湖南省多校联考2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题

2024年上学期高一期末考试物理本试卷共6页。全卷满分100分，考试时间75分钟。注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑，如有改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；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、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符合题目要求。1.下列叙述正确的是（）A.牛顿力学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用B.由可知，某个电容器的带电量越大，它的电容就越大C.静电力做功与重力做功均与路径无关D.试探电荷在电场中电势较高处具有的电势能较大【答案】C【解析】【详解】A．牛顿力学使用条件为宏观、低速与惯性参考系，A错误；B．电容的定义式为比值定义式，电容C与Q、U无关，B错误；C．重力做功，静电力做功与运动路径无关，只与初末位置有关，C正确；D．负电荷在电势较高处具有的电势能较小，正电荷在电势较高处具有的电势能较大，D错误。故选C。2.如图所示，光滑水平桌面上的ABCD为矩形区域的四个顶点，某小球沿AB方向以速度v1自A点进入该区域，以后的运动过程中，小球始终受到沿AD方向的恒力F的作用，且恰能经过C点。关于小球在矩形区域内的运动，下列说法正确的是（）A.小球由A到C可能做匀变速直线运动B.若F足够大，小球可能经过D点C.若只增大v1,小球自A点运动到DC所在直线时的时间将变短D.若只减小F，小球自A点运动到DC所在直线时的时间将变长【答案】D【解析】【详解】A．小球在A点时速度方向与恒力F垂直，则由A到C做匀变速曲线运动，选项A错误；B．因物体有沿AB方向的初速度，则即使F足够大，小球也不可能经过D点，选项B错误；C．因小球沿F方向做匀加速运动，且加速度a恒定，则由可知，到达DC的时间不变，即即使增大v1，小球自A点运动到DC所在直线时的时间也不变，选项C错误；D．若只减小F，则加速度a减小，则由可知小球自A点运动到DC所在直线时的时间将变长，选项D正确。故选D。3.高分五号卫星在太原卫星发射中心成功发射，它填补了国产卫星无法有效探测区域大气污染气体的空白.如图是高分五号卫星发射的模拟示意图，先将高分五号卫星送入圆形近地轨道I运动，在轨道A处点火变轨进入椭圆轨道II，在轨道B处再次点火进入圆形预定轨道III绕地球做圆周运动.则下列说法正确的是（）A.高分五号卫星在轨道II上运动的速率始终大于在轨道III上的速率B.高分五号卫星在三条轨道上的运行周期，在轨道I上最小、在轨道III上最大C.高分五号卫星在轨道I上运动的速率比赤道上的物体随地球自转的线速度数值小D.高分五号卫星在轨道I上的加速度小于在轨道III上的加速度【答案】B【解析】【详解】A.由卫星变轨条件可知，卫星要想在轨道II上变轨到轨道III上时，卫星要在B点加速才能变到轨道III上，即在轨道II上B点的速度小于轨道III上B点的速度，A错误；B.根据开普勒第三定律高分五号卫星运动周期在轨道Ⅰ上最小，在轨道Ⅲ上最大，选项B正确；C.根据得由公式可知，卫星轨道半径越大，运动速率越小，而同步卫星轨道半径比轨道I轨道半径大，则轨道I上的运动速率大于同步卫星运动速率，而同步卫星与赤道上物体角速度相同，根据可知同步卫星运动速率大于赤道上物体随地球自转的线速度，卫星在轨道I上运动的速率比赤道上的物体随地球自转的线速度数值大，C错误；D．根据得高分五号卫星在轨道Ⅰ上的加速度大于在轨道Ⅲ上的加速度，选项D错误。故选B。4.如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为＋Q和Q。在它们的水平中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q的小球以初速度v0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【答案】C【解析】【详解】A．电荷量为+q的小球以初速度v0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，故速度不断增加；故A错误；B．小球有下落过程中，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+q的小球受到最大库仑力为，故C正确；D．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。5.放在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B，均可视为点电荷，A位于筒底靠在左侧壁处，B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止，如图所示，若A的电荷量保持不变，B由于漏电而下降少许重新平衡，下列说法正确的是（）A.A对筒底的压力不变B.B对筒壁的压力不变C.A、B间的库仑力变小D.A、B系统的电势能减小【答案】A【解析】【详解】A．对A、B系统由整体法可知，A对筒底的压力不变，故A正确；BC．对球B受力分析如图所示当B球下降时，F库与水平方向的夹角α变小，在竖直方向上有当α变小时，F库是变大的，而显然FN变大，故BC错误；D．因为B下降后更靠近A球，克服库仑斥力做功，系统电势能增大，故D错误。故选A。6.图1是一辆正以速度v做匀速直线运动的自行车的车轮简化示意图，车轮边缘某点P（图中未画出）离水平地面高度h随自行车运动位移x的变化关系如图2所示，图中的L为已知量，则（）A.该车轮的直径为B.该车轮的转速为（转/每秒）C.在位置，相对地面的速度为零D.在位置，相对地面的速度为【答案】B【解析】【详解】A．根据题意可知，自行车运动位移L时，车轮转动一周，则直径为故A错误；B．车轮转动一周用时为则转速为故B正确；C．在位置，P在最高点，速度恰好水平，相对地面速度为2v，故C错误；D．在位置，P处于与圆心等高处，此时其有水平方向的速度v，和竖直方向的速度v，根据平行四边形定则可知，相对地面的速度为，故D错误。故选B。7.如图所示，放在足够大的水平桌面上的薄木板的质量m1=1kg，木板中间某位置叠放着质量m2=2kg的小物块，整体处于静止状态，已知木板与桌面间的动摩擦因数μ1=0.3，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.25，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2，薄木板足够长，现对木板施加水平向右的恒定拉力F=12N，木板和物块保持相对静止一起向右运动，且运动位移为x1=2m时，撤去拉力F，木板和小物块继续运动一段时间后均静止，下列说法正确的是（）A.撤去拉力F时，木板的速度v=3m/sB.撤去拉力F后，木板继续运动的位移为0.8mC.木板与物块之间的滑动摩擦力对两个物体所做的总功为0D.全过程中产生的总热量为24J【答案】D【解析】【详解】A．从木板开始运动到撤去拉力F，对木板和小物块整体分析，根据动能定理有解得v=2m/s故A错误；B．撤去拉力后，因为，则两板相对滑动，对木板有解得木板继续滑行的位移故B错误；C．撤去拉力后，对物块有解得物块继续滑动的位移为一对滑动摩擦力对两个物体做的总功为故C错误；D．对木板和物块整体，全过程有又解得Q总=24J故D正确。故选D。二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.科学家通过发现物理规律，总结研究方法，推动了生产力的发展和人类文明的进步，下列关于物理学史和物理学方法的叙述，正确的是（）A.“点电荷”和“电场强度”概念的提出，都应用了理想模型法B.库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验都用了放大思想C.开普勒定律是开普勒在对行星运动的长期观测过程中发现的规律D.美国物理学家密立根通过实验测出了元电荷的数值【答案】BD【解析】【详解】A．“点电荷”概念提出是应用了理想化模型法，“电场强度”概念的提出应用了比值定义法，故A错误；B．库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验都用了放大的思想，故B正确；C．开普勒总结出了行星运动的规律，但未找出行星按照这些规律运动的原因，故C错误；D．美国物理学家密立根通过油滴实验测定了元电荷的电荷量，故D正确。故选BD。9.嫦娥六号由轨道器、着陆器、上升器、返回器组成，2024年6月6日成功在月球背面采集月壤后的上升器成功与轨道器和返回器的组合体完成月球轨道的对接，并将月球样品容器安全转移至返回器中，假设地球和月球均是质量分布均匀的球体，且地球的半径是月球半径的4倍，若轨道器在月球近地轨道绕行时，周期为T，在地球近地轨道绕行时，周期为T，则（）A.嫦娥六号的发射速度11.2km/s<v<16.7km/sB.在月球上采集到的月壤回到地球上后质量会变大C.地球第一宇宙速度约为月球的4.5倍D.月球的密度约为地球的0.8倍【答案】CD【解析】【详解】AB．依题意，嫦娥六号并未脱离了地球的束缚，所以发射速度7.9km/s<v<11.2km/s，且月壤质量不随位置而变化。故AB错误；C．由近地卫星速度可得故C正确；D．由又联立，解得故D正确。故选CD。10.水平绝缘桌面上方空间存在着沿x轴方向的电场，将一个质量为m、电荷量为q可视为点电荷的小球从坐标原点O静止释放，其加速度a随位置x变化的图像如图所示，设小球在运动过程中电荷不发生变化，则下列说法正确的是（）A.该电场为匀强电场B.该电场方向沿x轴负方向C.小球运动到x0位置时的速率为D.从O到x0的过程，粒子的电势能增加了2ma0x0【答案】BC【解析】【详解】AB．根据牛顿第二定律，可得由图像知且不断减小，，故电场为非匀强电场，方向沿轴方向。故A错误；B正确；C．由结合图像中图线与横轴的面积物理意义，可得则小球运动到x0位置时速率为故C正确；D．依题意，从O到x0的过程，电场力做正功，粒子的动能增加，电势能减小，可得其中解得则电势能必定减小了。故D错误。故选BC。11.如图所示为某实验装置示意图，A、B、O在同一竖直线上，一根轻质弹性绳一端固定在天花板上A点，另一端绕过B处的光滑定滑轮后系在一个质量为m=1.2kg的可视为质点的小物体上，小物体置于地面上O点时，弹性绳中弹力为mg，将小物体向右推到（O1点，OO1距离为x1=0.4m，小物体由静止释放，并水平向左滑行，当小物体经过O点时与弹性绳脱离，之后恰能运动至M处，OM距离为s=0.1m，已知弹性绳原长等于AB距离，且始终不超过弹性限度，弹性势能为，l为形变量大小，小物体与地面的动摩擦因数为μ=0.5，g=10m/s2，则从O1到M的过程中有（）A.物体运动到O点时的速度大小v=1m/sB.弹性绳的劲度系数k=20N/mC.物体从O1到O的过程中对地面的压力一直增大D.整个过程中克服摩擦力做功为1.8J【答案】AD【解析】详解】A．O→M过程，由动能定理解得v=1m/s故A正确；BC．O1→O过程，分析弹力在水平方向上的分量即与相对O点的水平位移成正比，分析弹力在竖直方向上的分量即O1→O过程中支持力根据牛顿第三定律可知，对地面的压力保持不变。由动能定理解得故BC错误；D．整个过程中克服摩擦力的功为故D正确。故选AD。三、非选择题：本题共5小题，共52分。12.某实验小组用图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。（1）下列关于本实验的说法正确的是（）A.实验时打点计时器连接的电源为交流电源B.实验时选用的重物应是质量小、横截面积大的物体C.实验时需要测量重物的质量，否则无法验证机械能守恒定律D.释放重物前，重物应置于远离打点计时器处（2）某同学按照正确的操作完成实验后，得到的纸带如图乙所示，其中纸带上的A、B、C为连续的三个计时点，O点为纸带上打出的第一个点，各点到O点的距离分别为h1、h2、h3，O点到A点有部分点未画出。已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度大小为g，则纸带上打出B点时重物的速度大小v=_____________（用题中所给物理量表示，下同），重物从开始下落到纸带上打出B点的过程中，若在误差允许范围内满足表达式____________时，则可推出重物下落过程中减少的重力势能∆E，等于增加的动能∆Eₖ，即机械能守恒。（3）某同学按第（2）问中的方法处理数据后，发现∆Ek略小于∆Ep，造成该误差的原因可能是____________（写出一种原因即可）。【答案】（1）A（2）①.②.（3）空气阻力（或纸带和限位孔之间的摩擦力）做负功，机械能减少（其他答案合理均给分）【解析】【小问1详解】A．实验时打点计时器连接的电源是交流电源，故A正确；B．为减小误差，实验时选用的重物应是质量大、横截面积小的物体，故B错误；C．本实验不需要测量重物的质量，故C错误；D．释放重物前，重物应靠近打点计时器，故D错误。故选A。【小问2详解】[1]纸带上打出B点时重物的速度大小[2]重物从开始下落到纸带上打出B点的过程中增加的动能等于重物减小的重力势能解得【小问3详解】造成略小于的原因可能是空气阻力（或纸带和限位孔之间的摩擦力）做负功，机械能减少。13.某小组利用频闪照相法来探究平抛运动的规律，如图甲所示，将玻璃管弹射器固定在水平桌边，将小钢球压缩弹簧后由静止释放，小钢球和玻璃管之间的摩擦可忽略不计，弹簧原长状态时其末端恰好位于桌子边缘，利用频闪照相法拍下小球在空中运动的部分像点，如图乙所示，已知背景方格的边长为5cm，频闪周期为0.1s，取重力加速度g=10m/s2。（1）以下实验操作合理且必要的是（）A.应该测量出弹簧的劲度系数B.释放小球前，弹簧的压缩量越大越好C.实验时应先打开频闪仪，再由静止释放小球D.用直线连接相邻的像点，即可得小球运动的轨迹（2）根据图乙频闪照片，小球经过B点时对应的竖直速度v=___________m/s，小球平抛的初速度为v0=___________m/s（结果均保留两位有效数字）。（3）若要粗测小球释放前弹簧的弹性势能，只需要再测量一个物理量为（）A.小球的质量 B.小球下落的高度C.弹簧压缩后的长度 D.弹簧的劲度系数【答案】（1）C（2）①.3.0②.2.5（3）A【解析】【小问1详解】A．弹簧的作用是给小球一个初速度，不需要知道弹簧的劲度系数，故A错误；B．释放小球前，弹簧的压缩量应该适当，使小球以适当的初速度做平抛运动，故B错误；C．实验时应先打开频闪仪，再由静止释放小球，故C正确；D．以平滑曲线连接相邻的像点，可得小球的运动轨迹，故D错误。故选C。【小问2详解】[1]小球在竖直方向做匀加速直线运动，根据可得[2]在水平方向做匀速直线运动，则初速度【小问3详解】根据机械能守恒，弹簧的弹性势能只需要测量出小球的质量即可。故选A。14.如图所示，水平放置的半径足够大的圆盘，绕过其圆心的竖直轴OO'以恒定转速转动，规定经过O水平向右为x轴的正方向，圆盘上方距盘面高为h=0.8m处有一个玻璃杯，杯底中央一小孔正在不间断滴水，玻璃杯随传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动，速度大小为v=1m/s，已知玻璃杯在t=0时刻开始滴下第一滴水，此时杯底小孔恰好经过圆心O点的正上方，以后每当前一滴水落到盘面上时下一滴水刚好离开杯孔（g=10m/s2），求：（1）每一滴水经多长时间滴落到盘面上；（2）要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上，圆盘转动传送带的最小角速度ω的值（计算结果用π表示）；（3）第一滴水与第二滴水在盘面上落点间的最大距离x。【答案】（1）04s；（2）2.5πrad/s；（3）1.2m【解析】【详解】（1）水滴竖直方向做自由落体运动得（2）由角速度定义最小为π，要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上，圆盘转动传送带的最小角速度（3）由知，第一滴水的落点第二滴水的落点第一滴水与第二滴水在盘面上落点间的最大距离x=1.2m15.2024年4月30日17时46分，搭载着汤洪波、唐胜杰、江新林三名航天员的神舟十七号飞船在东风着陆场成功着陆，地面工作人员即刻乘坐着东风猛士军用越野车赶往着陆点，该越野车额定功率为990kW，整车质量（包括乘员和设备）为4t，启动过程中先做匀加速直线运动，达到额定功率时速度为v1=25m/s，再维持额定功率加速直到达到最大行驶速度vm=55m/s