江西省萍乡市2024-2025学年高一（下）期末物理模拟试卷（含解析）

江西省萍乡市2024-2025学年高一（下）期末物理模拟试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.我们的课本上有一个小实验，如图。实验时，某同学把小纸帽压到桌面上，从放手到小纸帽运动到最高点的过程中，不计空气及摩擦阻力，下列说法正确的是( )
A. 小纸帽的机械能守恒
B. 小纸帽刚脱离弹簧时动能最大
C. 小纸帽在最低点所受的弹力等于重力
D. 在某一阶段内，小纸帽的动能减小而小纸帽的机械能增加
2.某建筑工地运输装置原理图如图所示，套在竖直细杆上的环由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物相连。由于的质量较大，故在释放后，将沿杆上升，当环上升至与定滑轮的连线水平，其上升速度，若这时的速度为，则( )
A. B. C. D.
3.竹蜻蜓是我国传统的一种儿童玩具，流传甚广。如图所示，竹蜻蜓由竹柄和“翅膀”两部分组成。玩儿时，双手一搓竹柄，然后双手松开，竹蜻蜓就会旋转着飞上天空，过一会儿落下来，竹蜻蜓在上升过程中，若空气阻力不可忽略，则它的机械能( )
A. 守恒 B. 增大 C. 减小 D. 先减小后增大
4.某双星系统中的、两星球绕其连线上的某固定点做匀速圆周运动，如图所示，现测得两星球球心之间的距离为，运动周期为，已知引力常量为，若，则( )
A. 星球的向心力大于星球的向心力
B. 两星球的总质量等于
C. 双星的质量一定，双星之间的距离减小，其转动周期变大
D. 星球的线速度一定小于星球的线速度
5.图中边长为的正三角形的三个顶点分别固定三个点电荷、、，在该三角形中心点处固定一电量为的点电荷，则该电荷受到的电场力为( )
A. ，方向由指向 B. ，方向由指向
C. ，方向由指向 D. ，方向由指向
6.如图所示，表面粗糙的“”型水平轨道固定在地面上，劲度系数为、原长为的轻弹簧一端固定在轨道上的点，另一端与安装有位移、加速度传感器的滑块相连，滑块总质量为。以为坐标原点，水平向右为正方向建立轴，将滑块拉至坐标为的点由静止释放，向左最远运动到坐标为的点，测得滑块的加速度与坐标的关系如图所示，其中为图线纵截距。则滑块由运动至过程中弹簧始终处于弹性限度内下列描述正确的是( )
A. B. 最大动能为
C. 动摩擦因数 D. 滑块在和处的弹性势能
7.如图所示，在水平向左的匀强电场中，有一电荷量为的物体静止在绝缘斜面上。若撤去电场后，物体仍然静止在斜面上，那么撤去电场后与撤去电场前相比较，以下说法正确的是( )
A. 物体所受的摩擦力一定减小了 B. 物体所受的摩擦力一定增大了
C. 物体所受的摩擦力方向可能发生改变 D. 物体对斜面的压力可能增大了
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
8.如图所示，一个不带电的金属球壳固定在大地上，为球壳内非球心的点，固定在绝缘支架上的带正电小球，从无穷远处向球壳缓慢靠近，以大地为零势面，在此过程中( )
A. 点的电势保持不变 B. 点的电场强度保持不变
C. 感应电荷在点产生的电场强度不断增大 D. 球壳的右侧外表面带正电
9.质量为的物体在水平面上做直线运动，图中两条直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力时的图像。下列说法正确的是( )
A. 物体受水平拉力时对应的一定是图线
B. 水平拉力大小一定等于
C. 物体运动过程中水平拉力做的功可能为
D. 物体与水平地面的动摩擦因数可能为
10.如图所示，在一个半径为的轻质圆盘的边缘点固定一个质量为的小球可视为质点，让轻质圆盘在竖直平面内绕经过盘心点的水平轴以角速度匀速转动，取，以下说法正确的是( )
A. 小球受到的合力不变
B. 当小球运动到点正上方时圆盘对小球的作用力最小且大小为
C. 圆盘对小球的作用力与竖直方向的最大夹角为
D. 当小球运动到与点等高处时圆盘对小球的作用力最大且大小为
11.如图所示，质量分别为和的、两个物块可视为质点在水平圆盘上沿直径方向放置，与转盘的动摩擦因数均为可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力离轴的距离为，离轴的距离为，两物块用一根细绳连在一起．、随圆盘以角速度一起做匀速圆周运动，且与圆盘保持相对静止，下列说法正确的是( )
A. 所受的合外力与所受的合外力大小相等
B. 所受摩擦力方向指向圆心
C. 若，细绳无张力
D. 若，，两物块与圆盘发生相对滑动
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
12.如图甲为探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置，图乙为示意图。图乙中、槽分别与、轮同轴固定，、两轮在皮带的带动下匀速转动。
在该实验中应用了 选填“理想实验法”、“控制变量法”、“理想模型法”来探究向心力的大小与质量，角速度和半径之间的关系。
如图乙所示，、轮半径相同，如果用两个相同小球进行实验，图示情景正在探究的是 。
A.向心力的大小与角速度大小的关系
B.向心力的大小与物体质量的关系
C.向心力的大小与线速度大小的关系
D.向心力的大小与半径大小的关系
13.某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。
对于本实验操作的说法正确的是______。
A.打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上
B.应用秒表测出重物下落的时间
C.重物的密度和质量选用的大些，有利于减小误差
D.重物的密度和质量选用的小些，有利于减小误差
若实验中所用重物的质量某同学选取了一条前两个点间距接近的纸带，是打下的第一个点，打点时间间隔为，则在纸带上打下点时的速度______，此时重物的动能______，从打下点到至打下点的过程中重物的重力势能减少量______由此可得出的结论是__________取，结果均保留三位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
14.中国于年月号成功发射“神舟十六号”载人飞船。如图，“神舟十六号”载人飞船发射后先在近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达点时再次点火进入圆轨道Ⅲ。载人飞船离地球表面的距离为。地球表面的重力加速度为、地球的半径为、引力常量为，忽略地球自转。求：
地球的质量；
中国空间站绕地球运动的线速度大小。
15.如图所示，为圆心角的粗糙圆弧轨道，半径，末端与传送带水平相接，传送带顺时针转动，长度。一质量的小物块自点以速度水平抛出，沿圆弧端切向滑入轨道做匀速圆周运动，离开圆弧轨道后进入传送带运动到点，小物块与传送带间的动摩擦因数。不计空气阻力，取，，。
求：物块从运动到的时间；
物块在圆弧轨道端对轨道的压力大小；
若要使物块在内从运动到，传送带速度至少为多少？
16.如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系，轴水平，轴竖直，在第二象限有沿轴正方向的匀强电场，其电场强度的大小为，一长为的绝缘轻绳一端固定在点，另一端系一带负电的小球视为质点，电荷量为为小球质量，为重力加速度，开始时绳刚好水平拉直，现将小球静止释放。
求小球从第一象限通过轴时绳中的拉力大小；
若小球运动到轴时轻绳断裂，小球能到达轴上的点未画出，求点的位置坐标；
若小球能在细绳作用下通过轴继续运动，则在什么位置速度最大，并求出速度的最大值结果可用根号表示。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.由于弹簧对小纸帽做功，所以小纸帽的机械能不守恒，故A错误；
B.小纸帽在上升过程中，受到重力和弹簧的弹力，弹力先大于重力，再等于重力，后小于弹力，合力先向上，再向下，则小纸帽先加速后减速，当合力为零时速度最大，动能最大，此时弹簧处于压缩状态，小纸帽还没有脱离弹簧，故B错误；
C.小纸帽在最低点时加速度向上，合力向上，所受的弹力大于重力，故C错误；
D.在小纸帽的合力为零位置到它脱离弹簧的过程中，其合力向下，做减速运动，动能减小，由于弹簧对小纸帽做正功，则其机械能增加，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】对进行上升速度的分解，其分速度分别是垂直于绳子方向和沿绳子方向，其中与的速度由于在同一根绳子，大小相等，当环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时
所以的速度，故选D。
3.【答案】
【解析】竹蜻蜓在上升的过程中，要推动空气，同时也需要克服阻力做功，所以机械能始终减小，故C正确。
本题考查功能关系，关键是明确功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化，空气阻力做功导致机械能向内能转化。
单个物体机械能守恒的条件是只有重力做功，分析竹蜻蜓的受力情况，判断除重力以外的力做功情况，从而判断其机械能变化情况。，故选C。
4.【答案】
【解析】A.双星靠相互间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律知它们的向心力大小相等，故A错误；
根据万有引力提供向心力，对有：，对有：，其中：，解得：；两星球的总质量，故当双星的质量一定，双星之间的距离减小时，其转动周期减小，故C错误，B正确；
D.由题意可知，双星的角速度相等，根据，且，则，即星球的线速度大于星球的线速度，故D错误。
5.【答案】
【解析】点是三角形的中心，到三个电荷的距离为，三个电荷在处产生的场强大小均，根据对称性和几何知识得知：两个在处产生的合场强为，再与在处产生的场强合成，得到点的合场强为，方向由指向；点处的点电荷受到的电场力，方向由指向，故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】A.由图可知：加速度为，此时弹力等于摩擦力，弹力不为，所以，故A错误；
B.当滑块运动到时，动能最大，此时；
由牛顿第二定律可知：；
由动能定理可知：；
联立解得：，故B正确
C.设水平轨道的动摩擦因数为，则根据牛顿第二定律可知：，当滑块运动到时，动能最大，此时，由图像的斜率含义可得：，由以上四式联立可得动摩擦因数：，故C错误；
D.由以上分析可知位置到和处的距离不等，故滑块在和处时，弹簧的形变量不相等，故弹性势能不等，故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】电场撤去前，物体受到重力、电场力、支持力、静摩擦力是否存在不能确定存在静摩擦力，则静摩擦力方向可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下；
若电场撤去前，物体受到重力、电场力、支持力三力平衡，则撤去电场后，存在沿斜面向上的静摩擦力作用，物体所受的摩擦力增大；若电场撤去前，物体受到重力、电场力、支持力、以及沿斜面向下的静摩擦力作用，则撤去电场后，存在沿斜面向上的静摩擦力作用，静摩擦力方向反向，且相比于撤去电场前增大；若电场撤去前，物体受到重力、电场力、支持力、以及沿斜面向上的静摩擦力作用，则撤去电场后，存在沿斜面向上的静摩擦力作用，且减小，故AB错误，C正确；
D.由平衡条件可知，物体受到的支持力，则撤去电场后，电场力消失，则物体对斜面的压力一定减小，故D错误。
8.【答案】
【解析】A.处于静电平衡状态的导体是等势体，由于球壳与大地连在一起，球壳及其内部电势均为零，故A正确；
B.处于静电平衡状态的导体内部电场强度为零，故B正确；
带正电小球从无穷远处向球壳缓慢靠近过程中，球壳上感应出负电荷，且电荷量不断增大，感应电荷在点产生的电场强度不断增大，故C正确，D错误。
9.【答案】
【解析】
若拉力与运动方向相同，有拉力时物体的加速度小，即图线对应无拉力时的运动情形，图线对应有拉力时的情形，分析图线，结合图像斜率表示加速度，可知无拉力时加速度为，由，得动摩擦因数，根据图线，有，，得；
若拉力与运动方向相反，则图线对应有拉力作用时的情形，图线对应无拉力作用时的情形，则有：，，得，，故D正确，AB错误；
C.在拉力与运动方向相同的情况下，拉力作用的距离，拉力做的功，在拉力与运动方向相反的情况下，拉力作用的距离，拉力做的功，故C正确。
故选CD。
10.【答案】
【解析】A.小球随圆盘做匀速圆周运动，合力提供向心力，大小不变，，方向时刻改变，选项A错误；
B.当小球运动到点正上方时圆盘对小球的作用力，最小，选项B正确；
C.当圆盘对小球的作用力与半径方向垂直时，与竖直方向夹角最大，此时，则，选项C正确；
D.当小球运动到与点等高处时圆盘对小球的作用力，当小球运动到点正下方时圆盘对小球的作用力，最大，选项D错误。
11.【答案】
【解析】A.物块与一起做匀速圆周运动，角速度是相等的，合外力提供向心力，由：可知受到的合外力是的倍，故A错误；
B.有相对于圆盘向外运动的趋势，而且需要的向心力比大，所以受到的摩擦力的方向指向圆心，故B正确；
C.物块距离圆心较远，当的向心力恰好等于最大静摩擦力时：则：，则当时，绳子上没有张力，故C正确；
D.设细线拉力为，当、所受摩擦力均达到最大
对物块：
对物块：
联立解得：，则若，，两物块与圆盘发生相对滑动，故 D正确。
故选BCD。
12.【答案】 控制变量法
【解析】在该实验中应用了控制变量法来探究向心力的大小与质量，角速度和半径之间的关系；
根据公式可知，因为、轮之间通过皮带传动，所以它们边缘上的线速度相等，由可知，、两轮半径相同，所以两轮的角速度相等，又因为是用两个相同小球进行实验，即质量相等，所以图示情景正在探究的是向心力的大小与半径大小的关系；
故D正确，ABC错误。
13.【答案】；；；；在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒。
【解析】 打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上，以减小纸带与打点计时器之间的摩擦，选项A正确；
B.打点计时器就是计时仪器，则不需要秒表测重物下落的时间，选项B错误；
重物的密度和质量选用的大些，有利于减小误差，选项C正确，D错误；
故选AC．
纸带上打下点时的速度
此时重物的动能
从打下点到至打下点的过程中重物的重力势能减少量
由此可得出的结论是：在误差允许的范围内机械能守恒．
14.【答案】 ；
【解析】当飞船在近地圆形轨道Ⅰ上时，有
所以
当飞船在圆轨道Ⅲ上运行时，有
所以
15.【答案】解：根据题意可知，物块从抛出后做平抛运动，恰好从点滑入，根据几何关系可知其速度的偏向角为，设在点时竖直方向的分速度为，有，
物块从到，竖直方向做自由落体运动，有，
联立解得；
物块到达点时的速度，
从到做匀速圆周运动，可得，
在点对物块由牛顿第二定律有，
联立各式解得，
根据牛顿第三定律可得物块在圆弧轨道端对轨道的压力大小；
从到物块始终加速，根据牛顿第二定律有，
若物块从到始终加速，则根据速度与时间的关系可得，
解得
由此可知，物块应先做匀加速直线运动，达到和传送到共速后再做匀速直线运动，所用时间恰好为，即可得到传送带的最小速度，设加速运动的时间为，匀速运动的时间为，则有，
，
，
联立以上各式解得，，
即经过物块和传送带达到共速后一起做匀速直线运动，所用总时间恰好为，
则传送带的速度为，
因此可知，若要使物块在内从运动到，传送带速度至少为。
16.【答案】由动能定理可得；
由向心力公式可得；
联立解得通过轴时绳中的拉力大小为。
绳子断裂后，由运动的合成与分解可得，小球在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做初速度为的匀加速直线运动，则有，，；
联立解得；
所以点的坐标为。
由动能和势能的相互转化可知，当小球在绳子的约束下运动到沿着电场力和重力合力方向的最低点时，小球的速度最快。由题可知；
所以当小球运动到第二象限、绳子与轴负方向成时，小球的速度最快；设此位置为点，则此时小球的横坐标为；
纵坐标为；
由动能定理可得；
解得。
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