2023-2024学年新疆乌鲁木齐市101中学高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共9小题，共36分。
1.关于摩擦起电、接触起电、感应起电，下列说法正确的是( )
A. 三种起电方式相同 B. 这三种方式都产生了电荷
C. 这三种起电方式的实质是一样的，都是电荷的转移 D. 这三种方式不符合电荷守恒定律
2.下列关于物理学史和物理思想方法，叙述错误的是( )
A. 卡文迪许在测量万有引力常量的实验中，运用了“放大法”
B. “牛顿第一定律”是牛顿通过大量实验得出的
C. 从物理思想方法上讲，平均速度体现了“等效替代”的物理思想
D. 功率是采用“比值法”定义的物理量
3.如图所示，带电粒子从电场中点以速度进入电场，仅在电场力作用下，沿虚线所示的轨迹运动到点，下列判断正确的是( )
A.
B.
C.
D.
4.如图所示，为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星轨道半径近似等于地球半径，为地球的同步卫星，以下关于、、的说法中正确的是( )
A. 、、的角速度大小关系为
B. 、、的向心加速度大小关系为
C. 、、的线速度大小关系为
D. 、、的周期关系为
5.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是( )
A. 如图，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 如图，悬挂在同一点的两个小球在同一水平面内做圆锥摆运动，则绳长的角速度大
C. 如图，同一小球在内壁光滑且固定的圆锥筒内的、位置先后沿水平面分别做匀速圆周运动，则小球在位置处所受筒壁的支持力等于位置处所受筒壁的支持力
D. 如图，火车转弯若超过规定速度行驶时，火车轮缘对内轨会有挤压作用
6.一电动摩托车在平直的公路上由静止启动，其运动的速度与时间的关系如图甲所示，图乙表示电动摩托车牵引力的功率与时间的关系。设电动摩托车在运动过程中所受阻力为车包括驾驶员总重力的倍，在末电动摩托车的速度恰好达到最大。已知电动摩托车包括驾驶员总质量，重力加速度取。则下列说法正确的是( )
A. 到内电动摩托车一直匀加速运动
B. 到内，电动摩托车的牵引力为
C. 到过程中，电动摩托车位移为
D.
7.如图所示，小球自点由静止自由下落，到点时与竖直放置的轻弹簧接触，到点时弹簧被压缩到最短。若不计空气阻力，在小球由的运动过程中( )
A. 小球的重力势能随时间均匀减少
B. 小球在点时速度最大
C. 小球的弹性势能，在段先减小后增大
D. 到点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
8.如图甲所示，一质量为的物体静止在水平地面上，水平推力随位移变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数，取，则下列说法正确的是( )
A. 物体运动的最大速度为
B. 在运动中由于摩擦产生的热量为
C. 物体在水平地面上运动的最大位移是
D. 物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动
9.举重运动是我国多次在世界级大赛中摘金夺银的传统强项在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一段时间才能被视为成功，如图下列说法中正确的是( )
A. 向上举起的过程中，运动员对杠铃做负功
B. 向上举起的过程中，运动员对杠铃不做功
C. 举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃做功
D. 举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃没有做功
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
10.如图所示，某人将质量为、静止在水平地面上点的足球以速度斜向上踢起，当足球到达离地面高度为的点时，取处为零势能参考面，重力加速度大小为，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 足球在点的机械能为
B. 足球在点的机械能为
C. 足球在点的机械能为
D. 足球在点的机械能为
11.如图所示为科学家模拟水星探测器进入水星表面绕行轨道的过程示意图，假设水星的半径为，探测器在距离水星表面高度为的圆形轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，运行的周期为，在到达轨道的点时变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的“近水星点”时，再次变轨进入近水星轨道Ⅲ绕水星做匀速圆周运动，从而实施对水星探测的任务，则下列说法正确的是( )
A. 水星探测器在、两点变轨的过程中速度均减小
B. 水星探测器在轨道Ⅱ上运行的周期小于
C. 水星探测器在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上稳定运行经过时加速度大小不相等
D. 若水星探测器在轨道Ⅱ上经过点时的速度大小为，在轨道Ⅲ上做圆周运动的速度大小为，则有
12.如图，天花板上固定一个光滑小环，一绝缘细绳穿过光滑小环，两端分别与带电小球、连接，、的质量分别为和，带电荷量分别为、，系统静止时，小球、和光滑小环的距离分别为、，细绳段与竖直方向的夹角为，细绳段与竖直方向的夹角为，两带电小球均可视为点电荷，则以下关系式正确的是( )
A. B. C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.某同学做“研究小球做平抛运动”的实验如图所示
该实验中必须保证的条件和进行的实验操作是______；
A.测定平抛小球的质量
B.保证斜槽光滑
C.保证斜槽末端水平
D.测定斜槽顶端到桌面的高度
如图所示是该同学采用频闪照相机拍摄到的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长为，、、是拍下小球的三个位置，如果重力加速度取，那么：
照相机拍摄时每______曝光一次；
小球做平抛运动的初速度的大小为______；
上图照片中三个位置中的点______选填：是或不是小球做平抛运动的抛出位置。
14.如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可“验证机械能守恒定律”。
已准备的器材有：打点计时器带导线、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材是______只有一个选项符合要求，填选项前的符号。
A.直流电源、天平及砝码
B.直流电源、刻度尺
C.交流电源、天平及砝码
D.交流电源、刻度尺
为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的______。
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量与势能变化量
C.速度变化量与高度变化量
安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示其中一段纸带图中未画出。图中点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点、、、、、、作为计数点。其中测出：、、点距起始点的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为。由此可计算出物体下落到点时的瞬时速度 ______结果保留三位有效数字。
大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是______。
A.利用公式计算重物速度
B.利用公式计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D.没有采用多次实验取平均值的方法
四、计算题：本大题共4小题，共36分。
15.在的高空有一热气球以的速度水平飞行，某时刻有一物体从热气球上掉落，不计空气阻力，取，求：
该物体经多长时间落地；
掉下时物体的速度大小．
16.在一个半径为的星球表面，离地处无初速释放一小球，不计阻力，小球落地时速度为。这颗星球的同步卫星离地高度为。已知引力常量，求：
这颗星球的质量；
这颗星球的自转周期。
17.如图所示，质量都是的物体和，通过轻绳子跨过滑轮相连斜面光滑且足够长，不计绳子和滑轮之间的摩擦开始时物体离地的高度为，物体位于斜面的底端，用手托住物体，、两物均静止，撤去手后，此后物体一直未离开斜面，求：
物体将要落地时的速度多大？
物落地后，物由于惯性将继续沿斜面上升，则物在斜面上的最远点离地的高度多大？
18.如图所示，一质量为千克的物体从半径为米的光滑的圆弧滑轨的上端从静止开始下滑到底端，然后继续沿着水平面滑动，物体与水平面间的动摩擦因数为，求：
物体滑至点时的速度；
物体在点对轨道的正压力的大小；
物体在水平面上能够滑行的最大距离。
答案解析
1.
【解析】解：：摩擦起电是通过摩擦的方式，使两个物体稳定后分别带等量的异种电荷；接触起电是利用接触的方式，使两个导体分别带同种电荷；感应起电是利用带电体靠近导体的方式，使导体两端分别带上等量异种电荷，故A错误；
：这三种方式都是本质都是发生了电荷的转移，并没有创造新电荷，故B错误；
：这三种起电方式的实质，都是通过使电荷发生转移的方式，而使物体带电，故C正确；
：这三种起电方式，都没有改变电荷量的代数和，故没有违反电荷守恒定律，故D错误。
故选：。
根据对三种起电方式的过程和结果，分析带电现象的产生原因，可以了解三种起电方式的异同点；根据电荷守恒定律的理解，判断电荷量的代数和守恒情况，即可得到三种起电方式是否符合电荷守恒定律的结论。
本题考查三种起电方式的本质、电荷守恒定律的理解，要重点理解到互相之间的区别和共同点。
2.
【解析】解：、卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，利用平面镜将微小形变放大，运用了放大法成功测出引力常量的数值，故A正确。
B、牛顿第一定律是牛顿在前人研究的基础上总结出来的，而不是牛顿通过大量的实验探究直接总结出来的，故B错误。
C、效替代法是在保证某种效果相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法，故平均速度为等效替代法，故C正确；
D、功率：，用来描述做功的快慢，是采用“比值法”定义的物理量。故D正确
本题选择错误的，
故选：。
卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，用了放大法成功测出引力常量；伽利略为了说明力不是维持物体运动的原因用了理想实验法；
牛顿第一定律是牛顿在前人研究的基础上总结出来的；
功率的大小与做功的多少以及时间的长短无关。
解答本题关键在于理解并掌握常用的物理学研究方法，并能正确区分各种研究方法的区别，这些方法对我们学习物理有很大的帮助，应在理解概念和规律的基础上，更要注意科学方法的积累与学习。
3.
【解析】解：、根据电场线疏密表示电场强度大小可知，电场线点比点密集，则，故A错误，B正确；
、根据电场力公式，结合得，故CD错误。
故选：。
电场线疏密表示电场强度的相对大小，由电场线的疏密分析场强大小；根据分析电场力大小。
解答本题的关键要掌握电场线的物理意义，知道电场线疏密表示电场强度的相对大小，电场线越密，场强越大，同一带电粒子受到的电场力越大。
4.
【解析】解：、、的角速度相等。对于、，根据万有引力提供向心力得
得，的轨道半径大于的轨道半径，则，即有，故A错误；
B、对于、，相等，根据知，；对于、，根据得，则，即有，故B正确。
C、对于、，相等，根据知，；对于、，根据得，则，即有，故C错误。
D、、的角速度相等，根据知，、的周期相等；由分析，的角速度大于的角速度，则的周期小于的周期，综合得，故D错误。
故选：。
地球同步卫星与地球赤道上物体具有相同的角速度和周期，根据，比较出两者线速度、向心加速度的大小；对于和，根据万有引力提供向心力比较角速度、向心加速度、线速度和周期关系，联立分析三者角速度、向心加速度、线速度和周期关系。
解答本题时，要知道地球同步卫星运行的角速度和周期与地球自转的角速度和周期相等；对于在轨运行的卫星，根据万有引力提供向心力列式比较各个量的大小。
5.
【解析】解：汽车通过拱桥的最高点时由重力与支持力的合力提供向心力，故汽车加速度方向向下，汽车处于失重状态，故A错误；
B.对小球进行分析，根据合外力提供向心力有
解得角速度满足
由于小球在同一水平面内，则相等，均等于轨迹圆心到悬点的高度差，可知，两小球的角速度相等，与绳长无关，故B错误；
C.水平面分别做匀速圆周运动，重力与支持力的合力提供向心力，令圆锥侧面与水平面夹角为，对小球进行分析有
可知，小球在位置处所受筒壁的支持力等于位置处所受筒壁的支持力，故C正确；
D.火车转弯时，若超过规定速度行驶时，重力与斜面轨道支持力的合力不足以提供向心力，火车有向外做离心运动的趋势，此时火车轮缘对外轨会有挤压作用，故D错误。
故选：。
对汽车通过拱桥的最高点时合力提供向心力分析项；对小球进行分析，根据合外力提供向心力，结合角速度分析项；根据水平面分别做匀速圆周运动，重力与支持力的合力提供向心力分析项；根据火车转弯时，在重力与斜面轨道支持力的合力提供向心力分析项。
本题考查了向心力相关知识，理解合外力提供向心力，合理利用不同的向心力表达式是解决此类问题的关键。
6.
【解析】解：图像的斜率表示加速度，由图甲可知，到内电动摩托车做匀加速运动，内摩托车做加速度减小的加速运动，故A错误；
D.电动摩托车的速度恰好达到最大时，有
由
解得
根据题意有
，故D错误；
B.到内，摩托车的加速度为
由牛顿第二定律，有摩托车的牵引力为
解得，故B错误；
C.到过程中，根据动能定理，有
解得，故C正确。
故选：。
由图甲可知，到内电动摩托车做匀加速运动；由牛顿第二定律求电动摩托车的牵引力；由动能定理求电动摩托车位移；由求出摩擦力，即可求得值。
本题考查的是机车启动问题，要能够熟练地进行受力分析与运动状态分析，要知道发动机功率公式中，指实际功率，表示牵引力，表示瞬时速度；当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度。
7.
【解析】解：重力势能，小球从到是匀加速运动，从到平衡位置小球做变加速运动，从平衡位置到最低点，小球做减速运动，不是匀速下降，所以重力势能不随时间均匀变化，故A错误；
B.在平衡位置时，小球合力为零，加速度为零，小球有最大速度，这个平衡位置不是点，而是在、之间的某点上，故B错误；
C.在段弹簧的形变量不断增大，弹性势能不断增大，故C错误；
D.从到重力势能的减少量全部转化为弹簧的弹性势能，故D正确。
故选：。
段，小球做匀变速运动小球的重力势能随时间均匀减少，在的运动过程中小球先做变加速运动，从平衡位置到最低点，小球做变减速运动，重力势能不随时间均匀变化；在段弹簧的形变量不断增大，弹性势能不断增大；点小球速度为零，则根据能量守恒可知，小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量。
本题关键是明确小球的运动情况和整个过程中能量的转化情况，注意在下落中小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能。
8.
【解析】解：、物体的摩擦力，由图可知与的关系式为：
当时，物体的合力为零，速度最大，可得，物体运动位移为时，，则力做的功：，此过程由动能定理有：，代入数据可得：，故A正确；
B、由图像面积可得力运动做的功：，设物体整个运动过程，克服摩擦力做的功为，由动能定理有：，可得，由功能关系可知在运动中由于摩擦产生的热量为，故B错误；
C、设物体在水平地面上运动的最大位移为，全过程由动能定理有：，代入数据可得：，故C错误；
D、由以上分析可知，物体先做加速运动，运动速度最大，然后做减速运动，运动停止运动，故D错误。
故选：。
A、当拉力和阻力大小相等时，速度最大，力随着位移均匀减小，利用可得力做功大小，利用动能定理可得物体最大速度；
B、利用图像面积的物理意义和动能定理可得全过程物体克服摩擦力做的功，由功能关系可得物体因摩擦产生的热量；
C、全过程利用动能定理可得物体运动的最大位移；
D、根据上述分析分析物体运动特点。
本题考查了动能定理、牛顿第二定律，解题的关键是知道可以用图像面积求变力做功，力随着位移均匀变化，则可用平均力乘以位移求变力做功。
9.
【解析】解：、向上举起的过程中，人对杠铃的作用力向上，杠铃的位移也向上，所以人对杠铃做正功，所以AB错误。
C、举起后保持平衡的一段时间内，人对杠铃有力的作用，但是杠铃没有移动，没有位移，所以此时人对杠铃做的功为零，所以C错误。D正确；
故选：。
对杠铃进行受力分析，根据功的公式分析可以人对杠铃的做功的情况．
本题就是对功的公式的理解，掌握住功的公式就很容易分析得出结论了．
10.
【解析】解：取处为零势能参考面
、足球在点的重力势能为
动能为
足球在点的机械能为
故A正确，B错误；
、因为不计空气阻力，足球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，故足球在点的机械能和点的机械能相等
故C错误；D正确。
故选：。
足球被以一定速度踢出，升到一定高度，现取处为零势能参考面，过程中只有重力做功，所以足球的机械能守恒，根据机械能守恒定律列式求解。
在使用机械能守恒定律时，除判定机械能是否守恒外，还要注意重力势能的正负，要确定零势能平面。
11.
【解析】解：、探测器在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动中，万有引力充当向心力，在点变轨进入椭圆轨道Ⅱ时做向心运动，需要的向心力减小，所以需要减小速度；在椭圆轨道Ⅱ的点探测器做离心运动，需要的向心力大于万有引力；而变轨进入轨道Ⅲ时需要的向心力也减小，所以速度也减小，故A正确；
B、根据开普勒第三定律可知，探测器在轨道Ⅱ上运行的周期小于，故B正确；
C、探测器在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上稳定运行经过时加速度大小都是万有引力提供，所以大小相等，故C错误；
D、根据开普勒第二定律可知，探测器在轨道Ⅰ上点速率大于在轨道Ⅱ上点的速率；根据可知，在轨道Ⅲ上的速率大于在轨道Ⅰ上的速率，则有，故D正确。
故选：。
探测器绕中心天体做匀速圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，通过调整速度使探测器做离心运动或近心运动来调整轨道高度。
掌握卫星变轨原理，知道在圆轨道上万有引力提供圆周运动向心力可以由半径大小比较描述圆周运动物理量的大小是正确解题的关键。
12.
【解析】解：、对两小球受力分析，和均受重力、拉力、库仑力，小球、均处干平衡状态，作力的矢量三角形，如图所示。
因为两小球通过穿过小环的绝缘细线连接，则细线上拉力大小处处相等，，、间的库仑力是作用力和反作用力，，大小相等，方向相反，根据相似三角形知识可知
，，可得，故B正确；
、根据几何关系可得，由以上可得，则，故A正确，D错误；
C、系统处于平衡状态，对的库仑力和对的库仑力是一对作用力与反作用力，两小球的带电荷量关系无法确定，故C错误；
故选：。
本题为共点力平衡和静电场的综合题，分别以球和球为研究对象，画好受力分析图，借助于相似三角形进行求解即可。
本题中涉及非直角三角形问题，往往根据几何知识或三角知识来研究共点力平衡问题，要规范作出力图，结合几何知识帮助解答。
13. 不是
【解析】解：、研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，对于小球的质量，及斜槽是否光滑均无关，故AB错误，C正确；
D、小球平抛的初速度是通过平抛运动规律求解得，并不是通过减小的重力势能转化为增加动能求得，因此不需要测定斜槽顶端到桌面的高度，故D错误；
故选：。
在竖直方向上有：，
解得：
水平方向：，
故
代入数据解得：。
若点是抛出点，则间的竖直距离，故A点不是平抛运动的开始的位置；
故答案为：；；；不是。
在实验中让小球在固定斜槽滚下后，做平抛运动，记录下平抛后运动轨迹。然后在运动轨迹上标出特殊点，对此进行处理，由于是同一个轨迹，因此要求抛出的小球初速度是相同的，所以在实验时必须确保抛出速度方向是水平的，同时固定的斜槽要在竖直面；
平抛运动水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动；解答本题的突破口是利用在竖直方向上连续相等时间内的位移差等于常数解出闪光周期；
平抛运动竖直方向是自由落体运动，对于竖直方向根据求出时间单位对于水平方向由公式求出初速度；
根据若初速度为零时，依据竖直距离公式，即可判定点是否是抛出点。
在实验中如何实现让小球做平抛运动是关键，因此实验中关键是斜槽末端槽口的切线保持水平及固定后的斜槽要竖直。对于平抛运动问题，一定明确其水平和竖直方向运动特点，尤其是在竖直方向熟练应用匀变速直线运动的规律和推论解题。
14.
【解析】解：实验中还必需的器材是交流电源、刻度尺。
故ABC错误，D正确。
故选：。
为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量。
故A正确，BC错误。
故选：。
物体下落到点时的瞬时速度
大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是重物下落时存在空气阻力和摩擦阻力的影响。
故ABD错误，C正确。
故选：。
故答案为：；；；。
在验证机械能守恒的实验中，验证动能的增加量与重力势能的减小量是否相等，所以要测重锤下降的距离和瞬时速度，测量瞬时速度和下降的距离均需要刻度尺，不需要秒表，重锤的质量可以不测；
在验证机械能守恒的实验中，验证动能的增加量与重力势能的减小量是否相等；
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点的瞬时速度；
重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是空气阻力和摩擦力的影响；
解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用。
15.解：物体掉落后做平抛运动，则有：
解得：
物体竖直方向的速度为：
有：
答：该物体经多长时间落地为；
掉下时物体的速度大小为．
【解析】根据高度求出平抛运动的时间，根据速度时间公式求出物体竖直方向上的分速度，结合平行四边形定则求出末物体的速度
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解．
16.解：根据自由落体运动的规律有
根据星球表面物体重力等于万有引力有
解得
根据万有引力提供向心力有
答：这颗星球的质量为；
这颗星球的自转周期为。
【解析】根据自由落体运动规律求出星球表面的重力加速度，利用重力等于万有引力求出星球质量；
根据万有引力提供向心力，求解这颗星球的自转周期。
解决本题的基本思路万有引力提供向心力，在星球表面任意物体的重力等于该星球对物体的万有引力。
17.解：、两物构成的整体系统只有重力做功，故整体的机械能守恒，得：
整理得
当物体落地后，物体由于惯性将继续上升，此时绳子松了，对物体而言，只有重力做功，故B物体的机械能守恒，设其上升的最远点离地高度为，根据机械能守恒定律得：
整理得．
【解析】选两物体作为整体来研究时机械能守恒，从而求出物体下落的速度．当物体落地后，物体由于惯性继续上升，由机械能守恒定律可求出物在斜面上的最远点离地的高度．
考查单个物体与系统机械能守恒的不同应用，突出机械能守恒的条件．
18.解：根据动能定理有
解得
由向心力公式可得
解得
代入数据解得
根据牛顿第三定律可得，物体在点对轨道的正压力的大小为
根据动能定理有
解得物体在水平面上能够滑行的最大距离为
代入数据解得
答：物体滑至点时的速度；
物体在点对轨道的正压力的大小；
物体在水平面上能够滑行的最大距离
【解析】根据动能定理，求速度；
根据牛顿第二定律，求压力；
根据动能定理，求最大距离
本题考查牛顿第二定律、动能定理的综合运用，关键要把握在点重力和支持力的合力提供向心力，合理地选择研究的过程，运用动能定理或机械能守恒定律进行求解。
第1页，共1页
