精品解析：北京市第二十中学2022-2023学年高一下学期期末物理试题

北京市第二十中学2022-2023学年第二学期期末考试试卷 高一物理 （时间：90分钟 满分：100分） 一、本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。 1. 以下实例中不是利用反冲现象的是 A. 当枪发射子弹时，枪身会同时向后运动 B. 乌贼向前喷水从而使自己向后游动 C. 火箭中的火药燃烧向下喷气推动自身向上运动 D. 战斗机在紧急情况下抛出副油箱以提高机身的灵活性 2. 物体做自由落体运动，在下落的第1s末和第3s末，重力的瞬时功率之比为（　　） A. B. C. D. 3. 真空中有两个静止点电荷，它们之间的静电力大小为，若将它们各自的电量都增大到原来的2倍，同时将它们的间距增大到原来的4倍，则静电力大小将变为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，真空中等量异种点电荷放置在M、N两点，在MN的连线上有关于O点对称点a、c，MN连线的中垂线上有关于O点对称点b、d，则下列说法正确的是（　　） A. a点场强与c点场强不相同 B. a点电势一定小于c点电势 C. 负电荷在c点电势能一定大于在a点电势能 D. 正电荷从d点移到b点电场力一定不做功 5. 2021年2月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 天问一号从调相轨道进入停泊轨道时，需在P点处点火加速 B. 天问一号在调相轨道上运行周期比在停泊轨道上的大 C. 在停泊轨道上，天问一号在P点的加速度比在N点的小 D. 在停泊轨道上，天问一号在P点时的线速度比N点的小 6. 在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，各小球的落地点如图所示，关于这个实验，下列说法正确的是（　　） A. 入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球 B. 每次都要使入射小球从斜槽，上不同的位置滚下 C. 要验证的表达式是m1·ON=m1·OM+m2·OP D. 要验证的表达式是m1·OP=m1·OM+m2·ON 7. 高空坠物很危险。一块质量为0.1kg的橡皮泥被团成小球状，从20m高的楼上掉下，落在坚硬的水泥地上，变成薄片状。若橡皮泥与地面的作用时间约0.01s，，则地面受到的平均冲力最接近（　　） A 2N B. 20N C. 200N D. 2000N 8. 将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（　　） A. B. C. D. 9. 如图所示，可视为质点的、质量为m的小球，在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，重力加速度为g。下列有关说法中正确的是（　　） A. 小球在圆心上方管道内运动时，对外壁一定有作用力 B. 小球能够到达最高点时的最小速度为 C. 小球达到最高点的速度是时，球受到的合外力为零 D. 若小球在最高点时速度大小为2，则此时小球对管道外壁的作用力大小为3mg 10. 工业生产中，常常利用弹簧装置与粘稠的油液配合，起到缓冲作用。如图所示，一轻弹簧下端固定在油缸上，竖直轻杆穿过竖直轻弹簧，杆的上端连一轻质水平工作台，杆的下端连一轻质薄圆盘。圆盘浸没在粘稠的油液中，当圆盘在竖直方向以速度v运动时，其所受液体阻力大小为f=bv（其中b仅与油液的粘性有关，粘性越大，b越大），方向与运动方向相反。现将一木块无初速放置在工作台上，工作台下降一定高度后重新静止。已知下降过程中，弹簧处在弹性限度内，圆盘没有达到油缸底部，不计空气阻力。某次检修后，油缸内换成了粘性更大的油液，其他条件不变。下列说法正确的是（　　） A. 木块最终停止的位置更低 B. 木块的机械能减少量相同 C. 重力对木块所做的功减小 D. 液体阻力对圆盘所做的功增大 二、多选题（共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的。全部选对得3分，选不全得2分，有选错或不答得0分。） 11. 如图所示，用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带电金属球靠近金属网，则下列说法正确的是（ ） A. 箔片张开 B. 箔片不张开 C. 金属球带电电荷足够大时才会张开 D. 金属网罩内部电场强度为零 12. 如图所示，真空中某点固定一带电的点电荷，图中虚线为一组相同间距相等的同心圆，圆心与该点电荷重合．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为该粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点，则该粒子（ ） A. 带正电 B. 在c点受力最大 C. 在b点的电势能大于在c点的电势能 D. 由a点到b点的动能变化小于由b点到c点的动能变化 13. 在倾角为θ的斜面上以速度v水平抛出一球，当球与斜面的距离最大时，下列说法中正确的是（已知重力加速度为g）（　　） A. 球与斜面距离最大时，小球速度方向与斜面垂直 B. 球与斜面距离最大时，小球速度为 C. 球与斜面距离最大时，小球飞行时间为 D. 球与斜面距离最大时，小球飞行的水平距离为 14. 如图所示，两个皮带轮在电机的带动下顺时针转动，带动水平传送带以不变的速率运行。将质量为的物体A（可视为质点）轻轻放在传送带左端，经时间后，A的速度变为v，再经过相同时间后，到达传送带右端。则下列说法正确的是（　　） A. 物体A由传送带左端到右端的平均速度为4m/s B. 传送带对物体做功为16J C. 系统因摩擦而产生的热量为16J D. 因传送物块，电机额外输出的能量为48J 三、实验题（共2小题，共16分） 15. 电流传感器可以像电流表一样测量电流。它与计算机相连，能显示出电流随时间变化的I－t图像。某同学利用图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。 （1）先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。充满电的电容器上极板A带______电荷； （2）然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。 ①传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t图像，如图2所示。根据图像估算电容器放电过程释放的电荷量为______C；（结果保留两位有效数字） ②根据I－t图像，在图3中定性画出此过程电容器所带电荷量随时间变化的q－t图像___，并说明依据___。 16. 利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。 （1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电火花打点计时器、导线及开关外，在下列器材中。还必须使用的两种器材是________。 A．交流电源 B．刻度尺 C．直流电源 （2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。 A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量与势能变化量 C．速度变化量与高度变化量 （3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C。测得它们到起始点O的距离分别为。 已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量________，动能增加量________； （4）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，造成这个结果的原因是________。 A．利用公式计算重物速度 B．利用公式计算重物速度 C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D．没有采用多次实验取平均值的方法 （5）如图所示，利用重物由静止开始做自由下落各点的瞬时速度v和下落高度h的数据，绘制出的图像。请你说明如何利用图像判断该实验过程中机械能守恒________________。 四、计算题（本大题共5小题，17题6分，18题8分，19题8分，20题10分，21题10分，共42分）（解答应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的单位） 17. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，距火星表面的高度为h，周期为。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转的影响。求： （1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v； （2）火星的质量M； （3）火星表面的重力加速度的大小g。 18. 游乐场中过山车是一项富有刺激性的娱乐设施，一种弹射式过山车，其部分过程可抽象成如图所示模型：光滑水平轨道AB与固定在竖直面内的粗糙半圆形导轨BC在B点平滑相接，导轨半径为R。一个质量为m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，当它经过B点进入导轨瞬间导轨对它的支持力为其重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C。已知重力加速度g。求： （1）物块在B点时的速度大小； （2）物块从B至C克服阻力做的功； （3）物块离开C点后落回水平面时的动能。 19. 如图所示，在示波管中，质量为m，电荷量为-q的带电粒子从灯丝K射出（初速度不计），经加速电场U1（未知）加速，从AB板的中心S沿中心线KO射出时的速度大小为v，再经平行板电容器的偏转电场U2偏转后，又做一段匀速直线运动最后打到荧光屏上，显示出亮点C，已知平行板电容器的两极板间的距离为d，板长为l，偏转电场的右端到荧光屏的距离为L，不计带电粒子的重力。 （1）求加速电场的电压U1； （2）求带电粒子从偏转电场射出时的侧移量y和荧光屏上OC间的距离； （3）带电粒子从偏转电场射出时的侧移量y和偏转电压U2的比叫作示波器的灵敏度D，如何通过改变平行板电容器的l或d来提高示波器的灵敏度D。 20. 如图所示，质量的木板A在恒力F的作用下以速度向右做匀速直线运动，某时刻在其右端无初速度地放上一质量的小物块B。已知木板与地面间的摩擦因数，物块与木板间的摩擦因数。（物块可看作质点，木板足够长，取）试求： （1）放上物块后小物块和木板加速度； （2）放上物块后至木板停止运动这个过程中木板发生的位移大小； （3）物块与木板之间产生的摩擦热。 21. 碰撞是生活中常见的现象，某同学想对碰撞问题进行研究。 碰撞前 碰撞后 实验序号 1 0.90 0 0.30 1.20 2 0.73 0 0.24 0.97 3 081 0 0.27 1.08 （1）该同学在调平的气垫导轨上研究两个滑块的碰撞。让滑块A以某一速度与原来静止的滑块B发生正碰，已知A的质量为2m，B的质量为m。如图所示，滑块A的右端、滑块B的左端均装有弹簧圈，碰后A、B将分开且沿着相同方向运动。通过传感器分别测得两个滑块碰撞前后的速度如上面表格，该同学通过处理数据发现碰撞前后有，说明滑块的碰撞过程满足动量守恒定律，请根据牛顿运动定律和运动学公式推导。 （2）同时他还发现也成立，他认为这是一个运动的滑块与一个静止的滑块发生弹性碰撞的必然结果。请你分析说明该同学的观点是否正确。 （3）为了对碰撞进行深入研究，该同学查阅资料了解到以下信息： 不同材料制成的两个小球甲、乙，若碰撞前的速度分别为和，碰撞后的速度分别为和，把称为接近速度，把称为分离速度。研究发现碰撞后的分离速度与碰撞前的接近速度成正比，这个比值称为恢复系数，用e表示，即：。 请你根据以上信息结合碰撞的规律完成以下问题： 小球甲在光滑水平面上以一定的速度与原来静止的小球乙发生正碰，恢复系数为。若甲、乙两球的质量之比为，则碰后甲、乙两球速度的大小之比是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市第二十中学2022-2023学年第二学期期末考试试卷 高一物理 （时间：90分钟 满分：100分） 一、本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。 1. 以下实例中不是利用反冲现象的是 A. 当枪发射子弹时，枪身会同时向后运动 B. 乌贼向前喷水从而使自己向后游动 C. 火箭中的火药燃烧向下喷气推动自身向上运动 D. 战斗机在紧急情况下抛出副油箱以提高机身的灵活性 【答案】D 【解析】 【详解】A.当枪发射子弹时，枪身同时受到一个反向的力会向后运动，故A是反冲现象； B．乌贼向前喷水从而使自己受到一个向后的力，向后游动，故B是反冲现象； C．火箭中的火药燃烧向下喷气而自身受到一个向上的推力，推动自身向上运动，故C是反冲现象； D．战斗机抛出副油箱，质量减小，惯性减小，机身的灵活性提高，故D不是反冲现象． 故选D． 2. 物体做自由落体运动，在下落的第1s末和第3s末，重力的瞬时功率之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】第1s末速度与第3s秒末速度之比为 故第1s末速度与第3s秒末重力做功的瞬时功率之比为 故选B。 3. 真空中有两个静止点电荷，它们之间的静电力大小为，若将它们各自的电量都增大到原来的2倍，同时将它们的间距增大到原来的4倍，则静电力大小将变为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】变化前库仑力大小为 变化后库仑力大小为 故选C。 4. 如图所示，真空中等量异种点电荷放置在M、N两点，在MN的连线上有关于O点对称点a、c，MN连线的中垂线上有关于O点对称点b、d，则下列说法正确的是（　　） A. a点场强与c点场强不相同 B. a点电势一定小于c点电势 C. 负电荷在c点电势能一定大于在a点电势能 D. 正电荷从d点移到b点电场力一定不做功 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据等量异种电荷的场强分布特点可知a点场强与c点场强相同，故A错误； BC．由于M点处与N点处点电荷电性未知，故无法判断a点、c点电势高低，故无法判断负电荷在c点电势能与在a点电势能大小关系，故BC错误； D．根据等量异种电荷的电场线分布特点可知bd连线为等势线，故正电荷从d点移到b点电场力一定不做功，故D正确。 故选D。 5. 2021年2月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 天问一号从调相轨道进入停泊轨道时，需在P点处点火加速 B. 天问一号在调相轨道上运行周期比在停泊轨道上的大 C. 在停泊轨道上，天问一号在P点的加速度比在N点的小 D. 在停泊轨道上，天问一号在P点时的线速度比N点的小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．从调相轨道进入停泊轨道，需要做近心运动，因此P点处应减速，A错误； B．根据开普勒第三定律 可知，天问一号在调相轨道上的半长轴大，则天问一号在调相轨道上运行周期比在停泊轨道上的大，B正确； C．根据牛顿第二定律 可知，P点的加速度比在N点的大，C错误； D．在停泊轨道上运动过程中，P点是离火星最近的点，N点是离火星最远的点，所以经过P点时的线速度比N点大，D错误。 故选B。 6. 在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，各小球的落地点如图所示，关于这个实验，下列说法正确的是（　　） A. 入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球 B. 每次都要使入射小球从斜槽，上不同的位置滚下 C. 要验证的表达式是m1·ON=m1·OM+m2·OP D. 要验证的表达式是m1·OP=m1·OM+m2·ON 【答案】D 【解析】 【详解】A．为了让两个小球发生对心碰撞，两球的直径应相等，为了防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，A错误； B．为保证球每次碰撞前速度相等，每次应使入射小球从斜槽上同一位置由静止滚下，B错误； CD．没有放被碰球时，入射小球掉落在P位置，有被碰球时，入射球a落在M点，被碰球b落在N点，它们抛出点高度相同，它们在空中运动的时间相等，如果碰撞过程动量守恒，则 两边同时乘以时间，可得 即要验证的表达式 m1·OP=m1·OM+m2·ON C错误，D正确。 故选D。 7. 高空坠物很危险。一块质量为0.1kg的橡皮泥被团成小球状，从20m高的楼上掉下，落在坚硬的水泥地上，变成薄片状。若橡皮泥与地面的作用时间约0.01s，，则地面受到的平均冲力最接近（　　） A. 2N B. 20N C. 200N D. 2000N 【答案】C 【解析】 【详解】选取竖直向下为正方向，根据动量定理可得 结合由自由落体公式可得 联立解得 故选C。 8. 将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】在不考虑重力和空气阻力影响的情况下，火箭及燃料气体系统在点火喷气过程中动量守恒，设喷气后火箭获得的速度为v，并以v的方向为正方向，根据动量守恒定律有 解得 故D正确，ABC错误。 故选D。 9. 如图所示，可视为质点的、质量为m的小球，在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，重力加速度为g。下列有关说法中正确的是（　　） A. 小球在圆心上方管道内运动时，对外壁一定有作用力 B. 小球能够到达最高点时的最小速度为 C. 小球达到最高点的速度是时，球受到的合外力为零 D. 若小球在最高点时的速度大小为2，则此时小球对管道外壁的作用力大小为3mg 【答案】D 【解析】 【详解】AB．圆形管道内能支撑小球，小球能够通过最高点时的最小速度为0，此时对外轨道没有作用力。故AB错误； C．小球做曲线运动，合外力不为零。故C错误； D．设管道外壁对小球的弹力大小为，方向竖直向下。由牛顿第二定律得 代入解得 方向竖直向下。故D正确。 故选D。 10. 工业生产中，常常利用弹簧装置与粘稠的油液配合，起到缓冲作用。如图所示，一轻弹簧下端固定在油缸上，竖直轻杆穿过竖直轻弹簧，杆的上端连一轻质水平工作台，杆的下端连一轻质薄圆盘。圆盘浸没在粘稠的油液中，当圆盘在竖直方向以速度v运动时，其所受液体阻力大小为f=bv（其中b仅与油液的粘性有关，粘性越大，b越大），方向与运动方向相反。现将一木块无初速放置在工作台上，工作台下降一定高度后重新静止。已知下降过程中，弹簧处在弹性限度内，圆盘没有达到油缸底部，不计空气阻力。某次检修后，油缸内换成了粘性更大的油液，其他条件不变。下列说法正确的是（　　） A. 木块最终停止的位置更低 B. 木块的机械能减少量相同 C. 重力对木块所做的功减小 D. 液体阻力对圆盘所做的功增大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．当物块静止时，重力与弹簧弹力等大，则木块最终停止的位置不变，机械能减少量相同，A错误，B正确； C．由AB可知，重力对木块所做的功不变，液体阻力对圆盘所做的功不变，CD错误。 故选B。 二、多选题（共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的。全部选对得3分，选不全得2分，有选错或不答得0分。） 11. 如图所示，用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带电金属球靠近金属网，则下列说法正确的是（ ） A. 箔片张开 B. 箔片不张开 C. 金属球带电电荷足够大时才会张开 D. 金属网罩内部电场强度为零 【答案】BD 【解析】 【详解】ABC．用金属网把验电器罩起来，由于金属网罩的静电屏蔽，再使带电金属球靠近验电器，箔片不张开。故B正确；AC错误； D．静电屏蔽时，金属网罩内部电场强度为零。故D正确。 故选BD。 12. 如图所示，真空中某点固定一带电的点电荷，图中虚线为一组相同间距相等的同心圆，圆心与该点电荷重合．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为该粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点，则该粒子（ ） A. 带正电 B. 在c点受力最大 C. 在b点的电势能大于在c点的电势能 D. 由a点到b点的动能变化小于由b点到c点的动能变化 【答案】AC 【解析】 【详解】试题分析：根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在a→b→c的过程中，一直受静电斥力作用，根据同性电荷相互排斥，故粒子带正电荷，A正确；点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大，场强越小，粒子在C点受到的电场力最小，B错误；根据动能定理，粒子由b到c，电场力做正功，动能增加，故粒子在b点电势能一定大于在c点的电势能，C正确；a点到b点和b点到c点相比，由于点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大，场强越小，a到b间电势差大于b和c间的电势差，电场力做功为多，动能变化也大，D错误；故选AC． 考点：电势能、动能定理的应用． 【名师点睛】电场线与等势面垂直．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，沿电场线的方向，电势降低，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加． 13. 在倾角为θ的斜面上以速度v水平抛出一球，当球与斜面的距离最大时，下列说法中正确的是（已知重力加速度为g）（　　） A. 球与斜面距离最大时，小球速度方向与斜面垂直 B. 球与斜面距离最大时，小球的速度为 C. 球与斜面距离最大时，小球飞行时间为 D. 球与斜面距离最大时，小球飞行的水平距离为 【答案】BC 【解析】 【分析】小球做平抛运动，当速度方向与斜面方向平行时，距离斜面最远，根据平行四边形定则求出质点距离斜面最远时的速度的竖直分速度，结合速度时间公式求出运动的时间，再求解水平距离． 【详解】小球做平抛运动，当小球速度与斜面方向平行时，距离斜面最远，此时速度与水平方向的夹角为θ，根据平行四边形定则可得此时的速度：，故A错误，B正确；竖直分速度vy=vtanθ，根据vy=gt，可得飞行时间，故C正确；球与斜面距离最大时，小球飞行的水平距离：，故D错误．所以BC正确，AD错误． 【点睛】本题主要考查了平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道速度方向与斜面平行时，距离斜面最远． 14. 如图所示，两个皮带轮在电机的带动下顺时针转动，带动水平传送带以不变的速率运行。将质量为的物体A（可视为质点）轻轻放在传送带左端，经时间后，A的速度变为v，再经过相同时间后，到达传送带右端。则下列说法正确的是（　　） A. 物体A由传送带左端到右端的平均速度为4m/s B. 传送带对物体做功为16J C. 系统因摩擦而产生的热量为16J D. 因传送物块，电机额外输出的能量为48J 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由题意可知物体先做加速运动，与传送带共速后做匀速运动，则物体位移 故物体A由传送带左端到右端的平均速度 故A错误； B．由能量守恒可知传送带对物体做功 故B正确； C．物体加速过程，对物体，根据牛顿第二定律有 系统因摩擦而产生的热量 联立解得 故C正确； D．由能量守恒可知因传送物块，电机额外输出的能量为 故D错误。 故选BC。 三、实验题（共2小题，共16分） 15. 电流传感器可以像电流表一样测量电流。它与计算机相连，能显示出电流随时间变化的I－t图像。某同学利用图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。 （1）先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。充满电的电容器上极板A带______电荷； （2）然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。 ①传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t图像，如图2所示。根据图像估算电容器放电过程释放的电荷量为______C；（结果保留两位有效数字） ②根据I－t图像，在图3中定性画出此过程电容器所带电荷量随时间变化的q－t图像___，并说明依据___。 【答案】 ①. 正 ②. ③. ④. 放电时电容器带电量减少，电流也减小 【解析】 【详解】（1）[1]电容器A板与电源正极连接，充满电的电容器上极板A带正电荷； （2）①[2]根据 可知，I－t图像中图线与坐标轴所围面积即为放电过程释放的电荷量，图像中一个小格的面积为 图线所围面积约为40个格，则放电过程释放的电荷量约为 ②[3][4]放电过程中，电容器带电量减少，由I－t图像可知电流也减小，所以q－t图像的斜率减小，则q－t为 16. 利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。 （1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电火花打点计时器、导线及开关外，在下列器材中。还必须使用的两种器材是________。 A．交流电源 B．刻度尺 C．直流电源 （2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。 A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量与势能变化量 C．速度变化量与高度变化量 （3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C。测得它们到起始点O的距离分别为。 已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量________，动能增加量________； （4）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，造成这个结果的原因是________。 A．利用公式计算重物速度 B．利用公式计算重物速度 C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D．没有采用多次实验取平均值的方法 （5）如图所示，利用重物由静止开始做自由下落各点的瞬时速度v和下落高度h的数据，绘制出的图像。请你说明如何利用图像判断该实验过程中机械能守恒________________。 【答案】 ①. AB##BA ②. A ③. ④. ⑤. C ⑥. 见解析 【解析】 【详解】（1）[1]电火花打点计时器工作时需要交流电源，实验中要得到重物下落的高度及计算打某点时重物的速度时要用刻度尽测量距离。 故选AB； （2）[2]为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量。 故选A； （3）[3]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量 [4]打B点时重物的速度为 动能增加量 （4）[5]AB．利用公式、计算重物速度时都认为机械能守恒，则重力势能的减少量等于动能的增加量，故AB错误； C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响时，重力势能一部分会转化为内能，则重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确； D．采用多次实验取平均值的方法是为了减小偶然误差，故D错误。 故选C。 （5）[6]由机械能守恒可知 得 如果机械能守恒，则图像为过原点的一条直线且斜率为2g。 四、计算题（本大题共5小题，17题6分，18题8分，19题8分，20题10分，21题10分，共42分）（解答应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的单位） 17. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，距火星表面的高度为h，周期为。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转的影响。求： （1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v； （2）火星的质量M； （3）火星表面的重力加速度的大小g。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据 可得 （2）根据万有引力充当向心力可知 解得 （3）根据 解得 18. 游乐场中的过山车是一项富有刺激性的娱乐设施，一种弹射式过山车，其部分过程可抽象成如图所示模型：光滑水平轨道AB与固定在竖直面内的粗糙半圆形导轨BC在B点平滑相接，导轨半径为R。一个质量为m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，当它经过B点进入导轨瞬间导轨对它的支持力为其重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C。已知重力加速度g。求： （1）物块在B点时的速度大小； （2）物块从B至C克服阻力做的功； （3）物块离开C点后落回水平面时的动能。 【答案】（1） （2）05mgR （3）2.5mgR 【解析】 【小问1详解】 设物块在B点时的速度大小为，物块在B点，根据牛顿第二定律有 由题意可知它经过B点进入导轨瞬间导轨对它的支持力 联立解得 【小问2详解】 设物块从B至C克服阻力做的功为，由于物块恰能到达最高点C，则在C点有 解得 从A到B，由动能定理有 联立解得 【小问3详解】 设物块离开C点后落回水平面时的动能为，根据动能定理有 联立解得 19. 如图所示，在示波管中，质量为m，电荷量为-q的带电粒子从灯丝K射出（初速度不计），经加速电场U1（未知）加速，从AB板的中心S沿中心线KO射出时的速度大小为v，再经平行板电容器的偏转电场U2偏转后，又做一段匀速直线运动最后打到荧光屏上，显示出亮点C，已知平行板电容器的两极板间的距离为d，板长为l，偏转电场的右端到荧光屏的距离为L，不计带电粒子的重力。 （1）求加速电场的电压U1； （2）求带电粒子从偏转电场射出时的侧移量y和荧光屏上OC间的距离； （3）带电粒子从偏转电场射出时的侧移量y和偏转电压U2的比叫作示波器的灵敏度D，如何通过改变平行板电容器的l或d来提高示波器的灵敏度D。 【答案】（1）；（2）；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）粒子在加速电场中加速，由动能定理可得 解得 （2）粒子在偏转电场中做类平抛运动，如图所示 垂直电场方向有 沿电场方向有 侧移量 联立解得 由几何关系可知 得荧光屏上间的距离 （3）该示波器的灵敏度 解得 则增加或者减小均可增加灵敏度 20. 如图所示，质量的木板A在恒力F的作用下以速度向右做匀速直线运动，某时刻在其右端无初速度地放上一质量的小物块B。已知木板与地面间的摩擦因数，物块与木板间的摩擦因数。（物块可看作质点，木板足够长，取）试求： （1）放上物块后小物块和木板加速度； （2）放上物块后至木板停止运动这个过程中木板发生的位移大小； （3）物块与木板之间产生的摩擦热。 【答案】（1）小物块加速度大小，方向水平向右；木板加速度大小，方向水平向左。 （2）52m （3）48J 【解析】 【小问1详解】 未放m前，对M，由平衡条件可知 放上m后，对m，由牛顿第二定律有 解得，方向水平向右。 对M有 联立解得，方向水平向左。 【小问2详解】 结合第（1）问可知，放上m后，m加速运动，M减速运动，设经过t共速，则有 联立解得 设此后二者能一起匀减速运动，则整体加速度大小 因为m、M间最大加速度 可知假设成立。则放上物块后至木板停止运动这个过程中木板发生的位移大小 【小问3详解】 从放上m到与M共速，其相对位移 则物块与木板之间产生的摩擦热 21. 碰撞是生活中常见的现象，某同学想对碰撞问题进行研究。 碰撞前 碰撞后 实验序号 1 0.90 0 0.30 1.20 2 0.73 0 0.24 0.97 3 0.81 0 027 1.08 （1）该同学在调平的气垫导轨上研究两个滑块的碰撞。让滑块A以某一速度与原来静止的滑块B发生正碰，已知A的质量为2m，B的质量为m。如图所示，滑块A的右端、滑块B的左端均装有弹簧圈，碰后A、B将分开且沿着相同方向运动。通过传感器分别测得两个滑块碰撞前后的速度如上面表格，该同学通过处理数据发现碰撞前后有，说明滑块的碰撞过程满足动量守恒定律，请根据牛顿运动定律和运动学公式推导。 （2）同时他还发现也成立，他认为这是一个运动的滑块与一个静止的滑块发生弹性碰撞的必然结果。请你分析说明该同学的观点是否正确。 （3）为了对碰撞进行深入研究，该同学查阅资料了解到以下信息： 不同材料制成的两个小球甲、乙，若碰撞前的速度分别为和，碰撞后的速度分别为和，把称为接近速度，把称为分离速度。研究发现碰撞后的分离速度与碰撞前的接近速度成正比，这个比值称为恢复系数，用e表示，即：。 请你根据以上信息结合碰撞的规律完成以下问题： 小球甲在光滑水平面上以一定的速度与原来静止的小球乙发生正碰，恢复系数为。若甲、乙两球的质量之比为，则碰后甲、乙两球速度的大小之比是多少？ 【答案】（1）见解析 （2）不正确，过程见解析 （3）2:1 【解析】 【小问1详解】 对滑块A、B碰撞过程，A受B的力，B受A的力，根据牛顿第三定律有，对A有 对B有 联立整理得 【小问2详解】 若A、B发生弹性碰撞，则需满足动量守恒、机械能守恒，即有， 联立整理得， 联立以上整理得 【小问3详解】 设小球甲、乙质量分别为，根据动量守恒有 因为恢复系数为 因为 联立解得碰后甲、乙两球速度的大小之比 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $