2022-2023学年福建省南平市高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）
1. 如图所示，某同学从一滑坡的顶端由静止开始下滑，然后沿水平面滑动了一段距离后停下来，在整个运动过程中( )
A. 他的机械能减小 B. 他的机械能守恒
C. 支持力对他做正功 D. 他的重力势能一直不变
2. 开普勒被誉为“天空的立法者”，关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是( )
A. 太阳系的行星绕太阳做匀速圆周运动
B. 同一行星在绕太阳运动时近日点速度小于远日点速度
C. 绕太阳运行的八大行星中，离太阳越远的行星公转周期越大
D. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
3. 如图所示，用绝缘细线将带电小球连接并悬挂，带电小球固定在绝缘支架上，两小球在同一水平线均处于静止状态，细线与竖直方向的夹角为。已知两小球、所带电荷量大小分别为、，小球的质量为，重力加速度为，静电力常量为，两小球均可视为点电荷。则( )
A. 、一定相等 B. 两小球带同种电荷
C. 绝缘细线拉力的大小为 D. 两小球、之间距离为
4. 质量为的物体在的水平恒定拉力作用下，沿水平面由静止开始做匀加速直线运动，经过，速度大小为，在此过程中( )
A. 拉力做功为 B. 克服摩擦阻力做功为
C. 末拉力的瞬时功率为 D. 内拉力的平均功率为
5. 据史料记载，拨浪鼓最早出现在战国时期，宋代小型拨浪鼓已成为儿童玩具。现有一拨浪鼓上分别系有长度不等的两根轻绳，绳一端系着小球，另一端固定在关于手柄对称的鼓沿上。现使鼓绕竖直放置的手柄匀速转动，稳定两球在水平面内做周期相同的匀速圆周运动。下列各图中两球的位置关系正确的是图中轻绳与竖直方向的夹角( )
A. B.
C. D.
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
6. 以下是几种常见电场的电场线分布示意图，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 船在静水中的航速为，若它在流速为的河水中航行，已知河宽为。则( )
A. 船渡河的最短时间为
B. 船渡河的最短时间为
C. 船以最短距离渡河的时间为
D. 如果使船速小于水流速度，船不能到达对岸
8. 一宇宙飞船以速度环绕行星表面匀速飞行，测得其周期为。已知万有引力常量为，行星可视为均匀球体，忽略行星自转。则( )
A. 该行星的半径为 B. 该行星的质量为
C. 该行星的平均密度为 D. 该行星表面的重力加速度为
9. 如图所示，劲度系数为的轻质弹簧左端固定在墙上，处于原长时右端恰在点，与可视为质点质量为的物块接触未连接。用水平力缓慢推动物块到位置，撤去后，物块沿水平面开始向右运动，经过点的速度为，最远到达位置。已知，，物块与水平面间的动摩擦因数处处相同。下列说法正确的是( )
A. 物块从到运动过程中的最大速度为
B. 弹簧的最大弹性势能为
C. 物块与水平面间的动摩擦因数为
D. 如果仅将物块质量减半，物块通过点的速度为
10. 如图甲所示是一简易打桩机。质量为的重物在恒定拉力的作用下，从与钉子接触处由静止向上运动并开始计时，一段时间后撤去拉力，重物上升到最高点后自由下落，撞击钉子，将钉子打入一定深度。若以重物与钉子接触处为零势能参考平面，重物上升过程中，其机械能与上升过程中时间的平方关系如图乙所示，重力加速度大小取，不计一切阻力。则( )
A. 拉力大小为
B. 重物上升到最大高度所用时间为
C. 重物自由下落撞击钉子瞬间机械能为
D. 重物将钉子打入一定深度，重物的机械能损失
三、填空题（本大题共2小题，共12.0分）
11. 如图所示，以为圆心半径为的圆，与坐标轴的交点分别为，空间有沿轴正方向的匀强电场，同时在点固定一个电荷量为的点电荷。如果把试探电荷放在点恰好平衡，那么匀强电场的场强大小为 ，点的实际场强大小为 。已知静电力常量为
12. 如图所示为某胶囊列车又名胶囊超级高铁，利用“真空管道运输”的概念，是正在研究的一种全新交通工具。这种胶囊列车可以超高速、低能耗、无噪声、零污染，被认为是继汽车、轮船、火车和飞机之后的新一代交通运输工具，最大速度可达以上。若某列胶囊列车的质量为，在平直轨道上以恒定功率由静止开始启动，最大速度为，则此列车在行驶过程中受到的阻力大小 ；若过程中某时刻速度为，则此时列车的加速度大小 。假设列车行驶过程中阻力恒定不变
四、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
13. 如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，用小锤击打弹性金属片，金属片把球沿水平方向弹出，同时球被松开而自由下落，、两球同时开始运动并同时落地，则下列说法正确是__________。

A. 此实验可以验证平抛运动在水平方向上的运动是匀速直线运动
B. 此实验可以验证平抛运动在竖直方向上的运动是自由落体运动
某同学用如图甲所示装置探究平抛运动的特点，正确操作实验得到小球运动轨迹中的四个点、、、如图乙所示。已知图乙中正方形格子的边长均为，重力加速度大小。

实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端__________；
根据图乙可知，点__________填“是”或“不是”抛出点；
小球飞出斜槽时的速度大小__________计算结果保留两位有效数字。
14. 某实验小组用落体法验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。实验中测出重物自由下落的高度及对应的瞬时速度。请根据实验原理和步骤完成下列问题。当地的重力加速度大小，计算结果均保留三位有效数字

关于上述实验，下列说法正确的是__________。
A. 重物的质量可以不测量
B. 重物最好选择密度较小的木块
C. 实验中应先释放纸带，后接通电源
D. 可以利用公式求出瞬时速度
如图甲所示，使质量的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点。选取一条符合实验要求的纸带，如图乙所示，为所打的第一个点，为合适位置开始选取的连续三个点，并测出点到各点的距离依次为、、。已知打点计时器每隔打一个点。则从打点计时器打下点到打下点的过程中，重物减少的重力势能__________；重物增加的动能__________。
由于存在近乎恒定的阻力，导致重物重力势能的减少量与动能增加量不完全相等，实验小组的同学又多取等计时点，并正确计算出图乙中打下各计时点的瞬时速度，以各计时点到点的距离为横轴，为纵轴作出图像，如图丙所示，根据作出的图线，可求出阻力与重力的比值__________。
五、计算题（本大题共3小题，共32.0分）
15. 某同学玩弹弹珠游戏，如图所示，他将小弹珠置于桌面的边缘，使弹珠正对竖直墙面水平弹出。已知桌面距离水平地面的高度，桌面边缘与竖直墙面的距离，重力加速度大小取，不计空气阻力。
若弹珠恰好击中墙角点，求弹珠的初速度大小；
调整初速度，再次将弹珠水平弹出，击中墙面点，测得点距离水平桌面的高度，求击中墙面时弹珠速度的大小和方向。
16. 冰滑梯是体验冰雪运动乐趣的设施之一，深受广大游客的欢迎。某冰滑梯的简化结构如图所示，螺旋滑道、倾斜滑道和水平滑道均平滑连接，螺旋滑道的阻力可忽略。倾斜滑道底部的水平长度为，水平滑道长度为，滑板与两滑道间的动摩擦因数相同。游客从螺旋滑道的点静止出发，进入倾斜滑道后做匀减速运动，已知游客和滑板的总质量为，螺旋滑道和倾斜滑道的高度均为，重力加速度为，求：
当游客刚滑上倾斜滑道时的速度大小；
当游客刚滑上倾斜滑道时游客和滑板总重力的功率；
某次滑行结束时游客恰好停在水平滑道末端的点，求该滑板与两滑道间的动摩擦因数并通过计算判断和的大小关系。
17. 如图所示的装置由轻质弹射器、小球可视为质点、平直轨道、圆心为的竖直半圆轨道、圆心为的竖直半圆管道和平直轨道组成，在同一竖直线上，轨道各部分平滑连接。现使小球压缩弹射器并锁定，二者接触但不栓接，弹射器锁定位置可以改变。某时刻解除锁定，小球由静止释放，自点以一定初速度弹出，已知小球质量，轨道的半径，管道的半径，管道直径远小于，小球与轨道间的动摩擦因数，其余各部分轨道均光滑，轨道的长度，重力加速度大小取。
若小球恰能通过点，求弹射器锁定时的弹性势能；
求小球能经过管道最高点时的最小速度和此时对轨道的压力；
若小球在运动过程中不脱离轨道，求弹射器锁定时弹性势能的取值范围。
答案和解析
1.【答案】
【解析】由题意可知，这位同学运动时受到摩擦力，运动过程中要克服摩擦力做功，机械能减少，故A正确，B错误；
C.支持力始终与运动方向垂直，对他不做功，故C错误；
D.由于他的高度先减小后不变，故他的重力势能先减小后不变，故D错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】A.根据开普勒第一定律可知，太阳系的行星绕太阳做椭圆运动，故A错误；
B.根据开普勒第二定律可知，同一行星在绕太阳运动时近日点速度大于远日点速度，故B错误；
C.根据开普勒第三定律可知，绕太阳运行的八大行星中，离太阳越远的行星公转周期越大，故C正确；
D.根据开普勒第二定律可知，同一行星在绕太阳运动时，在相等时间内行星与太阳连线扫过的面积相等，该规律只针对同一轨道，可知火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】根据题意可知，两个带电小球之间为库仑引力，则两小球带异种电荷，不能确定带电小球的电荷量关系，故AB错误；
根据题意，对带电小球受力分析，如图所示

由平衡条件有
解得
由库仑定律 可得，两小球、之间距离为
故C错误，D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】根据题意，由运动学公式 可得，加速度为
由牛顿第二定律有
解得
由运动学公式 可得， 内物体的位移为
由公式 可得，拉力做功为
内拉力的平均功率为
故A错误，D正确；
B.由公式 可得，克服摩擦阻力做功为
故B错误；
C.根据题意，由公式 可得， 末拉力的瞬时功率为
故C错误。
故选D。
5.【答案】
【解析】设绳长为，则由合力提供向心力得
化简得
可知，长的，角度大；设绳的竖直分量为，则由合力提供向心力得
化简得
可知，角度大的，竖直分量大。综上所述，故ACD错误，B正确。
故选B。
6.【答案】
【解析】A.电场线应从无穷远处出发到负电荷终止，故A错误；
根据电场线的特点：从正电荷出发到负电荷或无穷远处终止，故B错误，CD正确。
故选CD。
7.【答案】
【解析】过河最短时间是船头垂直于河岸，时间为
A正确，B错误；
C.若船以最短距离渡河，则船头朝上游一定角度，船速在沿河方向的分速度与水速相等，另一个分速度垂直于河岸，根据勾股定理可得垂直于河岸的分速度为，因此船以最短距离渡河的时间为
C正确；
D.如果使船速小于水流速度，船不能垂直到达对岸，但是可以到对岸，D错误。
故选AC。
8.【答案】
【解析】A.根据题意，由公式 可得，则轨道半径为
由于卫星在星球表面飞行，则星球的半径等于卫星的轨道半径 ，故A正确；
根据题意，由万有引力提供向心力有
解得行星的质量为
又有
行星的平均密度为
故BC错误；
D.根据题意，由万有引力等于重力有
解得
故D正确。
故选AD。
9.【答案】
【解析】A.点为弹簧的原长位置，从到运动过程中，物块先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，即在之间某位置物块所受弹簧的弹力与摩擦力大小相等，方向相反，合力为，此时速度最大，可知物块从到运动过程中的最大速度大于，故A错误；
B.从到运动过程中，根据能量守恒定律有
从到运动过程中，根据能量守恒定律有
解得
故B正确；
C.从到运动过程中有
解得
故C正确；
D.如果仅将物块质量减半，物块通过点有
结合上述解得
故D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】A.根据牛顿第二定律可知，拉力作用时，重物向上做匀加速运动的加速度大小为
根据功能关系可知，拉力对重物做功等于其机械能的变化量，则
所以时间内图像的斜率为
联立以上三式解得
另一解为负值，舍去
故A正确；
B.由图乙可知，时撤去拉力，此时重物仍具有向上的速度，所以还未上升至最大高度，故B错误；
C.撤去拉力时重物的机械能为，从撤去拉力到重物自由下落撞击钉子瞬间的过程重物机械能守恒，所以重物撞击钉子瞬间机械能为，故C正确；
D.重物与钉子接触瞬间的机械能为，将钉子打入一定深度后最终处于静止状态，动能为零，且由题意可知此时重力势能为负值，则重物最终机械能为负值，机械能从减小至某一负值，说明重物的机械能损失大于，故D错误。
故选AC。
11.【答案】
【解析】根据题意，由点电荷场强公式可得，点电荷在 点产生的电场为
设匀强电场的电场强度为 ，由于试探电荷放在 点恰好平衡，则有
根据题意可知，点电荷在 点产生的电场大小为 ，方向竖直向上，由电场的叠加原理可得， 点的实际场强大小为
12.【答案】
【解析】根据题意可知，当列车以额定功率行驶，牵引力等于阻力时，速度最大，则有
解得
若过程中某时刻速度为 ，则此时的牵引力为
由牛顿第二定律可得
13.【答案】 水平切线水平 是
【解析】由实验装置可知，、两球在同一高度同时开始运动，球做平抛运动，球做自由落体运动，两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
故选B。
为使球沿水平方向抛出，实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平。
由图乙可知，在经过连续相等的水平位移时，时间是相等的，在竖直方向下落的高度有 的规律，符合初速度等于零的匀加速直线运动的规律，说明点是抛出点。
方格的边长为，在竖直方向是自由落体运动
解得小球从点运动到点的时间为
小球在水平方向是匀速直线运动
解得小球飞出时的初速度大小为
14.【答案】
【解析】本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，需要验证的方程是
故 可约去，不需要用天平测量重物的质量，故A正确；
B.重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，故B错误；
C.实验中应先接通电源，后释放纸带，故C错误；
D.不可以利用公式 来求解瞬时速度，否则体现不了实验验证，却变成了理论推导，故D错误。
故选A。
从打点计时器打下点 到打下点 的过程中，重物减少的重力势能为
由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打下点时，重物的速度为
重物增加的动能为
根据题意，由牛顿第二定律有
整理可得
由运动学公式有
整理可得
结合图像可得
联立解得
15.【答案】 ； ，与水平方向的夹角为
【解析】将弹珠水平弹出时做平抛运动，竖直方向
水平方向
联立解得
调整初速度，再次将弹珠水平弹出时，竖直方向
水平方向
竖直方向速度
根据运动的合成
联立解得
根据几何关系
解得
故弹珠速度的方向与水平方向的夹角为 。
16.【答案】 ； ；
【解析】当游客刚滑上倾斜滑道时，根据动能定理得
解得游客刚滑上倾斜滑道时的速度大小为
当游客刚滑上倾斜滑道时，设倾斜滑道倾角为 ，在点有
又
联立解得
当游客从点滑到点时，根据动能定理得
其中
解得
因在倾斜滑道上做匀减速运动，故有
解得
其中
联立解得
17.【答案】 ； ， ，方向竖直向下； 或
【解析】根据题意可知，小车恰好过 点时，由牛顿第二定律有
由能量守恒定律有
联立代入数据解得
根据题意，假设小车恰好过点时也能过点，则有
解得
由于 ，小车能过点，假设成立，过点的最小速度为
在点，由牛顿第二定律得：
解得
由牛顿第三定律可得压力大小
方向竖直向下。
当小车恰好到圆心 等高处时，有
解得
当小车恰好停在水平轨道的点时，有
解得
故锁定时弹射器的弹性势能 的范围为
或
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