2024届吉林省重点高中高一物理第二学期期末学业水平测试试题含解析

2024届吉林省重点高中高一物理第二学期期末学业水平测试试
题
注意事项
1．考生要认真填写考场号和座位序号。

2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。

第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。

3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。

一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）
1、 (本题9分)对于万有引力定律的表述式122
m m F G
r ，下面说法中不正确的是（ ）
A ．公式中G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的
B ．当r 趋近于零时，万有引力趋于无穷大
C ．m 1与m 2受到的引力总是大小相等的，方向相反，是一对作用力与反作用力
D ．m 1与m 2受到的引力总是大小相等的，而与m 1、m 2是否相等无关
2、 (本题9分)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。

今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km ，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km ，它们都绕地球做圆周运动。

与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（ ）
A ．周期
B ．角速度
C ．线速度
D ．向心加速度
3、(本题9分)物理学史记载，伽利略反复做了小球沿斜面运动的实验，结果表明小球沿斜面滚下的运动是匀变速直线运动。

然后，伽利略将实验结果做了合理的外推，所谓“外推”是指下列叙述中的哪一项？（ ）
A ．物体下落的快慢是由它们的重量决定的
B ．物体沿斜面运动速度的变化相对位移来说是均匀的
C ．不断增大斜面倾角，小球的加速度随倾角的增大而变大
D．如果斜面倾角增大到90 ，小球仍然会保持匀加速运动性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的
4、(本题9分)如图所示，实线为电场线，虚线为电荷在匀强电场中的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点，则下列说法正确的是( )
A．电荷在b点的电势能大于在a点的电势能
B．该电场的方向水平向左
C．b点的电势高于a点的电势
D．电荷在电场中相同时间内速度的变化量不相同
5、质量为m的人造卫星在地面上未发射时的重力为G0，它在离地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运行时，其（）
A．周期为4π
B．速度为
C．动能为G0R
D．所受万有引力为
6、(本题9分)某人用手将质量为1kg的物体由静止竖直向上匀加速提升lm，此时物体的速度是2m/s，取g=10 m/s2，则下列说法正确的是
A．手对物体做功10J
B．合外力对物体做功12J
C．合外力对物体做功2J
D．重力势能增加了12J
7、在光滑的水平面上，一滑块的质量m=2kg，在水平面上恒定外力F=4N（方向
未知）作用下运动，如图所示为滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过P、Q两点时速度大小均为v=5m/s，滑块在P点的速度方向与PQ连线夹角α=37°，
sin37°=0.6，则下列说法正确的是
A．水平恒力F的方向与PQ连线成53°夹角
B．滑块从P到Q的时间为3s
C．滑块从P到Q的过程中速度最小值为4m/s
D．P、Q两点连线的距离为10m
8、已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，有关同步卫星，下列表述正确的是
A．该卫星距离地面的高度为
2
2 4 GMT
B．该卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C．该卫星运行的线速度大于地球自转的线速度
D．该卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
9、(本题9分)如图，等离子体以平行两极板向右的速度v=100m/s进入两极板之间，平行极板间有磁感应强度大小为0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，两极板间的距离为10cm，两极板间等离子体的电阻r=1Ω。

小波同学在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电路中B点，沿边缘放一个圆环形电极接电路中A点后完成“旋转的液体”实验。

若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，上半部分为S极，R0=2.0Ω，闭合开关后，当液体稳定旋转时电压表（视为理想电压表）的示数恒为2.0V，则
A．玻璃皿中的电流方向由中心流向边缘
B．由上往下看，液体做逆时针旋转
C．通过R0的电流为1.5A
D．闭合开关后，R0的热功率为2W
10、如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u12sin100πt（V），则
A．电压表的示数为112V
B．在天逐渐变黑的过程中，电流表A2的示数变小
C．在天逐渐变黑的过程中，电流表A1的示数变大
D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小
11、(本题9分)如图所示A、B是一条电场线上的两点，若在某点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用下，从A点运动到B点，其速度随时间变化的规律如图所示．则（）
A．电子在A、B两点受的电场力F A<F B
B．A、B两点的电场强度E A>E B
C．场强方向为从B到A
D．电场线的方向一定是从A到B
12、如图所示，在上端开口的饮料瓶的侧面戳一个小孔，瓶中灌水，手持饮料瓶静止时，小孔有水喷出。

若饮料瓶在下列运动中，没有发生转动且忽略空气阻力，小孔不再向外喷水的是( )
A．自由下落
B．饮料瓶被水平抛出后的运动过程中
C．饮料瓶被竖直向上抛出后的运动过程中
D．手持饮料瓶向上加速运动的过程中
二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）
13、（6分）(本题9分)（1）在研究平抛运动的实验中，下列说法正确的是__________
A．必须称出小球的质量
B．斜槽轨道必须是光滑的
C．斜槽轨道末端必须是水平的
D．应该使小球每次从斜槽上相同位置从静止开始滑下
（2）如图所示，某同学在研究平抛物体的运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=5.00 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球经过相邻位置之间的时间间隔t=________ s小球平抛的初速度为
v0=________m/s(g取值为10 m/s2).
14、（10分）(本题9分)利用图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验．
（1）关于本实验，以下说法正确的是______．
A．必须用秒表测出重物下落的时间
B．打点计时器应连接直流电源
C．验证时，必须测量重锤的质量或重力
D．选择质量较大、体积较小的重锤可以减小实验误差
（2）此实验过程中机械能是否守恒，可以通过计算纸带打下两点的过程中，重锤减少的重力势能是否等于其增加的动能来验证图2是实验中得到的一条纸带为重锤开始
下落时记录的点，在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，得到它们之间的距离分别为、、若重锤质量用m 表示，已知当地重力加速度为g ，打点计时器打点的周期为则在打下O 点到B 点的过程中，重力势能的减少量
，动能的增加量______．
三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）
15、（12分） (本题9分)在月球表面，宇航员以初速度为v 0竖直向上抛出一个小球，经过时间t ，小球落回抛出点，已知月球半径为R ，求：
（1）月球表面的重力加速度g 月；
（2）若在月球上发射一颗近月卫星，该卫星绕月球做圆周运动的周期是多少？
16、（12分）不可伸长的轻绳长l=1.2m ，一端固定在O 点，另一端系一质量为m=2kg 的小球．开始时，将小球拉至绳与竖直方向夹角θ=37°的A 处，无初速释放，如图所示，
取sin37°
=0.6,cos37°=0.8，g=10m/s 2.
(1)求小球运动到最低点B 时绳对球的拉力；
(2)若小球运动到B 点时，对小球施加一沿速度方向的瞬时作用力F ，让小球在竖直面内做完整的圆周运动，求F 做功的最小值．
17、（12分） (本题9分)如图所示, A B 、两个大小相等的小球用等长的轻质细线分别悬挂于12O O 、点, 12O O 、点间的距离等于每个小球的直径.已知细线的长度远大于小球的直径, A 球的质量是B 球质量的3倍,若在两根细线决定的平面内将B 球向右拉离原位置,使悬挂B 球的细线张紧并与细线原来所在的竖直方向成一锐角,然后将B 球由静止释放, B 球与A 球发生第一次正碰,碰撞过程中无机械能损失:求第一次碰撞后A B 、两球上升的最大高度之比.
参考答案
一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）
1、B
【解题分析】
A ．万有引力定律的表述式122m m F G r =中的G 为引力常量，它是由实验测得的，不是人为规定的，故A 项正确。

B ．当物体间间距较小时，物体不能视为质点，万有引力公式122
m m F G
r =不成立。

当r 趋近于零时，万有引力不会趋于无穷大，故B 项错误。

CD ．m 1与m 2受到的引力是一对作用力与反作用力，总是大小相等的，方向相反；与m 1、m 2是否相等无关．故CD 正确．
本题选不正确的，答案是B 。

【题目点拨】
两物体间的万有引力是一对作用力与反作用力，总是大小相等的，方向相反；与两物体质量是否相等无关。

2、A
【解题分析】
设卫星的质量为m ，轨道半径为r ，地球的质量为M ，卫星绕地球匀速做圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则得：
得：，，，
可知，卫星的轨道半径越大，周期越大，而角速度、线速度和向心加速度越小，“高分五号”的轨道半径比“高分四号”的小，所以“高分五号”较小的是周期，较大的是角速度、线速度和向心加速度，故A错误，BCD正确。

点睛：解决本题的关键是要掌握万有引力提供向心力这一重要理论，知道卫星的线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系，对于周期，也可以根据开普勒第三定律分析。

3、D
【解题分析】
A．伽利略认为物体下落快慢与物体重量无关，故A错误；
B．经实验证实其速度的变化对时间来说是均匀的，故B错误；
C．不断增大斜面倾角，小球的加速度随倾角的增大而变大，是实验所得，并非外推所得，故C错误；
D．经过外推得到，如果斜面倾角增大到90︒，小球仍然会保持匀加速运动性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的，故D正确。

故选D。

4、A
【解题分析】
AB．匀强电场中电场力与电场线平行，而曲线运动合力指向曲线的凹侧一方，故电场力一定向左，从a到b点，电场力做负功，电势能增加，故A正确，B错误；
C．电场力向左，但不知道电荷的电性，所以不能判断电场方向，即不能判断两点电势的高低，故C错误；
D．在匀强电场中，粒子受到的电场力恒定，粒子加速度恒定，相同时间内速度变化量∆=，也恒定，故D错误。

v at
5、A
【解题分析】
在地球表面上时，由重力等于万有引力，有
卫星在距地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运动时，其轨道半径为2R，根据万有引力提供向心力有：
联立可得：
A. 卫星的周期
故A 项与题意相符；
B. 卫星的速度
故B 项与题意不相符；
C. 卫星的动能
故C 项与题意不相符；
D. 所受万有引力为
故D 项与题意不相符。

6、C
【解题分析】
A.由动能定理得 W-mgh =mv 2，则得手对物体做的功 W =mgh +mv 2=12J ，故A 错误。

BC.合外力对物体做功等于物体的动能增加△E k =mv 2 =×1×22J=2J ，故C 正确，
B 错误。

D.物体克服重力做功 W G =mgh =1×10×1=10J ，则重力势能增加了10J ．故D 错误。

7、BC
【解题分析】在P 、Q 两点的速度具有对称性，故分解为沿PQ 方向和垂直PQ 方向，在沿PQ 方向上做匀速直线运动，在垂直PQ 方向上做匀变速直线运动，所以力F 垂直PQ 向下，在顶点处速度最小，只剩下沿PQ 方向的速度，故为min cos374/P v v m s =︒=，A 错误C 正确；在垂直PQ 方向上， sin373/p v v m s ⊥=︒=， 22/F a m s m =
=，故从P 到顶点所用时间为' 1.5p v t s a ⊥
==，根据对称性可知从P 到Q 所用时间为
2'3t t s ==，PQ 连线的距离为cos3712P s v t m =︒⋅=，故B 正确D 错误． 8、BCD
【解题分析】
A.万有引力提供向心力22224=mM v G m r m r T r π＝ 且r=R+h ，可得2324GMT h R π
=-，
故A 错误；
B.第一宇宙速度为1v =
r ＞R ，所以卫星的运行速度小于第一宇宙速度，故B 正确；
C.同步卫星与地球自转的角速度相同，则由v=ωr 可知，该卫星运行的线速度大于地球自转的线速度，选项C 正确；
D. 卫星运行的向心加速度2GM a r =，地表重力加速度为2GM g R
= ，卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故D 正确；
9、BD
【解题分析】
AB ．由左手定则可知，正离子向上偏，所以上极板带正电，下极板带负电，所以由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A 错误，B 正确；
C ．当电场力与洛伦兹力相等时，两极板间的电压不变，则有
U qvB q
d
= 得 ==0.50.1100V=5V U Bdv ⨯⨯
由闭合电路欧姆定律有
V 0()U U I r R -=+
解得
1A I =
R 0的热功率
0202W R P I R ==
故C 错误，D 正确。

故选BD 。

10、BD
【解题分析】
根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为V ，根据电压之比等于
线圈匝数之比可知，副线圈的电压的最大值为V，电压表的示数为电压的有效值，
V=11V，故A错误；在天变黑的过程中，光照变弱，R阻值增大；
所以示数为U=
电路的总电阻减大，由于电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以次级电流变小，电流表A2的示数变小；由于次级电流减小，则初级电流也减小，即电流表A1的示数变小，故B正确，C错误；由于变压器的输入和输出的功率是相等的，副线圈的电流减小，电压不变，所以由P=UI可知，输出的功率要减小，故输入的功率也要减小，故D 正确。

故选BD。

11、AC
【解题分析】
速度-时间图象的斜率等于加速度，由图可知：电子做初速度为零的加速度增大的加速直线运动．加速度增大，说明电子所受电场力增大，电子在A点受到的电场力小于B 点，即F A＜F B．由F=qE可知，电场强度增大，A点的场强小于B点，即E A＜E B．故A正确，B错误．电子由静止开始沿电场线从A运动到B，电场力的方向从A到B，而电子带负电，则场强方向从B到A，电场线方向一定从B到A，故C正确，D错误．故选AC．
点睛：本题实质考查分析电子受力情况和运动情况的能力，从力和能量两个角度进行分析，分析的切入口是速度的斜率等于加速度．
12、ABC
【解题分析】
若要水不往外喷，则不受竖直方向的压力，就要求水在运动过程中完全失重，即只受重力，加速度为g的情况就符合题意.
A．描述与分析相符，故A正确.
B．描述与分析相符，故B正确.
C．描述与分析相符，故C正确.
D．描述与分析不符，故D错误.
二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）
13、CD 0.1 2.0
【解题分析】
（1）平抛运动与小球的质量无关，故A错误；该实验要求小球每次抛出的初速度要相同而且水平，因此要求小球从同一位置静止释放，至于是否光滑没有影响，B错误；实
验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用，所以斜槽轨道必须要水平，C 正确；为确保有相同的水平初速度，所以要求从同一位置无初速度释放，D 正确．
（2）图中看出，a 、b 、c 、d 点间的水平位移均相等，是x=4L ，因此这4个点是等时间间隔点．竖直方向两段相邻位移之差是个定值，即2
2y gT L ==，220.050.110
L T s g ⨯===，初速度：0440.05 2.0/0.1L v m s T ⨯===． 14、D
【解题分析】
（1）此实验不需要用秒表测出重物下落的时间，选项A 错误；打点计时器应连接低压交流电源，选项B 错误；验证时，因物体的质量从等式两边消掉了，故不需测量重锤的质量或重力，选项C 错误；选择质量较大、体积较小的重锤可以减小相对阻力，从而减小实验误差，选项D 正确；故选D.
（2）打下B 点时的速度： ；则动能增加量：
三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）
15、（1）02v t
（2）02Rt v 【解题分析】
（1）小球在月球表面运动过程只受重力作用，故小球做加速度向下，且大小为g 月的匀变速运动，那么，由匀变速运动规律可知：小球回到抛出点时速度和初速度大小相同，方向相反，设加速度方向为正方向，则有：v 0-（-v 0）=g 月t ；
所以月球表面的重力加速度g 月＝02 v t
； （2）设卫星质量为m ，那么，近月卫星受万有引力作用做圆周运动，又有近月卫星做圆周运动的半径等于月球半径，故万有引力等于重力，故有：
222()GM m mg m R R T
月月＝＝π，所以，近月卫星绕月球做圆周运动的周期00
2222R Rt Rt T g v v 月＝＝＝π 【题目点拨】
星体之间的运动问题一般由万有引力做向心力求解；星体上的物体运动则一般根据物体
随星体一起运动，由星体的运动来求解物体的运动，要注重把握各量直接的共同点来列式求解．
16、（1）F=28N （2）W=55.2J
【解题分析】
第二问的分析应从小球能安全通过最高点的最小速度作为解题的突破口．
试题分析：（1）小球从A 到B 过程中，机械能守恒，有
mgl(1-cos37°)=212mv ① 在B 点，由牛顿第二定律有：
F-mg=m 2
v l
② 联立①②解得：F=28N ③
（2）设小球通过最高点的最小速度为v c ，F 做功的最小值为W
由牛顿第二定律：mg=m 2c v l
④ 从A 到C 的过程中由动能定理得
W-mgl(1+cos37°)=212
c mv -0 ⑤ 联立④⑤解得：W=55.2J ⑥
评分标准：本题共12分，其中①②④每式2分，⑤式4分，③⑥每式1分 考点：机械能守恒动能定理牛顿第二定律
17、:1:1A B h h =
【解题分析】
设B 与A 碰撞前瞬间B 的速度为0v ，碰后瞬间A B 、速度分别为A B v v 、，有0B A A B B m v m v m v =+，
2220111222
B A A B B m v m v m v =+，
02B A A B m v v m m ∴=
+， 0B A B A B
m m v v m m -=+. 已知3A B m m =， 得012A v v =，012
B v v =-. 设A B 、两球碰撞后上升到最大高度分别由A B h h 、，有
212
A A A A m gh m v = 212
B B B B m gh m v = 得:1:1A B h h =.
点睛：本题是机械能守恒定律与碰撞的综合，解题时要正确分析物理过程，知道弹性碰撞满足的基本规律：动量守恒定律和能量守恒定律，并能熟练运用．。