精品解析：山东省济宁市邹城市北大新世纪高级中学2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题

北大新世纪邹城实验学校2024年第二学期期末考试 物理试题 (考试时间：90分钟 总分：100分) 注意事项： 1．答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的准考证号、姓名、考场号和座位号填写在答题卡上。用 2B 铅笔在“考场号”和“座位号”栏相应位置填涂自己的考场号和座位号。将条形码粘贴在答题卡“条形码粘贴处”。 2．作答选择题时，选出每小题答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。 3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。 4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 航天员在空间站进行第二次太空授课时，演示了水油分离实验：在失重环境下水油分层现象消失，通过旋转产生“离心力”实现分层。实验过程为：用细绳系住小瓶并使小瓶绕细绳一端做圆周运动，做成一个“人工离心机”成功将瓶中混合的水和食用油分离，水和油分离后，小瓶经过如图两个位置时，（油的密度小于水的密度）下列判断正确的是（　　） A. a、d部分是油 B. a、d部分是水 C. b、d部分是油 D. b、d部分是水 【答案】D 【解析】 【详解】水的密度大，单位体积水的质量大，瓶子中的油和水做匀速圆周运动的角速度相同，根据 可知水做圆周运动所需要的向心力大，当合力F不足以提供向心力时，水先做离心运动，所以油和水分离后，油在水的内侧，故b、d部分是水。 故选D。 2. 某新型自行车，采用如图甲所示的无链传动系统，利用圆锥齿轮 轴交，将动力传至后轴，驱动后轮转动，杜绝了传统自行车“掉链子”问题。图乙是圆锥齿轮 轴交示意图，其中A是圆锥齿轮转轴上的点，B、C分别是两个圆锥齿轮边缘上的点，两个圆锥齿轮中心轴到A、B、C三点的距离分别记为、和（）。下列有关物理量之间的大小关系的表述中正确的是（ ） A. C点与A点的角速度 B. B点与C点的角速度 C. B点与A点的线速度 D. B点和C点的线速度 【答案】A 【解析】 【详解】ABD．由图可知，B与C点属于齿轮传动，两点的线速度大小相等，即 根据 可得 由于 则 由图可知，A与B点属于同轴传动，两点角速度相等，则有 则C点与A点的角速度关系为 故A正确，BD错误； C．A与B点具有相等的角速度，根据 可得B点与A点的线速度关系为 故C错误。 故选A。 3. 火星的公转轨道是半径1.5个AU的圆（）。中国发射的天问一号成功着陆火星，它在地火转移轨道上的运动符合开普勒三定律，天问一号在转移轨道上时，它与太阳连线在单位时间内扫过的面积为S，地球与太阳连线在单位时间内扫过的面积为，火星与太阳连线在单位时间内扫过的面积为。则（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】卫星从低轨道变轨到高轨道需要在变轨处点火加速；对于地球轨道与转移轨道相切处，由于转移轨道相切处的速度较大，则在相同的很短的 时间内，在转移轨道扫过的面积大于在地球轨道扫过的面积，根据开普勒第二定律可知，在单位时间内有 对于火星轨道与转移轨道相切处，由于火星轨道相切处的速度较大，则在相同的很短的 时间内，在火星轨道扫过的面积大于在转移轨道扫过的面积，根据开普勒第二定律可知，在单位时间内有 则有 故选A。 4. 如图所示，无人机拍摄静止的汽车时，在水平面内绕汽车正上方某点做匀速圆周运动。若无人机的质量为m，轨道平面距汽车的竖直高度为h，无人机与汽车间的距离为r，无人机飞行时的线速度大小为v。无人机和汽车均视为质点，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A. 无人机的向心加速度大小为 B. 无人机受到的合力大小为mg C. 无人机做圆周运动所需的向心力由空气作用力和重力的合力提供 D. 无人机受到空气的作用力小于mg 【答案】C 【解析】 【详解】A．无人机做圆周运动的半径为 故向心加速度大小为 故A错误； BCD．无人机做匀速圆周运动，重力方向竖直向下，所需向心力水平方向，则空气对无人机的作用力斜向上方，大于重力；空气作用力和重力的合力提供向心力，无人机受到的合力大小等于向心力的大小为 故BD错误，C正确。 故选C。 5. 如图所示，穿戴屏蔽服的电力工作人员在几百万伏的高压电线上进行带电作业，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后做成的服装，下列说法正确的是（　　） A. 金属材料编织成的布不易被拉破 B. 屏蔽服也可以用绝缘材料替代金属材料制作 C. 电工穿上屏蔽服进行带电作业时，体内电势为零 D. 电工穿上屏蔽服进行带电作业时，体内电场强度为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属材料与纺织纤维混纺交织成布后做成的服装不易被拉破，A错误； B．金属材料编织成的布在工作人员的外部形成静电屏蔽，避免工作人员受外界高压电场的伤害，屏蔽服不可以用绝缘材料替代金属材料制作，B错误； CD．金属材料形成了一个等势体，内部电场为0，电势是相对零电势而言的，工作人员所在空间电势无法确定。C错误，D正确。 故选D。 6. 如图所示，水平天花板下方固定一光滑小定滑轮O，在定滑轮的正下方C处固定一带正电的点电荷，不带电的小球A与带正电的小球B通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止， 。若B球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），在B球到达O点正下方前，下列说法正确的是（  ） A. A球的质量大于B球的质量 B. 此过程中A球保持静止状态 C. 此过程中点电荷对B球的库仑力逐渐增大 D. 此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．开始时B球受力如图所示 由几何关系知 而 则 故A错误； BC．假设此过程中A球保持静止状态，由于B球所带的电荷量缓慢减少，B球缓慢下摆，B球受力平衡，根据三角相似有 由于、OB、OC均不变，BC逐渐减小，则轻绳拉力T不变，假设成立，库仑力F逐渐减小，故B正确，C错误； D．由于轻绳拉力T不变， 逐渐减小，轻绳OA、OB的拉力的合力逐渐增大，即滑轮受到轻绳的作用力逐渐增大，故D错误。 故选B。 7. 奥陌陌是人类发现的第一个来自太阳系之外的星际物体。它于2017年被观测到。由于其飞行轨迹几乎垂直于太阳系中行星的轨道平面，天文学家们很快就确定它来自太阳系之外。奥陌陌的飞行轨迹如图所示，其中N点是奥陌陌飞行轨迹中距离太阳最近的点，P点为地球绕太阳运行轨道上的一点，且N点离太阳的距离比P点离太阳的距离更近。若在太阳系内只考虑太阳引力作用，则下列说法正确的是（　　） A. 奥陌陌从Q点飞向N点的过程中，动能逐渐增大 B. 在相等时间内，奥陌陌、地球与太阳中心的连线扫过的面积一定相等 C. 奥陌陌在N点的速度可能小于第三宇宙速度16.7km/s D. 奥陌陌在N点的加速度不一定大于地球在P点的加速度 【答案】A 【解析】 【详解】A．奥陌陌从Q点飞向N点的过程中，万有引力做正功，动能逐渐增大，故A正确； B．根据开普勒第二定律可知，在同一个轨道上，在相等的时间内行星与太阳的连线扫过的面积相等，故B错误； C．奥陌陌是人类发现的第一个来自太阳系之外的星际物体，故奥陌陌在N点的速度必须等于或大于第三宇宙速度16.7km/s，故C错误； D．根据牛顿第二定律有 解得 其中M为太阳的质量，r为天体离太阳的距离，可知，奥陌陌在N点的加速度大于地球在P点的加速度，故D错误。 故选A。 8. 某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示。将电容器与静电计组成回路，P点为极板间的一点。可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（可动电极不会到达P点）。若极板上电荷量保持不变，则下列说法正确的是（　　） A. 风力越大，电容器电容越小 B. 风力越大，极板间电场强度越大 C. 风力越大，P点的电势越小 D. 风力越大，静电计指针张角越大 【答案】C 【解析】 【详解】AD．可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大，则板间距离越小，根据 可知电容越大，极板上电荷量保持不变，根据 可知板间电压越小，则静电计指针张角越小，AD错误； BC．根据 可知极板间电场强度保持不变，由于风力越大，P点与接地负极板的距离越小，根据 可知P点与接地负极板的电势差越小，则P点的电势越小， B错误，C正确。 故选C。 9. 如图甲、乙所示为自行车气嘴灯，气嘴灯由接触式开关控制，其结构如图丙所示，弹簧一端固定在顶部，另一端与小物块P连接，当车轮转动的角速度达到一定值时，P拉伸弹簧后使触点A、B接触，从而接通电路使气嘴灯发光。触点B与车轮圆心距离为R，车轮静止且气嘴灯在最低点时触点A、B距离为d，已知P与触点A的总质量为m，弹簧劲度系数为k，重力加速度大小为g，不计接触式开关中的一切摩擦，小物块P和触点A、B均视为质点，则（　　） A. 要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为 B. 要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为 C. 要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为 D. 要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．车轮转动前气嘴灯在最低点 气嘴灯在最低点，能发光的角速度 解得 要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为，AB错误； CD．气嘴灯在最高点能发光的角速度 解得 要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为，C正确，D错误。 故选C。 10. 如图是滚筒式静电分选器的原理图，导体滚筒C和放电针G分别接于直流电源的正、负板，并令C接地。放电针G与滚筒C间施加高压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。颗粒直接掉落在F盘，颗粒被刮板D刮落到E盘。下列说法正确的是（　　） A. 两种颗粒都具有良好的导电性 B. 两种颗粒都具有良好的绝缘性 C. 在分选过程中，两种颗粒都带负电 D. 对调G、C间的极性，分离器仍能正常工作 【答案】CD 【解析】 【详解】C．由于C接正极，G接负极，则C上会有正电荷，放电针G周围形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大量的电子和带正电的粒子，在电场力作用下，大量的电子或负离子被喷射到颗粒上，两种颗粒均带负电，C正确； AB．带负电的b颗粒因具有良好的导电性所以在与带正电的滚筒C接触后，其上的负电被滚筒C上的正电中和，然后带上正电，根据同种电荷相互排斥及重力作用下落于，带负电的a颗粒由于绝缘性，其所带负电不容易传给滚筒C，在滚筒C的静电吸引力作用下，附着于滚筒C的表面并随滚筒C转动，最后由刮板将其刮入E盘中，AB错误。 D．对调G、C间的极性，原理不变，两颗粒均带正电，导电性好的b颗粒还是落在F盘中，绝缘性好的a颗粒被刮入E盘中，分离器仍能正常工作，D正确。 故选CD。 11. 如图甲所示，配重式抛石机出现于战国初期，是围攻和防守要塞的重要器械。抛石机可简化为图乙，质量为的石块装在长臂末端的弹袋中，质量为的配重安装于短臂的末端，初始时长臂被固定，抛石机静止，杠杆与水平面的夹角。释放杠杆，配重下落，带动杠杆自由转动，当长臂转到竖直位置时，杠杆被制动而停止，石块以的速度被水平抛出。已知长臂的长度 ，不计一切摩擦和杠杆质量，取重力加速度大小。对于从释放杠杆到石块飞出的过程，下列说法正确的是（　　） A. 石块增加的机械能为 B. 石块受到的合力对石块做的功为 C. 短臂的长度为 D. 配重增加的动能为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．从释放杠杆到石块飞出的过程，石块增加的动能 增加的重力势能 因此石块增加的机械能为，石块受到的合力对石块做的功为，选项A错误、B正确； CD．配重和石块构成的系统机械能守恒，因此配重减少的机械能为，有 解得 或（舍去） 配重增加的动能 选项C错误、D正确。 故选BD。 12. 点电荷A、B、C固定在平面内，A、B位于x轴上和处，C位于y轴上处，如图所示，已知在原点O处的电场方向沿y轴正方向，点电荷A的电荷量为，点电荷B、C的电荷量大小相等，下列说法错误的是（　　） A. 点电荷A、B带同种电荷 B. 点电荷B的带电量为 C. 一个带负电的试探电荷沿直线从O点运动到P点，电势能始终保持不变 D. 一个带负电的试探电荷沿直线从O点运动到P点，电势能先减小再增大 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．由于原点O处的电场方向沿y轴正方向，且点电荷A的电荷量为-q，所以EB应沿x轴负方向，EC应沿y轴正方向，B带正电，C带负电，即A、B带异种电荷，且 即 所以电荷B、C带电量为，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意； CD．由于B、C为等量异种电荷，所以O点运动到P点，电势先降低后升高，负电荷沿直线从O点运动到P点，电势能先增大再减小，故CD错误，符合题意。 故选ACD。 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共2小题，共15分。 13. 某同学设计了一个探究向心力F的大小与角速度大小 和半径r之间关系的实验。选一根圆珠笔杆，取一根尼龙细线，一端系一个小钢球，质量为m；另一端穿过圆珠笔杆，吊上若干质量相同的钩码，质量为M，如图甲所示。调节尼龙细线，使小钢球距圆珠笔杆的顶口（笔尖部）的线长为L。握住圆珠笔杆，并在该同学头部的上方尽量使小钢球稳定在一个水平面内做匀速圆周运动（细线上拉力近似等于小钢球所需的向心力），用秒表记录物块运动n圈的时间为。 （1）小钢球做匀速圆周运动的角速度____（用题目给出的符号表示）。 （2）保持水平部分尼龙细线的长度L不变，在下方增加质量为M的钩码，发现此时钢球匀速转动的角速度 为原来的____倍。 （3）保证钢球的质量m、圆珠笔杆的顶口（笔尖部）的线长为L不变，得到钢球转动的角速度平方与钩码重力的关系图像，其中正确的是图____（填“乙”或“丙”）。 【答案】（1） （2） （3）丙 【解析】 【小问1详解】 由题知，运动n圈的时间为，则 根据公式知 【小问2详解】 由向心力公式知 增加一个砝码后 代入得 【小问3详解】 由圆周运动知 知与成正比，故图“丙”正确； 14. 高一年级某班实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示。其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计）。另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量的砝码。 （1）在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，B箱与B箱中砝码的整体机械能是_______（选填“增加”、“减少”或“守恒”）的。 （2）测得遮光条通过光电门的时间为，根据所测数据计算得到，A箱通过光电门的速度大小_______，下落过程中的加速度大小_______（结果均用d、、h等表示） （3）改变m，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出图像如图乙所示，可得A的质量_____。（取重力加速度大小，计算结果中保留两位有效数字） 【答案】（1）增加 （2） ①. ②. （3）2.0 【解析】 【小问1详解】 该实验中A及砝码的总质量必须大于B及其中砝码的总质量才能完成实验，A从静止下落过程中做加速运动，B同样做加速运动，且二者加速度大小及速度大小始终相同，对B箱与B箱中砝码而言，在该过程中除了重力做功，绳子上的拉力对该整体做正功，因此可知B箱与B箱中砝码整体机械能增加。 【小问2详解】 [1]因A挡住光的时间极短，由平均速度代替A到达F处的瞬时速度，可得 [2]对A根据速度与位移的关系有 联立解得 【小问3详解】 对A、B及砝码组成的系统整体由牛顿第二定律有 整理得 结合图像可得 ， 联立解得 三、计算题：本题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 15. 有人设想：可以在飞船从运行轨道进入返回地球程序时，借飞船需要减速的机会，发射一个小型太空探测器，从而达到节能的目的。如图所示，飞船在圆轨道I上绕地球飞行，其轨道半径为地球半径的k倍（k>1）。当飞船通过轨道I的A点时，飞船上的发射装置短暂工作，将探测器沿飞船原运动方向射出，并使探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，而飞船在发射探测器后沿椭圆轨道Ⅱ向前运动，其近地点B到地心的距离近似为地球半径R。以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变。已知地球表面的重力加速度为g。求： （1）飞船在轨道I运动的速度大小； （2）若规定两质点相距无限远时引力势能为零，则质量分别为M、m的两个质点相距为r时的引力势能Ep=﹣，式中G为引力常量。探测器被射出后的运动过程中，动能和引力势能之和保持不变。求：探测器刚离开飞船时的速度大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【分析】 【详解】(1)在轨道Ⅰ上，万有引力提供向心力 地球表面的物体满足 联立解得 (2)探测器在轨道Ⅰ上时的引力势能为 由动能和引力势能之和保持不变得 因 联立解得 16. 如图，单杠比赛中运动员身体保持笔直绕杠进行双臂大回环动作，此过程中运动员以单杠为轴做圆周运动，重心到单杠的距离始终为d=1m。当运动员重心运动到A点时，身体与竖直方向间的夹角为α，此时双手脱离单杠，此后重心经过最高点B时的速度，最后落到地面上，C点为落地时重心的位置。已知A、B、C在同一竖直平面内，运动员的质量m＝60kg，A、C两点间的高度差h=1.2m，重力加速度，，，忽略空气阻力。求： （1）运动员重心在A点时单杠对每只手的拉力大小F； （2）A、C两点间的水平距离L。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）运动员由A到B做斜抛运动，则运动员由A到B水平方向上做匀速直线运动，即 运动员在A点时，设单杠对人的作用力为T，根据牛顿第二定律 解得 则运动员重心在A点时单杠对每只手的拉力大小F为 （2）运动员在A点时竖直方向的分速度为 运动员由A到C点在竖直方向上做竖直上抛运动，取竖直向上为正方向，则 解得 在水平方向上匀速直线运动，则 17. 如图甲所示的装置由粒子直线加速器、偏转电场和荧光屏三部分组成。其中直线加速器由n个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连、序号为0的金属圆板中央有一自由电子由静止开始运动。圆筒长度经设计，可使电子运动到圆筒与圆筒之间各间隙中都能恰好使静电力方向跟电子运动方向相同而不断被加速。忽略电子通过圆筒间隙的时间。 偏转电场由两块相同的平行金属板A与B组成，板长和板间距均为，两极板间的电压，两板间的电场可视为匀强电场。距两极板右侧侧竖直放置一足够大的荧光屏。电子自直线加速器射出后，沿两板的中心线PO射入偏转电场，并可从另一侧射出，最后打到荧光屏上。已知电子的质量为，电荷量为 ，交变电源电压的绝对值为，周期为T。不考虑电子的重力。求： （1）电子经圆筒间电场加速后速度的大小； （2）第7个金属圆筒的长度； （3）由第7金属圆筒射出的电子进入偏转电场，偏转电场两极板间的电压可在之间调节，求电子打到荧光屏上径迹的长度d。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，电子在圆筒间电场加速，由动能定理有 解得 （2）根据题意可知，要想电子每次经过电场时均加速，则需要电子在金属圆筒内运动的时间等于交流电周期的一半，设电子在第7个金属圆筒内运动的速度为，由动能定理有 解得 则第7个金属圆筒的长度为 （3）根据题意，设转电场两极板间的电压为时，电子不能飞出偏转电场，电子在偏转电场中做类平抛运动，竖直方向上有 水平方向上有 联立解得 即当时，电子恰好从偏转电场中飞出，打到荧光屏上距离最远，由类平抛运动规律，结合几何关系可得 解得 则子打到荧光屏上径迹的长度为 18. 如图所示，水平轨道与光滑的竖直圆轨道底部平滑连接，每个圆轨道的进口与出口稍微错开，圆轨道的顶端都有一个缺口，关于通过圆轨道中心O的竖直线对称，已知圆轨道的半径都为R，第一个圆轨道缺口圆心角，且 ，以后每个圆轨道缺口圆心角依次减小10°，即 ， ， ……，AB段水平轨道光滑，长度为2.5R，连接之后每两个圆轨道之间的水平轨道出口、进口处有一段长度为R的光滑水平轨道，两段光滑轨道用一段长度合适的粗糙水平轨道连接，动摩擦因数为0.02。现一质量为m的小球从A点由静止开始在水平恒力 的作用下开始运动，当小球到达B点时撤去恒力F，重力加速度为g。求： （1）小球经过点时对轨道压力的大小； （2）通过计算说明小球能否从点飞过缺口，并从点无碰撞的经过点回到圆轨道； （3）通过调节两个圆轨道间粗糙水平部分的长度，保证每次小球飞过下一个圆轨道的缺口后能无碰撞地经过飞出的对称点回到圆轨道，问总共最多能设计出几个符合这样要求的圆轨道，并求出所有圆轨道间粗糙水平轨道的总长度。 【答案】（1） ；（2）小球能从点飞过缺口，并从点无碰撞的经过点回到圆轨道；（3）4， 【解析】 【详解】（1）设小球在点的速度大小为，小球从A点运动到点，根据动能定理 解得 小球在点时，根据牛顿第二定律 解得 根据牛顿第三定律，小球对轨道压力等于轨道对小球的支持力，即 （2）小球从点飞出后，做斜抛运动，在竖直方向 小球下落到与点同一水平高度的时间为 则，在水平方向 此过程中，小球的水平位移为 联立，解得 点和点的距离为 所以，小球能从点飞过缺口，并从点无碰撞的经过点回到圆轨道； （3）设总共最多能设计出n个符合这样要求的圆轨道，由（2）同理可得 设此过程克服摩擦力做功为W，根据动能定理 联立，解得 当W取极大值时，克服摩擦力做功最多，经过符合这样要求的圆轨道最多，由数学知识可得，当 即，当 时，符合这样要求的圆轨道最多，此时 此时，克服摩擦力做功最多为 根据动能定理 解得，所有圆轨道间粗糙水平轨道的总长度为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北大新世纪邹城实验学校2024年第二学期期末考试 物理试题 (考试时间：90分钟 总分：100分) 注意事项： 1．答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的准考证号、姓名、考场号和座位号填写在答题卡上。用 2B 铅笔在“考场号”和“座位号”栏相应位置填涂自己的考场号和座位号。将条形码粘贴在答题卡“条形码粘贴处”。 2．作答选择题时，选出每小题答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。 3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。 4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 航天员在空间站进行第二次太空授课时，演示了水油分离实验：在失重环境下水油分层现象消失，通过旋转产生“离心力”实现分层。实验过程为：用细绳系住小瓶并使小瓶绕细绳一端做圆周运动，做成一个“人工离心机”成功将瓶中混合的水和食用油分离，水和油分离后，小瓶经过如图两个位置时，（油的密度小于水的密度）下列判断正确的是（　　） A. a、d部分是油 B. a、d部分是水 C. b、d部分是油 D. b、d部分是水 2. 某新型自行车，采用如图甲所示的无链传动系统，利用圆锥齿轮 轴交，将动力传至后轴，驱动后轮转动，杜绝了传统自行车“掉链子”问题。图乙是圆锥齿轮 轴交示意图，其中A是圆锥齿轮转轴上的点，B、C分别是两个圆锥齿轮边缘上的点，两个圆锥齿轮中心轴到A、B、C三点的距离分别记为、和（）。下列有关物理量之间的大小关系的表述中正确的是（ ） A. C点与A点的角速度 B. B点与C点的角速度 C. B点与A点的线速度 D. B点和C点的线速度 3. 火星的公转轨道是半径1.5个AU的圆（）。中国发射的天问一号成功着陆火星，它在地火转移轨道上的运动符合开普勒三定律，天问一号在转移轨道上时，它与太阳连线在单位时间内扫过的面积为S，地球与太阳连线在单位时间内扫过的面积为，火星与太阳连线在单位时间内扫过的面积为。则（ ） A. B. C. D. 4. 如图所示，无人机拍摄静止的汽车时，在水平面内绕汽车正上方某点做匀速圆周运动。若无人机的质量为m，轨道平面距汽车的竖直高度为h，无人机与汽车间的距离为r，无人机飞行时的线速度大小为v。无人机和汽车均视为质点，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A. 无人机的向心加速度大小为 B. 无人机受到的合力大小为mg C. 无人机做圆周运动所需的向心力由空气作用力和重力的合力提供 D. 无人机受到空气的作用力小于mg 5. 如图所示，穿戴屏蔽服的电力工作人员在几百万伏的高压电线上进行带电作业，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后做成的服装，下列说法正确的是（　　） A. 金属材料编织成的布不易被拉破 B. 屏蔽服也可以用绝缘材料替代金属材料制作 C. 电工穿上屏蔽服进行带电作业时，体内电势为零 D. 电工穿上屏蔽服进行带电作业时，体内电场强度为零 6. 如图所示，水平天花板下方固定一光滑小定滑轮O，在定滑轮的正下方C处固定一带正电的点电荷，不带电的小球A与带正电的小球B通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止， 。若B球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），在B球到达O点正下方前，下列说法正确的是（  ） A. A球的质量大于B球的质量 B. 此过程中A球保持静止状态 C. 此过程中点电荷对B球的库仑力逐渐增大 D. 此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐渐减小 7. 奥陌陌是人类发现的第一个来自太阳系之外的星际物体。它于2017年被观测到。由于其飞行轨迹几乎垂直于太阳系中行星的轨道平面，天文学家们很快就确定它来自太阳系之外。奥陌陌的飞行轨迹如图所示，其中N点是奥陌陌飞行轨迹中距离太阳最近的点，P点为地球绕太阳运行轨道上的一点，且N点离太阳的距离比P点离太阳的距离更近。若在太阳系内只考虑太阳引力作用，则下列说法正确的是（　　） A. 奥陌陌从Q点飞向N点的过程中，动能逐渐增大 B. 在相等时间内，奥陌陌、地球与太阳中心的连线扫过的面积一定相等 C. 奥陌陌在N点的速度可能小于第三宇宙速度16.7km/s D. 奥陌陌在N点的加速度不一定大于地球在P点的加速度 8. 某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示。将电容器与静电计组成回路，P点为极板间的一点。可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（可动电极不会到达P点）。若极板上电荷量保持不变，则下列说法正确的是（　　） A. 风力越大，电容器电容越小 B. 风力越大，极板间电场强度越大 C. 风力越大，P点的电势越小 D. 风力越大，静电计指针张角越大 9. 如图甲、乙所示为自行车气嘴灯，气嘴灯由接触式开关控制，其结构如图丙所示，弹簧一端固定在顶部，另一端与小物块P连接，当车轮转动的角速度达到一定值时，P拉伸弹簧后使触点A、B接触，从而接通电路使气嘴灯发光。触点B与车轮圆心距离为R，车轮静止且气嘴灯在最低点时触点A、B距离为d，已知P与触点A的总质量为m，弹簧劲度系数为k，重力加速度大小为g，不计接触式开关中的一切摩擦，小物块P和触点A、B均视为质点，则（　　） A. 要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为 B. 要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为 C. 要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为 D. 要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为 10. 如图是滚筒式静电分选器的原理图，导体滚筒C和放电针G分别接于直流电源的正、负板，并令C接地。放电针G与滚筒C间施加高压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。 颗粒直接掉落在F盘， 颗粒被刮板D刮落到E盘。下列说法正确的是（　　） A. 两种颗粒都具有良好的导电性 B. 两种颗粒都具有良好的绝缘性 C. 在分选过程中，两种颗粒都带负电 D. 对调G、C间的极性，分离器仍能正常工作 11. 如图甲所示，配重式抛石机出现于战国初期，是围攻和防守要塞的重要器械。抛石机可简化为图乙，质量为的石块装在长臂末端的弹袋中，质量为的配重安装于短臂的末端，初始时长臂被固定，抛石机静止，杠杆与水平面的夹角。释放杠杆，配重下落，带动杠杆自由转动，当长臂转到竖直位置时，杠杆被制动而停止，石块以的速度被水平抛出。已知长臂的长度 ，不计一切摩擦和杠杆质量，取重力加速度大小。对于从释放杠杆到石块飞出的过程，下列说法正确的是（　　） A. 石块增加的机械能为 B. 石块受到的合力对石块做的功为 C. 短臂的长度为 D. 配重增加的动能为 12. 点电荷A、B、C固定在平面内，A、B位于x轴上和处，C位于y轴上处，如图所示，已知在原点O处的电场方向沿y轴正方向，点电荷A的电荷量为，点电荷B、C的电荷量大小相等，下列说法错误的是（　　） A. 点电荷A、B带同种电荷 B. 点电荷B的带电量为 C. 一个带负电的试探电荷沿直线从O点运动到P点，电势能始终保持不变 D. 一个带负电的试探电荷沿直线从O点运动到P点，电势能先减小再增大 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共2小题，共15分。 13. 某同学设计了一个探究向心力F的大小与角速度大小 和半径r之间关系的实验。选一根圆珠笔杆，取一根尼龙细线，一端系一个小钢球，质量为m；另一端穿过圆珠笔杆，吊上若干质量相同的钩码，质量为M，如图甲所示。调节尼龙细线，使小钢球距圆珠笔杆的顶口（笔尖部）的线长为L。握住圆珠笔杆，并在该同学头部的上方尽量使小钢球稳定在一个水平面内做匀速圆周运动（细线上拉力近似等于小钢球所需的向心力），用秒表记录物块运动n圈的时间为。 （1）小钢球做匀速圆周运动的角速度____（用题目给出的符号表示）。 （2）保持水平部分尼龙细线的长度L不变，在下方增加质量为M的钩码，发现此时钢球匀速转动的角速度 为原来的____倍。 （3）保证钢球的质量m、圆珠笔杆的顶口（笔尖部）的线长为L不变，得到钢球转动的角速度平方与钩码重力的关系图像，其中正确的是图____（填“乙”或“丙”）。 14. 高一年级某班实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示。其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计）。另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量的砝码。 （1）在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，B箱与B箱中砝码的整体机械能是_______（选填“增加”、“减少”或“守恒”）的。 （2）测得遮光条通过光电门的时间为，根据所测数据计算得到，A箱通过光电门的速度大小_______，下落过程中的加速度大小_______（结果均用d、、h等表示） （3）改变m，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出图像如图乙所示，可得A的质量_____。（取重力加速度大小，计算结果中保留两位有效数字） 三、计算题：本题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 15. 有人设想：可以在飞船从运行轨道进入返回地球程序时，借飞船需要减速的机会，发射一个小型太空探测器，从而达到节能的目的。如图所示，飞船在圆轨道I上绕地球飞行，其轨道半径为地球半径的k倍（k>1）。当飞船通过轨道I的A点时，飞船上的发射装置短暂工作，将探测器沿飞船原运动方向射出，并使探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，而飞船在发射探测器后沿椭圆轨道Ⅱ向前运动，其近地点B到地心的距离近似为地球半径R。以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变。已知地球表面的重力加速度为g。求： （1）飞船在轨道I运动的速度大小； （2）若规定两质点相距无限远时引力势能为零，则质量分别为M、m的两个质点相距为r时的引力势能Ep=﹣，式中G为引力常量。探测器被射出后的运动过程中，动能和引力势能之和保持不变。求：探测器刚离开飞船时的速度大小。 16. 如图，单杠比赛中运动员身体保持笔直绕杠进行双臂大回环动作，此过程中运动员以单杠为轴做圆周运动，重心到单杠的距离始终为d=1m。当运动员重心运动到A点时，身体与竖直方向间的夹角为α，此时双手脱离单杠，此后重心经过最高点B时的速度，最后落到地面上，C点为落地时重心的位置。已知A、B、C在同一竖直平面内，运动员的质量m＝60kg，A、C两点间的高度差h=1.2m，重力加速度，，，忽略空气阻力。求： （1）运动员重心在A点时单杠对每只手的拉力大小F； （2）A、C两点间的水平距离L。 17. 如图甲所示的装置由粒子直线加速器、偏转电场和荧光屏三部分组成。其中直线加速器由n个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连、序号为0的金属圆板中央有一自由电子由静止开始运动。圆筒长度经设计，可使电子运动到圆筒与圆筒之间各间隙中都能恰好使静电力方向跟电子运动方向相同而不断被加速。忽略电子通过圆筒间隙的时间。 偏转电场由两块相同的平行金属板A与B组成，板长和板间距均为，两极板间的电压，两板间的电场可视为匀强电场。距两极板右侧侧竖直放置一足够大的荧光屏。电子自直线加速器射出后，沿两板的中心线PO射入偏转电场，并可从另一侧射出，最后打到荧光屏上。已知电子的质量为，电荷量为 ，交变电源电压的绝对值为，周期为T。不考虑电子的重力。求： （1）电子经圆筒间电场加速后速度的大小； （2）第7个金属圆筒的长度； （3）由第7金属圆筒射出的电子进入偏转电场，偏转电场两极板间的电压可在之间调节，求电子打到荧光屏上径迹的长度d。 18. 如图所示，水平轨道与光滑的竖直圆轨道底部平滑连接，每个圆轨道的进口与出口稍微错开，圆轨道的顶端都有一个缺口，关于通过圆轨道中心O的竖直线对称，已知圆轨道的半径都为R，第一个圆轨道缺口圆心角，且 ，以后每个圆轨道缺口圆心角依次减小10°，即 ， ， ……，AB段水平轨道光滑，长度为2.5R，连接之后每两个圆轨道之间的水平轨道出口、进口处有一段长度为R的光滑水平轨道，两段光滑轨道用一段长度合适的粗糙水平轨道连接，动摩擦因数为0.02。现一质量为m的小球从A点由静止开始在水平恒力 的作用下开始运动，当小球到达B点时撤去恒力F，重力加速度为g。求： （1）小球经过点时对轨道压力的大小； （2）通过计算说明小球能否从点飞过缺口，并从点无碰撞的经过点回到圆轨道； （3）通过调节两个圆轨道间粗糙水平部分的长度，保证每次小球飞过下一个圆轨道的缺口后能无碰撞地经过飞出的对称点回到圆轨道，问总共最多能设计出几个符合这样要求的圆轨道，并求出所有圆轨道间粗糙水平轨道的总长度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $