2023-2024学年云南省玉溪市元江一中高一物理第二学期期末预测试题含解析

2023-2024学年云南省玉溪市元江一中高一物理第二学期期末预测试题注意事项:1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。2．答题时请按要求用笔。3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。5．保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）1、如图所示，长为0.5m的轻质细杆,一端固定一个质量为2kg的小球，使杆绕O点在竖直平面内做圆周运动，小球通过最高点的速率为2m/s，g取10m/s2。关于球在不同位置受杆的作用力，下列判断正确的是A．小球通过最高点时，杆对小球向下的拉力大小是16NB．小球通过最高点时，杆对小球向上的支持力大小是4NC．小球通过最低点时，杆对小球向上的拉力大小是32ND．小球通过最低点时，杆对小球向上的拉力大小是30N2、已知某一电流表G的满偏电流Ig=5mA，内阻A．串联一个400Ω的电阻B．串联一个100Ω的电阻C．并联一个400Ω的电阻D．并联一个100Ω的电阻3、(本题9分)如图所示，竖直平面内放一直角杆MON，OM水平，ON竖直且光滑，用不可伸长的轻绳相连的两小球A和B分别套在OM和ON杆上，B球的质量为2kg，在作用于A球的水平力F的作用下，A、B均处于静止状态，此时OA=0.3m，OB=0.4m，改变水平力F的大小，使A球向右加速运动，已知A球向右运动0.1m时速度大小为3m/s，则在此过程中绳对B球的拉力所做的功为（取g=10m/s2）()A．11J B．16J C．18J D．9J4、(本题9分)如图，两个相同的小球在内表面光滑的漏斗形容器内，做水平面的圆周运动，甲的位置高于乙的位置。关于它们受到的向心力大小和周期大小，下列关系正确的是A．F甲=F乙T甲=T乙 B．F甲=F乙T甲＞T乙C．F甲＞F乙T甲=T乙 D．F甲＜F乙T甲＞T乙5、(本题9分)如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R：bc是半径为R的四分之一的圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球．始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g．小球从a点开始运动到其他轨迹最高点，机械能的增量为A．2mgRB．4mgRC．5mgRD．6mgR6、(本题9分)如图所示，用硬质轻杆固定的两个小球A、B分别处于光滑的竖直墙面和斜面上，且在同一竖直平面内．用水平向左的推力F作用于B球，两球在图示位置静止．现改变力F的大小使B球沿斜面向上移动一小段距离，发现两球在虚线位置重新平衡．重新平衡后与移动前相比，下列说法正确的是（）A．推力F变大 B．斜面对B的弹力变大C．墙面对A的弹力变小 D．轻杆受到作用力变大7、(本题9分)如图所示，长为L=4m的传送带的速度是5m/s，现将m=1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ=0.2，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮的过程中，（g=10m/s2）下列说法中正确的是()A．摩擦产生的热量为12JB．小物体获得的动能为8JC．摩擦产生的热量为8JD．小物体获得的动能为12.5J8、(本题9分)如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三轮半径关系是RA=RC=2RB．若皮带不打滑，则A、B、C三轮边缘上三点的角速度之比和线速度之比为（）A．角速度之比1：1：2B．角速度之比1：2：2C．线速度之比1：1：2D．线速度之比1：2：29、(本题9分)如图所示,一粗糙的四分之一圆弧轨道,半径为R,轨道圆心O与A点等高．一质量为m的小球在不另外施力的情况下,能以速度v沿轨道自A点匀速率运动到B点,取小球在A点时为计时起点,且此时的重力势能为零,重力加速度为g,则在此过程中,下列说法正确的是A．到达底端时,重力做功的功率为mgvB．重力做的功等于小球克服摩擦力做的功C．小球重力势能随时间的变化关系为Ep=mgRsinD．小球的机械能随时间的变化关系为E=mv2-mgRsin10、如图所示，内壁光滑的圆锥筒固定不动，圆锥筒的轴线沿竖直方向．两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在如图所示的水平面内做匀速圆周运动，已知两小球运动的轨道半径之比rA∶rB=2∶1，取圆锥筒的最低点C为重力势能参照面，则A、B两球A．运动周期之比TA∶TB=2∶1B．速度之比vA∶vB=∶1C．机械能之比EA∶EB=2∶1D．向心加速度之比aA∶aB=∶111、(本题9分)如图，光滑绝缘圆轨道固定在竖直面内，整个圆周被4条直径均分为8等份，表示图中8个位置，其中A点是最低点。该竖直面内分布有水平向右的匀强电场，一个带正电的小球在轨道内做完整的圆周运动。已知小球的重力和所受电场力大小相等。则下列关于小球运动过程中的说法正确的是（）A．小球在F点时的动能最小 B．小球在B点时对轨道的压力最大C．小球在G点时的机械能最小 D．小球在A点时的动能最大12、(本题9分)如图所示，内壁光滑半径大小为的圆轨道竖直固定在水平桌面上，一个质量为的小球恰好能通过轨道最高点在轨道内做圆周运动。取桌面为重力势能的参考面，不计空气阻力，重力加速度为g。则小球在运动过程中其机械能E、动能、向心力、速度的平方，它们的大小分别随距桌面高度h的变化图像正确的是A．B．C．D．二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）13、（6分）(本题9分)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：a．设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……；b．分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、……；c．作出W-v草图；d．分析W-v图像．如果W-v图像是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系．(1)以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是___________．A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……．所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……．B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜．C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小．D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算．(2)在实验中，除了图中已有的实验器材以及交流电源、导线、开关以外，还需要哪种测量工具？答：_________．(3)对于该实验，下列操作中属于实验要求的是_______．（填写选项前的序号）A．小车每次都应从静止开始释放B．实验中应将平板倾斜适当角度以平衡摩擦力C．必须测量出小车的质量14、（10分）如图甲所示，螺旋测微器的读数为__________mm；如图乙所示，电压表的量程为3V，则电压表的读数为__________V。三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）15、（12分）(本题9分)探索火星是人类不懈的追求。假设将来我们登上火星后,在火星表面上用弹簧测力计测量一质量为的物体所受的重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为。一卫星在火星表面附近绕火呈做匀速圆周运动,其环绕期为。已知引力常量为.认为火星是一个质量分布均匀的球体,不计火星自转的影响。求:(1)火星的半径和质量:(2)卫星绕火星运行的速度大小。16、（12分）(本题9分)如图所示，光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接，在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场．现有一质量为m、电荷量为＋q的小球从水平轨道上A点由静止释放，小球运动到C点离开圆轨道后，经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方，如图所示，小球可视为质点，小球运动到C点之前电荷量保持不变，经过C点后电荷量立即变为零)．已知A、B间距离为2R，重力加速度为g，在上述运动过程中，求：（1）小球经过C点的速度大小（2）小球经过半圆轨道上与圆心O等高处D点的速度大小（3）电场强度E的大小（4）小球在圆轨道上运动时的最大速率17、（12分）如图所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目．为了研究蹦极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量和空气阻力．如图所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到P点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为Q点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从蹦极平台第一次下落到Q点的过程中，机械能损失可忽略．弹性绳的弹力大小可以用来计算，其中k为常量，为弹性绳的伸长量．（1）弹性绳的原长为l0，弹性绳对游客的弹力为F，游客相对蹦极平台的位移为x，取竖直向下为正方向，请在如图中画出F随x变化的示意图．（2）借助F﹣x图象可以确定弹力做功的规律，在此基础上，推导当游客位移为x（x＞l0）时，弹性绳弹性势能EP的表达式；（3）按照安全标准，该弹性绳允许的最大拉力Fm＝4.3×103N，游客下落至最低点与地面的距离d≥3m．已知l0＝10m，k＝100N/m，蹦极平台与地面间的距离D＝55m．取重力加速度g＝10m/s2，试通过计算说明：总质量M＝160kg的游客能否被允许使用该蹦极设施．

参考答案一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）1、B【解析】

AB、设小球在最高点时，重力刚好能提供向心力时，小球的速度为v，根据牛顿第二定律有，解得，由于，所以杆在最高点对小球产生支持力，方向向上，设大小为N，由牛顿第二定律有，代入数据可得N=4N，B正确A错误；

CD、设小球运动到最低点的速度为，由动能定理有，设杆对小球的拉力为F，根据牛顿第二定律有：，联立可得F=116N，CD错误．【点睛】当物体与杆连接在竖直平面内做圆周运动时，杆可以产生拉力与可以产生支持力，所以物体能否做完整的圆周运动的临界速度与杆出现支持力还是拉力的临界速度是不一样的，这也是本题的关键。2、A【解析】

把电流表改装成电压表需要串联分压电阻，串联电阻阻值：R=U故A符合题意，BCD不符合题意。3、C【解析】

A球向右运动1．1m时，由几何关系得，B上升距离：h=1．4m-m=1．1m；此时细绳与水平方向夹角的正切值：tanθ=，则得cosθ=，sinθ=由运动的合成与分解知识可知：B球的速度为vBsinθ=vAcosθ，可得vB=4m/s；以B球为研究对象，由动能定理得：WF-mgh=mvB2,代入数据解得：WF="18J,"即绳对B球的拉力所做的功为18J【点睛】本题中绳子拉力为变力，不能根据功的计算公式求拉力做功，而要根据动能定理求变力做功．4、B【解析】

对小球受力分析，小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力，如图

根据牛顿第二定律，有：F=mgtanθ=mr。可知，向心力F甲=F乙。周期，半径大的周期大，即

T甲＞T乙．故B正确，ACD错误。5、C【解析】本题考查了运动的合成与分解、动能定理等知识，意在考查考生综合力学规律解决问题的能力．设小球运动到c点的速度大小为vC，则对小球由a到c的过程，由动能定理得：F·3R-mgR=mvc2，又F=mg，解得：vc2=4gR，小球离开c点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作用力下做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知，小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g，则由竖直方向的运动可知，小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间为:t=vC/g=2，小球在水平方向的加速度a=g，在水平方向的位移为x=at2=2R．由以上分析可知，小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，水平方向的位移大小为5R，则小球机械能的增加量△E=F·5R=5mgR，选项C正确ABD错误．【点睛】此题将运动的合成与分解、动能定理有机融合，难度较大，能力要求较高．6、C【解析】先对小球A受力分析，受重力、墙壁的支持力、轻杆的弹力，如图所示：

根据共点力平衡条件，有：F弹=；FN=mgtanα；由于α减小，墙面对A的弹力减小，轻杆对A的弹力变小；故C正确，D错误；再对AB整体受力分析，受重力(M+m)g、斜面支持力N、墙壁支持力FN、推力F，如图所示；根据共点力平衡条件，有：Nsinβ+FN=F；Ncosβ=（m+M）g；解得：F=（m+M）gtanβ+mgtanα；N=；由于α减小，β不变，则推力F减小；斜面对B的弹力不变；故B错误；故选C．点睛：本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答．本题也可以利用图解法来分析；注意整体法和隔离法的应用．7、AB【解析】

摩擦产生的热量Q等于滑动摩擦力大小与物体传送带相对位移大小的乘积，由速度公式求出物体加速运动的时间，再根据运动学基本公式求出物体和传送带的位移，进而求出相对位移；根据动能定理即可求出小物体获得的动能。【详解】对小物体由牛顿第二定律得：Ff=μmg=ma；解得：a=μg=2m/s2；假设物块与传送带能够相对静止得：t=va=52s＝2.5s；小物块位移x=12at2=12×2×2.52=6.25m＞L；故小物体在传送带上一直加速，由vt2-v02=2aL得：最大速度为：vt=2aL=2×2×4=4m/s；小物体获得的动能为：Ek=8、BC【解析】试题分析：由于A轮和B轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同，故va=vb，则va：vb=1：1，由角速度和线速度的关系式v=ωR可得ωa：ωb=1：2；由于B轮和C轮共轴，故两轮角速度相同，即ωb=ωc，故ωb：ωc=1：1，ωa：ωb：ωc=1：2：2；由角速度和线速度的关系式v=ωR可得：vb：vC=RB：RC=1：2，则va：vb：vC=1：1：2，故选BC．考点：角速度；线速度9、BD【解析】到达底端时，重力做功的瞬时功率为P=mgvcos900=0，选项A错误；小球速度大小不变，根据动能定理知，合力做功为零，由于支持力不做功，则重力做功等于小球克服摩擦力做功的大小，故B正确．经过时间t，下降的高度h=Rsin，则重力势能随时间的变化关系为Ep=-mgh=-mgRsin，故C错误．小球的机械能E=Ek+Ep=mv2−mgRsin，故D正确．故选BD．点睛：解决本题的关键知道平均功率和瞬时功率的区别，掌握这两种功率的求法，以及在求解重力势能时，注意零势能平面的选取．10、BC【解析】

小球做匀速圆周运动，靠重力和支持力的和提供向心力，结合牛顿第二定律列出向心力与线速度、角速度、向心加速度的表达式，从而进行求解．设支持力和竖直方向上的夹角为θ，根据牛顿第二定律得：，解得：，因为A、B圆运动的半径之比为2:1，所以，，，AD错误B正确；从以上分析可知，根据几何知识可知，故，由于机械能为动能和重力势能之和，故EA∶EB=2∶1，C正确．11、ABC【解析】

ABD．带正电的小球所受电场力水平向右，小球的重力和所受电场力大小相等，则重力和电场力的合力方向与竖直方向成45°斜向右下，即等效重力场的方向与竖直方向成45°斜向右下，所以小球在B点时的动能最大，小球在B点时对轨道的压力最大，小球在F点时的动能最小。故AB两项正确，D项错误。C．带正电的小球所受电场力水平向右，小球在G点时的电势能最大，则小球在G点时的机械能最小。故C项正确。12、CD【解析】

根据竖直平面内小球做圆周运动的临界条件，结合机械能守恒定律分析即可解题。【详解】AB．小球通过轨道最高点时恰好与轨道间没有相互作用力，则在最高点：，则在最高点小球的动能：（最小动能），在最高点小球的重力势能：，运动的过程中小球的动能与重力势能的和不变，机械能守恒，即：，故AB错误；CD．小球从最高点到最低点，由动能定理得：，，则有在距桌面高度h处有：，化简得：，，故C、D正确。【点睛】本题主要考查了竖直圆周运动的综合应用，属于中等题型。二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）13、D毫米刻度尺AB【解析】

(1)A．当橡皮筋伸长量按倍数增加时，功并不简单地按倍数增加，变力功一时无法确切测算；因此我们要设法回避求变力做功的具体数值，可以用一根橡皮筋做功记为W，用两根橡皮筋做功记为2W，用三根橡皮筋做功记为3W…，从而回避了直接求功的困难，故选项A正确；B．小车运动中会受到阻力，使木板适当倾斜，小车阻力补偿的方法是平衡摩擦力，故选项B正确；C．本实验中小车先加速后减速，造成纸带上打出的点，两端密、中间疏，说明摩擦力没有平衡，或没有完全平衡，可能是没有使木板倾斜或倾角太小，故选项C正确；D．本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系，这个速度是指橡皮绳做功完毕时的瞬时速度，而不是整个过程的平均速度，故选项D错误；说法中不正确一项是选项D．(2)探究橡皮筋做功与小车的动能变化的关系，则小车的速度是由纸带的点来求出，因此必须要有毫米刻度尺；(3)A．小车获得的动能应该等于橡皮筋对其做的功，所以小车必须从同一位置由静止弹出，故选项A正确；B．为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果，必须平衡摩擦力，长木板要适当的倾斜，故选项B正确；C．实验是分析图像，不需要测量小车的质量，故选项C错误；14、6.700