广西桂林市2023-2024学年高一下学期期末考试物理

桂林市2023~2024学年度下学期期末质量检测高一年级物理（考试用时75分钟，满分100分）说明：1．答题前，考生务必将答题卷密封线内的项目填写清楚，密封线内不要答题。2．直接在答题卷上答题（不在本试卷上答题）。第Ⅰ卷（选择题，共46分）一、选择题：（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1.如图所示，光滑圆弧轨道AB与粗糙水平面BC平滑连接，一个小球从圆弧轨道的A点释放，经圆弧轨道AB和平面BC后从C点水平飞出，落在地面上D点，不计空气阻力，在此过程中下列说法正确的是（）A.从A到B的过程机械能不守恒B.从B到C的过程机械能不守恒C.从C到D的过程机械能不守恒D.从A到D的整个过程机械能守恒2.在如图所示的四种典型电场的情况中，电场中a、b两点的电场强度相同的是（）A.图甲中平行板电容器带电时，极板间（除边缘附近外）的任意两点a、bB.图乙中两个等量异种点电荷的连线上，与连线中点O不等距的两点a、bC.图丙中离点电荷等距的任意两点a、bD.图丁中两个等量同种点电荷的连线的中垂线上，与连线中点O等距的任意两点a、b3.如图所示，有一个很大的圆形餐桌，水平桌面中间嵌着一可绕中心轴O转动的圆盘，圆盘上A处和B处各放一个菜盘，OA大于OB，圆盘匀速转动，两菜盘均视为质点且不打滑。下列说法正确的是（）A.A处菜盘的周期比B处菜盘大B.A处菜盘周期比B处菜盘小C.A处菜盘的线速度比B处菜盘大D.A处菜盘的线速度比B处菜盘小4.为避免发生雷击，高大的建筑物顶端均需安装避雷针。如图是某避雷针放电时空间电场线的分布图，a、b、c三点在同一电场线上，空间电场分布关于直线ac对称。图中的虚线是一带电粒子只在电场力作用下在电场中从A到B的运动轨迹。下列说法正确的是（）A.粒子一定带负电B.粒子的速率一直在增加Ca、b、c三点中c点场强最小D.a、b、c三点中a点电势最小5.粗糙水平面上有一质量为m的物体，在水平恒力F作用下以加速度a匀加速直线通过距离为x的A、B两点，物体与水平面的动摩擦因数为，重力加速度为g，则在此过程中恒力F所做功的大小为（）Amax B. C.Fx D.6.排球运动是大家非常喜爱的一种球类运动。如图所示，在运动中，运动员会将排球击打过网。不计空气阻力，取重力加速度。排球沿水平方向以10m/s被击出，被击打时距地面的高度为3.2m，则排球在空中运动的水平位移为（）A.3.2m B.6.4m C.7.2m D.8m7.如图所示，两球A、B质量分别为2m和m，固定在同一轻直杆两端，杆可以绕点O在竖直面内做圆周运动。若当B球通过最低点时，B球受到杆的作用力为3mg，重力加速度大小为g，两球均视为质点，，则此时A球受到杆的作用力大小为（）A.6mg B.5mg C.3mg D.2mg8.如图所示，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，设圆形轨道Ⅰ的半径为r。载人飞船发射后沿椭圆轨道Ⅱ运行，两轨道相切于A点，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，地球质量为M，引力常量为G。下列说法正确的是（）A.空间站的运行速度B.空间站的运行速度C.空间站在轨道Ⅰ与载人飞船在轨道Ⅱ的运行周期之比为D.空间站在轨道Ⅰ与载人飞船在轨道Ⅱ运行周期之比为9.如图所示，轻质细杆一端固定质量为m的小球，另一端可绕光滑的固定轴O在竖直平面内做半径为L的圆周运动。在某位置处给小球一初速度，小球经过C、B两点后恰能到达最高点A。B点为圆心O的等高点，C点为圆周最低点，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.小球到达A点时速度为零B.小球经过B点时速度的大小为C.小球经过A、C两点时球对杆作用力的大小之比为D.小球经过A、C两点时球对杆作用力的大小之比为10.如图所示，在光滑绝缘水平地面上沿一直线有三个带电小球A、B、C（可视为质点），质量均为m。A、B两球均带正电，电荷量分别为3q和q，A、B之间距离为L，B、C之间距离为2L，为保证三球间距不发生变化，将一水平向右的恒力F作用于C球，使三球一起向右匀加速直线运动，已知静电力常量为k，则（）A.C球带正电 B.C球带负电C.恒力F的大小为 D.C球电荷量的大小为72q第Ⅱ卷（非选择题，共54分）二、实验探究题（本大题共2小题，共15分）11.某同学采用如图甲所示的实验装置进行实验“探究平抛运动的特点”。（1）实验时需要下列哪些器材______（填选项前的字母符号）。A.秒表 B.刻度尺 C.重锤线 D.天平（2）关于实验装置和操作，下列说法正确的是______（填选项前的字母符号）。A.实验要求斜槽轨道必须光滑B.使斜槽末端切线保持水平C实验时让小球每次从不同位置开始释放D.要使描绘的小球平抛运动轨迹更准确，记录的点应适当多一些（3）该同学通过实验描绘出小球的运动轨迹如图乙所示，因忘记在白纸上标注小球抛出点的位置O，故以小球运动轨迹中的某一点A为坐标原点建立平面直角坐标系，B、C两点的坐标如图乙所示，则小球做平抛运动的初速度大小为______m/s。（当地重心加速度g取）12.某实验小组的同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用交流电源的频率为50Hz，得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，测得重物的质量为。（1）下列做法正确的有______。A.图中两限位孔必须在同一竖直线上B.实验时，应先释放纸带，再接通打点计时器的电源C.选择的重物要求体积大、密度小D.将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带的上端，且让重物尽量靠近打点计时器（2）当地重力加速度，选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，在该过程中，重物减少的重力势能是______J，重物增加的动能是______J。（结果均保留两位有效数字）（3）另一实验小组的同学用如图丙所示装置来验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在力传感器上，力传感器可以直接显示绳子张力大小。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当F、m、g满足关系式______时，即可验证小球的机械能守恒。三、计算题（本题共3小题，共39分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.2024年3月20日，我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星由长征八号遥三运载火箭在文昌航天发射场成功发射升空，3月25日“鹊桥二号”顺利进入环月轨道飞行，“鹊桥二号”环月飞行运动可看作匀速圆周运动。已知月球质量为M，半径为R，“鹊桥二号”环月轨道距月球表面高度为h，引力常量为G。忽略月球的自转，只考虑月球对“鹊桥二号”的引力作用。求：（1）月球表面的重力加速度g；（2）“鹊桥二号”的运行周期T。14.如图所示，M、N是一方向竖直向上的匀强电场中的两点。从M点先后以不同速率沿水平方向抛出两个质量均为m的小球A、B，A不带电，B带正电，电荷量为q。小球A从M点抛出时的速度大小为，到达N点所用时间为t；小球B从M点抛出到达N点所用时间为2t，已知重力加速度为g，求：（1）M、N两点的高度差h；（2）电场强度E的大小；（3）小球B运动到N点时的速度大小。15.如图所示，倾角的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，在斜面顶端固定一个半径和质量均不计的光滑定滑轮D，质量均为的物块A和B用一劲度系数的轻弹簧连接，物块B被挡板P挡住，挡板P固定于斜面底端且垂直于斜面。用一不可伸长的轻绳使物块A跨过定滑轮与质量为M的小环C连接，小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆，当整个系统静止时，小环C位于Q处，绳与细杆间的夹角，且物块B对挡板P的压力恰好为零。图中SD水平且长度为，位置R与位置Q关于位置S对称，轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行，现让小环C从位置R由静止释放，之后绳子一直处于绷紧状态，，，重力加速度g取。求：（1）小环C的质量M；（2）小环C运动到位置Q的速率；（3）小环C从位置R运动到位置S的过程中轻绳对小环C做的功W。桂林市2023~2024学年度下学期期末质量检测高一年级物理（考试用时75分钟，满分100分）说明：1．答题前，考生务必将答题卷密封线内的项目填写清楚，密封线内不要答题。2．直接在答题卷上答题（不在本试卷上答题）。第Ⅰ卷（选择题，共46分）一、选择题：（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1.如图所示，光滑圆弧轨道AB与粗糙水平面BC平滑连接，一个小球从圆弧轨道的A点释放，经圆弧轨道AB和平面BC后从C点水平飞出，落在地面上D点，不计空气阻力，在此过程中下列说法正确的是（）A.从A到B的过程机械能不守恒B.从B到C的过程机械能不守恒C.从C到D的过程机械能不守恒D.从A到D的整个过程机械能守恒【答案】B【解析】【详解】A．从A到B过程只有重力做功，机械能守恒，故A错误；B．从B到C过程，有摩擦力做功，机械能不守恒，故B正确；C．从C到D过程只有重力做功，机械能守恒，故C错误；D．从A到D过程，有摩擦力做功，机械能不守恒，故D错误。故选B。2.在如图所示的四种典型电场的情况中，电场中a、b两点的电场强度相同的是（）A.图甲中平行板电容器带电时，极板间（除边缘附近外）的任意两点a、bB.图乙中两个等量异种点电荷的连线上，与连线中点O不等距的两点a、bC.图丙中离点电荷等距的任意两点a、bD.图丁中两个等量同种点电荷的连线的中垂线上，与连线中点O等距的任意两点a、b【答案】A【解析】【详解】A．图甲中平行板电容器带电时，极板间（除边缘附近外）为匀强电场，则任意两点（除边缘附近外）a、b电场强度相同，故A正确；B．两个等量异号点电荷的连线上，据电场线的对称性可知，与连线中点O不等距的两点a、b电场强度大小不等，方向相同，故B错误；C．离点电荷Q等距的任意两点a、b电场强度大小相等，但方向不同，则电场强度不同，故C错误；D．两个等量同号点电荷连线的中垂线上，与中点O等距的任意两点a、b场强大小相等，但方向相反，所以电场强度不同，故D错误。故选A。3.如图所示，有一个很大的圆形餐桌，水平桌面中间嵌着一可绕中心轴O转动的圆盘，圆盘上A处和B处各放一个菜盘，OA大于OB，圆盘匀速转动，两菜盘均视为质点且不打滑。下列说法正确的是（）A.A处菜盘的周期比B处菜盘大B.A处菜盘的周期比B处菜盘小C.A处菜盘的线速度比B处菜盘大D.A处菜盘的线速度比B处菜盘小【答案】C【解析】【详解】AB．两处菜盘的角速度相等，所以周期也相等，故AB错误；CD．根据公式可得，A处菜盘的线速度比B处菜盘大，故C正确，D错误。故选C。4.为避免发生雷击，高大的建筑物顶端均需安装避雷针。如图是某避雷针放电时空间电场线的分布图，a、b、c三点在同一电场线上，空间电场分布关于直线ac对称。图中的虚线是一带电粒子只在电场力作用下在电场中从A到B的运动轨迹。下列说法正确的是（）A.粒子一定带负电B.粒子的速率一直在增加C.a、b、c三点中c点场强最小D.a、b、c三点中a点电势最小【答案】B【解析】【详解】A．粒子所受电场力等于其合力，合力方向指向内侧，则电场力方向与电场强度方向相同，则粒子带正电，故A错误；B．结合上述可知，粒子从A到B运动过程中，电场力方向与速度方向夹角为锐角，粒子的速率一直在增加，故B正确；C．电场线分布的密集程度能够表示电场的强弱，图中，a、b、c三点中c点的电场线分布最密集，则c点的电场强度最大，故C错误；D．沿电场线电势降低，则a、b、c三点中a点电势最大，故D错误。故选B。5.粗糙水平面上有一质量为m的物体，在水平恒力F作用下以加速度a匀加速直线通过距离为x的A、B两点，物体与水平面的动摩擦因数为，重力加速度为g，则在此过程中恒力F所做功的大小为（）A.max B. C.Fx D.【答案】C【解析】【详解】物体在水平恒力作用下运动了一段距离，由恒力做功表达式可知恒力F对物体做功故选C。6.排球运动是大家非常喜爱的一种球类运动。如图所示，在运动中，运动员会将排球击打过网。不计空气阻力，取重力加速度。排球沿水平方向以10m/s被击出，被击打时距地面的高度为3.2m，则排球在空中运动的水平位移为（）A.3.2m B.6.4m C.7.2m D.8m【答案】D【解析】【详解】根据题意可知，排球被击出后做平抛运动，竖直方向上有水平方向上有联立代入数据解得故选D。7.如图所示，两球A、B质量分别为2m和m，固定在同一轻直杆两端，杆可以绕点O在竖直面内做圆周运动。若当B球通过最低点时，B球受到杆的作用力为3mg，重力加速度大小为g，两球均视为质点，，则此时A球受到杆的作用力大小为（）A.6mg B.5mg C.3mg D.2mg【答案】A【解析】【详解】A、B两球为同轴转动，角速度相同，设为，设，当B球通过最低点时，根据牛顿第二定律对A球，根据牛顿第二定律解得此时A球受到杆的作用力大小为故选A。8.如图所示，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，设圆形轨道Ⅰ的半径为r。载人飞船发射后沿椭圆轨道Ⅱ运行，两轨道相切于A点，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，地球质量为M，引力常量为G。下列说法正确的是（）A.空间站的运行速度B.空间站的运行速度C.空间站在轨道Ⅰ与载人飞船在轨道Ⅱ的运行周期之比为D.空间站在轨道Ⅰ与载人飞船在轨道Ⅱ的运行周期之比为【答案】BC【解析】【详解】AB．根据万有引力提供向心力有解得故A错误，B正确；CD．根据开普勒第三定律有解得空间站在轨道Ⅰ与载人飞船在轨道Ⅱ的运行周期之比为故C正确，D错误；故选BC。9.如图所示，轻质细杆一端固定质量为m的小球，另一端可绕光滑的固定轴O在竖直平面内做半径为L的圆周运动。在某位置处给小球一初速度，小球经过C、B两点后恰能到达最高点A。B点为圆心O的等高点，C点为圆周最低点，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.小球到达A点时速度为零B.小球经过B点时速度的大小为C.小球经过A、C两点时球对杆作用力的大小之比为D.小球经过A、C两点时球对杆作用力的大小之比为【答案】AC【解析】【详解】A．小球恰能到达最高点A，此时杆对球的支持力与球的重力平衡，小球速度为零，故A正确；B．从A到B，根据机械能守恒且解得小球经过B点时速度的大小为故B错误；CD．小球恰能到达最高点A，此时杆对球的支持力与球的重力平衡，则从A到C，根据机械能守恒在C点，根据牛顿第二定律解得则小球经过A、C两点时球对杆作用力的大小之比为故C正确，D错误故选AC。10.如图所示，在光滑绝缘水平地面上沿一直线有三个带电小球A、B、C（可视为质点），质量均为m。A、B两球均带正电，电荷量分别为3q和q，A、B之间距离为L，B、C之间距离为2L，为保证三球间距不发生变化，将一水平向右的恒力F作用于C球，使三球一起向右匀加速直线运动，已知静电力常量为k，则（）A.C球带正电 B.C球带负电C.恒力F的大小为 D.C球电荷量的大小为72q【答案】BD【解析】【详解】AB．三球一起向右匀加速直线运动，可知A、B球受到的库仑力水平向右，则C球带负电，故A错误，B正确；D．对A球，根据牛顿第二定律对B球，根据牛顿第二定律解得，故D正确；C．以三个小球为整体，根据牛顿第二定律故C错误。故选BD。第Ⅱ卷（非选择题，共54分）二、实验探究题（本大题共2小题，共15分）11.某同学采用如图甲所示的实验装置进行实验“探究平抛运动的特点”。（1）实验时需要下列哪些器材______（填选项前的字母符号）。A秒表 B.刻度尺 C.重锤线 D.天平（2）关于实验装置和操作，下列说法正确的是______（填选项前的字母符号）。A.实验要求斜槽轨道必须光滑B.使斜槽末端切线保持水平C.实验时让小球每次从不同位置开始释放D.要使描绘的小球平抛运动轨迹更准确，记录的点应适当多一些（3）该同学通过实验描绘出小球的运动轨迹如图乙所示，因忘记在白纸上标注小球抛出点的位置O，故以小球运动轨迹中的某一点A为坐标原点建立平面直角坐标系，B、C两点的坐标如图乙所示，则小球做平抛运动的初速度大小为______m/s。（当地重心加速度g取）【答案】（1）BC（2）BD（3）1.5【解析】【小问1详解】需要刻度尺测量长度；安装器材的时候需要木板竖直，故需要重锤线做标示，该实验不需要测量时间和质量。故选BC。【小问2详解】A．斜槽轨道可以不光滑，对实验结果无影响，故A错误；B．斜槽轨道末端水平小球才做平抛运动，故B正确；C．为保证每次平抛初速度相同，应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，故C错误；D．要使描出的轨迹更好地反映真实的运动，记录的点应适当的多一些，故D正确。故选BD。【小问3详解】从图像可看出水平位移相同，即各段的时间相等，设为T，在竖直方向上由匀变速直线运动的规律得水平方向有解得12.某实验小组的同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用交流电源的频率为50Hz，得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，测得重物的质量为。（1）下列做法正确的有______。A.图中两限位孔必须在同一竖直线上B.实验时，应先释放纸带，再接通打点计时器的电源C.选择的重物要求体积大、密度小D.将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带的上端，且让重物尽量靠近打点计时器（2）当地重力加速度，选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，在该过程中，重物减少的重力势能是______J，重物增加的动能是______J。（结果均保留两位有效数字）（3）另一实验小组的同学用如图丙所示装置来验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在力传感器上，力传感器可以直接显示绳子张力大小。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当F、m、g满足关系式______时，即可验证小球的机械能守恒。【答案】（1）AD（2）①.0.41②.0.40（3）【解析】【小问1详解】A．为减小纸带与限位孔间的阻力，图中两限位孔必须在同一竖直线上，故A正确；B．为打点稳定，应先接通打点计时器的电源，再释放纸带，故B错误；C．为减小空气阻力的影响，选择的重物要求体积小、密度大，故C错误；D．为充分利用纸带，将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提着纸带的上端，且让重物尽量靠近打点计时器，故D正确。故选AD。【小问2详解】[1]选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，在该过程中，重物减少重力势能是[2]相邻两计数点的时间间隔为根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，点的速度为重物增加的动能是【小问3详解】小球释放到最低点，根据机械能守恒可得小球在最低点，根据牛顿第二定律可知若小球的机械能守恒，满足表达式三、计算题（本题共3小题，共39分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.2024年3月20日，我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星由长征八号遥三运载火箭在文昌航天发射场成功发射升空，3月25日“鹊桥二号”顺利进入环月轨道飞行，“鹊桥二号”环月飞行运动可看作匀速圆周运动。已知月球质量为M，半径为R，“鹊桥二号”环月轨道距月球表面高度为h，引力常量为G。忽略月球的自转，只考虑月球对“鹊桥二号”的引力作用。求：（1）月球表面的重力加速度g；（2）“鹊桥二号”的运行周期T。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）在月球表面有解得月球表面的重力加速度为（2）根据万有引力提