精品解析：湖北省仙桃市田家炳实验高级中学2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题

实验高中2024年春季学期期中考试 高一物理试卷 （时间75分钟，分值100分） 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 下列说法正确的说法是（　　） A. 开普勒发现了行星的运动规律 B. 牛顿测出了万有引力常量G C. 电场中某点的场强方向是试探电荷在该点的受力方向 D. 公式和对于任何电场都是适用的 2. 关于力对物体做功下列说法正确的是（　　） A. 力矢量，位移是矢量，所以功也是矢量 B. 作用力与反作用力做功的代数和不一定为零 C. 滑动摩擦力对物体一定做负功 D. 静摩擦力对物体一定不做功 3. 如图所示，可看成质点的a、b、c是在地球大气层外圆轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（　　） A. b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 B. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 C. b的发射速度一定大于a的发射速度 D. b、c的角速度大小相等，且大于a的角速度 4. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　） A. 卫星在轨道2上的周期大于在轨道3上的周期 B. 卫星在轨道2上经过P点时的速度大于它在轨道3上经过P点时的速度 C. 卫星在轨道2上经过Q点时的速度小于它在轨道3上经过P点时的速度 D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度 5. 如图所示，光滑绝缘的水平桌面的同一直线上，放置三个可视为点电荷的小球M、N和P，其中M和N固定，带电量分别为和，若小球P能保持静止，则（　　） A. P一定带正电， B. P一定带正电， C. P可能带负电， D. P可能带负电， 6. 中欧班列运行于中国与欧洲以及“一带一路”共建国家间集装箱等铁路国际联运列车，从开通至今已经完成2万次运输。列车采用内燃加锂电池的混合动力电传动方式进行驱动，整车最大功率800kW，行驶过程中受到阻力恒定，速度最高为144km/h，已知列车的总质量为4×104kg，列车以最大功率启动，下列说法正确的是（　　） A. 行驶过程中列车受到的阻力为2.0×103N B. 以最大速度行驶时，列车1小时内通过的位移一定是144km C. 列车以20m/s行驶时的加速度是0.5m/s2 D. 列车加速过程中的平均速率是20m/s 7. 如图所示，A、B为两个等量同种负电荷，在其连线的中垂线上的D点放一静止的正点电荷q，不计重力，下列说法中一定正确的是（　　） A. 点电荷在从D到C的过程中，加速度越来越大，速度也越来 B. 点电荷在从D到C的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C. 点电荷运动在C点时加速度为零，速度达最大值 D. 点电荷越过C点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到点电荷速度为零 8. 如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，把悬线拉到水平位置后放手，在摆球从A点运动到B点的过程中（不计空气阻力），则下列说法正确的是（　　） A. 摆球的重力的功率一直增大 B. 摆球的重力势能逐渐减小 C. 摆球动能逐渐增大 D. 摆球的机械能不守恒 9. 宇宙中“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为。则可知（　　） A. 、做圆周运动的角速度之比为3：2 B. 、做圆周运动的线速度之比为2：3 C. 做圆周运动的半径为 D. 做圆周运动的半径为 10. 如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度为，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体 （　　） A. 重力势能增加了mgh B. 动能损失了mgh C 克服摩擦力做功mgh D. 机械能损失了mgh 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 在某星球表面，宇航员利用图示装置测星球表面的重力加速度，铁架台放在水平台面上，上端固定电磁铁M，接通电磁铁M的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个位置可上下调节的光电门A。实验中测出小球的直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t，调整光电门位置，得出多组h、t数据。 （1）实验中，小球经过光电门时瞬时速度大小_______（用给定的物理量符号表示）。 （2）实验中，多次实验得到多组h、t数据后，数据处理时应绘制_______（填“”、“”或“”）图像，得出的图像斜率为k，则该星球的重力加速度_______（用d、k表示）。 （3）星球表面的重力加速度已在第（2）问中测出，若宇航员测得该星球的半径为R，已知引力常量为G，则该星球的质量_______（用G、R、d、k表示）。 12. 在验证机械能守恒定律的实验中 （1）实验中_________测定重锤的质量（ 填“要”或“不要” ）。 （2）若重物质量为1.0kg，选择好的纸带如图，已知相邻两点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2.，则打点计时器打下点B时，重物的速度vB=________m/s；从起点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减小量ΔEP=_______J，动能的增加量ΔEk=__________J。（结果保留两位有效数字）这样验证的系统误差总是使ΔEk______ΔEp（选填“>”、“<”或“=”）。 13. 如图所示，质量均为m、带等量异种电荷的A、B两个小球放在光滑绝缘的固定斜面上，给B球施加沿斜面向上、大小为（g为重力加速度）的拉力，结果A、B两球以相同的加速度向上做匀加速运动，且两球保持相对静止，两球间的距离为L，小球大小忽略不计，斜面的倾角，静电力常量为k。求∶ （1）两球一起向上做加速运动的加速度大小； （2）A球所带的电荷量。 14. 为纪念“光纤之父”、诺贝尔物理学奖获得者华裔物理学家高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。已知“高锟星”半径为R，其表面的重力加速度为g，引力常量为G，在不考虑自转的情况，求：（以下结果均用字母表达即可） （1）“高锟星”的第一宇宙速度； （2）假设某卫星绕“高锟星”做匀速圆周运动且运行周期为T，求该卫星距“高锟星”表面的高度。 15. 如图所示，质量不计的硬直杆的两端分别固定质量为2m的小球A和质量为m的小球B，它们可以绕光滑轴O在竖直面内自由转动。已知，将杆从水平位置由静止释放。 （1）杆转动到竖直位置时，A、B球速度的大小？ （2）在杆转动到竖直位置的过程中，杆对B球做了多少功？ （3）在杆刚转到竖直位置的瞬间，杆对A球的作用力的大小及方向？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验高中2024年春季学期期中考试 高一物理试卷 （时间75分钟，分值100分） 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 下列说法正确的说法是（　　） A. 开普勒发现了行星的运动规律 B. 牛顿测出了万有引力常量G C. 电场中某点的场强方向是试探电荷在该点的受力方向 D. 公式和对于任何电场都是适用的 【答案】A 【解析】 【详解】A．开普勒发现了行星的运动规律，故A正确； B．卡文迪许测出了万有引力常量G，故B错误； C．电场中某点的场强方向是正的试探电荷在该点的受力方向，故C错误； D．公式只适用于点电荷电场，故D错误。 故选A。 2. 关于力对物体做功下列说法正确的是（　　） A. 力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量 B. 作用力与反作用力做功的代数和不一定为零 C. 滑动摩擦力对物体一定做负功 D. 静摩擦力对物体一定不做功 【答案】B 【解析】 【详解】A．力是矢量，位移是矢量，功是标量，故A错误； B．因为作用力和反作用力是作用在两个相互作用的物体之上的；作用力和反作用力可以同时做负功，也可以同时做正功；如冰面上两个原来静止的小孩子相互推一下之后，两人同时后退，则两力做正功；而两个相对运动后撞在一起的物体，作用力和反作用力均做负功；当作用力不做功时，反作用力可以做功，如物体在地面上滑动时，地面对物体的摩擦力做功，而物体对地面的摩擦力不做功，所以作用力与反作用力做功的代数和不一定为零，故B正确； C．滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反，与物体的运动方向可能相同、可能相反，所以滑动摩擦力对物体不一定做负功，故C错误； D．同理静摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反，与物体的运动方向可能相同、可能相反，静摩擦力可能对物体做功,也可能不做功，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，可看成质点的a、b、c是在地球大气层外圆轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（　　） A. b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 B. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 C. b的发射速度一定大于a的发射速度 D. b、c的角速度大小相等，且大于a的角速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供圆周运动向心力可得线速度 可知，卫星b、c半径大小相等，且大于卫星a的半径，故b、c线速度大小相等，且小于a的线速度，故A错误； B．根据万有引力提供圆周运动向心力 可得向心加速度 可知半径大的向心加速度小，故B错误； C．因b的高度较大，故b的发射速度一定大于a的发射速度，故C正确； D．根据万有引力提供圆周运动向心力 可得 则b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度，故D错误。 故选C 【点睛】在运用相关的公式进行分析时，抓住各天体间已知物理量之间的关系，继而进行解答。 4. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　） A. 卫星在轨道2上的周期大于在轨道3上的周期 B. 卫星在轨道2上经过P点时的速度大于它在轨道3上经过P点时的速度 C. 卫星在轨道2上经过Q点时的速度小于它在轨道3上经过P点时的速度 D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律，卫星在轨道2上的周期小于在轨道3上的周期，故A错误； B．卫星由轨道2变轨到轨道3，需要向后喷气加速，可知，卫星在轨道3上经过P点时的速度大于它在轨道2上经过P点时的速度，故B错误； C．根据 由于轨道3的轨道半径大于轨道1的轨道半径，则卫星在轨道3上的速度小于在轨道1上的速度，卫星由轨道1变轨到轨道2，需要向后喷气加速，所以卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于卫星在轨道1上的速度，所以卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于它在轨道3上经过P点时的速度，故C错误； D．根据 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，光滑绝缘的水平桌面的同一直线上，放置三个可视为点电荷的小球M、N和P，其中M和N固定，带电量分别为和，若小球P能保持静止，则（　　） A. P一定带正电， B. P一定带正电， C. P可能带负电， D. P可能带负电， 【答案】D 【解析】 【详解】根据题意可知，若小球P能保持静止，则小球M、N对P的作用力等大，反向，由同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥可知，由于小球M、N带异种电荷，无论P带何种电荷，小球M、N对P的作用力方向都相反，设小球P的带电量为，由库仑定律有 可得 故选D。 6. 中欧班列运行于中国与欧洲以及“一带一路”共建国家间的集装箱等铁路国际联运列车，从开通至今已经完成2万次运输。列车采用内燃加锂电池的混合动力电传动方式进行驱动，整车最大功率800kW，行驶过程中受到阻力恒定，速度最高为144km/h，已知列车的总质量为4×104kg，列车以最大功率启动，下列说法正确的是（　　） A. 行驶过程中列车受到的阻力为2.0×103N B. 以最大速度行驶时，列车1小时内通过位移一定是144km C. 列车以20m/s行驶时加速度是0.5m/s2 D. 列车加速过程中的平均速率是20m/s 【答案】C 【解析】 【详解】A．最大速度 当列车匀速行驶时，所受的牵引力等于阻力，即 解得行驶过程中列车受到的阻力为 故A错误； B．运动轨迹不是直线，以最大速度行驶时，列车1小时内通过位移无法判断，故B错误； C．列车以20m/s行驶时 其中 联立解得 a=0.5m/s2 故C正确； D．作出列车运动的图像，如图所示 由图可知，列车加速过程中的平均速率 故D错误。 故选C。 7. 如图所示，A、B为两个等量同种负电荷，在其连线的中垂线上的D点放一静止的正点电荷q，不计重力，下列说法中一定正确的是（　　） A. 点电荷在从D到C的过程中，加速度越来越大，速度也越来 B. 点电荷在从D到C的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C. 点电荷运动在C点时加速度为零，速度达最大值 D. 点电荷越过C点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到点电荷速度为零 【答案】C 【解析】 【详解】AB．等量同种负点电荷连线的中垂线上，其中点处的场强为0，而沿着中点向上或向下场强均是先增大后减小，因此正点电荷在从D到O的过程中，加速度可能先变大后变小，也可能越来越小，而不管场强大小如何变化，从D到O的过程中电场力对正电荷始终做正功，则其速度越来越大，故AB错误； C．根据以上分析可知，O点处的场强为0，则正点电荷在O点处所受电场力为0，加速度为0，而从D到O的过程中电场力对正电荷始终做正功，则其速度越来越大，到达O点时速度达到最大值，故C正确； D．根据以上分析可知，正点电荷越过O点后，沿着中垂线向下场强先增大后减小，因此正点电荷所受电场力可能先增大后减小，则正点电荷的加速度将先增大后减小，也可能所受电场力一直增大，加速度一直增大，而沿着中垂线向下运动的过程中电场力始终对正点电荷做负功，因此正点电荷的速度越来越小，直到正点电荷速度为零，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，把悬线拉到水平位置后放手，在摆球从A点运动到B点的过程中（不计空气阻力），则下列说法正确的是（　　） A. 摆球的重力的功率一直增大 B. 摆球的重力势能逐渐减小 C. 摆球的动能逐渐增大 D. 摆球的机械能不守恒 【答案】BC 【解析】 【详解】A．开始时摆球速度为零，则摆球的重力的功率为零；到最低点时，摆球的速度方向与重力方向垂直，则重力的功率又变为零，则整个过程中摆球的重力的功率先增大后减小，故A错误； B．摆球的高度逐渐降低，重力势能逐渐减小，故B正确； C．在摆球从A点运动到B点的过程中，只有重力做正功，则摆球的动能逐渐增大，故C正确； D．整个过程中，只有重力对摆球做功，摆球的机械能守恒，故D错误。 故选BC。 9. 宇宙中“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为。则可知（　　） A. 、做圆周运动的角速度之比为3：2 B. 、做圆周运动的线速度之比为2：3 C. 做圆周运动的半径为 D. 做圆周运动的半径为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，A错误； CD．根据万有引力提供向心力 解得 根据 解得 D正确，C错误； B．根据 则有线速度之比为2：3，B正确。 故选BD。 10. 如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度为，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体 （　　） A. 重力势能增加了mgh B. 动能损失了mgh C. 克服摩擦力做功mgh D. 机械能损失了mgh 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据重力做功与重力势能变化的关系可得重力势能的增加量为 故A正确； B．根据动能定理可得动能的减少量为 故B错误； C．根据总功的计算公式 得 故C错误； D．根据功能关系可得机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，即 故D正确。 故选AD。 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 在某星球表面，宇航员利用图示装置测星球表面的重力加速度，铁架台放在水平台面上，上端固定电磁铁M，接通电磁铁M的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个位置可上下调节的光电门A。实验中测出小球的直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t，调整光电门位置，得出多组h、t数据。 （1）实验中，小球经过光电门时的瞬时速度大小_______（用给定的物理量符号表示）。 （2）实验中，多次实验得到多组h、t数据后，数据处理时应绘制_______（填“”、“”或“”）图像，得出的图像斜率为k，则该星球的重力加速度_______（用d、k表示）。 （3）星球表面的重力加速度已在第（2）问中测出，若宇航员测得该星球的半径为R，已知引力常量为G，则该星球的质量_______（用G、R、d、k表示）。 【答案】 ① ②. ③. ④. 【解析】 【详解】（1）[1]根据光电门测速原理可知 （2）[2][3]根据自由落体运动公式有 数据处理时应绘制图像，图像斜率 可得 （3）[4]对该星球表面质量为m的物体，有 可得 12. 在验证机械能守恒定律的实验中 （1）实验中_________测定重锤的质量（ 填“要”或“不要” ）。 （2）若重物质量为1.0kg，选择好的纸带如图，已知相邻两点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2.，则打点计时器打下点B时，重物的速度vB=________m/s；从起点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减小量ΔEP=_______J，动能的增加量ΔEk=__________J。（结果保留两位有效数字）这样验证的系统误差总是使ΔEk______ΔEp（选填“>”、“<”或“=”）。 【答案】（1）不要 （2） ①. 0.97 ②. 0.48 ③. 0.47 ④. < 【解析】 【小问1详解】 验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，所以不要测量重锤的质量。 【小问2详解】 [1][2][3][4]根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该段时间内的平均速度可以求出物体在B点时的速度 重力势能的减少量 ΔEP=mghB=1×9.8×4.86×10-2 J=0.48J 动能的增量 ΔEk= =×1×0.972=0.47J 由于阻力的影响，这样验证的系统误差总是使 ΔEk<ΔEp 13. 如图所示，质量均为m、带等量异种电荷的A、B两个小球放在光滑绝缘的固定斜面上，给B球施加沿斜面向上、大小为（g为重力加速度）的拉力，结果A、B两球以相同的加速度向上做匀加速运动，且两球保持相对静止，两球间的距离为L，小球大小忽略不计，斜面的倾角，静电力常量为k。求∶ （1）两球一起向上做加速运动的加速度大小； （2）A球所带的电荷量。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）整体法，两球一起向上做加速运动，设加速度为a，根据牛顿第二定律解得 解得 （2）设A球的带电量为q，对A球研究，根据牛顿第二定律有 解得 14. 为纪念“光纤之父”、诺贝尔物理学奖获得者华裔物理学家高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。已知“高锟星”半径为R，其表面的重力加速度为g，引力常量为G，在不考虑自转的情况，求：（以下结果均用字母表达即可） （1）“高锟星”的第一宇宙速度； （2）假设某卫星绕“高锟星”做匀速圆周运动且运行周期为T，求该卫星距“高锟星”表面的高度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据万有引力提供向心力有 对“高锟星”表面物体 所以 （2）根据万有引力提供向心力有 解得 15. 如图所示，质量不计的硬直杆的两端分别固定质量为2m的小球A和质量为m的小球B，它们可以绕光滑轴O在竖直面内自由转动。已知，将杆从水平位置由静止释放。 （1）杆转动到竖直位置时，A、B球速度的大小？ （2）在杆转动到竖直位置的过程中，杆对B球做了多少功？ （3）在杆刚转到竖直位置的瞬间，杆对A球的作用力的大小及方向？ 【答案】（1），；（2）；（3），方向向上 【解析】 【详解】（1）小球A和B及杆组成的系统机械能守恒。设转到竖直位置的瞬间A、B的速率分别为vA、vB，杆旋转的角速度为ω，有 且 联立解得 （2）对B球，由动能定理得 联立解得 （3）在杆刚转到竖直位置的瞬间，设杆对A球有向上的拉力F，根据向心力公式有 联立解得 杆对A球的作用力方向向上。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$