湖北省宜昌市部分省级示范高中2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（含答案）

湖北省宜昌市部分省级示范高中2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二总分评分一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8-10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1．中国海军护航编队“巢湖”舰历经36h、航行约8330km，护送13艘货轮顺利抵达亚丁湾西部预定海域，“巢湖”舰属于903A型大型综合补给舰，舰长178.5m，宽24.8m，满载时排水量达20000多吨，下列说法正确的是()A．“8330km”指的是护航舰队全程的位移B．此次护航过程的平均速度大约是231.4km/hC．求平均速度时可将“巢湖”舰视为质点D．以“巢湖”舰为参考系，13艘货轮全程任何时刻都是静止的2．质量为m的列车以速度v匀速行驶，突然以大小为F的制动力刹车直到列车停止，过程中受到大小为f的恒定空气阻力，下列说法正确的是（）A．减速运动中加速度大小a=B．刹车距离为mC．刹车过程中克服F做的功为1D．匀速行驶时列车功率为(3．牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引，这种吸引力可能与天体间（如地球与月球）的引力具有相同的性质，且都满足F∝MmrA．120π60Rg B．30πgR C．30πRg4．甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线2连接，甲球用绝缘细线1悬挂在天花板上，在两球所在空间有沿水平方向向左的匀强电场，电场强度大小为E，且有qE＝mg，g为重力加速度，平衡时细线都被拉直．则平衡时的可能位置是()A． B．C． D．5．如图所示，图甲中MN为足够大的不带电薄金属板，在金属板的右侧，距离为d的位置上放入一个电荷量为+q的点电荷O，由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布．P是金属板上的一点，P点与点电荷O之间的距离为r，几位同学想求出P点的电场强度大小，但发现问题很难．几位同学经过仔细研究，从图乙所示的电场得到了一些启示，经过查阅资料他们知道：图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的．图乙中两异号点电荷电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2d，虚线是两点电荷连线的中垂线．由此他们分别对P点的电场强度方向和大小做出以下判断，其中正确的是A．方向垂直于金属板向左，大小为2kqdB．方向沿P点和点电荷的连线向左，大小为2kqC．方向沿P点和点电荷的连线向左，大小为2kqdD．方向垂直于金属板向左，大小为2kq6．如图所示，水平面上放置一个绝缘支杆，支杆上的带电小球A位于光滑小定滑轮O的正下方，绝缘细线绕过定滑轮与带电小球B相连，在拉力F的作用下，小球B静止，此时两球处于同一水平线。假设两球的电荷量均不变，现缓慢拉动细线，使B球移动一小段距离，支杆始终静止。在此过程中以下说法正确的是（）A．细线上的拉力一直增大B．B球受到的库仑力不变C．B球受到的库仑力一直变大D．支杆受到地面向右的摩擦力逐渐减小7．如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动，传送带的倾角为37°。一煤块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的v−t图像如图乙所示，煤块到传送带顶端时速度恰好为零，sin37°=0.6，cosA．煤块在传送带上的划痕为8米B．物块与传送带间的动摩擦因数为0.5C．摩擦力方向一直与物块运动的方向相反D．传送带转动的速率越大，物块到达传送带顶端时的速度就会越大8．如图所示，B为半径为R的竖直光滑圆弧的左端点，B点和圆心O连线与竖直方向的夹角为α，一个质量为m的小球在圆弧轨道左侧的A点以水平速度v0A．AB连线与水平方向夹角为αB．小球从A运动到B的时间tC．小球运动到B点时，重力的瞬时功率PD．小球运动到竖直光滑圆弧轨道的最低点时处于失重状态9．如图甲所示，物体以一定初速度从倾角α=37°的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3.0m。选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能E机随高度h的变化如图乙所示。g=10msA．物体的质量m=1kgB．物体与斜面间的动摩擦因数μ=0C．物体上升过程的加速度大小a=12D．物体回到斜面底端时的动能E10．如图所示，一匀强电场E大小未知、方向水平向右。两根长度均为L的绝缘轻绳分别将小球M和N悬挂在电场中，悬点均为O。两小球质量均为m、带等量异号电荷，电荷量大小均为q（q＞0）。平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均为θ＝45°。若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍在原位置平衡。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）

A．M带负电荷 B．N带负电荷 C．q＝Lmgk D．q＝3L二、非选择题：本题共5题，60分。11．某物理实验小组利用图甲所示装置“探究小车的加速度与受力的关系”．（1）一次实验中获得的纸带如图乙所示，已知所用电源的频率为50Hz，每隔1个点取一个计数点，A、B、C、D、E、F、G为所取计数点，由图中数据可求得加速度大小a＝m/s2；(计算结果保留三位有效数字)（2）实验小组先保持小车质量为m1不变，改变小车所受的拉力F，得到a随F变化的规律如图丙中直线A所示，然后实验小组换用另一质量为m2的小车，重复上述操作，得到如图丙中所示的直线B，由图可知，m1m2(选填“大于”或“小于”)，直线B不过坐标原点的原因是．12．在“探究平抛运动的特点”实验中

①用图1装置进行探究，下列说法正确的是。A．只能探究平抛运动竖直分运动的特点B．需改变小锤击打的力度，多次重复实验C．能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点②用图2装置进行实验，下列说法正确的是。A．斜槽轨道M不必光滑但其末端必须水平B．上下调节挡板N时必须每次等间距移动C．小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下③用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为。A．（x+d2）g2y1B．（x+d2）gy13．用L=30cm的细线将质量为m=4×10-3kg的带电小球P悬挂在O点下，当空中有方向水平向右，大小为E=1×104N/C的匀强电场时，小球偏离竖直方向37°角后处于静止状态。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）（1）求小球所带电荷的电性及小球的带电荷量q；（2）求细线的拉力大小。14．在轨空间站中物体处于完全失重状态，对空间站的影响可忽略．空间站上操控货物的机械臂可简化为两根相连的等长轻质臂杆，每根臂杆长为L．如图1所示，机械臂一端固定在空间站上的O点，另一端抓住质量为m的货物．在机械臂的操控下，货物先绕O点做半径为2L、角速度为ω的匀速圆周运动，运动到A点停下．然后在机械臂操控下，货物从A点由静止开始做匀加速直线运动，经时间t到达B点，A、B间的距离为L。（1）求货物做匀速圆周运动时受到的向心力大小Fn。（2）求货物运动到B点时机械臂对其做功的瞬时功率P。（3）在机械臂作用下，货物、空间站和地球的位置如图2所示，它们在同一直线上．货物与空间站同步做匀速圆周运动．已知空间站轨道半径为r，货物与空间站中心的距离为d，忽略空间站对货物的引力，求货物所受的机械臂作用力F1与所受的地球引力F15．如图所示，竖直平面内由倾角α=60°的斜面轨道AB、半径均为R的半圆形圆轨道BCDE和圆轨道EFG构成一游戏装置固定于地面，B、E两处轨道平滑连接，轨道所在平面与竖直墙面垂直。轨道出口处G和圆心O2的连线，以及O2、E、O1和B等四点连成的直线与水平线间的夹角均为θ=30°，G点与竖直端面的距离d=3R（1）若释放处高度h=3R，当小球第一次运动到圆轨道最低点C时，求小球对轨道的作用力；（2）求小球在圆轨道内与圆心O1点等高的D点所受弹力FN与（3）若小球释放后能从原路返回到出发点，释放高度h应该满足什么条件？

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】A、“8330km”是护航舰队全程轨迹的总长度，指的是路程，故A错误；

B、根据运动学公式可得

v=st=833036km/h=231.4km2．【答案】B【解析】【解答】A、根据牛顿第二定律有

F+f=ma

可得减速运动加速度大小为

a=F+fm

故A错误；

B、根据运动学公式有

0-v2=-2ax

可得刹车距离为

x=mv22(F+f)

故B正确；

C、刹车过程中克服F做的功为

W=fx=3．【答案】A【解析】【解答】设地球半径为R，由题知，地球表面的重力加速度为g，则有

mg=GM地mR2

月球绕地球公转有

GM地m月r2=4．【答案】C【解析】【解答】先用整体法，把两个小球及细线2视为一个整体，整体受到的外力有竖直向下的重力2mg、水平向左的电场力qE、水平向右的电场力qE和细线1的拉力FT1，由平衡条件知，水平方向受力平衡，细线1的拉力FT1一定与重力2mg等大反向，即细线1一定竖直．再隔离分析乙球，如图所示．

乙球受到的力为：竖直向下的重力mg、水平向右的电场力qE、细线2的拉力FT2和甲球对乙球的吸引力F引，要使乙球所受合力为零，细线2必须倾斜，设细线2与竖直方向的夹角为θ，则有

tanθ=qEmg=1

解得

θ=45°

5．【答案】A【解析】【解答】根据P点的电场线方向可以得P点的电场强度方向是垂直于金属板向左，两异号点电荷电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2d，P点与点电荷O之间的距离为r，根据点电荷的场强公式

E=kQr2

P点的电场是由两异号点电荷分别产生的场强叠加产生的，根据场强的叠加法则和几何关系得：P点场强大小为

E'=E×d6．【答案】D【解析】【解答】ABC、如图所示

设A、B间的距离为r，O、A间的距离为h，O、B间距离为l，B球重力为mg。A、B之间的库仑力大小为

F库=kqAqBr2

根据力的矢量三角形与距离的几何三角形相似可得

mgh=F库r=F7．【答案】A【解析】【解答】A、由图可知传送带的速度为8m/s，作出传送带运动的v-t图像

由图像可得共速前痕迹的长度为4m，共速后痕迹的长度为8m，则小煤块运动到传送带顶端时在传送带上留下的痕迹长为8m，故A正确；

BC、在0∼1s内，物块的速度大于传送带的速度，传送带对物块的摩擦力沿传送带向下，与物体运动方向相反，根据牛顿第二定律有

mgsin37°+μmgcos37°=ma1

根据图乙可得

a1=16-81m/s2=8m/s2

在1∼3s内传送带的速度大于物块的速度，传送带对物块的摩擦力沿传送带向上，与物体运动方向相同，根据牛顿第二定律有

mg8．【答案】B,C【解析】【解答】AB、平抛运动水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，小球恰好沿B点的切线方向进入圆轨道，说明小球在B点时，合速度方向沿着圆轨道的切线方向，将合速度正交分解，根据几何关系可得，其与水平方向的夹角为α，则

tanα=gtv0

解得

t=v0tanαg

此时AB位移的连线与水平方向的夹角不等于α，故A错误，B正确；

C、小球运动到B点时，重力的瞬时功率

9．【答案】A,B【解析】【解答】A、根据题意，由图可知，物体上升到最大高度时，机械能为30J，则有

mghm=30J

解得

m=1kg

故A正确；

B、根据题意，由功能关系可知，克服摩擦力做功等于机械能的减少，则有

Wf=μmgcos37°⋅hmsin37°=50J-30J

解得

μ=0.5

故B正确；

C、物体上升过程中，由牛顿第二定律有

μmgcos37°+mgsin37°=ma

解得

10．【答案】A,C【解析】【解答】AB、由题图可知，对小球M受力分析如图（a）所示，对小球N受力分析如图（b）所示，

由受力分析图可知小球M带负电，小球N带正电，故A正确，B错误；

CD、由几何关系可知，两小球之间的距离为

r=2L

当两小球的电荷量为q时，由力的平衡条件得

mgtan45°=Eq-kq2r2

两小球的电荷量同时变为原来的2倍后，由力的平衡条件得

mgtan45°=E·2q-k2q11．【答案】（1）1.11（2）小于；长木板倾斜程度过大，平衡摩擦力过度【解析】【解答】（1）设AD=x1，DG=x2，由题图乙可得

x1=3.70cm-0.40cm=3.30cm

x2=8.60cm-3.70cm=4.90cm

所用电源的频率为50Hz，每5个点取一个计数点，可得AD之间的时间间隔为

t=3×0.02×2s=0.12s

根据匀变速直线运动的推论，即

Δx=x212．【答案】AB；AC；D【解析】【解答】（1）①用图1装置可以探究平抛运动竖直方向做自由落体运动，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，故AB正确，AC错误。

故答案为：AB。

②A、用图2装置进行实验，斜槽轨道M不必要光滑，但末端必须水平，故A正确；

B、上下调节挡板N时，不需要等间距移动，故B错误；

C、小钢球必须从斜槽M上同一位置静止滚下，故C正确。

故答案为：AC。

③AB、用图3装置进行实验，根据平抛运动规

x-d2=v0T

y1=12gT2

联立解得

v0=(x-d13．【答案】（1）解：小球受力如图。小球受到的静电力F的方向与电场强度E的方向相同，因此小球带正电根据共点力平衡可知电场力为：F=qE=mgtan37°

解得：q=（2）解：根据共点力平衡得，细线的拉力为：T=【解析】【分析】（1）小球处于静止状态，即处于受力平衡状态。确定小球所受拉力和重力的方向，再根据平衡条件确定小球所受电场力的方向，继而确定小球的电性，再根据平衡条件及力的合成与分解和电场力公式进行解答；

（2）根据平衡条件及力的合成与分解进行解答即可。14．【答案】（1）解：货物做匀速圆周运动，向心力F（2）解：设货物到达B点的速度为v，根据匀变速规律L=v2货物的加速度a=根据牛顿第二定律，机械臂对货物的作用力F＝ma=机械臂对货物做功的瞬时功率P＝Fv=（3）解：设地球质量为M，空间站的质量为m0，空间站做匀速圆周运动的角速度为ω0，地球对空间站的万有引力提供其圆周运动的向心力，则有：GMm0r2=可得：GM＝ω02r3对货物有：F地球对货物的万有引力：F2=GMm【解析】【分析】（1）根据题意结合牛顿第二定律进行解答即可

（2）货物在AB段做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律确定货物的加速度及到达B点的速度，再根据牛顿第二定律及瞬时功率的定义进行解答；

（3）货物与空间站同步做匀速圆周运动，即货物与空间中的角速度相等。确定货物做匀速圆周运动向心力的来源，再分别对空间站及货物运用万有引力定律及牛顿第二定律进行解答。15．【答案】（1）解