精品解析：四川省雅安市荥经中学2023-2024学年高一下学期期末模拟物理试题

2023-2024学年下期期末模拟考试 物理试卷 一、单选题 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 开普勒提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B. 牛顿发现万有引力定律，并测得引力常量 C. 相对论物理学研究的是物体在低速运动时所遵循规律 D. 相对论物理学和量子力学的出现，使牛顿力学失去了意义 2. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=2m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（　　） A m/s B. m/s C. m/s D. m/s 3. 上世纪70年代，前苏联在科拉半岛与挪威的交界处进行了人类有史以来最大规模的地底挖掘计划。当苏联人向地心挖掘深度为d时，井底一个质量为m的小球与地球之间的万有引力为F，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，质量分布均匀的地球的半径为R，质量为M，万有引力常量为G，则F大小等于（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示是某水平弹簧振子做简谐运动图像，M、P、N是图像上的3个点，分别对应、、时刻。下列说法正确的是（　　） A. 该振子的周期是0.2s，振幅是8cm B. 在时刻振子的速度方向就是图像上P点的切线方向 C. 在到过程振子的速度先增大后减小 D. 在到过程振子的加速度逐渐减小 5. 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　） A. 200 N B. 400 N C. 600 N D. 800 N 6. 如图所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。已知物体质量为m，加速度大小为a，物体和桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在物体移动距离为x的过程中（　　） A. 摩擦力做功大小与F方向无关 B. 合力做功大小与F方向有关 C. F为水平方向时，F做功为 D. F做功的最小值为 7. 如图所示，两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的（　　） A. 角速度相同 B. 线速度大小相同 C. 向心加速度大小相同 D. 受到的向心力大小相同 二、多选题 8. 一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（　　） A 物块下滑过程中机械能不守恒 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C. 物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D. 当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 9. 在银河系中，双星的数量非常多，研究双星，对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义。如图所示为由A、B两颗恒星组成的双星系统，A、B绕连线上一点O做圆周运动，测得A、B两颗恒星间的距离为L，恒星A的周期为T，恒星A做圆周运动的向心加速度是恒星B的2倍，忽略其他星球对A、B的影响，则下列说法正确的是（　　） A. 恒星B的周期为 B. A、B两颗恒星质量之比为1：2 C. 恒星B的线速度是恒星A的2倍 D. A、B两颗恒星质量之和为 10. 如图甲所示，光滑的水平地面上静置一质量为M，半径为R光滑的圆弧体，圆心为O，一个质量为m的小球由静止释放，释放时小球和O点连线与竖直半径OA夹角为，滑至圆弧底部后与圆弧分离，此时小球相对地面的水平位移为x。改变小球释放时的角度，得到小球的水平位移x和的关系图像如图乙所示，重力加速度为g，关于小球下滑的过程，下列说法正确的是（　　） A. 小球与圆弧面组成的系统动量守恒 B. 圆弧体对小球做负功 C. 圆弧体与小球的质量之比为 D. 当为90°时，两者分离时小球速度为 三、实验题 11. 某同学利用图甲实验装置测量当地的重力加速度。实验主要步骤如下： A．按图甲将沙漏悬挂在支架上，在沙漏正下方放置一块长木板，木板与电动机的牵引绳相连，在木板上固定一张白纸； B．测得悬挂沙漏的摆线长度为； C．使沙漏在支架所在的竖直面内小幅度摆动，同时让细沙不断流出； D．启动电动机，使木板以的速度水平匀速运动，运动方向与沙漏摆动平面垂直，细沙在白纸上形成一条曲线，并建立坐标如图乙所示，用该图线研究沙漏的振动规律； E．将摆线长度视为该单摆的摆长，结合其它所得的数据和图线，可求出当地的重力加速度。 （1）该单摆的周期为__________s； （2）取，可求得当地的重力加速度大小为__________m/s2（结果保留三位有效数字）： （3）重力加速度的测量值与真实值相比__________（选填“偏大”或“偏小”）。 12. 在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。 ①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是___________。 ②已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值___________J、C点的动能___________J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是___________。 A.工作电压偏高 B.存在空气阻力和摩擦力 C.接通电源前释放了纸带 四、解答题 13. 我国月球探测计划“嫦娥工程”已启动，科学家对月球探索会越来越深入。 （1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径； （2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0水平抛出一个小球，经过时间t，小球速度和水平方向成45°角。已知月球半径为R月，引力常量为G，试求出月球的质量M月。 14. 如图所示，质量为的长木板静止在光滑水平面上，右端与一固定在地面上的半径的光滑四分之一圆弧紧靠在一起，圆弧的底端与木板上表面水平相切。质量为的滑块（可视为质点）以初速度从圆弧的顶端沿圆弧下滑到木板上，恰好不会从板左侧脱落。不计空气阻力，取。求： （1）刚下滑时所受向心力的大小； （2）、间因摩擦而产生的热量； （3）当、间动摩擦因数时木板的长度。 15. 如图所示，半径为R的半圆形滑槽的质量为M，静止放置在光滑的水平面上，一质量为m的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处无初速地滑下。已知重力加速度大小为g，求： （1）小球的最大速度v； （2）滑槽移动的最大距离X。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年下期期末模拟考试 物理试卷 一、单选题 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 开普勒提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B. 牛顿发现万有引力定律，并测得引力常量 C. 相对论物理学研究的是物体在低速运动时所遵循规律 D. 相对论物理学和量子力学的出现，使牛顿力学失去了意义 【答案】A 【解析】 【详解】A．开普勒提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故A正确； B．牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测得引力常量，故B错误； C．相对论物理学研究的是物体在高速运动时所遵循规律，故C错误； D．相对论物理学和量子力学的出现，并没有否定牛顿力学，只是说牛顿力学有一定的适用范围，所以牛顿力学没有失去意义，故D错误。 故选A。 2. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=2m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（　　） A. m/s B. m/s C. m/s D. m/s 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】根据图b可知t=2s时x=2m处的质点正经过平衡位置向下振动；又因为该波向负方向传播，结合图a，利用“上下坡”法可知x=2m为半波长的奇数倍，即有 （n=1，2，3… …） 而由图b可知该波的周期为T=4s；所以该波的波速为 （n=1，2，3… …） 当n=3时可得波的速率为 故选A。 3. 上世纪70年代，前苏联在科拉半岛与挪威的交界处进行了人类有史以来最大规模的地底挖掘计划。当苏联人向地心挖掘深度为d时，井底一个质量为m的小球与地球之间的万有引力为F，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，质量分布均匀的地球的半径为R，质量为M，万有引力常量为G，则F大小等于（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】将地球分为半径为（R－d）的球和厚度为d球壳两部分，球壳对小球的引力为零 则F等于半径为（R－d）的球对小球的引力，有 设半径为（R－d）球的质量为，由密度公式得 所以 解得，F的大小为 B正确，ACD错误。 故选B。 4. 如图所示是某水平弹簧振子做简谐运动的图像，M、P、N是图像上的3个点，分别对应、、时刻。下列说法正确的是（　　） A. 该振子的周期是0.2s，振幅是8cm B. 在时刻振子的速度方向就是图像上P点的切线方向 C. 在到过程振子的速度先增大后减小 D. 在到过程振子的加速度逐渐减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由振动图像可知，该振子的周期是，振幅是，故A错误； B．振动图像不是弹簧振子的运动轨迹，所以在时刻振子的速度方向不是图像上P点的切线方向，在时刻振子的速度方向指向振子的平衡位置，故B错误； C．由振动图像可知，在到过程振子先向正向最大位移方向运动，达到正向最大位移处后接着又朝着平衡位置运动，所以振子的速度先减小后增大，故C错误； D．在到过程振子朝着平衡位置方向运动，振子偏离平衡位置的位移逐渐减小，根据可知，振子的加速度逐渐减小，故D正确。 故选D。 5. 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　） A. 200 N B. 400 N C. 600 N D. 800 N 【答案】B 【解析】 【详解】在最低点由 知 T=410N 即每根绳子拉力约为410N，故选B。 6. 如图所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。已知物体质量为m，加速度大小为a，物体和桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在物体移动距离为x的过程中（　　） A 摩擦力做功大小与F方向无关 B. 合力做功大小与F方向有关 C. F为水平方向时，F做功为 D. F做功的最小值为 【答案】D 【解析】 【详解】A．设力F与水平方向的夹角为θ，则摩擦力为 摩擦力的功 即摩擦力的功与F的方向有关，选项A错误； B．合力功 可知合力功与力F方向无关，选项B错误； C．当力F水平时，则 力F做功为 选项C错误； D．因合外力功为max大小一定，而合外力的功等于力F与摩擦力f做功的代数和，而当时，摩擦力f=0，则此时摩擦力做功为零，此时力F做功最小，最小值为max，选项D正确。 故选D。 7. 如图所示，两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的（　　） A. 角速度相同 B. 线速度大小相同 C. 向心加速度大小相同 D. 受到的向心力大小相同 【答案】A 【解析】 【详解】A．设细线与竖直方向的夹角为，根据合力提供向心力 根据几何关系 解得 所以它们的角速度相同，故A正确； B．两个小球的角速度相同，根据 两个小球的圆周运动半径不同，所以线速度大小不同，故B错误； C．设细线与竖直方向夹角为，根据合力提供向心力 解得 因为细线与竖直方向的夹角为不同，故向心加速度大小不同，故C错误； D．设细线与竖直方向的夹角为，根据合力提供向心力 因为细线与竖直方向的夹角为不同，故向心加速度大小不同，故D错误。 故选A。 二、多选题 8. 一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（　　） A. 物块下滑过程中机械能不守恒 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C. 物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D. 当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 【答案】AB 【解析】 【详解】A．下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等与增加的动能，所以机械能不守恒，A正确； B．斜面高3m、长5m，则斜面倾角为θ＝37°。令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能 mgh＝30J 可得质量 m＝1kg 下滑5m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功 μmg·cosθ·s＝20J 求得 μ＝0.5 B正确； C．由牛顿第二定律 mgsinθ－μmgcosθ＝ma 求得 a＝2m/s2 C错误； D．物块下滑2.0m时，重力势能减少12J，动能增加4J，所以机械能损失了8J，D选项错误。 故选AB。 9. 在银河系中，双星的数量非常多，研究双星，对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义。如图所示为由A、B两颗恒星组成的双星系统，A、B绕连线上一点O做圆周运动，测得A、B两颗恒星间的距离为L，恒星A的周期为T，恒星A做圆周运动的向心加速度是恒星B的2倍，忽略其他星球对A、B的影响，则下列说法正确的是（　　） A. 恒星B的周期为 B. A、B两颗恒星质量之比为1：2 C. 恒星B的线速度是恒星A的2倍 D. A、B两颗恒星质量之和 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由于A、B两恒星连线始终过O点，运动周期相同，均为T。故A错误； B．根据 可知 又 联立，解得A、B两颗恒星质量之比为 故B正确； C．根据 联立，解得 故C错误； D．根据B选项，可知 故D正确。 故选BD。 10. 如图甲所示，光滑的水平地面上静置一质量为M，半径为R光滑的圆弧体，圆心为O，一个质量为m的小球由静止释放，释放时小球和O点连线与竖直半径OA夹角为，滑至圆弧底部后与圆弧分离，此时小球相对地面的水平位移为x。改变小球释放时的角度，得到小球的水平位移x和的关系图像如图乙所示，重力加速度为g，关于小球下滑的过程，下列说法正确的是（　　） A. 小球与圆弧面组成的系统动量守恒 B. 圆弧体对小球做负功 C. 圆弧体与小球的质量之比为 D. 当为90°时，两者分离时小球的速度为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据动量守恒条件可知小球与圆弧面组成的系统在竖直方向合力不为0，系统在水平方向动量守恒。故A错误； B．整个系统机械能守恒，圆弧体机械能增加说明小球对圆弧体做正功，则圆弧体对小球做负功。故B正确； C．滑至圆弧底部后两物体间的相对位移大小为 根据水平方向动量守恒可得 时间相等，则上式可变形为 解得圆弧体与小球的质量之比为 故C正确； D．当为90°时，根据机械能守恒可得 又根据动量守恒定律解得两者分离时小球的速度为 故D错误。 故选BC。 三、实验题 11. 某同学利用图甲实验装置测量当地的重力加速度。实验主要步骤如下： A．按图甲将沙漏悬挂在支架上，在沙漏正下方放置一块长木板，木板与电动机牵引绳相连，在木板上固定一张白纸； B．测得悬挂沙漏的摆线长度为； C．使沙漏在支架所在的竖直面内小幅度摆动，同时让细沙不断流出； D．启动电动机，使木板以的速度水平匀速运动，运动方向与沙漏摆动平面垂直，细沙在白纸上形成一条曲线，并建立坐标如图乙所示，用该图线研究沙漏的振动规律； E．将摆线长度视为该单摆的摆长，结合其它所得的数据和图线，可求出当地的重力加速度。 （1）该单摆的周期为__________s； （2）取，可求得当地的重力加速度大小为__________m/s2（结果保留三位有效数字）： （3）重力加速度的测量值与真实值相比__________（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】 ①. 2.0 ②. 9.66 ③. 偏小 【解析】 【详解】（1）[1]根据题意，由图乙可知，单摆摆动一个周期，木板移动的距离为，可得单摆周期为 （2）[2]根据题意，由单摆周期公式可得，当地的重力加速度为 代入数据解得 （3）[3]由于计算时摆长用的摆线长，小于实际摆长，则重力加速度的测量值与真实值相比偏小。 12. 在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。 ①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是___________。 ②已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值___________J、C点的动能___________J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是___________。 A.工作电压偏高 B.存在空气阻力和摩擦力 C.接通电源前释放了纸带 【答案】 ①. 阻力与重力之比更小（或其它合理解释） ②. 0.547 ③. 0.588 ④. C 【解析】 【分析】 【详解】①[1]在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小 ②[2]由图中可知OC之间的距离为，因此重力势能的减少量为 [3]匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此 因此动能增加量为 [4]工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。 四、解答题 13. 我国月球探测计划“嫦娥工程”已启动，科学家对月球的探索会越来越深入。 （1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径； （2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0水平抛出一个小球，经过时间t，小球速度和水平方向成45°角。已知月球半径为R月，引力常量为G，试求出月球的质量M月。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设地球质量为M，月球绕地球运动的轨道半径为r，根据万有引力提供向心力，得 在地球表面，有 =mg 联立解得 r= （2）设月球表面的重力加速度为g月，小球的质量为m，根据题意可知 vy=g月t，tan45°= 在月球表面，有 G=mg月 联立解得 M月= 14. 如图所示，质量为的长木板静止在光滑水平面上，右端与一固定在地面上的半径的光滑四分之一圆弧紧靠在一起，圆弧的底端与木板上表面水平相切。质量为的滑块（可视为质点）以初速度从圆弧的顶端沿圆弧下滑到木板上，恰好不会从板左侧脱落。不计空气阻力，取。求： （1）刚下滑时所受向心力的大小； （2）、间因摩擦而产生的热量； （3）当、间动摩擦因数时木板的长度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据牛顿第二定律可得 （2）由动能定理可得，滑块B滑上木板A时的速度为，根据动能定理有 解得 滑块B在木板A上滑动的过程中因地面光滑，木板A和滑块B组成的系统动量守恒，最终两者的共同速度为 解得 由能量转化和守恒可知，、间因摩擦而产生的热量为 解得 （3）、滑动摩擦力为 、间因摩擦而产生的热量，根据滑动摩擦力做功和能量转化的关系可得 解得 15. 如图所示，半径为R的半圆形滑槽的质量为M，静止放置在光滑的水平面上，一质量为m的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处无初速地滑下。已知重力加速度大小为g，求： （1）小球的最大速度v； （2）滑槽移动的最大距离X。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）当小球滑到滑槽底部时，速度最大，系统在水平方向上动量守恒，有 系统机械能守恒，有 解得 （2）当小球滑到最左端时，滑槽运动的距离最大，则有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$