内容正文:
海口市2025-2026学年度第二学期高一年级期末考试
物理
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 一只可视为质点的蜜蜂沿弯曲轨迹做匀速率运动,蜜蜂在途经M、N、P、Q位置时的速度v和所受合力F,方向如图所示,其中可能正确的是( )
A. M位置 B. N位置 C. P位置 D. Q位置
【答案】B
【解析】
【详解】AD.做曲线运动的物体合外力不为0,且合外力与速度方向不共线,故AD错误;
BC.做曲线运动的物体速度方向沿轨迹的切线方向,受力方向指向轨迹的里侧(轨迹的凹面侧),故B正确,C错误。
故选B。
2. 某科创社团的同学们利用无人机玩“定点抛物”游戏。在无风的环境下,当无人机在水平地面上方以速度水平匀速飞行时,释放一个重物,重物离地高度,空气阻力忽略不计,。下列说法正确的是( )
A. 重物从释放到落地的时间为
B. 落地瞬间重物的速度大小为
C. 重物落地时离释放点的水平距离为
D. 若重物离地高度足够,落地时的速度方向有可能竖直
【答案】C
【解析】
【详解】A.重物释放后做平抛运动,竖直方向上做自由落体运动,根据位移与时间的关系式有
代入数据解得
可知重物从释放到落地的时间为,故A错误;
B.落地瞬间重物在竖直方向的分速度为
代入数据解得
落地瞬间重物的速度大小为
代入数据解得
可知落地瞬间重物的速度大小不等于,故B错误;
C.重物在水平方向上做匀速直线运动,落地时离释放点的水平距离为
代入数据解得
可知重物落地时离释放点的水平距离为,故C正确;
D.重物在水平方向上做匀速直线运动,水平方向速度始终保持不变,由于水平分速度不为零,无论重物离地高度如何,其落地时的速度方向都不可能竖直,故D错误。
故选C。
3. 在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨,如图所示,内外铁轨平面与水平面倾角为,当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压,火车转弯半径为,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 火车转弯时受到重力、轨道的支持力和向心力
B. 该转弯处规定的行驶速度
C. 火车转弯时,实际转弯速度越小越安全
D. 若火车总质量增大,且仍以的速度通过该圆弧轨道,则内轨会受到轮缘的侧向挤压
【答案】B
【解析】
【详解】A.火车转弯时只受到重力和轨道的支持力,向心力是按力的作用效果命名的,不是物体实际受到的某种力,故A错误;
B.当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到侧向挤压,由重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有
解得,故B正确;
C.火车转弯时,若实际速度小于规定速度,重力和支持力的合力大于所需的向心力,火车有向内侧滑动的趋势,内轨会受到轮缘的侧向挤压,所以并不是转弯速度越小越安全,故C错误;
D.由B选项的推导可知,规定的行驶速度与火车的质量无关,若火车总质量增大,仍以的速度通过该圆弧轨道时,重力和支持力的合力恰好能提供向心力,内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压,故D错误。
故选B。
4. 如图,物块A自高处由静止落下,掉落在弹簧顶端后将弹簧压缩至最短,空气阻力不计,下列说法正确的是( )
A. 物块A压缩弹簧的过程中机械能守恒
B. 物块A压缩弹簧的过程中减小的重力势能全部转化为自身的动能
C. 接触弹簧后,物块A的速度一直减小,当将弹簧压缩至最短时速度减小为零
D. 弹簧被压缩至最短时,弹性势能大小等于物体A减小的重力势能
【答案】D
【解析】
【详解】A.物块A压缩弹簧的过程中弹簧对物块的弹力做负功,由功能关系可知,物块机械能一直在减小,故A错误;
B.物块A和弹簧组成的系统只有物块的重力和弹簧的弹力做功,故系统机械能守恒,物块A压缩弹簧的过程中减小的重力势能等于自身增加的动能加弹簧增加的弹性势能,故B错误;
C.接触弹簧后,物块A受到的弹力先小于重力,加速下降,当弹力与重力平衡时,物块速度达到最大,后继续压缩弹簧过程中,弹力大于重力,物块减速下降,当速度减小为零时将弹簧压缩至最短,故C错误;
D.由系统机械能守恒得,弹簧被压缩至最短时,弹性势能大小等于物体A减小的重力势能,故D正确。
故选D。
5. 如图是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验,保持极板所带电荷量不变,当极板间距增大时,静电计指针张角增大,则( )
A. 极板间电场强度不变 B. 电容器的电容增大
C. 极板间电势差减小 D. 若仅将左侧极板下移,则张角减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据平行板电容器的决定式有
根据电容的定义式有
根据匀强电场场强与电势差的关系式有
联立解得
由于极板所带电荷量、正对面积和介电常数均保持不变,可知极板间电场强度保持不变,故A正确;
B.根据平行板电容器的决定式有
当极板间距增大时,电容器的电容减小,故B错误;
C.极板所带电荷量保持不变,由对B选项的分析可知电容器的电容减小,根据电容的定义式有
可知极板间电势差增大,且静电计指针张角增大也说明极板间电势差增大,故C错误;
D.若仅将左侧极板下移,极板正对面积减小,根据平行板电容器的决定式有
可知电容器的电容减小,由于极板所带电荷量不变,根据电容的定义式有
可知极板间电势差增大,则静电计指针张角增大,故D错误。
故选A。
6. 如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点:是电荷连线的中点,、是连线中垂线上相对对称的两点,、和、也相对对称。则( )
A. 、两点场强大小相等,方向相反 B. 、两点场强大小相等,方向相反
C. 、、三点比较,点场强最弱 D. 、、三点比较,点场强最弱
【答案】D
【解析】
【详解】A.、是电荷连线上关于对称的两点,等量异种电荷连线上,场强方向均由正电荷指向负电荷(本题中方向均向右),且对称位置场强大小相等、方向相同,故A错误;
B.、关于对称,根据场强叠加,、两点场强大小相等,方向相同(均向左),故B错误;
C.等量异种电荷的中垂线上,点离两个电荷最近,场强最大,向两侧(、)场强逐渐减小,因此点场强最强,故C错误;
D.等量异种电荷连线上(两电荷之间),从正电荷到负电荷,场强逐渐减小,到点场强最小,因此、、中点场强最弱,故D正确。
故选 D。
7. 木星有一百多颗卫星,其中木卫一、木卫二因发现较早而被人们熟悉,其公转近似看成匀速圆周运动。已知木卫一的运行半径为,公转周期为,木卫二的周期是木卫一周期的两倍。木星可视为质量分布均匀的球体,半径为,万有引力常量为,下列判断正确的是( )
A. 木星的质量为
B. 木星的平均密度为
C. 木卫二与木卫一的轨道半径之比为
D. 木卫二与木卫一的向心力之比为
【答案】A
【解析】
【详解】A.木卫一绕木星做匀速圆周运动,设木星质量为,木卫一质量为,根据万有引力提供向心力有
解得木星的质量为,故A正确;
B.设木星的体积为,根据球体体积公式和密度定义式分别有,
联立解得
可知仅当卫星轨道半径等于木星半径时密度才为,故B错误;
C.设木卫二的轨道半径为,周期为,根据开普勒第三定律有
由题意知,联立解得
即木卫二与木卫一的轨道半径之比为,故C错误;
D.设木卫二的质量为,木卫一和木卫二做圆周运动的向心力由万有引力提供,向心力大小分别有,
由于题目未给出木卫一与木卫二的质量关系,故无法求出向心力之比,故D错误。
故选A。
8. 我国新能源汽车发展迅猛,已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度启动,其图像如图所示,其中段和段为直线。已知汽车动力系统的额定功率为,汽车所受阻力大小恒为,则下列说法正确的是( )
A. 该汽车做匀加速运动的最大速度
B. 该汽车能达到的最大行驶速度
C. 该汽车匀加速阶段的时间
D. 该汽车时间内通过的路程
【答案】C
【解析】
【详解】A.在OA段,汽车做加速度为的匀加速直线运动,设动力为,根据牛顿第二定律有
解得
汽车运动至点时动力系统达到额定功率,根据功率公式有
解得,故A错误;
B.汽车达到最大速度后做匀速直线运动,加速度为零,根据牛顿第二定律有
解得
根据功率公式有
解得,故B错误;
C.汽车在OA段由静止开始做匀加速直线运动,根据速度公式有
结合解得,故C正确;
D.从时刻到时刻,汽车动力系统以额定功率工作,动力做功为。根据动能定理有
解得,故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的,全部选对的得4分;选对但不全的得2分;有选错的得0分。
9. 自古以来,天体运动一直吸引着人类孜孜不倦地探索。关于天体运动研究的内容及物理学史,以下描述正确的是( )
A. 开普勒利用第谷观测的行星运动数据,通过数学方法建立了开普勒三定律
B. 根据万有引力定律表达式,当两物体距离趋近于0时,其引力无穷大
C. 牛顿通过“月地检验”,发现了月球受到的引力与地面上的重力是不同性质的力
D. 卡文迪许设计扭秤实验装置,借助实验放大法,比较准确地测出了引力常量,被称为“第一个称出地球质量的人”
【答案】AD
【解析】
【详解】A.开普勒利用第谷长期观测得到的行星运动数据,通过严密的数学推算建立并总结了开普勒三大定律,故A正确;
B.万有引力定律的表达式只适用于质点间的相互作用,当两物体距离趋近于时,两物体大小不能忽略,不能再看作质点,该公式不再适用,因此不能得出引力无穷大的结论,故B错误;
C.牛顿通过“月地检验”,证明了维持月球绕地球转动的引力与地面上物体受到的重力是同种性质的力,故C错误;
D.卡文迪许设计了扭秤实验装置,借助微小量放大的实验方法,比较准确地测出了万有引力常量,利用该常量及相关物理数据可以计算出地球的质量,因此他被称为“第一个称出地球质量的人”,故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,长为l的轻杆,一端固定一个小球;另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直平面内做圆周运动,小球过最高点的速度为v,下列叙述中正确的是( )
A. v的值可以小于
B. 当v由零逐渐增大时,小球在最高点所需向心力也逐渐增大
C. 当v由值逐渐增大时,杆对小球的弹力逐渐增大
D. 当v由值逐渐减小时,杆对小球的弹力逐渐减小
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.轻杆拉着小球在竖直面内做圆周运动,在最高点的速度大于零即可,故A正确;
B.根据向心力公式,可知当v由零逐渐增大时,小球在最高点所需向心力也逐渐增大,故B正确;
C.当,轻杆的作用力为零,当v>时,细杆表现为拉力,有
得
故速度增大,拉力增大,故C正确;
D.当v<时。细杆表现为支持力,有
故速度减小,杆对小球的弹力逐渐增大,故D错误。
故选ABC。
11. 某空间探测器发射后,先在圆轨道Ⅰ上做匀速圆周运动,在圆轨道Ⅰ上的点点火加速进入椭圆轨道Ⅱ,在椭圆轨道Ⅱ上的远地点点点火加速进入椭圆轨道Ⅲ,点是椭圆轨道Ⅲ的远地点,下列说法正确的是( )
A. 探测器在轨道Ⅱ上的周期一定大于在轨道Ⅰ上的周期
B. 探测器在轨道Ⅰ上点速度一定小于在轨道Ⅱ上点速度
C. 探测器在轨道Ⅰ上点加速度一定大于在轨道Ⅱ上点加速度
D. 探测器在轨道Ⅲ上点速度一定小于在轨道Ⅲ上点速度
【答案】AB
【解析】
【详解】A.由图可知,探测器在轨道II上的半长轴大于在轨道I上的轨道半径,设轨道II的半长轴为,轨道I的半径为,轨道II的周期为,轨道I的周期为,根据开普勒第三定律有
解得
由于,可知探测器在轨道II上的周期一定大于在轨道I上的周期,故A正确;
B.探测器在轨道I上的点点火加速后做离心运动才能进入轨道II,可知探测器在轨道I上点速度一定小于在轨道II上点速度,故B正确;
C.探测器在轨道I上的点与在轨道II上的点距地心的距离相等,设地球质量为,探测器质量为,到地心的距离为,根据牛顿第二定律有
解得
可知探测器在轨道I上点加速度一定等于在轨道II上点加速度,故C错误;
D.对于轨道III,由图可知点为近地点,点为远地点,根据开普勒第二定律可知探测器在近地点的速度大于在远地点的速度,即探测器在轨道III上点速度一定大于在轨道III上点速度,故D错误。
故选AB。
12. 如图所示,图中实线、、、为某静电场中的等差等势线,相邻两等势线的电势差绝对值为,虚线为一个电子在该静电场中的运动轨迹,电子在点的动能为,在点电势能为,电子的电量为,则下列判断正确的是( )
A. 电子在点加速度比在点大
B. 等势线的电势为
C. 电子在点的电势能为
D. 电子运动中的动能可能为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.等势线的疏密反映电场强度大小:等势线越密,电场强度越大。
由图可知,A点等势线更密集,故
根据牛顿第二定律
电子在A点受力更大,加速度更大。A正确;
B.已知电子在点电势能,由
得点电势:
相邻等势线电势差绝对值为10V,结合轨迹弯曲方向(电场力指向轨迹内侧,电子带负电,电场线与等势线垂直且由高电势指向低电势),可判断电势沿依次升高,由,
可得,B错误;
C.根据,
则,
得
点总能量
点与点等势,故点电势能,C正确;
D.电子总能量,由
可知动能时,电势能,电势为-35V,由轨迹图可知,电子未能到达等势线上,所以电子运动中的动能不可能为,故D错误。
故选AC。
13. 如图所示,带孔物块A穿在光滑固定的竖直细杆上与一不可伸长的轻质细绳连接,细绳另一端跨过轻质光滑定滑轮连接物块B,A位于与定滑轮等高处。已知物块A的质量为m、物块B的质量为2m,定滑轮到细杆的距离为L,细绳的长度为2L。现从静止释放物块A到A运动到最低点的过程中,不计一切摩擦、空气阻力及定滑轮大小,重力加速度大小为g,两物块均可视为质点,下列说法正确的是( )
A. 物块A的机械能一直减少
B. 物块A的速度始终小于物块B的速度
C. 物块A、B等高时物块B的速度大小为0
D. 物块A下落到最低点时物块B的速度为0,A下落的最大距离为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由静止释放物块,物块向下加速运动过程中,重力做正功,绳子的拉力做负功,物块的机械能减小,故A正确;
B.设物块下滑过程中绳与竖直方向的夹角为,则
由此可知,物块的速度大于物块的速度,当物块的速度为零时,物块的速度也为零,故B错误;
C.设物块A、B处于同一高度时定滑轮左侧细绳与水平方向所成的角为,有,又,解得
所以等高时的总动能为
解得
此时A、B都有动能,速度不可能为零,故C错误;
D.当物块的速度为零时,下落的高度最大,此时物块的速度也为,则
解得,故D正确;
故选AD。
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡指定的答题处,不要求写出演算过程。
14. 某小组用图甲、乙所示装置探究平抛运动及其特点。
(1)对于装置甲,实验现象可以说明平抛运动__________(单选)
A. 在水平方向的分运动是匀速直线运动
B. 在竖直方向的分运动是自由落体运动
C. 在水平方向的分运动是匀速直线运动,在竖直方向的分运动是自由落体运动
(2)用装置乙记录平抛运动的轨迹
①关于实验过程中的做法,以下合理的有__________(多选)
A.斜槽轨道可以不光滑
B.不需要从同一点由静止释放小球
C.小球平抛运动时要靠近但不接触硬板
D.画轨迹图时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
②小明经过正确操作,多次释放小球,得到如图丙所示的点迹,下图中的各种拟合图线中,最合理的是__________(选填“A、B”或“C”)。
A. B.C.
③以平抛起点为坐标原点,在轨迹上取一些点,测量它们的水平坐标和竖直坐标,作出如图所示的图像,图像的斜率为,重力加速度为,则小球平抛的初速度大小为__________。
【答案】(1)B (2) ①. AC ②. B ③.
【解析】
【小问1详解】
观察到A、B两球同时落地,说明两球在竖直方向的运动完全相同,即可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。
故选B。
【小问2详解】
[1]A.斜槽轨道不要求光滑,对实验结果无影响,故A正确;
B.同一组实验中为了保证小球做初速度相同的平抛运动,需要从同一点由静止释放小球,故B错误;
C.为了防止小球与硬板碰撞而改变运动轨迹,小球在平抛运动时要靠近但不接触硬板,故C正确;
D.画轨迹时应舍去误差较大的点,把误差小的点用平滑的曲线连接起来,故D错误。
故选AC。
[2] 平抛运动轨迹是平滑的抛物线,拟合轨迹时不能将点依次连接为折线,也不能强行拟合为直线,应当用平滑曲线连接,让点均匀分布在曲线两侧。
故选B。
[3]由平抛运动的规律
水平方向
竖直方向
联立解得
图像的斜率为
解得
15. 某物理兴趣小组利用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从一定高度由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带:O是打下的第一个点,打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知、(重力加速度g取,计算结果均保留一位小数)。
(1)关于上述实验,下列说法中正确的是_______;
A. 重物最好选择密度较大的物块
B. 重物的质量可以不测量
C. 实验中应先释放纸带,后接通电源
D. 可以利用公式来求解瞬时速度
(2)在纸带上打下计数点B时的速度_______m/s;
(3)在打计数点O至过程中系统动能的增加量_______J,系统重力势能的减少量_______J。
(4)某同学根据选取的纸带的打点情况做进一步分析,作出获得的速度v的平方随下落的高度h的变化图像如图丙所示,据此可计算出当地的重力加速度_______。
【答案】(1)A (2)2.0
(3) ①. 0.6 ②. 0.7
(4)9.8
【解析】
【小问1详解】
A. 选择密度较大的重物,可以减小空气阻力对实验的影响,故A正确;
B. 本实验验证系统机械能守恒,表达式为 ,质量无法约去,必须测量重物质量,故B错误;
C. 实验操作要求先接通电源,待打点稳定后再释放纸带,故C错误;
D. 若用 求瞬时速度,相当于直接用机械能守恒的结论验证机械能守恒,属于循环论证,故D错误。
故选A。
【小问2详解】
每相邻两计数点间还有4个点,因此相邻计数点的时间间隔
中间时刻瞬时速度等于这段的平均速度,得B点速度
【小问3详解】
[1] 系统动能增加量
[2] 下降,上升,因此系统重力势能减少量
【小问4详解】
由机械能守恒得
整理得
因此图像的斜率
由图丙得 ,代入, 解得
四、计算题:本题共3小题,共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
16. 如图所示,某直线加速器由一系列漂移管(金属圆管)组成,相邻漂移管分别接在交流电源的两极。质子沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管,在漂移管内做匀速直线运动,每次经过漂移管间缝隙时被电场加速。已知质子进入漂移管A时速度为,进入漂移管E时速度为。交变电源电压大小恒定,周期为,质子在每个管内运动时间为电源周期的。(已知质子的比荷为)。求:
(1)漂移管的长度;
(2)相邻漂移管间的加速电压。
【答案】(1)0.3m
(2)8×104V
【解析】
【小问1详解】
质子在漂移管内做匀速直线运动,已知运动时间为电源周期的一半,设漂移管的长度为,根据运动学公式有
代入数据解得
【小问2详解】
质子从进入漂移管到进入漂移管的过程中,共经过次电场加速,根据动能定理有
解得
代入数据解得
17. 游乐场名叫“旋转秋千”的游乐项目,如图甲所示,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。人和椅子的转动可简化为如图乙所示的圆周运动模型,人和座椅可看作质点。在某段时间内,转盘保持在水平面内以恒定的角速度转动,绳子与竖直方向的夹角为,人与座椅的总质量,转盘的半径为,绳长,重力加速度取。
(1)求座椅受到绳子的拉力的大小;
(2)求该同学运动的角速度的大小;
(3)若转盘离地面的高度为,乘客携带的物品意外掉落,不计空气阻力,则物品的落点到转轴中心的距离为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对该同学和座椅,竖直方向有
解得
【小问2详解】
水平方向上,根据牛顿第二定律有
其中
联立解得
【小问3详解】
物品掉落瞬间的速度
物品掉落后做平抛运动,竖直方向位移
又
解得物品掉落后做平抛运动的时间
则平抛运动的水平位移为
由题意可得,物品掉落点与转轴中心的距离
18. 学校科技节中某物理兴趣小组设计了一个用于研究物体在竖直平面内运动的装置。其简化的模型如图所示,竖直平面内依次固定着斜面轨道和圆心为、半径的圆周轨道,二者通过水平直轨道平滑连接,圆周轨道的左侧连接一段长度为的水平轨道,点的左侧有一轻质弹簧固定在竖直挡板上,弹簧自由伸长时其右端恰好位于点。在某次实验中,将一个质量为的滑块从斜面轨道上距离水平直轨道高度处由静止释放,进入圆轨道最低点运动一周后离开圆周轨道向点运动,将弹簧压缩后又被弹回。滑块和间的动摩擦因数,与其它部分摩擦均忽略不计,滑块可视为质点,不计经过连接处的机械能损失,取。求:
(1)滑块第一次到达点处对轨道的压力大小;
(2)弹簧获得最大的弹性势能;
(3)滑块最后一次经过圆周轨道最高点时的速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)2
【解析】
【小问1详解】
滑块从斜面上由静止释放到第一次到达圆周轨道最低点的过程中,机械能守恒,则有
解得
在点,滑块的向心加速度竖直向上,根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律,滑块对轨道的压力大小为
【小问2详解】
滑块在圆周轨道上运动时机械能守恒,完成一周后再次到达点时的动能仍为。滑块通过粗糙轨道$CD$时克服摩擦力做功为
代入数据解得
滑块压缩弹簧至速度为零时,剩余动能全部转化为弹簧的弹性势能,则有
解得
【小问3详解】
弹簧第一次恢复原长时,滑块在点的动能为,从点运动至点时再次克服摩擦力做功,因此滑块进入圆周轨道时的动能为
滑块从最低点运动到最高点时,重力势能增加量为
代入数据解得
根据机械能守恒定律有
解得
此时,滑块能够经过最高点并完成圆周运动。
滑块再次返回点后,往返通过粗糙轨道CD两次,机械能共减少,下一次进入圆周轨道时的动能为
由于,滑块不能再次到达最高点,因此滑块最后一次经过点时的速度大小为。
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海口市2025-2026学年度第二学期高一年级期末考试
物理
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 一只可视为质点的蜜蜂沿弯曲轨迹做匀速率运动,蜜蜂在途经M、N、P、Q位置时的速度v和所受合力F,方向如图所示,其中可能正确的是( )
A. M位置 B. N位置 C. P位置 D. Q位置
2. 某科创社团的同学们利用无人机玩“定点抛物”游戏。在无风的环境下,当无人机在水平地面上方以速度水平匀速飞行时,释放一个重物,重物离地高度,空气阻力忽略不计,。下列说法正确的是( )
A. 重物从释放到落地的时间为
B. 落地瞬间重物的速度大小为
C. 重物落地时离释放点的水平距离为
D. 若重物离地高度足够,落地时的速度方向有可能竖直
3. 在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨,如图所示,内外铁轨平面与水平面倾角为,当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压,火车转弯半径为,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 火车转弯时受到重力、轨道的支持力和向心力
B. 该转弯处规定的行驶速度
C. 火车转弯时,实际转弯速度越小越安全
D. 若火车总质量增大,且仍以的速度通过该圆弧轨道,则内轨会受到轮缘的侧向挤压
4. 如图,物块A自高处由静止落下,掉落在弹簧顶端后将弹簧压缩至最短,空气阻力不计,下列说法正确的是( )
A. 物块A压缩弹簧的过程中机械能守恒
B. 物块A压缩弹簧的过程中减小的重力势能全部转化为自身的动能
C. 接触弹簧后,物块A的速度一直减小,当将弹簧压缩至最短时速度减小为零
D. 弹簧被压缩至最短时,弹性势能大小等于物体A减小的重力势能
5. 如图是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验,保持极板所带电荷量不变,当极板间距增大时,静电计指针张角增大,则( )
A. 极板间电场强度不变 B. 电容器的电容增大
C. 极板间电势差减小 D. 若仅将左侧极板下移,则张角减小
6. 如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点:是电荷连线的中点,、是连线中垂线上相对对称的两点,、和、也相对对称。则( )
A. 、两点场强大小相等,方向相反 B. 、两点场强大小相等,方向相反
C. 、、三点比较,点场强最弱 D. 、、三点比较,点场强最弱
7. 木星有一百多颗卫星,其中木卫一、木卫二因发现较早而被人们熟悉,其公转近似看成匀速圆周运动。已知木卫一的运行半径为,公转周期为,木卫二的周期是木卫一周期的两倍。木星可视为质量分布均匀的球体,半径为,万有引力常量为,下列判断正确的是( )
A. 木星的质量为
B. 木星的平均密度为
C. 木卫二与木卫一的轨道半径之比为
D. 木卫二与木卫一的向心力之比为
8. 我国新能源汽车发展迅猛,已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度启动,其图像如图所示,其中段和段为直线。已知汽车动力系统的额定功率为,汽车所受阻力大小恒为,则下列说法正确的是( )
A. 该汽车做匀加速运动的最大速度
B. 该汽车能达到的最大行驶速度
C. 该汽车匀加速阶段的时间
D. 该汽车时间内通过的路程
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的,全部选对的得4分;选对但不全的得2分;有选错的得0分。
9. 自古以来,天体运动一直吸引着人类孜孜不倦地探索。关于天体运动研究的内容及物理学史,以下描述正确的是( )
A. 开普勒利用第谷观测的行星运动数据,通过数学方法建立了开普勒三定律
B. 根据万有引力定律表达式,当两物体距离趋近于0时,其引力无穷大
C. 牛顿通过“月地检验”,发现了月球受到的引力与地面上的重力是不同性质的力
D. 卡文迪许设计扭秤实验装置,借助实验放大法,比较准确地测出了引力常量,被称为“第一个称出地球质量的人”
10. 如图所示,长为l的轻杆,一端固定一个小球;另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直平面内做圆周运动,小球过最高点的速度为v,下列叙述中正确的是( )
A. v的值可以小于
B. 当v由零逐渐增大时,小球在最高点所需向心力也逐渐增大
C. 当v由值逐渐增大时,杆对小球的弹力逐渐增大
D. 当v由值逐渐减小时,杆对小球的弹力逐渐减小
11. 某空间探测器发射后,先在圆轨道Ⅰ上做匀速圆周运动,在圆轨道Ⅰ上的点点火加速进入椭圆轨道Ⅱ,在椭圆轨道Ⅱ上的远地点点点火加速进入椭圆轨道Ⅲ,点是椭圆轨道Ⅲ的远地点,下列说法正确的是( )
A. 探测器在轨道Ⅱ上的周期一定大于在轨道Ⅰ上的周期
B. 探测器在轨道Ⅰ上点速度一定小于在轨道Ⅱ上点速度
C. 探测器在轨道Ⅰ上点加速度一定大于在轨道Ⅱ上点加速度
D. 探测器在轨道Ⅲ上点速度一定小于在轨道Ⅲ上点速度
12. 如图所示,图中实线、、、为某静电场中的等差等势线,相邻两等势线的电势差绝对值为,虚线为一个电子在该静电场中的运动轨迹,电子在点的动能为,在点电势能为,电子的电量为,则下列判断正确的是( )
A. 电子在点加速度比在点大
B. 等势线的电势为
C. 电子在点的电势能为
D. 电子运动中的动能可能为
13. 如图所示,带孔物块A穿在光滑固定的竖直细杆上与一不可伸长的轻质细绳连接,细绳另一端跨过轻质光滑定滑轮连接物块B,A位于与定滑轮等高处。已知物块A的质量为m、物块B的质量为2m,定滑轮到细杆的距离为L,细绳的长度为2L。现从静止释放物块A到A运动到最低点的过程中,不计一切摩擦、空气阻力及定滑轮大小,重力加速度大小为g,两物块均可视为质点,下列说法正确的是( )
A. 物块A的机械能一直减少
B. 物块A的速度始终小于物块B的速度
C. 物块A、B等高时物块B的速度大小为0
D. 物块A下落到最低点时物块B的速度为0,A下落的最大距离为
三、实验题:本题共2小题,共18分。把答案写在答题卡指定的答题处,不要求写出演算过程。
14. 某小组用图甲、乙所示装置探究平抛运动及其特点。
(1)对于装置甲,实验现象可以说明平抛运动__________(单选)
A. 在水平方向的分运动是匀速直线运动
B. 在竖直方向的分运动是自由落体运动
C. 在水平方向的分运动是匀速直线运动,在竖直方向的分运动是自由落体运动
(2)用装置乙记录平抛运动的轨迹
①关于实验过程中的做法,以下合理的有__________(多选)
A.斜槽轨道可以不光滑
B.不需要从同一点由静止释放小球
C.小球平抛运动时要靠近但不接触硬板
D.画轨迹图时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
②小明经过正确操作,多次释放小球,得到如图丙所示的点迹,下图中的各种拟合图线中,最合理的是__________(选填“A、B”或“C”)。
A. B.C.
③以平抛起点为坐标原点,在轨迹上取一些点,测量它们的水平坐标和竖直坐标,作出如图所示的图像,图像的斜率为,重力加速度为,则小球平抛的初速度大小为__________。
15. 某物理兴趣小组利用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从一定高度由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带:O是打下的第一个点,打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知、(重力加速度g取,计算结果均保留一位小数)。
(1)关于上述实验,下列说法中正确的是_______;
A. 重物最好选择密度较大的物块
B. 重物的质量可以不测量
C. 实验中应先释放纸带,后接通电源
D. 可以利用公式来求解瞬时速度
(2)在纸带上打下计数点B时的速度_______m/s;
(3)在打计数点O至过程中系统动能的增加量_______J,系统重力势能的减少量_______J。
(4)某同学根据选取的纸带的打点情况做进一步分析,作出获得的速度v的平方随下落的高度h的变化图像如图丙所示,据此可计算出当地的重力加速度_______。
四、计算题:本题共3小题,共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
16. 如图所示,某直线加速器由一系列漂移管(金属圆管)组成,相邻漂移管分别接在交流电源的两极。质子沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管,在漂移管内做匀速直线运动,每次经过漂移管间缝隙时被电场加速。已知质子进入漂移管A时速度为,进入漂移管E时速度为。交变电源电压大小恒定,周期为,质子在每个管内运动时间为电源周期的。(已知质子的比荷为)。求:
(1)漂移管的长度;
(2)相邻漂移管间的加速电压。
17. 游乐场名叫“旋转秋千”的游乐项目,如图甲所示,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。人和椅子的转动可简化为如图乙所示的圆周运动模型,人和座椅可看作质点。在某段时间内,转盘保持在水平面内以恒定的角速度转动,绳子与竖直方向的夹角为,人与座椅的总质量,转盘的半径为,绳长,重力加速度取。
(1)求座椅受到绳子的拉力的大小;
(2)求该同学运动的角速度的大小;
(3)若转盘离地面的高度为,乘客携带的物品意外掉落,不计空气阻力,则物品的落点到转轴中心的距离为多少?
18. 学校科技节中某物理兴趣小组设计了一个用于研究物体在竖直平面内运动的装置。其简化的模型如图所示,竖直平面内依次固定着斜面轨道和圆心为、半径的圆周轨道,二者通过水平直轨道平滑连接,圆周轨道的左侧连接一段长度为的水平轨道,点的左侧有一轻质弹簧固定在竖直挡板上,弹簧自由伸长时其右端恰好位于点。在某次实验中,将一个质量为的滑块从斜面轨道上距离水平直轨道高度处由静止释放,进入圆轨道最低点运动一周后离开圆周轨道向点运动,将弹簧压缩后又被弹回。滑块和间的动摩擦因数,与其它部分摩擦均忽略不计,滑块可视为质点,不计经过连接处的机械能损失,取。求:
(1)滑块第一次到达点处对轨道的压力大小;
(2)弹簧获得最大的弹性势能;
(3)滑块最后一次经过圆周轨道最高点时的速度大小。
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