精品解析：江苏省东海高级中学等三校2023-2024学年高一下学期5月联考物理试卷

2023-2024学年江苏省东海高级中学等三校高一（下）联考物理试卷（5月） 一、单选题：本大题共10小题，共40分。 1. 某电场的电场线分布如图所示，一带电粒子仅在静电力作用下沿图中虚线所示路径运动，先后通过M点和N点。以下说法正确的是（　　） A. 粒子带负电 B. 粒子在M、N点电势能 C. 粒子在M、N点的加速度 D. 粒子在M、N点的速度 2. 如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，下列说法正确的是（ ） A. 验电器的箔片张开 B. 金属网罩内部空间存在向右的匀强电场 C. 金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左 D. 金属网罩内外表面都存在感应电荷 3. 本次无锡市第一中学高一阶段性质量检测物理考试时间为75分钟，假定孙悟空竖直握着金箍棒以0.6c（c为真空中的光速）从我们考场外飞过，速度方向与地表平行，如图所示。则孙悟空观察到此次考试时间、你观察到金箍棒的长度分别为（ ） A. 考试时间大于75分钟，金箍棒的长度变短 B. 考试时间大于75分钟，金箍棒的长度不变 C. 考试时间小于75分钟，金箍棒的长度变长 D. 考试时间也是75分钟，金箍棒的长度变长 4. 如图所示，质量为m的物块与水平转台间的动摩擦因数为μ，物块与转轴相距R，物块随转台由静止开始转动。当转速增至某一值时，物块即将在转台上滑动，此时转台已开始匀速转动，在这一过程中，摩擦力对物块做的功是（假设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　） A 0 B. C. D. 5. 两个带等量正电荷点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图所示，仅在静电力作用下，关于电子的运动，下列说法正确的是（ ） A. 电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 B. 电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C. 电子运动到O点时，加速度为零，速度最大 D. 电子通过O点后，速度越来越大 6. 如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（　　） A. 重力做正功，弹力不做功 B. 重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加 C. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力做负功 D. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功 7. 如图所示，为某轿车的手动变速杆，若保持发动机输出功率不变，将变速杆推至不同挡位，可获得不同的运行速度，从“1”—“5”挡速度依次增大，R是倒车挡，某型号轿车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶的最大速度可达180km/h，假设该轿车在水平路面上行驶时所受阻力恒定，则该轿车（ ） A. 若该车想以最大牵引力爬坡，则变速杆应推至“5”挡 B. 该车在水平路面上行驶时所受阻力大小为900N C. 该车以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时，其牵引力大小为1200N D. 若改变发动机输出功率，汽车以54km/h的速度在同一水平路面上匀速行驶时，发动机的输出功率为35kW 8. 质量为m的物体，在距地面为h的高处，以的恒定加速度由静止竖直下落到地面，对于这一下落过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物体的重力势能减小 B. 物体的机械能减小 C. 物体的动能增加 D. 重力做功 9. 如图所示，带电小球甲固定在光滑绝缘的水平桌面上F点，带电小球乙在该桌面上绕小球甲做椭圆运动，A、B两点为该椭圆长轴的两端点，两小球均可视为点电荷，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙两小球的电性相同 B 小球乙从B点运动到A点过程中，其电势能一直减少 C. 该椭圆轨迹为小球甲的等势线 D. F点一定为该椭圆的焦点 10. A、B两个小球固定在一轻杆的两端，杆套在光滑的水平转轴O上，使两球可以在竖直面内绕O点做圆周运动，B球的质量是A球质量的2倍，。给A球竖直向下初速度，A、B在竖直面内运动，取O点所在高度为重力势能参考面，从如图AOB水平开始计时，在轻杆转过180°过程中，能正确描述轻杆对B球做功W，B球动能、势能、机械能E随转过角度关系的是（　　） A. B. C. D. 二、实验题：本大题共1小题，共9分。 11. （1）某实验小组用“自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示，装置中的重物应选择___________(选填“甲”、“乙”或“丙”) （2）按照正确操作得到如图2所示的纸带计数点O、A、B、C、D、E、F是打点计时器连续打下的七个点。已知重物的质量为200g，当地重力加速度为，打点计时器所用交流电的频率为50Hz。在纸带BE段，重物的重力势能减少量___________ J，打点计时器打下图中B点时重物的速度大小是___________（结果均保留3位有效数字）； （3）打点计时器打B点和E点时重物的动能增加量比较与的大小，出现这一结果的原因可能是____________。 A. 工作电压偏高 B. 存在空气阻力和摩擦力 C. 打点计时器的实际打点频率小于50 Hz D. 打点计时器的实际打点频率大于50 Hz （4）某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式__________时，可验证机械能守恒。 三、计算题：本大题共4小题，共40分。 12. 设想着陆器完成了对月球表面考察任务后，由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱，其过程如图所示．设轨道舱的质量为m，月球表面的重力加速度为g，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，引力常量为G，试求： (1)月球的质量； (2)轨道舱的速度和周期． 13. 如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上放着质量均为1kg的A、B两个物块，物块之间用长为1m的细线相连，细线刚好伸直且通过转轴中心O，A物块与O点的距离为，物块可视为质点。A、B与转盘间的动摩擦因数均为，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。 （1）当转盘至少以多大的角速度匀速转动时，细线上出现拉力？ （2）当转盘至少以多大的角速度匀速转动时，A、B两个物块均会在转盘上滑动？ 14. 在建筑工地，人们经常需要利用大型起吊设备将地面上的建筑工件运送到高处。某次起吊机通过钢丝绳将某建筑工件由静止竖直向上吊起，起吊机的机械输出功率恒为，工件运动过程中所受空气阻力大小不变，工件最终做匀速运动。此过程中工件加速度与工件运动速率的倒数的关系如图所示。已知重力加速度为，试求： （1）工件最终匀速时的速度大小； （2）在匀速运动时工件所受起吊机的拉力大小； （3）工件的质量和运动过程中所受阻力大小。 15. 如图所示，水平传送带长，以的速率顺时针匀速转动，左端与半径为的四分之一光滑圆弧轨道相切于点（不接触），右端与同一水平面上的平台平滑衔接于点（不接触）。在平台右边固定一轻质弹簧，弹簧左端恰好位于点。质量为的滑块与传送带间的动摩擦因数为0.25，与平台之间的动摩擦因数为0.20，部分光滑，重力加速度取，弹簧始终处于弹性限度内。现将滑块从光滑圆弧轨道上端点由静止释放，求： （1）滑块通过传送带过程中，滑块与传送带由于摩擦产生的热量； （2）若最大弹性势能为，的长度； （3）若之间的距离为时，滑块最终停止的位置距点的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年江苏省东海高级中学等三校高一（下）联考物理试卷（5月） 一、单选题：本大题共10小题，共40分。 1. 某电场的电场线分布如图所示，一带电粒子仅在静电力作用下沿图中虚线所示路径运动，先后通过M点和N点。以下说法正确的是（　　） A. 粒子带负电 B. 粒子在M、N点的电势能 C. 粒子在M、N点的加速度 D. 粒子在M、N点的速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力的方向大致斜向右上方，与电场强度方向相同，故粒子带正电，故A错误； B．顺着电场线的方向电势降落，可知M点电势比N点电势高，粒子在M、N点的电势能 故B正确； C．电场线的疏密表示场强的大小关系，N点电场线密集，故场强大，电场力大，粒子在M、N点的加速度 故C错误； D．粒子由M点到N点电场力做正功，电势能减小，动能增大，粒子在M、N点的速度 故D错误。 故选B。 2. 如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，下列说法正确的是（ ） A. 验电器的箔片张开 B. 金属网罩内部空间存在向右的匀强电场 C. 金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左 D. 金属网罩内外表面都存在感应电荷 【答案】C 【解析】 【详解】AB．因为在金属内部由于电子可以自由移动，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，金属网罩会产生一个与外加电场相反的电场，来抵消在金属内部的电场，以保证平衡，从而金属上电荷重新分布．就是所谓“静电屏蔽”的原理．此时验电器不会受到影响，故验电器的箔片不张开，选项AB错误． C．由以上分析可知，金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左，选项C正确； D．由于静电感应，则金属网罩外表面存在感应电荷，内表面不存在感应电荷，选项D错误． 3. 本次无锡市第一中学高一阶段性质量检测物理考试时间为75分钟，假定孙悟空竖直握着金箍棒以0.6c（c为真空中的光速）从我们考场外飞过，速度方向与地表平行，如图所示。则孙悟空观察到此次考试时间、你观察到金箍棒的长度分别为（ ） A. 考试时间大于75分钟，金箍棒的长度变短 B. 考试时间大于75分钟，金箍棒的长度不变 C. 考试时间小于75分钟，金箍棒的长度变长 D. 考试时间也是75分钟，金箍棒的长度变长 【答案】B 【解析】 【详解】当孙悟空竖直握着金箍棒以0.6c从我们考场外飞过，速度方向与地表平行，根据爱因斯坦狭义相对论中的时间膨胀的效应，可知孙悟空观察到此次考试时间将大于75分钟；根据爱因斯坦狭义相对论中的尺缩效应，可知你观察到金箍棒的长度不变，但是变细。 故选B。 4. 如图所示，质量为m的物块与水平转台间的动摩擦因数为μ，物块与转轴相距R，物块随转台由静止开始转动。当转速增至某一值时，物块即将在转台上滑动，此时转台已开始匀速转动，在这一过程中，摩擦力对物块做的功是（假设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　） A. 0 B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】物块即将在转台上滑动但还未滑动时，转台对物块的最大静摩擦力恰好提供向心力，设此时物块做圆周运动的线速度为v，则有 在物块由静止到获得速度v的过程中，物块受到的重力和支持力不做功，只有摩擦力对物块做功，由动能定理得 联立解得 故D正确。 5. 两个带等量正电荷的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图所示，仅在静电力作用下，关于电子的运动，下列说法正确的是（ ） A. 电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 B. 电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C. 电子运动到O点时，加速度为零，速度最大 D. 电子通过O点后，速度越来越大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据等量同种电荷中垂线上的电场线分布可知，电子在从a点向O点运动的过程中，场强可能逐渐减小，也可能先增加后减小，即加速度可能逐渐减小，也可能先增加后减小，但是速度一直会越来越大，选项AB错误； C．电子运动到O点时，场强零，则加速度为零，此时速度最大，选项C正确； D．电子通过O点后，加速度反向，则电子做减速运动，速度越来越小，选项D错误。 故选C。 6. 如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（　　） A. 重力做正功，弹力不做功 B. 重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加 C. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力做负功 D. 若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功 【答案】B 【解析】 【详解】AB．在重物从A点摆向B点的过程中，弹簧伸长，弹性势能增加，弹力做负功，而重力做正功，故A错误，B正确； CD．用不可伸长细绳拴住重物向下摆动时，重力做正功，但小于弹簧连接时重力做的功，而弹力方向始终与位移垂直，所以弹力不做功，故CD错误。 故选B。 7. 如图所示，为某轿车的手动变速杆，若保持发动机输出功率不变，将变速杆推至不同挡位，可获得不同的运行速度，从“1”—“5”挡速度依次增大，R是倒车挡，某型号轿车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶的最大速度可达180km/h，假设该轿车在水平路面上行驶时所受阻力恒定，则该轿车（ ） A. 若该车想以最大牵引力爬坡，则变速杆应推至“5”挡 B. 该车在水平路面上行驶时所受阻力大小为900N C. 该车以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时，其牵引力大小为1200N D. 若改变发动机输出功率，汽车以54km/h的速度在同一水平路面上匀速行驶时，发动机的输出功率为35kW 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 可知以最大牵引力爬坡，变速杆应推至“1”挡，故A错误； C．以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时，其牵引力为 故C正确； BD．最大速度行驶时，牵引力等于阻力，可知阻力为 若改变发动机输出功率，汽车以54km/h的速度在同一水平路面上匀速行驶时，发动机的输出功率为 故BD错误。 故选C。 8. 质量为m的物体，在距地面为h的高处，以的恒定加速度由静止竖直下落到地面，对于这一下落过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物体的重力势能减小 B. 物体机械能减小 C. 物体的动能增加 D. 重力做功 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】AD．物体在下落过程中，重力做正功为，则重力势能减少，故AD错误； B．物体除重力做功，阻力做负功，导致机械能减少。根据牛顿第二定律得 得 所以阻力做功为 所以机械能减少为，故B错误； C．物体的合力为，则合力做功为，物体的动能增加，故C正确。 故选C。 9. 如图所示，带电小球甲固定在光滑绝缘的水平桌面上F点，带电小球乙在该桌面上绕小球甲做椭圆运动，A、B两点为该椭圆长轴的两端点，两小球均可视为点电荷，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙两小球的电性相同 B. 小球乙从B点运动到A点过程中，其电势能一直减少 C. 该椭圆轨迹为小球甲的等势线 D. F点一定为该椭圆的焦点 【答案】D 【解析】 【详解】A．带电小球乙绕固定的带电小球甲做椭圆运动，在A、B两点，小球乙所受的向心力指向甲，可知两个小球之间的力为吸引力，则小球甲、乙带异种电荷，故A错误； BC．小球乙从B点运动到A点过程中，库仑力一直做负功，故电势能一直增加，而等势线上电场力不做功，故椭圆轨迹不是电场线，故BC错误； D．根据开普勒第一定律可知，F点一定为该椭圆的焦点，故D正确。 故选D。 10. A、B两个小球固定在一轻杆的两端，杆套在光滑的水平转轴O上，使两球可以在竖直面内绕O点做圆周运动，B球的质量是A球质量的2倍，。给A球竖直向下初速度，A、B在竖直面内运动，取O点所在高度为重力势能参考面，从如图AOB水平开始计时，在轻杆转过180°过程中，能正确描述轻杆对B球做功W，B球动能、势能、机械能E随转过角度关系的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设A球的质量为，则B球的质量为；，。设圆周运动是B球的初速度为，由题意得两球圆周运动的角速度相等 解得，A球的速度 轻杆转动时，设A、B两球的瞬时速度分别为、，开始计时时，两球的重力势能均为0，A、B两球的动能分别可表示为、。 ①当时，在转过角度时，A、B两球的重力势能分别可表示为、，A、B两球的动能分别可表示为、。由系统机械能守恒可得 又 可求得 即在时，B球的速度不变，动能也不变。对B球利用动能定理得 解得轻杆对B球做功 B球重力势能 B球机械能 ②当时，在转过角度时，A、B两球的重力势能分别仍可表示为、，A、B两球的动能分别表示为、。由系统机械能守恒和对B球利用动能定理得出结论和①相同 轻杆对B球做功 B球重力势能 B球机械能 综上可得，轻杆对B球做功图像、B球图像均应是正弦函数图象；B球动能不变；由公式可得，B球的机械能图像选项D正确。 故选D。 二、实验题：本大题共1小题，共9分。 11. （1）某实验小组用“自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示，装置中的重物应选择___________(选填“甲”、“乙”或“丙”) （2）按照正确操作得到如图2所示的纸带计数点O、A、B、C、D、E、F是打点计时器连续打下的七个点。已知重物的质量为200g，当地重力加速度为，打点计时器所用交流电的频率为50Hz。在纸带BE段，重物的重力势能减少量___________ J，打点计时器打下图中B点时重物的速度大小是___________（结果均保留3位有效数字）； （3）打点计时器打B点和E点时重物的动能增加量比较与的大小，出现这一结果的原因可能是____________。 A. 工作电压偏高 B. 存在空气阻力和摩擦力 C. 打点计时器的实际打点频率小于50 Hz D. 打点计时器的实际打点频率大于50 Hz （4）某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式__________时，可验证机械能守恒。 【答案】（1）甲 （2） ①. 0.157 ②. 0.975 （3）C （4） 【解析】 【小问1详解】 进行验证机械能守恒定律的实验时，为了减小空气阻力的影响，应选择密度较大、质量较大的重物，且选择的重物要连接纸带；故装置中的重物应选择甲。 【小问2详解】 [1]由图可知，BE长度为 则在纸带BE段，重物的重力势能减少量为 [2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下图中B点时重物的速度大小为 【小问3详解】 打点计时器打B点和E点时重物的动能增加量，可知。 A．工作电压偏高，不会导致动能增加量大于重力势能减少量，故A错误； B．空气阻力和摩擦力会导致重力势能减少量大于动能增加量，故B错误; CD．若打点频率小于50Hz，说明每两个点之间的时间间隔大于，但计算时所用的时间仍是，会导致速度的测量值偏大，出现动能增加量大于重力势能减少量的情况；反之，若打点频率大于50 Hz，则会出现动能增加量小于重力势能减少量的情况，故C正确，D错误。 故选C。 【小问4详解】 对小球，从释放到运动到最低点过程中，若机械能守恒，则有 其中L细线长度；在最低点，对小球受力分析有 解得 故在误差允许范围内，当满足关系式 可验证机械能守恒。 三、计算题：本大题共4小题，共40分。 12. 设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱，其过程如图所示．设轨道舱的质量为m，月球表面的重力加速度为g，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，引力常量为G，试求： (1)月球的质量； (2)轨道舱的速度和周期． 【答案】(1)；(2). 【解析】 【详解】(1) 设月球的质量为M，则在月球表面 解得月球质量 (2) 设轨道舱的速度为v，周期为T，则 解得 解得 13. 如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上放着质量均为1kg的A、B两个物块，物块之间用长为1m的细线相连，细线刚好伸直且通过转轴中心O，A物块与O点的距离为，物块可视为质点。A、B与转盘间的动摩擦因数均为，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。 （1）当转盘至少以多大的角速度匀速转动时，细线上出现拉力？ （2）当转盘至少以多大的角速度匀速转动时，A、B两个物块均会在转盘上滑动？ 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）对B物块，当B所受摩擦力恰好达到最大静摩擦力时，细线上刚好出现拉力，有 解得 （2）设当A、B所受摩擦力均达到最大静摩擦力时，细线拉力为T，对A物块 对B物块 联立计算得出 14. 在建筑工地，人们经常需要利用大型起吊设备将地面上的建筑工件运送到高处。某次起吊机通过钢丝绳将某建筑工件由静止竖直向上吊起，起吊机的机械输出功率恒为，工件运动过程中所受空气阻力大小不变，工件最终做匀速运动。此过程中工件加速度与工件运动速率的倒数的关系如图所示。已知重力加速度为，试求： （1）工件最终匀速时的速度大小； （2）在匀速运动时工件所受起吊机的拉力大小； （3）工件的质量和运动过程中所受阻力大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）依题意，工件最终匀速时的加速度为0，即，由图读得：时，得 解得 （2）当工件匀速运动时，，由 即 代入数据得工件匀速运动时所受起吊机的拉力大小 （3）设重物质量为，拉力为，阻力为，由牛顿运动定律得 又 可得 由图读得时，，即 时，，即 代入数据可得工件的质量为 工件运动过程中所受阻力大小 15. 如图所示，水平传送带长，以速率顺时针匀速转动，左端与半径为的四分之一光滑圆弧轨道相切于点（不接触），右端与同一水平面上的平台平滑衔接于点（不接触）。在平台右边固定一轻质弹簧，弹簧左端恰好位于点。质量为的滑块与传送带间的动摩擦因数为0.25，与平台之间的动摩擦因数为0.20，部分光滑，重力加速度取，弹簧始终处于弹性限度内。现将滑块从光滑圆弧轨道上端点由静止释放，求： （1）滑块通过传送带过程中，滑块与传送带由于摩擦产生的热量； （2）若最大弹性势能为，的长度； （3）若之间的距离为时，滑块最终停止的位置距点的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）从到，由动能定理可得 解得 从点到共速，由题意可得 解得滑块在传送带上的加速度 由运动学公式得 可得 所以滑块在传送带上先加速后匀速，由匀变速公式得 解得加速时间 传送带位移 物块在传送带上的相对位移 滑块与传送带间由于摩擦产生的热量 （2）从到弹簧最大弹性势能，由功能关系 将、、、带入上式得 的长度 （3）从到滑块最终停止，由功能关系 滑块从开始到停止所走路程 滑块接触弹簧之后反向弹回，则滑块停止时距点 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$