精品解析：江苏省无锡市锡山区锡东高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题

2023-2024学年度第二学期期中考试 高一物理（选修）试卷 考试时间：75分钟 分 值：100分 一、单选题（本题共10小题，每小题4分，共40分） 1. 在科学发展过程中，许多科学家作出了巨大贡献，以下说法正确的是（　　） A. 元电荷e的数值最早是由物理学家库仑测得的 B. 第谷通过观察提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆 C. 牛顿进行了著名的“月-地检验”并通过实验测出了引力常量 D. 法拉第提出了电荷周围存在电场的观点 2. 2020年7月23日，我国成功发射“天问一号”火星探测器。已知火星质量约为地球的，火星表面的重力加速度为地球表面重力加速度的，地球的半径为R，则火星的半径约为（　　） A. 0.5R B. 0.4R C. 0.2R D. 0.1R 3. 载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹如图，其中轨道为椭圆，轨道Ⅱ为圆。探测器经轨道运动在Q点登陆火星，O点是轨道的交点，轨道上的三点与火星中心在同一直线上，两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为，探测器在轨道Ⅱ上经过O点的速度为v。下列说法正确的有（　　） A. 探测器在轨道I运动时，经过O点的速度小于v B. 在相等时间内，轨道I上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积相等 C. 探测器在轨道运动时，经过O点的加速度均相同 D. 在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与在轨道Ⅲ上第一次由O点到Q点的时间之比是 4. 2023年5月17日，第56颗北斗导航卫星成功发射，由于该卫星为GEO（地球静止轨道）卫星，被称为“吉星”。12月26日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号，成功发射第57颗、58颗北斗导航卫星，本次发射的两颗卫星均为轨道半径相同的MEO（中圆地球轨道：离地面高度为2000km-20000km之间）卫星，被称为“萌星。而“萌星”兄弟和“吉星”都是组网阶段的备份卫星，其主要职责是随时待命，为天上的兄弟“补位”。下面说法正确的是（　　） A. “萌星”兄弟两颗卫星在MEO轨道上运行时的速度相同 B. “吉星”的周期大于“萌星”的周期 C. 地球赤道上的物体的向心加速度等于“吉星”的向心加速度 D. “吉星”的速度大于“萌星”的速度 5. 某同学为配合值日生打扫地面，将凳子向上搬起后再缓慢放回原处，此过程中该同学对凳子做功的情况是（　　） A. 一直做正功 B. 先做正功，再做负功 C. 一直做负功 D. 先做负功，再做正功 6. “南方小土豆”来东北旅游时，滑雪是深受喜欢的运动项目之一，滑雪过程可简化为如图所示。斜面与水平面平滑连接，质量为的游客从高度为的斜坡顶端无初速度滑下，并运动到水平面上的点停下。假设游客与斜面、水平面间的动摩擦因数均为，，下列说法正确的是（ ） A. 游客沿斜面下滑过程中机械能守恒 B. 游客沿斜面下滑过程中重力的瞬时功率大小不变 C. 水平距离 D. 游客下滑高度一定时，斜面倾角越大，水平距离越大 7. 如图所示，A、B两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，B球放在水平地面上，整个系统处于竖直静止状态。现用竖直向上的拉力F缓慢将A上提，直至B恰好离开地面。已知A、B的质量均为m，重力加速度为g。在此过程中拉力做的功（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子（ ） A. 电性与场源电荷的电性相同 B. 在a、b两点所受电场力大小Fa＞Fb C. 在a、b两点时速度大小va＜vb D. 在a、b两点的加速度aa＜ab 9. 如图所示，水平面内正方形的四个顶点固定着四个完全相同的点电荷a、b、c、d。 竖直线MN为该正方形的中轴线，交正方形所在平面于 O点，两电荷量大小相等的带电小球甲、乙恰好静止在MN轴上距O点相同距离的位置，下列说法正确的是 A. 甲、乙可能为同种电性 B. 甲、乙质量可能相同 C. 甲、乙质量一定不同 D. 点电荷a、b、c、d在甲、乙位置处产生的场强相同 10. 同一赛车分别在干燥路面及湿滑路面以恒定加速度和启动达到最大速度。已知，赛车两次启动过程中阻力大小相等且不变，能达到的额定功率相同。则赛车的速度随时间变化的图像正确的是（图中、为直线）（　　） A. B. C. D. 二、非选择题：本题共5题，共60分。其中第12~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 在利用如图所示装置“验证机械能守恒定律”的实验中 （1）供选择的重物有以下四个，应选择________。 A．质量为100g的木球 B．质量为10g的砝码 C．质量为200g钩码 D．质量为10g的塑料球 （2）实验中，质量为m重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器所打出一系列的点，如图所示，选取纸带打出的五个连续点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，其余如图。 ①纸带的________（“左”或“右”）端与重物相连； ②使用电源的打点周期为T，则打C点时重锤的速度为________，打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤重力势能的减少量为________。 （3）实验中发现重锤减少的重力势能略大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力作用，若已知当地重力加速度的值为g，用（2）小题及题目中给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为________。 12. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为。一个质量为的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B点的速度为，之后沿半圆形导轨运动，到达C点的速度为。重力加速度为。 （1）求弹簧压缩至A点时的弹性势能； （2）求物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功。 13. 一宇航员在半径为R的某行星表面，做如下实验：如图所示，在不可伸长的长度为L的轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在О点；当小球绕О点在竖直面内做圆周运动通过最高点速度为时，绳的弹力的大小为小球重力的2倍。不计小球的尺寸，引力常量为G，求： （1）该行星重力加速度和平均密度； （2）该行星的第一宇宙速度。 14. 如图所示，水平地面上方存在大小为的水平向右的匀强电场，一带电小球（大小可忽略）用轻质绝缘细线悬挂于O点，小球带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，不计空气阻力。（，）求： （1）小球所带电性及小球的质量； （2）现只将细线剪断，小球落地前的加速度大小； （3）若只将电场撤去，小球到达最低点时细线对小球拉力的大小。 15. 如图所示，竖直平面内有一游戏轨道，由光滑圆弧轨道、水平直轨道、以速度顺时针转动的传送带、直轨道和固定反弹装置组成。轨道各部分平滑连接，传送带与水平轨道等高、间隙不计。现有一个质量为的滑块从半径的圆弧轨道上高为处由静止下滑，若滑块能运动到最右侧与弹性膜碰撞，则碰后立即以原速率被弹回。已知直轨道各部分的长度分别为，，滑块与水平轨道、直轨道、传送带之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为。求 （1）滑块第一次到达点的速度； （2）滑块第一次到达点速度及滑块从到过程中摩擦产生的热量； （3）若滑块最后停下前有且仅有两次经过传送带上的点，求圆弧轨道上释放点的高度应满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年度第二学期期中考试 高一物理（选修）试卷 考试时间：75分钟 分 值：100分 一、单选题（本题共10小题，每小题4分，共40分） 1. 在科学发展过程中，许多科学家作出了巨大贡献，以下说法正确的是（　　） A. 元电荷e的数值最早是由物理学家库仑测得的 B. 第谷通过观察提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆 C. 牛顿进行了著名的“月-地检验”并通过实验测出了引力常量 D. 法拉第提出了电荷周围存在电场的观点 【答案】D 【解析】 【详解】A．元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的，选项A错误； B．开普勒通过观察提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆，选项B错误； C．牛顿进行了著名的“月-地检验”，卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项C错误； D．法拉第提出了电荷周围存在电场的观点，选项D正确。 故选D。 2. 2020年7月23日，我国成功发射“天问一号”火星探测器。已知火星的质量约为地球的，火星表面的重力加速度为地球表面重力加速度的，地球的半径为R，则火星的半径约为（　　） A. 0.5R B. 0.4R C 0.2R D. 0.1R 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】由于在星球表面万有引力与重力相等，即 则 代入数据解得 R火=0.5R 故A正确，BCD错误。 故选A。 3. 载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹如图，其中轨道为椭圆，轨道Ⅱ为圆。探测器经轨道运动在Q点登陆火星，O点是轨道的交点，轨道上的三点与火星中心在同一直线上，两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为，探测器在轨道Ⅱ上经过O点的速度为v。下列说法正确的有（　　） A. 探测器在轨道I运动时，经过O点的速度小于v B. 在相等时间内，轨道I上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积相等 C. 探测器在轨道运动时，经过O点的加速度均相同 D. 在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与在轨道Ⅲ上第一次由O点到Q点的时间之比是 【答案】C 【解析】 【详解】A．探测器在轨道I运动时，经过O点减速变轨到轨道Ⅱ，则在轨道Ⅰ运动时经过O点的速度大于v，故A错误； B．根据开普勒第二定律，在同一轨道上探测器与火星中心的连线在相时间内扫过的相等的面积，在两个不同的轨道上，不具备上述关系，即在相等时间内，轨道I上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积不相等，故B错误； C．探测器在轨道I、Ⅱ、Ⅲ运动时，经过O点时万有引力相同，天体运行时仅受万有引力作用，由牛顿第二定律 可知，在O点时加速度相等，故C正确； D．根据题意知轨道Ⅱ的半径为3R，根据开普勒第三定律 可知探测器在轨道Ⅱ与轨道Ⅲ上的周期之比为 则在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与轨道Ⅲ上第一次由O点到Q点的时间之比是 故D错误。 故选C。 4. 2023年5月17日，第56颗北斗导航卫星成功发射，由于该卫星为GEO（地球静止轨道）卫星，被称为“吉星”。12月26日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号，成功发射第57颗、58颗北斗导航卫星，本次发射的两颗卫星均为轨道半径相同的MEO（中圆地球轨道：离地面高度为2000km-20000km之间）卫星，被称为“萌星。而“萌星”兄弟和“吉星”都是组网阶段的备份卫星，其主要职责是随时待命，为天上的兄弟“补位”。下面说法正确的是（　　） A. “萌星”兄弟两颗卫星在MEO轨道上运行时的速度相同 B. “吉星”的周期大于“萌星”的周期 C. 地球赤道上的物体的向心加速度等于“吉星”的向心加速度 D. “吉星”的速度大于“萌星”的速度 【答案】B 【解析】 【详解】AD．对卫星，由万有引力提供向心力可得 解得 可知轨道半径越大，速度越小，由于“吉星”是地球静止轨道卫星，距离地面高度约为 可知“吉星”的速度小于“萌星”的速度；“萌星”兄弟两卫星的轨道半径虽相同，可两卫星在同一轨道上不同的位置，即之间具有一定的距离，由于两卫星都做圆周运动，可知两卫星的运行速率相同，运行时的速度方向不相同，AD错误； B．由万有引力提供向心力可得 解得 可知轨道半径越大，运动周期越大，由于“吉星”轨道半径大于“萌星”的轨道半径，可知“吉星”的周期大于“萌星”的周期，B正确； C．由向心加速度公式可知，地球静止轨道卫星的角速度与赤道上物体随地球自转的角速度相等，“吉星”轨道半径大于地球半径，可知地球赤道上的物体的向心加速度小于“吉星”的向心加速度，C错误。 故选Ｂ。 5. 某同学为配合值日生打扫地面，将凳子向上搬起后再缓慢放回原处，此过程中该同学对凳子做功的情况是（　　） A. 一直做正功 B. 先做正功，再做负功 C. 一直做负功 D. 先做负功，再做正功 【答案】B 【解析】 【详解】该同学将凳子向上搬起过程中，人对凳子有向上的作用力，凳子向上运动，故人对凳子做正功；放下过程中，人对凳子的力仍然向上，但凳子运动方向向下，故人对凳子做负功。 故选B。 6. “南方小土豆”来东北旅游时，滑雪是深受喜欢的运动项目之一，滑雪过程可简化为如图所示。斜面与水平面平滑连接，质量为的游客从高度为的斜坡顶端无初速度滑下，并运动到水平面上的点停下。假设游客与斜面、水平面间的动摩擦因数均为，，下列说法正确的是（ ） A. 游客沿斜面下滑过程中机械能守恒 B. 游客沿斜面下滑过程中重力的瞬时功率大小不变 C. 水平距离 D. 游客下滑高度一定时，斜面倾角越大，水平距离越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．游客在下滑过程中，摩擦力做负功，机械能减少，A错误； B．游客在下滑过程中，速度越来越大，根据可知，重力的瞬时功率大小在变大，B错误； CD．滑块从开始下滑到最后停在A点，设斜面投影长度为，斜面底端到A点距离为，由能量关系可知 求得 游客下滑高度一定时，斜面倾角与水平距离无关，C正确，D错误 故选C。 7. 如图所示，A、B两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，B球放在水平地面上，整个系统处于竖直静止状态。现用竖直向上的拉力F缓慢将A上提，直至B恰好离开地面。已知A、B的质量均为m，重力加速度为g。在此过程中拉力做的功（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】原来系统静止时弹簧处于压缩状态，B恰好离开地面时弹簧处于伸长状态，由于A、B的质量均为m，设弹簧的压缩量和伸长量均为，由胡克定律，可得 弹簧压缩时的弹性势能与伸长时的弹性势能相等，在此过程中拉力做的功等于系统机械能的增量 故选A。 8. 如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子（ ） A. 电性与场源电荷的电性相同 B. 在a、b两点所受电场力大小Fa＞Fb C. 在a、b两点时速度大小va＜vb D. 在a、b两点的加速度aa＜ab 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据带电粒子的运动轨迹可知，该带电粒子做曲线运动，而曲线运动的轨迹夹在速度方向与合外力方向之间，并且合外力指向轨迹的凹侧面，结合点电荷形成的电场的电场线的分布特征，可知，带电粒子所受静电力指向场源电荷，由此可知该带电粒子电性与场源电荷的电性相反，故A错误； BD．电场线越密集的地方电场强度越大，a点的电场线比b点的密集，因此粒子在a点所受电场力大于在b点所受电场力，根据牛顿第二定律可知，粒子在a点的加速度大于在b点的加速度，故B正确，D错误； C．若粒子从a到b运动，可知其速度方向与所受电场力方向之间的夹角为钝角，即粒子从a到b将做减速运动，由此可知粒子在a点的速度大于在b点的速度，故C错误。 故选B。 9. 如图所示，水平面内正方形的四个顶点固定着四个完全相同的点电荷a、b、c、d。 竖直线MN为该正方形的中轴线，交正方形所在平面于 O点，两电荷量大小相等的带电小球甲、乙恰好静止在MN轴上距O点相同距离的位置，下列说法正确的是 A. 甲、乙可能为同种电性 B. 甲、乙质量可能相同 C. 甲、乙质量一定不同 D. 点电荷a、b、c、d在甲、乙位置处产生的场强相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲、乙静止，即甲、乙受力平衡。设甲、乙之间的库仑力大小为F，若甲、乙为同种电荷，则甲、乙受到的电场力和彼此间的库仑力均大小相等，方向相反，即甲、乙受到的电场力和库仑力的合力等大反向，不可能都能和重力平衡，即甲、乙一定为异种电荷，甲、乙之间的静电力一定是吸引力，故A错误； BC．由A选项可得，甲、乙一定为不同电性，则电场力相同，库仑力等大反向，则甲、乙受到的电场力和库仑力的合力大小一定不相同，则与之平衡的重力一定不同，即甲、乙的质量一定不同，故B错误，C正确； D．水平面内正方形的四个顶点固定着四个完全相同的点电荷a、b、c、d，ac和bd分别为等量同种电荷，MN分别在它们连线的中垂线上，根据等量同种的电荷周围的电场分布，可得MN上甲、乙静止的两点的电场等大反向，故D错误。 故选C。 10. 同一赛车分别在干燥路面及湿滑路面以恒定加速度和启动达到最大速度。已知，赛车两次启动过程中阻力大小相等且不变，能达到的额定功率相同。则赛车的速度随时间变化的图像正确的是（图中、为直线）（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】对赛车由牛顿第二定律可得 则有 由于，则有 设赛车在干燥路面做匀加速运动达到的最大速度为，在湿滑路面做匀加速运动达到的最大速度为，则有 可知 在干燥路面及湿滑路面赛车的额定功率相同，当牵引力大小等于阻力时则有 可知赛车在干燥路面及湿滑路面达到的最大速度相等。 故选B。 二、非选择题：本题共5题，共60分。其中第12~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 在利用如图所示装置“验证机械能守恒定律”的实验中 （1）供选择的重物有以下四个，应选择________。 A．质量为100g的木球 B．质量为10g的砝码 C．质量为200g的钩码 D．质量为10g的塑料球 （2）实验中，质量为m的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器所打出一系列的点，如图所示，选取纸带打出的五个连续点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，其余如图。 ①纸带的________（“左”或“右”）端与重物相连； ②使用电源的打点周期为T，则打C点时重锤的速度为________，打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤重力势能的减少量为________。 （3）实验中发现重锤减少的重力势能略大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力作用，若已知当地重力加速度的值为g，用（2）小题及题目中给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为________。 【答案】 ①. C ②. 左 ③. ④. ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]为了减少空气阻力的影响，重物应选用质量大、密度大的。 故选C。 （2）①[2]纸带随着重锤下落做加速运动，相同时间内的位移越来越大，则纸带的左端与重物相连； ②[3]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C点时重锤的速度为 [4]打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤重力势能的减少量为 （3）[5]根据逐差法可得，重锤在下落过程中的加速度大小为 根据牛顿第二定律可得 联立解得重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为 12. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为。一个质量为的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B点的速度为，之后沿半圆形导轨运动，到达C点的速度为。重力加速度为。 （1）求弹簧压缩至A点时的弹性势能； （2）求物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功。 【答案】（1）64J；（2） 【解析】 【详解】（1）根据功能关系，可得弹簧压缩至A点时的弹性势能 代入数据可得 （2）从B到C过程中，根据动能定理得 解得 13. 一宇航员在半径为R的某行星表面，做如下实验：如图所示，在不可伸长的长度为L的轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在О点；当小球绕О点在竖直面内做圆周运动通过最高点速度为时，绳的弹力的大小为小球重力的2倍。不计小球的尺寸，引力常量为G，求： （1）该行星的重力加速度和平均密度； （2）该行星的第一宇宙速度。 【答案】（1），；（2） 【解析】 【详解】（1）小球通过最高点时，根据向心力方程 其中 F=2mg 解得 对行星表面的物体m，有 故行星密度 （2）对在行星表面附近做匀速圆周运动的质量为的卫星，有 解得第一宇宙速度为 14. 如图所示，水平地面上方存在大小为的水平向右的匀强电场，一带电小球（大小可忽略）用轻质绝缘细线悬挂于O点，小球带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，不计空气阻力。（，）求： （1）小球所带电性及小球的质量； （2）现只将细线剪断，小球落地前加速度大小； （3）若只将电场撤去，小球到达最低点时细线对小球拉力的大小。 【答案】（1）负电，；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）小球处于平衡状态，受到重力，细线的拉力以及电场力。根据三力平衡可知，电场力方向水平向左，因电场强度方向水平向右，故小球带负电，由平衡条件可得 解得 （2）剪去细线后，小球在空中仅受电场力和重力的作用，合力为 小球落地前的加速度大小 （3）撤去电场后，小球做圆周运动，设细线长为，到最低点细线拉力为，速度为，则根据动能定理有 小球到达最低点时，合力提供向心力，有 联立得到 15. 如图所示，竖直平面内有一游戏轨道，由光滑圆弧轨道、水平直轨道、以速度顺时针转动的传送带、直轨道和固定反弹装置组成。轨道各部分平滑连接，传送带与水平轨道等高、间隙不计。现有一个质量为的滑块从半径的圆弧轨道上高为处由静止下滑，若滑块能运动到最右侧与弹性膜碰撞，则碰后立即以原速率被弹回。已知直轨道各部分的长度分别为，，滑块与水平轨道、直轨道、传送带之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为。求 （1）滑块第一次到达点的速度； （2）滑块第一次到达点的速度及滑块从到过程中摩擦产生的热量； （3）若滑块最后停下前有且仅有两次经过传送带上的点，求圆弧轨道上释放点的高度应满足的条件。 【答案】（1）；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）从到，对滑块由动能定理 得 （2）从到，对滑块由动能定理 得 滑块在传送带上先做匀加速运动 滑块到达点时，速度恰好为 滑块从到过程中摩擦产生的热量 （3）①若较小，滑块冲上传送带从到一直匀加速，且第一次返回传送带恰能返回到点，则该过程，由动能定理 得 ②若较大，滑块冲上传送带从到一直匀减速，且第一次返回传送带能冲出传送带，并恰能从左再次返回到点，则该过程，由动能定 得 从圆弧上释放，因圆弧半径为，综上可知圆弧轨道上释放点的高度应满足 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$