安徽省铜陵市等三市2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷(含答案)

铜陵市等三市2023-2024学年高一下学期期末考试
物理
满分：100分考试时间：75分钟
注意事项：
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹签字笔书写，字体工整、笔迹清晰。

3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。

4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。

5．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32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，细线上端系在天花板上，下端悬挂小球在水平面内做匀速圆周运动。

不计空气阻力，关于小球
的受力，下列说法正确的是（）
A．小球受重力和向心力的作用B．小球受重力和轻绳拉力的作用
C．小球受轻绳拉力和向心力的作用D．小球受重力、轻绳拉力和向心力的作用
2．一物体在某方向做直线运动的v t 图像如图所示，关于该物体在0～2s的平均速度大小描述正确的是（）
A．大于4m/s B．等于4m/s C．小于4m/s D．等于0
3．在学校课外活动羽毛球比赛中，某同学利用手机拍摄了一段羽毛球运动的视频，并经处理得到的运动轨迹
如图所示。

图中x和y轴方向分别为水平和竖直方向，假设羽毛球在竖直平面内运动，最高点b切线水平，c
点切线竖直。

下列说法正确的是（）
A．羽毛球由a点运动到b点，水平方向匀速运动B．羽毛球由b点运动到c点，机械能守恒
C．羽毛球位于b点时，加速度竖直向下D．羽毛球位于a点时，处于失重状态
4．如图，倾角为θ的光滑斜面上，轻弹簧一端固定在垂直斜面的固定挡板上，另一端沿斜面自由伸长，在轻弹簧上端某处沿斜面静止释放一质量为m的小球。

已知重力加速度为g，从小球接触弹簧到小球第一次到达最低点的过程，下列说法正确的是（）
A．小球刚接触轻弹簧时，小球动能最大
B．小球的加速度一直增大
C．小球的机械能一直减小
D．小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和一直增大
5．质量为1kg
m=的玩具小汽车（可视为质点）由静止开始沿直线加速，最后减速至静止，其合外力F随位移x的变化图像如图所示。

已知玩具小汽车在位移10m
x=时恰好停下。

下列关于玩具小汽车运动的物理量描述正确的是（）
A．初始阶段合外力
11.5N
F=B．速度的最大值为2m/s
C．加速运动的时间为1s D．匀速运动的时间为3s
6．如图所示，一人造地球卫星要从近地圆轨道通过椭圆转移轨道转移到中地圆轨道上，P、Q两位置为转移轨道与两个圆轨道的相切点。

已知近地圆轨道的半径可认为等于地球的半径R，中地圆轨道的半径为地球半径的3倍，三轨道在同一平面内，不考虑地球自转，地球表面的重力加速度为g。

下列说法正确的是（）
A．卫星由近地圆轨道进入转移轨道需要在P点减速
B C ．卫星在转移轨道上的P 点和Q 点的速度大小的关系为3P Q v v =
D ．卫星由P 点运动到Q 点所需要的时间为27．如图所示，上表面为四分之一光滑圆弧的木块放在光滑的水平面上，圆弧左侧有一固定的竖直墙壁。

已知重力加速度为g ，现有一个质量为m 的小球从圆心等高度处由静止滑下，小球下滑过程中，墙壁对木块的最大支持力为（
）
A ．0.5mg
B ．mg
C ．1.5mg
D ．2mg
8．如图甲所示，一质量为3
210kg m =⨯的汽车（可视为质点），正以10m/s 的速度在水平路段AB 上向右匀速运动，5s t =时汽车驶入较粗糙水平路段BC ，汽车发动机的输出功率保持20kW 不变，汽车在15s t =时离开BC 路段。

通过ABC 路段的v t -图像如图乙所示（15s t =时曲线的切线方向与t 轴平行）。

假设汽车在两个路段上受到的阻力（含地面摩擦力和空气阻力等）各自有恒定的大小。

下列说法正确的是（
）
图甲 图乙
A ．汽车在A
B 和B
C 路段上所受阻力大小比为1∶4B ．汽车进入BC 路段做加速度增大的减速运动C ．汽车刚好开过B 点时加速度的大小为2
2m/s D ．BC 路段的长度为68.75m
二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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，有选错或不答的得0分。

9．在竖直平面内分别沿着水平和竖直方向建立x 轴和y 轴，在原点O 以初速度0v 沿y 轴正方向向上抛出一小球。

小球在空中运动时，除重力外，上升过程受到沿x 轴正方向、大小恒定的作用力，下落过程受到沿x 轴负方向、大小恒定的作用力，两作用力大小相等。

不计空气阻力，小球从抛出到返回到x 轴的过程中，下列说法正确的是（
）
A ．小球的运动轨迹关于y 轴对称
B ．小球运动到最高点时水平速度最大
C ．小球运动到最高点时水平位移最大
D ．小球回到x 轴时速度方向竖直向下
10．“风洞实验”指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。

如图所示，质量为m 的小球以水平向右的速度0v 抛入范围足够大的风洞实验区域，受到水平向左、大小恒为F mg 的风力作用。

已知重力加速度为g ，小球只受到风力和重力作用，则小球速度由0v 变为最小值的过程中，下列说法正确的是（
）
A B ．动能最小值为
2014mv C ．机械能减少
2038
mv D ．重力势能减小
2
0116
mv 三、非选择题：共5小题，共58分。

11．（8分）
某同学利用如图所示方案验证机械能守恒定律：用粗细均匀、截面相同的杆组成边长为正方形方框，使其从光电门上方某一高处竖直下落。

下落过程中，方框下边经过光电门的挡光为1t ，方框上边经过光电门的挡光时间为2t 。

（1）为减小实验误差，提高实验精度，方框的材料最佳为______（填选项字母）。

A ．塑料细杆
B ．塑料粗杆
C ．金属细杆
D ．金属粗杆
（2）若方框的杆的直径为d ，则方框下边经过光电门时速度大小为______。

（3）在误差允许范围内，若g =______（用题中物理量字母表示），可认为方框在下落过中机械能守恒。

（4）实验得出的重力势能的减小量p E ∆和动能增加量k E ∆的关系为p E ∆______k E ∆（填“>”、“=”或“<”）。

12．（8分）
某同学利用如图甲所示装置测量重力加速度g 。

一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另端连接一小钢球，如图甲所示。

拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值max T 和最小值min T 。

改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。

根据测量数据在直角坐标系中绘制的max min T T -图像是一条直线，如图乙所示
图甲 图乙
（1）拉力传感器示数的最大值max T 、最小值min T 、小球质量m 以及重力加速度g 的关系为max T =______。

（2）若小球质量60g m =，由图乙可得重力加速度g 的数值为______2
m/s （结果保留三位有效数字）。

（3）由图乙可得max min T T -图像直线的斜率与理论值之差的绝对值为______（结果保留一位小数），导致该差值的主要因素为______。

13．（10分）
如图所示，半径0.9m R =的四分之一圆弧形粗糙轨道竖直放置，圆弧最低点与水平面相切于B 点，B 点距离地面的高度0.8m h =。

质量为 1.0kg m =的小滑块从圆弧顶点D 由静止释放，小滑块到达B 点的速度大小为
3m/s B v =。

不计空气阻力，重力加速度大小210m/s g =。

求：
（1）小滑块到达B 点时对轨道压力的大小；（2）小滑块克服轨道摩擦力做功的大小；（3）小滑块落地点与B 点的水平距离大小。

14．（14分）
2024年3月4日，首次火星探测任务地面应用系统公开发布天问一号第九批科学探测数据。

若未来宇航员在登陆火星过程中进行以下实验：
实验一：飞船贴着火星表面做匀速圆周运动时，飞船中的宇航员用秒表测量飞船完成n 圈的运动时间为t ；实验二：假设宇航员登上火星后，在火星上让小石块做自由落体运动，从静止开始下落高度为h ，测得小石块的速度为v ；
实验三：假设宇航员登上火星后，在火星上用长为l 的细线系着一个质量为m 的小球（可视为质点），在竖直面内做圆周运动。

已知万有引力常量为G ，火星的半径为R ，不考虑火星的自转，假设火星表面为真空，求：（1）火星表面的重力加速度；（2）火星的密度；
（3）小球做圆周运动过程中最低点与最高点细线对小球拉力之差。

15．（18分）
如图所示，倾角为37︒的粗糙斜面底端与足够长的水平传送带平滑对接，传送带以04m/s v =的恒定速度逆时针转动。

质量为 1.0kg m =的小滑块从斜面上A 点静止下滑，A 点距离斜面底端高度9.6m h =。

小滑块与斜面间的动摩擦因数10.5μ=，与水平传送带间的动摩擦因数20.2μ=，小滑块通过斜面底端与传送带的对接点时速率不变。

小滑块可视为质点，重力加速度大小，2
10m/s g =，sin 370.6,cos370.8︒=︒=，求：
（1）小滑块第一次到达斜面底端的速度大小；（2）小滑块第一次在传送带上运动的时间；（3）小滑块在斜面上运动时产生的热量。

2023—2024学年第二学期三市联合期末检测
高一物理参考答案
1．【答案】B
【解析】小球重力与轻绳拉力的合力提供向心力使小球做匀速圆周运动，选项B 正确。

2．【答案】A
【解析】由v t -图像可知，该物体在0～2s 的平均速度大于4m/s ，选项A 正确。

3．【答案】D
【解析】羽毛球做曲线运动，其速度方向沿运动轨迹的切线方向。

羽毛球在c 点的水平速度为零，故羽毛球受到空气阻力的作用，水平方向并非是匀速运动，选项A 错误；由于存在空气阻力的作用，羽毛球的机械能并不守恒，选项B 错误；
羽毛球在b 点受到空气阻力和重力的作用，其加速度并非是竖直向下，选项C 错误；由于在a 点时羽毛球存在向下的加速度，故羽毛球处于失重状态，选项D 正确。

4．【答案】C
【解析】小球刚接触弹簧到小球第一次到达最低点的过程，弹簧的弹力逐渐增大，根据牛顿第二定律1sin mg kx ma θ-=可知小球做加速度减小的加速运动；当sin mg kx θ=时加速度减小到0，小球的速度最大，动能也最大；
此后小球继续向下运动，小球做加速度逐渐增大的减小运动，速度一直减小到零，选项A 、B 错误；弹簧做负功，弹性势能增大，小球机械能减小，选项C 正确；
小球的动能和重力势能、弹簧弹性势能之和不变，动能最大时，两个势能之和最小，选项D 错误。

5．【答案】B
【解析】对于整个过程，根据动能定理有135
20.502
F +-
⨯=，解得11N F =，选项A 错误；2m x =时，玩具汽车的速度最大，此时有2
m
2v ax =，解得m 2m /s v =，选项B 正确；加速时间为m
2s v t a
=
=，选项C 错误；匀速运动的时间为 1.5s m
x
t v '==，选项D 错误。

6．【答案】C
【解析】卫星由近地圆轨道进入转移轨道需要在P 点加速，选项A 错误；
卫星在中地圆轨道上有2
2
(3)3Mm v G m R R
=，在近地面有2Mm G mg R =，
联立解得v =
，选项B 错误；根据开普勒第二定律，取过P Q 、点的一段极短时间t ，则有
11
22
P P Q Q v t R v t R ⋅=⋅，而:1:3P Q R R =，解得3P Q v v =，选项C 正确；
卫星在中地圆轨道上周期2π36R T v ⋅==中3322
(2)(3)R R T T =中转，卫星由P 点运动到Q 点时间为12
t T =转
，联立解得2t =，选项D 错误。

7．【答案】C
【解析】设圆弧半径为R ，小球所处位置与圆心连线和水平方向的夹角为θ，此时小球速度为v ，根据动能定理可得2
1sin 2
mgR mv θ=。

以小球为对象，根据牛顿第二定律可得2
sin v N mg m R
θ-=，
联立解得小球受到的支持力大小为3sin N mg θ=，
以圆弧小木块为对象，水平方向根据受力平衡可得cos N N θ'=，可得3
3sin cos sin22
N mg mg θθθ'==
，可知当45θ=︒时，墙壁对小木块的最大弹力max
3
2
N mg ='，选项C 正确。

8．【答案】D
【解析】汽车在AB 路段做匀速直线运动，根据平衡条件，有111111,F f P F v f v ===，汽车在BC 路段末加速度为零，222222,F f P F v f v ===，故阻力大小比为1:2，选项A 错误；
汽车进入BC 路段，阻力突然增大，东引力不变，速度减小，加速度减小，故做加速度减小的减速运动，选项B 错误；
33
121220102010N 2000N,N 4000N 105
P P F f v v ⨯⨯======，
刚好开过B 点时汽车的牵引力仍为1F ，
根据牛顿第二定律，有21f F ma -=，解得2
1m /s a =，选项C 错误；对于汽车在BC 路段运动，由动能定理得22
2211122
Pt f s mv mv -=-，解得68.75m s =，选项D 正确。

9．【答案】BD
【解析】小球上升时，水平方向向x 轴正方向加速；小球下落时，水平方向向x 轴正方向减速，故小球运动轨迹都在x 轴右侧，选项A 错误，选项B 正确；水平方向始终沿x 轴正向运动，选项C 错误；
小球水平方向先加速后减速，回到x 轴水平速度为零，故此时小球的速度方向竖直向下，选项D 正确。

10．【答案】BC
【解析】小球受到的合力为,tan F
mg mg
θ=
==
'，
最小速度为min 00cos v v θ==
，小球的最小动能为22m min 01124k E mv mv ==，选项B 正确；
竖直方向上有min sin v gt θ=，解得0
2v t g
=
，选项A 错误；水平方向的位移为2
0min 0
cos 328v v v x t g
θ+==
，机械能减小量为203Δ8E Fx mv ==，选项C 正确；重力势能减少量22
01128
mgh mg gt mv =⋅=，选项D 错误。

11．（8分）
【答案】（1）C （2）1d t （3）22
212d d t t L
⎛⎫⎛⎫
- ⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭ （4）>【解析】（1）为提高实验实验精度，杆应细一些，杆的密度应大一些，故选项C 正确。

（2）方框下边经过光电门的速度大小为11
d
v t =。

（3）若机械能守恒，则有22211122d d mgL m m t t ⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，解得2
2
212d d t t g L
⎛⎫⎛⎫
- ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭=。

（4）由于存在空气阻力等，故ΔΔp k E E >。

12．（8分）
【答案】（1）min 23T mg -+ （2）9.83（9.81-9.85之间均可，2分）（3）0.1 小钢球摆动过程中有空气阻力
【解析】（1）小球由静止释放时，细线与竖直方向夹角为θ，细线拉力最小，此时min cos T mg θ=。

小球由静止运动到最低点的过程，根据动能定理有()2
11cos 2
mgl mv θ-=
，小球运动到最低点时细线拉力最大，则2
max v T mg m l
-=，联立可得max min 23T T mg =-+。

（2）由图乙得直线的纵截距为3 1.77mg =，解得重力加速度2
9.83m /s g =。

（3）由图乙得直线的斜率为 1.77 1.35
2.10.2
k -=-
=-，该斜率的理论值为 2.0-，两者的差值为0.1-，导致
该差值的主要因素为小钢球摆动过程中有空气阻力。

13．（10分）
【答案】（1）20N （2）4.5J （3）1.2m
（1）在B 点，根据圆周运动的知识有2
B
v F mg m
R
-=根据牛顿第三定律，小滑块对B 点轨道压力为F F '=联立解得20N
F '=（2）小滑块从D 到B 点过程，根据动能定理有2
102
f B mgR W mv -=-联立解得 4.5J
f W =（3）小滑块离开B 点后做平抛运动，水平方向有B x v t =竖直方向有212
h gt =
联立解得 1.2m x =14．（14分）
【解析】（1）小石块做自由落体运动有2
2v gh
=解得22v g h
=
（2）根据题意可知飞船运动周期为t T n
=
万有引力提供向心力，有2222224GMm n mR m R R T t ππ⎛⎫== ⎪⎝⎭
，而34π3
M R ρ=，解得2
2
3πn Gt ρ=（3）设小球做圆周运动最低点与最高点速度大小分别为12v v 、，
211v F mg m l
-=222v F mg m l
+=221211222
mv mg l mv =⋅+得：2
1236mv F F mg h
-==．15．（18分）
【答案】（1）8m /s （2）9.0s （3）72J
【解析】（1）小滑块第一次由静止到达斜面底端的过程，根据动能定理有
()2111sin 37cos370sin 372
h mg mv μ︒-︒⋅
=-︒解得18m /s v =（2）小滑块在传送带上先向右匀减速为零，然后反向加速再匀速运动，返回传送带左端。

小滑块相对传送带滑动的时间为1012v v t g
μ+=．小滑块匀速运动的距离为2
21022Δ22v v x g g μμ=-．小滑块匀速运动的时间为210
20202Δ22x v v t v gv g
μμ==-代入数据解得9.0s
t =（3）小滑块第一次离开传送带时与传送带的速度大小相等，以后小滑块每次滑上传送带与离开传送带的速度大小相等，则从小滑块第一次滑上斜面到最终静止在斜面底端的过程，小滑块在斜面上运动的路程为s ，则有
2101
cos3702
mgs mv μ︒=-小滑块在斜面上运动产生的热量为1cos37sin 37h Q mg s μ⎛⎫=︒+ ⎪︒⎝⎭联立解得72J Q =。