考查了平抛运动的规律、动能定理、牛顿第二定律及第三定律的综合应用，掌握平抛运动问题的处理方法是求解的关键。
10.
【解析】汽车的速度达到 前的过程，根据牛顿第二定律可得
可知随着汽车速度的增大，汽车的加速度逐渐减小；汽车的速度达到 到最大速度的过程中，根据牛顿第二定律可得
可知随着汽车速度的增大，牵引力的减小，汽车的加速度继续逐渐减小；故A正确，B错误；
C.设汽车能达到的最大速度为 ，此时牵引力等于阻力，电动机功率降至最大功率的时，则有
解得
故C错误；
D.汽车速度为 时，根据牛顿第二定律可得
又
联立解得
故D正确。
故选AD。
11.不需要；
；；
。

【解析】实验中需验证砝码及托盘减少的重力势能与系统增加的动能是否相等，并不需要测量拉力，故不需要满足远小于；
滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了，根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，滑块通过光电门时速度大小为，系统动能增加了，
系统机械能守恒有，
则系统机械能守恒成立的表达式是；
由可知系统机械能守恒成立的表达式是，整理得，
图像的斜率为，解得当地的重力加速度大小为。
12.

【解析】为使小球从斜槽末端飞出时初速度方向是水平，因此斜槽轨道末段端必须水平，故A正确；
这个实验只验证小球做平抛运动在竖直方向是自由落体运动，与水平方向无关，所以不需要每次实验小球离开水平槽时初速度相同，小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，故B正确，D错误；
C.斜槽轨道是否光滑，对实验没有影响，不需要必须光滑，故C错误。
故选AB。
该实验结果可表明：小球在竖直方向的分运动与小球的运动相同，由于竖直方向的高度相同，所以两小球在空中运动的时间相等，故BC正确，D错误；
A.当小球落地时小球还有水平方向的速度，则两小球落地速度的大小不可能相同，故A错误。
故选BC。
小球在同一初速平抛运动，小球在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向，由匀变速直线运动的推论，可有
代入数据解得
在水平方向的速度
在竖直方向，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，则有
则小球在处的瞬时速度的大小为
13.设小球的位移大小为 ，竖直方向上有
水平方向上有
代入数据得小球在空中运动的时间
小球落到斜面上时竖直方向的分速度大小
小球落到斜面前瞬间的速度大小


【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.解：质点在最低点受到的拉力与重力提供向心力，则：，
代入数据解得：
即绳子的拉力为
小球下摆到点时，绳的拉力和重力提供向心力，
由牛顿第二定律的：，
代入数据解得：
绳子断后，小球做平抛运动，运动时间为，
竖直方向：，
水平方向，间距离：，
代入数据解得：；
答：若小球通过最低点的速度大小为，此时绳的拉力大小为；
若轻绳能够承受的最大拉力为，允许小球通过最低点的最大速率为；
若以问的最大速率通过最低点时，轻绳恰好断裂，小球抛出，小球平抛的水平位移大小为。
【解析】由牛顿第二定律可以求出小球受到的拉力；
在位置，由牛顿第二定律可求小球通过最低点的最大速率。
绳子断裂后小球做平抛运动，应用平抛运动规律可以求出。
掌握运用运动的合成与分解的方法处理平抛运动问题，能根据竖直面内圆周运动最高点和最低点小球所受合力提供圆周运动向心力讨论绳所受拉力大小问题，掌握规律是解决问题的关键。
15.若从斜面高 处释放，小物块在斜面下滑过程中，由动能定理有
解得滑至处的速度大小为
物块在传送带上向右减速运动，加速度大小为
设小物块可以通过点，根据运动学公式可得
解得小物块到达处的速度大小为
则小物块从释放到处的过程中根据动能定理有
可知物体运动到处的过程中摩擦力做功的大小为

当从斜面高 处释放时，假设小物块可以到达点，根据动能定理可得
解得
当 释放时，小物块会从 处射出，射出后做斜抛运动，全程有
解得处的速度为
从到最高处的时间为
以为坐标原点，斜抛运动最高点时，水平坐标为
竖直坐标为
根据数学关系可得
故从点射出后的最高点构成一条直线。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
第1页，共1页