湖北省黄冈市蕲春县第一高级中学2024-2025学年高一下学期5月月考物理试卷

湖北省黄冈市蕲春县第一高级中学2024-2025学年高一下学期5月月考物理试卷 （考试范围：必修二万有引力，机械能，必修三静电场） 一、单选题（每题4分，共28分） 1．如图所示，物体在力F的作用下在水平面发生了一段位移x，三种情形下力F和位移x的大小都是一样的。角的大小、物体运动方向如图。下列说法正确的是（　　） A．甲、丙两种情形下，力F做功的大小相等 B．甲、乙两种情形下，力F都做负功 C．乙、丙两种情形下，力F都做正功 D．不知道地面是否光滑，无法判断F做功的大小关系 2．如图所示，运动员把质量为的足球（可视为质点）从水平地面踢出后，某人观察它在空中的飞行情况。据观察，足球上升的最大高度为，在最高点的速度为，选择水平地面为参考面，空气阻力不可忽略。下列说法正确的是（　　） A．足球在最高点的机械能为 B．足球上升过程中重力做功为 C．运动员踢球时对足球做的功大于 D．足球刚落回到水平地面时的动能大于 3．如图所示，真空中电荷量为-q（q>0）的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，静电力常量为k，下列说法中正确的是（　　） A．带电薄板产生的电场在图中A点的电场强度大小为 B．带电薄板产生的电场在图中B点的电场强度大小为0 C．图中B点的电场强度大小为 D．图中B点的电场强度方向沿着AB连线指向A 4．如图，A、B为一对等量同种负电荷连线上的两点（其中B为中点），C为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为q的正点电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，则这三点的场强E、电势及该电荷在这三点的电势能的比较一定正确的是（    ）   A． B． C． D． 5．一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中段是关于直线对称的曲线，段是直线，则下列说法正确的是（　　） A．处电场强度最小，但不为零 B．~ 段电场强度大小方向均不变，为一定值 C．粒子在0~段做匀变速运动，~段做匀速直线运动 D．在0、、、处电势、、、的关系为 6．某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点，下列说法错误的是（　　） A．粒子带负电荷 B．M点的电场强度比N点的小 C．粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D．粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 7．如图所示，甲、乙两种粗糙面不同但高度相同的传送带，倾斜于水平地面放置．以同样恒定速率v向上运动．现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在A处，小物体在甲传送带上到达B处时恰好达到传送带的速率v；在乙传送带上到达离B竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v。已知B处离地面高度为H，则在物体从A到B的运动过程中(　　) A．两种传送带对小物体做功相等 B．将小物体传送到B处，两种传送带消耗的电能相等 C．两种传送带与小物体之间的动摩擦因数甲的大 D．将小物体传送到B处，两种系统产生的热量相等 二、多选题（每题4分，共12分） 8．太阳系中，海王星是离太阳最远的一颗行星，它的质量是地球的17倍，半径是地球的4倍。海王星的公转轨道半径是地球公转轨道半径的30倍，则以下说法正确的是（    ） A．绕海王星表面做圆周运动的宇宙飞船，其运行速度约为 B．海王星表面的重力加速度约为 C．海王星的公转周期约为120年 D．地球绕太阳转动时所受万有引力为海王星的倍 9．如图所示，轻杆长为，在杆的、两端分别固定质量均为的球和球，杆上距球为处的点装在光滑的水平转动轴上，外界给予系统一定的能量后，杆和球在竖直面内转动．在转动的过程中，忽略空气的阻力．若球运动到最高点时，球对杆恰好无作用力，则下列说法正确的是 A．球转到最低点时，其速度为 B．球在最低点时速度为 C．球在最高点时，杆对水平轴的作用力为 D．球在最高点时，杆对水平轴的作用力为 10．如图，在竖直放置的无限大平行金属板间用长为1.4m的轻质柔软绝缘的细线拴一质量为、电荷量为的带电小球（可视为点电荷），细线的上端固定于O点，开关S闭合稳定时小球静止在板间的A点，细线与竖直方向成夹角，A点距右极板的距离为0.15m，且左极板接地，其中，则下列说法正确的是（    ） A．小球带负电荷 B．将的滑片向右移，细线与竖直方向的夹角将变小 C．将绝缘细线剪断，小球将做曲线运动，经0.2s打到右极板上 D．S断开后，将右极板向右平移少许，A点电势不变 三、实验题（每空2分，共16分） 11．在“验证机械能守恒定律”实验中： （1）甲同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图所示。下列说法正确的是 。 A．实验前必需用天平测出重物的质量    B．打点计时器应接低压直流电源 C．实验时先通电，稳定后再释放纸带    D．重锤释放位置应靠近打点计时器 （2）该同学选取了如图所示的一条纸带，O点是重锤开始下落时打出的点，A、B、C是按打点先后顺序选取的三个计数点。通过测量得到O、A间距离为，O、B间距离为，O、C间距离为。已知计数点A、B间和B、C间的时间间隔均为T，重锤质量为m，当地重力加速度为g。从重锤开始下落到打点计时器打B点的过程中，重锤动能的增加量 。如果与近似相等，则可验证机械能守恒（用题目中所测量和已知量表示）。 （3）乙同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。如图所示，将拉力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在拉力传感器上的O点。将小球拉至细线与竖直方向成角处无初速度释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F。已知小球的质量为m，重力加速度为g。当约为 时，可说明小球摆动过程中机械能守恒。 12．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。 （1）如图（a）所示，若单刀双掷开关S与“1”端相接时电容器C的上极板带的电荷量，则电容器C储存的电荷量为 （填“Q”、“2Q”或“零”）。    （2）一同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是 。（填正确答案标号） A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定 B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定 C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭 （3）将电阻箱的阻值调为（），再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为 （填“”或“”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的 （填“电压”或“电荷量”）。    （4）通过研究电容器的电容C、两极板间的电压U和储存的电荷量Q，电容器储存的电能表达式可能是 A．　　B．　　C．　　D． 四、解答题（13题12分，14题15分，15题17分） 13．如图，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R=0.4m，一个质量为m=0.05kg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一向右速度后脱离弹簧，它经过B点的速度为vB=10m/s，之后沿半圆形导轨运动，到达C点时速度为vC=2m/s，重力加速度为g=10m/s2。求： （1）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克服阻力所做的功。 14．如图所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，质量均为0.1g，分别用10cm长的绝缘轻线悬挂于绝缘天花板的一点，当平衡时B球偏离竖直方向，A竖直悬挂且与绝缘墙壁接触（重力加速度为，）。求： (1)每个小球的带电量； (2)竖直墙壁对A球的弹力大小； (3)两条细线的拉力大小。 15．如图甲，某装置由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为u，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。则： （1）求电子进入圆筒1时的速度v1，并分析电子从圆板出发到进入圆筒2过程中的运动形式； （2）第n个金属圆筒的长度应该是多少？ （3）若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，且每个圆筒间的间隙距离均为d，在保持圆筒长度、交变电压的变化规律和（2）中相同的情况下，该装置能够让电子获得的最大速度是多少？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．A【详解】甲图中力F做功 乙图中力F做功 丙图中力F做功 则甲、丙两种情形下，力F做功的大小相等，甲、丙两种情形下，力F都做正功，乙中情况下力F做负功。 故选A。 2．C【详解】A.足球在最高点的机械能为 代入数据得故A错误； B.足球上升过程中重力做功为故B错误； C.由于空气阻力不可忽略，由能量守恒知运动员踢球时对足球做的功大于100J，故C正确； D.若忽略空气阻力，足球在空中运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，足球刚落回到水平地面时的动能等于100J，由于空气阻力存在，对足球做负功，则足球刚落回到水平地面时的动能小于100J，故D错误。故选C。 3．C【详解】A． 由于A点的电场强度为0，是合电场强度为0，即带电薄板产生的电场在图中A点的电场强度大小与点电荷在A点的电场强度大小相等，方向相反，所以带电薄板产生的电场在图中A点的电场强度大小为所以A错误； B．由对称性可知，带电薄板产生的电场在图中B点的电场强度大小等于带电薄板产生的电场在图中A点的电场强度大小，有所以B错误； CD．带电薄板产生的电场在图中B点的电场强度大小等于，方向由A指向B，点电荷在B点的电场强度大小为其方向由A指向B，则图中B点的电场强度大小为 图中B点的电场强度方向沿着AB连线指向B，所以C正确；D错误；故选C。 4．D【详解】AB．两个等量同种电荷，它们在点B处产生的电场强度大小相等，方向相反，互相抵消，则中点B的场强为零，由A到B电场强度逐渐减小；由B点向中垂线的两侧电场强度是先增大后减小，故由B到C的电场强度可能是先增大后减小，也可能是一直增大，无法确定C点的精确位置，故无法判断A和C的电场强度大小，故AB错误； CD．根据等量同种负电荷连线和中垂电场分布特点可知，中垂线上电场方向由C指向B，连线上电场方向由B指向A，由沿着电场线方向电势逐渐降低，可知 可知电荷量为q的正点电荷在这三点的电势能大小关系为故C错误，D正确。故选D。 5．B【详解】A．根据电势能与电势的关系 场强与电势的关系得 Ep-x图像切线的斜率等于，根据数学知识可知，x1处切线斜率为零，则x1处电场强度为零，A错误； BC．由图看出在0～x1段图像切线的斜率不断减小，由上式知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动。x1～x2段图像切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动。x2～x3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动， C错误B正确； D．0与x2处电势能相等，根据 可知0与x2处电势φ0、φ2的关系为 x1处电势能最小，因放置的负电荷，故电势最高，同理可知，x3处电势最小，即D错误。故选B。 6．A【详解】A．根据沿着电场线电势降低判断知，带电体为正电荷，又根据电场力指向轨迹的凹侧，判断该带电粒子带正电荷，故A错误； B．等差等势面越密集的地方场强越大，故M点的电场强度比N点的小，故B正确； D．粒子带正电，因为M点的电势大于在N点的电势，故粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，故D正确； C．由于带电粒子仅在电场作用下运动，电势能与动能总和不变，故可知当粒子的电势能大时动能小，故粒子在运动轨迹上到达最大电势处时动能最小，故C正确。本题选错误的，故选A。 7．A【详解】A．传送带对小物体做功等于小物块机械能的增加量，两种情况下物体动能的增加量相等，重力势能的增加量也相同，即机械能的增加量相等，根据功能关系知，两种传送带对小物体做功相等，故A正确； C．根据因乙物体的位移小，v相等，可知物体加速度关系，根据牛顿第二定律，有可得故C错误； D．由摩擦生热知甲图中则有 且乙图中且 解得，则有故D错误； B．根据能量守恒定律，电动机消耗的电能E电等于摩擦产生的热量Q与物块增加机械能之和，因物块两次从A到B增加的机械能相同，又因，所以将小物体传送到B处，两种传送带消耗的电能甲更多，故B错误。 故选A。 8．BD【详解】由题得、、。 A．根据万有引力提供向心力可得故A错误； B．根据万有引力与重力的关系可得接近，故B正确； C．根据开普勒第三定律可得故C错误； D.根据万有引力定律可得 即地球所受万有引力是海王星的倍，故D正确。故选BD。 9．AC【详解】A、球运动到最高点时，球对杆恰好无作用力，即重力恰好提供向心力，有，解得，由于、两球的角速度相等，而线速度之比等于半径之比，故此时的线速度为，由机械能守恒定律可知转到最低点时，选点为零势面，则有，解得 故选项A正确，B错误； CD、 球到最高点时，对杆无弹力，此时球受重力和拉力的合力提供向心力，有，解得，故杆对水平轴的作用力为1.5mg，故选项C正确，D错误．10．AD 【详解】A．由图可知，电容器左极板带负电，右极板带正电，电场向左，则小球带负电荷。故A正确； B．改变变阻器R1的电阻，不影响电容器电势差，则细线与竖直方向的夹角不变，故B错误； C．将绝缘细线剪断，小球所受重力与电场力的合力与绳拉力等大、反向，则小球做匀加速直线运动。故C错误； D．S断开后，电容器所带电荷量不变，根据，，解得 将右极板向右平移少许，电场强度不变。由于左极板接地，电势为零。且小球与左极板间距不变，则A点电势不变。故D正确。故选AD。 11． CD/DC 【详解】（1）[1]A．因为要验证，两边的质量可以消掉，所以可以不必测量质量，A错误； B．打点计时器应接交流电源，B错误； C．打点计时器实验时应先通电，稳定后再释放纸带，C正确； D．重锤释放位置应靠近打点计时器，D正确。故选CD。 （2）[2]B点的速度等于AC间的平均速度，为 故重锤动能的增加量为 （3）[3]若机械能守恒则有 在最低点拉力与重力的合力提供向心力联立可得 故当约为时，可说明小球摆动过程中机械能守恒。 12． C 电荷量 C 【详解】（1）[1]电容器的电荷量等于正极板所带的电量，故电容器C储存的电荷量为； （2）[2] 电容器充电完成后，开始时两极板电量较多，电势差较大，当闭合“2”接入小灯泡，回路立即形成电流，灯泡的迅速变亮；随着时间的积累，两极板电量变少，电势差变小，流过灯泡的电流减小，直至两极板电荷量为零不带电，则无电流流过小灯泡，即熄灭。故选C。 （3）[3] 开始充电时两极板的不带电，两极板电势差为零，设电源内阻为，则开始充电时有 由图像可知开始充电时实线的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱阻值为； [4]图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线，故曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量。 （4）[5] A．根据 可知能量的单位为，的单位为，故A错误； B．的单位为，故B错误； C．的单位为，故C正确； D．的单位为，故D错误。故选C。 13．（1）2.5J；（2）2J 【详解】（1）根据能量守恒，弹簧压缩至A点时的弹性势能 （2）根据动能定理代入数据得阻力所做的功 所以物体沿半圆形导轨运动过程中克服阻力所做的功为2J。 14．(1)；(2)； (3) ， 【详解】(1)据题意，对B球受力分析，由库仑定律得： 解得 (2)对A球受力分析如图 则根据共点力平衡条件可得 (3)竖直细绳拉力为 倾斜细绳拉力为 15．（1）；电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒1做匀速直线运动，在圆筒1、2之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒2再做匀速直线运动；（2）；（3） 【详解】（1）根据动能定理解得 电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒1，筒内场强为0，电子不受外力做匀速直线运动，在圆筒1、2之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒2再做匀速直线运动。 （2）设电子进入第个圆筒后的速度为v，根据动能定理有得 第个圆筒的长度为 （3）由于保持圆筒长度、交变电压的变化规律和（2）中相同，若考虑电子在间隙中的加速时间，则粒子进入每级圆筒的时间都要比（2）中对应的时间延后一些，如果延后累计时间等于，则电子再次进入电场时将开始减速，此时的速度就是装置能够加速的最大速度。由于两圆筒间隙的电场为匀强电场，间距均相同，则电子的加速度为 ；；；则 累计延后时间为，则电子的加速时间为，所以电子的最大速度为可得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$