2024年河南省重点中学物理高一第二学期期末学业水平测试试题含解析

2024年河南省重点中学物理高一第二学期期末学业水平测试试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分）1、(本题9分)质量为m的物体以速度v0离开桌面，如图所示，当它经过A点时，所具有的机械能是（以桌面为参考平面，不计空气阻力）（）A．B．C．D．2、(本题9分)如图所示，小车的上面是中突的两个对称的曲面组成，整个小车的质量为m，原来静止在光滑的水平面上．今有一个可以看作质点的小球，质量也为m，以水平速度v从左端滑上小车，恰好到达小车的最高点后，又从另一个曲面滑下．关于这个过程，下列说法正确的是（）A．小球滑离小车时，小车又回到了原来的位置B．小球从滑上曲面到最高点的过程中，小车的动量变化大小是零C．小球和小车作用前后，小车和小球的速度一定变化D．车上曲面的竖直高度不会大于3、(本题9分)两个相距为的小物体，它们之间的万有引力为，保持质量不变，将它们间的距离增大到，那么它们之间万有引力的大小将变为A． B． C． D．4、(本题9分)在2015年世界蹦床锦标赛中，中国队包揽了女子单人蹦床比赛的金牌和银牌．对于运动员身体保持直立状态由最高点下落至蹦床的过程，若忽略空气阻力，关于运动员所受重力做功、运动员的重力势能，下列说法中正确的是()A．重力做负功，重力势能增加B．重力做负功，重力势能减少C．重力做正功，重力势能减少D．重力做正功，重力势能增加5、(本题9分)如下图所示，是一个半径为R的中国古代八卦图，中央S部分是两个半圆，练功人从A点出发沿相关路线进行(不能重复)，在最后又到达A点．求在整个过程中，此人所经过的最大路程和最大位移分别为()A．0；0 B．2R；2RC．(3π＋2)R；2R D．(2π＋2)R；2R6、如图为一皮带传动装置，右轮的半径为，是它边缘上的一点。左侧是一轮轴，大轮的半径为，小轮的半径为，点在小轮上，它到小轮中心的距离为，点和点分别位于小轮和大轮的边缘上。若在传动过程中，皮带不打滑，则（）A．点与点的线速度大小相等B．点与点的角速度大小相等C．点与点的线速度大小相等D．点与点的向心加速度大小相等7、(本题9分)如图所示，a、b、c、d四个质量均为m的带电小球恰好构成“三星拱月”之形，其中a、b、c三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕O点做半径为R的匀速圆周运动，三小球所在位置恰好将圆周等分．小球d位于O点正上方h处，且在外力F作用下恰好处于静止状态，已知a、b、c三小球的电荷量均为q，d球的电荷量为6q,h=重力加速度为g，静电力常量为k,则下列说法正确的是()A．小球a一定带正电 B．小球c的加速度大小为C．小球b的周期为 D．外力F竖直向上，大小等于8、关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A．它是人造地球卫星绕地球运行的最大速度B．它是人造地球卫星在近地圆轨道运行的速度C．它是人造地球卫星进入近地轨道的最小发射速度D．把卫星发射到越远的地方越容易9、(本题9分)如图在（0，y0）和（0，-y0）两位置分别固定一个电荷量为+Q的点电荷．另一个带电量为+q的点电荷从（-x0，0）位置以初速度v0沿x轴正方向运动．点电荷+q从（-x0，0）到（x0，0）的过程中只受电场力作用，下列描述其加速度a或速度v与位置x的关系可能正确的是（）A． B．C． D．10、当船速大于水速时，下列关于渡船的说法中正确的是A．船头方向斜向上游，渡河时间最短 B．船头方向垂直河岸，渡河时间最短C．当水速度变化时，渡河的最短时间不变 D．当水速度变大时，渡河的最短时间变长11、(本题9分)如图右所示，物体A、B用细绳连接后跨过滑轮，A静止在倾角为30°的斜面上，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由30°增大到45°，系统仍能保持静止．则斜面倾角增大后与增大前相比，下列说法正确的是（）A．绳子对物体A的拉力将增大B．物体A对斜面的压力将减小C．物体A受到的静摩擦力增大D．物体A受到的合力将增大12、(本题9分)如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻为r0。不称重物时，滑片P在A端；称重物时在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器接入电路的阻值发生变化，通过电流表的示数即可显示被称物体的重量值。已知P的滑动过程，弹簧始终未超出弹性限度，则闭合开关S后A．不称重物时电流表的不数为零B．达到最大称重值时电路中的电流为I=C．电流表示数越大，则说明所称物体越重D．所称物体越重，电源的总功率越大二．填空题(每小题6分，共18分)13、(本题9分)利用如图所示的装置可以探究系统机械能守恒，在滑块B上安装宽度为L（较小）的遮光板（遮光板质量忽略不计），把滑块B放在水平放置的气垫导轨上，通过跨过定滑轮的绳与钩码A相连，连接好光电门与数字毫秒计，两光电门间距离用s表示．数字毫秒计能够记录遮光板先后通过两个光电门的时间、，当地的重力加速度为g．请分析回答下列问题（做匀变速直线运动物体极短时间内的平均速度近似为该时间段内任意时刻的瞬时速度）：（1）为完成验证机械能守恒的实验，除了上面提到的相关物理量之外，还需要测量的量有____（均用字母符号表示，并写清每个符号表示的物理意义）；（2）滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度=____、=____（用题中已给或所测的物理量符号来表示）；（3）在本实验中，验证机械能守恒的表达式为：____（用题中已给或所测的物理量符号来表示）．14、利用物体的自由落体运动做“验证机械能守恒定律”实验是实验室常用的实验方法，记录小球的自由落体运动通常有三种方法：①用打点计时器；②用光电门；③用频闪照相机。三种装置如图所示。打点计时器是大家所熟知的，光电门可记录小球通过光电门的时间，频闪照相在按下快门的同时切断电磁铁的电源让小球自由下落。(1)关于上图这三种实验方法，下列说法正确的是________A．方法①③需要测量的量和计算方法相同B．方法②需要测量小球直径dC．三种方法都需要测量下落重物的质量D．方法③的系统误差最小(2)下图是两位同学利用方法①实验操作时释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是_______(3)方法②中测得小球被电磁铁吸住的位置到光电门的距离为h，小球直径为d，通过光电门的时间为，重力加速度为g。当______≈______时，可认为小球下落过程中机械能守恒。(4)方法③得到如下图所示频闪照片，测量结果已标注在图上，从小球由O点开始运动，到拍下D像，小球重力势能的减少量______J，小球动能的增加量_______J。（取，小球质量为，频闪照相机每隔0.05s闪光一次，结果保留三位有效数字）15、(本题9分)用螺旋测微器测量某金属丝的直径，如图所示，该金属丝的直径为__________．三．计算题(22分)16、（12分）(本题9分)如图所示，甲、乙两名宇航员正在离空间站一定距离的地方执行太空维修任务．某时刻甲、乙都以大小为v0＝2m/s的速度相向运动，甲、乙和空间站在同一直线上且可当成质点．甲和他的装备总质量为M1＝90kg，乙和他的装备总质量为M2＝135kg，为了避免直接相撞，乙从自己的装备中取出一质量为m＝45kg的物体A推向甲，甲迅速接住A后即不再松开，(设甲、乙距离空间站足够远，本题中的速度均指相对空间站的速度)则：乙要至少以多大的速度v(相对于空间站)将物体A推出，才能避免与甲相撞？17、（10分）(本题9分)汽车发动机的功率为60kW，汽车的质量为4吨，当它行驶在坡度为α(sinα＝0.02)的长直公路上时，如图所示，所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g取10m/s2)，求：(1)汽车所能达到的最大速度vm；(2)若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？(3)当汽车以0.6m/s2的加速度匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少．

参考答案一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错的或不答的得0分）1、D【解析】试题分析：选择桌面为零势能面，开始是机械能为：，由于不计空气阻力，物体运动过程中机械能守恒，则经过A点时，所具有的机械能也为，故选项D正确．考点：机械能守恒定律名师点睛：物体在运动过程中机械能守恒，即任意两个时刻或位置的机械能都相等，本题中关键是正确计算物体具有的势能．2、D【解析】A.小球滑上曲面的过程，小车向右运动，小球滑下时，小车还会继续前进，故不会回到原位置，故A错误；B.由小球恰好到最高点时小球与小车具有共同速度，对于车、球组成的系统，取水平向右为正方向，由动量守恒定律列式为mv=2mv′，得共同速度v′=0.5v.则小车动量的变化为△P=mv′−0=m，故B错误；C.由于满足动量守恒定律，系统机械能又没有增加，若两曲面光滑时，小车和小球的速度可能没有变化．故C错误；D.由于小球原来的动能为，小球到最高点时系统的动能为=，所以系统动能减少了.如果曲面光滑，则减少的动能等于小球增加的重力势能，即=mgh,得h=，显然，这是最大值，如果曲面粗糙，高度还要小些，所以车上曲面的竖直高度不会大于，故D正确．故选D3、D【解析】

根据万有引力定律得：两个质点相距，它们之间的万有引力为若保持它们各自的质量不变，将它们之间的距离增大到，则两个质点间的万有引力故D正确，ABC错误。4、C【解析】运动员身体保持直立状态由最高点下落至蹦床的过程中，重力方向与位移方向相同，则重力做功正功，重力势能减少，故ABD错误，C正确．点晴：解决本题的关键要掌握判断力做功正负的方法，知道重力做正功时重力势能减少，根据重力方向与位移方向的关系分析其做功正负，从而判断出重力势能的变化．5、C【解析】

路程是指物体所经过的路径的长度，沿图中路线走完一遍的路程s=2πR+πR+2R=（3π+2）R；当人离A点最远的时候，位移最大，所以当人在C点的时候，离A最远，此时的位移是最大的，即为2R，故C正确；故选C．点睛：位移是指从初位置到末位置的有向线段，位移的大小只与初末的位置有关，与经过的路径无关；路程是指物体所经过的路径的长度.6、D【解析】

AB．根据皮带传动装置的特点，首先确定三点处于同一个轮轴上，其角速度相同；、两点靠皮带连接，其线速度大小相等，设点的线速度为、角速度为，则所以点的线速度大小为可求点的角速度，即点的角速度大小为，点的线速度大小为，故AB错误；C．、两点角速度相等，而半径不相等，所以线速度不相等，故C错误；D．根据向心加速度的公式可求的向心加速度分别为即点与点的向心加速度大小相等，故D正确。故选D。7、BD【解析】

a、b、c三小球所带电荷量相同，要使三个做匀速圆周运动，d球与a、b、c三小球一定是异种电荷，由于a球的电性未知，所以d球不一定带正电，故A错误．设db连线与水平方向的夹角为，则，，对b球，根据牛顿第二定律和向心力得：，解得：，，即b的周期为，c的加速度为，故B正确，C错误；abc三个小球对d的吸引力向下，大小为，因此拉力F的大小为，D正确【点睛】a、b、c三个带电小球在水平面内做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，分析其受力情况，运用牛顿第二定律研究即可．8、ABC【解析】

第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度．【详解】人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度，轨道半径越大，速度越小，由于半径最小，故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度，同时也是卫星在近地圆轨道运行的速度，故AB正确；物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，在地面附近发射飞行器，如果速度等于7.9km/s，飞行器恰好做匀速圆周运动，如果速度小于7.9km/s，就出现万有引力大于飞行器做圆周运动所需的向心力，做近心运动而落地，所以发射速度不能小于7.9km/s；故C正确．根据克服地球的引力做功，可知当越远需要克服引力做功越多，所以发射到越远的地方越不容易，故D错误．故选ABC【点睛】注意第一宇宙速度有三种说法：①它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度②它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度③它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度.9、ABC【解析】等量同种正电荷连线中点的场强为零，从中点沿连线中垂线往外场强先增大后减小（不是均匀变化），且方向从中点沿中垂线往外．则粒子运动后从(－x0，0)到原点的过程中电场力（加速度）可能一直减小到0（不均匀变化），也可能先增大后减小到0；从原点到(x0,0)的过程中电场力（加速度）可能一直增大（不均匀变化），也可能先增大后减小．且力（加速度）的方向与上一段力（加速度）的方向相反，均是从中点沿中垂线向外．A：A图中加速度随位置均匀变化，故A项不可能．B：B图中加速度方向不变，故B项不可能．C：速度时间图象的切线斜率表示加速度，C图中加速度不变，故C项不可能．D：D图中加速度先减小到0再反向增大，故D项可能．本题选不可能的，答案是ABC．10、BC【解析】当静水速（船头指向）与河岸垂直，在垂直于河岸方向上的速度最大，则渡河时间最短，当水流速度增大，不影响垂直于河岸方向上的分速度，则渡河时间不变．故BC正确，AD错误．故选BC．点睛：解决本题的关键知道分运动与合运动具有等时性，各分运动具有独立性，互不干扰．11、BC【解析】设A的质量为M，B的质量为m．对物体B受力分析，受重力mg和拉力T，由二力平衡得到：T=mg，则知细绳对A的拉力不变，故A错误．对物体A受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦力，如图所示：因不知道与T=mg的大小关系，故静摩擦力可能向上，可能为零，也可能向下，则静摩擦力的大小变化情况无法判断，故C错误；根据平衡条件得：，解得，当不断变大时，斜面对A的支持力N不断减小，则斜面对A的压力减小．故B正确，物体A保持静止，合力为零，不变，故D错误；选B．【点睛】先对物体B受力分析，受重力和支持力，由二力平衡得到拉力等于物体B的重力；再对物体A受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦力，根据平衡条件列式分析．12、CD【解析】

A.不称重时，P在A端，接入电路的电阻最大，电流最小，但不为零，故A错误；B.达到最大称重值时，滑动端到达B端，此时滑动变阻器接入电路的电阻为零，则电路中的电流为I=EC.所称物体越重，P越向下，接入的电阻越小，电流越大，故C正确；D、总功率P总=EI，E不变，所称物体越重，电流I越大，则电源的总功率越大，故D正确。二．填空题(每小题6分，共18分)13、钩码A与滑块B的质量mA、mB【解析】

[2][3]．根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，滑块通过光电门的瞬时速度分别为系统重力势能的减小量为系统动能的增加量；[4]．则验证的机械能守恒表达式为[1]．可知还需要测量的物理量有：钩码与滑块的质量分别为钩码A与滑块B的质量mA、mB．【点睛】解决本题的关键知道极短时间内的平均速度可以表示瞬时速度，以及掌握该实验的原理，注意本题研究的对象是系统．14、ABDBgh1.921.92【解析】

(1)[1]A．①③实验要确定出下落的高度与获得的速度，所用的方法都是留迹法，故A正确；B．方法②要由求速度则需要测量小球直径d，故B正确；C．三种方法验证机械能时动能和重力势能都含有质量m，则质量可以约掉，故三种方法都不需要测量下落重物的质量，故C错误；D．方法①纸带与计时器有摩擦，方法②用平均速度测量速度有误差，方法③避免了①②两种情况，系统误差小，故D正确。故选ABD。(2)[2]A图中的重物离打点计时器太远，导致纸带有很长一截不能打点，故B图的操作是正确的，有效的