精品解析：浙江省余姚中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理（选考）试卷

余姚中学2023学年第二学期期中检测 高一物理（选考）试卷 考生须知：本卷满分100分，考试时间90分钟。 一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列属于国际单位制基本单位符号的是（ ） A. s B. N C. C D. V 【答案】A 【解析】 【详解】A．s是时间的单位，是国际单位制基本单位，故A正确； B．N是力单位，是国际单位制导出单位，故B错误； C．C是电量单位，是国际单位制导出单位，故C错误； D．V是电压单位，是国际单位制导出单位，故D错误。 故选A。 2. 在评判下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是（　　） A. 马拉松 B. 跳水 C. 击剑 D. 体操 【答案】A 【解析】 【详解】A．在马拉松比赛中，运动员的大小形状可忽略不计，可看作质点，选项A正确； BCD．在跳水、击剑和体操比赛中，裁判员要考虑运动员的动作，则不能将运动员看作质点，选项BCD错误。 故选A。 3. 我国成功发射了多颗北斗导航卫星，其中一颗卫星属于地球静止轨道卫星（静止卫星）。关于该卫星下列说法正确的是（ ） A. 入轨后可以位于浙江省正上方 B. 入轨后的速度大于第一宇宙速度 C. 发射速度大于第二宇宙速度 D. 若将该卫星发射到近地圆轨道所需能量较少 【答案】D 【解析】 【详解】A．地球静止轨道卫星只能位于赤道的正上方，入轨后不能位于浙江省正上方，故A错误； B．根据万有引力提供向心力可得 可得 第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，所以该卫星入轨后的速度小于第一宇宙速度，故B错误； C．该卫星的发射速度应大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C错误； D．若将该卫星发射到近地圆轨道，所需的发射速度较小，所需能量较少，故D正确。 故选D。 4. 如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一相同的小球乙在油中由静止开始下落。它们都由高度为的地方下落到高度为h2的地方。在这两种情况下，下列说法正确的是（　　） A. 甲球的重力势能变化量大 B. 甲球的机械能变化大 C. 甲球的平均速度小 D. 甲球的重力平均功率大 【答案】D 【解析】 【详解】A．两球下落高度相同，由可知，重力做功相等，重力势能的变化量等于重力做的功，可知重力势能的变化相等，A错误 B．在真空中，机械能守恒，重力势能完全转化为动能，而在液体中，阻力做功，机械能不守恒，重力势能转化为动能和内能，甲球机械能守恒，乙球机械能变小，故B错误； C．甲球加速度大，根据可知运动较短，根据可知甲球的平均速度大，C错误； D．两球下落高度相同，由可知，重力做功相等，甲球运动时间短，根据可知甲球的重力平均功率大，D正确。 故选D。 5. 如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　） A. 三个等势面中，a的电势最低 B. 带负电的质点在P点时的电势能比在Q点小 C. 带负电的质点通过P点时的动能比在Q点大 D. P点电场强度比Q点小 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据轨迹弯曲的方向以及电场线与等势线垂直，可知负电荷所受的电场力应向下，所以电场线向上．故a点电势最低．故A正确； B．利用推论：负电荷在电势高处电势能小，知道负电荷在P点的电势能比Q点的大，故B错误； C．负电荷的总能量守恒，即动能与电势能之和不变，则知质点通过P点时的动能较Q点小，故C错误； D．等差等势面P处密集，P处电场强度大，故D错误。 故选A。 6. 以下关于圆周运动的描述正确的是（　　） A. 如图甲所示，手握绳子能使小球在该水平面内做匀速圆周运动 B. 如图乙所示，小朋友在秋千的最低点处于超重状态 C. 如图丙所示，旋转拖把的脱水原理是水滴受到了离心力，从而沿半径方向甩出 D. 如图丁所示，摩托车在水平赛道上匀速转弯时，为了安全经过弯道，人和摩托车整体会向弯道内侧倾斜，人和摩托车整体受到重力、支持力、摩擦力和向心力四个力作用 【答案】B 【解析】 【详解】A．对小球受力分析，小球受竖直向下的重力和沿绳子方向的拉力，合力不可能沿水平方向，故手握绳子不可能使小球在该水平面内做匀速圆周运动，故A错误； B．小朋友在秋千的最低点具有向上的加速度，处于超重状态，故B正确； C．旋转拖把桶的脱水原理是水滴与拖把间的摩擦力不足以提供其做圆周运动的向心力，水滴做离心运动，沿切线方向甩出，故C错误； D．摩托车在水平赛道上匀速转弯时，为了安全经过弯道，人和摩托车整体会向弯道内侧倾斜，人和摩托车整体受到重力、支持力、摩擦力三个力作用，故D错误。 故选B。 7. “探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 平行板电容器左极板上移时，静电计指针偏角减小 B. 平行板电容器左极板左移时，静电计指针偏角减小 C. 平行板电容器中间插入一片绝缘塑料板，静电计指针偏角减小 D. 静电计测量的是电势差，所以也可以用电压表替代 【答案】C 【解析】 【详解】电容器的定义式 电容器的决定式 A．平行板电容器左极板上移时，电容器两极板的正对面积减小，电容减小，带电量不变，两极板间的电势差增大，静电计指针偏角增大，A错误； B．平行板电容器左极板左移时，电容器两极板间的距离增加，电容减小，带电量不变，两极板间的电势差增加，静电计指针偏角增大，B错误； C．平行板电容器中间插入一片绝缘塑料板，电介质的介电常数增加，电容增加，带电量不变，因此两极板间的电势差减小，静电计指针偏角减小，C正确； D．静电计测量的是电势差，但回路中没有电流，因此不可以用电压表替代静电计，D错误。 故选C。 8. 如图所示，为我国某地的一风力发电机，其叶片的半径为R，若风速恰好与叶片转动所在圆面垂直，风力发电机将风能转化为电能的效率为。已知空气密度为，风速为v。下列说法正确的是（ ） A. 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的质量为 B. 单位时间内冲击发电机叶片圆面的气流的动能为 C. 该风力发电机输出功率为 D. 该风力发电过程能量不守恒，因为有一部分能量没有转化成电能 【答案】C 【解析】 【详解】A．单位时间冲击到叶面空气的体积 所以，单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的质量为 A错误； B．单位时间内冲击发电机叶片圆面的气流的动能为 B错误； C．根据题意可知，时间内转化的电能 所以该风力发电机的输出功率 C正确； D．根据能量守恒定律可知，该风力发电过程中，能量依然守恒，只不过有一部分能量没有转化成电能，而转化成其它形式的能而已。 故选C。 9. 如图是圆内接的直角三角形，其中，，与平行。匀强电场的电场线平行于圆所在平面，且点的电势分别为下列说法中正确的是（　　） A. 电场强度的方向沿方向 B. 电场强度的大小为 C. 电子从点移动到点，电场力做功为 D. 用外力将电子绕圆周运动一周，电子的电势能最高为 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．由于ac两点电势相等，故ac为一条等势线，电场方向与等势线垂直，且由高电势指向低电势可知，电场方向垂直ac且指向斜下方，故A错误； B．因是圆内接的直角三角形，则ac边为直径，O为圆心，如图所示 由几何关系可知 则匀强电场场强为 故B错误； C．匀强电场中平行相等的线段，其端电压相等，有 可得 故电子从点移动到点，电场力做功为 故C错误； D．用外力将电子绕圆周运动一周，电子的电势能最高的点，其电势最低，为图中的N点，有 而由匀强电场中的场强与电压关系有 联立可得 故D正确； 故选D。 10. 如图所示，两条完全相同的圆弧形材料和，圆弧对应的圆心角都为120°，圆弧在竖直平面内，圆弧在水平面内，以O点为坐标原点、水平向右为x轴正方向，两弧形材料均匀分布正电荷，P点为两段圆弧的圆心，已知P点处的电场强度大小为、电势为，设圆弧在圆心P处产生的电场强度大小为E，产生的电势为，选无穷远的电势为零，以下说法正确的是（ ） A. ， B. 电子在P处的电势能为，电子受到的电场力方向由O指向P C. 将质子（比荷）从P点无初速度释放，则质子的最大速度为 D. 若两弧形材料上均匀分布着等量异种电荷，则x轴正半轴上各点电场强度为零，电势为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．由对称性可知圆弧AO在圆心P处产生的电场强度大小与圆弧BO在圆心P处产生的电场强度大小相等，夹角为60°，同理圆弧CO在圆心P处产生的电场强度大小与圆弧DO在圆心P处产生的电场强度大小也相等，夹角也为60°，由几何知识可得 解得 电势为标量，每段圆弧在P处产生的电势都相同，有 即 故A错误； B．电子带负电，所以在P处的电势能为，故B错误； C．将质子比荷从P点无初速释放，根据动能定理有 解得 故C错误； D．若两段弧形材料带上的是等量异种电荷，则x轴上各点的电场强度正电沿正方向，负电沿负方向，大小相同，因此场强为零，同时产生的电势大小相同，一正一负，总电势也为零，故D正确。 故选D。 11. 如图甲所示，真空中水平放置两块长度为的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自时刻开始连续释放初速度大小为、方向平行于金属板的相同带电粒子，时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（ ） A. 在时刻进入的粒子离开电场时速度大小为 B. 粒子的电荷量为 C. 在时刻进入的粒子恰好从Q板右端离开离开电场 D. 在时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场 【答案】D 【解析】 【详解】由题意得粒子在电场中的运动时间 可得在垂直于极板方向上，先做的初速度为0的匀加速，再做的匀减速。由图乙可知，垂直极板方向上加速和减速的加速度大小均为 A B．有运动学的特点可知，加速垂直于极板方向上的速度 再减速垂直于极板方向上的速度 所以在时刻进入的粒子离开电场时速度大小为沿极板方向的速度。 由运动学知识可得 将、代入解得粒子的电荷量 故AB错误； C．由题意可分析，在时刻进入的粒子，在垂直于极板方向上，先加速，又减速，再反向加速，最后反向减速。粒子在垂直于极板方向上所走的位移大小 将、、、代入整理可得 故C错误； D．由题意可分析，在时刻进入的粒子，在垂直于极板方向上，先加速，又减速，再反向加速，最后反向减速。粒子在垂直于极板方向上所走的位移大小 即在时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场，故D正确。 故选D。 12. 如图所示，在原点O和x轴负半轴上坐标为处分别固定两点电荷、（两点电荷的电荷量和电性均未知）。一带负电的试探电荷从坐标为处以一定的初速度沿x轴正方向运动，其电势能的变化情况已在图中绘出，图线与x轴交点的横坐标为，图线最高点对应的横坐标为，不计试探电荷受到的重力，则下列说法正确的是（ ） A. 点电荷带负电 B. 该试探电荷在之间受到的静电力沿x轴正方向 C. 之间的电场强度沿x轴负方向 D. 两点电荷、电荷量的比值为 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．试探电荷在之间电势能增大，试探电荷受到的电场力对试探电荷做负功，所以试探电荷所受电场力沿x轴负方向，电场强度沿x轴正方向，所以由电场的分布特点知，点电荷带正电，点电荷带负电，故ABC错误； D． 由题图可知x4处的电场强度为零，则 可得 故D正确。 故选D。 13. 图甲为示波管的原理图。电子枪源源不断发射的电子经前面的加速电压加速之后已经获得了极大的速度，如果在电极之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】若同时在两个偏转电极上分别加和两个电压，由偏转位移可知，t相同，a正比于偏转电压，则正比于偏转电压，电子在 方向上的最大偏转位移与在方向上的最大偏转位移大小相等，设为r，则任意时刻，电子打在荧光屏上的位置坐标都是 联立可得 所以电子在荧光屏上的落点组成了以为圆心的圆，故B正确，ACD错误。 故选B 二、选择题II（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得3分，有错选或不选得0分） 14. 下面叙述中正确的是（ ） A. 试探电荷体积很小，是为了方便用它来研究电场各点的性质 B. 伽利略创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法。这些方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐的结合起来 C. 教材“动能定理”的推导过程是一种演绎推理过程 D. 元电荷e的数值，最早由法拉第测得 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．试探电荷体积很小，是为了方便用它来研究电场各点的性质，故A正确； B．伽利略创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法。这些方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐的结合起来，故B正确； C．教材“动能定理”的推导过程是一种演绎推理过程，故C正确； D．元电荷e的数值，最早由密立根测得，故D错误。 故选ABC。 15. 下列关于教科书上的四副插图，说法不正确的有（ ） A. 图甲为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上 B. 图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电 C. 图丙中摇动起电机，烟雾缭绕的塑料瓶顿时清澈透明，其工作原理为静电吸附 D. 图丁的燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了静电屏蔽原理 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据图甲可知，极板A与电源正极链接，极板A带正电，带负电的尘埃受到指向极板A的电场力作用，带负电的尘埃被收集在极板A上，故A错误，满足题意要求； B．图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走人身上的静电，故B错误，满足题意要求； C．图丙中摇动起电机，电极之间形成电场，将气体电离，电子被吸附到烟雾颗粒上，使烟雾颗粒带负电，导致烟雾颗粒可以向正极移动，工作原理为静电吸附，故C正确，不满足题意要求； D．图丁的燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了尖端放电原理，故D错误，满足题意要求。 故选ABD。 16. 如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，其中有一个半径为R的竖直光滑圆环轨道，环内有两根光滑的轨道和，A点所在的半径与竖直直径间的夹角为。质量为m、电荷量为q的带电小球（可视为质点）从A点静止释放，分别沿轨道和到达圆环上B、C两点的时间相同。现去掉轨道和，如图乙所示，在C点给小球一个初速度，让小球恰能在圆环轨道内做完整的圆周运动，不考虑小球运动过程中电荷量的变化。下列说法正确的是（tan37°=0.75，g=10m/s2）（　　） A. 匀强电场的电场强度为 B. 甲图中小球从A点运动到C点的时间为 C. 乙图中小球经过A点时的电势能和重力势能之和最大 D. 乙图中小球做圆周运动过程中对环的压力最大值为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．小球沿AB轨道运动过程有 ， 小球沿AC轨道运动过程有 ， 解得 A错误； B．根据上述有 即电场力与重力的合力方向由A指向O，且大小为 则有 结合上述解得 B正确； C．小球在图乙中只有重力势能、动能与电势能之间的相互转化，总的能量守恒，根据上述可知，小球在A点的电场力与重力的合力方向指向圆心，即A点为等效的物理最高点，小球在该点的动能最小，则乙图中小球经过A点时的电势能和重力势能之和最大，C正确； D．由于小球恰能在圆环轨道内做完整的圆周运动，则在等效物理最高点有 根据上述，与A点关于圆心对称的点为等效物理最低点，该位置小球做圆周运动过程中对环的压力最大，小球有A点到该点过程有 在等效物理最低点有 则小球做圆周运动过程中对环的压力 解得 D正确。 故选BCD。 三、填空题（本题共2小题，第17题6分，第18题5分，共11分） 17. 某班同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验： （1）打点计时器是一种__________（填“计时”或者“测位移”）仪器，如图甲是实验室两种常用的打点计时器——电火花打点计时器，该打点计时器所用的电源是图乙中的________（填“A”或者“B”）． （2）刘同学采用的是电磁式计时器，实验时他发现纸带穿过打点计时器有下图所示的两种穿法，感到有点犹豫．你认为___________（选填“a”或“b”）的穿法效果更好； （3）刘同学将实验器材组装后，如图丙所示为释放小车前瞬间的情景．在接通电源进行实验之前，请你指出图中的错误或不妥之处（写出一处即可）：_________________； （4）如图丁所示是刘同学在某次实验中获得的一条纸带，在所打的点中，取A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未标出，打点计时器每隔打一个点．若已知、、、，则打下C点时小车的速度_________（保留2为小数）． （5）如图所示，是刘同学从两次实验中得到数据后画出的小车运动的图像，则下列说法正确的是（ ） A．第一次实验中处理纸带时，舍掉了开头一些密集打点 B．第二次实验中处理纸带时，舍掉了开头一些密集的打点 C．第一次的实验误差比第二次的较大 D．第一次的实验误差比第二次的较小 【答案】 ①. 计时 ②. B ③. b ④. 电源用的是干电池（或小车离开打点计时器过远） ⑤. 0.45 ⑥. BC 【解析】 【详解】(1)[1][2]打点计时器是一种计时仪器，电火花打点计时器使用220V交流电源，故选B。 (2)[3]在使用电磁式打点计时器时，纸带应放在复写纸的下方，故b的效果更好； (3)[4] 电源用的是干电池，打点计时器应使用交流电源；释放小车前，小车应靠近打点计时器。 (4)[5] 打下C点时小车的速度 (5)[6]AB．第一次图像过坐标原点，说明t=0时速度为0，分析纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹；第二次图像不过坐标原点，说明t=0时速度不为0，分析纸带时舍掉了开头一些密集的点迹；故A错误B正确； CD．第一次的实验图中的一些点偏离了直线，第二次图中的点几乎都在一条直线上，故第一次的实验误差比第二次的较大，故C正确D错误。 故选BC。 18. 某同学用如题图甲所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方．在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度．记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒． （1）用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离． A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 （2）用计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________cm.某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s，则钢球的速度为v＝________ m/s. （3）下表为该同学的实验结果： ΔEp(×10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk(×10－2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．_________ 【答案】 ①. B ②. 1.50(1.49～1.51都算对) ③. 1.50(1.49～1.51都算对) ④. 由于空气阻力的存在，小球下落过程中在克服空气阻力做功，因此动能的增量会小于重力势能的减少量，而表格中数值表明是动能的增加量大于重力势能的减少量，显然误差不是由于空气阻力造成的，是由于遮光条在小球的下面，测得的速度比小球的实际速度大造成的． 【解析】 【详解】(1)[1]小球不能视为质点，故应计算小球重心下落的高度，故选B (2)[2]注意刻度尺要估读到下一位，故读数为1.50cm； [3]由可得，钢球的速度为1.50m/s； (3)[4]由于测得的重力势能增量小于动能增量，如果是空气阻力造成的误差，则重力势能增量应该大于动能增量，所以误差不是由于空气阻力造成的；实际上由于遮光条在小球的下面，因此遮光条的速度大于小球速度，故测得的速度比小球的实际速度大，造成动能增量大于重力势能增量。 四、计算题（本题共3小题，第19题12分，第20题13分，第21题13分，共38分） 19. 极限运动深受大家喜爱，但是过于危险，为了模拟极限运动的情况，物理小组进行了如图所示的实验，竖直平面内的圆弧形光滑轨道半径为，A端与圆心O等高，AD为与水平方向成角的斜面，B端在O的正上方，一个质量的小球在A点正上方3m处由静止开始释放，自由下落至A点后进入圆形轨道并恰好能沿圆形轨道到达B点，最后落到斜面上C点，（忽略空气阻力，重力加速度g取）。求： （1）小球进入圆轨道A点的瞬间，对轨道的压力大小； （2）小球从B点运动到C点所用的时间t； （3）小球平抛过程中距离BC边最远的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意，小球从静止自由下落到A点，由机械能守恒定律有 设小球进入圆轨道A点的瞬间，轨道对小球的支持力为，则有 联立解得 由牛顿第三定律可得，小球进入圆轨道A点的瞬间，对轨道的压力为 （2）根据题意可知，小球恰好能沿圆形轨道到达B点，在B点有 解得 小球从B点运动到C点做平抛运动，则有 ，， 解得 （3）小球离开B后，当垂直于斜面方向的速度为零时离斜面最远，分解，如图所示 则有 又有 小球平抛过程中距离BC边最远的距离 20. 如图，质量为2.5kg的一只长方体空铁箱在水平拉力 F 作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数为µ1为0.3。这时铁箱内一个质量为0.5kg的木块恰能静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数µ2为0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 10m / s2。求： （1）求木块对铁箱压力的大小。 （2）求水平拉力F的大小。 （3）减小拉力F，经过一段时间，木块沿铁箱左侧壁落到底部且不反弹，当铁箱的速度为 6m/s时撤去拉力，又经过1s时间木块从左侧到达右侧，则此时木块相对铁箱运动的距离是多少？ 【答案】（1）20N；（2）129N；（3）0.3m 【解析】 【详解】（1）对木块，在竖直方向，根据平衡条件可得 解得木块对铁箱压力的大小为 （2）木块水平方向的加速度为 对铁箱和木块整体有 解得水平拉力F的大小为 （3）撤去拉力时，铁箱和木块的速度均为，由于 撤去拉力后，木块相对铁箱滑动。木块的加速度为 铁箱的加速度为 铁箱减速至速度为零的时间为 故木块到达铁箱右端时，铁箱未静止。木块相对铁箱运动的距离为 21. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，竖直固定两个开有小孔的平行金属薄板P、Q，两板相距。长为L的绝缘轻杆两端分别固定着小球A、B，两球质量均为m，小球A带电量为，小球B带电量为，A、B两小球和轻杆组成的带电系统静止在图示位置。原长为L的轻弹簧左端固定，右端固定一块轻小的绝缘薄片S。在两板间加上水平向左的匀强电场E后，带电系统由静止开始向左运动，小球A穿过小孔与薄片S一起压缩弹簧，小球A从接触薄片S开始，经历时间第一次把弹簧压缩至最短，且最短长度为，然后带电系统又被弹簧弹回。由于薄片S的绝缘性能有欠缺，使得小球A每次离开薄片S瞬间，小球A的电荷量都损失，忽略两小球的大小，不计绝缘薄片S及弹簧的质量。 （1）小球A第一次与薄片S接触时的速度大小； （2）假设带电系统被第N次弹回两板间后，小球B向右运动最远处恰好到达Q板位置，求N为多少并求小球A从第5次接触薄片S，到本次小球B向右运动至最远处的时间； （3）假设带电系统被第M次弹回两板间后，小球A向右运动最远处恰好到达Q板位置，求M为多少；并求出本次弹回后带电系统在电场内（B恰好达到Q）的运动时间。 【答案】（1）；（2）；；（3）； 【解析】 【详解】（1）设小球A第一次接触S的速度为v，接触S前的加速度为a，根据牛顿第二定律有 对于带电系统从静止到与S接触前的过程，根据运动学公式有 联立解得 ； （2）设带电系统被第N次弹回两板间时小球A的带电量为，带电系统被第N次弹回两板间后，小球B向右运动最远处恰好到达Q板位置，对整个过程应用动能定理可得 解得 即 解得 小球A每次离开S的瞬时速度大小相同，且等于小球A第一次与S接触时速度大小。设小球第5次离开S向右做减速运动的加速度为，速度由v减为零所需时间为，小球离开Q所带电荷量为，根据牛顿第二定律有 根据运动学公式有 根据题意可知小球第5次离开Q所带电荷量为 联立解得 小球A从第5次接触薄片S，到小球B本次向右运动至最远处的时间 （3）设带电系统被第M次弹回两板间后小球A的带电量为，带电系统被第M次弹回两板间后，小球A向右运动最远处恰好到达Q板位置，对整个过程应用动能定理可得 解得 即 解得 带电系统第20次被弹回两板间后，小球A离开S时的速度仍为，此时小球A带正电，电量为q，小球B带负电，电量为q，故带电系统第20次离开S后带电系统在电场中所受合外力为0，带电系统开始时做匀速直线运动，直到小球B离开Q板，然后做匀减速直线运动。带电系统做匀速直线运动时间 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 余姚中学2023学年第二学期期中检测 高一物理（选考）试卷 考生须知：本卷满分100分，考试时间90分钟。 一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列属于国际单位制基本单位符号的是（ ） A. s B. N C. C D. V 2. 在评判下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是（　　） A. 马拉松 B. 跳水 C. 击剑 D. 体操 3. 我国成功发射了多颗北斗导航卫星，其中一颗卫星属于地球静止轨道卫星（静止卫星）。关于该卫星下列说法正确的是（ ） A. 入轨后可以位于浙江省正上方 B. 入轨后的速度大于第一宇宙速度 C. 发射速度大于第二宇宙速度 D. 若将该卫星发射到近地圆轨道所需能量较少 4. 如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一相同的小球乙在油中由静止开始下落。它们都由高度为的地方下落到高度为h2的地方。在这两种情况下，下列说法正确的是（　　） A. 甲球的重力势能变化量大 B. 甲球的机械能变化大 C. 甲球平均速度小 D. 甲球的重力平均功率大 5. 如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　） A. 三个等势面中，a的电势最低 B. 带负电的质点在P点时的电势能比在Q点小 C. 带负电的质点通过P点时的动能比在Q点大 D. P点电场强度比Q点小 6. 以下关于圆周运动的描述正确的是（　　） A. 如图甲所示，手握绳子能使小球在该水平面内做匀速圆周运动 B. 如图乙所示，小朋友在秋千的最低点处于超重状态 C. 如图丙所示，旋转拖把的脱水原理是水滴受到了离心力，从而沿半径方向甩出 D. 如图丁所示，摩托车在水平赛道上匀速转弯时，为了安全经过弯道，人和摩托车整体会向弯道内侧倾斜，人和摩托车整体受到重力、支持力、摩擦力和向心力四个力作用 7. “探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 平行板电容器左极板上移时，静电计指针偏角减小 B. 平行板电容器左极板左移时，静电计指针偏角减小 C. 平行板电容器中间插入一片绝缘塑料板，静电计指针偏角减小 D. 静电计测量的是电势差，所以也可以用电压表替代 8. 如图所示，为我国某地的一风力发电机，其叶片的半径为R，若风速恰好与叶片转动所在圆面垂直，风力发电机将风能转化为电能的效率为。已知空气密度为，风速为v。下列说法正确的是（ ） A. 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的质量为 B. 单位时间内冲击发电机叶片圆面的气流的动能为 C. 该风力发电机的输出功率为 D. 该风力发电过程能量不守恒，因为有一部分能量没有转化成电能 9. 如图是圆内接的直角三角形，其中，，与平行。匀强电场的电场线平行于圆所在平面，且点的电势分别为下列说法中正确的是（　　） A. 电场强度的方向沿方向 B. 电场强度的大小为 C. 电子从点移动到点，电场力做功为 D. 用外力将电子绕圆周运动一周，电子的电势能最高为 10. 如图所示，两条完全相同的圆弧形材料和，圆弧对应的圆心角都为120°，圆弧在竖直平面内，圆弧在水平面内，以O点为坐标原点、水平向右为x轴正方向，两弧形材料均匀分布正电荷，P点为两段圆弧的圆心，已知P点处的电场强度大小为、电势为，设圆弧在圆心P处产生的电场强度大小为E，产生的电势为，选无穷远的电势为零，以下说法正确的是（ ） A. ， B. 电子在P处的电势能为，电子受到的电场力方向由O指向P C. 将质子（比荷）从P点无初速度释放，则质子的最大速度为 D. 若两弧形材料上均匀分布着等量异种电荷，则x轴正半轴上各点电场强度为零，电势为零 11. 如图甲所示，真空中水平放置两块长度为平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自时刻开始连续释放初速度大小为、方向平行于金属板的相同带电粒子，时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（ ） A. 在时刻进入的粒子离开电场时速度大小为 B. 粒子的电荷量为 C. 在时刻进入的粒子恰好从Q板右端离开离开电场 D. 在时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场 12. 如图所示，在原点O和x轴负半轴上坐标为处分别固定两点电荷、（两点电荷的电荷量和电性均未知）。一带负电的试探电荷从坐标为处以一定的初速度沿x轴正方向运动，其电势能的变化情况已在图中绘出，图线与x轴交点的横坐标为，图线最高点对应的横坐标为，不计试探电荷受到的重力，则下列说法正确的是（ ） A 点电荷带负电 B. 该试探电荷在之间受到的静电力沿x轴正方向 C. 之间的电场强度沿x轴负方向 D. 两点电荷、电荷量的比值为 13. 图甲为示波管的原理图。电子枪源源不断发射的电子经前面的加速电压加速之后已经获得了极大的速度，如果在电极之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形可能为（　　） A. B. C. D. 二、选择题II（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得3分，有错选或不选得0分） 14. 下面叙述中正确的是（ ） A. 试探电荷体积很小，是为了方便用它来研究电场各点的性质 B. 伽利略创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法。这些方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐的结合起来 C. 教材“动能定理”的推导过程是一种演绎推理过程 D. 元电荷e的数值，最早由法拉第测得 15. 下列关于教科书上的四副插图，说法不正确的有（ ） A. 图甲为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上 B. 图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电 C. 图丙中摇动起电机，烟雾缭绕的塑料瓶顿时清澈透明，其工作原理为静电吸附 D. 图丁的燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了静电屏蔽原理 16. 如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，其中有一个半径为R的竖直光滑圆环轨道，环内有两根光滑的轨道和，A点所在的半径与竖直直径间的夹角为。质量为m、电荷量为q的带电小球（可视为质点）从A点静止释放，分别沿轨道和到达圆环上B、C两点的时间相同。现去掉轨道和，如图乙所示，在C点给小球一个初速度，让小球恰能在圆环轨道内做完整的圆周运动，不考虑小球运动过程中电荷量的变化。下列说法正确的是（tan37°=0.75，g=10m/s2）（　　） A. 匀强电场的电场强度为 B. 甲图中小球从A点运动到C点的时间为 C. 乙图中小球经过A点时的电势能和重力势能之和最大 D. 乙图中小球做圆周运动过程中对环的压力最大值为 三、填空题（本题共2小题，第17题6分，第18题5分，共11分） 17. 某班同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验： （1）打点计时器是一种__________（填“计时”或者“测位移”）仪器，如图甲是实验室两种常用的打点计时器——电火花打点计时器，该打点计时器所用的电源是图乙中的________（填“A”或者“B”）． （2）刘同学采用的是电磁式计时器，实验时他发现纸带穿过打点计时器有下图所示的两种穿法，感到有点犹豫．你认为___________（选填“a”或“b”）的穿法效果更好； （3）刘同学将实验器材组装后，如图丙所示为释放小车前瞬间的情景．在接通电源进行实验之前，请你指出图中的错误或不妥之处（写出一处即可）：_________________； （4）如图丁所示是刘同学在某次实验中获得的一条纸带，在所打的点中，取A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未标出，打点计时器每隔打一个点．若已知、、、，则打下C点时小车的速度_________（保留2为小数）． （5）如图所示，是刘同学从两次实验中得到数据后画出小车运动的图像，则下列说法正确的是（ ） A．第一次实验中处理纸带时，舍掉了开头一些密集的打点 B．第二次实验中处理纸带时，舍掉了开头一些密集的打点 C．第一次的实验误差比第二次的较大 D．第一次的实验误差比第二次的较小 18. 某同学用如题图甲所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方．在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度．记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒． （1）用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离． A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 （2）用计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________cm.某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s，则钢球的速度为v＝________ m/s. （3）下表为该同学的实验结果： ΔEp(×10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk(×10－2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．_________ 四、计算题（本题共3小题，第19题12分，第20题13分，第21题13分，共38分） 19. 极限运动深受大家喜爱，但是过于危险，为了模拟极限运动的情况，物理小组进行了如图所示的实验，竖直平面内的圆弧形光滑轨道半径为，A端与圆心O等高，AD为与水平方向成角的斜面，B端在O的正上方，一个质量的小球在A点正上方3m处由静止开始释放，自由下落至A点后进入圆形轨道并恰好能沿圆形轨道到达B点，最后落到斜面上C点，（忽略空气阻力，重力加速度g取）。求： （1）小球进入圆轨道A点的瞬间，对轨道的压力大小； （2）小球从B点运动到C点所用的时间t； （3）小球平抛过程中距离BC边最远的距离。 20. 如图，质量为2.5kg的一只长方体空铁箱在水平拉力 F 作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数为µ1为0.3。这时铁箱内一个质量为0.5kg的木块恰能静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数µ2为0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 10m / s2。求： （1）求木块对铁箱压力的大小。 （2）求水平拉力F的大小。 （3）减小拉力F，经过一段时间，木块沿铁箱左侧壁落到底部且不反弹，当铁箱的速度为 6m/s时撤去拉力，又经过1s时间木块从左侧到达右侧，则此时木块相对铁箱运动的距离是多少？ 21. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，竖直固定两个开有小孔的平行金属薄板P、Q，两板相距。长为L的绝缘轻杆两端分别固定着小球A、B，两球质量均为m，小球A带电量为，小球B带电量为，A、B两小球和轻杆组成的带电系统静止在图示位置。原长为L的轻弹簧左端固定，右端固定一块轻小的绝缘薄片S。在两板间加上水平向左的匀强电场E后，带电系统由静止开始向左运动，小球A穿过小孔与薄片S一起压缩弹簧，小球A从接触薄片S开始，经历时间第一次把弹簧压缩至最短，且最短长度为，然后带电系统又被弹簧弹回。由于薄片S的绝缘性能有欠缺，使得小球A每次离开薄片S瞬间，小球A的电荷量都损失，忽略两小球的大小，不计绝缘薄片S及弹簧的质量。 （1）小球A第一次与薄片S接触时的速度大小； （2）假设带电系统被第N次弹回两板间后，小球B向右运动最远处恰好到达Q板位置，求N为多少并求小球A从第5次接触薄片S，到本次小球B向右运动至最远处的时间； （3）假设带电系统被第M次弹回两板间后，小球A向右运动最远处恰好到达Q板位置，求M为多少；并求出本次弹回后带电系统在电场内（B恰好达到Q）的运动时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $