湖南省名校联考联合体2023-2024学年高一下学期期末考试
物理
时量：75分钟 满分：100分
一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1．关于高中物理实验中用到的思想方法，下列说法不正确的是（ ）
A．图甲为著名的伽利略斜面实验，应用了理想实验的方法
B．图乙为研究加速度和合外力、质量的关系实验，主要应用了控制变量的方法
C．图丙为探究合力与分力的关系实验，主要应用了极限的思想方法
D．图丁为卡文迪什通过扭秤测量引力常量的实验，应用了放大的思想方法
2．在击打乒乓球的过程中，球拍对乒乓球的切向摩擦会使得乒乓球旋转起来，若旋转的乒乓球在竖直平面内的运动轨迹如图中曲线所示，点是运动轨迹上的一点，速度方向沿该点的切线方向，乒乓球在该点受到的合外力方向可能是（ ）
A．与速度方向相反 B．与速度方向相同
C．斜向左下 D．斜向右上
3．华为Mate 60Pro成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机，该手机的卫星通信功能可以让我们在无信号环境下，通过“天通一号”系列卫星与外界进行联系。“天通一号”系列卫星为地球同步静止卫星，目前我国已发射有“天通一号”01、02、03卫星。将卫星绕地球的运动视为匀速圆周运动。关于“天通一号”系列卫星下列说法正确的是（ ）
A．三颗卫星有可能经过北京市上空
B．三颗卫星的轨道线速度大小都相等
C．三颗卫星的运行速度等于
D．若已知三颗卫星到地球表面高度及引力常量，即可求出地球质量
4．如图，在板附近有电荷（不计重力）由静止开始向板运动，则以下解释正确的是（ ）
A．到达板的速率与板间距离和加速电压两个因素有关
B．电压一定时，两板间距离越大，加速的时间越短，加速度越小
C．电压一定时，两板间距离越大，加速的时间越长，加速度越大
D．若加速电压与电量均变为原来的2倍，则到达板的速率变为原来的2倍
5．如图所示为某同学对着竖直墙面练习投篮，在同一高度的、两点先后将球斜向上投出，篮球均能垂直打在竖直墙上的同一点点，不计空气阻力。关于篮球投出后在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A．点投出在空中的运动时间长
B．点投出在空中运动的时间长
C．点投出打到点的速度大
D．点投出打到点的速度小
6．如图所示，可视为质点的、质量为的小球，在半径为的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，管道内径略大于小球直径，重力加速度为。下列有关说法中正确的是（ ）
A．如果小球在最高点时的速率为，则此时小球对管道的外壁有作用力
B．如果小球在最低点时的速率为，则此时小球对管道的内壁有作用力
C．小球在最低点时的速率至少为小球才能通过最高点
D．小球在最低点时的速率至少为小球才能通过最高点
二、多选题（本大题共4小题，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
7．图中实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。、两点的电场强度大小分别为、，电势分别为、。下列说法正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示，、两相同的金属板水平放置。现让两板带上等量异种电荷，两板间形成竖直方向的匀强电场。将一带电粒子沿水平方向从板左侧靠近板水平射入电场中。当粒子射入速度为时，粒子沿轨迹I从两板正中间飞出，电场力做功为；当粒子射入速度为时，粒子沿轨迹II落到板正中间，电场力做功为。不计粒子重力，则（ ）
A． B．
C． D．
9．某举重运动员在力传感器上训练做“下蹲”“站起”动作，某段时间内力传感器的示数随时间变化的图像如图所示。由稳定的站姿到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程，由稳定的蹲姿到稳定的站姿称为“站起”过程，重力加速度取，下列说法正确的是（ ）
A．“下蹲”过程中，该运动员先处于失重状态后处于超重状态
B．“站起”过程中，该运动员先处于失重状态后处于超重状态
C．“下蹲”时，该运动员对力传感器的压力小于力传感器对他的支持力
D．这段时间内，该运动员加速度的最大值为
10．如图所示，挡板固定在倾角为的斜面左下端，斜面右上端与半径为的圆弧轨道连接，其圆心在斜面的延长线上。点有一光滑轻质小滑轮，。质量均为的小物块、由一轻质弹簧拴接（弹簧平行于斜面），其中物块紧靠在挡板处，物块用跨过滑轮的轻质细绳与一质量为、大小可忽略的小球相连，初始时刻小球锁定在点，细绳与斜面平行，且恰好绷直而无张力，、处于静止状态。某时刻解除对小球的锁定，当小球沿圆弧运动到最低点时（物块未到达点），物块对挡板的作用力恰好为0。已知重力加速度为，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的劲度系数为
B．小球到达点时的速度大小为
C．小球到达点时的速度大小为
D．小球由运动到的过程中，小球和物块的机械能之和先增大后减小
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11．（6分）某实验小组用如图甲所示的实验装置测量木块运动的加速度，一端垫起的木板上有一木块，木块与穿过电磁打点计时器的纸带相连，电磁打点计时器接频率为的交流电源，接通电源后，由静止释放木块，木块带动纸带打出如图乙所示的一条纸带，、、、、是选取的计数点，每相邻两计数点间还有四个点未画出。
（1）纸带________端（填“”或“”）与木块相连；
（2）根据图乙中的数据可知，电磁打点计时器打点时木块的速度大小________，木块加速度大小________。（结果均保留两位有效数字）
12．（10分）某同学验证机械能守恒定律的装置如图1所示，该装置由悬挂在铁架台上的细线、小球和铁架台下方的光电门组成，当地重力加速度为。
（1）该同学将细线拉直至与悬点等高的位置后由静止释放，记录小球通过最低点时光电门的遮光时间，测得小球直径为，细线长度为，则小球通过最低点的速度大小为________（用所测物理量字母表示）；
（2）本实验验证机械能守恒定律时，只需在误差允许范围内验证表达式________是否成立即可（用所测物理量表示）；
（3）多次改变细线长度，重复以上操作，若以为纵坐标，为横坐标，根据实验数据作出的图像如图2所示，图中的纵截距为，为纵轴上的一个数值，则可得重力加速度测量值________（用图中给的字母或所测物理量表示）；
（4）用实验所得重力加速度与当地重力加速度比较，在误差范围内两个数值近似相等，则验证了小球机械能守恒。
四、计算题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后结果的不能给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（12分）开车玩手机导致追尾事故应负全责，一辆汽车在某一直线路段行驶的速度为。驾驶员低头抢红包盲开突然发现前方有异常情况，于是紧急刹车。若汽车橡胶轮胎与路面间的动摩擦因数是0.75，该驾驶员的反应时间（从发现异常情况到实施制动的时间）为，取。求：
（1）刹车时汽车的加速度大小；
（2）从低头开始到最后停止，该车的位移大小。
14．（12分）如图所示，质量为、电荷量为的带电小球用绝缘细线悬挂于点，另一个电荷量也为的带电小球固定于点的正下方，小球静止时与小球在同一水平线上，此时细线与竖直方向的夹角，两带电小球均可视为点电荷。已知重力加速度为，静电力常量为。求：
（1）小球的电性；
（2）细线的拉力大小；
（3）带电小球在处产生的电场强度的大小。
15．（16分）如图所示，某装置由斜面轨道、水平面轨道、光滑圆周轨道、光滑直轨道平滑连接组成，、、为连接点（、略微岔开），端有一挡板，挡板上固定有一轻弹簧，整个装置处于同一竖直平面内。质量为的滑块以某一初速度从点开始下滑，沿着轨道运动。已知，圆周轨道半径，长度，倾角，长度，物块与、间动摩擦因数均为。不计其他阻力，，，取。
（1）若滑块运动过程中恰好能过圆轨道最高点，求滑块压缩弹簧时能达到的最大弹性势能；
（2）要使滑块不脱离轨道，求的取值范围（不考虑反弹后的运动）。
湖南省名校联考联合体2023-2024学年高一下学期期末考试
物理参考答案
一、二选择题（1~6小题每小题4分；7~10小题每小题5分，选不全得3分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D B D C C BC BC AD ABD
1．C【解析】伽利略斜面实验间接推出力不是维持物体运动的原因，应用了理想实验的方法，故A正确；图乙中是采用控制变量法研究加速度和外力、质量的关系实验，故B正确；探究合力与分力的关系实验采用的是等效思想，故C错误；图丁为卡文迪什通过扭秤测万有引力常量的实验，采用的是放大的思想方法，故D正确。故选C。
2．D【解析】从图中轨迹可知乒乓球做曲线运动，则乒乓球在点受到的合外力方向位于轨迹的凹侧，所以受到的合外力方向可能斜向右上。故选D。
3．B【解析】三颗卫星均为地球同步卫星，只能定点在赤道的上空，不可能经过北京市上空，选项A错误；三颗卫星的周期都等于地球自转周期，则轨道半径一定都相等，根据可知，三颗卫星的轨道线速度大小都相等，B正确；三颗卫星的运行轨道半径远大于地球的半径，可知运行速度小于，选项C错误；若已知三颗卫星到地球表面高度及引力常量，因周期已知，根据，但是地球半径未知，则不可求出地球质量，选项D错误。故选B。
4．D【解析】根据动能定理得
到达板的速率为
可知到达板的速率只与加速电压有关，与板间距离无关，故A错误。
根据动力学公式，
可知两板间距离越大，加速的时间越长，加速度越小，故BC错误；
到达板的速率为
故若加速电压、与电量均变为原来的2倍，则到达板的速率变为原来的2倍，故D正确。故选D。
5．C【解析】篮球在空中的运动时间由竖直方向的高度差决定，根据，可知点、点投出的篮球在空中的运动时间相等，故AB错误；由逆向思维可知，从点出来的篮球做平抛运动，根据可知，水平位移越大初速度越大，则点投出打到点的速度大，故C正确，D错误。故选C。
6．C【解析】如果小球在最高点时的速率为，则此时重力做圆周运动的向心力，则小球对管道无作用力，选项A错误；如果小球在最低点时的速率为，则此时重力与管道外壁的支持力的合力做圆周运动的向心力，则小球对管道外壁有作用力，选项B错误；小球能够通过最高点时的最小速率为0，则从最低点到最高点由机械能守恒定律
解得小球在最低点时的速率至少为
选项C正确D错误。故选C。
7．BC【解析】电场线的疏密程度反映场强的大小，处电场线比处密集，因此，故A错误，B正确；同一等势面上电势相等，且沿电场线方向电势逐渐降低，因此，故D错误，C正确；故选BC。
8．BC【解析】粒子在电场中做类平抛运动，根据规律，竖直方向，水平方向匀速，
联立解得，所以；电场力做功，，联立可得：，BC正确。
9．AD【解析】“下蹲”过程中，该运动员先向下加速后向下减速，同时力传感器上的示数先小于重力，后大于重力，则该运动员先处于失重状态后处于超重状态。故A正确B错误；“下蹲”时，该运动员对力传感器的压力和力传感器对他的支持力是一对相互作用力，一定大小相等，方向相反，故C错误；根据图像可知举重运动员在稳定的站姿和稳定的蹲姿状态中在竖直方向上受平衡力作用，可知该运动员重力为，则该运动员质量
力传感器示数最小时，处于失重状态，此时向下的加速度最大，此加速度大小
力传感器示数最大时，处于超重状态，此时向上的加速度最大，此加速度大小
则这段时间内，该运动员加速度的最大值为。故D正确。故选BD。
10．ABD【解析】设弹簧的劲度系数为，初始时刻弹簧的压缩长度为，则沿斜面方向受力平衡，
则
小球沿圆弧运动到最低点时，物块即将离开挡板时，设弹簧的拉伸长度为，则沿斜面方向受力平衡，则
易得
当小球沿圆弧运动到最低点时，沿斜面运动的位移为
所以
解得，
故A正确；
设小球到达点时的速度为，对进行分解，在沿绳子方向的速度
由于沿绳子方向的速度处处相等，所以此时的速度也为，对、、和弹簧组成的系统，在整个过程中，只有重力和弹簧弹力做功，且在和处弹簧的形变量相同，故弹性势能不变，弹簧弹力做功为0，重力对做正功，对做负功，、、和弹簧组成的系统机械能守恒，可知
解得
故B正确，C错误；
小球由运动到的过程中，、、和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球和物块的机械能之和与弹簧和的能量之和不变，一直处于静止状态，弹簧一开始处于压缩状态，之后变为原长，后开始拉伸，则弹性势能先减小后增大，故小球和物块的机械能之和先增大后减小，故D正确。故选ABD。
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11．（6分）（1）（2分） （2）1.0（2分） 3.0（2分）
【解析】（2）根据图乙中的数据可知，电磁打点计时器打点时木块的速度大小
木块加速度大小
12．（10分）（1）（2）分 （2）（4分） （3）（4分）
【解析】（1）根据光电门的原理可知小球通过最低点的速度为；
（2）小球下落导致重力势能减小量为
动能增加量为
当小球的重力势能减小量等于动能的增加量时，机械能守恒，所以本实验验证的表达式为
（3）根据
变形可得
则重力加速度测量值
四、计算题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后结果的不能给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（12分）【解析】（1）刹车时，根据牛顿第二定律，有（2分）
解得加速度大小为（2分）
（2）汽车行驶速度为
匀速运动时间的位移为（3分）
刹车阶段的位移为（3分）
所以有总位移（2分）
14．（12分）【解析】（1）两球之间有静电斥力，则小球为负电荷（2分）
（2）对小球受力分析可知，（2分）
解得细线的拉力（2分）
（3）对小球受力分析可知（3分）
（3分）
15．（16分）【解析】（1）物块恰好过点时（2分）
物块压缩弹簧最大弹性势能（2分）
解得（2分）
（2）物块由到过程中，物块恰好过点时
（2分）
解得（2分）
物块恰好能到达与圆心等高处（2分）
解得（2分）
综上所述，要使物块不脱离轨道，初速度需满足或（2分）
