精品解析：浙江省金华市卓越联盟2024-2025学年高一下学期5月月考物理试题

2024学年第二学期高一年级5月四校联考 物理学科 试题卷 考生须知： 1．本卷满分100分，考试时间90分钟； 2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号（填涂）； 3．所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效； 选择题部分 一、选择题Ⅰ （本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 运载“嫦娥五号”探月卫星的火箭发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度 B. 航天员在“天和核心舱”里可以用弹簧测力计测物体重力 C. 某带电粒子带电量可能等于 D. 合力对物体不做功，则物体机械能守恒 【答案】A 【解析】 【详解】A．运载“嫦娥五号”探月卫星的火箭仍在地球引力范围内，发射速度需大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故A正确； B．天和核心舱处于完全失重状态，弹簧测力计无法通过形变测量重力（物体无拉力作用），故B错误； C．元电荷为1.6×10⁻¹⁹ C，所有电荷量必为其整数倍，2.4×10⁻¹⁹ C = 1.5e，非整数倍，故C错误； D．机械能守恒的条件是仅有保守力（如重力、弹力）做功，若合力不做功，可能存在非保守力（如摩擦力）做功导致机械能变化，例如匀速上升时机械能增加，故D错误。 故选A。 2. 如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为mg、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”（月球表面重力加速度为地球表面的）的感觉，若将人视为质点，工作人员和球心的连线与竖直方向的夹角为30°，则此时工作人员（　　） A. 受到的重力大小为mg B. 受到的合力大小为mg C. 对球面的作用力大小为mg D. 对球面的压力大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．工作人员的质量为m，则工作人员受到的重力为，故A错误； B．工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为0，故B错误； CD．由题意可知工作人员此时处于受力平衡状态，即所受合外力为零，则球面对人的作用力大小为 根据牛顿第三定律可知工作人员对球面的作用力大小为，由于工作人员受到的压力方向垂直于球面指向球心，而球面对工作人员的作用力方向竖直向上，所以球面对工作人员的作用力实际是球面对工作人员的压力以及对工作人员的摩擦力的合力，故工作人员对球面的压力大小为，故C正确，D错误。 故选C。 3. 在一次科学晚会上，某教师表演了一个“魔术”。在一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块金属片，把它们分别跟静电起电机的两极相连，如图甲。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。图乙为塑料瓶内俯视图。起电机摇动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 起电机使金属片和锯条带电的原理是感应起电 B. 瓶内形成的电场为匀强电场 C. 与锯条附近相比，金属片附近的气体分子更容易被电离 D. 若锯条接电源负极，金属片接正极，粉尘会被吸附到金属片上 【答案】D 【解析】 【详解】A．起电机使金属片和锯条带电的原理是接触起电，故A错误； BC．塑料瓶内存在的是辐条形的电场属于非匀强电场，且锯条附近的电场线密集，电场强度较大，锯条附近的气体分子更容易被电离，故BC错误； D．根据静电场的原理，由于锯条附近场强较大，则在锯条附近空气被电离成正离子和负离子，负离子在电场力作用下，向正极移动时，碰到烟尘使它带负电，带电烟尘在电场力作用下，向正极（金属片）移动，烟尘最终被吸附到金属片上，故D正确。 故选D。 4. 2024年4月26日，神舟十八号载人飞船与中国天宫空间站天和核心舱对接形成组合体，可近似认为天宫空间站在距离地面的高度约为400km的圆轨道上做匀速圆周运动。神舟十八号飞船3名航天员在轨驻留192天，期间进行了2次出舱活动，出舱活动期间，航天员相对天宫空间站处于静止状态。11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十八号飞船飞行任务取得圆满成功。已知地球半径为6400km，不考虑地球自转，地球表面的重力加速度约为9.8m/s2，则下列说法正确的是（ ） A. 出舱活动期间，航天员受到的合外力为0 B. 空间站运行速度大小为8.0km/s C. 空间站运行的向心加速度大小约为8.7m/s2 D. 空间站的线速度小于位于地球表面赤道上物体的线速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．出舱活动期间，航天员与空间站共同绕地球做匀速圆周运动，其合外力提供向心力，不为零。故A错误； B．第一宇宙速度（7.9km/s）是近地轨道的最大环绕速度。空间站轨道半径大于地球半径，运行速度应小于7.9km/s，而8.0km/s超过该值。故B错误； C．由， 解得向心加速度 代入数据得，故C正确； D．地球赤道上物体的线速度由自转产生，约为 而空间站轨道速度约为，远大于465m/s，故D错误。 故选C。 5. 如图甲所示，O、M、N为一条电场线上的三个点，已知OM=MN。一正电荷从O点由静止释放，仅在电场力作用下沿直线经M点向N点运动，该电荷运动过程中动能Ek随移动距离x的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 该电场可能是匀强电场 B. M点的电势高于N点电势 C. 该电荷在M点的电势能小于在N点的电势能 D. 在OM段与在MN段电场力对该电荷做的功相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据因图像的斜率减小，可知所受电场力减小，场强减小，即该电场不可能是匀强电场，A错误； BC．从M到N动能增加，电场力做正功，电势能减小，该电荷在M点的电势能大于在N点的电势能；因电荷带正电，可知场强方向由M到N，沿电场线电势逐渐降低，可知M点的电势高于N点电势，B正确，C错误； D．因从O到N场强减小，则根据W=Eqx可知，在OM段电场力对该电荷做的功比在MN段电场力做功大，D错误。 故选B。 6. 图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则 （　　） A. 极板间电势差减小 B. 电容器的电容增大 C. 极板间电场强度增大 D. 电容器储存能量增大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据，可得当极板间距增大时电容减小，由于电容器的带电量不变，故极板间电势差增大，故AB错误； C．根据得 故场强不变，故C错误； D．移动极板的过程中要克服电场力做功，故电容器储存能量增大，故D正确。 故选D。 7. 如图为竖直面内一半径为R的固定半圆轨道，AC为直径，B为轨道的最低点。一质量为m的小物块从A点沿轨道无初速度滑下，经过B点时的速度大小为。不计空气阻力，重力加速度大小为g。则小物块（　　） A. 运动到B点时加速度指向圆心 B. 从A点到B点的过程中机械能守恒 C. 经过B点时对轨道的压力大小为2mg D. 经过B时处于失重状态 【答案】C 【解析】 【详解】AB．设最低点为零势能面，则物块在A点时，物体的机械能为 物块在B点时，物体的机械能为 所以从A到B的过程中，物体机械能不守恒。由上分析可知物体受摩擦力作用。故在B点时，物体的加速度方向为向心加速与水平向左的法向加速度的合加速度方向，故B点时，物体加速度不指向圆心。故AB错误； CD．物体在B点时，由牛顿第二定律可得 带入数据可得 所以支持力大于重力，物体处于超重状态。故C正确，D错误。 故选C。 【点睛】做圆周运动物体加速度不一定指向圆心，只有法向加速度为零时，才会指向圆心。 8. 如图所示，带箭头的线为电场线，与之垂直的线是一组等差等势线，相邻等势线间的电势差为20V，电子以60eV的初动能从B点开始运动，若规定A点所在的等势线的电势为0，电子运动过程能经过C点，下列说法正确的是（　　） A. 电子一定能经过A点所在等势线 B. 电子运动到C点时的动能为40eV C. 电子在A点的加速度小于B点的加速度 D. 电子从B点运动到C点电场力做功20eV 【答案】B 【解析】 【详解】A．电子从B点出发时，初速度方向未知，其运动轨迹由初速度方向和电场力方向共同决定。尽管电子有的初动能，但由于初速度方向不确定，在电场力的作用下，电子的运动轨迹是曲线，可能还没到达A点所在等势线，电子就返回了，故无法确定电子一定能经过A点所在等势线，A错误； BD．等差等势线相邻电势差为20V，电子能经过C点。设B、C两点电势差为 电场力做功 由动能定理知 解得，故B正确，D错误； C．电场线疏密表示电场强度大小，电场线越密，场强越大，加速度越大。由图可知，A点电场线比B点密集，故，，C错误； 故选B。 9. 一种新车从研发到正式上路，要经过各种各样的测试，其中一种是在专用道上进行起步过程测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程速度随时间变化规律图像，如图所示，其中除5~55s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线，5s后发动机的输出功率保持不变。该车总质量为所受到的阻力恒为2.0×103N，则下列说法正确的是（　　） A. 该车的最大速度为50m/s B. 该车起步过程的加速度一直改变 C. 该车额定功率为 D. 前55s内通过的位移大小为2200m 【答案】C 【解析】 【详解】AC．该车匀加速阶段，根据牛顿第二定律 根据题图可知 解得N 该车的额定功率为 当速度最大时，有 解得，故A错误，C正确； B．汽车起步时先做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，故B错误； D．匀加速阶段汽车位移为图像中0～5s内图线与坐标轴所围面积，即 汽车在5～55s内以额定功率行驶，由动能定理可得 解得 所以该车前55s内通过的位移大小为，故D错误。 故选C。 10. 如图所示，在原点O和x轴负半轴上坐标为-x1处分别固定两点电荷Q1、Q2（两点电荷的电荷量和电性均未知）。一带负电的试探电荷从坐标为x2处以一定的初速度沿x轴正方向运动，其电势能的变化情况已在图中绘出，图线与x轴交点的横坐标为x3，图线最高点对应的横坐标为x4，不计试探电荷受到的重力，则下列判断正确的是（　　） A. 点电荷Q1的电量可能大于Q2 B. -x1左侧的电场强度沿x轴负方向 C. 试探电荷在x3~x4之间受到的静电力沿x轴负方向 D. 试探电荷在x>x4区间运动时，机械能随位置坐标的变化率先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．沿电场线方向电势逐渐降低，根据Ep=φq可得沿电场线方向，负电荷的电势能逐渐升高，可得从O到x4电场线方向向右，因此点电荷Q1带正电，Q2带负电。在x4位置时，由图像可得，故此时负电荷所受电场力为0，此时场强为0，根据平衡条件，可得 可知，A错误； B．因Q2带负电，则-x1左侧的电场强度沿x轴正方向，B错误； C．由图像可得，将带负电的试探电荷从x2移动到x3，电势能在增加，因此电场力做负功，电场力方向沿x轴负方向，故C正确； D．根据可知，试探电荷在x>x4区间运动时，因沿x轴正向场强逐渐减小，则电势能随位置坐标变化率逐渐减小，因电荷只有电场力做功，则电势能和机械能之和守恒，则机械能随位置坐标的变化率逐渐减小，D错误。 故选C。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分，每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分） 11. 如图甲，一轻质弹簧的一端拴在倾角θ=30°的固定光滑斜面的底端。两相同物块P、Q紧靠但不粘连，一起置于斜面并压缩弹簧，整个系统处于静止状态，此时弹簧的长度L=6cm。现对物块P施加一沿斜面向上的力F，使物块P沿斜面向上做加速度大小为2m/s2的匀加速直线运动，力F随位移x的变化规律如图乙所示，g取10m/s2。则（　　） A. 物块P的质量为2kg B. 物块P的质量为1kg C. 弹簧劲度系数为20N/m D. 弹簧原长为16cm 【答案】AD 【解析】 【详解】AB.由图可知，物块P移动∆L=3cm后拉力不变，则P、Q分离，对P有 代入数据解得 故A正确，B错误； CD.初始时两物块处于静止状态，有 两物块分离时，对Q有 联立解得， 故C错误，D正确。 故选AD 12. “风洞实验”常用于研究飞行器的空气动力学特性，在某风洞中，将一小球从M点竖直向上抛出，小球在大小恒定的水平风力作用下，运动轨迹如图所示。其中M、N两点在同一水平线上，O点为轨迹的最高点，小球经过M点时的动能为9J，经过O点时的动能为4J。下列说法正确的是（　　） A. 小球所受重力和风力大小之比为 B. 上升和下降过程，小球的机械能变化量之比为 C. 从M点运动到O点的过程，小球的动能一直减小 D. 小球经过N点时的动能为25J 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据题意，设风力大小为F，小球的质量为m，小球的初速度为，MO的水平距离为，竖直距离为h，竖直方向上有 则有 从M到O过程中，由动能定理有 可得J 又有 水平方向上，由牛顿第二定律有 由运动学公式有 由于运动时间相等，则 则有 解得，故A正确； BD．根据题意可知，小球在水平方向做初速度为0的匀加速直线运动，由对称性可知，小球从和从的运动时间相等，设ON的水平距离为，根据匀变速运动推论可知 小球由过程中，由动能定理有 解得J 由功能关系可知，小球机械能的变化量等于风力做功，则小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为，故B错误，D正确； C．根据前面分析可知从M点运动到O点的过程，小球受到的重力和风力的合力方向开始与速度方向夹角为钝角，后与速度方向夹角为锐角，故合力先做负功后做正功，故动能先减小后增大，故C错误。 故选AD。 13. 如图所示，氘（）、氚（）的原子核自初速度为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，下列说法正确的是（　　） A. 两种原子核在偏转电场中的位移偏转量之比为3：2 B. 两种原子核打在屏上的动能为1：1 C. 经过加速电场的过程中，电场力对氘（）、氚（）做功之比为3∶2 D. 两种原子核从开始加速到打在屏上所花的时间之比为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．原子核在电场中被加速，则 设偏转电场的长度为L2，进入偏转电场后， 解得 即原子核在偏转电场中的位移偏转量与原子核所带的电量和质量无关，A错误； B．原子核打到屏上时的动能 可知，两种原子核电量相等，则打在屏上的动能为1：1，B正确； C．经过加速电场的过程中，根据可知，电场力对氘（）、氚（）做功之比为1∶1，C错误； D．原子核在加速电场中的时间（L1为加速电场的长度） 进入偏转电场中到打到屏上的时间（L3为偏转电场右端到屏的距离） 则总时间 可知两种原子核从开始加速到打在屏上所花的时间之比为，D正确。 故选BD。 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. 某同学探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮转动，槽内的钢球就做圆周运动。横臂的挡板对钢球（铝球）的压力提供向心力，钢球（铝球）对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格数之比显示出两个钢球所受向心力的比值。左右两侧塔轮半径自上而下的半径之比分别为，钢球的质量是铝球的2倍。 （1）在探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系主要用到了 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）如1图所示，两个相同的钢球分别置于左右两边的短槽内，则要探究的是 A. 向心力与角速度的关系 B. 向心力与质量的关系 C. 向心力与半径的关系 （3）通过探究得出向心力F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系后，如图2所示情景，皮带套在两侧塔轮自上而下的第2层，钢球置于长槽、铝球置于短槽，加速转动手柄过程，观察到左、右标尺上红白相间的等分格数之比为___________ 【答案】（1）C （2）A （3）1:1 【解析】 【小问1详解】 探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系实验中，采用 “控制变量法”，即两个钢球在两个变量完全相同的情况下，第三个变量与向心力F之间的关系。 故选C。 【小问2详解】 若两个钢球质量m和运动半径r相等，则是在研究向心力的大小F与角速度之间的关系。故选A。 【小问3详解】 皮带套在两侧塔轮自上而下的第2层，两个变速塔轮通过皮带连接，边缘的线速度相等，根据可知，变速塔轮1和变速塔轮2的角速度之比为1:2，钢球的质量是铝球的2倍，由图2可知两球运动半径之比为2:1，根据可知二者向心力之比为1:1，则左、右标尺上红白相间的等分格数之比为1:1。 15. （1）甲同学用如图1所示实验装置验证机械能守恒定律，天平称量得到重锤质量m=0.3kg，当地重力加速度 ，打点计时器工作频率为50Hz，正确操作后得到如图2所示纸带。取打点计时器在纸带上打第1个点时重锤所在的位置为零势能面，则打“4”号点时重锤的重力势能为________J，打“3”号点时重物的速度大小_________m/s（均保留2位有效数字） （2）乙同学进行实验后，通过对纸带数据的测量、计算，发现从打“0”号到打“n”号点过程，重锤重力势能减少量，总是小于“n”号点动能Ek，则原因可能是 A. 阻力（空气阻力及纸带与限位孔阻力）太大 B. 操作时，先释放重物后接通打点计时器 C. 交流电源的实际频率小于50Hz D. 交流电压偏大 【答案】（1） ①. -0.27 ②. 1.7 （2）BC 【解析】 【小问1详解】 [1][2]由图可知x1=8.90cm，x2=11.60cm，x4=18.25cm 打第1个点时重锤所在的位置为零势能面，则打“4”号点时重锤的重力势能为 打“3”号点时重物的速度大小 【小问2详解】 A．阻力（空气阻力及纸带与限位孔阻力）太大，只能导致重力势能减少量大于动能增量，A错误； B．操作时，先释放重物后接通打点计时器，则打第一个点时重物就已经有了速度，导致以后求解的各点的速度偏大，则动能增加量偏大，B正确； C．交流电源的实际频率小于50Hz，打点周期偏大，而计算速度时用周期仍用原来的值计算，则导致速度偏大，动能增加量偏大，C正确； D．交流电压偏大对实验无影响，D错误。 故选BC。 16. 探究电容器充、放电过程，设计了图1所示的实验电路。器材如下：电容器C，直流电源E（输出电压6V），电阻R阻值未知，A为电流传感器，V为电压传感器，单刀双掷开关S，导线若干。 （1）如图1所示，电容器原来不带电，单刀双掷开关接1瞬间，传感器记录电流值为则电阻R=_______Ω； （2）在图1所示电路中，从电容器开始放电到放电结束（极板电量为0）的过程，下列说法正确的是 A. 极板电势差始终小于0 B. 极板电势差Uab随时间均匀减小 C. 电路中电流方向为逆时针 D. 电容器储存的电场能转化为电路中的其他能量 （3）电容器原来不带电，充电过程I-t曲线如图2所示，根据图像求出该电容器的电容_______（保留2位有效数字） 【答案】（1）400 （2）CD （3）4.7×10-3 【解析】 【小问1详解】 电阻 【小问2详解】 A．极板电势差始终大于0，A错误； B．极板电势差Uab随时间不是均匀减小，开始放电时减小的快，以后随时间逐渐变慢，B错误； C．因a极板带正电，则电路中放电时的电流方向为逆时针，C正确； D．电容器储存的电场能转化为电路中的其他能量，D正确。 故选CD 【小问3详解】 因I-t图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电量，可知 可得电容器的电容 17. 我国无人机目前应用广泛。春播时节，携带农药的无人机可在田间执行喷洒药剂的任务。一总质量为m=25kg的无人机悬停在农田上空，某时刻起，竖直向下做匀加速运动，4s后速度达到10m/s，接着匀速运动3.4s，再以5m/s2的加速度做匀减速直线运动，最终悬停在农田上方3m处，然后水平飞行喷洒药剂。若无人机下降过程中受到的空气阻力恒为自身重力的，取。求： （1）无人机初始位置离农田的高度； （2）无人机匀加速运动时竖直升力的大小； （3）无人机下降的全过程中升力的平均功率（结果保留一位小数）。 【答案】（1）67m （2）137.5N （3）1361.7W 【解析】 【小问1详解】 设无人机向下做匀加速运动下降的高度为，则 其中， 无人机匀速下降的高度 其中 设无人机向下做匀减速运动下降的高度为，则 其中 无人机初始位置离农田的高度 其中 解得H=67m 【小问2详解】 无人机匀加速下降过程，有 设无人机做匀加速运动时竖直升力大小为F，牛顿第二定律得 其中f=0.2mg 解得 【小问3详解】 对无人机下降全过程由动能定理有 匀减速下降时间 又 下降全过程升力的平均功率为 解得 18. 如图为神舟十五号的发射与交会对接过程示意图，图中Ⅰ为近地圆轨道，其轨道半径可认为等于地球半径R，Ⅱ为椭圆变轨轨道，Ⅲ为天和核心舱所在轨道，其轨道半径为nR，P、Q分别为轨道Ⅱ与I、Ⅲ轨道的交会点。已知神舟十五号的质量为m，地球表面重力加速度为g，引力常量为G。神舟十五号距地心为r时，其引力势能表达式为（式中M为地球质量，G为引力常量）。求： （1）地球质量M； （2）神舟十五号在轨道Ⅱ运动时的周期； （3）要使神舟十五号从轨道Ⅰ迁移到轨道Ⅲ，所要提供的最小能量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 地球表面物体重力等于万有引力 所以 【小问2详解】 神舟十五号在Ⅰ轨道上有 根据开普勒第三定律有 轨道Ⅱ的周期 【小问3详解】 在Ⅰ轨道上有， 在Ⅲ轨道上有， 神舟十五号从Ⅰ迁移到轨道Ⅲ过程中，飞船增加的机械能即神舟十五号所要提供的最小能量为 19. 如图所示，是处于竖直平面内某探究装置的示意图，它由水平弹射装置Q、圆心角为的光滑圆弧轨道AB、水平轨道BC、水平传送带MN、光滑水平轨道DE和倾角为30°的光滑且足够长的斜面EF组成。弹射装置Q距离水平轨道BCDE的高度，B点位于圆弧轨道圆心O点的正下方，BC、MN、DE位于同一水平面上，各处光滑连接。已知可视为质点的滑块质量，圆弧轨道AB的半径，轨道BC长度，传送带MN长度，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为、与传带MN间的动摩擦因数为，其它摩擦和阻力均不计，，。滑块在弹射装置作用下以某一速度离开平台P做平抛运动，恰好可以沿切线方向进入圆弧轨道AB，传送带以一定的速度v（）逆时针转动。求： （1）水平弹射装置对滑块做的功； （2）滑块第一次运动到B处时，对圆弧轨道的压力； （3）滑块最终静止在轨道BC时的位置距B的距离与传送带速度v的关系。 【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）滑块运动到A点过程中为平抛运动，竖直方向 解得 则在A点竖直方向的分速度为 恰好可以沿切线方向进入圆弧轨道，在A点 解得 则，根据动能定理水平弹射装置对滑块做的功为 （2）在A点时的速度大小为 滑块从A点到B点，根据动能定理 解得 设滑块受到的支持力为N，则根据牛顿第二定律 解得 根据牛顿第三定律，滑块对圆弧轨道的压力等于轨道对滑块的支持力 方向竖直向下 （3）滑块第一次运动到D点时，根据动能定理 解得 根据运动的对称性，第二次运动到D点时的速度大小仍为 则在传送带上的加速度为 假设滑块可以在传送带上一直加速，则 解得 所以假设不成立。假设滑块可以在传送带上一直减速，则 解得 所以，若传送带的速度为，则滑块在传送带上一直减速，滑块第二次通过C点时的速度大小为 设距B的距离为x，根据动能定理 解得 若传送带的速度为，则滑块在传送带上先加速后匀速，滑块离开传送带时的速度等于传送带的速度。若滑块恰好停在B点，则 解得 则，若传送带的速度为，则根据动能定理 解得 若传送带的速度为，则滑块第三次经过B点后 解得 综上，若传送带的速度为，则；若传送带的速度为，则；若传送带的速度为，。 20. 如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两板间距d可以改变收集率η。当d=d0时η为81%（即离下板081d0范围内的尘埃能够被收集）。 不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。 （1）求收集率为100%时，两板间距的最大值为dm； （2）求收集率η与两板间距d的函数关系； （3）若单位体积内的尘埃数为n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量与两板间距d的函数关系，并绘出图线。 【答案】 （1）；（2）；（3）当时=；当时=；绘出的图线如下 【解析】 【详解】（1）收集效率为81%，即离下板0.81d0的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压电源的电压为，在水平方向有 在竖直方向有 其中 当减少两板间距是，能够增大电场强度，提高装置对尘埃的收集效率．收集效率恰好为100%时，两板间距为．如果进一步减少，收集效率仍为100%。因此，在水平方向有 在竖直方向有 其中 联立得 （2）通过前面的求解可知，当时，收集效率为100% ；当时，设距下板处的尘埃恰好到达下板的右端边缘，此时有 根据题意，收集效率为 联立得 （3）稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量 = 当时，，因此 = 当时，，因此 = 绘出的图线如下 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年第二学期高一年级5月四校联考 物理学科 试题卷 考生须知： 1．本卷满分100分，考试时间90分钟； 2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号（填涂）； 3．所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效； 选择题部分 一、选择题Ⅰ （本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 运载“嫦娥五号”探月卫星的火箭发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度 B. 航天员“天和核心舱”里可以用弹簧测力计测物体重力 C. 某带电粒子带电量可能等于 D. 合力对物体不做功，则物体机械能守恒 2. 如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为mg、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”（月球表面重力加速度为地球表面的）的感觉，若将人视为质点，工作人员和球心的连线与竖直方向的夹角为30°，则此时工作人员（　　） A. 受到的重力大小为mg B. 受到的合力大小为mg C. 对球面的作用力大小为mg D. 对球面的压力大小为 3. 在一次科学晚会上，某教师表演了一个“魔术”。在一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块金属片，把它们分别跟静电起电机的两极相连，如图甲。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。图乙为塑料瓶内俯视图。起电机摇动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 起电机使金属片和锯条带电的原理是感应起电 B. 瓶内形成的电场为匀强电场 C. 与锯条附近相比，金属片附近的气体分子更容易被电离 D. 若锯条接电源负极，金属片接正极，粉尘会被吸附到金属片上 4. 2024年4月26日，神舟十八号载人飞船与中国天宫空间站天和核心舱对接形成组合体，可近似认为天宫空间站在距离地面的高度约为400km的圆轨道上做匀速圆周运动。神舟十八号飞船3名航天员在轨驻留192天，期间进行了2次出舱活动，出舱活动期间，航天员相对天宫空间站处于静止状态。11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十八号飞船飞行任务取得圆满成功。已知地球半径为6400km，不考虑地球自转，地球表面的重力加速度约为9.8m/s2，则下列说法正确的是（ ） A. 出舱活动期间，航天员受到合外力为0 B. 空间站运行速度大小为8.0km/s C. 空间站运行的向心加速度大小约为8.7m/s2 D. 空间站的线速度小于位于地球表面赤道上物体的线速度 5. 如图甲所示，O、M、N为一条电场线上的三个点，已知OM=MN。一正电荷从O点由静止释放，仅在电场力作用下沿直线经M点向N点运动，该电荷运动过程中动能Ek随移动距离x的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 该电场可能是匀强电场 B. M点的电势高于N点电势 C. 该电荷在M点的电势能小于在N点的电势能 D. 在OM段与在MN段电场力对该电荷做的功相等 6. 图示是“研究电容器两极板间距对电容大小影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则 （　　） A. 极板间电势差减小 B. 电容器的电容增大 C. 极板间电场强度增大 D. 电容器储存能量增大 7. 如图为竖直面内一半径为R的固定半圆轨道，AC为直径，B为轨道的最低点。一质量为m的小物块从A点沿轨道无初速度滑下，经过B点时的速度大小为。不计空气阻力，重力加速度大小为g。则小物块（　　） A. 运动到B点时加速度指向圆心 B. 从A点到B点的过程中机械能守恒 C. 经过B点时对轨道的压力大小为2mg D. 经过B时处于失重状态 8. 如图所示，带箭头的线为电场线，与之垂直的线是一组等差等势线，相邻等势线间的电势差为20V，电子以60eV的初动能从B点开始运动，若规定A点所在的等势线的电势为0，电子运动过程能经过C点，下列说法正确的是（　　） A. 电子一定能经过A点所在等势线 B. 电子运动到C点时的动能为40eV C. 电子在A点加速度小于B点的加速度 D 电子从B点运动到C点电场力做功20eV 9. 一种新车从研发到正式上路，要经过各种各样的测试，其中一种是在专用道上进行起步过程测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程速度随时间变化规律图像，如图所示，其中除5~55s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线，5s后发动机的输出功率保持不变。该车总质量为所受到的阻力恒为2.0×103N，则下列说法正确的是（　　） A. 该车的最大速度为50m/s B. 该车起步过程的加速度一直改变 C. 该车的额定功率为 D. 前55s内通过的位移大小为2200m 10. 如图所示，在原点O和x轴负半轴上坐标为-x1处分别固定两点电荷Q1、Q2（两点电荷的电荷量和电性均未知）。一带负电的试探电荷从坐标为x2处以一定的初速度沿x轴正方向运动，其电势能的变化情况已在图中绘出，图线与x轴交点的横坐标为x3，图线最高点对应的横坐标为x4，不计试探电荷受到的重力，则下列判断正确的是（　　） A. 点电荷Q1的电量可能大于Q2 B. -x1左侧的电场强度沿x轴负方向 C. 试探电荷在x3~x4之间受到的静电力沿x轴负方向 D. 试探电荷在x>x4区间运动时，机械能随位置坐标的变化率先减小后增大 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分，每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分） 11. 如图甲，一轻质弹簧的一端拴在倾角θ=30°的固定光滑斜面的底端。两相同物块P、Q紧靠但不粘连，一起置于斜面并压缩弹簧，整个系统处于静止状态，此时弹簧的长度L=6cm。现对物块P施加一沿斜面向上的力F，使物块P沿斜面向上做加速度大小为2m/s2的匀加速直线运动，力F随位移x的变化规律如图乙所示，g取10m/s2。则（　　） A. 物块P的质量为2kg B. 物块P的质量为1kg C. 弹簧劲度系数为20N/m D. 弹簧原长为16cm 12. “风洞实验”常用于研究飞行器的空气动力学特性，在某风洞中，将一小球从M点竖直向上抛出，小球在大小恒定的水平风力作用下，运动轨迹如图所示。其中M、N两点在同一水平线上，O点为轨迹的最高点，小球经过M点时的动能为9J，经过O点时的动能为4J。下列说法正确的是（　　） A. 小球所受的重力和风力大小之比为 B. 上升和下降过程，小球的机械能变化量之比为 C. 从M点运动到O点的过程，小球的动能一直减小 D. 小球经过N点时的动能为25J 13. 如图所示，氘（）、氚（）的原子核自初速度为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，下列说法正确的是（　　） A. 两种原子核在偏转电场中的位移偏转量之比为3：2 B. 两种原子核打在屏上的动能为1：1 C. 经过加速电场的过程中，电场力对氘（）、氚（）做功之比为3∶2 D. 两种原子核从开始加速到打在屏上所花的时间之比为 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. 某同学探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮转动，槽内的钢球就做圆周运动。横臂的挡板对钢球（铝球）的压力提供向心力，钢球（铝球）对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格数之比显示出两个钢球所受向心力的比值。左右两侧塔轮半径自上而下的半径之比分别为，钢球的质量是铝球的2倍。 （1）在探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系主要用到了 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）如1图所示，两个相同的钢球分别置于左右两边的短槽内，则要探究的是 A. 向心力与角速度的关系 B. 向心力与质量的关系 C. 向心力与半径的关系 （3）通过探究得出向心力F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系后，如图2所示情景，皮带套在两侧塔轮自上而下的第2层，钢球置于长槽、铝球置于短槽，加速转动手柄过程，观察到左、右标尺上红白相间的等分格数之比为___________ 15. （1）甲同学用如图1所示实验装置验证机械能守恒定律，天平称量得到重锤质量m=0.3kg，当地重力加速度 ，打点计时器工作频率为50Hz，正确操作后得到如图2所示纸带。取打点计时器在纸带上打第1个点时重锤所在的位置为零势能面，则打“4”号点时重锤的重力势能为________J，打“3”号点时重物的速度大小_________m/s（均保留2位有效数字） （2）乙同学进行实验后，通过对纸带数据的测量、计算，发现从打“0”号到打“n”号点过程，重锤重力势能减少量，总是小于“n”号点动能Ek，则原因可能是 A. 阻力（空气阻力及纸带与限位孔阻力）太大 B. 操作时，先释放重物后接通打点计时器 C. 交流电源的实际频率小于50Hz D. 交流电压偏大 16. 探究电容器充、放电过程，设计了图1所示的实验电路。器材如下：电容器C，直流电源E（输出电压6V），电阻R阻值未知，A为电流传感器，V为电压传感器，单刀双掷开关S，导线若干。 （1）如图1所示，电容器原来不带电，单刀双掷开关接1瞬间，传感器记录电流值为则电阻R=_______Ω； （2）在图1所示电路中，从电容器开始放电到放电结束（极板电量为0）的过程，下列说法正确的是 A. 极板电势差始终小于0 B. 极板电势差Uab随时间均匀减小 C. 电路中电流方向为逆时针 D. 电容器储存的电场能转化为电路中的其他能量 （3）电容器原来不带电，充电过程I-t曲线如图2所示，根据图像求出该电容器的电容_______（保留2位有效数字） 17. 我国无人机目前应用广泛。春播时节，携带农药的无人机可在田间执行喷洒药剂的任务。一总质量为m=25kg的无人机悬停在农田上空，某时刻起，竖直向下做匀加速运动，4s后速度达到10m/s，接着匀速运动3.4s，再以5m/s2的加速度做匀减速直线运动，最终悬停在农田上方3m处，然后水平飞行喷洒药剂。若无人机下降过程中受到的空气阻力恒为自身重力的，取。求： （1）无人机初始位置离农田的高度； （2）无人机匀加速运动时竖直升力的大小； （3）无人机下降的全过程中升力的平均功率（结果保留一位小数）。 18. 如图为神舟十五号的发射与交会对接过程示意图，图中Ⅰ为近地圆轨道，其轨道半径可认为等于地球半径R，Ⅱ为椭圆变轨轨道，Ⅲ为天和核心舱所在轨道，其轨道半径为nR，P、Q分别为轨道Ⅱ与I、Ⅲ轨道的交会点。已知神舟十五号的质量为m，地球表面重力加速度为g，引力常量为G。神舟十五号距地心为r时，其引力势能表达式为（式中M为地球质量，G为引力常量）。求： （1）地球质量M； （2）神舟十五号在轨道Ⅱ运动时的周期； （3）要使神舟十五号从轨道Ⅰ迁移到轨道Ⅲ，所要提供的最小能量。 19. 如图所示，是处于竖直平面内某探究装置的示意图，它由水平弹射装置Q、圆心角为的光滑圆弧轨道AB、水平轨道BC、水平传送带MN、光滑水平轨道DE和倾角为30°的光滑且足够长的斜面EF组成。弹射装置Q距离水平轨道BCDE的高度，B点位于圆弧轨道圆心O点的正下方，BC、MN、DE位于同一水平面上，各处光滑连接。已知可视为质点的滑块质量，圆弧轨道AB的半径，轨道BC长度，传送带MN长度，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为、与传带MN间的动摩擦因数为，其它摩擦和阻力均不计，，。滑块在弹射装置作用下以某一速度离开平台P做平抛运动，恰好可以沿切线方向进入圆弧轨道AB，传送带以一定的速度v（）逆时针转动。求： （1）水平弹射装置对滑块做的功； （2）滑块第一次运动到B处时，对圆弧轨道的压力； （3）滑块最终静止在轨道BC时的位置距B的距离与传送带速度v的关系。 20. 如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两板间距d可以改变收集率η。当d=d0时η为81%（即离下板081d0范围内的尘埃能够被收集）。 不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。 （1）求收集率为100%时，两板间距的最大值为dm； （2）求收集率η与两板间距d的函数关系； （3）若单位体积内的尘埃数为n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量与两板间距d的函数关系，并绘出图线。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $