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江苏省无锡市2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．下列过程中，机械能守恒的是（　　）

A．雨滴从高空落到地面

B．抛出的标枪在空中运动（不计空气阻力）

C．拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升

D．跳伞运动员带着张开的降落伞在空中匀速下落

【答案】B

【知识点】判断系统机械能是否守恒

【详解】A．雨滴下落过程中，由于空气阻力做负功的影响，其机械能会减小，A错误；

B．抛出的标枪在空中运动（不计空气阻力），只有重力做功，则机械能守恒，B正确；

C．金属环沿光滑斜面匀速上升这一过程中，由于动能不变，重力势能增加所以机械能增加，C错误；

D．跳伞运动员待着张开的降落伞在空气中匀速下落时，动能不变，重力势能减小，则机械能减小，D错误。

故选B。

2．如图所示为某电场中的一根电场线，电场线上有A、B、C三点且，一电子以一定的初速度从A点出发经B点运动到C点。下列说法正确的是（　　）

A．场强

B．电势

C．电势差

D．电子的电势能

【答案】D

【知识点】根据带电粒子的运动轨迹判断其运动、受力、电势高低和能量转化情况

【详解】AC．由于图中只有一根电场线，电场线分布的密集程度不确定，则电场强度的大小关系也不确定，电势差的关系也不能够确定，故AC错误；

B．根据图像可知，电场方向向右，沿电场线电势降低，则有

故B错误；

D．电子带负电，电场力方向与电场方向相反，即电子所受电场力方向向左，从A点出发经B点运动到C点过程，电场力做负功，电势能增大，则有

故D正确。

故选D。

3．关于相对论时空观，下列说法错误的是（　　）

A．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的

B．真空中的光速在不同的惯性参照系中大小都是相等的

C．运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态无关

D．物理过程的快慢（时间进程）跟物体的运动状态有关

【答案】C

【知识点】狭义相对论的两个基本假设

【详解】AB．根据相对论的两条假说，在不同的惯性系中，物理规律的形式都是相同的，在不同惯性系中，光在真空中任何方向的传播速度都相同，故AB正确；

CD．根据相对论时空观可知，运动物体的长度以及物理过程的快慢都与物体的运动状态有关，故C错误，D正确。

本题选错误的，故选C。

4．一滑块在固定的粗糙斜面上由静止滑下，在下滑的过程中（　　）

A．重力做的功等于重力势能的减少

B．重力做的功小于重力势能的减少

C．滑块的机械能增加

D．滑块的机械能不变

【答案】A

【知识点】重力做功与重力势能的关系、判断系统机械能是否守恒

【详解】AB．滑块下滑过程中，重力做正功，摩擦力做负功。根据重力做功和重力势能变化关系可知，重力做的功等于重力势能的减少，故A正确，B错误；

CD．由于滑块要克服摩擦力做功，所以滑块的一部分机械能要转化为摩擦产生的内能，所以滑块的机械能减少，故CD错误。

故选A。

5．“嫦娥六号”探测器发射到月球上要经过多次变轨，其中Ⅱ为圆轨道，Ⅲ为椭圆轨道，如图所示。下列说法中正确的是（　　）

A．探测器在轨道Ⅱ上运动时需要火箭提供动力

B．探测器在轨道Ⅲ上运动时需要火箭提供动力

C．探测器在P点由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ必须加速

D．探测器在P点由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ必须减速

【答案】D

【知识点】卫星发射及变轨问题中各物理量的变化

【详解】AB．探测器在轨道Ⅱ、轨道Ⅲ上运动时，只受万有引力，故不需要火箭提供动力，故AB错误；

CD．探测器在P点由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，必须减速，使得在变轨道万有引力要大于向心力，卫星才能做近心运动，故C错误；D正确。

故选D。

6．如图所示，MN是一正点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带负电的粒子（不计重力）从a到b的轨迹如图中虚线所示。下列说法中正确的是（　　）

A．正点电荷位于M点的左侧

B．带负电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度

C．带负电粒子从a到b的过程中动能逐渐减小

D．带负电粒子在a点时的电势能小于在b点时的电势能

【答案】B

【知识点】根据带电粒子的运动轨迹判断其运动、受力、电势高低和能量转化情况

【详解】A．粒子所受合力为电场力，由于合力方向指向轨迹内侧，可知，电场力方向向右，粒子带负电，电场强度方向向左，由N指向M，则正点电荷位N点的右侧，即位于M点的右侧，故A错误；

B．结合上述，正点电荷位N点的右侧，a位置电场线分布比b位置电场线分布稀疏一些，则a位置电场强度比b位置电场强度小一些，a位置电场力比b位置电场力小一些，可知，带负电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度，故B正确；

C．结合上述可知，带负电粒子从a到b的过程中电场力做正功，则动能逐渐增大，故C错误；

D．结合上述，带负电粒子从a到b的过程中电场力做正功，电势能减小，则带负电粒子在a点时的电势能大于在b点时的电势能，故D错误。

故选B。

7．在2023杭州亚运会上，我国撑杆跳运动员李玲再次夺取金牌，下图为她在比赛中的几个画面。下列说法中正确的是（　　）

A．运动员通过最高点时的速度为0

B．撑杆恢复形变的过程中，弹性势能完全转化为动能

C．运动员上升过程中，撑杆的弹性势能先增大后减小

D．运动员要成功跃过横杆，其重心必须高于横杆

【答案】C

【知识点】能量的多种形式

【详解】A．运动员通过最高点时还具有水平分速度，速度不为零。如果速度为零，接下来将会做自由落体运动而碰到杆，故A错误；

BC．运动员起跳过程中，杆先由直变弯，运动员的动能转化为杆的弹性势能和运动员的重力势能，然后杆再由弯变直，弹性势能又转化为机械能，所以在运动员上升过程中，撑杆的弹性势能先增大后减小，故B错误，C正确；

D．从图中可看出，运动员越过横杆时身体向下弯曲，其重心可能在腰部下方，即重心可能在横杆的下方，故D错误。

故选C。

8．一辆汽车在水平路面上由静止开始运动，其功率P随时间t变化如图所示，已知汽车行驶过程中阻力保持不变。则汽车的速度v随时间t变化图像是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】C

【知识点】机车以恒定加速度启动的过程及v-t图像

【详解】一开始功率P随时间t变化线性增加，由

可知与时间为线性关系。之后功率P保持不变，速度继续增大，牵引力F减少，所以加速度随时间逐渐减小，当牵引力与阻力大小相等时，加速度为0，汽车做匀速直线运动。综上所述，故ABD错误，C正确。

故选C。

9．如图所示，水平方向电场的场强为E，一带电小球质量为m，带电量为q，以初速度竖直射入电场，运动轨迹如图中虚线所示，下列说法中正确的是（　　）

A．小球的动能一直在增大

B．小球的电势能一直在减小

C．小球的速度变化越来越快

D．小球运动到达最高点M时，动能为0

【答案】B

【知识点】带电物体（计重力）在匀强电场中的一般运动

【详解】A．由平行四边形定则可知，重力与电场力的合力方向大致指向右下方，则小球在此过程中，速度方向与合力方向的夹角从钝角减小到锐角，则合力对小球先做负功后做正功，所以小球的动能先减小后增大，故A错误；

B．在此过程中，小球一直向右运动，电场力始终对小球做正功，所以小球的电势能一直减小，故B正确；

C．在此过程中，小球受到的电场力和重力均为恒力，则小球受到的合力大小方向不变，故小球的加速度恒定，小球做匀变速曲线运动，小球的速度均匀变化，故C错误；

D．小球运动到达最高点M时，竖直分速度为零，但水平分速度不为零，所以小球的动能不为零，故D错误。

故选B。

10．如图，拉格朗日点L₁位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动．据此，科学家设想在拉格朗日点L₁建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动．以、分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，表示地球静止卫星向心加速度的大小．以下判断正确的是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】D

【知识点】地球同步卫星与其他卫星的对比

【详解】因空间站建在拉格朗日点，故周期等于月球的周期，根据可知，a₂>a₁；对空间站和地球的静止卫星而言，因静止卫星周期小于空间站的周期则，静止卫星的轨道半径较小，根据可知a₃>a₂，故选项D正确．

【点睛】此题考查了万有引力定律的应用；关键是知道拉格朗日点与月球周期的关系以及地球静止卫星的特点．

11．空间存在着平行于x轴方向的静电场，其电势φ随x的分布如图所示，A、M、O、N、B为x轴上的点，|OA|＜|OB|，|OM|＝|ON|。一带电粒子在电场中仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动。则下列判断中正确的是（　　）

A．粒子一定带正电

B．粒子一定能通过N点

C．粒子从M向O运动过程中所受电场力均匀增大

D．粒子从M向N运动过程中电势能先增大后减小

【答案】B

【知识点】根据带电粒子的运动轨迹判断其运动、受力、电势高低和能量转化情况

【详解】A．因为粒子由静止开始向右运动，所以粒子受到的电场力向右，有图像可知从M到O电势升高，粒子的受力方向和电势升高方向一致，证明粒子带负电，故A错误；

B．φ-x图像的斜率表示电场强度，通过图像可以看出，左侧图像的斜率大于右侧图像的斜率，证明左侧受到的电场力大于右侧的电场力，在位移相同的情况下，右侧电场力做功更少，所以粒子一定能通过N点，故B正确；

C．粒子M向O运动过程中所受电场力不变，故C错误；

D．粒子从M向N运动过程中，从M点到O点电场力做正功，电势能减小，从O到N电场力做负功，电势能增加，故D错误。

故选B。

二、实验题

12．实验小组用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。

(1)下列操作或分析中正确的是______

A．打点计时器应接交流电源 B．释放纸带时夹子应靠近打点计时器

C．实验时，应先释放重物，再打开电源 D．可以用或计算某点的速度

(2)某次实验中，小明同学选出一条开始的两点距离接近2mm且点迹清晰的纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，将刻度尺的零刻度线与起始点O对齐，测量如图乙所示，已知交流电频率为50Hz，重物质量为1kg，重力加速度；

①图中B点对应的读数为      cm；

②从打O点到B点的过程中，重物的重力势能减少了      J，动能增加量      J。（结果均保留三位有效数字）

③小明同学选择的纸带除点迹清晰外，还要求纸带开始的两点距离接近2mm，其原因是            。

【答案】(1)AB

(2)     22.40     2.20     2.10     为了确保打第一个点时重物的速度为零

【知识点】验证机械能守恒定律的实验步骤与数据处理

【详解】（1）A．无论电磁打点计时器还是电火花打点计时器使用的均为交流电源，A正确；

B．为了充分利用纸带，释放重物时夹子应靠近打点计时器，B正确；

C．为了在纸带上打的点足够多，实验时，应先打开电源，再释放重物，C错误；

D．本实验的目的是验证机械能守恒定律，因此不可以用或计算某点的速度，D错误。

故选AB。

（2）[1] [2] [3][4] 刻度尺的最小分度为1毫米，所以图中B点对应的读数为22.40cm；重力做正功，重力势能减少，则

交流电频率为50Hz，每打一个点为T=0.02s ,B点的速度为

动能增加量为

重物做初速度为零的匀加速直线运动，交流电频率为50Hz，每打一个点为T=0.02s,纸带开始的两点距离为

为了确保打第一个点时重物的速度为零，所以小明同学选择的纸带除点迹清晰外，还要求纸带开始的两点距离接近2mm。

三、解答题

13．2024年5月3日，我国嫦娥六号成功发射，经过地月转移后顺利在月球表面做匀速圆周运动，此后着陆器和上升器组合体完成月背采样后，上升器带回样品。已知嫦娥六号在月球表面运动周期为T，万有引力常量为G，月球可视为球体，其半径为R。求：

（1）月球的质量；

（2）上升器至少需要多大的发射速度才能回到嫦娥六号？

【答案】（1）；（2）

【知识点】计算中心天体的质量和密度、类比地球求解其他星球的宇宙速度

【详解】（1）嫦娥六号在月球表面做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有

可得，月球的质量为

（2）在月球表面，根据万有引力提供向心力有

可得，月球的最小发射速度为

则上升器至少需要的发射速度才能回到嫦娥六号。

14．如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，重物A、B均处于静止状态，释放后A、B开始运动。已知A、B的质量均为m，设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度为g，当B由静止下落h（动滑轮尚未碰到定滑轮），求：

（1）此过程中重力对重物A所做的功；

（2）此时重物B的速度。

【答案】（1）；（2）

【知识点】重力做功计算、用细绳连接的系统机械能守恒问题

【详解】（1）当B由静止下落h，则此时A上升的高度为0.5h，故过程中重力对重物A所做的功为

（2）由于摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，则A、B组成的系统机械能守恒，则有

而

联立解得，此时重物B的速度为

15．平行正对极板A、B间电压为，两极板中心处均开有小孔。平行板电容器的极板C、D与A、B垂直放置，B板中心小孔到C、D两极板距离相等。现有一质量为m、电荷量为＋q的粒子从A板中心小孔处无初速飘入A、B板间，其运动轨迹如图中虚线所示，恰好从D板的边沿飞出。已知平行板电容器带电量为Q，电容为C，不计粒子的重力作用，板间电场视为匀强电场。求：

（1）带电粒子射出加速电场的速度；

（2）平行板电容器两极板间的电压U；

（3）平行板电容器两极板间距d与极板长L的比值。

【答案】（1）；（2）；（3）

【知识点】带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算

【详解】（1）粒子在A、B板间的加速过程由动能定理有

解得

（2）根据公式

得

（3）根据牛顿第二定律可得粒子在C、D间做类平抛运动时竖直方向的加速度大小为

根据运动学规律有

得

16．如图所示，在绝缘水平面上，相距L的A、B两点分别固定着等量正点电荷。O为AB连线的中点，C、D是AB连线上的两点，且。一质量为m、电荷量为＋q的小滑块（可视为质点）以初速度从C点出发，沿直线AB向D运动，滑块第一次经过O点时的速度为，到达D点时速度恰好为零，小滑块最终停在O点。求：

（1）小滑块与水平面之间的动摩擦因数；

（2）C点与O点间的电势差U；

（3）小滑块运动的总路程s？

【答案】（1）；（2）；（3）

【知识点】带电物体（计重力）在非匀强电场中的直线运动

【详解】（1）根据等量同种点电荷的电场分布规律可知，C点的电势与D点电势相等，滑块由C到D过程，根据动能定理有

解得

（2）滑块由C到O过程，根据动能定理有

结合上述解得

（3）小滑块最终停在O点，根据动能定理有

解得