河南省郑州市2023-2024学年高一下学期6月期末物理试题（解析版）

第1页/共1页郑州市2023-2024学年下期期末考试高一物理试题卷注意事项：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。）1.如图所示，在“神舟十一号”沿曲线从M点到N点的飞行过程中，速度逐渐增大。在此过程中“神舟十一号”所受合力F的方向可能是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】AD．做曲线运动物体所受合力的方向总是指向曲线凹侧，故AD错误；BC．由于速度逐渐增大，故合力F的方向沿切线方向的分力与速度方向相同，故B正确，C错误。故选B。2.某次灭火时，消防员在A处用高压水枪将水喷出，水柱经最高点B后落在失火处C，已知喷出的水在空中的运动轨迹在同一竖直面内，A、B间的高度差与B、C间的高度差之比为，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.水从A处到B点与从B点到C处的时间之比为B.水从A处到B点与从B点到C处的水平位移大小之比为C.水从A处到B点与从B点到C处的速度变化量大小之比为D.水在A处的速度大小与在C处的速度大小之比为【答案】A【解析】【详解】ABC．设水从A运动到B点的时间为，从B点运动到C处的时间为，竖直方向有，所以水从A处运动到B点与从B点运动到C处的时间之比为根据水从A处运动到B点与从B点运动到C处的速度变化量大小之比为由于水从A处运动到B点与从B点运动到C处的水平位移大小之比为故A正确，BC错误；D．竖直方向有水在A处的竖直分速度大小与在C处的竖直分速度大小之比为水在A处的速度大小与在C处的速度大小之比满足故D项错误。故选A。3.脚踏自行车的传动装置简化图如图所示，各轮的转轴均固定且相互平行，甲、乙两轮同轴且无相对转动。已知甲、乙、丙三轮的半径之比为，传动链条在各轮转动中不打滑，则当丙转一圈时，乙转过的圈数为（）A.1 B.2 C.3 D.12【答案】C【解析】【详解】甲和丙链条传动，所以其线速度大小相等，根据所以有甲乙同轴传动，所以其角速度相等由于所以当丙转一圈时，乙转3圈。故选C。4.体验式学习是一种非常有效的学习方法。如图所示，某同学按照课本“做一做”的建议对向心力进行了亲身感受：他用一段细绳一端系一小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动。关于该实践活动，下列说法中正确的是（忽略空气阻力）（）A.沙袋做匀速圆周运动的半径等于沙袋与“握点”间的绳长B.手通过绳对沙袋的拉力等于沙袋做匀速圆周运动的向心力C.若沙袋质量及沙袋与“握点”间的绳长保持不变，当沙袋做圆周运动的速度增大时，沙袋所需向心力及绳受到的拉力均减小D.若沙袋质量及沙袋做圆周运动的角速度保持不变，当沙袋与“握点”间的绳长增加时，沙袋所需向心力及绳受到的拉力均增大【答案】D【解析】【详解】AB．依题意，沙袋在水平面内做匀速圆周运动，受自身重力和细绳拉力作用，沙袋所受合力即拉力沿半径方向的分力提供向心力。拉力的竖直分力与重力平衡，绳子不是水平的，匀速圆周运动的圆心在“握点”下方。沙袋做匀速圆周运动的半径一定不等于沙袋与“握点”间的绳长。故AB错误；C．设绳子与水平方向夹角为，根据牛顿第二定律有解得可知当沙袋及沙袋与“握点”间的绳长保持不变时，当沙袋做圆周运动的速度增大时，绳子与竖直方向的夹角变大，沙袋所受的向心力增大，则拉力的水平分力增大，又竖直方向上拉力的分力与小球的重力大小相等，由可知绳子拉力增大，故C错误；D．设绳子与水平方向夹角为，根据牛顿第二定律有得若沙袋质量及沙袋做圆周运动的角速度保持不变，当沙袋与“握点”间的绳长增加时，应该变大，沙袋所受的向心力增大，由平衡条件有绳子拉力为可知绳子拉力增大。故D正确。故选D。5.洗衣机的水桶示意图如图所示，它是以转桶带动衣物高速旋转的方式将湿衣服甩干的。甩干过程中的某一时段，湿衣服紧贴在匀速旋转的转筒的竖直筒壁上，与桶壁相对静止，在湿衣服的水被逐渐甩出的过程中，关于湿衣服的受力情况，下列判断正确的是（）A.受筒壁的弹力减小 B.受筒壁的弹力不变C.受筒壁的摩擦力增大 D.受筒壁的摩擦力不变【答案】A【解析】【详解】AB．对衣服水平方向筒壁对衣服的弹力充当向心力，则则随着质量的减小，衣服受筒壁的弹力减小，选项A正确，B错误；CD．竖直方向则随着质量减小，衣服受筒壁的摩擦力减小，选项CD错误。故选A。6.2024年3月20日，我国成功发射“鹊桥二号”中继星，通过近地点200公里、远地点42万公里的地月转移轨道，最后进入环月椭圆使命轨道。则（）A.鹊桥二号的发射速度应大于11.2km/sB.鹊桥二号在近地轨道的周期大于地球同步卫星的周期C.鹊桥二号在使命轨道上的加速度大小保持不变D.鹊桥二号在使命轨道“近月点”处时速度最大【答案】D【解析】【详解】A．鹊桥二号登月后，依然绕地球运动，则的发射速度应大于7.9km/s，小于11.2km/s，故A错误B．根据开普勒第三定律可知，鹊桥二号在近地轨道的周期小于地球同步卫星的周期，故B错误；C．根据牛顿第二定律有解得则鹊桥二号在使命轨道上的加速度大小改变，故C错误；D．根据开普勒第二定律可知，鹊桥二号在使命轨道“近月点”处时速度最大，故D正确；故选D。7.如图所示，传送带以恒定速率顺时针运行。一个小物块无初速放在传送带底端，第一阶段物块被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端。下列说法中正确的是（）A.第一阶段和第二阶段的摩擦力均对小物块做正功B.第一阶段摩擦力对小物块做功的功率保持不变C.第二阶段传送带克服摩擦力做功的功率逐渐增大D.整个过程摩擦力对小物块和传送带做的总功为正值【答案】A【解析】【详解】A．第一阶段物体受到沿斜面向上的滑动摩擦力，则滑动摩擦力对小物体做正功，第二阶段物体受向上的静摩擦力，则静摩擦力对小物体也做正功，故A正确；B．第一阶段摩擦力对物体做功的功率为滑动摩擦力大小不变，物体速度增大，所以摩擦力的功率逐渐增大，故B错误；C．第二阶段有根据功率公式P=fv=摩擦力大小不变，传送带速度不变，可知，第二阶段传送带克服摩擦力做功的功率恒定，故C错误；D．第一阶段物体的位移传送带的位移第一阶段滑动摩擦力对小物体和传送带做的总功为第二阶段物块与传送带相等静止，摩擦力不做功。所以整个过程摩擦力对小物块和传送带做的总功为负值，故D错误。故选A。8.无人机快递将会逐渐普及，无人机配送将在未来重塑物流行业。某次无人机载重测试，无人机在8个相同旋转叶片的带动下竖直上升，其动能随位移x变化的关系如图所示。已知无人机及其载重总质量为，重力加速度大小为，不考虑阻力，则（）A.加速阶段，每个叶片提供的升力大小为8NB.减速阶段，每个叶片提供的升力大小为6NC.的上升过程中，无人机及其载重的机械能增加了1000JD.的上升过程中，无人机受到的升力的平均功率为180W【答案】C【解析】【详解】A．根据的图像可得。在加速阶段，有动能定理有即图像的斜率表示其所受到的合力，有图像可知。其合力为64N。每个叶片提供的升力大小为F，有解得故A项错误；B．减速阶段，同理可知，图线斜率的绝对值表示合力大小，设此阶段升力的大小为，合力为，有解得故B项错误；C．的上升过程中，无人机及其载重的机械能增加量等于升力所做的功，而在整个上升过程中，升力做功为所以其机械能的增加量为故C项正确；D．设的上升过程中无人机的加速度大小为a，则由牛顿第二定律有上升到5m时的速度为v，有的上升时间为t，有该过程中升力做功为该过程中无人机受到的升力的平均功率为故D项错误。故选C。9.生活中有很多圆周运动的应用实例，下面列出了三种常见的圆周运动模型。如图甲所示是圆锥摆，系于同一位置的两根细线长度不同、与竖直方向的夹角不同，两小球在同一水平面内做匀速圆周运动；图乙为火车转弯时轨道与车轮的示意图，两个轮缘间的距离略小于铁轨间的距离；图丙中A、B两物体的材质相同，A的旋转半径比B大、质量比B小，A、B一起随水平转台绕竖直中心轴匀速转动。则下列说法正确的是（）A.图甲中，两小球做匀速圆周运动的周期相等B.图乙中，火车转弯低于规定速度行驶时，外轨将对火车轮缘产生向内的挤压C.图丙中，随着转台的角速度缓慢增大，A先发生相对滑动D.图丙中，A、B两物体相对转台静止时，A所受摩擦力一定更大【答案】AC【解析】【详解】A．图甲中，物体做圆周运动，有整理有又因为故A项正确；B．图乙中，火车转弯低于规定速度行驶时，火车轮缘将对内轨产生挤压作用，由牛顿第三定律可知，内轨将对火车轮缘产生向外的挤压，故B项错误；C．物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动，摩擦力提供向心力，最大角速度对应最大静摩擦力整理有由于A的旋转半径比B大，所以A物体先发生相对滑动，故C项正确；D．A、B一起绕竖直中心轴匀速转动时角速度大小相等，由所以由于A的旋转半径比B大、质量比B小，所以A所受摩擦力不一定更大，故D项错误。故选AC。10.将一个小球从P点以大小为的初速度斜向上抛出，初速度与水平方向的夹角为，小球恰好能垂直打在墙上，不计小球的大小，不计空气阻力，重力加速度大小为g，若改变小球从P点抛出的初速度大小或方向，则关于小球从P点抛出到打到墙面上过程，下列说法正确的是（）A.仅将变小，小球到达墙面时间变短B.仅将变小，小球不可能垂直打在墙面上C.仅将变大，小球到达墙面时间不变D.将变大，同时将变小，小球仍可能垂直打墙面上【答案】AD【解析】【详解】A．仅将变小，则其水平方向分速度变大，而水平方向小球做匀速直线运动，其有所以运动时间变短，故A项正确；B．对小球，水平方向有竖直方向有整理有由此可知，如果开始时大于，仅将变小，小球仍有可能垂直打在墙面上，故B项错误；C．仅将变大，由其运动时间变短，故C项错误；D．由之前分析有可知若开始时小与，当变大，同时将变小，等式仍可能成立，即小球仍可能垂直打在墙面上，故D项正确。故选AD。11.2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星（双星）合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100秒时，它们间的距离为，绕两者连线上的某点每秒转动n圈，将两颗中子星都看作质量均匀分布的球体，忽略其他星体的影响，已知引力常量为G，下列说法正确的是（）A.两颗中子星转动的速度与它们的转动半径成反比B.两颗中子星转动时所需向心力与它们的转动半径成正比C.两颗中子星的转动半径与它们的质量成反比D.两颗中子星的质量之和为【答案】CD【解析】【详解】A．两颗中子星属于同轴转动，角速度相同，则根据可知，两颗中子星转动的速度与它们的转动半径成正比，故A错误；B．设两颗星的质量分别为、，两颗中子星转动时所需的向心力由二者之间的万有引力提供，即向心力大小均为故B错误；CD．设两颗星的轨道半径分别为、，根据万有引力提供向心力有可得即两颗中子星的转动半径与它们的质量成反比，又联立可得，两颗中子星的质量之和为故CD正确。故选CD。12.如图所示，物块a、b通过轻弹簧连接，物块b、c用不可伸长的细线绕过轻质定滑轮连接，将物块c放置于足够长的固定斜面上，细线与斜面平行。移动物块c，当物块b、c之间的细线伸直且无作用力时，将物块c由静止释放。物块a放置在水平面上，a、b间的弹簧及b与定滑轮间的细线均处于竖直方向，物块a、b、c的质量分别为、和，斜面倾角为30°，若弹簧的劲度系数。（为已知量，g为重力加速度），整个过程a未离开水平面，不计空气阻力及一切摩擦，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是（）A.物块b、c组成的系统机械能守恒B.释放物块c瞬间，物块c的加速度大小为C.物块b上升时速度最大D.物块c的最大速度为【答案】BD【解析】【详解】A．物块b、c组成的系统，由于弹簧弹力做功，则系统机械能不守恒，选项A错误；B．开始时对b可得释放物块c瞬间，对bc整体由牛顿第二定律解得物块c的加速度大小为选项B正确；C．由可知物块b上升时弹簧在原长，此时可知bc整体加速度不为零，此时速度不是最大，选项C错误；D．物块c的速度最大时加速度为零，此时解得即此时弹簧伸长量等于刚开始时的压缩量，则由能量关系可知解得为选项D正确。故选BD。第Ⅱ卷（非选择题共52分）二、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分。请按题目要求作答）13.在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中：（1）如图甲所示的实验中，观察到两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向做_______；（2）如图乙所示的实验：将两个光滑轨道固定在同一竖直面内，轨道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，球1落到水平板上时_______（选填“能”或“不能”）击中球2；（3）该同学用频闪照相机拍到如图所示的小球平抛运动的照片，照片中小方格的边长，小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛运动的初速度_______（取当地重力加速度）。【答案】（1）自由落体运动（2）能（3）【解析】【小问1详解】用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。【小问2详解】两球从斜面的相同高度由静止同时释放，两球在水平方向上具有相同的速度，所以球1落到水平板上时能击中球2。【小问3详解】在竖直方向上，根据匀变速直线运动的规律可得得可得小球初速度为14.为验证机械能守恒定律，班级各学习小组分别采用不同的方案进行实验。（1）用图1装置中重锤的自由下落进行验证。①下列选项正确的是_______；A．实验中，必须用天平称出重锤的质量B．实验时，应先接通电源，然后松开纸带让重锤下落C．实验中，打点计时器可以使用直流电源D．重锤下落的高度h用刻度尺直接测量，速度可以用来计算②实验中，打点计时器所接交流电频率为50Hz，实验选用的重锤质量，纸带上打点计时器打下的计数点A、B、C到打下第一点O的距离如图所示，相邻两计数点间还有一个点没有标出。则从O点至打下B点的过程中，重锤动能的增加量为_______J。（计算结果保留3位有效数字）（2）用图2装置在气垫导轨上验证滑块沿斜面下滑过程中机械能守恒，已知滑块质量为m，滑块上遮光条宽度为d，通过光电门时间为t，则滑块从释放到经过光电门过程，动能的增加量为_______（用题中所给物理量的字母表示）（3）用图3装置进行验证，将气垫导轨调成水平，滑块在砝码盘拉力作用下从静止开始运动，遮光条的宽度为d，滑块静止时遮光条到光电门的距离为l，砝码和砝码盘的总质量为m，滑块总质量为M，当地重力加速度为g。由静止释放滑块，遮光条通过光电门的时间为t。实验中如果满足关系式_______（用题中所给物理量的字母表示），则系统机械能守恒。【答案】（1）①.B②.1.20（2）（3）【解析】【小问1详解】[1]A．实验中，验证机械能守恒时，需要验证减小的重力势能mgh与增加的动能的关系，其中重锤质量m可以约掉，所以不必用天平称出重锤的质量，故A错误；B．实验时，应先接通电源，然后松开纸带让重锤下落，故B正确；C．实验中，打点计时器使用交流电源，故C错误；D．重物下落的高度一定用刻度尺直接测量，但速度不可以用来计算，否则就默认了机械能守恒，失去了验证意义，故D错误。故选B。[2]由于相邻两计数点间还有一个点没有标出，则相邻计数点间的时间间隔为则打点计时器打下的计数点B时，重锤的速度为则从O点至打下B点的过程中，重锤动能的增加量为【小问2详解】滑块经过光电门时速度为则滑块从释放到经过光电门过程，动能的增加量为【小问3详解】在整个过程中，系统减少的重力势能为遮光条通过光电门时，滑块、砝码和砝码盘的速度大小都为则在整个过程中，系统增加的动能为故实验中如果满足减少的重力势能等于增加的动能，则系统机械能守恒，即三、计算题（本题共4小题，共38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）15.2024年4月下旬，我国神舟十八号载人飞船将3名宇航员送入中国空间站“天宫”与神舟十七号宇航员进行交接。飞船进入空间站前需先进入近地轨道（绕行半径约为地球半径），再通过变轨进入空间站轨道。已知近地轨道和空间站轨道均为圆周轨道，地球半径为R，空间站离地面高度为h，地球表面重力加速度为g，求：（1）神舟十八号在近地轨道的运行周期；（2）神舟十八号在空间站轨道运行时的速度大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）对神州十八号在近地轨道有在地球表面有解得（2）空间轨道有解得16.如图所示，沙滩排球比赛中，球员将球在边界中点正上方沿中线水平向右击出，空气阻力忽略不计。（1）若球刚好过网落在对方场地中间位置，求击球高度H与球网高度h之比；（2）若已知球网高度h、半个球场的长度x，重力加速度为g，为使水平向右击出的排球既不触网又不出界，求击球高度H的最小值。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由平抛运动规律有排球落在对方场地中间位置，水平位移为排球刚好过网，则联立解得（2）为使水平向右击出的排球既不触网又不出界，则只需满足球若不触网时击球高度最小，则解得17.电池技术作为电动汽车的核心和瓶颈，是电动汽车研究的重点和热点方向。国内某公司研发的全气候电池，在低温条件下，能实现充电时间缩短到1h内，-10℃环境下电池总能量最多可释放80％。搭载该型号电池的国产电动汽车作为交通服务用车为北京冬奥会提供了交通保障。已知该型号电动汽车配置的全气候电池总能量是80kW·h，汽车电动机最大功率是60kW，最大车速是180km/h，在平直公路上行驶过程中受到的阻力