安徽合肥市第一中学淝河校区2025-2026学年高一下学期诊断训练（三）物理试题

**基本信息** 合肥一中高一下物理诊断卷聚焦静电场、圆周运动、机械能守恒等核心知识，实验题结合传感器与光电门考查科学探究，解答题融入曲率圆等创新情境，通过多过程问题诊断科学思维与模型建构能力，适配高一下学期月考学情。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|8/32|静电现象、场强叠加|联系生活（如超高压作业服），基础概念辨析| |多选|2/10|双星系统、传送带能量|综合受力分析与功能关系，考查推理能力| |实验题|2/16|向心力验证、机械能守恒|用控制变量法、光电门测速度，培养科学探究| |解答题|3/42|电场力平衡、卫星运动、多轨道力学|结合曲率圆等创新情境，考查复杂问题建模|

合肥一中淝河校区高一下学期物理诊断训练（三） 一．单项选择题，本题共8小题，每题4分，共32分。 1．从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法中，正确的是（　　） A．打雷时，待在木屋里比待在汽车里要安全 B．为了防止静电危害，飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成 C．家用煤气灶的点火装置是根据静电屏蔽的原理制成的 D．超高压带电作业的工人必须穿包含金属丝织物的工作服 2．如图所示，验电器带有很少量的负电荷，将一带正电荷的小球从远处逐渐靠近，但不接触验电器的金属球。下列说法正确的是（　　） A．金属箔张开的角度先减小至零，后逐渐增大 B．金属箔张开的角度不断增大 C．金属箔一直带负电 D．金属箔一直带正电 3．如图所示，点电荷Q产生的电场中有a、b两点，已知a点的场强大小为E，方向与ab连线成30°，b点的场强方向与ab连线成120°，则点电荷Q的电性和b点的场强大小为（　　） A． 正电， B．负电， C．正电，3E D．负电，3E 4．已知一带电粒子在电场中仅在电场力的作用下的运动轨迹如图虚线所示，下列说法中正确的是（　　） A．粒子一定带正电 B．粒子受到的电场力做正功 C．粒子在B点的动能大于在A点的动能 D．粒子在A点的加速度大于在B点的加速度 5．一个带电量为+Q的点电荷，放在长为L的不带电的导体棒中心轴线上，距离棒的左端距离为r。如图所示，当棒达到静电平衡后，导体棒上感应电荷在棒的中心点O处产生的电场强度大小和方向为（　　） A．，水平向右 B．， 水平向左 C．0 D．，水平向左 6．如图所示，P是Q甲、Q乙两个点电荷连线中垂线上的一点，E合表示两个点电荷在P点产生的合场强。下列对甲、乙两个点电荷的判断，正确的是（　　） A．异种电荷，Q甲＞Q乙 B．异种电荷，Q甲＜Q乙 C．同种电荷，Q甲＞Q乙 D．同种电荷，Q甲＜Q乙 7．如图所示，在坐标轴x上固定两个等量同种正点电荷qa、qb，其坐标分别是（﹣x0，0）和（x0，0），关于这两个点电荷在xOy平面内各点产生的电场，下列说法不正确的是（　　） A．原点O处的电场强度一定为0 B．对于x轴上任意一点，一定存在另一个点的电场强度与该点等大同向 C．在y轴正半轴上一点由静止释放一个带正电的粒子，只在静电力作用下运动，一定是速度不断增大、加速度不断减小 D．如果增大qa，使得qa＞qb，但仍然都带正电，y轴上各点的电场方向都偏向右侧 8．如图所示，A、C为带异种电荷的带电小球，B、C为带同种电荷的带电小球，A、B被固定在绝缘竖直杆上，C球静止于粗糙的绝缘水平天花板上，已知，，下列说法正确的是（　　） A．C所受的摩擦力不为零 B．杆对B的弹力为零 C．缓慢将C向右移动，则仍可能保持静止 D．缓慢将C向左移动，则其一定会掉下来 2． 多项选择题，每题5分共10分，全选对得5分，选对但不全得3分，有选错得0分。 9．如图所示，A、B两星球为双星系统，相距为L，围绕某定点O（未画出）做圆周运动，质量之比为mA：mB＝1：9，两星球半径远小于L，沿A、B连线从星球A向星球B以某一初速度发射一小探测器，只考虑星球A、B对探测器的作用，假设弹射器初速度足够大，可以到达B星球，下列说法正确的是（　　） A．探测器在距星球A为处加速度为零 B．双星的总质量一定，若双星之间的距离增大，其转动周期变大 C．若探测器能到达星球B，其速度可能恰好为零 D．A、B两星球绕定点O做匀速圆周运动，动能之比为9：1 10.如图所示，水平光滑平面与顺时针匀速转动的水平传送带的右端A点平滑连接，轻质弹簧右端固定，原长时左端恰位于A点。现用外力缓慢推动一质量为m的小滑块（与弹簧不相连），使弹簧处于压缩状态，由静止释放后，滑块以速度v滑上传送带，一段时间后返回并再次压缩弹簧。已知返回后弹簧的最大压缩量是初始压缩量的一半，已知弹簧弹性势能，其中k为劲度系数。不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，以下说法正确的是（　　） A．传送带匀速转动的速度大小为 B．经过足够长的时间，滑块最终静止于水平面上 C．滑块第一次在传送带上运动的过程中电机多消耗的电能为 D．滑块第一次在传送带上运动的过程中电机多消耗的电能为 三．实验题（每空2分，共16分） 11．某物理兴趣小组利用传感器验证向心力F的大小与质量m、角速度ω、半径r之间的关系。实验装置如图甲所示，滑块套在光滑水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片遮光的时间，测得旋转半径为r。 （1）本实验采用的科学方法是 　 。（填选项前的字母） A.等效法 B.控制变量法 C.理想实验法 （2）某次转动过程中，遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速度ω＝ （用题中所给物理量符号表示）； （3）保持旋转半径r不变，改变滑块的质量和做圆周运动的角速度，通过计算机拟合出拉力F和角速度ω的关系图线，如图乙所示，则曲线Ⅱ对应的滑块质量 　 　 （选填“大于”或“小于”）曲线Ⅲ对应的滑块质量。 （4）保持旋转半径r不变，以F为纵坐标，以 　 　 （选填“”、“”、“”或“”）为横坐标，根据测得数据，在坐标纸上描点并绘制图线可以得到一条倾斜的直线；若图像的斜率为k，则滑块的质量为 　 　 。（用k、r、d表示） 12．某同学用图甲所示的实验装置探究线速度与角速度的关系并验证机械能守恒定律。先将两个完全相同的钢球P、Q固定在长为3L的轻质空心纸杆两端，然后在杆长处安装一个阻力非常小的固定转轴O。最后在两个钢球的球心处分别固定一个相同的挡光片，如图乙所示，保证挡光片所在平面和杆垂直。已知重力加速度为g。实验步骤如下： （1）该同学将杆抬至水平位置后由静止释放，当P转到最低点时，固定在钢球P、Q球心处的挡光片刚好同时通过光电门1、光电门2；（两个光电门规格相同，均安装在过O点的竖直轴上） （2）若挡光片通过光电门1、光电门2的时间为tP和tQ，根据该同学的设计，tP：tQ应为 　 　 ； （3）若要验证“机械能守恒定律”，该同学 　 　 （选填“需要”或者“不需要”）测量钢球的质量m； （4）在误差允许范围内，关系式 　 　 成立，则可验证机械能守恒定律（关系式用g、L、d、tP、tQ表示）； 四．解答题（共42分，要求有必要的步骤和文字说明） 13．（12分）如图所示，长L＝0.5m的轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°。已知小球所带电荷量q＝3.0×10﹣7C，匀强电场的场强E＝2.0×103N/C，取重力加速度g为10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求： （1）小球所受电场力F的大小； （2）小球的质量m； （3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。 14.（14分）如图所示，A、B两颗卫星和赤道平面共面，沿相同方向环绕地球做匀速圆周运动，其中A为同步卫星，B卫星的轨道半径是A卫星轨道半径的4倍，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球自转周期为T。 （1）求卫星B环绕地球运动的周期； （2）若在t＝0时刻观察到A、B两颗卫星相距最近，求这两颗卫星在时刻二者之间的距离。 15． （16分）如图所示，一装置由θ＝53°的倾斜直轨道AB、水平直轨道BC、“雨滴”形曲线轨道CDE、水平直轨道EF和木板组成，除木板外，其余轨道均固定在地面上，AB和BC轨道平滑连接。“雨滴”形曲线轨道CDE左右对称，D为最高点。图中圆1和圆2分别为C、D两点的曲率圆，半径分别为R1＝0.8m、R2＝0.2m。对于一般曲线上的某点，若存在一个最接近该点附近曲线的圆，则这个圆叫做曲率圆，它的半径叫做该点的曲率半径。一质量m＝1kg的滑块（可视为质点）从A点静止滑下，其与AB、BC轨道的动摩擦因数μ1＝，AB长为L1＝3m，BC长L2＝1.2m，滑块全程不脱离轨道。木板质量M＝2kg，长为L3＝2m，上表面的动摩擦因数μ2＝0.4，上表面与EF轨道等高，下表面与地面的摩擦力不计，其余轨道均光滑。g取10m/s2。则： （1）求滑块到达C点时的速度大小； （2）求最终滑块与木板间产生的热量； （3）滑块在轨道CDE内侧运动时的向心加速度大小恰好始终恒为a＝2g，求曲线轨道CDE任意高度h处的曲率半径ρ与h的关系。 高一下学期物理诊断训练（三） 参考答案与试题解析 一．选择题（共3小题） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D A D D D A C C 二．多选题（共2小题） 题号 9 10 答案 ABD AD 一．选择题（共3小题） 1．【答案】D 【解答】解：A．由于汽车金属外壳的静电屏蔽作用，打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全，故A错误； B．飞机上起落架的轮胎用导电橡胶制成，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，故B错误； C．家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的，故C错误； D．超高压带电作业的工人穿戴的工作服包含金属丝织物，起到静电屏蔽作用，故D正确。 故选：D。 2．【答案】A 【解答】解：带正电小球缓慢靠近，正电荷会吸引验电器的负电荷，金属箔上的负电荷被吸向金属球，箔片负电荷减少，排斥力变小，张角逐渐减小。靠近到一定程度，原有负电荷全部被吸到上端后，继续靠近，会感应出正电荷，金属箔带上正电；正电荷相互排斥，张角重新变大。故A正确，BCD错误。 故选：A。 3．【答案】D 【解答】解：将场强E、Eb延长，交点即为点电荷所在位置，如图所示，由于电场强度方向指向点电荷Q，则知该点电荷带负电。 如图。根据几何知识分析解得，a点到Q点的距离 b点到Q点的距离 rb＝d，a、b两点到点电荷Q的距离之比 由公式，得：a、b两点场强大小的比值 E：Eb＝1：3 得 Eb＝3E 故ABC错误，D正确。 故选：D。 4．【答案】D 【解答】解：A、由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受到的电场力大致斜向左上方，与电场强度方向相反，故粒子一定带负电，故A错误； B、由于不知道粒子是从A到B，还是从B到A，不能判断电场力做功的正负，故B错误； C、从A到B电场力做负功，动能减小，故C错误； D、A点电场线密集，故电场强度大，粒子所受的电场力大，故加速度大，故D正确； 故选：D。 5．【答案】D 【解答】解：当棒达到静电平衡后，导体棒上O点的合场强为零，即感应电荷在O点的场强与点电荷+Q在O点的场强等大反向，则导体棒上感应电荷在棒的中心点O处产生的电场强度大小，方向向左。故ABC错误，D正确。 故选：D。 6．【答案】A 【解答】解：CD、由图可知，两个点电荷在P点产生的合场强在水平方向的分量大于竖直方向的分量，如果为同种电荷，则场强在水平方向的分量方向相反，场强较小，场强在竖直方向的分量叠加会变大，则竖直方向场强的分量大于水平方向场强的分量，与题图不符，故CD错误； AB、由C、D两项分析可知，Q甲、Q乙两个点电荷为异种电荷，由于合场强在水平方向的分量向右，可得Q甲为正电荷，Q乙为负电荷，且由图可知合场强偏向上，靠近场强大的，因到两电荷的距离相等，故甲的电荷量大于乙的电荷量，故A正确，B错误。 故选：A。 7．【答案】C 【解答】解：A、根据，原点O处的电场强度一定为0，故A正确； B、在﹣x0＜x＜0区间，电场强度方向向右，电场强度的大小从左往右由无穷大逐渐减小到零；在x0＜x＜∞区间，电场强度方向向右，电场强度的大小从左往右由无穷大逐渐减小到零；所以，在﹣x0＜x＜0和x0＜x＜∞两个区间内一定存在电场强度大小相等、方向相同的两个点，故B正确； C、在y轴的正半轴，电场强度向上，正电荷所受电场力向上，正电荷向上做加速运动，速度一定增大。在O点电场强度等于0，电场力等于0，加速度等于0。在无穷远处，电场强度等于0，电场力等于0，加速度等于0。在y轴的正半轴的某一点，该点的电场强度最大，电场力最大，加速度最大。正电荷的初始位置未知，所以加速度的变化不确定，故C错误； D、如果增大qa，使得qa＞qb，但仍然都带正电，根据E＝，在y轴上各点qa产生的电场一定大于qb产生的电场，合电场的方向一定偏向右侧，故D正确。 本题选错误的，故选：C。 8．【答案】C 【解答】解：A．对C球进行受力分析，C 球受到重力mg、A对C的库仑引力FAC、B对C的库仑斥力FBC、天花板对C可能存在竖直向下的弹力FN，如图所示 结合平衡条件，矢量的合成法则，若小球C不受摩擦力，则FAC＝FBCcosθ 其中θ为小球B对小球C的库仑力与水平方向的夹角。由几何知识可得， 根据库仑定律有 代入数据可得，假设成立，C所受的摩擦力为零，故A错误； B、若B球仅受A球的吸引力、C球的排斥力、重力，C球的排斥力水平方向分量无法平衡，B球不能静止，杆对B球一定有弹力作用，故B错误； C、由上述分析可知，竖直方向mg+FN＝FBCsinθ 若mg＜FBCsinθ，此时FN不等于零，天花板对小球存在向下的压力，缓慢将C向右移动，则FBCsinθ减小，FN减小，水平方向若满足FAC＝FBCcosθ+f 小球C仍能保持静止，故C正确； D、缓慢将C向左移动，FBC变大，其竖直向上的分量变大，C球一定不会掉下来，故D错误。 故选：C。 二．多选题（共2小题） 【答案】ABD 【解答】解：A、当探测器合力为零时，加速度为零，则有， 因为mA：mB＝1：9，则探测器到双星的距离之比r1：r2＝1：3，知探测器距离星球A的距离为x＝，故A正确； BD、根据万有引力提供向心力，对于A星球，有＝，对于B星球，有＝，且有L＝rA+rB 联立解得：，双星之间的距离增大，总质量不变，则转动的周期变大。 其轨道半径之比，根据v＝rω可知双星的线速度之比，根据可得星球A与星球B的动能之比EkA：EkB＝9：1，故BD正确； C、探测器到达星球B的过程中，由于B的质量大于A的质量，从A到B万有引力的合力做正功，则动能增加，速度一定不为零，故C错误； 故选：ABD。 10．【答案】AD 【解答】解：A.由于返回后弹簧的最大压缩量是初始压缩量的一半，表明滑块滑上传送带时先向左做匀减速直线运动，后向右做匀加速直线运动，加速至与皮带速度相等后向右做匀速直线运动，则有，， 解得传送带的速度，故A正确； B.结合上述可知，滑块返回A点后匀速向右运动，压缩弹簧至最短，又向左加速至脱离弹簧做匀速运动，之后再次在传送带上向左做匀减速直线运动，减速至O后向右做匀加速直线运动到达A时速度恰好与皮带速度相等，之后重复上述运动，可知，经过足够长的时间，滑块最终不会静止于水平面上，故B错误； C.滑块第一次向左做匀减速直线运动过程，利用逆向思维有v＝μgt1， 第一次返回向右做匀加速直线运动过程有， 根据功能关系可知，滑块第一次在传送带上运动的过程中电机多消耗的电能为， 解得，故C错误，D正确。 故选：AD。 二．实验题（共1小题） 11．【答案】（1）B；（2）；（3）大于；（4），。 【解答】解：（1）探究向心力F与质量m、角速度ω及半径r之间的定量关系，本实验所采用的科学研究方法是控制变量法。故选：B。 （2）遮光片通过光电门时，滑块的速度为。 根据线速度与角速度的关系v＝ωr，可得角速度。 （3）保持旋转半径r不变，根据向心力公式F＝mω2r可知，在F﹣ω图像中，对于相同的ω值，曲线II对应的mr乘积较大，因此曲线II对应的滑块质量大于曲线III对应的滑块质量。 （4）根据向心力公式F＝mω2r，结合，可得。 由此可知，F与成线性关系。若以F为纵坐标，以为横坐标作图，则图像的斜率，解得滑块质量。 故答案为：（1）B；（2）；（3）大于；（4），。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/5/18 21:41:17；用户：微信用户；邮箱：orFmNt7ZpZ_s4UOC7jISl3EfsAOY@weixin.jyeoo.com；学号：6907683 12．【答案】（2）1：2；（3）不需要；（4） 【解答】解：（2）根据题意，由公式v＝ωr可得，由于转动过程中角速度相等，则有：vP：vQ＝2：1 又有： 解得：tP：tQ＝1：2 （3）本实验验证机械能守恒定律时，由于钢球P、Q的质量相等，则验证机械能表达式中质量可以约掉，所以不需要测量钢球的质量。 （4）当系统转动过程中满足机械能守恒定律有： 化简整理得到： 故答案为：（2）1：2；（3）不需要；（4） 13．【答案】（1）小球所受电场力F的大小为6×10﹣4N； （2）小球的质量m为8.0×10﹣5kg； （3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小为。 【解答】解：（1）小球所受电场力大小为 F＝qE＝3.0×10﹣7×2.0×103N＝6×10﹣4N （2）小球静止，受力分析如图所示： 由平衡条件得 qE＝mgtanθ 解得m＝8.0×10﹣5kg （3）将电场撤去，小球向下摆动时，由机械能守恒定律得 解得v＝m/s 答：（1）小球所受电场力F的大小为6×10﹣4N； （2）小球的质量m为8.0×10﹣5kg； （3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小为。 14．【答案】（1）卫星B环绕地球运动的周期为8T； （2）二者之间距离为。 【解答】解：（1）由万有引力提供向心力，得：，解得： A为同步卫星，即TA＝T，则：，由题意可知：rB＝4rA，解得：TB＝8T； （2）根据圆周运动特点，可得：，解得：，两颗卫星在t1时刻的相对位置如图： 由万有引力提供向心力，可得：，在地球表面，万有引力提供重力：，解得A的半径：； 根据几何关系，结合A、B半径，可得到两颗卫星在t1时刻的距离为：，解得：。 答：（1）卫星B环绕地球运动的周期为8T； （2）二者之间距离为。 15．【答案】（1）滑块到达C点时的速度大小为4m/s； （2）最终滑块与木板间产生的热量为J； （3）曲线轨道CDE任意高度h处的曲率半径ρ与h的关系为ρ＝0.8﹣h，（0≤h≤0.6m）。 【解答】解：（1）滑块从A点运动到C点的过程，根据动能定理得 mgL1sinθ﹣μ1mgcosθ•L1﹣μ1mgL2＝ 解得vC＝4m/s （2）根据机械能守恒可知，滑块以vC＝4m/s的速度滑上木板，则 对滑块，有μ2mg＝ma1，得a1＝4m/s2 对木板，有μ2mg＝Ma2，得＝2m/s2 假设经过时间t滑块与木板共速，则有 v1＝vC﹣a1t＝a2t 解得t＝s，v1＝m/s 从滑块滑上木板到两者共速，滑块的位移为x1＝t 木板的位移为x2＝ 解得x1＝m，x2＝m 因x1﹣x2＝m﹣m＝m＜L3＝2m，假设成立 最终滑块与木板间产生的热量Q＝μ2mg（x1﹣x2） 解得Q＝J （3）从C到P，根据动能定理得 ﹣mgh＝﹣ 可得v2＝16﹣20h 在P点：向心加速度大小a＝，可得ρ＝0.8﹣h 在D点：向心加速度大小a＝，可得vD＝2m/s 从C到D，由动能定理得 ﹣mghD＝﹣ 解得hD＝0.6m 故0≤h≤0.6m 答：（1）滑块到达C点时的速度大小为4m/s； （2）最终滑块与木板间产生的热量为J； （3）曲线轨道CDE任意高度h处的曲率半径ρ与h的关系为ρ＝0.8﹣h，（0≤h≤0.6m）。 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $