河南省濮阳市南乐县2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题

试卷更新日期：2024-07-12 类型：期末考试

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一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是（　　）

A、速度方向时刻变化 B、加速度方向时刻变化 C、合力有可能沿轨迹切线方向 D、位移大小一定大于路程

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2. 如图所示，摩托车爱好者骑着摩托车在水平路面上遇到沟壑，摩托车以水平速度 $v_{0}$ 离开地面，落在对面的平台上。若增大初速度 $v_{0}$ ，下列判断正确的是（　　）

A、运动时间变长 B、速度变化量增大 C、落地速度可能减小 D、落地速度与竖直方向的夹角增大

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3. 如图所示， $O$ 为地球的中心， $O P$ 垂直于赤道面。 $a$ 为在赤道面的圆轨道上运行的卫星， $b$ 为在垂直赤道面的圆轨道上运行的卫星， $c$ 为平行于赤道面、以 $P$ 为圆心的圆轨道，已知 $a$ 卫星和 $b$ 卫星的运行轨道半径均为地球同步卫星的一半，下列判断正确的是（　　）

A、 $b$ 卫星的运动周期一定大于8小时 B、 $a$ 卫星和 $b$ 卫星的机械能一定相同 C、 $c$ 轨道可能成为地球卫星的运行轨道 D、 $a$ 卫星和 $b$ 卫星所受向心力一定相同

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4. 如图所示，竖直挡板放置在水平面上，长为 $L$ 的直杆一端可绕光滑固定轴 $O$ 转动，另一端固定一个质量为 $m$ 的光滑小球 $P$ ，小球靠在竖直挡板上，挡板以水平速度 $v$ 匀速向左运动。已知重力加速度为 $g$ ，当直杆与竖直方向夹角为 $θ$ 且小球未与挡板脱离时，下列判断正确的是（　　）

A、小球 $P$ 的速度大小为 $v cos θ$ B、小球 $P$ 的速度大小为 $v sin θ$ C、小球重力做功的功率为 $m g v tan θ$ D、小球重力做功的功率为 $\frac{m g v}{cos θ}$

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5. 如图所示，带电绝缘圆环固定在水平面内，圆心为 $O$ ，直径 $M N$ 左侧均匀带正电荷， $M N$ 右侧均匀带等量负电荷。绝缘杆 $O P$ 竖直固定，一带孔小球带正电，小球与竖直杆间动摩擦因数为 $μ$ 。小球从 $O$ 正上方某位置由静止释放，在运动到 $O$ 之前，下列判断正确的是（　　）

A、小球的加速度一定一直减小 B、小球受到的摩擦力可能减小 C、小球的动能一定一直增大 D、小球受到的电场力逐渐增大

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6. 如图所示，水平粗糙杆 $O M$ 和光滑竖直杆 $O N$ 均固定。质量均为 $m$ 的带孔小球 $P$ 和 $Q$ 穿在两杆上，两小球 $P$ 和 $Q$ 用轻质细线相连， $P$ 与横杆间的动摩擦因数为 $μ$ 。 $P$ 在水平拉力作用下向右运动， $Q$ 上升的速度恒为 $v_{0}$ ，在 $P$ 向右运动位移为 $x$ 的过程中， $Q$ 的重力势能增加 $Δ E_{Q}$ ， $P$ 与横杆间由于摩擦而产生的热量为 $Δ Q$ ，拉力做功为 $W$ ，不计空气阻力，重力加速度为 $g$ ，下列判断正确的是（　　）

A、 $Δ Q = 2 μ m g x$ B、 $W = Δ E_{Q} + Δ Q$ C、 $W > Δ E_{Q} + Δ Q$ D、小球 $P$ 做加速运动

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7. 宇宙中存在一些距离其他恒星较远的两颗恒星组成的双星系统，通常可忽略其他星体的引力作用。如图所示，恒星P和Q绕连线上的 $O$ 点（ $O$ 点未画出）做圆周运动，P和Q之间的距离为 $L$ 。行星 $a$ 绕P做圆周运动，行星 $b$ 绕Q做圆周运动，行星 $a$ 、 $b$ 的轨道半径相同，运动周期之比为 $1 : 2$ 。行星质量均远小于恒星的质量，引力常量为 $G$ ，下列判断正确的是（　　）

A、 $O P$ 的距离为 $\frac{4}{5} L$ B、 $O Q$ 的距离为 $\frac{4}{5} L$ C、若Q做圆周运动的速度大小为 $v$ ，则P做圆周运动的速度大小为 $4 v$ D、若Q的质量为 $m$ ，则P绕 $O$ 做圆周运动的周期为 $\sqrt{\frac{π^{2} L^{3}}{5 G m}}$

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二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 如图所示，竖直面内光滑圆轨道的圆心为 $O$ ，半径为 $R$ 。两质量不同的小球（小球的半径忽略不计） $P$ 和 $Q$ 用一段轻质杆相连，自图示位置由静止释放。在 $P$ 和 $Q$ 两球沿轨道滑动的过程中，下列判断正确的是（　　）

A、 $P$ 和 $Q$ 的向心加速度大小不相等 B、 $P$ 和 $Q$ 的向心力大小相等 C、 $P$ 和 $Q$ 的速度大小相等 D、 $P$ 和 $Q$ 的角速度大小相等

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9. 如图所示，哈雷彗星沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳的中心在椭圆的一个焦点上， $P$ 、 $Q$ 为长轴的两端点， $E$ 、 $F$ 为短轴的两端点。椭圆轨道的近日点 $P$ 到太阳中心的距离为 $R$ ，远日点 $Q$ 到太阳中心的距离为 $35 R$ ，引力常量为 $G$ 。哈雷彗星在椭圆轨道运行的周期为 $T$ ，下列判断正确的是（　　）

A、哈雷彗星从 $P$ 到 $Q$ 的机械能先减小后增大 B、太阳的质量为 $\frac{4 π^{2} {(18 R)}^{3}}{G T^{2}}$ C、一个周期内，哈雷彗星在 $E P F$ 段的运动时间小于 $\frac{1}{2} T$ D、假设另一行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为 $2 R$ ，则其运动周期为 $\frac{1}{9} T$

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10. 如图所示，在 $O$ 点固定一个负点电荷 $Q$ ，长度为 $L$ 的不可伸长轻质绝缘丝线一端也固定在 $O$ 点，另一端拴一个质量为 $m$ 、带电荷量为 $+ q_{1} (q_{1} > 0)$ 的带电小球 $P$ 。对小球施加一个水平向右的拉力，小球静止，此时丝线与竖直方向的夹角为 $θ = 53 °$ 。某时刻撤去拉力，撤去拉力瞬间小球的加速度大小为 $a_{1}$ ，丝线恰好对小球无拉力，此后小球做圆周运动，运动到最低点时，小球的加速度大小为 $a_{2}$ ，点电荷 $Q$ 所带电荷量绝对值为 $q_{2}$ 。已知重力加速度为 $g$ ，静电力常量为 $k$ ， $sin 53 ° = 0.8$ ， $cos 53 ° = 0.6$ ，不计空气阻力，下列判断正确的是（　　）

A、 $a_{1} = \frac{4}{5} g$ B、 $a_{2} = \frac{6}{5} g$ C、 $q_{1} q_{2} = \frac{3 m g L^{2}}{5 k}$ D、若点电荷 $Q$ 电荷量缓慢减少，小球到最低点时的加速度减小

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三、非选择题：本题共5小题，共54分。

11. 用如图1所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道 $P Q$ 滑下后从 $Q$ 点水平飞出，落在水平挡板 $M N$ 上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。重力加速度为 $g$ 。

(1)、实验时还需要器材（填“弹簧秤”“重垂线”“打点计时器”或“天平”）。每次将小球由（填“同一位置”或“不同位置”）静止释放，小球运动时（填“可以”或“不可以”）与木板上的白纸相接触。

(2)、如图2所示为小球平抛运动轨迹上的几个点，其上覆盖了一张透明的方格纸。已知方格纸每小格的边长均为 $L$ 。由图2可知 $O$ 点（填“是”或“不是”）平抛运动的初位置，经过 $B$ 点时的速度大小为。

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12. 某同学利用如图所示的实验装置来验证系统机械能守恒，轻质细线跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只小球P和Q，P质量比Q大。已知小球Q的直径为d，重力加速度为g。实验操作如下：
①把实验装置安装好；
②开始时固定小球P，使Q球与A位置等高，与P、Q相连的细线竖直。释放P，记录光电
门显示的遮光时间t，测量A与光电门的高度差H；
③改变光电门的位置，重复实验步骤2，记录t和H。
请回答下列问题：

(1)、为了减小实验误差，实验中应选用（填“实心小铁球”“小木球”或“空心小铁球”）。

(2)、验证P和Q组成的系统机械能守恒，还需要的实验器材和对应测量的物理量有______（填正确选项序号）。

A、天平，测量小球P的质量M和小球Q的质量m B、打点计时器，测量小球Q过光电门的速度v C、刻度尺，测量开始时两小球的高度差h

(3)、想要验证P和Q的系统机械能守恒，只需验证表达式g=（用已知量和测量量的字母表示）成立即可。

(4)、在坐标纸上，以H为横坐标，以u（填“t”、“ $\frac{1}{t}$ ”或“ $\frac{1}{t^{2}}$ ”）为纵坐标，描点连线后得到一条直线，测得斜率为k，只需验证g=（用已知量和测量量的字母表示）成立，即可验证机械能守恒。

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13. 如图所示，光滑的斜劈OAB中OA竖直，斜劈倾角 $θ = 53 °$ 。长为L的轻质细线一端固定在挡板（固定在斜劈上）上O点，另一端拴一个质量为m、可视为质点的小球，细线初始时平行于斜劈，小球和斜劈一起绕竖直轴OA匀速转动。已知重力加速度为g，不计空气阻力， $sin 53 ° = 0.8$ ， $cos 53 ° = 0.6$ 。
（1）若小球对斜劈刚好无压力，求此时角速度的大小；
（2）若角速度 $ω = \sqrt{\frac{3 g}{L}}$ ，求小球稳定运动时细线拉力的大小。

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14. 如图所示，一倾角为 $θ = 37 °$ 的斜劈固定在水平面上，斜劈上表面光滑，一轻绳的一端固定在斜面上的 $O$ 点，另一端系一质量为 $m$ 的小球。在最低点垂直于绳给小球一初速度 $v_{0}$ ，使小球恰好能在斜面上做圆周运动。已知 $O$ 点到小球球心的距离为 $l$ ，重力加速度为 $g$ ， $sin 37 ° = 0.6$ 。
（1）求 $v_{0}$ 的大小；
（2）若在最低点垂直于绳给小球一初速度 $2 v_{0}$ ，求最高点的绳子拉力大小。

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15. 如图所示，质量为 $m$ 的三轮车静止在水平地面上。此车通过钢丝（绕过光滑定滑轮）将质量为 $\frac{1}{2} m$ 的石头从洞中拉到洞口，地面上方部分钢丝水平。三轮车以额定功率 $P_{0}$ 从静止开始启动，经过时间 $t_{0}$ 三轮车达到行驶的最大速度，立刻关闭发动机，又经过一段时间，三轮车停止运动，此时石头刚好到达洞口。若钢丝不计质量，石头可视为质点，三轮车行驶过程中所受地面的阻力为其重力的 $\frac{1}{4}$ ，不计空气阻力，重力加速度为 $g$ ，求：
（1）石头从开始运动到洞口上升的高度是多少；
（2）关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率。

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