精品解析：广东省广州市第十六中学2023-2024学年高一下学期期末质量检测物理试卷

广州市第十六中学 2023学年第二学期期末质量检测 高一年级物理试卷 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28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. 如图所示，空间存在一水平向左的匀强电场，两个带电小球P、Q 用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好竖直，则 （　　） A. P、Q均带正电 B. P、Q均带负电 C. P带正电、Q带负电 D. P带负电、Q带正电 2. 图甲中AB是某电场中的一条电场线。若将一正电荷从A点处由静止释放，正电荷仅在电场力作用下沿电场线从A到B运动过程中的速度—图像如图乙。关于A、B两点的电势高低和电场强度大小关系，下列说法正确的是（　　） A. EA=EB B. EA<EB C. φA=φB D. φA>φB 3. 如图，在地面上同一位置先后抛出质量均为m的两小球 P、Q，其中P做斜抛运动，Q做平抛运动，抛出后两小球均落在比地面低的海平面上，若抛出时速度大小相等，则（　　） A. 两小球同时到达海平面 B. 两小球一定到达海平面上同一位置 C. 两小球到达海平面时的动能一定相同 D. 全过程两小球重力的平均功率一定相等 4. 如图，广州塔摩天轮位于塔顶450米高空处，摩天轮由16个“水晶”观光球舱组成，沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，则坐在观光球舱中的某游客（　　） A. 线速度不变 B. 角速度不变 C. 向心力不变 D. 机械能守恒 5. 2023年世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km（小于地球同步卫星与地面的距离）的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资（　　） A. 质量比静止在地面上时小 B. 所受地球引力比静止在地面上时小 C. 做圆周运动的角速度比同步卫星角速度小 D. 做圆周运动的线速度比第一宇宙速度大 6. 城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。一个鸡蛋从20m高的楼上自由下落，若将鸡蛋撞击地面的过程简化为一个质点做匀减速直线运动，从触地到完全停止质点的位移为0.05m，不计空气阻力，则鸡蛋对地面的平均冲击力是其重力的（　　） A. 400倍 B. 200倍 C. 100倍 D. 10倍 7. 如图甲，长木板静止放置在水平桌面上，有一个可视为质点的物块，以某一水平初速度从左端冲上木板，物块和木板的v—t图像如图乙。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为，物块始终没离开木板，则物块、木板所组成的系统内能增加量为（　　） A. 56J B. 40J C. 20J D. 16J 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8. 如图，无人机以恒定拉力将货物从地面提升到一定高度，不计空气阻力，此过程中（　　） A. 若货物匀速上升，则货物机械能守恒 B. 若货物匀速上升，则货物机械能增加 C. 若货物加速上升，则货物机械能守恒 D. 若货物加速上升，则货物机械能增加 9. 一小球从倾斜轨道上端静止释放，倾斜轨道与圆环轨道平滑连接。已知小球质量为，圆环轨道半径为，重力加速度为g，不计空气阻力和轨道与小球间的阻力。若要求小球不脱轨，则小车释放的高度可能为（　　） A. B. C. D. 10. 情景一：运动员使一篮球从距地面高度为处由静止自由落下，第一次反弹的高度为。情景二：运动员使一篮球从距地面的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球、球落地后反弹的高度也为1.5m。若篮球质量为m=0.60kg，且该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变，重力加速度大小取，不计空气阻力，则（　　） A. 情景一中，篮球第二次反弹高度为0.6m B. 情景一中，篮球第二次反弹高度0.8m C. 情景二中，运动员对篮球所做的功为3.0J D. 情景二中，运动员对篮球所做的功为4.5J 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11. 某同学用如图1装置研究平抛运动：将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定竖直硬板上；小球沿斜槽轨道PQ滑下后从斜槽末端Q飞出，落在水平挡板MN上，在坐标纸上挤压出一个痕迹点；移动挡板，依次重复上述操作，坐标纸上将留下一系列痕迹点。 （1）下列操作中有必要的是______ A 使轨道末端保持水平 B. 每次需要从同一位置静止释放小球 C. 尽可能减小球与轨道之间的摩擦 （2）请给出一种检查“轨道末端是否水平”的方法______ （3）得到的痕迹点如图2，其中某一点位置有明显偏离，其产生的原因可能是______ A. 小球释放的高度偏高 B. 小球释放的高度偏低 （4）纠正（3）中错误后得到如图3图像，选取图中某三个痕迹点，测出在水平方向上的间距均为，竖直方向的间距分别为、，重力加速度为g，则小球做平抛运动的初速度______（用、、、g表示）； （5）该同学测得小球质量为，其球心从静止释放位置到水平抛出点时下降的高度差为，则小球在轨道PQ上克服摩擦力所做的功______（用、、、g表示） 12. 某小组用如图装置验证机械能守恒定律：一根不可伸长的细线系住质量为m的钢球，悬挂在铁架台上的O处，钢球静止于D点，光电门固定在D的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不计）。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t由计时器测出，记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，重力加速度为g。 （1）钢球重力势能的减少量______，钢球动能的增加量______ （） 4.89 9.79 14.69 19.59 29.38 （） 5.04 10.10 15.10 20.00 2980 （2）该小组的实验结果如上表，发现每一列均稍大于，该小组判断是因为光电门所测的是遮光条B处（红外线照射处）的速度，此速度大于钢球球心A的速度。于是该小组打算进行以下换算：测出小球摆长OA的长度为r，O点到B处的距离为L，则=______ （用r、L表示），实际操作发现，遮光条B处位置非常难找，因此该小组想到可以通过______（选填“增加”“减小”）摆长OA来减小该系统误差。 13. 如图，载有防疫物资的无人驾驶小车，在斜坡MN段以恒定功率100W、速度2m/s匀速行驶，在水平PQ段以恒定功率3200W、速度8m/s匀速行驶，已如小车总质量为50kg，其中MN段的倾角为30°，MN长度L=20m，重力加速度g取，不计空气阻力，求： （1）水平段从P到Q，小车牵引力的大小； （2）倾斜段从M到N，小车克服摩擦力做功。 14. 从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和，取地面为重力势能的零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图。设物体所受空气阻力大小恒定，重力加速度大小g取10m/s2。请根据图中数据，求： （1）物体的质量； （2）物体所受空气阻力的大小； （3）请画出物体下降过程中E总和Ep随它离地面高度的变化图像。 15. 风洞实验室可产生水平方向、大小可调节的风力。在风洞中有一固定的支撑架ABC，其下半部AB是一长为R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，风洞产生的风在管口C所在水平线下方区域，恰好吹不到管口C。AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧，将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上段静止放置一个质量为m的小球。让风洞产生的风迎面吹来，解除弹簧锁定，小球被弹射出去，到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零，然后水平向右飞出，落在着陆区EF。其中D在C的正下方，DE距离为R，EF距离为0.5R。不计一切摩擦，解除锁定时，不改变弹簧的弹性势能，小球运动速度不影响其所受风力的大小，重力加速度为g。求： （1）小球水平向右飞出后在空中运动的时间； （2）弹簧压缩到0.5R时的弹性势能； （3）水平风力F的大小范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 广州市第十六中学 2023学年第二学期期末质量检测 高一年级物理试卷 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28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. 如图所示，空间存在一水平向左的匀强电场，两个带电小球P、Q 用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好竖直，则 （　　） A. P、Q均带正电 B. P、Q均带负电 C. P带正电、Q带负电 D. P带负电、Q带正电 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由图可知，两小球均在匀强电场的电场力和库仑力的作用下保持平衡，由于相互的库仑力大小相等、方向相反，那么两小球各自受到匀强电场的电场力也一定大小相等、方向相反，所以两小球一定带异种电荷，故AB错误； C．如小球P带正电、Q带负电，小球P受到匀强电场的电场力向左、库仑力向右，有可能如图所示保持平衡；同理如小球Q带负电，其受到匀强电场的电场力向右、库仑力向左，有可能如图所示保持平衡，故C正确； D．如果小球P带负电、Q带正电，则小球P受到匀强电场的电场力与库仑力均向右，则不能如图所示平衡；同理小球Q受到匀强电场的电场力与库仑力均向左，也不能如图所示平衡，故D错误。 故选C。 2. 图甲中AB是某电场中的一条电场线。若将一正电荷从A点处由静止释放，正电荷仅在电场力作用下沿电场线从A到B运动过程中的速度—图像如图乙。关于A、B两点的电势高低和电场强度大小关系，下列说法正确的是（　　） A. EA=EB B. EA<EB C. φA=φB D. φA>φB 【答案】D 【解析】 【详解】CD．正电荷从A点处由静止释放，仅在电场力作用下沿电场线从A到B运动，电荷所受电场力由A指向B，则电场线方向由A指向B，沿电场线电势降低，则有 φA>φB 故C错误，D正确； AB．图像的斜率表示加速度，根据图乙可知，正电荷向右运动过程中，斜率减小，即加速度减小，根据牛顿第二定律可知，合力减小，即电场力减小，则电场强度减小，则有 故AB错误。 故选D。 3. 如图，在地面上同一位置先后抛出质量均为m的两小球 P、Q，其中P做斜抛运动，Q做平抛运动，抛出后两小球均落在比地面低的海平面上，若抛出时速度大小相等，则（　　） A. 两小球同时到达海平面 B. 两小球一定到达海平面上同一位置 C. 两小球到达海平面时的动能一定相同 D. 全过程两小球重力平均功率一定相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．令抛出速度大小为，P抛出速度方向与水平方向夹角为，则有 ， 可知 故A错误； B．小球水平方向做匀速直线运动，Q水平分位移为 结合上述解得 P水平分位移为 若将P小球直接竖直上抛，即使抛出角等于90°，P小球水平分位移为0，P将落在，可知，若将抛出角由90°减小一点点，P水平分位移将增大一点点，但仍然小于Q的水平分位移，由于抛出角大小不确定，则两小球不一定到达海平面上同一位置，故B错误； C．小球质量相等，下落高度相同，重力做功相等，初动能相等，根据动能定理可知，两小球到达海平面时的动能一定相同，故C正确； D．根据 由于 则有 故D错误。 故选C。 4. 如图，广州塔摩天轮位于塔顶450米高空处，摩天轮由16个“水晶”观光球舱组成，沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，则坐在观光球舱中的某游客（　　） A. 线速度不变 B. 角速度不变 C. 向心力不变 D. 机械能守恒 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据题意，游客也随着倾斜的轨道做匀速圆周运动，线速度大小不变，线速度方向在变化，即线速度发生了变化，故A错误； B．游客随着倾斜的轨道做匀速圆周运动，角速度不变，故B正确； C．游客也随着倾斜的轨道做匀速圆周运动，向心力大小不变，向心力方向在变化，即向心力发生了变化，故C错误； D．游客随着倾斜的轨道做匀速圆周运动，在运动过程中，动能不变，重力势能发生变化，即机械能发生变化，机械能不守恒，故D错误。 故选B。 5. 2023年世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km（小于地球同步卫星与地面的距离）的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资（　　） A. 质量比静止在地面上时小 B. 所受地球引力比静止在地面上时小 C. 做圆周运动的角速度比同步卫星角速度小 D. 做圆周运动的线速度比第一宇宙速度大 【答案】B 【解析】 【详解】A．质量是物体的固有属性，可知，物资的质量与静止在地面上时相等，故A错误； B．根据 质量不变，间距增大，则物资所受地球引力比静止在地面上时小，故B正确； C．根据 解得 物资间距比同步卫星小，则物资做圆周运动的角速度比同步卫星角速度大，故C错误； D．根据 地球第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，物资与地球的间距大于近地卫星轨道半径，则物资做圆周运动的线速度比第一宇宙速度小，故D错误。 故选B。 6. 城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。一个鸡蛋从20m高的楼上自由下落，若将鸡蛋撞击地面的过程简化为一个质点做匀减速直线运动，从触地到完全停止质点的位移为0.05m，不计空气阻力，则鸡蛋对地面的平均冲击力是其重力的（　　） A. 400倍 B. 200倍 C. 100倍 D. 10倍 【答案】A 【解析】 【详解】鸡蛋自由下落20m过程，根据速度与位移的关系式有 鸡蛋与地面碰撞过程，从触地到完全停止质点的位移为0.05m，利用逆向思维有 根据牛顿第二定律有 根据牛顿第三定律有 解得 故选A。 7. 如图甲，长木板静止放置在水平桌面上，有一个可视为质点的物块，以某一水平初速度从左端冲上木板，物块和木板的v—t图像如图乙。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为，物块始终没离开木板，则物块、木板所组成的系统内能增加量为（　　） A. 56J B. 40J C. 20J D. 16J 【答案】B 【解析】 【详解】根据图乙可知，物块在长木板上的相对位移为 则物块、木板所组成的系统内能增加量为 解得 故选B。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8. 如图，无人机以恒定拉力将货物从地面提升到一定高度，不计空气阻力，此过程中（　　） A. 若货物匀速上升，则货物机械能守恒 B. 若货物匀速上升，则货物机械能增加 C. 若货物加速上升，则货物机械能守恒 D. 若货物加速上升，则货物机械能增加 【答案】BD 【解析】 详解】AB．若货物匀速上升，速度一定，动能一定，高度增大，重力势能增大，则货物机械能增加，故A错误，B正确； CD．若货物加速上升，速度增大，动能增大，高度增大，重力势能增大，则货物机械能增加，故C错误，D正确。 故选BD。 9. 一小球从倾斜轨道上端静止释放，倾斜轨道与圆环轨道平滑连接。已知小球质量为，圆环轨道半径为，重力加速度为g，不计空气阻力和轨道与小球间阻力。若要求小球不脱轨，则小车释放的高度可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】ACD 【解析】 【详解】当小车运动到圆环四分之一高度速度恰好为0时，此时小车释放的高度最大，则有 解得 当小车恰好通过能够通过圆环的最高点时有 此过程的高度为最小值，则有 解得 结合上述可知，若要求小球不脱轨，则小车释放的高度范围为 或 可知，小车释放的高度可能为，，，不可能为。 故选ACD。 10. 情景一：运动员使一篮球从距地面高度为处由静止自由落下，第一次反弹的高度为。情景二：运动员使一篮球从距地面的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球、球落地后反弹的高度也为1.5m。若篮球质量为m=0.60kg，且该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变，重力加速度大小取，不计空气阻力，则（　　） A. 情景一中，篮球第二次反弹高度为0.6m B. 情景一中，篮球第二次反弹高度为0.8m C. 情景二中，运动员对篮球所做的功为3.0J D. 情景二中，运动员对篮球所做的功为4.5J 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．情景一中，第一次反弹前后动能的比值为 情景一中，第二次反弹前后动能的比值为 解得 故A错误，B正确； CD．情景二中，令碰撞前后的速度分别为、，则有 结合上述解得 球下落过程，根据动能定理有 解得 故C错误，D正确。 故选BD。 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11. 某同学用如图1装置研究平抛运动：将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上；小球沿斜槽轨道PQ滑下后从斜槽末端Q飞出，落在水平挡板MN上，在坐标纸上挤压出一个痕迹点；移动挡板，依次重复上述操作，坐标纸上将留下一系列痕迹点。 （1）下列操作中有必要的是______ A. 使轨道末端保持水平 B. 每次需要从同一位置静止释放小球 C. 尽可能减小球与轨道之间的摩擦 （2）请给出一种检查“轨道末端是否水平”的方法______ （3）得到的痕迹点如图2，其中某一点位置有明显偏离，其产生的原因可能是______ A. 小球释放的高度偏高 B. 小球释放的高度偏低 （4）纠正（3）中错误后得到如图3图像，选取图中某三个痕迹点，测出在水平方向上的间距均为，竖直方向的间距分别为、，重力加速度为g，则小球做平抛运动的初速度______（用、、、g表示）； （5）该同学测得小球质量为，其球心从静止释放位置到水平抛出点时下降的高度差为，则小球在轨道PQ上克服摩擦力所做的功______（用、、、g表示） 【答案】（1）AB （2）将小球放置在斜槽末端，小球能够保持静止状态 （3）B （4） （5） 【解析】 【小问1详解】 A．为了确保小球飞出斜槽末端后速度沿水平方向，小球做平抛运动，实验中需要使轨道末端保持水平，故A正确； B，为了确保小球飞出斜槽末端速度大小一定，实验中需要使线圈每次均从同一位置静止释放，故B正确； C．当小球每次均从斜槽同一位置静止释放时，小球克服摩擦力做功相同，小球飞出斜槽的末速度大小相等，即斜槽对小球的摩擦力对实验没有影响，故C错误。 故选AB。 【小问2详解】 将小球放置在斜槽末端，小球能够保持静止状态，此时说明轨道末端处于水平状态。 【小问3详解】 根据图2可知，从上至下的第4个点迹的位置明显处于正常平抛轨迹的下侧，表明小球飞出的初速度偏小，其产生的原因可能是小球释放的高度偏低。 故选B。 【小问4详解】 测出在水平方向上的间距均为，小球在水平方向做匀速直线运动，则有 小球在竖直方向做自由落体运动，则有 解得 【小问5详解】 根据动能定理有 解得 12. 某小组用如图装置验证机械能守恒定律：一根不可伸长的细线系住质量为m的钢球，悬挂在铁架台上的O处，钢球静止于D点，光电门固定在D的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不计）。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t由计时器测出，记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，重力加速度为g。 （1）钢球重力势能的减少量______，钢球动能的增加量______ （） 4.89 9.79 1469 19.59 29.38 （） 5.04 10.10 15.10 20.00 29.80 （2）该小组的实验结果如上表，发现每一列均稍大于，该小组判断是因为光电门所测的是遮光条B处（红外线照射处）的速度，此速度大于钢球球心A的速度。于是该小组打算进行以下换算：测出小球摆长OA的长度为r，O点到B处的距离为L，则=______ （用r、L表示），实际操作发现，遮光条B处位置非常难找，因此该小组想到可以通过______（选填“增加”“减小”）摆长OA来减小该系统误差。 【答案】（1） ①. mgh ②. （2） ①. ②. 增加 【解析】 【小问1详解】 [1]钢球每次下落的高度均为h，则钢球重力势能的减少量 [2]根据光电门测速原理，钢球通过光电门的速度 则钢球动能增加量 解得 【小问2详解】 [1]由于角速度相等，则有 ， 解得 [2]当适当摆长增加时，钢球通过最低点的位置下移，可以使钢球的球心靠近挡光点B，从而减小该系统误差。 13. 如图，载有防疫物资的无人驾驶小车，在斜坡MN段以恒定功率100W、速度2m/s匀速行驶，在水平PQ段以恒定功率3200W、速度8m/s匀速行驶，已如小车总质量为50kg，其中MN段的倾角为30°，MN长度L=20m，重力加速度g取，不计空气阻力，求： （1）水平段从P到Q，小车牵引力的大小； （2）倾斜段从M到N，小车克服摩擦力做功。 【答案】（1）400N；（2）6000J 【解析】 【详解】（1）在水平PQ段以恒定功率3200W、速度8m/s匀速行驶，则有 解得 （2）倾斜段从M到N，根据动能定理有 由于在斜坡MN段以恒定功率100W、速度2m/s匀速行驶，则有 解得 14. 从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和，取地面为重力势能的零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图。设物体所受空气阻力大小恒定，重力加速度大小g取10m/s2。请根据图中数据，求： （1）物体的质量； （2）物体所受空气阻力的大小； （3）请画出物体下降过程中E总和Ep随它离地面的高度的变化图像。 【答案】（1）2kg；（2）5N；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）根据图像可知，高度为4m时的重力势能为80J，根据 解得 （2）根据图像可知，在高度为4m时机械能等于重力势能，表明物体上升的最大高度为4m，此过程根据动能定理有 此过程的机械能 则有 结合图像有 （3）物体下降过程，开始下降时，物体的高度为h0=4m，重力势能与机械能均为80J，根据重力势能的表达式有 结合上述，下降过程的机械能 下降过程，根据动能定理有 则有 下降过程，高度减小，结合上述函数表达式，作出E总和Ep随它离地面的高度的变化图像，如图所示 15. 风洞实验室可产生水平方向、大小可调节的风力。在风洞中有一固定的支撑架ABC，其下半部AB是一长为R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，风洞产生的风在管口C所在水平线下方区域，恰好吹不到管口C。AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧，将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上段静止放置一个质量为m的小球。让风洞产生的风迎面吹来，解除弹簧锁定，小球被弹射出去，到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零，然后水平向右飞出，落在着陆区EF。其中D在C的正下方，DE距离为R，EF距离为0.5R。不计一切摩擦，解除锁定时，不改变弹簧的弹性势能，小球运动速度不影响其所受风力的大小，重力加速度为g。求： （1）小球水平向右飞出后在空中运动的时间； （2）弹簧压缩到0.5R时的弹性势能； （3）水平风力F的大小范围。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）小球水平向右飞出后，竖直方向做自由落体运动，根据 解得 （2）在C点，小球对管壁的作用力恰好为零，根据牛顿第二定律有 解得 小球在管道中运动过程有 解得 （3）小球落在着陆区EF过程水平方向做双向匀变速直线运动，小球落在E点时，风力最大，根据牛顿第二定律有 此过程，水平方向有 解得 小球落在F点时，风力最小，根据牛顿第二定律有 此过程，水平方向有 解得 则水平风力F的大小范围 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$