高一下学期物理期末考试模拟测试-2024-2025学年高一物理下学期期末考点大串讲（教科版2019）

高一下学期物理期末考试模拟测试 一、单选题 1．2025年春季，邛海湿地公园的郁金香花竞相绽放，彩色的郁金香花海吸引无数游人纷至沓来，成为春日西昌最红打卡地。电视台摄制组为了拍到更广、更美的景色，采用了无人机拍摄的方法。现通过传感器将某台无人机拍摄的飞行过程转化为水平方向速度vx及竖直方向的速度vy与飞行时间t的关系图像，如图甲、乙所示，取竖直向上和水平向前为正方向。图甲中2s~5s段图像平行于t轴，则下列说法正确的是（　　） A．0~2s内，无人机做匀加速曲线运动 B．t=2s时，无人机速度为4m/s C．t=2s时，无人机运动到最高点 D．0~5s内，无人机的位移大小为 2．如图所示，将小铁球从一定高度以垂直于竖直墙面的初速度水平抛出，房间内有水平平行光垂直照射墙面，在小铁球运动的过程中，墙面上形成了一个竖直向下运动的阴影。下列关于此阴影的说法正确的是（　　） A．做自由落体运动 B．做匀速直线运动 C．做加速度增大的加速直线运动 D．做加速度减小的加速直线运动 3．2025年蛇年春节联欢晚会的《秧BOT》节目引人注目，身着传统花布棉袄的机器人方阵进行秧歌舞表演，如图甲所示。当机械人的机械臂转手绢稳定时，手绢上a、b两点在同一平面内绕O点做匀速圆周运动，O、b两点间的距离较小，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．a点的线速度比b点的小 B．a点的周期比b点的小 C．a点的角速度比b点的大 D．a点的加速度比b点的大 4．游乐场内有一种叫“空中飞椅”的游乐项目，静止时的状态可简化为如图所示。左边绳长大于右边绳长，左边人与飞椅的总质量大于右边人与飞椅的总质量。当匀速转动时，下列四幅图可能的状态为（　　） A． B． C． D． 5．节气是指二十四个时节和气候，是中国古代订立的一种用来指导农事的补充历法，早在《淮南子》中就有记载。现行二十四节气划分是以地球和太阳的连线每扫过定为一个节气，如图所示为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球在近日点附近。根据下图，下列说法正确的是（    ） A．地球受太阳的引力“芒种”时比“小满”时大 B．“芒种”到“小暑”的时间间隔比“大雪”到“小寒”的短 C．“立春”时地球公转的加速度大于“立秋”时地球公转的加速度 D．地球自转周期的平方与轨道半长轴三次方的比值是一个仅与太阳质量有关的常数 6．假设地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其运行周期与轨道半径的关系如图所示，图中1和2分别为我国空间站“天和”核心舱、卫星导航系统中某颗地球同步卫星所对应的数据。引力常量为G。下列说法正确的是（　　） A．核心舱与地球同步卫星的向心力大小之比为 B．核心舱与地球同步卫星的向心加速度大小之比为 C．核心舱与地球同步卫星的周期之比为 D．核心舱与地球同步卫星的速率之比为 7．2021年10月25日，如图甲所示的全球最大“上回转塔机”成功首发下线，又树立了一面“中国高端制造”的新旗帜。若该起重机某次从t=0时刻由静止开始向上提升质量为m的物体，其a-t图像如图乙所示，t1时刻达到额定功率，t1~t2时间内起重机保持额定功率运动，重力加速度为g，不计其它阻力，下列说法正确的是（　　） A．0~t1时间内物体处于失重状态 B．t1~t2时间内物体做减速运动 C．0~t1时间内重力对物体做功为 D．t1~t2时间内起重机额定功率为 8．如图所示，等边三角形ABC的三个角上固定着三个等量同种的点电荷，此时，在AC边的中点D的电场强度大小为E。现将固定在A点的点电荷撤去，则D点的电场强度大小变为（　　） A． B． C．4E D．2E 9．细胞电转染的原理简化如图所示，两带电的平行金属板间，由于细胞的存在形成如图所示的电场。其中实线为电场线，关于轴对称分布。虚线为带电的外源DNA进入细胞膜的轨迹，、为轨迹上的两点，点与点关于轴对称，下列说法正确的是（    ） A．、两点的电场强度相同 B．点的电势与点的电势相等 C．DNA分子在点的加速度比在点小 D．DNA分子在点的电势能比在点小 10．电容热膨胀检测仪的简化结构如图所示，电容器的下极板可随测量材料的高度变化而上下移动．现将待测材料平放在加热器上进行加热，闭合开关S，材料向上膨胀的过程中（　　） A．电容器的电容减小 B．电容器极板间电场减小 C．电容器所带电荷量增加 D．电流从b→a通过电流计 二、多选题 11．如图甲所示，一艘正在进行顺时针急转弯训练的航母，运动轨迹可视作半径为R的水平圆周。航母在圆周运动中，船身发生了向外侧倾斜，甲板法线与竖直方向夹角为θ，船体简图如图乙所示。一质量为m的小物块放在甲板上，恰能与甲板保持相对静止，两者之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A．小物块受的摩擦力大于 B．小物块受的支持力大于 C．航母的航速为 D．航母的航速为 12．2024年10月30日，神舟十九号发射成功。如图所示，神舟十九号载人飞船先进入椭圆轨道II，某次通过A点时启动发动机，使其进入圆形轨道I，两轨道相切于A点。地球质量为M，神舟十九号质量为m（认为不变），引力常量为G。规定距离地球无限远点为零势能点，飞船与地球之间的引力势能可表示为，其中r为飞船到地心之间的距离。已知A、B两点到地心距离分别为和，下列说法正确的是（　　） A．神舟十九号在轨道Ⅱ上B点的动能等于 B．神舟十九号在轨道Ⅱ上A点的动能小于 C．神舟十九号在轨道Ⅱ上A点的机械能等于 D．神舟十九号在轨道Ⅰ上A点的机械能等于 13．如图甲所示为避险车道，用于车辆在刹车失灵时进行减速避险，其简化模型如图乙所示。一辆质量为m的货车刹车失灵后冲上避险车道，经过A点时速度大小为，到达C点时速度恰好减小为0，B点为AC中点，AC两点高度差为h，货车从A到C的运动视为匀变速运动，重力加速度大小为g，则货车（　　） A．从A到C的过程中，机械能减少了 B．从A到C的过程中，机械能减少了 C．从A到B与从B到C所用的时间之比 D．从A到B与从B到C所用的时间之比 14．对一静止在水平地面上的物体（可视为质点）施加一竖直向上的恒力，物体上升至一定高度时撤去力。物体向上运动过程中，其机械能随距地面高度变化的关系如图所示。已知物体所受阻力大小恒定，物体上升的最大高度为，重力加速度为，则下列说法正确的是（    ） A．物体质量为 B．物体质量为 C．物体所受阻力大小为 D．物体所受阻力大小为 三、实验题 15．利用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。某实验小组利用其来探究平抛运动的特点，设计原理图如图甲所示，物体A从O点水平抛出做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声-红外接收装置B。B盒装有、两个超声-红外接收器（处于O点正下方），并与计算机相连。、各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离，进而确定物体A的位置，通过计算机可以即时给出A的坐标。试回答下列问题： (1)为了使计算机描出的物体做平抛运动轨迹更加准确，物体A应挑选（　　） A．体积大的木球 B．体积小的钢球 C．体积小的木球 (2)如图甲所示，某实验小组让物体A在图示位置同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，以抛出点O为坐标原点建立坐标系，若还测出了O点到、的距离，重力加速度未知，则由题中条件可以求出（　　） A．物体A的初速度 B．物体A的位置坐标 C．物体A的运动时间 D．物体A此时的速度方向 (3)以物体A的初速度方向为轴方向，竖直向下的方向为轴方向，在某次实验中计算机描出的平抛运动的轨迹如图乙所示，数据的采集频率为25Hz。由图乙轨迹图线分析可知，物体A平抛的初速度大小为 （结果保留2位有效数字）；该实验测得当地的重力加速度偏小，可能的原因是 。 16．某同学用如图1所示的实验装置验证系统机械能守恒定律。实验操作步骤如下： ①用天平测出滑块和遮光条的质量M、钩码的质量m； ②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块； ③测量遮光条中点与光电门光源之间距离L及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间t； ④重复以上实验多次。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： (1)下列关于该实验的说法正确的是 。 A．本实验的研究对象仅是滑块 B．实验中不需要保证m远小于M C．滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等 D．本实验可以不用测量M和m (2)某同学测量得消块和遮光条的质量M=390.0g、钩码的质量m=120.0g、遮光条宽度d=0.50cm，某次实验中滑块静止时遮光条中点与光电门光源之间距离L=75.00cm，遮光条遮光时间t=3.35ms，当地重力加速度。遮光条通过光电门时v= m/s，测量过程中系统重力垫能的减少量 J（均保留三位有效数字） (3)另一同学改变遮光条中点与光电门光源之间距离L，记录每次遮光条遮光时间t，重复以上实验多次，作出如图2所示图像，如果图像斜率k= （物理量用题中所给字母表示），则可验证系统机械能守恒。 (4)经过多次实验，发现图像斜率总是小于（3）中所求的理论值，造成这种结果的可能原因是 。 A．系统运动过程中受空气阻力影响 B．滑轮和细绳之间存在摩擦 C．没有考虑动滑轮的机械能变化 D．选取的遮光条宽度过宽 四、解答题 17．如图所示，半径R = 1m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一侧端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角θ = 37°，另一点C为轨道的最低点。质量为m = 1kg的小球（可视为质点）从空中A点以v0=3m/s的水平初速度抛出，恰好从圆弧轨道的B端沿切线方向进入圆轨道BC。不计空气阻力，已知g = 10m/s2，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8，求： (1)小球在B点时的速度大小； (2)小球到C点时受到的圆弧轨道的支持力大小。 18．如图所示，半径为的四分之一光滑圆弧轨道BC固定在竖直面内，圆弧轨道的最低点与水平面相切于点。质量为的小物块从水平面上的点开始始终受斜向右上方、与水平面夹角为的恒力，使物块从静止开始运动。已知，物块与水平面间的动摩擦因数为，点到点间的距离为，重力加速度大小取，物块大小不计，求（结果可带根号）： (1)物块在水平面上运动的加速度大小； (2)物块从运动到的时间； (3)物块在圆弧面上运动的最大动能及相应位置。 19．如图所示，空间直角坐标系Oxyz中，Oz方向竖直向上，M点坐标为，N点坐标为，H点坐标为。已知质量为m、电荷量为q的带正电小球以初速度从N点沿y轴正方向分别射入三种不同情况的复合场（均未画出）。小球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为g。 (1)情况Ⅰ：在原点O固定一电荷量未知的负点电荷，小球能运动到M点，求小球到达M点的动能； (2)情况Ⅱ：空间同时存在沿z轴正方向、场强大小的匀强电场和沿x轴正方向的匀强磁场，小球能运动到H点，求小球从N到H的运动时间t； (3)情况Ⅲ：空间同时存在沿z轴正方向、场强大小的匀强电场和从N指向M方向的匀强磁场，小球能运动到M点，求磁感应强度的最小值。 20．如图所示，空间坐标系中，在区域内存在沿轴正方向的匀强电场（大小未知），区域内存在沿轴负方向的匀强磁场（大小未知），在处垂直轴的平面内区域有一荧光屏。一质量为、电荷量为的正电粒子从坐标为的点在平面内进入电场区域，从点沿轴正方向以速度进入磁场区域。已知点的坐标为，粒子重力不计。求电场强度的大小。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高一下学期物理期末考试模拟测试 一、单选题 1．2025年春季，邛海湿地公园的郁金香花竞相绽放，彩色的郁金香花海吸引无数游人纷至沓来，成为春日西昌最红打卡地。电视台摄制组为了拍到更广、更美的景色，采用了无人机拍摄的方法。现通过传感器将某台无人机拍摄的飞行过程转化为水平方向速度vx及竖直方向的速度vy与飞行时间t的关系图像，如图甲、乙所示，取竖直向上和水平向前为正方向。图甲中2s~5s段图像平行于t轴，则下列说法正确的是（　　） A．0~2s内，无人机做匀加速曲线运动 B．t=2s时，无人机速度为4m/s C．t=2s时，无人机运动到最高点 D．0~5s内，无人机的位移大小为 【答案】D 【解析】A．0~2s内，x方向做初速度为vx0=1m/s，加速度为 的匀加速运动；y方向做初速度为vy0=1m/s，加速度为 的匀加速运动，因合初速度和合加速度共线，则合运动为匀加速直线运动，即无人机做匀加速直线运动，选项A错误； B．t=2s时，无人机的水平速度和竖直速度均为2m/s，可知速度为 选项B错误； C．0~4s内无人机的竖直速度一直为正值，可知t=2s时，无人机还没有运动到最高点，选项C错误； D．0~5s内，无人机的位移水平位移 竖直位移 则合位移大小为 选项D正确。 故选D。 2．如图所示，将小铁球从一定高度以垂直于竖直墙面的初速度水平抛出，房间内有水平平行光垂直照射墙面，在小铁球运动的过程中，墙面上形成了一个竖直向下运动的阴影。下列关于此阴影的说法正确的是（　　） A．做自由落体运动 B．做匀速直线运动 C．做加速度增大的加速直线运动 D．做加速度减小的加速直线运动 【答案】A 【解析】在小铁球运动的过程中，墙面上形成了一个竖直向下运动的阴影，阴影的运动与小球在竖直方向的分运动具有相同的运动情况，由于小球做平抛运动，竖直做自由落体运动，所以阴影做自由落体运动。 故选A。 3．2025年蛇年春节联欢晚会的《秧BOT》节目引人注目，身着传统花布棉袄的机器人方阵进行秧歌舞表演，如图甲所示。当机械人的机械臂转手绢稳定时，手绢上a、b两点在同一平面内绕O点做匀速圆周运动，O、b两点间的距离较小，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．a点的线速度比b点的小 B．a点的周期比b点的小 C．a点的角速度比b点的大 D．a点的加速度比b点的大 【答案】D 【解析】BC．手绢上a、b两点在同一平面内绕O点做匀速圆周运动，则a、b两点的角速度相等，周期相等，故BC错误； AD．根据， 由于O、b两点间的距离较小，可知a点的线速度比b点的大，a点的加速度比b点的大，故A错误，D正确。 故选D。 4．游乐场内有一种叫“空中飞椅”的游乐项目，静止时的状态可简化为如图所示。左边绳长大于右边绳长，左边人与飞椅的总质量大于右边人与飞椅的总质量。当匀速转动时，下列四幅图可能的状态为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】对飞椅和人整体受力分析可知 解得 由于左边绳长大于右边绳长，则有左边角度大，即有 故选A。 5．节气是指二十四个时节和气候，是中国古代订立的一种用来指导农事的补充历法，早在《淮南子》中就有记载。现行二十四节气划分是以地球和太阳的连线每扫过定为一个节气，如图所示为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球在近日点附近。根据下图，下列说法正确的是（    ） A．地球受太阳的引力“芒种”时比“小满”时大 B．“芒种”到“小暑”的时间间隔比“大雪”到“小寒”的短 C．“立春”时地球公转的加速度大于“立秋”时地球公转的加速度 D．地球自转周期的平方与轨道半长轴三次方的比值是一个仅与太阳质量有关的常数 【答案】C 【解析】A．根据万有引力定律，芒种时地球离太阳距离比小满时离太阳距离大，故受太阳引力小，故A错误； B．芒种到小暑地球到太阳平均距离大于大雪到小寒的平均距离，由面积定律可知，平均速率小，时间长，故B错误； C．根据万有引力定律提供向心力有，立春时地球离太阳距离小于立秋时地球离太阳距离，故加速度大，故C正确； D．根据开普勒第三定律，地球公转周期与轨道半长轴三次方比是常数，故D错误。 故选C。 6．假设地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其运行周期与轨道半径的关系如图所示，图中1和2分别为我国空间站“天和”核心舱、卫星导航系统中某颗地球同步卫星所对应的数据。引力常量为G。下列说法正确的是（　　） A．核心舱与地球同步卫星的向心力大小之比为 B．核心舱与地球同步卫星的向心加速度大小之比为 C．核心舱与地球同步卫星的周期之比为 D．核心舱与地球同步卫星的速率之比为 【答案】B 【解析】A．由于核心舱与地球同步卫星的质量未知，因此不能确定它们做圆周运动的向心力大小之比，故A错误； B．由题图可知，、 根据 可得 核心舱与地球同步卫星的向心加速度大小之比为，故B正确； C．根据开普勒第三定律可知，核心舱与地球同步卫星的周期之比 故C错误； D．根据 可得 核心舱与地球同步卫星的速率之比 故D错误。 故选B。 7．2021年10月25日，如图甲所示的全球最大“上回转塔机”成功首发下线，又树立了一面“中国高端制造”的新旗帜。若该起重机某次从t=0时刻由静止开始向上提升质量为m的物体，其a-t图像如图乙所示，t1时刻达到额定功率，t1~t2时间内起重机保持额定功率运动，重力加速度为g，不计其它阻力，下列说法正确的是（　　） A．0~t1时间内物体处于失重状态 B．t1~t2时间内物体做减速运动 C．0~t1时间内重力对物体做功为 D．t1~t2时间内起重机额定功率为 【答案】D 【解析】A．0~t1时间内物体向上加速运动，则物体处于超重状态，故A错误； B．t1~t2时间内物体做加速度减小的加速运动，故B错误； C．0~t1时间内重力对物体做功为 故C错误； D．t1~t2时间内起重机额定功率为 故D正确。 故选D。 8．如图所示，等边三角形ABC的三个角上固定着三个等量同种的点电荷，此时，在AC边的中点D的电场强度大小为E。现将固定在A点的点电荷撤去，则D点的电场强度大小变为（　　） A． B． C．4E D．2E 【答案】A 【解析】设等边三角形的边长为，点电荷的电量为，因A、C两点电荷在D点的场强抵消，则D点的合场强为 将固定在A点的点电荷撤去后，C处的点电荷在D点的场强为 则D点的合场强为 故选A。 9．细胞电转染的原理简化如图所示，两带电的平行金属板间，由于细胞的存在形成如图所示的电场。其中实线为电场线，关于轴对称分布。虚线为带电的外源DNA进入细胞膜的轨迹，、为轨迹上的两点，点与点关于轴对称，下列说法正确的是（    ） A．、两点的电场强度相同 B．点的电势与点的电势相等 C．DNA分子在点的加速度比在点小 D．DNA分子在点的电势能比在点小 【答案】C 【解析】A．电场中某点的电场强度的方向为电场线在该点的切线方向，由图可知、两点的电场强度的方向不同，故A错误； B．沿着电场线电势降低，故点的电势低于点的电势，故B错误； C．处的电场线更稀疏，场强更小，由牛顿第二定律可知，分子在点的加速度比在点小，故C正确； D．由轨迹可知，DNA分子由向运动的过程电场力做正功，电势能减小，故DNA分子在点的电势能比在点大，故D错误。 故选C。 10．电容热膨胀检测仪的简化结构如图所示，电容器的下极板可随测量材料的高度变化而上下移动．现将待测材料平放在加热器上进行加热，闭合开关S，材料向上膨胀的过程中（　　） A．电容器的电容减小 B．电容器极板间电场减小 C．电容器所带电荷量增加 D．电流从b→a通过电流计 【答案】C 【解析】AB．材料温度升高，材料膨胀，电容器两板间距减小，根据 可知，电容增大，由于电容器两板电势差不变，根据 所以电容器极板间电场增大，故AB错误； CD．电容器两板电势差不变，根据 极板所带电荷量增加，下板带负电，电流方向为从a至b，故C正确，D错误； 故选C。 二、多选题 11．如图甲所示，一艘正在进行顺时针急转弯训练的航母，运动轨迹可视作半径为R的水平圆周。航母在圆周运动中，船身发生了向外侧倾斜，甲板法线与竖直方向夹角为θ，船体简图如图乙所示。一质量为m的小物块放在甲板上，恰能与甲板保持相对静止，两者之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A．小物块受的摩擦力大于 B．小物块受的支持力大于 C．航母的航速为 D．航母的航速为 【答案】AD 【解析】AB．根据题意可知，小物块做圆周运动，一定受到重力、支持力、摩擦力，通过正交分析法如图所示 水平方向 竖直方向 联立解得 故A正确，B错误； CD．当最大静摩擦力等于滑动摩擦力时，小物块放在甲板上恰能与甲板保持相对静止，满足 结合 联立解得 故C错误，D正确。 故选AD。 12．2024年10月30日，神舟十九号发射成功。如图所示，神舟十九号载人飞船先进入椭圆轨道II，某次通过A点时启动发动机，使其进入圆形轨道I，两轨道相切于A点。地球质量为M，神舟十九号质量为m（认为不变），引力常量为G。规定距离地球无限远点为零势能点，飞船与地球之间的引力势能可表示为，其中r为飞船到地心之间的距离。已知A、B两点到地心距离分别为和，下列说法正确的是（　　） A．神舟十九号在轨道Ⅱ上B点的动能等于 B．神舟十九号在轨道Ⅱ上A点的动能小于 C．神舟十九号在轨道Ⅱ上A点的机械能等于 D．神舟十九号在轨道Ⅰ上A点的机械能等于 【答案】BD 【解析】A．假设神舟十九号在过B点的圆形轨道上运动，由可得 为进入轨道Ⅱ，需要在B点加速提高机械能，所以神舟十九号在轨道Ⅱ上B点的动能，A错误； B．神舟十九号在轨道Ⅰ上A点速度由可得 神舟十九号在轨道Ⅱ上A点的动能小于在轨道Ⅰ上A点的动能，B正确； C．神舟十九号在轨道II上A点的机械能，C错误； D．神舟十九号在A点的引力势能 则神舟十九号在轨道I上A点的机械能等于，D正确。 故选BD。 13．如图甲所示为避险车道，用于车辆在刹车失灵时进行减速避险，其简化模型如图乙所示。一辆质量为m的货车刹车失灵后冲上避险车道，经过A点时速度大小为，到达C点时速度恰好减小为0，B点为AC中点，AC两点高度差为h，货车从A到C的运动视为匀变速运动，重力加速度大小为g，则货车（　　） A．从A到C的过程中，机械能减少了 B．从A到C的过程中，机械能减少了 C．从A到B与从B到C所用的时间之比 D．从A到B与从B到C所用的时间之比 【答案】BC 【解析】AB．选择地面为零势能参考面，可得从A到C的过程中，机械能减少了 故A错误，B正确； CD．利用逆向思维，小车从C到A做初速度为零的匀加速直线运动。根据初速度为零的匀加速直线运，在通过连续相等位移所用时间的比值为 可得 则从A到B与从B到C所用的时间之比 故C正确，D错误。 故选BC。 14．对一静止在水平地面上的物体（可视为质点）施加一竖直向上的恒力，物体上升至一定高度时撤去力。物体向上运动过程中，其机械能随距地面高度变化的关系如图所示。已知物体所受阻力大小恒定，物体上升的最大高度为，重力加速度为，则下列说法正确的是（    ） A．物体质量为 B．物体质量为 C．物体所受阻力大小为 D．物体所受阻力大小为 【答案】AC 【解析】AB．由图像可知，物体上升到最大高度时，动能为零，重力势能为，则 解得物体质量 故A正确，B错误； CD．过程中，由机械能守恒定律可得 解得 故C正确，D错误。 故选AC。 三、实验题 15．利用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。某实验小组利用其来探究平抛运动的特点，设计原理图如图甲所示，物体A从O点水平抛出做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声-红外接收装置B。B盒装有、两个超声-红外接收器（处于O点正下方），并与计算机相连。、各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离，进而确定物体A的位置，通过计算机可以即时给出A的坐标。试回答下列问题： (1)为了使计算机描出的物体做平抛运动轨迹更加准确，物体A应挑选（　　） A．体积大的木球 B．体积小的钢球 C．体积小的木球 (2)如图甲所示，某实验小组让物体A在图示位置同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，以抛出点O为坐标原点建立坐标系，若还测出了O点到、的距离，重力加速度未知，则由题中条件可以求出（　　） A．物体A的初速度 B．物体A的位置坐标 C．物体A的运动时间 D．物体A此时的速度方向 (3)以物体A的初速度方向为轴方向，竖直向下的方向为轴方向，在某次实验中计算机描出的平抛运动的轨迹如图乙所示，数据的采集频率为25Hz。由图乙轨迹图线分析可知，物体A平抛的初速度大小为 （结果保留2位有效数字）；该实验测得当地的重力加速度偏小，可能的原因是 。 【答案】(1)B (2)BD (3) 1.5/1.6/1.7 受空气阻力 【解析】（1）为减小空气阻力对平抛运动的影响，物体应选择体积小、密度大的材质。钢球密度大、体积小，空气阻力相对重力可忽略，故选B。 （2）B．设A点坐标为（x，y），由几何关系可得， 由题意可知，、、、均已知，联立可解得x、y，即可确定物体A的位置坐标，B正确； AC．由平抛位移公式可得， 由于重力加速度g未知，故无法求得运动时间t及初速度v0，AC错误； D．由速度偏角公式可得 由位移偏角公式可得 对比可得 故可确定物体A此时的速度方向，D正确。 故选BD。 （3）[1]数据的采集频率为25Hz，时间间隔为 水平方向为匀速直线运动，图中相邻两个时间间隔内的水平位移为，则初速度 [2]该实验测得当地的重力加速度偏小，原因可能是物体受空气阻力，竖直方向加速度小于。 16．某同学用如图1所示的实验装置验证系统机械能守恒定律。实验操作步骤如下： ①用天平测出滑块和遮光条的质量M、钩码的质量m； ②调整气垫导轨水平，按图连接好实验装置，固定滑块； ③测量遮光条中点与光电门光源之间距离L及遮光条宽度d，将滑块由静止释放，光电门记录遮光条遮光时间t； ④重复以上实验多次。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： (1)下列关于该实验的说法正确的是 。 A．本实验的研究对象仅是滑块 B．实验中不需要保证m远小于M C．滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等 D．本实验可以不用测量M和m (2)某同学测量得消块和遮光条的质量M=390.0g、钩码的质量m=120.0g、遮光条宽度d=0.50cm，某次实验中滑块静止时遮光条中点与光电门光源之间距离L=75.00cm，遮光条遮光时间t=3.35ms，当地重力加速度。遮光条通过光电门时v= m/s，测量过程中系统重力垫能的减少量 J（均保留三位有效数字） (3)另一同学改变遮光条中点与光电门光源之间距离L，记录每次遮光条遮光时间t，重复以上实验多次，作出如图2所示图像，如果图像斜率k= （物理量用题中所给字母表示），则可验证系统机械能守恒。 (4)经过多次实验，发现图像斜率总是小于（3）中所求的理论值，造成这种结果的可能原因是 。 A．系统运动过程中受空气阻力影响 B．滑轮和细绳之间存在摩擦 C．没有考虑动滑轮的机械能变化 D．选取的遮光条宽度过宽 【答案】(1)B (2) 1.49 0.450 (3) (4)C 【解析】（1）A．本实验的研究对象是滑块和钩码组成的系统，故A错误； B．实验中采用气垫导轨验证机械能守恒，不需要保证m远小于M，故B正确； C．从实验装置来看，滑块运动过程中速度大小始终等于钩码速度大小的两倍，故C错误； D．本实验需要验证的是系统的机械能守恒，涉及滑块与钩码动能的增加量与钩码重力势能减少量的比较，需要测量M和m，故D错误。 故选B。 （2）[1]遮光条通过光电门时速度大小为 [2]测量过程中系统重力垫能的减少量 （3）若系统机械能守恒，则有 化简得 则在图像中图像斜率 （4）AB．若系统运动过程中受空气阻力影响或者滑轮和细绳之间存在摩擦，则会导致遮光条通过光电门的速度变小，从而遮光时间t变大，即在相同的释放长度L时，t变大，从而变小，导致图像斜率总是大于（3）中所求的理论值，故AB错误； C．由于滑轮在下滑过程中重力做正功，导致遮光条通过光电门的速度变大，从而遮光时间t变小，即在相同的释放长度L时，t变小，从而变大，因此图像斜率总是小于（3）中所求的理论值，故C正确； D．若选取的遮光条宽度过宽，会导致遮光条通过光电门的时间t变大，即在相同的释放长度L时，t变大，从而变小，导致图像斜率总是大于（3）中所求的理论值，故D错误。 故选C。 四、解答题 17．如图所示，半径R = 1m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一侧端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角θ = 37°，另一点C为轨道的最低点。质量为m = 1kg的小球（可视为质点）从空中A点以v0=3m/s的水平初速度抛出，恰好从圆弧轨道的B端沿切线方向进入圆轨道BC。不计空气阻力，已知g = 10m/s2，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8，求： (1)小球在B点时的速度大小； (2)小球到C点时受到的圆弧轨道的支持力大小。 【答案】(1) (2)67N 【解析】（1）设小球在B点的速度为，题意知在B点小球与圆弧轨道刚好无弹力，则由平抛规律得    解得 （2）设小球在C点时速度为，小球从B到C过程，根据动能定理有 在C点，设轨道对小球弹力为，根据牛顿第二定律有 联立以上得 18．如图所示，半径为的四分之一光滑圆弧轨道BC固定在竖直面内，圆弧轨道的最低点与水平面相切于点。质量为的小物块从水平面上的点开始始终受斜向右上方、与水平面夹角为的恒力，使物块从静止开始运动。已知，物块与水平面间的动摩擦因数为，点到点间的距离为，重力加速度大小取，物块大小不计，求（结果可带根号）： (1)物块在水平面上运动的加速度大小； (2)物块从运动到的时间； (3)物块在圆弧面上运动的最大动能及相应位置。 【答案】(1) (2) (3)当物块运动到圆弧面上，与圆心O的连线与竖直方向夹角为60°时，物块的动能最大 【解析】（1）物块在水平面上运动时，对物块研究， 其中 解得 （2）设物块从运动到的时间为，则 解得 （3）当物块运动到圆弧面上时，由于拉力与重力的合力大小等于，方向斜向右下，与竖直方向成，因此当物块运动到圆弧面上，与圆心的连线与竖直方向夹角为时，物块的动能最大； 根据动能定理 解得 19．如图所示，空间直角坐标系Oxyz中，Oz方向竖直向上，M点坐标为，N点坐标为，H点坐标为。已知质量为m、电荷量为q的带正电小球以初速度从N点沿y轴正方向分别射入三种不同情况的复合场（均未画出）。小球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为g。 (1)情况Ⅰ：在原点O固定一电荷量未知的负点电荷，小球能运动到M点，求小球到达M点的动能； (2)情况Ⅱ：空间同时存在沿z轴正方向、场强大小的匀强电场和沿x轴正方向的匀强磁场，小球能运动到H点，求小球从N到H的运动时间t； (3)情况Ⅲ：空间同时存在沿z轴正方向、场强大小的匀强电场和从N指向M方向的匀强磁场，小球能运动到M点，求磁感应强度的最小值。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）N、M两点电势相等，从N到M电场力做功为零，对小球由动能定理得 解得 （2）小球所受电场力等于重力     如图所示，小球在yOz平面内从N运动到H做匀速圆周运动，O′为轨迹圆圆心，设小球运动的半径为r，由几何关系可得： 解得：、     小球从N到H的运动时间为：     解得 （3）小球将做等距螺旋运动，将小球速度分解到垂直于磁场和平行于磁场的方向 平行磁场方向有：     运动时间： 小球在垂直磁场方向做匀速圆周运动，设周期为T，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律及周期公式，得 粒子运动的周期为 解得 当小球垂直于磁场方向完成一次圆周运动到M点时，磁感应强度有最小值，即     解得 20．如图所示，空间坐标系中，在区域内存在沿轴正方向的匀强电场（大小未知），区域内存在沿轴负方向的匀强磁场（大小未知），在处垂直轴的平面内区域有一荧光屏。一质量为、电荷量为的正电粒子从坐标为的点在平面内进入电场区域，从点沿轴正方向以速度进入磁场区域。已知点的坐标为，粒子重力不计。求电场强度的大小。 【答案】 【解析】由题可知，带电粒子在电场中做类抛体运动，可将运动沿轴和轴进行分解 沿轴方向 沿轴方向 由牛顿第二定律可知 解得 1 学科网（北京）股份有限公司 $$