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人教版高二物理下期末检测卷4（学生版）（必修二+必修三第九章）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）
A．曲线运动的物体合外力一定不为0
B．做曲线运动的物体，所受合外力方向可以与速度方向相同
C．合力为0的物体也可以做曲线运动
D．物体在恒力作用下不可能做曲线运动
2．（3分）在狭义相对论中，下列说法正确的是（　　）
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是不同的
B．在真空中，光的速度大小与运动状态无关
C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小不同
D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变
3．（3分）如图，为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是（　　）
A．到达集尘极的尘埃带正电荷
B．电场方向由放电极指向集尘极
C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同
D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大
4．（3分）图甲是组合式推拉黑板。若“胜哥”向左匀速拉动黑板时，小物同学用粉笔从静止开始，在该黑板上匀加速竖直向下画线，则粉笔在黑板上画出的轨迹可能是图中的（　　）
A． B．
C． D．
5．（3分）如图所示，“胜哥”将模型飞机以速度v0斜向上掷出，速度方向与水平方向的夹角为53°，大小为5.0m/s，此时模型飞机沿水平方向的分速度大小为（sin53°=0.8，cos53°=0.6）（　　）
A．2.5m/s B．3.0m/s C．4.0m/s D．5.0m/s
6．（3分）小物通过视频号“胜哥课程”观看了《投壶》Ai视频。投壶是从先秦延续至清末的中国传统游戏，如图所示，游戏规则是参与游戏的人需要在一定距离外把箭投进壶里。若在箭运动所在的竖直平面内建立坐标系xOy，如图乙所示，这只箭由A点投出，最后落于壶中的D点。B、C是其运动轨迹上的两点，B为箭运动的最高点，A、B、C、D四点的坐标分别为（-L，0）、（0，L）、（L，0）、（2L，y），若这支箭可视为质点，重力加速度为g，空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是（　　）
A．D点的纵坐标
B．质点运动到B点时的速度为0
C．质点从A运动到D的运动时间为
D．质点的初速度大小为
7．（3分）如图所示，长为的轻绳上端固定于点，下端栓接一小球（可视为质点），小球在水平面内做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角为，重力加速度为，则小球运动一周经过的时间为（　　）
`
A． B． C． D．
8．（3分）如图所示，一半径为R、密度均匀的球体，在距球心2R处有一质点。若以球心O为中心挖去一个半径为的球体，则剩余部分对该质点的万有引力变为原来的（　　）
A． B． C． D．
9．（3分）“胜哥”从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是（　　）
A． B．
C． D．
10．（3分）一个带正电的小球用绝缘细线悬挂于O点，“胜哥”在其右侧放置一个不带电的枕形导体时，小球将在细线与竖直方向成θ角处保持静止，如图所示。若将导体的A端接地，当重新平衡时，细线与竖直方向的夹角将（　　）
A．不变 B．变大
C．变为零 D．变小但不为零
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）如图所示，平台上有质量相同的A、B两小球，现将两球分别由静止释放，使它们沿不同路径运动至地面，则（　　）
A．在平台上时，A、B的重力势能相等
B．在平台上时，A、B的重力势能不相等
C．运动至地面过程中，重力对A、B做功不相等
D．运动至地面过程中，重力对A、B做功相等
12．（4分）汽车以恒定功率在平直公路上以速度匀速行驶，某时刻换挡，其功率变为并保持不变，经过时间后，汽车再次做匀速运动。已知汽车质量为，该路段汽车所受阻力大小恒为。则汽车（　　）
A．再次匀速的速度为
B．再次匀速的速度为
C．从换挡到再次匀速的过程中，通过的路程为
D．从换挡到再次匀速的过程中，通过的路程为
13．（4分）真空中有一半径为r0的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点的电势φ分布如图，r表示该直线上某点到球心的距离，r1、r2分别是该直线上A，B两点离球心的距离，下列说法中正确的有（　　）
A．该金属球壳可能带负电
B．A点的电场强度方向由A指向B
C．A点的电场强度大于B点的电场强度
D．负电荷沿直线从A移到B的过程中，电场力做正功
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（4分） 两个点电荷Q1与Q2静立于竖直平面上，于P点放置一检验电荷恰好处于静止状态，PQ1与Q1Q2夹角为30°，PQ1⊥PQ2，则Q1与Q2电量之比为　 　 ，在PQ1连线上是否存在其它点能让同一检验电荷维持平衡状态　 　 （存在，不存在）。
15．（6分）“胜哥”用如图甲所示的实验装置探究物体动能的表达式。“胜哥”先测出物块和遮光片的总质量，用力传感器测出物块在水平长木板上运动时的摩擦力f，将物块压缩弹簧后释放，测出物块脱离弹簧后经过光电门的时间t，遮光片的宽度d，以及测出物块停下时到光电门的距离x。
利用以上测得的数据算出物块经过光电门时的速度v及、……，以及克服摩擦力做功。根据克服摩擦力做的功W将物块的动能转化为内能，将数据记录描在坐标系中，刚好是一条过原点的倾斜直线，如图乙所示。
（1）（2分）“胜哥”根据图线得到斜率　 　（保留两位有效数字）。
（2）（2分）在误差范围内发现斜率k与质量m之间的关系　 　m，从而初步得出动能的表达式。
（3）（2分）“胜哥”要想知道这个结论是否具有普遍性，还应　
　。
16．（10分）“胜哥”在“研究平抛运动”的实验中，根据频闪照片得到小球的运动轨迹如图所示。a、b、c、d为连续拍照记录下的四个位置，其中a为抛出点。已知坐标纸上每个小正方形的边长为l，重力加速度为g，则
（1）（4分）小球在水平方向做　 　直线运动，竖直方向做　 　直线运动（均选填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”）；
（2）（2分）小球做平抛运动的初速度大小为　 　。
（3）（2分）“胜哥”在研究平抛运动实验中，为减小空气阻力对小球运动的影响，应采用___________；
A．实心小铁球 B．空心小铁球
C．实心小木球 D．以上三种小球都可以
（4）（2分）在做“探究平抛运动”的实验时，“胜哥”让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上___________；
A．调节斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
17．（10分） 如图甲，半径为3r的水平圆形转盘可绕竖直轴转动，圆盘上放有小物体A、B、C，质量分别为m、2m、12m，物块A叠放在B上，B、C到转盘中心O的距离分别为3r、2r，已知C与圆盘间的动摩擦因数为，B与圆盘间的动摩擦因数为2，A、B间动摩擦因数为3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。A、B、C均可视为质点，现让圆盘从静止开始逐渐缓慢加速，求：
（1）（3分）C 相对于圆盘恰好滑动时，圆盘的角速度为多少？
（2）（3分）B相对于圆盘恰好滑动，圆盘的角速度为多少？
（3）（4分）若B、C间用一轻质细线相连如图乙所示，圆盘静止时，细线刚好伸直无拉力，当增加到某一数值时，B、C哪个物体不受圆盘的摩擦力？求此时圆盘角速度大小（物体仍在圆盘上且圆盘角速度不为零）；
18．（11分）污水处理厂中污水管道控制系统简化为如图所示装置，倾角为θ的光滑倾斜轨道AB与半径为R的圆轨道BC平滑连接。C为圆弧轨道最高点。已知轨道AB长为L，轨道A、C两点竖直高度差为h，在C点右侧d处装有一自控阀门，初始时阀门处于关闭状态。质量为m可视为质点的小球套在轨道上，可模拟污水管中的一小段污水的运动。在C位置处有一压力开关，当小球通过C点时对轨道向上的压力达到kmg时，开关被接通，阀门向上提起。重力加速度取g。
（1）（3分）若小球以v0的初速度从A点沿斜面向上运动，求到达B点时的速度大小vB；
（2）（4分）要使得小球经过C点时压力开关接通，则小球到达C点时的速度vC至少为多少？
（3）（4分）若小球从C点以v的速度离开轨道，能直接从打开的阀门穿过，则阀门至少要用多大的加速度a竖直向上提？
19．（7分） 2021年2月24日，我国火星探测器“天问一号”成功实施近火制动进入火星停泊轨道。第一步，用火箭对探测器进行加速，使探测器脱离地球引力作用：第二步，在P点短时间内对探测器进行加速，使探测器进入霍曼转移轨道，然后探测器在太阳引力作用下沿霍曼转移轨道运动到Q点与火星相遇。探测器从P点运动到Q点的轨迹为半个椭圆，椭圆的长轴两端分别与地球公转轨道、火星公转轨道相切于P、Q两点。已知地球绕太阳的公转周期是1年，地球、火星绕太阳公转的轨道可视为圆轨道，火星的轨道半径是地球的1.5倍，，。求：
（1）（3分）火星公转周期；（结果以年为单位，保留2位有效数字）
（2）（4分）探测器从P点运动到Q点所用的时间；（结果以年为单位，保留2位有效数字）
20．（10分） 如图是我国自主建设的北斗导航系统示意图。2019年9月23日5时10分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星，向实现全球组网又迈出了坚实的一步。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，如图所示，1为赤道；2为近地卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径可近似为地球半径R；3为赤道上空的地球静止同步卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径为r；4为轨道平面与赤道平面有一定夹角的倾斜地球同步轨道，在该轨道上卫星运行周期与地球自转周期相同。将各轨道看作圆形轨道。
（1）（3分）求静置于赤道上的物体与轨道3上的卫星的向心加速度大小之比；
（2）（3分）求轨道2上的卫星与轨道4上的卫星速度之比；
（3）（4分）请判断轨道2与轨道3上的卫星谁的向心加速度更大，并说明理由。
答案
1．A
2．B
3．D
4．C
5．B
6．D
7．B
8．B
9．A
10．B
11．A,D
12．B,C
13．B,C
14．；不存在
15．（1）0.22kg
（2）
（3）更换不同质量的物体，重复前面的实验步骤
16．（1）匀速；匀加速
（2）
（3）A
（4）A；C；E
17．（1）解：C随圆盘转动，其摩擦力达到最大时，由牛顿第二定律可知
解得C的角速度
即C相对于圆盘恰好滑动时，圆盘的角速度为；
（2）解：AB一起随圆盘转动，圆盘对B摩擦力最大时，由牛顿第二定律
解得AB的角速度
B对A的摩擦力最大时，对A，由牛顿第二定律
解得A的角速度
由于则C所受的摩擦力达到最大时，A与B间均相对将至，故B相对于圆盘恰好滑动，圆盘的角速度
（3）解：随着角速度增加，C、AB整体所需的向心力增加，则C所受的摩擦力方向一定指向圆心且为最大值不变，可见B可以不受摩擦力作用，此时，对C，由牛顿第二定律
对AB整体，由牛顿第二定律
联立解得圆盘的角速度大小为：
18．（1）解：小球在轨道AB上匀减速，根据牛顿第二定律
ma＝mgsinθ
则有
a＝gsinθ
由匀变速直线运动的规律有
解得
vB＝
（2）解：根据牛顿第三定律得轨道对小球弹力向下，大小为kmg，在圆轨道最高位置C处，根据牛顿第二定律得
可得
即压力开关接通，小球速度至少为。
（3）解：小球离开C点开始做平抛运动，水平方向
竖直方向小球下降高度为
同时阀门匀加速上升高度至少为h－y小球才能穿过阀门，对阀门
由以上各式整理有
可得
即阀门加速度至少为。
19．（1）根据开普勒第三定律可知
代入数据解得
年=1.8年
（2）根据开普勒第三定律可知
解得探测器从P点运动到Q点所用的时间
年=0.69年
20．（1）解：由
解得
（2）解：由万有引力公式
得
由于轨道3和轨道4上卫星的运行周期相同，因而轨道半径相等则轨道2和轨道4的速度之比。
（3）解：根据
由于
则
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人教版高二物理下期末检测卷4（学生版）（必修二+必修三第九章）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）
A．曲线运动的物体合外力一定不为0
B．做曲线运动的物体，所受合外力方向可以与速度方向相同
C．合力为0的物体也可以做曲线运动
D．物体在恒力作用下不可能做曲线运动
【答案】A
【知识点】曲线运动的条件；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【解答】A．做曲线运动的物体速度一定变化，即存在加速度，由牛顿第二定律可知，其合外力一定不为0，故A正确；
B．物体做曲线运动的条件是合力与速度不共线，所以做曲线运动的物体，所受合外力方向不可以与速度方向相同，故B错误；
C．合力为0的物体，处于平衡状态，将保持静止或匀速直线运动状态，不可能做曲线运动，故C错误；
D．物体在恒力作用下也可以做曲线运动，只要速度方向与恒力的方向始终不在同一直线上即可，故D错误。
故答案为：A。
【分析】从曲线运动的本质（速度方向时刻改变）出发，结合牛顿运动定律，判断合外力、加速度及运动状态之间的关系。
2．（3分）在狭义相对论中，下列说法正确的是（　　）
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是不同的
B．在真空中，光的速度大小与运动状态无关
C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小不同
D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变
【答案】B
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．根据相对性原理：物理规律在所有惯性参考系中形式相同，不同惯性系中物理规律并非不同，故A错误；
BC．根据光速不变原理， 光在真空中速度大小不随运动状态改变，沿不同方向传播速度也相同 ，故B正确；C错误；
D．根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，故D错误.
故答案为：B.
【分析】1.相对性原理：判断物理规律在惯性系中的一致性，排除 A.
2.光速不变原理：明确真空中光速的绝对性（与运动状态、方向无关 ），确定 B 正确、C 错误.
3.相对论结论：记住质量、长度、时间的测量具有相对性（随相对状态改变 ），排除 D.
3．（3分）如图，为静电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是（　　）
A．到达集尘极的尘埃带正电荷
B．电场方向由放电极指向集尘极
C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同
D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大
【答案】D
【知识点】静电的防止与利用；电场强度
【解析】【解答】ABC．由图示可知，集尘极与直流高压电源正极相连，则电场方向由集尘板指向放电极，尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，则尘埃的电场力方向向右，故到达到达集尘极的尘埃带负电荷，故ABC错误；
D．根据可知，同一位置带电荷量越多场强越大，尘埃所受电场力越大，故D正确。
故答案为：D。
【分析】结合电场的方向（由电势高低决定）、电场力的方向（与电荷正负、电场方向相关），以及电场力公式，分析静电除尘器的工作原理。
4．（3分）图甲是组合式推拉黑板。若“胜哥”向左匀速拉动黑板时，小物同学用粉笔从静止开始，在该黑板上匀加速竖直向下画线，则粉笔在黑板上画出的轨迹可能是图中的（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】位移的合成与分解
【解析】【解答】粉笔相对黑板水平向右做匀速运动，竖直向下做匀加速运动，则合运动为曲线运动，轨迹的凹向向下，则轨迹为C所示。
故答案为：C。
【分析】粉笔水平方向做匀速直线运动，其竖直方向向下做匀加速直线运动，利用运动的合成可以判别其合运动为曲线运动，其轨迹向下弯曲。
5．（3分）如图所示，“胜哥”将模型飞机以速度v0斜向上掷出，速度方向与水平方向的夹角为53°，大小为5.0m/s，此时模型飞机沿水平方向的分速度大小为（sin53°=0.8，cos53°=0.6）（　　）
A．2.5m/s B．3.0m/s C．4.0m/s D．5.0m/s
【答案】B
【知识点】速度的合成与分解
【解析】【解答】此时模型飞机沿水平方向的分速度大小为
故答案为：B。
【分析】利用速度的分解可以求出飞机沿水平方向速度的大小。
6．（3分）小物通过视频号“胜哥课程”观看了《投壶》Ai视频。投壶是从先秦延续至清末的中国传统游戏，如图所示，游戏规则是参与游戏的人需要在一定距离外把箭投进壶里。若在箭运动所在的竖直平面内建立坐标系xOy，如图乙所示，这只箭由A点投出，最后落于壶中的D点。B、C是其运动轨迹上的两点，B为箭运动的最高点，A、B、C、D四点的坐标分别为（-L，0）、（0，L）、（L，0）、（2L，y），若这支箭可视为质点，重力加速度为g，空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是（　　）
A．D点的纵坐标
B．质点运动到B点时的速度为0
C．质点从A运动到D的运动时间为
D．质点的初速度大小为
【答案】D
【知识点】运动的合成与分解；斜抛运动
【解析】【解答】A．箭由B运动到D的过程，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，由于
所以时间相等，竖直位移之比为1：3，所以D点的纵坐标为
故A错误；
BD．箭由A运动到B，根据逆向思维法有，，
联立可得，，，故B错误，D正确；
C．质点从A运动到D的运动时间为，故C错误。
故答案为：D。
【分析】将箭的运动分解为水平匀速直线运动和竖直匀变速运动，利用逆向思维（从最高点 B 开始的平抛运动）和运动学公式求解。
7．（3分）如图所示，长为的轻绳上端固定于点，下端栓接一小球（可视为质点），小球在水平面内做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角为，重力加速度为，则小球运动一周经过的时间为（　　）
`
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】由于小球在水平面内做匀速圆周运动，根据受力分析可以得出小球受到的重力和绳子的拉力合力提供向心力，设小球运动一周经过的时间为，根据牛顿第二定律可得
解得
故选B。
【分析】利用重力和绳子的合力提供向心力可以求出小球运动的周期大小。
8．（3分）如图所示，一半径为R、密度均匀的球体，在距球心2R处有一质点。若以球心O为中心挖去一个半径为的球体，则剩余部分对该质点的万有引力变为原来的（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】万有引力定律
【解析】【解答】一半径为R、密度均匀的球体， 设球体的密度为，则球体的质量为
以球心O为中心挖去一个半径为的球体， 被挖去的小球体的质量为
根据万有引力定律可知完整球体对质点的万有引力大小为
被挖去的小球体对质点的万有引力大小为
则剩余部分对质点的万有引力大小为
可知剩余部分对该质点的万有引力变为原来的。
故选B。
【分析】根据体积关系，求出挖去部分的质量。用没挖之前球对质点的万有引力，减去被挖部分对质点的万有引力，就是剩余部分对质点的万有引力。
9．（3分）“胜哥”从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】动能与重力势能；竖直上抛运动
【解析】【解答】小球做竖直上抛运动时，速度v=v0-gt，根据动能 得 ，故图象A符合题意。
故答案为：A
【分析】由竖直上抛运动的特点可求得某时刻的速度，将速度代入动能的定义式得出动能与时间的关系，结合数学知识得出动能随时间的变化图像。
10．（3分）一个带正电的小球用绝缘细线悬挂于O点，“胜哥”在其右侧放置一个不带电的枕形导体时，小球将在细线与竖直方向成θ角处保持静止，如图所示。若将导体的A端接地，当重新平衡时，细线与竖直方向的夹角将（　　）
A．不变 B．变大
C．变为零 D．变小但不为零
【答案】B
【知识点】库仑定律；点电荷
【解析】【解答】小球在细线与竖直方向成θ角处保持静止，根据平衡可知，将导体的A端接地，大地电势低，负电荷会从大地运动到枕形导体上，A端带负电电量变大，则与球之间的吸引力F变大，细线与竖直方向的夹角变大。
故选B。
【分析】根据共点力平衡条件和将导体的A端接地后A端电量的变化导致的小球受到的电场力的变化情况，分析θ角的变化情况。
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）如图所示，平台上有质量相同的A、B两小球，现将两球分别由静止释放，使它们沿不同路径运动至地面，则（　　）
A．在平台上时，A、B的重力势能相等
B．在平台上时，A、B的重力势能不相等
C．运动至地面过程中，重力对A、B做功不相等
D．运动至地面过程中，重力对A、B做功相等
【答案】A,D
【知识点】重力势能；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】AB．A、B两小球质量相同，选地面为参考平面，设平台距离地面高度为，由
得，在平台上时，A、B的重力势能相等。A正确，B错误；
CD．运动至地面过程中，两球重力做功
重力对A、B做功相等。C错误，D正确。
故选AD。
【分析】1、由，在平台上时，质量相同，高度相同，得出A、B的重力势能相等。
2、根据重力做功，质量相同，下降高度相同，得出重力对A、B做功相等。
12．（4分）汽车以恒定功率在平直公路上以速度匀速行驶，某时刻换挡，其功率变为并保持不变，经过时间后，汽车再次做匀速运动。已知汽车质量为，该路段汽车所受阻力大小恒为。则汽车（　　）
A．再次匀速的速度为
B．再次匀速的速度为
C．从换挡到再次匀速的过程中，通过的路程为
D．从换挡到再次匀速的过程中，通过的路程为
【答案】B,C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】AB．以恒定功率匀速行驶时满足，当功率变为后，阻力不变，再次匀速的速度满足，故A错误，B正确；
CD．从换挡到再次匀速的过程中，设通过的路程为，由动能定理可知
解得，故C正确，D错误。
故答案为：BC。
【分析】 先利用匀速行驶时功率与阻力的关系，求出功率减半后再次匀速的速度；再对换挡到再次匀速的过程应用动能定理，结合已知条件联立求解通过的路程，最后判断选项。
13．（4分）真空中有一半径为r0的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点的电势φ分布如图，r表示该直线上某点到球心的距离，r1、r2分别是该直线上A，B两点离球心的距离，下列说法中正确的有（　　）
A．该金属球壳可能带负电
B．A点的电场强度方向由A指向B
C．A点的电场强度大于B点的电场强度
D．负电荷沿直线从A移到B的过程中，电场力做正功
【答案】B,C
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】解：A、依据沿着电场线方向，电势降低，由图可知0到r0电势不变，随着间距的增大，电势降低，可知，金属球壳可能带正电，故A错误；
BC、A点的电场强度方向由A指向B，A点的电场强度大于B点的电场强度，故B、C正确；
D、负电荷沿直线从A移到B的过程中，电场力做负功，故D错误．
故选：BC．
【分析】根据直线上各点的电势φ分布图判断A点和B点电势．
沿电场线方向电势逐点降低．
根据电场力方向和运动方向判断做功情况．
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（4分） 两个点电荷Q1与Q2静立于竖直平面上，于P点放置一检验电荷恰好处于静止状态，PQ1与Q1Q2夹角为30°，PQ1⊥PQ2，则Q1与Q2电量之比为　 　 ，在PQ1连线上是否存在其它点能让同一检验电荷维持平衡状态　 　 （存在，不存在）。
【答案】；不存在
【知识点】电场及电场力；共点力的平衡；点电荷的电场
【解析】【解答】根据几何关系设，则
对检验电荷进行受力分析，可得
其中
，
联立解得
如图
根据平衡条件可知检验电荷受到的重力和两点电荷对其的库仑力组成一个封闭的矢量三角形，若在PQ1连线上存在其它点能让同一检验电荷维持平衡状态，此时点电荷对检验电荷的库仑力变大，根据矢量三角形法则可知此时点电荷对检验电荷的库仑力必然增大；由于此时检验电荷与点电荷间的距离在增大，库仑力在减小，故矛盾，假设不成立，故在PQ1连线上不存在其它点能让同一检验电荷维持平衡状态。
【分析】本题主要考查库仑定律中的平衡问题，由几何知识求得 PQ1与PQ2长度关系，再根据库仑定律和力的合成与分解求得， Q1与Q2电量之比；画出矢量三角形，根据矢量三角形边长变化判断在PQ1连线上是否存在其它点能让同一检验电荷维持平衡状态。
15．（6分）“胜哥”用如图甲所示的实验装置探究物体动能的表达式。“胜哥”先测出物块和遮光片的总质量，用力传感器测出物块在水平长木板上运动时的摩擦力f，将物块压缩弹簧后释放，测出物块脱离弹簧后经过光电门的时间t，遮光片的宽度d，以及测出物块停下时到光电门的距离x。
利用以上测得的数据算出物块经过光电门时的速度v及、……，以及克服摩擦力做功。根据克服摩擦力做的功W将物块的动能转化为内能，将数据记录描在坐标系中，刚好是一条过原点的倾斜直线，如图乙所示。
（1）（2分）“胜哥”根据图线得到斜率　 　（保留两位有效数字）。
（2）（2分）在误差范围内发现斜率k与质量m之间的关系　 　m，从而初步得出动能的表达式。
（3）（2分）“胜哥”要想知道这个结论是否具有普遍性，还应　
　。
【答案】（1）0.22kg
（2）
（3）更换不同质量的物体，重复前面的实验步骤
【知识点】探究功与物体速度变化的关系
【解析】【解答】（1）根据图线得到斜率
（2）由
可得
（3）要想知道这个结论是否具有普遍性，还应更换不同质量的物体，重复前面的实验步骤。
【分析】(1)根据图像计算斜率。
（2）根据动能定理，结合图像可得斜率
（3）要想知道这个结论是否具有普遍性，还应更换不同质量的物体，多次实验。
（1）根据图线得到斜率
（2）由
可得
（3）要想知道这个结论是否具有普遍性，还应更换不同质量的物体，重复前面的实验步骤。
16．（10分）“胜哥”在“研究平抛运动”的实验中，根据频闪照片得到小球的运动轨迹如图所示。a、b、c、d为连续拍照记录下的四个位置，其中a为抛出点。已知坐标纸上每个小正方形的边长为l，重力加速度为g，则
（1）（4分）小球在水平方向做　 　直线运动，竖直方向做　 　直线运动（均选填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”）；
（2）（2分）小球做平抛运动的初速度大小为　 　。
（3）（2分）“胜哥”在研究平抛运动实验中，为减小空气阻力对小球运动的影响，应采用___________；
A．实心小铁球 B．空心小铁球
C．实心小木球 D．以上三种小球都可以
（4）（2分）在做“探究平抛运动”的实验时，“胜哥”让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上___________；
A．调节斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
【答案】（1）匀速；匀加速
（2）
（3）A
（4）A；C；E
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】平抛运动可以看作是两个分运动的合成：一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动。
（1）由题图可知，小球在水平方向有
即在相等时间内通过的位移相等，因此小球在水平方向做匀速直线运动。
小球在竖直方向有
由匀变速直线运动的推论可知，小球竖直方向做匀加速直线运动。
（2）由匀变速直线运动的推论可得
小球做平抛运动的初速度大小为
（3）在研究平抛运动实验中，为减小空气阻力对小球运动的影响，应采用实心小铁球，实心小铁球体积较小，质量较大，受空气阻力的影响相对较小。
故选A。
（4）ABC．在做“探究平抛运动”的实验时，要确保小球的初速度水平，且每次抛出初速度要相同，则调节斜槽的末端保持水平，每次释放小球的位置必须相同，每次必须由静止释放小球，AC正确，B错误；
D．记录小球位置用的木条（或凹槽）每次不必严格地等距离下降，D错误；
E．确保小球运动时不会受到摩擦力作用，则小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触，E正确；
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑的曲线，F错误。
故选ACE。
【分析】（1）根据水平方向在相等时间内的位移分析；
（2）先计算出拍照的时间间隔，然后根据水平方向上做匀速直线运动计算；
（3）应减小空气阻力的影响；
（4）要确保小球的初速度水平，且每次抛出初速度要相同；记录小球位置用的木条（或凹槽）每次没有必要地等距离下降；要确保小球运动时不会受到摩擦力作用。
（1）[1]由题图可知，小球在水平方向有
即在相等时间内通过的位移相等，因此小球在水平方向做匀速直线运动。
[2]小球在竖直方向有
由匀变速直线运动的推论可知，小球竖直方向做匀加速直线运动。
（2）由匀变速直线运动的推论可得
小球做平抛运动的初速度大小为
（3）在研究平抛运动实验中，为减小空气阻力对小球运动的影响，应采用实心小铁球，实心小铁球体积较小，质量较大，受空气阻力的影响相对较小。
故选A。
（4）ABC．在做“探究平抛运动”的实验时，要确保小球的初速度水平，且每次抛出初速度要相同，则调节斜槽的末端保持水平，每次释放小球的位置必须相同，每次必须由静止释放小球，AC正确，B错误；
D．记录小球位置用的木条（或凹槽）每次不必严格地等距离下降，D错误；
E．确保小球运动时不会受到摩擦力作用，则小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触，E正确；
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑的曲线，F错误。
故选ACE。
17．（10分） 如图甲，半径为3r的水平圆形转盘可绕竖直轴转动，圆盘上放有小物体A、B、C，质量分别为m、2m、12m，物块A叠放在B上，B、C到转盘中心O的距离分别为3r、2r，已知C与圆盘间的动摩擦因数为，B与圆盘间的动摩擦因数为2，A、B间动摩擦因数为3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。A、B、C均可视为质点，现让圆盘从静止开始逐渐缓慢加速，求：
（1）（3分）C 相对于圆盘恰好滑动时，圆盘的角速度为多少？
（2）（3分）B相对于圆盘恰好滑动，圆盘的角速度为多少？
（3）（4分）若B、C间用一轻质细线相连如图乙所示，圆盘静止时，细线刚好伸直无拉力，当增加到某一数值时，B、C哪个物体不受圆盘的摩擦力？求此时圆盘角速度大小（物体仍在圆盘上且圆盘角速度不为零）；
【答案】（1）解：C随圆盘转动，其摩擦力达到最大时，由牛顿第二定律可知
解得C的角速度
即C相对于圆盘恰好滑动时，圆盘的角速度为；
（2）解：AB一起随圆盘转动，圆盘对B摩擦力最大时，由牛顿第二定律
解得AB的角速度
B对A的摩擦力最大时，对A，由牛顿第二定律
解得A的角速度
由于则C所受的摩擦力达到最大时，A与B间均相对将至，故B相对于圆盘恰好滑动，圆盘的角速度
（3）解：随着角速度增加，C、AB整体所需的向心力增加，则C所受的摩擦力方向一定指向圆心且为最大值不变，可见B可以不受摩擦力作用，此时，对C，由牛顿第二定律
对AB整体，由牛顿第二定律
联立解得圆盘的角速度大小为：
【知识点】临界类问题；牛顿第二定律；向心力
【解析】【分析】（1）当C达到最大静摩擦力时开始滑动，利用牛顿第二定律可以求出圆盘角速度的大小；
（2）当AB随圆盘转动时，当圆盘对B的摩擦力最大时，利用牛顿第二定律可以求出AB角速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出A开始发生滑动的角速度的大小；
（3）当AB整体和C开始发生滑动时，利用C和AB整体的牛顿第二定律可以求出圆盘角速度的大小。
18．（11分）污水处理厂中污水管道控制系统简化为如图所示装置，倾角为θ的光滑倾斜轨道AB与半径为R的圆轨道BC平滑连接。C为圆弧轨道最高点。已知轨道AB长为L，轨道A、C两点竖直高度差为h，在C点右侧d处装有一自控阀门，初始时阀门处于关闭状态。质量为m可视为质点的小球套在轨道上，可模拟污水管中的一小段污水的运动。在C位置处有一压力开关，当小球通过C点时对轨道向上的压力达到kmg时，开关被接通，阀门向上提起。重力加速度取g。
（1）（3分）若小球以v0的初速度从A点沿斜面向上运动，求到达B点时的速度大小vB；
（2）（4分）要使得小球经过C点时压力开关接通，则小球到达C点时的速度vC至少为多少？
（3）（4分）若小球从C点以v的速度离开轨道，能直接从打开的阀门穿过，则阀门至少要用多大的加速度a竖直向上提？
【答案】（1）解：小球在轨道AB上匀减速，根据牛顿第二定律
ma＝mgsinθ
则有
a＝gsinθ
由匀变速直线运动的规律有
解得
vB＝
（2）解：根据牛顿第三定律得轨道对小球弹力向下，大小为kmg，在圆轨道最高位置C处，根据牛顿第二定律得
可得
即压力开关接通，小球速度至少为。
（3）解：小球离开C点开始做平抛运动，水平方向
竖直方向小球下降高度为
同时阀门匀加速上升高度至少为h－y小球才能穿过阀门，对阀门
由以上各式整理有
可得
即阀门加速度至少为。
【知识点】平抛运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】 （1）根据牛顿第二定律列式，再几何运动学求出速度大小；
（2）根据牛顿第三定律分析，在C处根据牛顿第二定律列式求解；
（3）根据平抛运动规律列式求解，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。
（1）小球在轨道AB上匀减速，根据牛顿第二定律
ma＝mgsinθ
则有
a＝gsinθ
由匀变速直线运动的规律有
解得
vB＝
（2）根据牛顿第三定律得轨道对小球弹力向下，大小为kmg，在圆轨道最高位置C处，根据牛顿第二定律得
可得
即压力开关接通，小球速度至少为；
（3）小球离开C点开始做平抛运动，水平方向
竖直方向小球下降高度为
同时阀门匀加速上升高度至少为h－y小球才能穿过阀门，对阀门
由以上各式整理有
可得
即阀门加速度至少为。
19．（7分） 2021年2月24日，我国火星探测器“天问一号”成功实施近火制动进入火星停泊轨道。第一步，用火箭对探测器进行加速，使探测器脱离地球引力作用：第二步，在P点短时间内对探测器进行加速，使探测器进入霍曼转移轨道，然后探测器在太阳引力作用下沿霍曼转移轨道运动到Q点与火星相遇。探测器从P点运动到Q点的轨迹为半个椭圆，椭圆的长轴两端分别与地球公转轨道、火星公转轨道相切于P、Q两点。已知地球绕太阳的公转周期是1年，地球、火星绕太阳公转的轨道可视为圆轨道，火星的轨道半径是地球的1.5倍，，。求：
（1）（3分）火星公转周期；（结果以年为单位，保留2位有效数字）
（2）（4分）探测器从P点运动到Q点所用的时间；（结果以年为单位，保留2位有效数字）
【答案】（1）根据开普勒第三定律可知
代入数据解得
年=1.8年
（2）根据开普勒第三定律可知
解得探测器从P点运动到Q点所用的时间
年=0.69年
【知识点】开普勒定律
【解析】【分析】（1）火星和地球绕太阳转动时，根据开普勒第三定律可以求出火星运动的周期；
（2）当探测器沿转移轨道运动时，利用开普勒第三定律可以求出运动的周期，进而求出探测器从P到Q的运动时间。
20．（10分） 如图是我国自主建设的北斗导航系统示意图。2019年9月23日5时10分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星，向实现全球组网又迈出了坚实的一步。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，如图所示，1为赤道；2为近地卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径可近似为地球半径R；3为赤道上空的地球静止同步卫星轨道，在该轨道上运行的卫星，绕行半径为r；4为轨道平面与赤道平面有一定夹角的倾斜地球同步轨道，在该轨道上卫星运行周期与地球自转周期相同。将各轨道看作圆形轨道。
（1）（3分）求静置于赤道上的物体与轨道3上的卫星的向心加速度大小之比；
（2）（3分）求轨道2上的卫星与轨道4上的卫星速度之比；
（3）（4分）请判断轨道2与轨道3上的卫星谁的向心加速度更大，并说明理由。
【答案】（1）解：由
解得
（2）解：由万有引力公式
得
由于轨道3和轨道4上卫星的运行周期相同，因而轨道半径相等则轨道2和轨道4的速度之比。
（3）解：根据
由于
则
【知识点】向心加速度；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据卫星做匀速圆周运动的特点，结合向心加速度的表达式可得出向心加速度大小之比；
（2）根据万有引力提供向心力的表达式可得出向心加速度的大小。
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人教版高一物理下期末检测卷4答题卡
(
条
码
粘
贴
处
（正面朝上
贴在此
虚线框内）
)
试卷类型：B
姓名：______________班级：______________
准考证号
(
缺考标记
考生禁止填涂缺考标记
！只能由监考老师负责用黑色字迹的签字笔填涂。
) (
注意事项
1
、
答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚。
2
、
请将准考证条码粘贴在右侧的[条码粘贴处]的方框内
3
、
选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写，字体工整
4
、
请按题号顺序在各题的答题区内作答，超出范围的答案无效，在草纸、试卷上作答无效。
5
、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、刮纸刀。
6
、填涂样例
正确
[
■
]
错误
[
--
][
√
] [
×
]
)
选择题（请用2B铅笔填涂）
1. [A][B][C][D] 2. [A][B][C][D] 3. [A][B][C][D] 4. [A][B][C][D] 5. [A][B][C][D] 6. [A][B][C][D] 7. [A][B][C][D] 8. [A][B][C][D] 9. [A][B][C][D] 10. [A][B][C][D] 11. [A][B][C][D] 12. [A][B][C][D] 13. [A][B][C][D] 16.3. [A][B][C][D] 16.4. [A][B][C][D]
非选择题（请在各试题的答题区内作答）
14．____________________；____________________
15．（1）____________________（2）____________________
（3）________________________________________
16．（1）____________________；____________________
（2）____________________
17．（1）
（2）
（3）
18．（1）
（2）
（3）
19．（1）
（2）
20．（1）
（2）
（3）
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