2022-2023学年恭城瑶族自治县高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 南京江北地带未来地标象征“华东摩天轮”，建成后将成为长三角地区最高的摩天轮，该摩天轮的转盘直径为，转一圈的时间大约是。乘客乘坐观光时，其线速度大小约为( )
A.
B.
C.
D.
2. 如图是高铁机车雨刮器的示意图雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而成，、为刮水片的两个端点，为刮水片与雨刮臂的链接点雨刮臂绕轴转动的过程中，刮水片始终保持竖直下列说法正确的是( )
A. 点的线速度始终不变 B. 点的向心加速度不变
C. 、两点的线速度相同 D. 、两点的运动周期不同
3. 空间内存在一静电场，其电场线如图所示，电场线关于直线对称，、是电场中关于直线对称的两点。下列说法正确的是( )
A. 、两点的电场强度相同
B. 正电荷沿直线从点移到点的过程中，电场力始终不做功
C. 正电荷在点的电势能小于在点的电势能
D. 带电粒子在点受到的电场力大于在点受到的电场力
4. 波轮洗衣机的脱水桶在脱水时，衣服紧贴桶壁做匀速圆周运动，某洗衣机的有关规格如图中表格所示。在脱水程序正常运行时，有一质量的扣子被甩到桶壁上，随桶壁一起做匀速圆周运动，重力加速度取，若不考虑桶内衣服对扣子的影响，下列说法正确的是( )
型号
额定电压、频率
额定脱水功率
质量
脱水转速
脱水筒尺寸 直径，高
外形尺寸 长，宽，
A. 脱水时，因为衣服上的水滴做高速圆周运动受到的离心力大于向心力，所以会被甩出
B. 扣子受桶壁的弹力大小约为
C. 扣子受桶壁的摩擦力大小为
D. 扣子随桶壁一起做匀速圆周运动的线速度大小约为
5. 人造卫星在发射过程中要经过多次变轨才可到达预定轨道。如图，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道Ⅰ的点先变轨到椭圆轨道Ⅱ，然后在点变轨进入地球同步轨道Ⅲ，则( )
A. 卫星在点通过减速实现由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ
B. 卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上经过点时的速度大小相等
C. 在Ⅱ轨道上，从到的过程中机械能增加
D. 若卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运行的周期分别为，则
6. 如图，平行板电容器两极板竖直放置，带电量为，一质量为的带电小球用绝缘轻线悬挂于点，小球静止时悬线与竖直方向的夹角为。现将电容器缓慢放电，直到夹角减小到，此时电容器带电量为( )
A. B. C. D.
7. 电影流浪地球中的“太空电梯”，缆绳与地面垂直，一端连接地球赤道的固定底座，另一端连接相对地球静止的空间站。电梯仓拴连在缆绳上，可以自由移动，在地面与空间站之间往返。下列关于太空电梯的说法正确的是( )
A. 乘坐太空电梯要到达太空，电梯仓的运行速度必须大于第一宇宙速度
B. 由于太空电梯缆绳质量的影响，相对地球静止的空间站的轨道将高于同步卫星轨道
C. 电梯仓停在低于同步轨道的卫星的高度处时，的线速度等于的线速度
D. 电梯仓停在低于同步轨道的卫星的高度处时，仓内物体处于完全失重状态
二、多选题（本大题共4小题，共24分）
8. A、两个质点分别做匀速圆周运动，在相同的时间内它们通过的路程之比为，转过的角度之比，则下列说法正确的是( )
A. 它们的运动半径之比 B. 它们的运动半径之比
C. 它们的周期之比 D. 它们的转速之比
9. 抛绣球是广西民族运动会的传统项目。如图甲所示，某同学让绣球从点由静止开始在竖直平面内做圆周运动，获得一定速度后在点松手抛出，运动轨迹如图乙所示，点略高于点。已知绣球的质量为，两点间的竖直距离为，绣球经过点时速率为，以点所在水平面为零势能参考面，整个过程不计空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 绣球在点时的机械能大于在点时的机械能
B. 绣球在点时的机械能为
C. 在整个抛绣球过程中，女子对绣球做的功为
D. 在整个抛绣球过程中，女子对绣球做的功为
10. 质量为的汽车发动机额定功率为在倾角为的斜坡上受的摩擦阻力为车重力的倍，汽车在斜坡上以恒定加速度启动，经过时间速度达到最大，下列说法正确的是( )
A. 汽车的最大速度为
B. 匀加速阶段持续时间为
C. 根据已知条件可以求出从初始状态直到速度达到最大牵引力做的功
D. 根据已知条件可以求出从初始状态直到速度达到最大走过的距离
11. 如图所示，点前方有一块竖直放置的挡板，与在同一高度，且垂直挡板．某同学从点以水平初速度、、分别抛出小球，小球打在挡板上的位置分别是、、，且：：：：运动到、、所用的时间分别为、、不计空气阻力．则下列关系式正确的是( )
A. ：：：：
B. ：：：：
C. ：：：：
D. ：：：：
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
12. 利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。图中点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点、、、，测出其中、、点距打点起始点的距离分别为、、，已知重锤质量为，当地重力加速度为，打点计时器打点周期为。
下列操作中，有利于减小实验误差的是__________；
A.两限位孔在同一竖直线上
B.先释放纸带，后接通电源
C.精确测量重锤的质量
为验证从到过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量__________，动能的增加量__________；
某同学根据纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出点与该点的距离，以为横坐标、为纵坐标建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为，则在误差允许的范围内，图线的“斜率”为__________；
某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表为便于比较，表中数据均保留一位小数。其中不合理的是第__________组数据，判断的依据是____________________。
13. 如图，让小球从斜槽滚下，用描点的方法画出小球平抛的轨迹，回答问题：
斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端______填“竖直”或“水平”；
方木板固定：方木板必须处于______填“竖直平面内”或“同一水平面”，固定时要用重锤线检查坐标纸竖线是否竖直；
小球释放：小球每次必须从斜槽上______填“同一”或“不同”位置由静止滚下，小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜；
实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、重锤线、图钉之外，下列器材中还需要的有______；
A.秒表 坐标纸 天平 弹簧测力计
某同学用根据实验结果在坐标纸上描出了小钢球水平抛出后的后半部分运动轨迹如图所示，已知重力加速度为。
在轨迹上取、、三点，和的水平间距相等且均为，测得和的竖直间距分别是和，则______填“”或“”或“”。
小钢球平抛运动的初速度______。用、、、表示
四、计算题（本大题共3小题，共32分）
14. 如图所示，某机械装置控制板在竖直平面内做半径为的匀速圆周运动，经过时间转过的角度为，板运动过程中始终保持水平方向，物体置于板上且与始终保持相对静止。物体的质量，半径，取重力加速度为，，。
求物体的线速度大小；
当物体转动到与水平方向夹角为时，求此时物体所受的支持力和摩擦力的大小。
15. 如图，一个长为的斜面，固定在地面上，斜面底端固定有一垂直斜面的挡板。现有一可看成质点的小球从斜面顶端，沿斜面由静止释放，做匀加速直线运动，加速度大小为，求：
小球碰到斜面底的挡板时的速度大小
小球从斜面顶端运动到底端用时多长
小球碰到斜面底端前最后内的位移大小
若测得小球与挡板作用的时间为，小球被挡板反弹后离开挡板时的速度为，求：小球被挡板反弹的加速度大小和方向
16. 如图所示轻质绝缘弹簧水平放置在绝缘水平面上，弹簧处于原长状态时恰好在点，点左侧光滑，右侧粗糙，部分长为，滑块与部分的动摩擦因数，弹簧一端固定在竖直墙上，另一端放一质量的滑块不栓接。为半径的光滑绝缘圆弧轨道，其中，虚线右侧有一足够宽匀强电场，场强。现将一滑块置于弹簧右端，当弹簧压缩到某位置时由静止释放滑块，滑块被弹出运动至点时对圆弧轨道的压力为滑块重力的倍，此后滑块进入圆弧轨道并从点抛出，滑块带电量，重力加速度取，高度差为，求：
滑块运动至点时速度大小；
弹簧的弹性势能；
小球落在水平面上的位置距离点的水平距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：由题意得：，半径，解得
根据线速度与角速度关系式得：，解得故A正确，BCD错误
故选：。
根据线速度关系式即可求解。
本题考查圆周运动的线速度计算，注意审题。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了线速度、角速度和周期、转速；该题属于物理知识在日常生活中的应用，解答的关键是要注意到在刮水片上，各点的运动情况都是相同的。
做匀速圆周运动的物体的线速度与向心加速度的方向不断变化；共轴转动的各点角速度相等，由几何知识求得、两点转动的半径之比，求出线速度之比。
【解答】
A.点做匀速圆周运动，线速度的方向沿曲线的切线方向，是不断变化的，故A错误；
B.点做匀速圆周运动，向心加速度的方向始终指向圆心，是不断变化的，故B错误；
由题，刮水片始终保持竖直，则刮水片上的各点运动的情况完全相同，所以、的线速度始终相同，周期也是相等的，故C正确，D错误。
3.【答案】
【解析】
【分析】电场线的疏密表示场强的大小；该点的切线方向表示电场强度的方向；沿电场线方向，电势逐渐减低；根据确定电势能的高低；根据确定电场力的大小。
【解答】根据题意，由图中电场线可知，、两点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B.根据正电荷的受力方向与电场方向相同，由可知，正电荷由电场力与速度方向夹角为锐角，则电场力做正功；正电荷由电场力与速度方向夹角为钝角，则电场力做负功，故B错误；
C.根据沿电场线方向，电势逐渐减低可知，点的电势大于点的电势，由公式可知，正电荷在点的电势能大于在点的电势能，故C错误；
D.根据电场线越密电场强度越大可知，点的场强小于点的场强，由公式可知，带电粒子在点受到的电场力大于在点受到的电场力，故D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】A.脱水时，因为衣服上的水滴做高速圆周运动，当水滴的附着力不足以提供做圆周运动的向心力时就会被甩出，选项A错误；
B.扣子受桶壁的弹力大小约为
选项B正确；
C.扣子受桶壁的摩擦力大小等于重力，则为
选项C错误；
D.扣子随桶壁一起做匀速圆周运动的线速度大小约为
选项D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了万有引力定律的应用，解决本题的关键掌握万有引力提供向心力以及开普勒第三定律，了解卫星变轨问题，并能灵活运用。
【解答】
A.卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ时，在点需要点火加速，做离心运动，故A错误；
B.卫星由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时，在点需点火加速，速度并不相等，故B错误；
C.在Ⅱ轨道上，从到的过程中，只有引力做功，则机械能守恒，故C错误；
D.根据开普勒第三定律有
其中、、分别是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的半长轴，因
则有，故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
对小球受力分析，受重力、电场力和拉力，根据、、以及平衡条件分两次列方程后求解出电容器极板电量的表达式进行讨论。
本题考查平行板电容器的电场中电场力、电场强度和电势差的关系等，关键对小球受力分析，结合平衡条件列式求解
【解答】
经过受力分析可得，未放电前有
放电后有
联立解得
BCD错误，A正确。
故选A。
7.【答案】
【解析】
【分析】太空电梯随地球一起旋转，角速度恒定，根据分析电梯仓与地球同步卫星线速度关系。根据万有引力提供向心力，列式分析空间站与地球同步卫星线速度关系，从而得到电梯仓的运行速度与空间站的速度关系，即可知道电梯仓的运行速度与第一宇宙速度的关系。根据向心力公式列式分析空间站与地球同步卫星的轨道半径关系。对正常绕地球运行的卫星，根据万有引力提供向心力列式，得到角速度表达式，分析低于同步轨道的卫星正常运行时的角速度与同步卫星的角速度关系，从而知道与的角速度关系，再分析电梯仓内物体的运动状态。
解答本题时，要明确向心力来源，对于正常绕地球运行的卫星，由万有引力提供向心力，而空间站的向心力由地球引力与揽绳拉力的合力提供。
【解答】太空电梯随地球一起旋转，角速度恒定，根据可知太空电梯上各点线速度与该点离地球球心的距离成正比，电梯仓停在低于同步轨道的卫星的高度处时，的线速度小于的线速度；电梯仓的运行速度小于空间站的速度，小于地球第一宇宙速度，故AC错误；
B.由于太空电梯缆绳质量的影响，相对地球静止的空间站的向心力由地球引力与揽绳拉力的合力提供，与同步卫星角速度相同，由 ， ，可知空间站的轨道半径大于同步卫星，B正确；
D.对正常绕地球运行的卫星根据，可得，知低于同步轨道的卫星正常运行时其角速度大于同步卫星的角速度，电梯仓停在低于同步轨道的卫星的高度处时，的角速度等于的角速度，小于正常绕地球运行的卫星的角速度，向心加速度小于引力产生的向心加速度，故仓内物体不是处于完全失重状态，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据线速度公式可知：在相同的时间内，线速度与路程成正比。由角速度公式可知：在相同的时间内，角速度与角度成正比。周期与角速度成反比，转速之比等于频率值比。
本题考查应用比例法研究圆周运动物理量关系的能力，知道，要注意采用控制变量法。
【解答】
在相同的时间内，线速度与路程成正比，由题可得线速度之比：：，由角速度公式可知：在相同的时间内，角速度与角度成正比，：：，而半径，得到半径之比：：，故A错误，B正确；
C.周期与角速度成反比，则：：，故C正确；
D.转速，则转速之比为：：，故D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】A.绣球抛出后机械能守恒，则绣球在点时的机械能等于在点时的机械能，选项A错误；
B.绣球在点时的机械能等于点的机械能，大小为
选项B正确；
在整个抛绣球过程中，女子对绣球做的功为
选项C错误，D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查的是机车启动的两种方式，即恒定加速度启动和恒定功率启动。要求同学们能对两种启动方式进行动态分析，计算机车达到最大速度。
当牵引力等于阻力时，速度达到最大值，可求得最大速度
汽车匀加速直线运动时，牵引力不变，当功率达到最大功率时，匀加速运动就结束了，求出此时的速度，由速度公式可以求得运动的时间。
【解答】
A.汽车速度最大时，加速度为零，， ，故A错误；
B.匀加速阶段，最大速度，持续时间 ，故B错误；
C.匀加速阶段位移为，牵引力做的功为，故C正确；
D.变加速阶段功率达到最大，牵引力做的功为，整个过程牵引力做的功可求，动能变化量已知，摩擦力做的功为，根据动能定理，则总位移可求，故D正确。
故选CD。
11.【答案】
【解析】解：根据得，，因为下降的高度之比为：：，则运动的时间之比：：：：．
根据知，水平位移相等，则初速度之比为：：：：故B、C正确，、D错误．
故选：．
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度求出平抛运动的时间之比，结合水平位移和时间之比求出初速度之比．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住等时性，结合运动学公式灵活求解，基础题．
12.【答案】 ；
； ；
；
；因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第组数据，显然不合理。
【解析】
【分析】
本题考查了验证机械能守恒定律；解决本题的关键知道实验的原理和注意事项。
根据实验注意事项与实验原理分析答题；
根据重力势能的计算公式求出重力势能的减少量；
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，根据动能计算公式得出动能的增加量；
应用机械能守恒定律求出图像的函数表达式，然后分析答题。
根据实验误差来源分析答题。
【解答】
两限位孔在同一竖直线上，可以减小纸带运动过程中所受的阻力，有利于减小实验误差，故A符合题意；
B.由于重锤速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，再释放纸带，故B不符合题意；
C.本实验最终验证机械能守恒定律对应的表达式时，等式左右两边的重锤质量可以消去，所以精确测量重锤的质量并不利于减小误差，故C不符合题意。
故选A。
从到过程中重锤重力势能的减少量为
打点计时器打点时，重锤的瞬时速度大小为
从到过程中重锤动能的增加量为
由题意，根据机械能守恒定律可得
整理得
所以图线的“斜率”为。
因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第组数据，显然不合理。
13.【答案】水平；竖直平面内；同一；；，。
【解析】
【分析】
根据平抛运动的特点和规律分析即可。
【解答】
为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向。
小球做平抛运动在竖直平面内，所以方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
为了保证小球的初速度大小相等，每次从斜槽的同一位置由静止释放。
为更好的画出分析平抛轨迹实验还需坐标纸，故选B。
如果点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则和的竖直间距之比为；但由于点不是抛出点，故在点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于；
根据，，解得。
14.【答案】设物体的线速度大小为，由题意可得，
可解得
物体做匀速圆周运动的加速度为，由题意可知
根据牛顿第二定律得，
解得，
【解析】本题考查了牛顿第二定律的应用，关键是明确，物体向心力的来源，抓住物体做匀速圆周运动，合力指向圆心即可。
15.【答案】答：由释放到碰到斜面底的挡板的过程，根据速度位移关系，解得；
根据速度时间关系，解得；
小球运动的位移大小为，小球碰到斜面底端前最后内的位移大小；
根据加速度的定义式，以沿斜面向上为正方向，则，方向沿斜面向上。
【解析】根据速度位移公式求得到达斜面底端的速度
根据速度时间公式求得运动时间
最后内的位移等于总位移减去前内的位移
根据加速度的定义式求得加速度。
16.【答案】 ； ；
【解析】在 点，
小球从左端运动至 点，由能量的转化与守恒得
由式得
小球从 运动至 过程中，
进入电场后，小球水平方向做匀加速直线运动，竖直方向做匀变速直线运动，当小球进入电场中落在 上时。设竖直向上为正方向，有
其中
水平方向，
由以上式子联立解得
