江蘇省無錫市錫山高級中學2023-2024學年高一下學期期中物理試卷（解析版）

江蘇省錫山高級中學2023—2024學年度第二學期期中考試高一物理試卷（本試卷滿分100分，考試時間75分鐘）一、單項選擇題：共10題，每題4分，共40分，每題只有一個選項最符合題意。1.下列說法正確的是（）A.兩個帶異種電荷的金屬球接觸時，正電荷從一個球轉移到另一個球B.相互作用的兩個點電荷，電荷量大的受到的庫侖力也大C.根據(jù)，當r→0時，F(xiàn)→∞D.如圖把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正點電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡狀態(tài)，則感應電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場的電場強度大小EA>EB【答案】D【解析】【詳解】A．兩個帶異種電荷的金屬球接觸時，負電荷從一個球轉移到另一個球，故A錯誤；B．相互作用的兩個點電荷，根據(jù)牛頓第三定律可知，兩個點電荷受到的庫侖力大小相等，故B錯誤；C．當r→0時，庫侖力表達式不再適用，不能得到F→∞的結論，故C錯誤；D．如圖把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正點電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡狀態(tài)，導體內部的合場強處處為0，則感應電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場與正點電荷在A、B兩點產(chǎn)生的場強大小相等，由于A點離正點電荷較近，所以感應電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場的電場強度大小EA>EB，故D正確。故選D2.關于電容器和電容的說法中，正確的是（）A.由電容的定義式可知，電容C與所帶的電荷量Q成正比，與電壓U成反比B.電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數(shù)和C.如圖所示，開關接1時，給平行板電容器充電，且上極板帶正電D.保持電容器與電池的連接，若兩極板的距離減小，則極板上的電荷量減少【答案】C【解析】【詳解】A．只是電容的定義式，電容C與所帶的電荷量Q和電壓U均沒有直接關系，故A錯誤；B．電容器所帶的電荷量是指其中一個極板所帶電荷量的絕對值，故B錯誤；C．如圖所示，開關接1時，給平行板電容器充電，且上極板帶正電，下極板帶負電，故C正確；D．保持電容器與電池的連接，則極板間的電壓不變，根據(jù)，若兩極板的距離減小，則電容增大，極板上的電荷量增大，故D錯誤。故選C。3.復興號動車在世界上首次實現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能，成為我國高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標志性成果。一列質量為m的動車從靜止開始以恒定功率P在平直軌道上運動，經(jīng)時間t達到該功率下的最大速度，設動車行駛過程所受到的阻力F保持不變。動車在時間t內（）A.牽引力保持不變 B.加速度逐漸變大C.牽引力的功率 D.牽引力做功【答案】C【解析】【詳解】A．動車從靜止開始以恒定功率P在平直軌道上運動，由，可知在動車加速過程中牽引力減小，故A錯誤；B．由牛頓第二定律可得，可知動車加速過程中加速度逐漸減小，故B錯誤；C．牽引力的功率故C正確；D．由動能定理可知，動車行駛過程牽引力和阻力做功，牽引力做功為故D錯誤。故選C。4.如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢面，過B點的等勢面交電場線P點，且AB＝BC，電場中的A、B、C三點的電場強度分別為EA、EB、EC，電勢分別為φA、φB、φC，AP、BC間的電勢差分別為UAP、UBC。下列說法正確的是（）A.EA＜EB＜ECB.UAP＞UBCC.φA＜φB＜φCD.電子從A運動到C的過程中其電勢能減小【答案】B【解析】【詳解】A．根據(jù)電場線的疏密程度，可知A、B、C三點的電場強度大小關系為故A錯誤；CD．根據(jù)沿電場方向電勢降低，可知A、B、C三點的電勢高低關系為電子從A運動到C的過程中，電場力做功為可知電場力做負功，電勢能增大，故CD錯誤。B．根據(jù)U=Ed，且，由于AB部分的場強大于BC故B正確。故選B。5.如圖（a），一點電荷P（未畫出）所在的水平直線上有M、N兩點。在M、N兩點分別放置試探電荷，其受到的靜電力與試探電荷的電荷量的關系分別如圖（b）中直線Ⅰ、Ⅱ所示。規(guī)定向右為正方向，則（）A.P帶正電 B.P在M點左側C.M點電勢比N點的低 D.M點電場強度比N點的小【答案】C【解析】【詳解】AB．由圖像中直線Ⅰ可知，在M點放置的試探電荷帶正電，受到的電場力向右，則M點的場強方向向右；由圖像中直線Ⅱ可知，在N點放置的試探電荷帶負電，受到的電場力向右，則N點的場強方向向左；可知點電荷P應位于M、N兩點之間，且P帶負電，故AB錯誤；CD．根據(jù)由圖像可知，直線Ⅰ對應的場強大于直線Ⅱ對應的場強，即M點電場強度比N點的大；根據(jù)可知M點比N點離負點電荷P更近，則M點電勢比N點的低，故C正確，D錯誤。故選C。6.如圖（a）所示，有一電荷均勻分布的固定絕緣細圓環(huán)，圓心為O，軸線上的電場強度和電勢分布如圖（b）（c）所示?，F(xiàn)有一帶負電的粒子（重力不計）以初速度v0沿軸線由P運動到Q，OP=OQ=L。關于粒子由P運動到Q的過程分析，下列說法正確的是（）A.粒子的電勢能先增大后一直減小B.靜電力對粒子做功不為0C.粒子所受靜電力先增大后一直減小D.粒子先加速后一直減速【答案】D【解析】【詳解】AD．由圖可知粒子由P運動到Q的過程中，電場力先做正功，后一直做負功，根據(jù)電場力做功與電勢能的關系可得，電勢能先減小后一直增大，動能先增大后一直減小，即粒子先加速后一直減速，故A錯誤，D正確；B．根據(jù)圖（c）可知根據(jù)可知，粒子由P運動到Q的過程靜電力對粒子做功的代數(shù)和為0，故B錯誤；C．根據(jù)圖（b）可知，粒子由P運動到Q的過程，場強先增大后減小，再增大最后再減小，故粒子所受靜電力先增大后減小，再增大最后再減小，故C錯誤。故選D。7.某同學在操場上踢足球，足球質量為m，該同學從地面上的1位置將足球以速度v0踢起，最高可以到達離地面高度為h的2位置，選地面為零勢能面，足球可以看成質點，則下列說法中正確的是（）A.足球從位置1到位置2的運動過程機械能守恒B.該同學對足球做的功等于C.足球在位置2處的機械能為mghD.若從位置1到位置2足球克服空氣阻力做功為W，足球在位置2處的動能為【答案】B【解析】【詳解】A．由圖可知足球從1位置到2位置的水平位移與從2位置到3位置的水平位移大小明顯不一樣，可知足球在運動中空氣阻力不能忽略，足球從位置1到位置2的運動過程機械能不守恒，故A錯誤；B．由動能定理可知該同學對足球做功為故B正確；C．足球在位置2處的速度不為零，機械能大于mgh，故C錯誤；D．足球從位置1到位置2由動能定理得則足球在位置2處的動能為故D錯誤。故選B。8.如圖，一輕質彈簧置于固定光滑斜面上，下端與固定在斜面底端的擋板連接，彈簧處于原長時上端位于A點。一物塊由斜面上A點上方某位置釋放，將彈簧壓縮至最低點B（彈簧在彈性限度內），則物塊由A點運動至B點的過程中，彈簧彈性勢能的（）A.增加量等于物塊動能的減少量B.增加量等于物塊重力勢能的減少量C.增加量等于物塊機械能的減少量D.最大值等于物塊動能的最大值【答案】C【解析】【詳解】ABC．設物塊在A點時的動能為，斜面的傾角為，物塊由A點運動至B點的過程中，對物塊由能量守恒有可知，物塊由A點運動至B點的過程中，物塊的機械能轉化成了彈簧的彈性勢能，因此可知，彈簧彈性勢能增加量大于物塊動能的減少量，同樣大于物塊重力勢能的減少量，而等于物塊機械能的減少量，故AB錯誤，C正確；D．顯然，物塊由A點運動至B點的過程中，彈簧彈性勢能最大時即彈簧被壓縮至最短時，而物塊動能最大時，彈簧的彈力等于物塊重力沿斜面向下的分力，即此時彈簧已被壓縮，具有了一定的彈性勢能，而此后物塊還要繼續(xù)向下運動，直至速度減為零，彈簧被壓縮至最短，因此彈簧彈性勢能的最大值大于物塊動能的最大值，而等于物塊機械能的減少量，故D錯誤。故選C。9.如圖，空間中有一勻強電場，大小為，方向與水平方向成角，現(xiàn)有一光滑絕緣大圓環(huán)固定在豎直平面內，O點為環(huán)心，將質量為m、帶電荷量為的小圓環(huán)套在大圓環(huán)的M點并同時給小圓環(huán)一個向右的水平初速度，小圓環(huán)恰好能夠沿大圓環(huán)做完整的圓周運動，重力加速度為g，則小圓環(huán)（）A.從M點到Q點動能減小B.在M點和N點的電勢能相等C.從M點到Q點電場力做負功D.動能最大處的電勢低于動能最小處的電勢【答案】D【解析】【詳解】C．小圓環(huán)帶正電，從M點到Q點電場力做正功，C錯誤；B．作出等勢面如圖：沿電場線方向電勢降低，則在M點的電勢高于N點的電勢，正電荷在電勢高的地方電勢能大，所以在M點的電勢能大于N點的電勢能，B錯誤；A．小圓環(huán)受到的電場力受力如圖：則小圓環(huán)運動的等效最高點和等效最低點分別為A點和B點，在A點速度最小，在B點速度最大，則從M點到Q點動能先增大后減小，A錯誤；D．根據(jù)沿電場線方向電勢降低，則在B點的電勢低于A點的電勢，即動能最大處的電勢低于動能最小處的電勢，D正確。故選D。10.如圖，一頂角為直角的“”形光滑細桿豎直放置。質量均為m的兩金屬環(huán)套在細桿上，高度相同，用一勁度系數(shù)為k的輕質彈簧相連，彈簧處于原長l0，兩金屬環(huán)同時由靜止釋放，運動過程中彈簧的伸長在彈性限度內。對其中一個金屬環(huán)，下列說法正確的是（已知彈簧的長度為l時彈性勢能為）（）A.金屬環(huán)與細桿之間的最大壓力為B.金屬環(huán)的最大速度為C.金屬環(huán)的最大加速度為gD.金屬環(huán)達到最大速度時重力的功率為【答案】A【解析】【詳解】C．由題知，剛釋放時金屬環(huán)的加速度最大，對金屬環(huán)受力分析如圖開始釋放瞬間，金屬環(huán)受到重力和彈力，沿桿方向，根據(jù)牛頓第二定律解得故C錯誤；B．當金屬環(huán)的加速度為0時，速度最大，受力分析如圖金屬環(huán)受到重力、桿的彈力和彈簧的彈力沿桿方向加速度為0，即合力為0解得形變量根據(jù)幾何知識，兩個小球下降的高度為對系統(tǒng)只有重力，彈力做功，對兩個金屬環(huán)和彈簧根據(jù)機械能守恒解得故B錯誤；A．金屬環(huán)下降達到最低時，速度減小為0，形變量為，彈性勢能最大，根據(jù)機械能守恒定律解得當金屬環(huán)下降到最低點時，金屬環(huán)和細桿的彈力最大，垂直于桿方向上解得故A正確；D．金屬環(huán)達到最大速度時重力的功率為故D錯誤。故選A。二、非選擇題：共5題，共60分，其中第12~15題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計算時，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11.可以設計多種實驗方案來驗證機械能守恒定律。（1）一小組利用圖1裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。①除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的器材是________。A.交流電源B.刻度尺C.天平（含砝碼）D.秒表②實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設重物的質量為m。從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量ΔEp＝________，動能變化量ΔEk＝________。③大多數(shù)學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是________。A.利用公式計算重物速度B.利用公式計算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦力阻力的影響D.沒有采用多次試驗取平均值的方法（2）另一小組采用裝置如圖（3）所示。一質量為m、直徑為d的小球固定于釋放裝置上，在小球正下方固定四個光電門，調節(jié)各光電門的中心，使其與小球的球心均在同一豎直線上。由靜止釋放小球，記錄小球通過每個光電門的擋光時間，重力加速度為g。④若測得某光電門的中心與釋放點的豎直距離為h，小球通過此光電門的擋光時間為，則小球從釋放點下落至此光電門中心時的動能增加量ΔEk=_______，重力勢能減小量Δ⑤根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出的圖像，如圖（4）所示。若圖中虛線的斜率________，則可驗證機械能守恒定律；⑥經(jīng)過多次重復實驗，發(fā)現(xiàn)小球經(jīng)過第三個光電門時，總是大于，下列原因中可能的是_______。A.第三個光電門的中心與釋放點的豎直距離測量值偏大B.第三個光電門中心偏離小球下落時球心所在的豎直線C.小球下落過程中受到空氣阻力的作用【答案】（1）①AB##BA②.③.④.C（2）①.②.③.1④.B【解析】【小問1詳解】①[1]打點計時器需要連接交流電源；需要用刻度尺測量紙帶上計數(shù)點間的距離；由于驗證機械能守恒的表達式質量可以約去，所以不需要天平；通過打點計時器可以知道紙帶上計數(shù)點間的時間間隔，所以不需要秒表。故選AB。②[2]從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減少量為[3]紙帶上打B點時，重物的速度大小為則從打O點到打B點的過程中，重物的動能增加量為③[4]AB．利用公式計算重物速度和利用公式計算重物速度的前提是認為重物做自由落體運動，不會出現(xiàn)重力勢能的減少量大于動能的增加量的情況，故AB錯誤；C．存在空氣阻力和摩擦力阻力的影響，使得減少的重力勢能有一部分轉化為內能，則重力勢能的減少量大于動能的增加量，故C正確；D．采用多次實驗取平均值的方法，只會提高實驗的精確度，不是導致重力勢能的減少量大于動能的增加量，故D錯誤。故選C?！拘?詳解】④[1]小球經(jīng)過光電門中心時的速度為則小球從釋放點下落至此光電門中心時的動能增加量為[2]小球從釋放點下落至此光電門中心時的重力勢能減小量為⑤根據(jù)機械能守恒定律可得則作出的圖像中虛線的斜率，則可驗證機械能守恒定律。⑥[4]A．第三個光電門的中心與釋放點的豎直距離測量值偏大，則的測量值偏大，使得小于，故A錯誤；B．第三個光電門的中心偏離小球下落時球心所在的豎直線，使得擋光寬度小于小球的直徑，則速度測量值偏大，的測量值偏大，使得大于，故B正確；C．小球下落過程中受到空氣阻力的作用，使得減少的重力勢能有一部分轉化為內能，則小于，故C錯誤。故選B。12.如圖，在某示波管中從熾熱金屬絲射出的電子流（初速度不計），經(jīng)加速電壓U1加速后，在S處沿水平方向垂直電場飛入平行板間，若兩板間的電壓為U2，板間距離為d，板長為l。在平行板右側L處有一光屏，若電子能飛出偏轉電場，打在光屏上的P點，O是光屏上的點，S和O在同一水平線上。已知電子質量為m，電荷量為e。不計電子的重力。求：（1）電子離開加速電場時的速度v0的大??；（2）電子經(jīng)過偏轉電場的豎直位移y；（3）求OP的距離Y?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）電子經(jīng)加速電場加速過程，由動能定理得解得電子離開加速電場時的速度大小為（2）電子在偏振電場中做類平拋運動，水平方向有豎直方向有，聯(lián)立可得電子經(jīng)過偏轉電場的豎直位移為（3）設電子射出偏轉電場時速度與水平方向夾角為，根據(jù)類平拋推論可得根據(jù)電子出電場后做勻速直線運動，將電子出電場時的速度反向延長，延長線與板間的中心線相交于板的中點，根據(jù)幾何關系可得聯(lián)立解得13.如圖所示，一質量為M的平板車靜止放在斜坡的底端?；鍚酆谜邚拈L為l、傾角為的斜坡頂端靜止下滑，滑到平板車上后最終與平板車達到共同速度。忽略滑板與斜面以及平板車與水平地面之間的摩擦，假設斜坡底端與平板車平滑相接，平板車足夠長，滑板及滑板愛好者總質量為m，可視為質點，重力加速度為g。求：（1）滑板愛好者剛滑到平板車上時的速度大小；（2）滑板愛好者與平板車最后達到的共同速度大??；（3）系統(tǒng)所產(chǎn)生的內能大小?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）對滑板愛好者，在斜坡上由動能定理可得滑板愛好者剛滑到平板車上時的速度大小為（2）滑板愛好者與平板車組成的系統(tǒng)滿足動量守恒，則有解得滑板愛好者與平板車最后達到的共同速度大小為（3）根據(jù)能量守恒可得，系統(tǒng)所產(chǎn)生的內能為解得14.如圖所示，一個帶正電的小球，質量為m，電荷量為q，固定于絕緣輕桿一端，輕桿的另一端光滑鉸接于O點，重力加速度為g。（1）未加電場時，將輕桿向左拉至水平位置，無初速度釋放，求小球到達最低點時輕桿對它的拉力大??；（2）若在空間中施加一個平行于紙面的勻強電場，大小方向未知。將輕桿從左邊水平位置無初速度釋放，小球到達最低點時，受到輕桿的拉力為4mg；將輕桿從右邊水平位置無初速度釋放，小球到達最低點時，受到輕桿的拉力為8mg。試判斷電場強度的水平分量和豎直分量的方向；（3）在第（2）問的條件下試求所施加電場的電場強度E的大小。【答案】（1）3mg；（2）方向水平向左，方向豎直向下；（3）【解析】【詳解】（1）設桿的長度為，未加電場時，從水平位置無初速度釋放到最低點時，根據(jù)動能定理得則小球在最低點有解得（2）加電場后，無論輕桿從哪邊釋放小球到達最低點時受到的拉力均比無電場時大，則說明電場在豎直方向的分量向下；而輕桿從左邊釋放小球到最低點受到的拉力小于輕桿從右邊釋放小球到最低點受到的拉力，則說明電場在水平方向的分量向左。（3）加電場后，桿從左邊水平位置無初速度釋放，到小球到達最低點的過程中有則小球在最低點有其中桿從右邊水平位置無初速度釋放，到小球到達最低點的過程中有則小球在最低點有其中聯(lián)立解得，則所施加電場的電場強度E的大小為15.圖（a）為成都天府國際機場某貨物傳送裝置實物圖，簡化圖如圖（b）所示，該裝置由傳送帶ABCD及固定擋板CDEF組成，固定擋板CDEF與傳送帶上表面垂直，傳送帶上表面ABCD與水平地面的夾角θ=37°，CD與水平面平行。傳送帶勻速轉動時，工作人員將質量分布均勻的正方體貨物從D點由靜止釋放，貨物對地發(fā)生位移L=10m后被取走，貨物在傳送帶上運動時的剖面圖如圖（c）所示。已知傳送帶勻速運行的速度v=1m/s，貨物質量m=10kg，其底部與傳送帶ABCD的動摩擦因數(shù)為，