湖南省多所学校2021-2022学年高一物理下学期期末试卷（Word版带解析）

湖南省高一年级期末考试试卷物理注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选择其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。4.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册，必修第三册第九、十章。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共21分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.行星的运动轨迹是椭圆，但与圆十分接近，我们常常按圆轨道处理，我们所指圆轨道半径R为行星绕太阳运转的（　　）A.最大距离B.椭圆轨道的半长轴C.椭圆轨道的半短轴D.椭圆轨道长轴与短轴相加的一半【答案】B【解析】【详解】根据开普勒第三定律，所有行星半长轴的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即而圆轨道满足故B正确。故选B。2.如图所示，光滑的水平地面上放着一个质量为的木箱，拉力F与水平方向成角，，木箱从静止开始运动，4s末，拉力的瞬时功率P为（　　）\nA.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】木箱的加速度大小4s末的速度大小则瞬时功率故选B。3.如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触，现将用丝绸摩擦过的玻璃棒C靠近A（C与A不接触），然后将A、B分开，最后将C移走。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是（　　）A.A带正电，B带负电B.A带负电，B带正电C.A、B均不带电D.A、B均带正电【答案】B\n【解析】【详解】用丝绸摩擦过的玻璃棒C带正电荷，当玻璃棒C靠近A时，由感应起电可知，A带负电，B带正电，然后将A、B分开，最后将C移走，则A带负电，B带正电。故选B。4.一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如曲线上A点的曲率圆定义为：过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫作A点的曲率圆，其半径r叫作A点的曲率半径。如图所示，一物块（可视为质点）在竖直平面内以相同速率通过曲线轨道上的A、B两点，且，下列说法正确的是（　　）A.在A点，物块处于超重状态B.在A、B两点，轨道对物块的支持力相等C.在B点，物块所受支持力大于重力D.在A、B两点，物块运动的向心加速度大小相等【答案】C【解析】【详解】ABC．在A点有解得所以在A点物块处于失重状态。在B点有解得\n所以在B点物块所受支持力大于重力。故AB错误，C正确；D．由，向心加速度公式知故D错误。故选C。5.2021年10月16日凌晨，“神舟十三号”乘组从酒泉卫星发射中心出发，开始了太空之旅，之后在中国空间站在轨驻留了6个月。“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器，对于我国开发利用深海的资源有着重要的意义。若地球半径为，把地球看成质量分布均匀的球体，不计地球自转的影响，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，则“蛟龙号”下潜深度为时的重力加速度大小与“神舟十三号”距地面高时的加速度大小之比为（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】设地球的密度为，在地球表面，重力和地球的万有引力大小相等则由于地球的质量为因此重力加速度的表达式可转换为\n根据题意有，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，故在深度为d的地球内部，受到地球的万有引力即为半径等于（）的球体在其表面产生的万有引力，故“蛟龙号”的重力加速度所以有根据万有引力提供向心力，有“神舟十三号”所在处的加速度为所以则故C正确。故选C。6.如图所示，乒乓球的发球器安装在足够大的水平桌面上，可绕竖直转轴OO′转动，发球器O′A部分水平且与桌面之间的距离为h，O′A部分的长度也为h，重力加速度为g。打开开关后，发球器可将乒乓球从A点以初速度v0水平发射出去，≤v0≤2.设发射出去的所有乒乓球都能落到桌面上，乒乓球可视为质点，空气阻力不计。若使该发球器绕转轴OO′在90°的范围内来回缓慢地水平转动，持续发射足够长时间后，乒乓球第一次与桌面碰撞区域的面积S\n是（　　）A.2πh2B.3πh2C.4πh2D.8πh2【答案】C【解析】分析】【详解】设乒乓球做平抛运动的时间为t，则当速度最大时，水平位移具有最大值当速度最小时，水平位移具有最小值其中vmax、vmin为v0最大值和最小值，又因为发球器O′A部分长度也为h，故乒乓球的落点距竖直转轴距离的范围为3h≤x≤5h乒乓球第一次与桌面碰撞区域是一个圆心角为90°的宽度为2h的环形带状区域，其面积为故选C。二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0\n分。7.某点电荷产生的电场中的一组电场线（方向未画出）如图所示，虚线是一电子只在电场力的作用下由b点到a点的运动轨迹。下列判断正确的是（　　）A.点电荷带负电且a点的电场强度小于b点的电场强度B.电场中a点的电势低于b点的电势C.电子由b运动到a的过程中动能一定逐渐增大D.电子在a点电势能一定大于在b点的电势能【答案】BD【解析】详解】AB．如图电子所受电场力与电场线方向相反，并指向轨迹凹侧，所以电场线方向向左下方发散，所以点电荷带正电，根据沿电场线方向电势降低可知，电场中a点的电势低于b点的电势，故A错误，B正确；CD．粒子由b运动到a的过程中，所受电场力方向与速度方向的夹角始终大于90°，电场力始终做负功，电子的动能一定逐渐减小，电势能逐渐增加，故C错误，D正确。故选BD。8.如图所示，细绳末端固定有质量为m的小环，现让绳绕过O点的竖直轴以角速度匀速转动，若增大角速度，稳定时，下列说法正确的是（　　）\nA.小环所需的向心力变大B.小环做圆周运动的周期变小C.小环做圆周运动的线速度大小不变D.小环做圆周运动的水平面位置不变【答案】AB【解析】【详解】B．增大角速度，小环做圆周运动的周期，则减小，故B正确；AD．由解得增大，则变大，故小环再次稳定时，将在更高的水平面做匀速圆周运动，向心力变大，故A正确，D错误；C．小环做圆周运动的线速度变大，故C错误。故选AB。9.如图所示，平行板电容器两平行板正对、倾斜放置，版面与水平面的夹角为30°，两板带等量的异种电荷，一个带电小球系于绝缘细线的一端，另一端栓于O点，静止时细线水平，O点到下板的距离大于细线的长度，缓慢减小两板所带的电荷量，直至两板所带的电荷量为0，关于此过程，下列判断正确的是（　　）\nA.细线的张力先减小后增大B.细线的张力先增大后减小C.小球的机械能一直减小D.小球的电势能一直增大【答案】ACD【解析】【详解】AB．由于平行板电容器所带的电荷量缓慢减小，小球受到的电场力缓慢减小，如图电场力始终与平行板垂直，根据力的动态平衡分析可知，随着电场力减小，小球受到的细线的张力先减小后增大，故A正确，B错误；CD．由于只有重力与电场力做功，因此小球的机械能与电势能之和为一定值，由于电场力做负功，机械能不断减小，因此电势能不断增大，故CD正确。故选ACD。10.如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻定滑轮与直杆的距离为d，杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点下方距离为d处。现将环从A点由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是（　　）\nA.环到达B点时，重物上升的高度为B.环到达B点时，环与重物的速度大小相等C.环从A到B，环减少的机械能等于重物增加的机械能D.环能下降的最大高度为【答案】CD【解析】【详解】A．环到达B点时，重物上升的高度故A错误；B．环到达B点时，设环的速度为，重物的速度为，由于环沿绳方向的分速度与重物速度大小相等，有即，故B错误；C．因为环与重物组成的系统机械能守恒，所以环减少的机械能等于重物增加的机械能，故C正确；D．设环能下降的最大高度为H，此时环与重物的速度均为零，重物上升的高度为由机械能守恒定律，得解得\n故D正确。故选CD。三、非选择题：共56分。11.“求知”学习小组设计了以下实验来探究库仑定律。如图所示，在竖直墙上固定一个表面绝缘的压力传感器。一个电荷量为+Q的金属小球紧贴着压力传感器置于绝缘光滑的水平地面上。另一个电荷量也为+Q的相同小球b置于同一个绝缘水平地面上，a、b间的距离为r（r远大于小球的直径）。压力传感器显示作用力为。现将b移到距离a为处（虚线）后固定。（1）此时传感器显示的作用力为___________N；（2）另有一个不带电的相同小球c（图中未画出）。若将c与b轻触后把c移走，此时传感器显示的作用力为___________N；若将c与b轻触后放在b球右侧地面上，由静止释放，小球c的加速度将___________（填“增大”或“减小”）。【答案】①.1.2②.0.6③.减小【解析】【详解】（1）[1]依据库仑定律公式可得当两球距离变为之前的一半时，库仑力变为之前的4倍，再根据小球a在水平方向受力平衡得传感器显示的作用力为（2）[2]小球c与b接触，小球b的电荷量变为之前的一半，库仑力变为之前的一半，传感器显示的作用力为[3]由于a、b、c三球带同种电荷，当把小球c放在小球b右侧的地面时，小球c受到a、b两球的排斥力离a、b两球越来越远，库仑力越来越小，故其加速度将减小。12.验证机械能守恒定律的实验装置如下图所示。\n（1）实验中打点计时器应选择___________（填“电火花计时器”或“电磁打点计时器”）。（2）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如下图所示。图中O点为打出的起始点，其对应的重物的速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点。测出A、B、C、D、E、F点距起始点O的距离如下图所示。已知打点计时器的打点周期为。根据纸带计算，打下D点时重物的速度大小为___________。（结果保留三位有效数字）（3）该同学根据纸带算出了各点对应的速度，作出图像如下图所示，则图像斜率的物理意义是___________。\n（4）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于此误差，下列说法正确的___________。A.该误差属于偶然误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差B.该误差属于偶然误差，可以通过挂一个小物块来平衡阻力进而消除该误差C.该误差属于系统误差，可以通过多次测量取平均值的方法来消除该误差D.该误差属于系统误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差【答案】①.电火花计时器②.1.75③.当地重力加速度的2倍④.D【解析】【详解】（1）[1]电火花计时器对纸带的阻力较小，故实验中打点计时器选择电火花计时器较好。（2）[2]由题图可知C、E间距离为则D点的速度大小（3）[3]由机械能守恒有得由此可知图像的斜率\n（4）[4]实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，该误差属于系统误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故D正确，ABC错误。故选D。13.如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B静止在图示位置，其左侧固定着另一个带正电的小球A，已知B球的质量为m，带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中（A、B可视为质点，重力加速度大小为g，静电力常量为k，，）。（1）求此时小球B受到的电场力大小和方向；（2）若小球A所带电荷量为Q，求A、B间的距离。【答案】（1），A指向B；（2）【解析】【详解】（1）对小球B受力分析，得解得方向为由A指向B。（2）由库仑定律有解得\n14.XCT扫描机可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图，其中产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内为偏转元件中的匀强偏转电场，方向竖直，经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，出电场后速度与水平方向成30°，打到水平圆形靶台上的中心点P，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）。已知MN两端的电压为U0，偏转电场区域水平宽度为L0，竖直高度够长，MN中电子束距离靶台竖直高度为H，忽略电子的重力影响、不考虑电子间的相互作用，不计空气阻力，电子质量为m，电量用e表示。求：（1）经过加速电场加速后电子的速度v0的大小；（2）偏转电场强度的大小和方向；（3）P点到偏转电场右边界的水平距离s。【答案】（1）；（2），方向竖直向上；（3）【解析】【详解】（1）在加速电场中，根据动能定理有解得（2）电子偏转时做类平抛运动，有\n联立可得电子显负电性，根据图中电子轨迹，可知偏转电场方向竖直向上。（3）电子离开偏转电场后水平方向和竖直方向均做匀速运动，则有代入数据得15.如图所示，一长L=1m的水平传送带以v0=1m/s的速度逆时针匀速转动，其右端B处平滑连接着一个固定在竖直平面内、半径R=0.5m的光滑四分之一圆轨道。传送带左端A与光滑水平面平滑连接。一轻质弹簧的左端固定在水平面某处。质量m=1kg的小物块P在外力作用下初次压缩弹簧并处于静止状态，弹簧与小物块不拴接，此时弹簧的弹性势能EP=19J。现撤去外力，弹簧伸长，小物块脱离弹簧后滑上传送带。小物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2。（g=10m/s2）试求：（1）小物块第一次经过B点后能够上升的最大高度；（2）小物块第6次经过圆轨道最低点时对轨道的压力大小；（3）小物块第20次压缩弹簧的过程中，弹簧弹性势能的最大值。【答案】（1）h=1.7m；（2）46N；（3）EPm=0.5J\n【解析】【详解】（1）小物块从初位置到过B点达到最高位置的过程中由能量守恒有代入数据解得h=1.7m（2）据题意小球从开始到第6次过B点过程中，有5次经过传送带。设第6次过B点的速度大小为vB，由能量守恒有小球此时在B点由牛顿第二定律有联立代入数据解得FN=46N由牛顿第三定律得压力大小为46N。（3）由题意知，小物块每经过传送带且一直做匀减速的过程中，小物块的动能损失量小物块在从B想A运动的过程中如果想一直减速则速度要比传送带大，因此此时B点最小速度由其中，可解得当小物块的能量小于此能量，向左运动先减速在匀速，可知9次以后小物块的能量为1J开始向左最后匀速，匀速以后在从A点向B点运动过程中减速的位移为没有到达B点即减速为零，反向向A匀加速运动，到达A点速度为\n此后重复周期性运动每一次经过A点的动能均为0.5J。所以，第20次小物块压缩弹簧的初动能就为0.5J。由能量关系有小物块第20次压缩弹簧的最大弹性势能EPm=0.5J