河北省沧州市2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题（解析版）

沧州市2023-2024学年第二学期期末教学质量监测高一物理注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.如图所示，短道速滑运动员正在沿着弯道滑行，运动员在弯道转弯的过程可视为在水平冰面上的一段圆周运动。下列说法正确的是（）A.运动员的速度可能保持不变B.运动员所受合力可能为恒力C.运动员的加速度不可能为0D.运动员所受合力的方向可能沿着运动方向【答案】C【解析】【详解】A．运动员做圆周运动，速度方向不断发生变化，所以速度在不断变化，故A错误；B．运动员所受合力沿半径方向的分力提供向心力，向心力方向指向圆心，方向不断发生变化，可知运动员所受合力一定为变力，故B错误；C．结合上述，做圆周运动的物体所受合力一定不为0，则加速度不可能为0，故C正确；D．曲线运动的合力方向有速度方向不在同一直线上，可知，圆周运动的过程中物体所受合力与速度方向不可能共线，故D错误。故选C。2.功是能量转化的量度，在物理学中有很重要的意义。有关功的说法正确的是（）A.功是标量，但有正负，正负表示大小B.作用力做正功时，反作用力也可以做正功C.某力做功越多，其功率越大D.若合外力不做功，则物体一定做匀速直线运动【答案】B【解析】【详解】A．功是标量，但有正负，功的正负不表示大小，故A错误；B．作用力做正功时，反作用力也可以做正功，例如相互排斥的两磁铁，静止释放后，两磁铁向相反方向运动，相互作用力对两磁铁均做正功，故B正确；C．某力做功虽然越多，但时间不确定，故该力的功率不一定越大，故C错误；D．如果合外力不做功，则合力可能为零，也可能与速度方向垂直（如匀速圆周运动），故物体不一定做匀速直线运动，故D错误。故选B。3.2024年5月12日，中国成功发射试验二十三号卫星，其主要用于空间环境探测。卫星发射过程中的部分过程简化示意图如图所示，卫星沿椭圆轨道Ⅰ运动到远地点B时加速，进入圆形轨道Ⅱ稳定运行，下列说法正确的是（）A.卫星在B点加速时应向前喷气B.卫星的发射速度大于第一宇宙速度C.在圆形轨道Ⅱ上运动时卫星所受重力为0D.卫星在轨道Ⅰ上经过B点的加速度小于在轨道Ⅱ上经过B点的加速度【答案】B【解析】【详解】A．根据牛顿第三定律可知，卫星加速时应向后喷气，故A错误；B．卫星发射时其速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故B正确；C．卫星在轨道上做圆周运动时，仍然受到重力作用，故C错误；D．根据万有引力定律可得可知r相同，所以卫星在轨道Ⅰ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度，故D错误。故选B。4.质量相同的两物体P、Q用长为L的轻绳连接并放置在水平面上，物体Q左右两侧有固定光滑挡板（图中未画出），使物体Q只能沿竖直方向运动。现给物体P一竖直向上的速度，使其围绕物体Q做圆周运动，当物体P运动到最高点时，物体Q对地面刚好无压力。两物体可看作质点，重力加速度为g，则物体P到达最高点时的速度大小为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】P运动到最高点时，轻绳的拉力对P有联立解得故选C。5.质量为m的汽车启动后沿平直公路行驶，若发动机的功率保持不变，行驶过程中所受阻力大小与速率的关系为，其中k为常量。已知汽车能够达到的最大速率为，则当汽车的速率为时，汽车的加速度大小为（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】汽车速度最大时有当速率为时有根据牛顿第二定律有联立解得故选C。6.如图甲所示，两个同学进行排球训练。A同学将排球以速度击出，B同学接住后以速度击回，的方向与水平方向的夹角分别为和，两同学击球与接球的位置不变且在同一水平面上，如图乙所示。若排球运动过程中空气阻力忽略不计，则等于（）A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4【答案】A【解析】【详解】设初速度与水平方向的夹角为，则竖直分速度为水平分速度运动时间水平位移为联立有则代入夹角可得故选A。7.已知质量分布均匀的球壳对内部任一质点的万有引力为零。如图所示，若通过地球球心打通一条光滑的细通道，一个质量为m，可看作质点的小球从入口M点处由静止释放，沿着通道到达另一端N。已知地球半径为R，小球在M点释放瞬间的加速度为a，地球质量分布均匀，不计细通道对地球质量分布的影响，则小球运动过程中的最大动能为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】小球到达距O点为r处时，以r为半径球的质量则小球受到的引力则即F与距球心的距离r成正比。小球到达O点时引力为0，动能最大，则由M到O的过程，小球受到的平均力为根据动能定理得故最大动能故选B。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.一只企鹅由静止从冰山顶端沿冰面滑到底端。已知企鹅质量为20kg，冰山顶端到底端的高度差为2m，企鹅下滑过程中克服摩擦力做功为20J，重力加速度g取。关于企鹅下滑过程，下列说法正确的是（）A.企鹅重力做功为400J B.企鹅所受合力做功为C.企鹅到达冰山底端时的动能为380J D.企鹅机械能变化量为20J【答案】AC【解析】【详解】A．重力做功故A正确；B．合力做功故B错误；C．根据动能定理可知，企鹅到达冰山底端时的动能等于合力所做的功，即380J，故C正确；D．机械能变化量等于除重力以外其他力所做的功，即摩擦力做的功，故机械能变化量为－20J，故D错误。故选AC。9.机械设计中有许多精妙的设计，如图所示为一种将圆周运动转化为一条直线上往复运动的设计。沿竖直面内圆弧轨道做匀速圆周运动的小球a通过有转轴的连杆与物块b相连，物块b穿在水平杆上，水平杆的延长线通过圆心。若小球a做匀速圆周运动，物块b从最左端第一次运动到最右端经历的时间为t。下列说法正确的是（）A.小球a所受合力不变B.小球a运动周期为2tC.小球a运动到水平直径任一端点时，物块b运动的速率最大D.小球a与物块b速度相等时，小球a一定位于轨道最高点或最低点【答案】BD【解析】【详解】A．因小球a做匀速圆周运动，故合力大小不变，方向时刻变化，故A错误；B．t为半个周期，故故B正确；C．小球a运动到水平直径任一端点时，物块b的速度为0，故C错误；D．根据杆关联速度的特点，当两者速度相同时，两者速度方向与杆的夹角一定相同，因b的速度方向一定沿水平方向，故小球a的速度方向也一定沿水平方向，而满足此条件的位置，只有最高点和最低点，故D正确。故选BD。10.如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一个质量为m的有孔小球相连。小球套在竖直固定、足够长的光滑杆上。杆上M、N两点与O点的距离均为2l，P点到O点的距离为l，OP与杆垂直。现将小球由M点静止释放，小球运动到N点时速度达到最大，继续向下运动直至最低点Q。整个运动过程中，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.弹簧的劲度系数为B.小球从M点到P点的过程中，弹簧弹力的功率逐渐增大C.小球从M点到P点的过程中重力的平均功率小于小球从P点到N点的过程中重力的平均功率D.小球从N点向下运动到最低点Q的过程中，弹簧增加的弹性势能为【答案】AC【解析】【详解】A．在N点有解得A正确；B．释放瞬间，小球速度为0，弹簧弹力的功率为0，到P点时，弹簧弹力为0，弹簧弹力功率也为0，故弹力的功率先增大后减小，B错误；C．由M点到N点的过程小球一直向下做加速运动，由M点到P点过程和由P点到N点过程，位移相等，故小球由M点到P点过程的运动时间大于小球由P点到N点过程的运动时间，因此从M点到P点过程小球重力的平均功率小于小球从P点到N点过程重力的平均功率，C正确；D．从M到N的过程，弹簧的弹性势能不变，由动能定理有从N到Q的过程，由能量守恒有h为N、Q间的距离，由此可知D错误。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.某实验小组采用如图甲所示装置做“探究平抛运动特点”的实验。（1）实验中为减小实验误差，可行的操作是______。A.尽量减小小球和斜槽之间的摩擦B.尽量使固定坐标纸的木板保持竖直C.确定坐标原点时视线应正对坐标纸，标出槽口在坐标纸上的投影点（2）如图乙所示，实验过程中记录了A、B、C、D四个点，图中坐标纸每个小方格的边长为1.25cm，重力加速度g取，则A、B两点间的时间间隔为______s，小球平抛运动的初速度大小为______m/s。（3）若已知当地重力加速度g，本实验______（填“可以”或“不可以”）同时验证机械能守恒定律。【答案】（1）B（2）①.0.05②.0.75（3）可以【解析】【小问1详解】A．小球与斜槽间的摩擦力大小不影响实验误差，故A错误；B．因平抛运动轨迹在竖直面内，故木板在竖直面内可减小描点带来的误差，故B正确；C．坐标原点应为小球在槽口正上方时球心在木板上的投影点，故C错误。故选B。【小问2详解】[1]由图可知，A、B、C、D四点的时间间隔相等，设为T，竖直方向有解得[2]水平方向有解得【小问3详解】由图可知所以A点为抛出点，从A点抛出到B点，若满足机械能守恒，则有根据匀变速运动规律可得在B点竖直方向的速度为根据速度的合成规律有则有整理有、L和T均可利用实验获得数据，因此可用来验证机械能守恒定律。12.某同学利用如图所示的装置，探究小球在最低点时所需向心力的大小F与质量m和半径r的关系，实验中小球可看作质点。（1）本实验采用实验方法是______（填“控制变量法”或“等效替代法”）。（2）将质量不同的小球分别系于同一轻绳的下端，将轻绳拉至水平位置由静止释放，此操作用来探究______一定，向心力的大小F与______的关系。（两空选填“质量m”或“半径r”）（3）将质量相同的小球分别系于长度为L和2L的轻绳下端，再将轻绳拉至水平位置由静止释放，则小球到达最低点时，拉力传感器的示数之比为______。【答案】（1）控制变量法（2）①.半径r②.质量m（3）1:1【解析】【小问1详解】研究一个变量和多个变量的关系，要采用控制变量法。【小问2详解】[1][2]根据题意可知，小球质量不同，轻绳长度相同，故研究半径r一定时，向心力大小F与质量m的关系。【小问3详解】根据机械能守恒定律有由牛顿第二定律得联立解得故拉力传感器的示数之比为。13.北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，它由5颗地球静止轨道卫星和30颗中轨道卫星组成，它们均为圆轨道卫星。中轨道卫星的轨道半径约为静止轨道卫星轨道半径的，已知地球表面附近的重力加速度为g，地球半径为R，地球自转的角速度为。求：（1）静止轨道卫星离地高度；（2）中轨道卫星的运动周期。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）静止轨道卫星角速度等于地球自转角速度，根据万有引力定律有在地球表面附近有解得（2）根据开普勒第三定律有其中，解得14.如图所示，光滑水平杆左端固定，光滑竖直杆下端固定，水平杆右端恰好位于竖直杆正上方，用轻质细绳连接的小球P、Q分别穿在水平和足够长的竖直杆上，小球P、Q的质量之比为，两者距水平杆右端的距离均为。现将两小球由静止释放，重力加速度g取。（1）求小球P脱离水平杆时的速度大小v；（2）若小球P脱离水平杆时轻绳断裂，求之后小球P运动时，P、Q之间的距离s（此时Q未落地）；（3）若小球P的质量，当小球P脱离水平杆时，小球Q瞬间锁定不再运动，求小球P运动到与小球Q等高时，细绳的拉力大小F。（结果均可用根号表示）【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）对P、Q整体，根据系统机械能守恒定律有根据几何关系有解得（2）轻绳断裂后，P做平抛运动，Q做自由落体运动，t时间内P水平运动的距离根据几何关系有解得（3）因，小球脱离水平杆后做圆周运动，根据动能定理有根据向心力公式有解得15.如图所示，一轻质弹簧左端固定在光滑水平台面上，自然伸长时右端未到达平台边缘，平台右侧有一圆心角、半径的光滑圆弧轨道，圆弧轨道左端点与平台上表面的高度差，圆弧轨道最低点的切线水平且与水平传送带左端重合，传送带左右两端之间的长度，且以的速度逆时针方向转动。现用外力使质量的物块缓慢压缩弹簧至某位置，此时弹簧的弹性势能为，然后由静止释放物块，物块飞离平台后，恰好沿圆弧轨道左端点切线方向进入轨道。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度