山东省枣庄市2020-2021学年高一下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2021-08-12 类型：期末考试

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一、单选题

1. 下列叙述正确的是（　　）

A、物体在匀速直线运动过程中机械能一定守恒 B、物体在匀速圆周运动过程中机械能一定守恒 C、物体在只受重力作用的运动过程中，其机械能一定守恒 D、物体在除受重力外，还受其他力作用的运动过程中，其机械能一定不守恒

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2. 关于向心加速度，下列说法正确的是（　　）

A、向心加速度的方向始终与速度方向垂直 B、向心加速度的大小与轨道半径成反比 C、向心加速度越大，则线速度大小变化得越快 D、在匀速圆周运动中，向心加速度不变

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3. 关于重力势能，下列说法正确的是（　　）

A、只有在重力做功的过程中，物体才有重力势能 B、重力做功引起物体重力势能发生变化 C、重力势能有正负，是矢量 D、选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是相同的

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4. 如图所示，木板可绕固定水平轴 $O$ 转动，木板从水平位置 $O A$ 缓慢转到位置 $O B$ 的过程中，物块始终相对于木板静止，物块的重力势能增加了 $5J$ ，用 $F_{N}$ 和 $F_{f}$ 分别表示物块受到的支持力和摩擦力，在此过程中，以下判断正确的是（　　）

A、 $F_{N}$ 对物块不做功 B、 $F_{f}$ 对物块做负功 C、 $F_{N}$ 对物块做功为 $5J$ D、 $F_{f}$ 对物块做功为 $5J$

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5. 图甲和图乙分别是滚筒式和波轮式洗衣机。洗衣机脱水时，衣物紧贴着筒壁分别在竖直或水平面内做匀速圆周运动，如图丙、丁所示。图丙中，A、C分别为最高和最低位置，B、D与脱水筒圆心等高，衣物可理想化为质点，下列说法正确的是（　　）

A、图丙中衣物在A，B，C，D四个位置对筒壁的压力大小相等 B、图丙中衣物在B，D位置受到摩擦力的方向相反 C、图丁中衣物对筒壁的压力保持不变 D、图丁中脱水过程临近结束时，筒壁转动的角速度越来越小，衣物对筒壁的压力也越来越小

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6. 电场中某区域的电场线分布如图所示， $A$ 、 $B$ 是电场中的两点，下列说法正确的是（　　）

A、 $B$ 点没有电场线，电荷在 $B$ 点不受静电力作用 B、同一点电荷在 $A$ 点受到的静电力比在 $B$ 点时受到的静电力小 C、置于 $A$ 点的正点电荷所受静电力方向沿电场线切线方向斜向下 D、将一正点电荷从 $A$ 点由静止释放，其运动轨迹将与电场线重合

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7. 如图所示，匀强电场中有一个等边三角形 $A B C$ ，其边长为 $1m$ ，三角形所在的平面跟匀强电场平行。已知A、B、C三点的电势分别为 $2V$ 、 $4V$ 、 $6V$ ，下列说法正确的是（　　）

A、匀强电场的方向垂直于 $B C$ 边 B、匀强电场的电场强度大小为 $2 V/m$ C、等边三角形中心的电势为 $4V$ D、将一个电子从A点沿直线移到 $B$ 点，其电势能增加了 $2eV$

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8. 密度均匀的球体半径为 $R$ 、质量为 $m$ ，现从球体 $A$ 中挖去直径为 $R$ 的球体 $B$ ，将球体 $B$ 放置在距离球体 $A$ 的球心 $O$ 为 $2 R$ 处，如图所示，白色部分为挖去后的空心。已知半径为 $R$ 的球体的体积为 $\frac{4}{3} π R^{3}$ ，引力常量为 $G$ ，则球体 $A$ 剩余部分对球体 $B$ 的万有引力大小为（　　）

A、 $G \frac{7 m^{2}}{256 R^{2}}$ B、 $G \frac{7 m^{2}}{400 R^{2}}$ C、 $G \frac{23 m^{2}}{256 R^{2}}$ D、 $G \frac{23 m^{2}}{800 R^{2}}$

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9. 两个完全相同的金属小球1、2分别置于绝缘支架上，它们之间的距离远大于小球的直径。已知球1所带电荷量的绝对值为 $q$ ，球2所带电荷量的绝对值为 $n q (0 < n < \frac{1}{2})$ ，球1、2之间作用力的大小为 $F$ 。金属小球3与1、2两球完全相同。现将不带电的小球3先与球1接触、再与球2接触后移至远处，然后将小球1、2之间的距离增大到原来的2倍，此时1、2之间作用力的大小仍为 $F$ ，由此可知 $n$ 可能为（　　）

A、 $\frac{1}{15}$ B、 $\frac{1}{16}$ C、 $\frac{1}{30}$ D、 $\frac{1}{34}$

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二、多选题

10. 如图所示，为明代出版的《天工开物》一书中的牛力齿轮翻车的图画，若A，B两齿轮半径的大小关系为 $r_{A} = 1.5 r_{B}$ ，下列说法正确的是（　　）

A、齿轮A，B的角速度大小关系为 $ω_{A} = ω_{B}$ B、齿轮A，B的角速度大小关系为 $3 ω_{A} = 2 ω_{B}$ C、齿轮A，B边缘的线速度大小关系为 $v_{A} = v_{B}$ D、齿轮A，B边缘的线速度大小关系为 $2 v_{A} = 3 v_{B}$

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11. 在匀强电场中把电荷量为 $- 2 \times 10^{- 9} C$ 的点电荷 $Q$ 从A点移动到 $B$ 点，克服静电力做的功为 $1.6 \times 10^{- 7} J$ ；再把这个电荷从 $B$ 点移动到 $C$ 点，静电力做的功为 $4.0 \times 10^{- 7} J$ 。取 $B$ 点电势为零。则下列说法正确的是（　　）
A．

B．

A、A点电势为 $φ_{A} = 80 V$ B、A、 $C$ 两点间的电势差 $U_{A C} = - 120 V$ C、点电荷 $Q$ 在 $C$ 点的电势能为 $E_{p C} = 4.0 \times 10^{- 7} J$ D、点电荷 $Q$ 从A点移动到 $C$ 点，电场力做功为 $W_{A C} = 5.6 \times 10^{- 7} J$

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12. 如图，人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实，设某次打夯经过以下过程：两人同时通过绳子对重物各施加一个恒力，力的大小均为 $300N$ ，方向都与竖直方向成 $37 °$ ，重物离开地面 $40cm$ 时人停止施力，之后重物先上升，再自由下落把地面砸深 $2cm$ 。已知重物的质量为 $40kg$ ， $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，取地面为参考平面， $g = {10m/s}^{2}$ ，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A、人停止施力时，重物的动能为 $32 J$ B、人停止施力后，重物在空中运动的过程中，其机械能保持为 $192 J$ C、重物刚要接触地面时，重力的瞬时功率为 $320 \sqrt{15} W$ D、重物对地面平均冲击力的大小为 $9.6 \times 10^{3} N$

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三、实验题

13. 在实验室，数字计时器常与气垫导轨配合使用气垫导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩气体从小孔喷出，使得滑块与导轨之间有一层薄薄的空气，这样滑块运动时受到的阻力很小，可以忽略不计，数字计时器能够记录滑块上遮光条通过光电门的时间。某兴趣小组利用气垫导轨和光电门验证机械能守恒定律，装置如图所示，将气垫导轨倾斜放置，滑块在自身重力作用下沿导轨匀加速下滑， $a$ 、 $b$ 为固定在导轨上的两个光电门，利用与其连接的光电计时器，可以测出滑块上遮光条通过光电门 $a$ 、 $b$ 的时间 $t_{1}$ 、 $t_{2}$ 。

(1)、为验证机械能守恒定律，下列物理量还需要测量的是________（填选项前的字母代号）。

A、滑块上遮光条的宽度 $d$ B、滑块的宽度 $D$ C、气垫导轨的长度 $L$ ，气垫导轨两端的高度差 $h$ D、两光电门中心间距 $l$

(2)、本实验需要验证的表达式为；

(3)、为减小实验误差，请你提出两条建议：①；②。

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14. 电流传感器可以测量电流，它的反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化；将它与计算机相连还能用计算机显示出电流随时间变化的 $i - t$ 图象，图甲所示的电路中；直流电源电动势为 $8V$ ，内阻可忽略； $C$ 为电解电容器的电容，先将单刀双掷开关 $S$ 与 $1$ 相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成；然后把开关 $S$ 与 $2$ 相连，电容器通过电阻 $R$ 放电，传感器将电流信息传人计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的 $i - t$ 图像如图乙所示，（下列结果均保留两位有效数字）

(1)、根据 $i - t$ 图象可估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量为C；

(2)、通过实验数据，计算电容器的电容多少 F ；

(3)、如果不改变电路其它参数，只减小电阻 $R$ ，充电时 $i - t$ 曲线与横轴所围成的面积将（填“增大”、“不变”或“变小”）；充电时间将（填“变长”、“不变”或“变短”）。

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四、解答题

15. 2021年2月我国发射的“天问一号”火星探测器，对火星的地貌和环境进行了探测，将人类探测宇宙的脚步推向前进。设质量为 $m$ 的“天宫一号”环绕器，在距火星表面高为 $R$ 处，做周期为 $T$ 的匀速圆周运动，已测得火星半径为 $R$ ，火星视为均质球体引力常量为 $G$ ，求：

(1)、火星的质量；

(2)、火星表面的重力加速度大小；

(3)、若在火星表面发射一颗近火卫星，求发射的最小速度。

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16. 如图所示是小型电动打夯机的结构示意图，电动机带动质量为 $m =40kg$ 的重锤，绕转轴 $O$ 在竖直面内匀速转动，重锤的转动半径为 $R = 0 .5m$ ，电动机连同打夯机底座的质量为 $M =20kg$ 。重锤和转轴 $O$ 之间连接杆的质量可以忽略不计，重锤可视为质点，取 $g = {10m/s}^{2}$ ， $π^{2} \approx 10$ 。

(1)、为了使打夯机底座周期性的离开地面，重锤的转速 $n_{1}$ 至少为多大？

(2)、若重锤以 $n_{2} = 30r/min$ 的转速转动，求打夯机对地面的最大压力的大小。

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17. 如图甲所示是漂流的场景，皮划艇先沿滑道下滑，之后从滑道末端以较大速度冲上江面，现简化为图乙模型， $A B$ 和 $D E$ 都是长 $x_{1} = 10 m$ 、两端高度差 $h =4m$ 的倾斜直滑道，动摩擦因数都相同， $A B$ 滑道和 $D E$ 滑道错位； $B C D$ 是半径 $R =3m$ 的光滑水平半圆滑道，各滑道平滑连接.现有质量 $m =160kg$ 的载人皮划艇从 $A$ 点静止下滑，经过半圆滑道中点 $C$ 时的速度大小约 $v_{1} = 6m/s$ ，皮划艇可视为质点，取 $g = {10m/s}^{2}$ ，求：

(1)、皮划艇在从滑道 $A$ 点运动到 $C$ 点的过程中阻力做的功 $W_{f}$ ；

(2)、皮划艇在 $E$ 点的速度大小 $v_{2}$ 。

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18. 如图所示的直角坐标系中，在直线 $x = - d$ 到 $y$ 轴之间的区域内存在着沿 $x$ 轴正方向的匀强电场，电场强度为 $E_{0}$ ；在 $y$ 轴到直线 $x = 2 d$ 之间的区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场（电场强度 $E$ 未知），其中 $x$ 轴上方的电场方向沿 $y$ 轴负方向， $x$ 轴下方的电场方向沿 $y$ 轴正方向。在电场左边界上 $A_{1} (- d ， d)$ 到 $C (- d ， - d)$ 区域内，连续分布着电量为 $q$ 、质量为 $m$ 均处于静止状态的带正电粒子。若处于 $A_{1}$ 的粒子由静止释放，在电场力作用下，经第一象限恰能从 $A_{2} (2 d ， 0)$ 处射出电场，不计粒子的重力及它们间的相互作用。

(1)、 $A_{1}$ 处粒子由静止释放后，在电场力作用下到达 $y$ 轴时的速度大小 $v_{0}$ ；
求 $y$ 轴到直线 $x = 2 d$ 之间的区域内的匀强电场的电场强度 $E$ ；

(2)、若处于 $A_{1} C$ 之间的某些粒子由静止释放，它们到达 $x$ 轴时，速度与 $x$ 轴的夹角为 $θ = 30^{\circ}$ ，求这些粒子释放时的位置坐标和射出电场时的动能。

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