江苏省南通市如东县2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷

2024-2025学年江苏省南通市如东县高一（下）期中考试物理试卷 一、单选题：本大题共10小题，共40分。 1.一些航天器在其使命结束后会进入“垃圾轨道”做圆周运动，这类轨道位于地球同步轨道之上公里.则处于“垃圾轨道”的航天器(    ) A. 加速度比地球同步卫星的小 B. 加速度比地球表面的重力加速度大 C. 周期比地球自转周期小 D. 运行速度比地球第一宇宙速度大 2.真空中固定有两个完全相同的带电金属小球A和B，电荷量分别为和Q，两球间的静电力大小为现用绝缘工具将两金属球接触，再将 A、B两金属小球间的距离增大为原来的两倍，则它们间的静电力大小变为(    ) A. B. C. D. 3.如图所示，两等量异种点电荷固定在A、B两点，C、D是AB中垂线上的两点.电子由C点沿直线移动到D点过程中(    ) A. 电子受到的静电力方向发生变化 B. 电子受到的静电力先变小后变大 C. 静电力对电子不做功 D. 电子的电势能先变大后变小 4.质量为m的小球从离地面H高处以初速度水平抛出，下列图象分别描述了球在空中运动的速率v、重力的瞬时功率P随时间t的变化关系和动能、机械能E随小球距地面高度h的变化关系，选地面重力势能为零且不计空气阻力，其中可能正确的是(    ) A. B. C. D. 5.现代观测表明，由于引力作用，恒星有“聚集”的特点，众多的恒星组成了不同层次的恒星系统，最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星，事实上，冥王星也是和另一星体构成双星，如图所示，这两颗行星、各以一定速率绕它们连线上某一中心O匀速转动，这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起，现测出双星间的距离始终不变，且它们做匀速圆周运动的半径与之比为，则(    ) A. 它们的角速度大小之比为 B. 它们的质量之比为 C. 它们的线速度大小之比为 D. 它们的周期之比为 6.某静电场中x轴上各点电势分布图如图所示.一带电粒子在坐标原点O处静止释放，仅在电场力作用下沿 x轴正方向运动，此过程中下列说法正确的有(    ) A. 粒子一定带正电 B. 粒子先做加速运动，后做减速运动 C. 粒子在处受到的电场力最大 D. 粒子的电势能先增大后减小 7.如图所示，一质量为 m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端可绕 O点转动，把小球拉至 A处，弹簧恰好无形变.将小球由静止释放，当小球运动到O点正下方B点时的速度为v，A、B的高度差为设弹簧处于原长时弹性势能为零，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为则小球(    ) A. 由A到B重力做的功等于 B. 由A到B重力势能减少 C. 由A到B克服弹力做功为mgh D. 到达位置B时弹簧的弹性势能为 8.如图所示，长为 l的金属杆原来不带电，在距其右端 d处放一个电荷量为的点电荷， k为静电力常量.则(    ) A. 金属杆中点处的电场强度不为零 B. 金属杆上的感应电荷产生的电场强度方向向左 C. 金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度大小为 D. 金属杆上的感应电荷产生的电场强度与该处到点电荷的距离无关 9.如图所示，竖直平面内有一半圆槽， A、C等高， B为圆槽最低点，小球从 A点正上方O点静止释放，从A点切入圆槽，刚好能运动至C点.设球在AB段和BC段运动过程中，运动时间分别为、，克服摩擦力做功分别为、，则(    ) A. B. C. D. 10.如图所示，虚线代表某一电场中的等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为、，粒子在 M和N时加速度大小分别为、，电势能分别为、，速度大小分别为、下列判断正确的是(    ) A. B. C. D. 二、实验题：本大题共1小题，共9分。 11.“验证机械能守恒定律”实验采用以下两种方法： 使用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，打出一条纸带如图乙所示.图乙中O是打出的第一个点迹，A、B、C、D、E、是依次打出的点迹，量出OE间的距离为l，DF间的距离为s，已知重锤质量为m，重力加速度为g，打点计时器打点的周期是 ①从起始点O到打下计数点E的过程中重锤重力势能减少量是          ，此过程中重锤动能的增加量          . ②已知打点计时器打点的周期，如果发现图乙中OA距离大约是3mm，则出现这种情况的错误操作是          . 图丙是验证机械能守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行. ①在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间.为使气垫导轨水平，可采取的措施是          . A.调节P使轨道左端升高一些 B.调节P使轨道左端降低一些 C.遮光条的宽度应适当大一些 D.滑块的质量增大一些 ②正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m，已知遮光条的宽度为d，重力加速度为现将滑块从图示位置由静止释放.若滑块经过光电门2时钩码始终未着地，测得两光电门中心间距L，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为、，则验证机械能守恒定律的表达式是          ;实验结果显示，滑块运动过程有机械能的损失，原因是要克服空气阻力做功.在甲图中，保持其他条件不变，只调整光电门2位置，使L逐渐增大，结果表明，平均空气阻力f随L增大而增大，究其本质，说明空气阻力与          有关. 三、计算题：本大题共4小题，共40分。 12.如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图，先将卫星发射至地面附近的轨道Ⅰ上.在卫星经过A点时点火实施变轨，进入远地点为B的椭圆轨道Ⅱ上，最后在B点再次点火，将卫星送入同步轨道Ⅲ地球的半径为R，不计地球自转对重力的影响. 若地球表面重力加速度为g，引力常量为G，求地球的质量 若地球自转周期为，同步卫星距离地球表面的高度为h，求卫星在轨道Ⅱ上运行的周期T和由A点运行到B点的最短时间 13.如图所示，已知处于匀强电场中且与场强方向平行，，，AB边长将电荷量的点电荷从C点移到A点，电场力做功，再从A点移到B点，电场力做功已知A点的电势，则 、C两点的电势分别为多少? 试在图中画出通过A点的电场线. 匀强电场的场强为多大? 14.质量、额定功率的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小，当汽车实际功率增大到额定功率后保持不变，运动中的阻力不变. 求汽车所受阻力的大小f和汽车匀加速运动的时间 求汽车速度时的加速度大小 当汽车以额定功率运动时速度已达到最大，求此时间内克服阻力做的功 15.过山车是游乐场中常见的设施.如图甲所示是某游乐场中一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆轨道组成分别为圆轨道的最高点，分别为圆轨道的最低点间距为，间距为L，圆轨道半径均为R，小球与水平轨道间的动摩擦因数圆轨道内侧光滑且不相互重叠.一个质量为m的小球可视为质点，从轨道的左侧A点以的初速度向右分别经过水平轨道和圆轨道，历经两圆弧内侧并通过两最高点，再从离开时，便完成了一次完整的运动.取 小球在一次完整的运动中，当时，测得，求小球将要离开时的速度大小 若圆轨道半径，减小的值，使小球恰好能到达点，此后小球能在右侧圆轨道上恰好能运动到与圆轨道圆心等高的点，求的间距 今在处放置压力传感器，用来测量小球对圆轨道最低点的压力，在确保完成完整运动的前提下，改变初速度的大小及的间距L，测得小球对处压力的最小值与对应间距L之间的关系图线如图乙所示，试求圆轨道半径R及小球的质量 答案和解析 1.【答案】A  【解析】根据万有引力提供向心力，有，解得，，，“垃圾轨道”的半径比同步轨道半径更大，则周期比同步卫星周期大，而同步卫星周期等于地球自转周期，故周期比地球自转周期大，运行速度比同步卫星速度小，同步卫星速度小于近地轨道卫星的线速度等于地球的第一宇宙速度，所以运行速度小于地球第一宇宙速度，加速度比同步卫星加速度小，故CD错误，A正确； B.根据牛顿第二定律，在地球表面上，有，则，因为地球半径，则，故B错误。 2.【答案】A  【解析】解：因两电荷异性，带电量分别为，Q，此时有：， 接触后再分开，带电量各为： 则两球的库仑力大小为：故A正确、BCD错误。 故选：A。 3.【答案】C  【解析】由等量异种点电荷的电场线分布可知，从C到D的电场强度先变大后变小，方向不变与AB的连线平行且由A指向B，故电子在此过程中受到的静电力先变大后变小，且方向不变，A，B错误; 若无穷远为零电势，则CD连线的电势都为零，故静电力对电子在这个过程中不做功，电势能也不发生变化， C正确、D错误. 4.【答案】D  【解析】A.小球做平抛运动，小球在空中运动的速率为，图象不是一条倾斜的直线，故A错误； B.重力的瞬时功率为，P与t成正比，图象是一条过原点的倾斜的直线，故B错误； C.小球从高度H处做平抛运动，下落过程中由机械能守恒定律得：，则，图象为一次函数图象，但是在时，并不等于零，故C错误； D.小球做平抛运动，只有重力做功，机械能守恒，故D正确。 故选D。 5.【答案】B  【解析】ACD、双星的角速度相同，周期也相同，由知，双星的线速度大小之比，故ACD错误； B、双星均在两星体之间的万有引力作用下做圆周运动，则双星所需的向心力大小相等，由知，双星的质量比，故B正确。 6.【答案】B  【解析】解：AD、根据图像可知，在之间，电场强度的方向水平向左，根据题目可知，粒子的受力方向水平向右，因此粒子带负电；根据电势能的表达式可知电势能先减小后增大，故AD错误； B、粒子从原点到处做加速运动，电场力做正功，越过后，粒子做减速运动，电场力做负功，粒子先做加速运动，后做减速运动，故 B正确； C、图像的斜率大小表示电场强度，斜率为0，故电场强度为0，根据公式可知，粒子在处受到的电场力为0，故C错误。 故选：B。 7.【答案】D  【解析】B、由A至B重力做功为mgh，则重力势能减少mgh，小球在下降中小球的重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能，所以，故B错误； A、重力做功只与初末位置的高度差有关，则由A至B重力功为mgh，结合B项分析可知由A到B重力做的功，故A错误； C、设由A至B小球克服弹力做功为W，根据动能定理得：，解得：，故C错误； D、弹簧弹力做功量度弹性势能的变化，所以小球到达位置B时弹簧的弹性势能为：，故D正确。 故选：D。 8.【答案】C  【解析】A.水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内距离左端处产生的场强大小与一带电量为q的点电荷在该处产生的电场强度大小相等，则该处的电场强度为零，故A错误； 金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的场强与一带电量为q的点电荷在该处产生的电场强度大小相等，大小为：，方向相反，正点电荷在该点产生的电场强度方向向左，故金属杆上的感应电荷产生的电场强度方向向右，且金属杆上的感应电荷产生的电场强度与该处到点电荷的距离有关，故BD错误，C正确。 9.【答案】D  【解析】小球刚开始自由落体，到达C点速度大小为零，由受力分析小球在BC阶段一直减速，则小球在AB阶段平均速率大于BC阶段，两段弧长相等，所以，故AB错误； 在AB和BC任一对称位置上都有小球在AB上速率大于BC上速率，则需要的向心力大，则轨道对小球弹力大，由摩擦力公式，受到的摩擦力就大，两段圆弧相等，根据功的计算公式可得 ，故C错误，D正确。 10.【答案】C  【解析】A.带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带正电，因此电场线指向下方，根据沿电场线电势降低，可知M点的电势大于N点的电势，故A错误； B.等差等势面密处的电场强度大，结合图可知，M处的电场强度大于N处的电场强度，所以带电粒子在M点的加速度大于在N点的加速度，故B错误； 根据带电粒子受力情况可知，若粒子从M到N过程，电场力做正功，动能增大，速度增大，电势能减小，故带电粒子在M点具有的电势能大于在N点具有的电势能，M点的速度小于在N点的速度，故D错误，C正确。 故选：C。 11.【答案】① mgl ， ，②先放开纸带后接通电源， ① B ，②  ，速度，  【解析】解析：①. 根据重力做功与重力势能变化之间的关系，可知：，  ②. 根据自由落体运动的规律可知：若O点恰好是自由落体运动的起点，则有： ，如果发现图乙中OA距离大约是3mm，说明O点的速度不是0，即：打O点时，纸带已经开始运动了，所以可知：出现这种情况的错误操作是：先放开纸带后接通电源； ①. 由滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间可知：滑块通过光电门1的速度大于通过光电门2的速度，可得：气垫导轨左边高，右边低，为使气垫导轨水平，应该调节P使轨道左端降低一些，故选B， ②.若滑块从光电门1到光电门2的运动过程中，钩码、滑块和遮光条组成的系统机械能守恒，则有：， 由于造成滑块运动过程损失机械能的原因是要克服空气阻力做功，根据甲图可知：保持其他条件不变，只调整光电门2位置，使L逐渐增大，结果表明，平均空气阻力f随L增大而增大，究其本质，根据匀变速直线运动规律： ，可知L越大，末速度越大，整个过程的平均速度为，也会越大，这说明空气阻力与速度有关。 12.【答案】解：质量为的物体在地球表面有 解得：； 椭圆轨道Ⅱ的半长轴： 由开普勒第三定律有： 解得 则卫星由A点运行到B点的最短时间t为：。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 13.【答案】解：设B、C两点的电势分别为和，则 代入数据解得， 如图所示，AC中点D的电势与B点电势相同，BD为等势面，过 A点作BD的垂线必为电场线，方向从高电势指向低电势，所以斜向右下方。 匀强电场的场强 代入数据解得：  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 14.【答案】解：汽车以最大速度行驶时，牵引力与所受阻力大小相等，有  解得 设汽车匀加速运动的牵引力为F，末速度为，则 代入数据解得 设此时的牵引力为，则    解得 汽车在时间内由动能定理有 代入数据解得  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 15.【答案】解： 由题意，设小球做减速运动的加速度大小为 a， 则 又 联立解得： 设小球在点的速度为，则 由动能定理有 解得 设小球在处有最小速度时，对应处有压力的最小值，则 研究小球从运动到，运用动能定理有： 在点运用向心力公式有 联立解得： 由牛顿第三定律得： 由图像纵截距得：，求得 当时：，解得。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$