河南省天一大聯(lián)考2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期期末物理試題（解析版）

天一大聯(lián)考2023—2024學(xué)年（下）高一年級(jí)期末考試物理考生注意：1.答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號(hào)填寫(xiě)在試卷和答題卡上，并將考生號(hào)條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2.回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。回答非選擇題時(shí)，將答案寫(xiě)在答題卡上，寫(xiě)在本試卷上無(wú)效。3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。一、單項(xiàng)選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。1.關(guān)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，下列說(shuō)法正確的是（）A.速度方向時(shí)刻變化B.加速度方向時(shí)刻變化C.合力有可能沿軌跡切線方向D.位移大小一定大于路程【答案】A【解析】【詳解】A．曲線運(yùn)動(dòng)速度方向沿著軌跡的切線方向，速度方向時(shí)刻變化，A正確；B．曲線運(yùn)動(dòng)加速度方向不一定變化，例如，平拋運(yùn)動(dòng)加速度方向不變，B錯(cuò)誤；C．曲線運(yùn)動(dòng)的速度一定沿著軌跡的切線方向，若合力也沿軌跡切線方向，則合力與速度方向在同一條直線上，物體做直線運(yùn)動(dòng)，不能做曲線運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；D．曲線運(yùn)動(dòng)位移大小一定小于路程，D錯(cuò)誤。故選A。2.如圖所示，摩托車(chē)愛(ài)好者騎著摩托車(chē)在水平路面上遇到溝壑，摩托車(chē)以水平速度離開(kāi)地面，落在對(duì)面的平臺(tái)上。若增大初速度，下列判斷正確的是（）A.運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)B.速度變化量增大C.落地速度可能減小D.落地速度與豎直方向的夾角增大【答案】D【解析】【詳解】A．摩托車(chē)以水平速度離開(kāi)地面，落在對(duì)面的平臺(tái)上，豎直方向有則其所用時(shí)間為若增大初速度，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，故A錯(cuò)誤；B．小球在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度恒定為重力加速度，由知速度變化量不變，故B錯(cuò)誤；C．落地速度增大初速度v0，落地速度增大，C錯(cuò)誤；D．落地速度與豎直方向的夾角增大初速度，時(shí)間不變，落地速度與豎直方向的夾角增大，D正確；故選D。3.如圖所示，為地球的中心，垂直于赤道面。為在赤道面的圓軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，為在垂直赤道面的圓軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，為平行于赤道面、以為圓心的圓軌道，已知衛(wèi)星和衛(wèi)星的運(yùn)行軌道半徑均為地球同步衛(wèi)星的一半，下列判斷正確的是（）A.衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期一定大于8小時(shí)B.衛(wèi)星和衛(wèi)星的機(jī)械能一定相同C.軌道可能成為地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道D.衛(wèi)星和衛(wèi)星所受向心力一定相同【答案】A【解析】【詳解】A．衛(wèi)星的運(yùn)行軌道半徑為地球同步衛(wèi)星的一半，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知解得h>8h故A正確；BD．兩衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系未知，無(wú)法分析機(jī)械能和向心力大小，故BD錯(cuò)誤；C．軌道的衛(wèi)星受指向地球球心的萬(wàn)有引力，不可能為地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，故C錯(cuò)誤；故選A。4.如圖所示，豎直擋板放置在水平面上，長(zhǎng)為直桿一端可繞光滑固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端固定一個(gè)質(zhì)量為的光滑小球，小球靠在豎直擋板上，擋板以水平速度勻速向左運(yùn)動(dòng)。已知重力加速度為，當(dāng)直桿與豎直方向夾角為且小球未與擋板脫離時(shí)，下列判斷正確的是（）A.小球的速度大小為B.小球的速度大小為C.小球重力做功的功率為D.小球重力做功功率為【答案】C【解析】【詳解】AB.小球的速vp可以分解為水平方向的v1和豎直方向的v2，如圖所示其中水平方向的速度v1與擋板的速度相等，即根據(jù)幾何知識(shí)可得選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；CD．小球重力做功的功率為選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。5.如圖所示，帶電絕緣圓環(huán)固定在水平面內(nèi)，圓心為，直徑左側(cè)均勻帶正電荷，右側(cè)均勻帶等量負(fù)電荷。絕緣桿豎直固定，一帶孔小球帶正電，小球與豎直桿間動(dòng)摩擦因數(shù)為。小球從正上方某位置由靜止釋放，在運(yùn)動(dòng)到之前，下列判斷正確的是（）A.小球的加速度一定一直減小B.小球受到的摩擦力可能減小C.小球的動(dòng)能一定一直增大D.小球受到的電場(chǎng)力逐漸增大【答案】D【解析】【詳解】ABD．根據(jù)對(duì)稱性分析可知：在關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的左右圓環(huán)上取一個(gè)微元所帶的電荷組成等量異種電荷，OP為等量異種電荷連線的中垂線，所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向與OP垂直，根據(jù)平四邊形定則知，圓環(huán)在OP上電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于OP，水平向右，從P到O電場(chǎng)強(qiáng)度大小逐漸變大，小球受到的電場(chǎng)力逐漸增大；水平方向上，小球處于平衡態(tài)，所以小球受到桿的彈力大小與電場(chǎng)力大小相等，則豎直方向上由牛頓第二定律得可得小球受到的摩擦力逐漸變大，加速度可能一直減小，也可能先減小再變大，AB錯(cuò)誤，D正確；C．小球的加速度如果一直減小，則小球的速度一直增大，動(dòng)能也會(huì)一直變大；若小球的加速度先減小再變大，則小球的速度先變大再變小，那么小球的動(dòng)能也是先變大再變小，C錯(cuò)誤。故選D。6.如圖所示，水平粗糙桿和光滑豎直桿均固定。質(zhì)量均為的帶孔小球和穿在兩桿上，兩小球和用輕質(zhì)細(xì)線相連，與橫桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。在水平拉力作用下向右運(yùn)動(dòng)，上升的速度恒為，在向右運(yùn)動(dòng)位移為的過(guò)程中，的重力勢(shì)能增加，與橫桿間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為，拉力做功為，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為，下列判斷正確的是（）A. B.C. D.小球做加速運(yùn)動(dòng)【答案】A【解析】【詳解】A．因Q沿豎直光滑桿勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以繩子對(duì)Q豎直向上的拉力等于Q的重力。由相互作用力可知，繩子對(duì)P豎直向下的拉力大小等于Q的重力，由滑動(dòng)摩擦力公式所以故A正確；BCD．由運(yùn)動(dòng)學(xué)分析可知，兩小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沿繩子方向分速度相同，設(shè)繩子與豎直方向夾角為因小球Q做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以小球P做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減小。故BCD錯(cuò)誤，故選A。7.宇宙中存在一些距離其他恒星較遠(yuǎn)的兩顆恒星組成的雙星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w的引力作用。如圖所示，恒星P和Q繞連線上的點(diǎn)（點(diǎn)未畫(huà)出）做圓周運(yùn)動(dòng)，P和Q之間的距離為。行星繞P做圓周運(yùn)動(dòng)，行星繞Q做圓周運(yùn)動(dòng)，行星、的軌道半徑相同，運(yùn)動(dòng)周期之比為。行星質(zhì)量均遠(yuǎn)小于恒星的質(zhì)量，引力常量為，下列判斷正確的是（）A.的距離為B.的距離為C.若Q做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為，則P做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為D.若Q的質(zhì)量為，則P繞做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為【答案】B【解析】【詳解】AB．根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有可知P、Q的質(zhì)量之比為雙星系統(tǒng)圍繞兩星體間連線上的某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)該點(diǎn)距星體P為r1，距星體Q為r2，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有同時(shí)有解得，故A錯(cuò)誤，B正確；C．根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度與角速度的關(guān)系可知，若做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為，則做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為，故C錯(cuò)誤；D．若的質(zhì)量為，則的質(zhì)量為4m，則有解得故D錯(cuò)誤；故選B。二、多項(xiàng)選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。8.如圖所示，豎直面內(nèi)光滑圓軌道的圓心為O，半徑為R。兩質(zhì)量不同的小球P和Q用一段輕質(zhì)桿相連，自圖示位置由靜止釋放。在P和Q兩球沿軌道滑動(dòng)的過(guò)程中，下列判斷正確的是（）A.P和Q的向心加速度大小不相等B.P和Q的向心力大小相等C.P和Q的速度大小相等D.P和Q的角速度大小相等【答案】CD【解析】【詳解】A．根據(jù)向心力公式可知，向心加速度大小相等，A錯(cuò)誤；B．兩小球質(zhì)量不同，向心力大小不同，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)可知，兩小球線速度大小相等，C正確；D．兩小球用輕桿相連，兩小球繞球心在相等時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度相同，角速度ω相同，D正確。故選CD。9.如圖所示，哈雷彗星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)的中心在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，、為長(zhǎng)軸的兩端點(diǎn)，、為短軸的兩端點(diǎn)。橢圓軌道的近日點(diǎn)到太陽(yáng)中心的距離為，遠(yuǎn)日點(diǎn)到太陽(yáng)中心的距離為，引力常量為。哈雷彗星在橢圓軌道運(yùn)行的周期為，下列判斷正確的是（）A.哈雷彗星從到的機(jī)械能先減小后增大B.太陽(yáng)的質(zhì)量為C.一個(gè)周期內(nèi)，哈雷彗星在段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于D.假設(shè)另一行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為，則其運(yùn)動(dòng)周期為【答案】BC【解析】【詳解】A．哈雷彗星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)中，只有兩者之間的引力做功，則機(jī)械能守恒，故A錯(cuò)誤；B．哈雷彗星運(yùn)動(dòng)橢圓軌道可以等效于半徑為由萬(wàn)有引力提供向心力有得太陽(yáng)的質(zhì)量為故B正確；C．越靠近近日點(diǎn)速率越大，所以一個(gè)周期內(nèi)，哈雷彗星在EPF段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于，故C正確；D．由開(kāi)普勒第三定律有得另一行星的周期為故D錯(cuò)誤。故選BC。10.如圖所示，在點(diǎn)固定一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷，長(zhǎng)度為的不可伸長(zhǎng)輕質(zhì)絕緣絲線一端也固定在點(diǎn)，另一端拴一個(gè)質(zhì)量為、帶電荷量為的帶電小球。對(duì)小球施加一個(gè)水平向右的拉力，小球靜止，此時(shí)絲線與豎直方向的夾角為。某時(shí)刻撤去拉力，撤去拉力瞬間小球的加速度大小為，絲線恰好對(duì)小球無(wú)拉力，此后小球做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，小球的加速度大小為，點(diǎn)電荷所帶電荷量絕對(duì)值為。已知重力加速度為，靜電力常量為，，，不計(jì)空氣阻力，下列判斷正確的是（）A.B.C.D.若點(diǎn)電荷電荷量緩慢減少，小球到最低點(diǎn)時(shí)的加速度減小【答案】AC【解析】【詳解】A．釋放小球瞬間，小球的加速度為故A正確；B．運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，小球的加速度有合外力提供，此時(shí)的合外力恰好等于向心力，由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，電勢(shì)能不變故B錯(cuò)誤；C．釋放瞬間繩子拉力恰好為零，所以庫(kù)侖力等于重力分力解得故C正確；D．由于庫(kù)侖力始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功，所以小球P運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速度不變，加速度不變，故D錯(cuò)誤。故選AC。三、非選擇題：本題共5小題，共54分。11.用如圖1所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)，將白紙和復(fù)寫(xiě)紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上，鋼球沿斜槽軌道滑下后從點(diǎn)水平飛出，落在水平擋板上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。重力加速度為。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要器材________（填“彈簧秤”“重垂線”“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”或“天平”）。每次將小球由________（填“同一位置”或“不同位置”）靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)時(shí)________（填“可以”或“不可以”）與木板上的白紙相接觸。（2）如圖2所示為小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡上的幾個(gè)點(diǎn)，其上覆蓋了一張透明的方格紙。已知方格紙每小格的邊長(zhǎng)均為。由圖2可知點(diǎn)________（填“是”或“不是”）平拋運(yùn)動(dòng)的初位置，經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)的速度大小為_(kāi)_______?！敬鸢浮浚?）①.重錘線②.同一位置③.不可以（2）①.不是②.【解析】【小問(wèn)1詳解】[1]為了檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置中的硬板是否處于豎直平面內(nèi)，且保證小球從斜槽末端飛出時(shí)，做平拋運(yùn)動(dòng)，還需要用到重錘線；[2]為了保證每次小球平拋時(shí)都具有相同的初速度，需要讓鋼球每次都從同一位置由靜止釋放；[3]為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球不可以與木板上的白紙相接觸。【小問(wèn)2詳解】[1]從圖2中可看出小球從過(guò)程中，通過(guò)相鄰軌跡點(diǎn)時(shí)水平方向的位移相等，則所用時(shí)間相等。若O點(diǎn)為起點(diǎn)，則小球在豎直方向上發(fā)生的位移之比應(yīng)為；但從圖中可看出小球在豎直方向上的位移比不滿足該關(guān)系，所以可推知O點(diǎn)不是小球的起拋點(diǎn)；[2]設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為，則有可求得，小球下落至B點(diǎn)時(shí)，豎直方向的速度大小為可得小球下落至B點(diǎn)時(shí)的速度大小為12.某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，輕質(zhì)細(xì)線跨過(guò)固定在鐵架臺(tái)上的輕質(zhì)滑輪，兩端各懸掛一只小球P和Q，P質(zhì)量比Q大。已知小球Q的直徑為d，重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)操作如下：①把實(shí)驗(yàn)裝置安裝好；②開(kāi)始時(shí)固定小球P，使Q球與A位置等高，與P、Q相連的細(xì)線豎直。釋放P，記錄光電門(mén)顯示的遮光時(shí)間t，測(cè)量A與光電門(mén)的高度差H；③改變光電門(mén)的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2，記錄t和H。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用______（填“實(shí)心小鐵球”“小木球”或“空心小鐵球”）。（2）驗(yàn)證P和Q組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，還需要的實(shí)驗(yàn)器材和對(duì)應(yīng)測(cè)量的物理量有______（填正確選項(xiàng)序號(hào)）。A.天平，測(cè)量小球P的質(zhì)量M和小球Q的質(zhì)量mB.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，測(cè)量小球Q過(guò)光電門(mén)的速度vC.刻度尺，測(cè)量開(kāi)始時(shí)兩小球的高度差h（3）想要驗(yàn)證P和Q的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，只需驗(yàn)證表達(dá)式g=______（用已知量和測(cè)量量的字母表示）成立即可。（4）在坐標(biāo)紙上，以H為橫坐標(biāo)，以u(píng)（填“t”、“”或“”）為縱坐標(biāo)，描點(diǎn)連線后得到一條直線，測(cè)得斜率為k，只需驗(yàn)證g=______（用已知量和測(cè)量量的字母表示）成立，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。【答案】（1）實(shí)心小鐵球（2）A（3）（4）【解析】【小問(wèn)1詳解】為了減小空氣阻力產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用實(shí)心小鐵球；【小問(wèn)2詳解】根據(jù)機(jī)械能守恒定律得用天平，測(cè)量小球P的質(zhì)量M和小球Q的質(zhì)量m，不用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小球Q過(guò)光電門(mén)的速度v，也不用刻度尺測(cè)量開(kāi)始時(shí)兩小球的高度差h。故選A。【小問(wèn)3詳解】根據(jù)機(jī)械能守恒定律得解得【小問(wèn)4詳解】根據(jù)機(jī)械能守恒定律得解得斜率為解得13.如圖所示，光滑的斜劈OAB中OA豎直，斜劈傾角。長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線一端固定在擋板（固定在斜劈上）上O點(diǎn)，另一端拴一個(gè)質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，細(xì)線初始時(shí)平行于斜劈，小球和斜劈一起繞豎直軸OA勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，，。（1）若小球?qū)π迸鼊偤脽o(wú)壓力，求此時(shí)角速度的大??；（2）若角速度，求小球穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)線拉力的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）若小球?qū)π迸鼊偤脽o(wú)壓力，根據(jù)牛頓第二定律得解得（2）因?yàn)樗孕∏蛞呀?jīng)離開(kāi)斜面，設(shè)繩與豎直方向的夾角為α，根據(jù)牛頓第二定律得解得14.如圖所示，一傾角為斜劈固定在水平面上，斜劈上表面光滑，一輕繩的一端固定在斜面上的點(diǎn)，另