2023-2024年湖南省名校联考联合体高一下学期期中考试物理试题（A卷）（解析版）

名校联考联合体2024年春季高一年级期中联合考试物理（A卷）一、单选题1.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，下列说法符合史实的是（）A.伽利略根据理想斜面实验总结出了牛顿第一定律B.牛顿建立了万有引力定律理论，并提出可以进行“月地检验”C.卡文迪什通过扭秤实验测量了静电力常量D.相对论和量子力学建立，意味着经典力学已经没有存在的必要【答案】B【解析】牛顿在伽利略理想斜面实验基础上总结出了牛顿第一定律，选项A错误；牛顿建立了万有引力定律理论，并提出可以进行“月地检验”，选项B正确；卡文迪什通过扭秤实验测量了万有引力常量，选项C错误；相对论和量子力学适应于微观高速粒子的运动，而经典力学适应于宏观低速物体的运动，相对论和量子力学的建立并不否认经典力学，经典力学对解决宏观低速物体的运动仍有必要性，选项D错误。故选B。2.下列关于电场线的说法中错误的是（）A.电场线是为了表示电场的强弱和方向而人为引入的假想曲线B.电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大C.正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动D.静电场的电场线是不闭合的【答案】C【解析】电场线是为了表示电场的强弱和方向而人为引入的假想曲线，选项A正确，不符合题意；电场线越密的地方场强越大，同一电荷所受电场力越大，选项B正确，不符合题意；正电荷只在电场力作用下，只有当电场线是直线且从静止开始运动时才会沿电场线运动，选项C错误，符合题意；静电场的电场线是不闭合的，选项D正确，不符合题意。故选C。3.为了节省能源，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。下列说法中正确的是（）A.顾客仅在加速过程受摩擦力的作用B.顾客所受的摩擦力大小与扶梯的加速度大小无关C.乘扶梯匀速上楼的过程中，顾客的机械能保持不变D.扶梯对顾客作用力的方向先与速度方向相同，再竖直向上【答案】A【解析】电梯慢慢加速时，顾客受重力、支持力、摩擦力作用，匀速转动时，顾客受重力、支持力作用，所以仅在加速过程受摩擦力的作用，故A正确；设扶梯倾角为，将加速度分解，结合牛顿第二定律有，所以摩擦力大小与扶梯加速度大小有关，故B错误；乘扶梯匀速上楼的过程中，顾客的动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故C错误；电梯慢慢加速时，扶梯对顾客作用力即为支持力和摩擦力的合力，其方向指向右上方，匀速阶段时只有支持力，竖直向上，故D错误；故选A。4.如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，为过原点的倾斜直线，段表示以额定功率行驶时的加速阶段，段是与段相切的水平直线，则下述说法正确的是（）A.时间内汽车做匀加速运动且功率恒定B.时间内汽车牵引力做功为C.时间内的平均速度为D.在全过程中时刻的牵引力及其功率都是最大值，时间内牵引力最小【答案】D【解析】时间内为倾斜的直线，故汽车做匀加速运动，故牵引力恒定，由可知，汽车的牵引力的功率均匀增大，故A错误；时间内动能的变化量为，而在运动中受牵引力及阻力，故牵引力做功一定大于此值，故B错误。时间内，若图像为直线时，平均速度为，而现在图像为曲线，故图像的面积大于直线时的面积，平均速度大于此速度，故C错误。由及运动过程可知，时刻物体的牵引力最大，此后功率不变，而速度增大，故牵引力减小，而时间内物体做匀速直线运动，物体的牵引力最小，故D正确。故选D。5.如图所示，斜面倾角为，在点以速度将小球水平抛出（小球可以看成质点），小球恰好经过斜面上的小孔，落在斜面底部的点，且为的中点。在点以速度将小球水平抛出，小球刚好落在点。若小球从运动到的时间为，从运动到的时间为，则为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】如图所示，对于平抛运动，其运动时间只由高度决定，不管是以初速度或抛出，其落到斜面底端时间是一样，都为。设从到的时间为，由平抛运动规律得，同理，从到的运动，根据数学几何问题可知，，，即，由于，因此，即到和到的时间相等，都为A到的时间的一半，又因为从点抛出，、在同一水平面上，高度相同，时间相同，即，故B正确，ACD错误。故选B。6.如图所示，为北斗卫星导航系统中的静止轨道卫星，其对地张角为，为地球的近地卫星。已知地球的自转周期为，万有引力常量为，根据题中条件，可求出（）A.地球的平均密度为B.卫星和卫星的加速度之比为C.卫星的周期为D.卫星运动的一个周期内无法直接接收到卫星发出电磁波信号的时间为【答案】A【解析】设地球质量为，卫星、的轨道半径分别为和，卫星为同步卫星，周期为，近地卫星的周期为。根据开普勒第三定律，由题图得，可得卫星的周期为，故C错误；对于卫星，，对于地球，联立以上各式，可得地球的平均密度为，故A正确；对于不同轨道卫星，根据牛顿第二定律得，所以卫星和卫星的加速度之比为，故B错误；当卫星运行到与卫星的连线隔着地球的区域内，其对应圆心角为时，卫星无法直接接收到卫星发出电磁波信号，设这段时间为。若两卫星同向运行，则有，，，解得，若两卫星相向运行，则有，，，解得，故D错误。故选A。7.如图，某无限长粗糙绝缘直杆与等量异种电荷连线的中垂线重合，杆竖直放置。杆上有、、三点，其中为等量异种电荷连线的中点，。现有一带电小圆环从杆上点以初速度向点滑动，滑到点时速度恰好为。则关于小圆环的运动，下列说法正确的是（）A.运动的加速度先变大再变小，再变大又变小B.电场力先做正功后做负功C.运动到点的动能为初动能的一半D.运动到点的速度小于【答案】C【解析】等量异号电荷的连线的中垂线上，从到电场强度先增大后减小，点的电场强度最大，所以小圆环受到的电场力先增大后减小，小圆环受到的摩擦力，所以小圆环受到的摩擦力先增大后减小，它的加速度，则先增大后减小，故A错误；一对等量异号电荷的连线的中垂线是等势面，故小圆环从到过程电场力不做功，故B错误；设之间的距离为，摩擦力做功为，小圆环从到的过程中，电场力不做功，重力和摩擦力做功，根据动能定理得：过程，过程，联立以上两个公式解得，，即运动到点的动能为初动能的一半，运动到点的速度大于，故C正确，D错误。故选C。二、多选题8.如图所示，足够长的水平传送带由电动机带动着始终保持速度匀速运动，一质量为的小物块轻轻放在传送带左端。已知物块到达传送带右端前已经开始匀速运动，物块与传送带之间的动摩擦因数为，重力加速度为，在小物块开始运动到加速至的过程中（）A.小物块加速运动时间为B.传送带对小物块做功的平均功率为C.传送带对小物块的摩擦力做的功为D.小物块在传送带上产生的摩擦热为【答案】A、C【解析】小物块开始运动时的加速度，加速运动时间为，选项A正确；传送带对小物块做功的平均功率为，选项B错误；由动能定理可知，传送带对小物块的摩擦力做的功为，选项C正确；小物块在传送带上产生的摩擦热为，选项D错误。故选AC。9.如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为，小球半径为，重力加速度为。下列说法正确的是（）A.小球通过最高点时的最小速度B.小球通过最高点时的最小速度C.小球在水平线以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力D.小球在水平线以下的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力【答案】B、D【解析】小球在最高点时，由于管道内侧能提供支持力，其通过的速度可以为零，A错误，B正确；小球在水平线以下的管道中运动时，由外侧管壁对小球的作用力与小球的重力在背离圆心方向的分力的合力提供向心力，即，因此，外侧管壁对球一定有作用力，此时内侧管壁对球一定无作用力，C错误，D正确。故选BD。10.物块、中间用一根轻质弹簧相接，放在光滑水平面上，，如图甲所示。开始时两物块均静止，弹簧处于原长，时对物块施加水平向右的恒力。时撤去，在内两物体的加速度随时间变化的情况如图乙所示。弹簧始终处于弹性限度内，整个运动过程中以下分析正确的是（）A.恒力B.物块的质量为C.撤去瞬间，的加速度大小为D.若不撤去，则后两物块将一起做匀加速运动【答案】B、C【解析】时，弹簧弹力为零，对根据牛顿第二定律可得，故A错误；时，、整体加速度相同，对整体根据牛顿第二定律可得，解得，故B正确；时，对根据牛顿第二定律可得弹簧弹力大小为，撤去瞬间，弹簧弹力不会突变，此时的加速度大小为，故C正确；图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化量，从图像可看出，时的速度大于的速度，所以若此时不撤去，弹簧在之后的一段时间内会继续伸长，的加速度减小，的加速度增大，并不能一起做匀加速运动，故D错误。故选BC。11.如图所示，倾角为的固定斜面上，有一原长为的轻弹簧一端固定在斜面底端处，另一端位于斜面点，弹簧处于自然状态，斜面长。质量为的小球自点由静止释放，到达最低点（未画出）后，沿斜面被弹回，恰能到达最高点。已知，小球与斜面间的动摩擦因数，（取，，），则下列选项正确的是（）A.小球第一次到达点时速度大小为B.小球第一次运动到点所用时间为C.点距点的距离为D.小球运动到点时弹簧的弹性势能为【答案】A、D【解析】令弹簧原长为，小球第一次到达点过程有，解得，A正确；小球第一次运动到点有，，解得，B错误；小球从点到弹回点过程有，根据题意可知，解得，则点距点的距离为，C错误；小球从点到点过程有，解得，D正确。故选AD。三、实验题12.某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的图像。（1）图线不过坐标原点的原因是______。（2）由图像求出小车和传感器的总质量为______。（3）本实验中若将力传感器去掉，重新完成实验，为保证实验的精度，则要求砂和桶的总质量______（选填“远大于”或“远小于”）小车质量，从理论上分析，实验图线的斜率将______（选填“变大”或“变小”）。【答案】（1）没有平衡摩擦力，或平衡的不够；（2）、；（3）远小于；变小【解析】（1）由图像可知，当时，加速度仍然为零，说明没有平衡摩擦力，或平衡的不够。（2）图像中的斜率表示质量的倒数，由图可知，所以质量；（3）设小车及传感器总质量为，砂和桶的重力为，由牛顿第二定律得：对，，对，，联立解得，，则当，即砂和桶的总质量远小于小车质量时可认为和砂桶的总重力近似等于小车的牵引力；表示绳子的拉力，图像的斜率为，变小。13.某实验小组用图甲所示的装置验证机械能守恒定律，实验操作如下：①将表面平整的圆柱形重锤上表面吸在电磁铁上，把光电门安装在重锤正下方；②调整并测量重锤上表面到光电门之间的竖直高度，远大于重锤的长度；③断开电源，重锤自由下落，读出重锤的遮光时间。（1）重力加速度已知，为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量有（）A.重锤的长度 B.重锤从下落到的时间 C.重锤的质量（2）重锤通过光电门的瞬时速度______（用题目中给出的物理量符号表示）；改变，多次重复实验。把实验测量的和计算出的记入表格。根据表格数据在图丙所给的坐标系中描点，并绘出拟合图线。（3）绘制出的图线，则可求出该直线的斜率为______（保留小数点后一位），并得到本地重力加速度。（4）某同学发现，所绘制出的图线并不过坐标原点，主要原因是______。【答案】（1）A；（2）；（3）（均可）；（4）高度测量带来的误差（或重锤长度不可忽略，或其他正确表述）【解析】（1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量有：重锤下落高度为已知，还要知道重锤经光电门时的速度，因此需要测量重锤的长度，以求得重锤经光电门时的速度，A正确；不需要测量重锤从下落到的时间，B错误；不需要测量重锤的质量，因在计算时可以约去质量，C错误。故选A。（2）由平均速度约等于瞬时速度，则有重锤通过光电门的瞬时速度；（3）图线斜率大小为；（4）所绘制出的图线并不过坐标原点，主要原因是：高度测量带来的误差，或是重锤的长度不可忽略。四、解答题14.如图所示，一带电荷量为、质量为的小物块处于一倾角为的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止。重力加速度用表示，，。求：（1）电场强度的大小；（2）将电场强度减小为原来的时，物块加速度的大小以及物块下滑距离时的动能。【答案】（1）；（2），【解析】（1）小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，如图所示，根据平衡条件有，，解得电场强度为；（2）若电场强度减小为原来，则电场强度变为，根据牛顿第二定律有，可得加速度为，物块下滑距离时，重力做正功，电场力做负功，根据动能定理有，解得。15.如图所示，物体、和木板的质量均为，木板与物体通过不可伸长轻绳连接，跨过光滑的定滑轮，设木板到定滑轮足够远，物体离地面高，物体与木板之间的动摩擦因数，木板放在光滑的水平桌面上从静止开始释放，同时物体（视为质点）在木板的左端以的初速度开始向右运动，运动过程中恰好没有从木板的右端掉下。求：（1）木板的长度；（2）当物体落地时，物体在木板的位置。【答案】（1）；（2）物体在长板的最左端【解析】（1）设向右为正方向，物体的加速度，物体和的整体加速度为：，设经过时间二者速度相等，即有，解得，，物体的位移为，物体的位移为，所以木板的长度；（2）此后，假设物体相对静止，物体受到的静摩擦力为，故假设不成立，则知物体和物体相对滑动，物体的加速度大小为，物体和整体的加速度大小为，整体下落高度，根据，解得，物体的位移，解得，则，故物体在长木板的最左端。16.如图所示是一款固定在竖直平面内的游戏装置。半径的半圆形细管轨道与半径的半圆形内轨道在点平滑连接，圆心分别为和，直径和处于竖直方向。倾角的足够长直轨道与轨道在点用一小段圆弧轨道平滑连接，点位于水平地面。在水平地面上可左右移动的点能够斜向上发射质量的小滑块（可视为质点），只有当小滑块到达点时速度刚好水平才可进入细管轨道。已知轨道和轨道均光滑，小滑块与轨道间的动摩擦因数，忽略空气阻力，不计细管管口直径，重力加速度取，，。（1）若小滑块刚进入点时与细管壁无挤压，求小滑块第一次运动到内轨道的点时受到轨道的弹力大小；（2）若小