精品解析：上海市华东师范大学第二附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷

华东师大二附中2024学年第二学期期末考试卷 高一 物理 （考试时间：60分钟 卷面满分：100分） 特别提示： 1．本试卷标注“不定项”的试题，每小题有1~2个正确选项，漏选给一半分，错选多选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。 2．在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示，文字说明、公式、演算等。 3．除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取。 一、生活中的电学问题 现在的触摸屏主要利用了电容传感器，其上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，小极板与手指的凸凹部分形成大量的“小电容器”，由于凸凹部分与小极板的距离不同，所以这些“小电容器”的电容大小不同。 1. 手指凸起处“小电容器”的电容比凹处的______（A．大 B．小） 2. 判断戴上了棉线手套后，触摸屏是否还能正常工作，并说明理由____． 3. 如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b串联，横截面积之比。下列说法正确的是（ ） A. 两导线电阻之比为 B. 两导线中的电场强度之比为 C. 两导线的焦耳热功率之比为 D. 两导线两端电压之比为 4. 图中为手机闪光灯图线一部分虚线PQ为图线在P点处的切线，当小灯泡两端的电压为2.0V时，它的电阻约为______Ω。 5. 手机如果出现故障，需要拆机检测内部的电路板，此时的标准流程应为先戴上绝缘手套，这是因为（ ） A. 手机电路中的电流会流过人体，使人触电 B 弄脏电子元器件，使其失灵 C. 防止人身上的静电击坏电脑配件 6. 某熨斗的内部电路如图甲所示，其中M为的内部接线端子，旋钮有“高”、“中”、“低”、“关”四个挡，每个挡内部接线如图乙所示的四种方式，请把每一种挡位和乙图中的连线方式进行配对。 二、电场 7. 下列关于静电场的说法，请判断对错（A．正确。 B．错误） （1）电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹（ ） （2）电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面（ ） （3）电场定义式仅适用于点电荷产生的电场（ ） （4）点电荷仅在电场力作用下从静止释放，该点电荷的电势能将减小（ ） 8. 真空中有电荷量为和的两个点电荷，分别固定在x轴上和1处。设无限远处电势为0，请定性画出x轴上各点电势随x变化的图像（提示：图中为等量异种电荷的电势分布） 9. 如图所示，A、B、C三点都在匀强电场中，，，，一个带电荷量为的负电荷由A点移到B点，电势能增加，由B点移到C点，电场力做功。下列说法正确的是（ ） A. 电场强度方向沿着AB方向，由A指向B B. 该电场的场强为 C. A点的电势比B点的电势高3V D. 带电荷量为正电荷由C点移到A点，电势能减少 10. 我国古人最早发现了尖端放电现象，并将其用于生产生活，如许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻，一古塔顶端附近等势线分布如图所示，相邻等势线电势差相等，则a、b、c、d四点中电场强度最大的是（ ） A. a点 B. b点 C. c点 D. d点 11. 如图所示，均匀带正电半球壳在球心O处的电场强度大小为，现截去左边一小部分，截取面与底面的夹角为，剩余部分在球心O处的电场强度大小为（ ） A. B. C. D. 12. 喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上。已知两极板间的电压，两板的间距为，极板长度，一颗墨汁微滴的质量为，离开带电室时的速度为，带电量。极板距离纸的距离为，求 （1）墨汁微滴在偏转板间的运动时间t； （2）墨汁微滴自偏转板间的电场射出后，到达纸面时相对于原入射方向的偏移距离y。 （3）欲使纸上的字体放大10%，在其他条件不变的情况下，偏转板电压应该变化到多少。 三、生活中的动力学问题 13. 一物体在空中匀速下降时，不断变小的能量是（ ） A. 动能 B. 动能、重力势能 C. 重力势能、机械能 D. 动能、重力势能、机械能 14. 如图，一小球A从某高处由静止开始自由下落，选择不同平面为参考平面，下落过程中小球具有的能量及其变化情况如下表所示，请在表格中将未填写的数据补充完整。 所选择的参考平面 下落初始时刻的机械能 下落到地面时的机械能 下落到地面时的重力势能 下落过程中重力势能变化量 下落到地面时的动能 四楼地面 （1）______J （3）______J （4）______J 6J 一楼地面 7J （2）______J 0 15. 物体（在赤道上）落地之后随地球自转的向心加速度为a，要使此物体“飘”起来，则地球转动的角速度应为原来的（ ） A. B. C. D. 16. 如图所示，将完全相同的小球1、2、3分别从同一高度由静止释放（图甲和图丙）或平抛（图乙），其中图丙是一固定在地面上的光滑斜面，每个小球从开始运动到落地过程，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 小球3落地瞬间的重力的功率最小 B. 3个小球落地瞬间的速度大小相等 C. 该过程中，小球3的重力做功最多 D. 该过程中，3个小球的重力做功的平均功率相等 17. 如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小不变。则： （1）重力功率______． A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 （2）阻力做功大小为______． 18. 一小球以速度竖直向上抛，设抛出位置为零势能面，则 （1）忽略空气阻力，当小球距离抛出位置距离为______时，小球的动能是其重力势能的一半。 （2）考虑空气阻力且阻力恒定，上升的最大高度为H（此时未知），在上升到离地面高度为h时，小球的动能是势能的2倍，在下落至离地高度h时，小球的势能是动能的2倍，则h等于（ ） A． B． C． D． 19. 小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，则： （1）重物匀速上升时速度为多大？ （2）若要用最短时间提升重物，定性画出物体运动的图像． （3）提升重物最短时间为多少？ 四、实验探究 20. 如图甲所示为利用传感器研究电容器的实验电路。 （1）要求电压表示数能从零开始逐渐增大，请将图甲中的电路连接完整______； （2）闭合开关S和，对电容器C充电，当充电完毕时电压表的示数；然后断开开关S，电容器通过电阻R放电，利用电流传感器得到放电电流I随时间t变化图像如图乙所示，可估算电容器充电完毕时所带电荷量______C，则该电容______F；（保留两位有效数字） （3）保持滑动变阻器的滑片位置不变，如果将电阻R更换为阻值更大的电阻，重做实验，电容器放电时的图像用虚线表示，与原来放电图像进行比较，可能正确的是______。 A. B. C. D. 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 华东师大二附中2024学年第二学期期末考试卷 高一 物理 （考试时间：60分钟 卷面满分：100分） 特别提示： 1．本试卷标注“不定项”的试题，每小题有1~2个正确选项，漏选给一半分，错选多选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。 2．在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示，文字说明、公式、演算等。 3．除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取。 一、生活中的电学问题 现在的触摸屏主要利用了电容传感器，其上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，小极板与手指的凸凹部分形成大量的“小电容器”，由于凸凹部分与小极板的距离不同，所以这些“小电容器”的电容大小不同。 1. 手指凸起处“小电容器”的电容比凹处的______（A．大 B．小） 2. 判断戴上了棉线手套后，触摸屏是否还能正常工作，并说明理由____． 3. 如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b串联，横截面积之比。下列说法正确的是（ ） A. 两导线电阻之比为 B. 两导线中的电场强度之比为 C. 两导线的焦耳热功率之比为 D. 两导线两端电压之比为 4. 图中为手机闪光灯图线一部分虚线PQ为图线在P点处的切线，当小灯泡两端的电压为2.0V时，它的电阻约为______Ω。 5. 手机如果出现故障，需要拆机检测内部的电路板，此时的标准流程应为先戴上绝缘手套，这是因为（ ） A. 手机电路中电流会流过人体，使人触电 B. 弄脏电子元器件，使其失灵 C. 防止人身上的静电击坏电脑配件 6. 某熨斗的内部电路如图甲所示，其中M为的内部接线端子，旋钮有“高”、“中”、“低”、“关”四个挡，每个挡内部接线如图乙所示的四种方式，请把每一种挡位和乙图中的连线方式进行配对。 【答案】1. A 2. 否 3. CD 4. 5. C 6. 为“关挡”，b为“低”挡，c为“中”挡，d为“高”挡 【解析】 【1题详解】 手指凸凹部分与小极板的距离不同，根据电容器公式， 故手指凸起处“小电容器”的电容比凹处的大。 【2题详解】 不能。棉线手套是绝缘体，故触摸屏不能正常工作。 【3题详解】 A．两段导线长度和材料相同、各自粗细均匀，横截面积之比，根据电阻定律，两导线电阻之比为，故A错误； BD．两导线串联，电流相等，根据，故两导线两端电压之比为，根据，故两导线中的电场强度之比为，故B错误，D正确； C．根据热功率公式，两导线的焦耳热功率之比为，故C正确。 故选CD。 【4题详解】 小灯泡两端的电压为2.0V时，电流为，根据欧姆定律，代入数据解得灯泡的电阻 【5题详解】 先戴上绝缘手套，是为了防止人身上的静电击坏电脑配件，故选C。 【6题详解】 中回路未闭合，故方式为“关挡”，b中总电阻，c中总电阻为，d中总电阻为 由公式可知，d为“高”挡，c方式为“中”挡，b方式为“低”挡。 二、电场 7. 下列关于静电场的说法，请判断对错（A．正确。 B．错误） （1）电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹（ ） （2）电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面（ ） （3）电场定义式仅适用于点电荷产生的电场（ ） （4）点电荷仅在电场力作用下从静止释放，该点电荷的电势能将减小（ ） 8. 真空中有电荷量为和的两个点电荷，分别固定在x轴上和1处。设无限远处电势为0，请定性画出x轴上各点电势随x变化的图像（提示：图中为等量异种电荷的电势分布） 9. 如图所示，A、B、C三点都在匀强电场中，，，，一个带电荷量为的负电荷由A点移到B点，电势能增加，由B点移到C点，电场力做功。下列说法正确的是（ ） A. 电场强度方向沿着AB方向，由A指向B B. 该电场的场强为 C. A点的电势比B点的电势高3V D. 带电荷量为的正电荷由C点移到A点，电势能减少 10. 我国古人最早发现了尖端放电现象，并将其用于生产生活，如许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻，一古塔顶端附近等势线分布如图所示，相邻等势线电势差相等，则a、b、c、d四点中电场强度最大的是（ ） A. a点 B. b点 C. c点 D. d点 11. 如图所示，均匀带正电半球壳在球心O处的电场强度大小为，现截去左边一小部分，截取面与底面的夹角为，剩余部分在球心O处的电场强度大小为（ ） A. B. C. D. 12. 喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上。已知两极板间的电压，两板的间距为，极板长度，一颗墨汁微滴的质量为，离开带电室时的速度为，带电量。极板距离纸的距离为，求 （1）墨汁微滴在偏转板间的运动时间t； （2）墨汁微滴自偏转板间的电场射出后，到达纸面时相对于原入射方向的偏移距离y。 （3）欲使纸上的字体放大10%，在其他条件不变的情况下，偏转板电压应该变化到多少。 【答案】7. ①. B ②. B ③. B ④. A 8. 见解析 9. C 10. C 11. B 12. （1）；（2）；（3） 【解析】 【7题详解】 （1）[1] 电场线是为了直观形象地描述电场分布，在电场中引入的一些假想的曲线，用疏密程度代表大小，曲线上每一点的切线方向为该点电场强度的方向，即带电粒子在电场中受力的方向与电场强度方向共线，并非运动轨迹，说法错误，故选B； （2）[2] 电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，说法错误，故选B； （3）[3] 电场定义式适用于任意电场，说法错误，故选B； （4）[4] 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，电场力做正功，则该点电荷的电势能将减小，说法正确，故选A。 【8题详解】 根据点电荷周围的电势公式，设x轴正半轴0~1之间存在电势为0的坐标为，则有 解得 设x轴正半轴存在电势为0的坐标为，则有 解得 即x轴正半轴电势为0的位置存在两个，分别为和 由于沿电场线方向电势逐渐降低，所以x轴正半轴电势最高的位置为；设x轴负半轴之间存在电势为0的坐标为，则有 解得（舍去） 设x轴负半轴存在电势为0的坐标为，则有 解得（舍去） 即x轴负半轴电势为0的位置不存在；由于沿电场线方向电势逐渐降低，所以x轴正半轴电势最高的位置为；大致图像如图所示 【9题详解】 C．负电荷由A点移到B点的过程中，电势能增加，根据电场力做功等于电势能的变化得，负电荷由A点移到B点的过程中，电场力做功为，A、B两点处的电势差 A点的电势比B点的电势高3V，故C正确； A．根据 B、C两点处电势相等，所以BC连线为等势线，电场强度方向沿方向，由A指向C，故A错误； B．根据， 联立得 故B错误； D．正电荷由C点移到A点的过程中，电场力做负功，电势能增加，故D错误。 故选C。 【10题详解】 在静电场中，等差等势线的疏密程度反映电场强度的大小。图中c点的等差等势线相对最密集，故该点的电场强度最大。 故选C。 【11题详解】 根据对称性，表面积较小的这部分球面上的电荷产生的电场在O处的电场强度E一定沿着角的角平分线向右下方，同理，表面积较大的部分球面上的电荷产生的电场在O处的电场强度一定沿着角的角平分线向左下方，两部分球面产生的电场在O点处的电场强度一定相互垂直，而均匀带电的半球壳的场强大小为，同理可以分析其场强方向，画出矢量图，如图所示 则剩余部分的电场强度大小为 故选B。 【12题详解】 （1）墨汁微滴在方向做匀直线运动，有 得   （2）偏转板间的电场强度 在垂直于方向，墨汁微滴做匀加速运动，设加速度为a，由牛顿第二定律得 墨汁微滴从偏转板间的电场射出时偏离原入射方向的距离 如图所示 得    （3）微滴从偏转板间的电场射出时垂直于v方向的分速度： 设微滴从偏转板间的电场射出时速度方向与原入射方向夹角为，有 从电场射出到打在纸上，微滴墨汁偏离原入射方向的距离 墨汁微滴从射入电场到打在纸上，偏离原入微方向的距离为 可得Y与U成正比，所以欲使纸上的字体放大10%，在其他条件不变的情况下，偏转板电压应该变化到 三、生活中的动力学问题 13. 一物体在空中匀速下降时，不断变小的能量是（ ） A. 动能 B. 动能、重力势能 C. 重力势能、机械能 D. 动能、重力势能、机械能 14. 如图，一小球A从某高处由静止开始自由下落，选择不同平面为参考平面，下落过程中小球具有的能量及其变化情况如下表所示，请在表格中将未填写的数据补充完整。 所选择的参考平面 下落初始时刻的机械能 下落到地面时的机械能 下落到地面时的重力势能 下落过程中重力势能变化量 下落到地面时的动能 四楼地面 （1）______J （3）______J （4）______J 6J 一楼地面 7J （2）______J 0 15. 物体（在赤道上）落地之后随地球自转的向心加速度为a，要使此物体“飘”起来，则地球转动的角速度应为原来的（ ） A. B. C. D. 16. 如图所示，将完全相同的小球1、2、3分别从同一高度由静止释放（图甲和图丙）或平抛（图乙），其中图丙是一固定在地面上的光滑斜面，每个小球从开始运动到落地过程，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 小球3落地瞬间的重力的功率最小 B. 3个小球落地瞬间的速度大小相等 C. 该过程中，小球3的重力做功最多 D. 该过程中，3个小球的重力做功的平均功率相等 17. 如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小不变。则： （1）重力的功率______． A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 （2）阻力做功大小为______． 18. 一小球以速度竖直向上抛，设抛出位置为零势能面，则 （1）忽略空气阻力，当小球距离抛出位置距离为______时，小球的动能是其重力势能的一半。 （2）考虑空气阻力且阻力恒定，上升的最大高度为H（此时未知），在上升到离地面高度为h时，小球的动能是势能的2倍，在下落至离地高度h时，小球的势能是动能的2倍，则h等于（ ） A． B． C． D． 19. 小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，则： （1）重物匀速上升时速度为多大？ （2）若要用最短时间提升重物，定性画出物体运动的图像． （3）提升重物的最短时间为多少？ 【答案】13. C 14. ①. ②. ③. ④. 15. B 16. A 17. ①. C ②. 18. ①. ②. D 19. （1） （2） （3） 【解析】 【分析】 【13题详解】 一物体在空中匀速下降时，动能不变、重力势能减小，根据机械能的概念可知机械能减小，故选C。 【14题详解】 [1]如果选取一楼地面为零势能面，小球下落到地面时的动能为，则机械能损失。 如果选取四楼地面为零势能面，则有 [2]下落到地面时的动能，则根据机械能的定义可得下落到地面时的重力势能为 [3]重力势能变化量与零势能面的选取无关，则重力势能变化量为 [4]如果选取一楼地面为零势能面，小球下落到地面时的动能为，则机械能损失，下落到地面时的机械能为 【15题详解】 物体在赤道上随地球自转时，有 物体随地球自转时，赤道上物体受万有引力和支持力，支持力等于重力，即 物体“飘”起来时只受万有引力，故 故 即当物体“飘”起来时，物体的加速度为 则有 解得 故选B。 【16题详解】 A．对小球1，根据动能定理可得 解得 对小球2，根据动能定理可得 解得 对小球3，根据动能定理可得 解得 落地瞬间重力的功率为 则对小球1有 对小球2有 对小球3有 所以落地瞬间重力的功率大小关系为 故A正确； B．由A可知落地瞬间速度大小关系为 故B错误； C．重力做功的特点与路径无关，只与初末位置的高度差决定，所以该过程重力做功 故C错误； D．全程重力做功的平均功率为 三个小球下落的时间关系为 所以全程重力做功的平均功率大小关系为 故D错误； 故选A。 【17题详解】 [1]最初，小球的速度为0，重力做功的功率为0；在摆动过程中，重力与小球的速度成锐角，功率不为0；在最低点，小球的速度与重力垂直，则重力做功的功率为0,。所以，重力做功的功率先增大后减小，故选C。 [2]空气阻力的大小不变，空气阻力的方向始终与速度方向相反，所以空气阻力对小球做功为 【18题详解】 [1]忽略空气阻力，小球的机械能守恒，有 解得 [2]设小球受到的阻力大小恒为，小球上升至最高点过程，由动能定理得 小球上升至离地高度处时速度设为，由动能定理得 又由题有 小球上升至最高点后又下降至离地高度处时速度设为，此过程由动能定理得 又由题有 以上各式联立解得 故选D。 【19题详解】 （1）当功率达到额定功率时，保持功率不变直到重物达到最大速度，然后做匀速运动，此时拉力 提升装置功率 联立解得 （2）重物受最大拉力开始加速时，根据牛顿第二定律得 解得 开始以最大拉力拉重物做匀加速上升，当功率达到额定功率时，保持功率不变直到重物达到最大速度，接着做匀速运动，最后以最大加速度做匀减速上升至平台速度刚好为零，画出重物运动图像如图所示 （3）重物在第一阶段做匀加速上升过程，当功率达到额定功率时，设重物的速度为，则有 解得 此过程中所用的时间和上升的高度分别为， 解得 重物以最大速度匀速时，速度为 重物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上升的高度分别为， 解得 设重物从匀加速结束到开始做匀减速运动所用的时间为t2，对该过程根据动能定理得 又 联立解得 故总时间为 【点睛】 四、实验探究 20. 如图甲所示为利用传感器研究电容器实验电路。 （1）要求电压表示数能从零开始逐渐增大，请将图甲中的电路连接完整______； （2）闭合开关S和，对电容器C充电，当充电完毕时电压表的示数；然后断开开关S，电容器通过电阻R放电，利用电流传感器得到放电电流I随时间t变化图像如图乙所示，可估算电容器充电完毕时所带电荷量______C，则该电容______F；（保留两位有效数字） （3）保持滑动变阻器的滑片位置不变，如果将电阻R更换为阻值更大的电阻，重做实验，电容器放电时的图像用虚线表示，与原来放电图像进行比较，可能正确的是______。 A. B. C. D. 【答案】（1） （2） ①. ②. （3）C 【解析】 【小问1详解】 要求电压表示数能从零开始逐渐增大，可知滑动变阻器需要分压式接法，则有电路连接图如图所示 【小问2详解】 [1] 由电流计算公式可知，图像与坐标轴所围面积表示电容器所带电荷量，由图乙可知，每个小方格的面积表示，可得 [2] 由电容的定义式可得电容器的电容 【小问3详解】 将电阻R更换为阻值更大的电阻，电容器放电时的图像用虚线表示，电容器所放电荷量不变，由于电阻值更大，因此最大放电电流比原来减小，放电时间增长。 故选C。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $