2023—2024学年高一期末联考
物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
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题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。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。
考试时间为90分钟，满分100分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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．自首颗人造地球卫星发射后，人类已经发射了数千颗人造地球卫星。中国空间站高度约，地球同步卫星高度约，均可看成在做匀速圆周运动。下列关于卫星的说法正确的是（ ）
A．空间站中的航天员处于失重状态，其不受地球的万有引力
B．同一物体在空间站所受地球的万有引力比在地面所受万有引力大
C．地球静止卫星一定处于赤道上空，不同国家发射的静止卫星高度相同
D．中国空间站所受地球的万有引力一定大于同步卫星所受地球的万有引力
2．某次演习中，轰炸机沿水平方向投放了一枚炸弹，炸弹运动时间后正好垂直击中山坡上的目标，山坡的倾角为，如图所示。不计空气阻力，已知重力加速度为，则炸弹竖直方向下落的距离与水平方向通过的距离之比为（ ）
A． B． C． D．
3．足球在地面1的位置以大小为的速度被踢出后落到地面3的位置，在空中到达最高点2的高度为，足球在位置2、3的速度大小分别为、，重力加速度为，若不计空气阻力，则（ ）
A．足球从位置1运动到位置2，重力势能减少
B．足球从位置1运动到位置3，重力做功为
C．足球由位置1运动到位置2，机械能减小了
D．足球由位置2运动到位置3，重力势能减少了
4．火车转弯时为减小对轨道的磨损，路面与水平面存在一定夹角，使铁路弯道处的外轨略高于内轨。当火车以规定速度行驶时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向压力。如图所示，已知火车沿着轨道做匀速圆周运动，弯道半径为，两轨道之间的距离为，外轨比内轨高，取。下列说法正确的是（ ）
A．路面与水平面间夹角的正切值
B．该铁路弯道处的规定速度大小为
C．当火车行驶速度大于规定速度时，外侧轨道将受到侧向压力
D．若遇雨雪天气，则该铁路弯道处的规定速度将减小
5．如图为某卫星的发射与交会对接过程示意图，卫星发射后先在半径为的近地圆轨道①上以做匀速圆周运动，然后在点点火进入椭圆轨道②，在椭圆轨道上稳定运行时经过点速度大小为，经过点速度大小为，运行稳定后某次到达椭圆轨道上远地点再次点火，最终在半径为的圆周轨道③上以做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．飞船从轨道②变轨到轨道③需要在点点火减速
B．题中涉及到的四个速度的关系为
C．飞船在点点火前后，需要的向心力大小不变
D．飞船在轨道②上经过点的加速度大于在轨道①上经过点的加速度
6．某同学设计的除尘装置如图甲所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，图乙为瓶内的金属片和锯条的俯视图。将锯条与起电机的负极相连，金属片与起电机的正极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。关于此实验下列说法正确的是（ ）
A．电场强度方向由锯条指向金属片
B．金属片附近的电场强度大于锯条附近的电场强度
C．起电机工作后烟尘会带上负电向金属片运动
D．起电机工作后烟尘最终被锯条吸附
7．为测试质量的电动玩具车的性能，将其置于足够大的水平面上，某时刻，电动车从静止开始做加速直线运动，运动过程中所受阻力恒为车重的0.2倍，电动车的牵引力与速率的倒数关系图像如图中实线所示，电动车运动恰好达到最大速度，取。下列说法正确的是（ ）
A．电动车的最大速度大小为
B．电动车的输出功率为
C．电动车的牵引力在内做的功为
D．电动车在内运动的距离为
8．2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十八号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。某时刻，质量为的飞船恰好在空间站正下方与地心距离为的轨道上以周期做匀速圆周运动，如图所示，已知空间站所处的轨道与地心距离为，周期为，地球质量为，引力常量为。卫星与地心间距离为时，取无穷远处为势能零点，引力势能可以表示为。则（ ）
A．飞船再次到达空间站正下方需要的最短时间为
B．飞船在该轨道运行时，动能为
C．飞船在该轨道运行时，机械能为
D．若飞船从该轨道合适的位置开始跃升，直至与空间站完成对接，则过程中飞船至少需要消耗的能量为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．如图所示是一个走时准确的时钟，时针、分针、秒针长度之比为，下列判断正确的是（ ）
A．分针和时针角速度大小之比为
B．秒针和分针尖端线速度大小之比为
C．秒针、分针、时针的转速之比为
D．秒针与分针相邻两次重合的时间间隔大于
10．如图所示，一质量为的带电小球，用长为的绝缘细线悬挂在与纸面平行、水平向右的匀强电场中，电场强度大小为，静止时悬线与竖直方向成角，则（ ）
A．小球带负电
B．小球带电荷量大小为
C．若只将电场方向变为竖直向下，小球仍能在原位置静止
D．若只将电场方向变为竖直向下，小球运动的最大速度大小为
11．在一个点电荷的电场中，让轴与它的一条电场线重合，坐标轴上、两点的坐标分别为和（图甲）。在、两点分别放置试探电荷，其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系，如图乙中直线、所示。则（ ）
A．点的电场强度的大小为 B．点的电场强度的大小为
C．点和点电场强度的方向相反 D．点电荷所在位置的坐标为
12．如图甲所示，物体以一定的初速度从倾角的斜面底端沿斜面向上运动，以斜面底端为坐标原点，沿斜面建立坐标轴，选择地面为参考平面，上升过程中物体的动能和重力势能随坐标的变化如图乙所示。取，，，则（ ）
A．物体的质量为 B．物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5
C．物体上升过程中机械能减少量为 D．物体回到斜面底端时的动能为
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）为了研究平抛运动，某同学用如图甲所示的装置进行实验。
（1）下列操作中，必要的是________。（多选）
A．通过调节使斜槽末端保持水平
B．每次都需要从同一位置由静止释放小球
C．尽可能减小斜槽与小球之间的摩擦
D．将小球的位置记录在纸上后，将各点用折线连接
（2）该同学得到的痕迹点如图乙所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验时________。（多选）
A．小球释放的高度偏高 B．小球释放的高度偏低
C．小球没有被静止释放 D．挡板未水平放置
（3）如图丙所示，在通过实验得到的平抛轨迹上以点为坐标原点建立坐标系，、两点的坐标值也已标出，则可以推断出小球做平抛运动的初速度大小为________。（取）
14．（8分）如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置“验证机械能守恒定律”。
（1）供实验选择的重物有以下四个，最优选择为________。
A．质量为的砝码 B．质量为的木球
C．质量为的塑料球 D．质量为的铁球
（2）下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是________。
（3）实验所用电源的频率为，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到点的距离，如图乙所示，图中点是打点计时器打出的第一个点，、、分别是每打两个点取出的计数点。重力加速度取。若重锤的质量为，当打点计时器打到点时重锤的重力势能比开始下落时减少了________；此时重锤的动能比开始下落时增加了________J。（结果均保留三位有效数字）
（4）另一实验小组利用如图丙所示的气垫导轨装置“验证机械能守恒定律”。实验时，将气垫导轨调至水平，在气垫导轨上安装一光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与托盘相连。测出遮光条初始位置到光电门的距离，遮光条的宽度，托盘和砝码的总质量，滑块和遮光条的总质量，释放滑块，读出遮光条通过光电门的时间。实验中托盘始终未与地面接触，重力加速度为。则滑块由释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能减少量为________，系统动能增加量为________。（均用题中所给字母表示）
15．（7分）火星的半径是地球半径的倍，质量为地球质量的倍，地球表面的重力加速度大小为，地球半径为，引力常量为。不考虑星球自转的影响。
（1）求地球的质量；
（2）求火星第一宇宙速度的大小。
16．（9分）如图所示，物体的质量为，圆环的质量为，通过轻质绳子连接在一起，圆环套在光滑的竖直杆上，开始时连接圆环的绳子处于水平，长度，现从静止释放圆环。不计定滑轮和空气的阻力，取，若圆环下降时的速度，求：
（1）物体的速度大小；
（2）和的质量之比。
17．（14分）是电荷量为的点电荷，是电荷量为的点电荷，相距，连线中点为。现将另一个质量为、电荷量为的点电荷放置在连线的中垂线上，距为的处（图甲）。只考虑电场力的作用。
（1）求点的电场强度大小及方向；
（2）若只将的电荷量变为（图乙）：
①求此时所受的静电力的大小；
②给一个合适的速度，使它恰好能做匀速圆周运动，求的大小。
18．（16分）如图所示，光滑水平面与竖直面内的粗糙半圆形导轨在点相切，导轨半径为。一个质量为的物体将弹簧压缩至点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，它经过点的速度大小为，之后沿半圆形导轨运动，恰好能到达点，重力加速度为。求：
（1）弹簧压缩至点时的弹性势能。
（2）物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功。
（3）如果圆弧轨道也光滑，为保证物块在轨道上运动过程始终不脱离轨道，求弹簧弹性势能的取值范围。
2023—2024学年高一期末联考
物理参考答案及评分意见
1．C【解析】空间站中的航天员处于失重状态，但其仍受地球的万有引力，A错误；根据可知，同一物体在空间站所受地球的万有引力比在地面所受万有引力小，由于空间站和同步卫星的质量关系未知，无法判断二者的万有引力大小，B、D错误；地球静止卫星一定处于赤道上空，不同国家发射的静止卫星高度相同，C正确。
2．A【解析】炸弹击中山坡上的目标时，速度方向与竖直方向夹角为，有，则炸弹的初速度，设炸弹竖直方向下落的距离与水平方向通过的距离之比为，则，A正确。
3．D【解析】足球从位置1运动到位置2，足球上升，重力做负功，重力势能增加，增加量，A错误；足球从位置1运动到位置3，足球的高度不变，重力做功为0，B错误；由于不计空气阻力，足球的机械能保持不变，C错误；足球由位置2到位置3，重力势能减少了，而是动能变化量，因为不计空气阻力，二者相等，D正确。
4．C【解析】路面与水平面夹角的正切值，A错误；当火车以规定速度做匀速圆周运动时，重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得，B错误；若该火车大于该速度沿铁路弯道行驶，重力和支持力的合力不足以提供向心力，外侧轨道对火车有挤压，C正确；雨雪天气时，该弯道处的规定速度不变，D错误。
5．B【解析】飞船从轨道②变轨到轨道③，将由近心运动变成圆周运动，所以需要在点点火加速，A错误；根据题意可知，卫星在点点火加速进入椭圆轨道，则有，卫星在点点火加速进入圆轨道，则有，卫星在圆轨道运行时，万有引力提供向心力，则，解得，由此可知，则速度关系为，B正确；飞船在点点火前后速度大小变化，需要的向心力大小变化，C错误；根据，飞船在轨道②上经过点的加速度等于在轨道①上经过点的加速度，D错误。
6．C【解析】由于锯条与起电机的负极相连，金属片与起电机的正极相连，所以锯条带负电，金属片带正电，故电场强度方向由金属片指向锯条，A错误；尖端附近的电场线比较密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度，B错误；当静电除尘装置接通起电机的静电高压时，存在强电场，使空气电离而产生负离子和正离子，负离子碰到烟尘微粒使它带负电，带负电微粒在电场力作用下，向正极运动，烟尘最终被吸附到金属片上，C正确，D错误。
7．C【解析】根据图像得，故，A错误；根据，得，结合图像得，斜率即为电动车的输出功率，即，B错误；电动车的牵引力在内做的功，根据动能定理得，代入数据解得，C正确，D错误。
8．C【解析】设飞船再次到达空间站正下方所需要的时间为，则需满足，解得，A错误；对飞船有，飞船的动能，B错误；飞船的机械能，C正确；对空间站有，飞船恰好到达轨道与空间站速度相等时完成对接消耗的能量最少，此时对飞船根据能量守恒有，解得，D错误。
9．BD【解析】根据钟表的原理和周期的定义可得，秒针的周期，分针的周期，时针的周期，即秒针、分针、时针的周期之比为，根据可得秒针、分针、时针的角速度之比为，A错误；根据可得秒针和分针尖端线速度大小之比为，B正确；根据公式得秒针、分针、时针的转速之比为，C错误；分针与秒针相邻两次重合，满足，即，所经历的时间，D正确。
10．AB【解析】带电小球处于平衡状态，对小球受力分析如图所示，小球所受电场力与电场强度方向相反，小球带负电，A正确；根据平衡条件有，解得，B正确；若只将电场方向变为竖直向下，则电场力向上，因开始时，则，电场力和重力的合力方向向下，则带电小球将在竖直平面沿斜向下方向沿圆弧摆下，做圆周运动，C错误；带电小球到最低点时速度最大，设小球的最大速度为，小球摆下过程中重力做正功，电场力做负功，由动能定理得，解得，D错误。
11．BD【解析】根据电场强度的定义式，再由图像可知，方向沿轴正方向，，方向沿轴正方向，A、C错误，B正确；设电荷所在的位置距点左侧距离为，则由处电场强度，处电场强度，联立解得，则点的位置坐标，D正确。
12．BD【解析】由图乙知，物体上滑位移时，重力势能，得质量，A错误；由动能定理可知，动能随坐标的变化图线的斜率绝对值表示合力大小，即，解得，B正确；物体沿斜面上升的最大位移，则物体上升过程中机械能减少量，C错误；物体回到斜面底端时的动能，D正确。
13．（1）AB（2分，少选得1分） （2）AC（2分，少选得1分） （3）2（2分）
【解析】（1）为了使小球离开斜槽后做平抛运动，需要调节斜槽末端水平，A正确；为了使小球每次离开斜槽时的速度相同，需要在同一位置静止释放小球，B正确；只要使小球每次离开斜槽后的速度相同，在同一位置释放即可，无需减小小球与斜槽之前的摩擦，C错误；将小球的位置记录在纸上后，舍弃明显错误的点后将各点用平滑曲线连接，D错误。
（2）由图可知，第3个痕迹点与其它痕迹点偏差较大，原因可能是离开斜槽时的速度较大，离开斜槽时速度偏大的原因可能是小球释放高度偏高，小球没有静止释放，A、C正确。
（3）由图可知、两点间的水平位移等于、两点间的水平位移，则、两点间的时间间隔等于、两点间的时间间隔，在竖直方向上根据逐差公式可知，解得、两点间的时间间隔，则小球做平抛运动的初速度大小为。
14．（1）D（1分） （2）A（1分） （3）1.85（1分） 1.68（1分） （4）（2分）（2分）
【解析】（1）为了减小空气阻力的影响，重物应选用质量大、密度大的小球，则最优选择为质量为的铁球，D正确。
（2）释放纸带时，要保证纸带竖直与限位孔无摩擦，并且物体要靠近打点计时器从而充分利用纸带，A正确。
（3）重锤从开始下落到打点时，减少的重力势能，打点时速度，计数点间时间间隔，从重锤下落到打点时增加的动能，联立解得。
（4）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少量；遮光条通过光电门时的速度，系统动能增加量。
15．（1） （2）
【解析】（1）在地球表面附近有（2分）
解得地球质量（1分）
（2）在火星表面做圆周运动的卫星，万有引力提供向心力，（2分）
解得火星的第一宇宙速度大小为（2分）
16．（1）3m/s （2）
【解析】（1）将圆环的速度分解，如图所示
、的速度关系为（2分）
解得（1分）
（2）由几何关系得上升的高度（1分）
由机械能守恒定律得（3分）
解得（2分）
17．（1），方向平行于向左 （2）① ②
【解析】（1）、两个点电荷在处产生的电场强度大小相等，均为
（2分）
点的电场强度大小等于在方向上的分量的2倍，即
（2分）
方向平行于向左（2分）
（2）①若只将的电荷量变为，点的电场强度大小等于在方向上的分量的2倍，即
（2分）
此时所受的静电力的大小为（2分）
②根据牛顿第二定律有（2分）
解得（2分）
18．（1） （2） （3）或
【解析】（1）物体从点到点的过程中，由机械能守恒定律，得弹簧的弹性势能（3分）
（2）物体到达点时，重力提供向心力有（2分）
物体从点运动至点，由动能定理有（2分）
解得（1分）
（3）当物体不能从最高点点飞出，要保证始终不脱离轨道，则最高能运动到圆弧轨道的中点，由机械能守恒定律，得弹簧的弹性势能最大为（2分）
当物体能从最高点点飞出，要保证始终不脱离轨道，则物体在点时，至少有重力提供向心力，（2分）
由机械能守恒定律，得弹簧的弹性势能至少为（2分）
故弹簧弹性势能大小的取值范围为或（2分）
