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实验中学2023-2024学年度第二学期期中考试试题高一物理

一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个选项最符合题意.

1. 开普勒被誉为“天空的立法者”，关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（　　）

A. 太阳系的行星绕太阳做匀速圆周运动

B. 同一行星在绕太阳运动，经过远日点后做“离心运动”

C. 绕太阳运行的八大行星中，离太阳越远的行星公转周期越大

D. 相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积

【答案】C

【解析】

【详解】A．太阳系的行星绕太阳沿椭圆轨道做变速运动，选项A错误；

B．同一行星在绕太阳运动，经过近日点后做“离心运动”，选项B错误；

C．根据开普勒第三定律

可知，绕太阳运行的八大行星中，离太阳越远的行星公转周期越大，选项C正确；

D．地球和木星绕太阳运动的轨道不同，则相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D错误。

故选C。

2. 下列属于静电防止的是（       ）

A. 静电复印 B. 静电除尘 C. 静电喷涂 D. 避雷针

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上，属于静电应用，A不符合题意；

B．静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，B不符合题意；

C．喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电应用，C不符合题意；

D．避雷针是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，D符合题意．

故选D。

3. 关于物理学家的贡献，下列说法中正确的是（    ）

A. 富兰克林分别给出了正电荷和负电荷的规定

B. 卡文迪什利用扭秤装置找到了真空中的两个静止点电荷相互作用力的规律

C. 库仑提出一种观点认为在电荷的周围存在着由它产生的电场

D. 开普勒通过观测大量的数据总结出了万有引力定律

【答案】A

【解析】

【详解】A．富兰克林第一次把丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷命名为正电荷和负电荷，A正确；

B．卡文迪什利用扭秤装置测定了万有引力常量，库仑找到了真空中的两个静止点电荷相互作用力的规律，B错误；

C．法拉第第一次提出一种观点认为在电荷的周围存在着由它产生的电场，C错误；

D．开普勒通过观测大量的数据总结得出开普勒三定律，D错误。

故选A。

4. 如图，xOy平面内，电荷量为 q（q>0）和-q的点电荷分别固定在（-a，0）和（a，0）点。 要使P（0，a）点的电场强度为零，第三个点电荷 Q 的位置和电荷量可能是（　　）

A. （-a，a）， B. （-a，a），

C. （0，0）， D. （a，a）， q

【答案】A

【解析】

【详解】根据电场叠加原理可知，q（q>0）和-q的点电荷在P（0，a）点产生的场强方向沿方向，大小为

所以要使P（0，a）点的电场强度为零，第三个点电荷 Q 的位置应该在的直线上。

AB．若Q 在（-a，a），要使P（0，a）点的电场强度为零，则有Q 应带负电，且

解得

A正确，B错误；

C．若Q 在（0，0），P（0，a）点的电场强度不可能为零，C错误；

D．若Q 在（a，a），要使P（0，a）点的电场强度为零，则有Q 应带正电，且

解得

D错误。

故选A。

5. 如图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个斜面由静止加速下滑，且第一个斜面光滑，第二个斜面粗糙，从顶端滑到底端的过程中，重力对物体做功分别为W₁和W₂，则(　　)

A. W₁＝W₂

B. W₁>W₂

C. W₁<W₂

D. 不能确定

【答案】A

【解析】

【详解】物体m分别从两个不同斜面上，从同一高度滑下，从顶端滑到底端过程中，下滑高度相同，根据重力做功的特点

W₁＝W₂

故选A．

【点睛】重力做功只与起点和终点的位置（或起点和终点的高度差）有关，而与运动路径无关．

6. 如图所示为点电荷产生的电场中的一条电场线，若一带负电的静止粒子从B点运动到A点时，加速度、速度均增大，则可判定（　　）

A. 点电荷可能带正电 B. 点电荷可能带负电

C. 点电荷一定在A的左侧 D. 点电荷一定在B的右侧

【答案】C

【解析】

【详解】粒子从B点运动到A点时，速度增大，说明所受电场力由B到A，因为粒子带负电所以场强方向由A到B；又粒子从B点运动到A点时，加速度增大，说明场源电荷在A点左侧，故可判断点电荷一定带正电。

故选C

7. 如图所示，光滑斜面底端有一固定挡板，轻弹簧一端与挡板相连一滑块从斜面上某处由静止释放，运动一段时间后压缩弹簧，已知弹簧始终在弹性限度内，则（　　）

A. 弹簧劲度系数越大，弹簧的最大弹性势能越大

B. 弹簧劲度系数越大，滑块的最大速度越大

C. 滑块释放点位置越高，滑块最大速度的位置越低

D. 滑块释放点位置越高，滑块的最大加速度越大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．滑动从释放到弹簧压至最短的过程中，滑块的重力势能转化为弹簧的弹性势能，弹簧劲度系数越大，弹簧被压至最短时位置越高，滑块减小的重力势能越少，则弹簧的最大弹性势能越小，故A错误；

B．设滑块刚接触弹簧时的速度为v₀，速度最大时弹簧的压缩量为x，则有

弹簧劲度系数越大，x越小，重力势能减少量越小，则最大速度v_m越小，故B错误；

C．弹簧弹力等于滑块重力沿斜面分力时，即

此时滑块速度最大，则滑块最大速度的位置不变，故C错误；

D．滑块释放点位置越高，滑块接触弹簧时动能越大，则弹簧压缩量越大，弹簧弹力越大，则滑块的最大加速度越大，故D正确。

故选D。

8. 北京时间2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，嫦娥五号顺利发射。如图所示，经图示多次变轨修正之后，“着陆器、上升器组合体”降落月球表面。下列说法正确的是（　　）

A. 在地球上的发射速度一定大于第二宇宙速度

B. 在点由轨道1进入轨道2需要加速

C. 在轨道2上经过点时的速度大于经过点时的速度

D. 分别由轨道1与轨道2经过点时，加速度大小相等

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．嫦娥五号在发射后并没有脱离地球的引力束缚，故发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，A错误；

B．在点由轨道1进入轨道2需要减速做近心运动，B错误；

C．在轨道2上从点到点月球引力做正功，动能增大，故在轨道2上经过点时的速度小于经过点时的速度，C错误；

D．不同轨道上的点到月球球心距离相同，受到的引力相同，故加速度大小相等，D正确。

故选D。

9. 负点电荷Q固定在正方形的一个顶点上，带电粒子P仅在该电荷的电场力作用下运动时，恰好能经过正方形的另外三个顶点a、b、c，如图所示，则（　　）

A. 粒子P带负电

B. a、c两点的电势高低关系是φ_a＞φ_c

C. 粒子P由a到b电场力做正功电势能减少

D. a、b、c的电场强度大小之比是2:1:2

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据轨迹弯曲方向判断出粒子之间存在引力，它与固定点电荷Q的电性相反，故P带正电，A错误；

B．根据点电荷的电场线的特点，Q与ac距离相等，则，B错误；

C．由AB可知，正电荷P从a到b，电场力做负功，故P的电势能增加，C错误；

D．粒子P在a、b、c三点时的加速度大小要根据库仑定律求出库仑力。由几何知识可知

场强公式

可得

即

D正确

故选D。

【点睛】本题属于电场中轨迹问题，考查分析推理能力。根据轨迹的弯曲方向，判断出电荷受到的电场力指向轨迹内侧，进而判断出电荷是正电荷。

10. 如图所示，倾斜轨道AD、BD、CD在D点与水平轨道平滑连接，A点和B点在同一竖直线上，B点和C点在同一水平线上，三个完全相同的物块分别从A点、B点和C点由静止滑下，在水平轨道上滑动的距离分别为、和。物块可视为质点，物块与倾斜轨道、水平轨道间的动摩擦因数均相等，则（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】ABCD．假设B点距离水平面的高度为h，BD斜面与水平面的夹角为，全程由动能定理可得

解得

假设CD斜面与水平面的夹角为 ，同理可得

由图可知，则，所以

假设BD斜面长度为，全程由动能定理可得

解得

假设AD斜面的长度为，AD斜面与水平面的夹角为 ，A点离水平面的高度为，同理可得

因为 ，，所以

所以

故C正确，ABD错误。

故选C。

11. 电动机通过轻绳将小球自离地一定高度处由静止开始竖直向上提升，运动中小球的机械能E随时间t变化的图像如图所示（图中各物理量已知），小球质量为m，下列说法正确的是（    ）

A. 小球向上做匀加速直线运动

B. 小球上升的最大速度为

C. 已知小球时间内上升的高度为，则可求出时刻小球的速度

D. 若小球在时刻的速度为，则该时刻的加速度为

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据功能关系可知，除重力做功以外，绳的牵引力做正功引起机械能的增大

而机械能随时间t均匀增大，由

可知拉力的功率P保持不变，由牛顿第二定律有

则小球做加速度逐渐减小的变加速运动，A错误；

B．由

可知，图像的斜率即为牵引力的功率，有

当牵引力等于重力时，加速度零，速度达到最大，有

可得

B错误；

C．小球在时间内做变加速直线运动，由动能定理得

故已知上升的高度，可求得小球时刻速度v，故C正确；

D．由

得

D错误。

故选C。

二、非选择题：本题共5题，共56分.其中第13~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分：有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位.

12. 如图甲所示，A、B两铁块用细线连接，跨过轻质小滑轮.让A从高处由静止开始下落，与B连接的纸带上打下一系列点，对纸带上的点迹进行测量分析，即可验证机械能守恒定律。重力加速度为g.

（1）除了图甲中提供器材，还需准备天平和______。

（2）实验的主要步骤如下，其中错误的是______。

A.把打点计时器、滑轮固定在铁架台上适当位置，使计时器两限位孔连线沿竖直方向

B.测出A、B两物块的质量分别为M、m

C.将纸带一端固定在B上并穿过打点计时器的两限位孔

D.将A、B在图示位置由静止释放，紧接着接通打点计时器电源

E.选取纸带，进行数据测量与分析

（3）正确实验得到的一条纸带如图乙，0、1、2、3、4…为选取的计数点，0是打下的第一个点，相邻两计数点间还有4个点未标出，测出计数点间的距离如图所示.交流电源的频率为f，打下计数点“5”时，A的速度大小为______，若打点0~5过程中系统机械能守恒，测得的物理量应满足的关系式为______。（用题中所给物理量的字母表示）

（4）计算出打下各计数点时A的速度v及A对应下落的高度h，作出图像，则利用该图像验证系统机械能守恒的依据是______。若所作图像的斜率小于理论值，其原因可能为______.（写出一条即可）

【答案】    ①. 刻度尺    ②. D    ③.     ④.     ⑤. 在实验误差允许的范围内，图线经过原点，斜率接近于，则可认为系统机械能守恒    ⑥. 纸带与限位孔之间有摩擦或滑轮获得动能或细线与滑轮间有摩擦等

【解析】

【详解】（1）[1]需要测量纸带上两点之间的距离，所以还需要刻度尺。

（2）[2]A.把打点计时器、滑轮固定在铁架台上适当位置，使计时器两限位孔连线沿竖直方向，A正确；

B.测出A、B两物块的质量分别为M、m，B正确；

C.将纸带一端固定在B上并穿过打点计时器的两限位孔，C正确；

D.应选接通接通打点计时器电源，再将A、B在图示位置由静止释放，D错误；

E.选取纸带，进行数据测量与分析，E正确。

本题选错误的，故选D。

（3）[3]由匀变速直线运动推论知

[4]根据机械能守恒定律得

（4）[5]根据

解得

则在实验误差允许的范围内，图线经过原点，斜率接近于，则可认为系统机械能守恒

[6]若所作图像的斜率小于理论值，其原因可能为纸带与限位孔之间有摩擦或滑轮获得动能或细线与滑轮间有摩擦等。

13. 某中子星的质量大约与太阳的质量相等，为，但是它的半径只有10km。已知引力常量，求:（计算结果均保留两位有效数字）

（1）此中子星表面自由落体加速度大小；

（2）贴近该中子星表面，沿圆轨道运动的小卫星的线速度大小。

【答案】（1）；（2）（或）

【解析】

【详解】（1）设此中子星表面的重力加速度大小为，万有引力等于重力

得

（2）贴近该中子星表面，沿圆轨道运动的小卫星的线速度大小为

得

14. 某点电荷形成的电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点。一个电荷量的点电荷在A点所受电场力，将该点电荷从A点移到B点，电场力做功，求：

（1）求A点电场强度？

（2）A、B两点间的电势差U_AB；

（3）若取A点为零电势位置，求B点电势能。

【答案】（1），方向由B指向A；（2）-20V；（3）

【解析】

【详解】（1）根据电场强度的定义式可知，A点电场强度大小为

解得

由于该点电荷从A点移到B点，电场力做正功，表明该负电荷所受电场力方向向右，电场强度方向向左，即电场强度方向由B指向A。

（2）A、B两点间的电势差U_AB

解得

（3）若取A点为零电势位置，则有

结合上述解得

该负点电荷在B点电势能

解得

15. 某学校探究性学习小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究．他们让这辆小车在水平的地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v－t图象，已知小车在0～2s内做匀加速直线运动，2～10s内小车牵引力的功率保持不变，在10 s末停止遥控让小车自由滑行，小车质量m＝1kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变。求：

（1）小车所受的阻力F_f是多大？

（2）在2～10 s内小车牵引力的功率P是多大？

（3）小车在加速运动过程中的总位移x是多少？

【答案】（1）2 N；（2）12W；（3）29m

【解析】

【详解】（1）在末撤去牵引力后，小车只在阻力作用下做匀减速运动，设加速度大小为，则

根据图像可得

解得

（2）小车的匀速运动阶段即内，设牵引力为，则

由图象可知

则可得

（3）小车的加速运动过程可以分为和两段，设对应的位移分别为和，在内的加速度大小为，则由图象可得

在内由动能定理可得

由，解得

联立可得

16. 如图所示，在倾角为的斜面的底端有一个固定挡板D，已知物块与斜面PO间的动摩擦因数μ＝0.50，斜面OD部分光滑，处于自然长度的轻质弹簧一端固定在D点，另一端在O点，PO的长度L=16m。在P点有一质量为1kg的小物体A（可视为质点），现使A从静止开始下滑，g=10m/s²，，。求：

（1）物体第一次接触弹簧时物体的速度的大小；

（2）若已知弹簧的最大压缩量为d=0.5m，求弹簧的最大弹性势能E_p；

（3）物体与弹簧第一次接触后反弹，物体从O点沿斜面上升的最大距离x。

【答案】（1）8m/s；（2）35J；（3）3.2m

【解析】

【详解】（1）物体在PO过程中受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的弹力和沿斜面向上的摩擦力，此过程应用动能定理得

–0

解得

（2）物体由O到将弹簧压缩至最短的过程中，此过程根据能量守恒得

（3）从P点到第一次接触后最高处，根据动能定理得

解得