内容正文:
高一物理试卷
(考试时间:75分钟;总分:100分)
注意事项:
1.本试卷共分两部分,第Ⅰ卷为选择题,第Ⅱ卷为非选择题。
2.所有试题的答案均填写在答题纸上,答案写在试卷上的无效。
第Ⅰ卷(选择题 共44分)
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 改变汽车的质量和速度,都可以使汽车的动能发生改变。若汽车质量减半,速度增大到原来的4倍,则汽车的动能是原来的( )
A. 2倍 B. 4倍 C. 8倍 D. 16倍
2. 某实验小组通过自由下落物体的运动来“验证机械能守恒定律”,下列操作正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 两个完全相同金属小球相距为r(远大于小球半径),所带电荷量分别为+5Q和-Q,两球间的库仑力大小为F。将两小球接触后再放回原处,它们之间的库仑力大小为( )
A. B. C. 5F D. F
4. 图示实线为某材料的伏安特性曲线,曲线上P点电压为U1、电流为I1,过P点的切线与纵轴交点纵坐标为I2。则该材料在P状态时电阻为( )
A. B. C. D.
5. 重庆长江索道是我国自行设计制造的第一条大型跨江客运索道。某次运行时车厢总质量m=4000 kg,其中一段斜向上匀速运动用时t=2 min,上升高度h=30 m,若其它阻力不计,g取10 m/s2。则此过程中电动机对车厢做功的平均功率约为( )
A. B. C. D.
6. 石墨烯是单原子层的二维碳材料,因具有超高导电、超强导热、极致轻薄、超高强度的特性,被誉为“新材料之王”。假设某手机的石墨烯电池容量为4000 mA·h,某次电池电量完全耗尽后,采用快充方式,用时20分钟将电池充满电,忽略能量损耗,则平均充电电流为( )
A. 12 mA B. 120 mA C. 1.2 A D. 12 A
7. 如图所示是用一表头改装成量程为0~0.1 A和0~1 A双量程电流表的电路设计图,其中A为公共接线柱,由图可知( )
A. 接线柱B对应0.1 A量程,且R1>R2
B. 接线柱C对应0.1 A量程,且R1>R2
C. 接线柱B对应1 A量程,且R1<R2
D. 接线柱C对应1 A量程,且R1<R2
8. 如图甲,单刀双掷开关S原来跟2相接,从t=0开始,开关改接1,得到电容器两极板电势差UAB随时间变化的图像(图乙)。t=2 s时,把开关改接2,之后2 s时间内UAB-t图像的大致形状是( )
A. B.
C. D.
9. 如图所示,一块均匀的长方体金属导体,长为a,宽为b,厚为c。现分别以AB、CD方向接到同一恒定电压两端,流经导体的电流分别为I1、I2,则为( )
A. B. C. D.
10. 两个点电荷电荷量分别为+2q和-q,其电场线分布如图所示,过两点电荷连线中点a作一条垂线,垂线上的b、c两点关于a点对称,d点靠近-q。下列说法中正确的是( )
A. b、c两点的电场强度相同
B. a点的电势与c点的电势相等
C. 正试探电荷在b点的电势能大于在d点的电势能
D. 在两点电荷的连线上负电荷的右侧不存在场强为0的点
11. 如图所示,轻质弹簧下端固定在光滑竖直杆上,上端与质量为m的滑块P连接,P穿在杆上,一根轻绳跨过轻质光滑定滑轮(大小忽略)将P和重物Q连接起来,重物Q的质量M=4 m,将P从图中A点由静止释放,当它经过A、B两点时弹簧对滑块P的弹力大小相等。已知OA与水平面的夹角,,OB水平、间距为L,重力加速度为g。在滑块P从A运动到B的过程中,下列说法正确的是( )
A. 重物Q重力的功率一直增加
B. 滑块P与重物Q的机械能之和一直保持不变
C. 轻绳对P做的功为
D. 滑块P运动到B处速度大小为
第Ⅱ卷(非选择题 共56分)
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请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,有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某实验小组进行“金属丝电阻率的测量”实验。
(1)用螺旋测微器测得金属丝的直径d如图甲所示,则d=_________mm。
(2)实验前首先正确使用欧姆表粗测该金属丝的阻值,将欧姆表选择开关置于电阻挡“×10”位置时,欧姆表指针位置如图乙所示,为了减小测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡_________(选填“×1”或“×100”)位置,重新调节测量。
(3)某同学利用图丙电路进行实验。实验时多次改变金属丝接入电路的长度L,记录电压表的示数U,电流表的示数I,从而得到多组U、I、L数据,作出如图丁所示图像,图丁中直线的斜率为k,纵轴的截距为a,则电流表的内阻RA=_________,该金属丝的电阻率_________。(结果均从d、k、a中选用合适的字母表示)
(4)小明同学认为由于电流表有电阻,导致金属丝电阻率测量值偏大;小华同学认为电流表的内阻不影响金属丝电阻率的测量。你同意_________(选填“小明”或“小华”)的观点,简要说明理由_________________。
13. 如图甲所示,无人配送车作为新型配送装备,可实现智能配送。某款无人配送车在水平测试轨道上由静止开始匀加速启动,已知无人配送车质量m=2000 kg,行驶过程中受到的阻力大小f恒为1200 N,其功率随速度变化如图乙所示,额定功率P额=18 kW,v1=10 m/s,g取10 m/s2。求:
(1)该无人配送车行驶的最大速度vm;
(2)当v1=10 m/s时,合力的瞬时功率P。
14. 如图所示,同一竖直平面内,固定两根光滑绝缘杆OA、OB,与竖直线OC的夹角均为45°,两杆上均套有能自由滑动的带电小球,带电量分别为+q、-q,两小球静止且连线水平,相互作用的静电力大小为F,两小球可视为质点。求:
(1)杆OA对+q小球的弹力FN的大小;
(2)两带电小球连线中点P的场强E的大小。
15. 图示装置由放射源P、加速电场、偏转电场、铺有感光纸的圆筒组成。放射源P可沿着中心线方向连续发出大量电荷量为+q、质量为m的粒子,其初速度大小范围为,粒子先经A、B间加速,再经C、D间偏转(C、D间视为匀强电场),最后打到绕轴OO′旋转的感光纸上而发出亮点。已知加速电场电压,偏转电场电压、极板长度为L,C、D间距为d,极板右端到圆筒的最近距离为,圆筒半径为R,不考虑粒子相互作用和重力、极板边缘效应、感光纸的厚度,假设所有粒子均能射出偏转电场。求:
(1)粒子离开极板B时的速度大小范围;
(2)粒子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的最大距离ym;
(3)经足够长时间后,感光纸上发光点围成的面积大小S。
16. 如图所示,匀强电场方向竖直向下,场强大小,木板MN与水平面夹角。半径R=0.3m的光滑圆弧轨道AB固定在图示位置,O为圆心,末端B切线水平。一带电量的小球由A点无初速度释放,最终垂直打在木板上的C点。已知小球质量m=0.04kg,g取10m/s2。
(1)求小球运动到B点时速度的大小;
(2)求O、C两点间的电势差;
(3)小球即将运动至C点时,瞬间撤去木板,同时增加另一匀强电场E′,使小球保持沿到达C点时的速度方向继续运动,求匀强电场E′大小的最小值E′min及此时小球加速度a的大小。
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高一物理试卷
(考试时间:75分钟;总分:100分)
注意事项:
1.本试卷共分两部分,第Ⅰ卷为选择题,第Ⅱ卷为非选择题。
2.所有试题的答案均填写在答题纸上,答案写在试卷上的无效。
第Ⅰ卷(选择题 共44分)
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 改变汽车的质量和速度,都可以使汽车的动能发生改变。若汽车质量减半,速度增大到原来的4倍,则汽车的动能是原来的( )
A. 2倍 B. 4倍 C. 8倍 D. 16倍
【答案】C
【解析】
【详解】动能的表达式为
根据题意,变化后代入动能公式得到的新动能为
即动能为原来的8倍。
故选C。
2. 某实验小组通过自由下落物体的运动来“验证机械能守恒定律”,下列操作正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AC. 打点计时器必须使用交流电源,故AC错误;
BD.实验时需要手提纸带上端,让重物自由悬挂在打点计时器下方,先接通电源、待打点稳定后再释放纸带让重物自由下落;
不能用手托住/扶住重物,无法保证重物做自由下落,故D错误,B正确。
故选B。
【点睛】
3. 两个完全相同金属小球相距为r(远大于小球半径),所带电荷量分别为+5Q和-Q,两球间的库仑力大小为F。将两小球接触后再放回原处,它们之间的库仑力大小为( )
A. B. C. 5F D. F
【答案】A
【解析】
【详解】初始状态下,根据库仑定律,两球间的库仑力大小为
两个完全相同的金属小球接触时,电荷先中和再均分,总电荷量为
因此接触后每个小球的带电量为
将两球放回原距离处,新的库仑力大小为
联立可得
故选A。
4. 图示实线为某材料的伏安特性曲线,曲线上P点电压为U1、电流为I1,过P点的切线与纵轴交点纵坐标为I2。则该材料在P状态时电阻为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】材料在某一状态的电阻应由该状态两端电压与通过电流之比确定,即 。在伏安特性曲线的 点,电压为,电流为 ,故 ,切线斜率反映的是该点附近电流随电压变化的快慢,不是该状态电阻,故C正确。
故选C。
5. 重庆长江索道是我国自行设计制造的第一条大型跨江客运索道。某次运行时车厢总质量m=4000 kg,其中一段斜向上匀速运动用时t=2 min,上升高度h=30 m,若其它阻力不计,g取10 m/s2。则此过程中电动机对车厢做功的平均功率约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】因车厢匀速上升且其他阻力不计,电动机对车厢做的功等于车厢重力势能增加量,由平均功率定义得
代入 、、、得,故B正确。
故选B。
6. 石墨烯是单原子层的二维碳材料,因具有超高导电、超强导热、极致轻薄、超高强度的特性,被誉为“新材料之王”。假设某手机的石墨烯电池容量为4000 mA·h,某次电池电量完全耗尽后,采用快充方式,用时20分钟将电池充满电,忽略能量损耗,则平均充电电流为( )
A. 12 mA B. 120 mA C. 1.2 A D. 12 A
【答案】D
【解析】
【详解】电池容量的物理意义是电池能够提供的总电荷量,某手机的石墨烯电池容量为4000 mA·h,即
充电时间,根据电流定义式
可得平均充电电流为
故选D。
7. 如图所示是用一表头改装成量程为0~0.1 A和0~1 A双量程电流表的电路设计图,其中A为公共接线柱,由图可知( )
A. 接线柱B对应0.1 A量程,且R1>R2
B. 接线柱C对应0.1 A量程,且R1>R2
C. 接线柱B对应1 A量程,且R1<R2
D. 接线柱C对应1 A量程,且R1<R2
【答案】C
【解析】
【详解】AD.设表头满偏电流为,内阻为。当接、接线柱时,电阻与支路(串联)并联,根据并联电路电压相等可得
整理得
当接、接线柱时,支路(串联)与表头的并联,根据并联电路电压相等可得
整理得
比较可知
因为题目给出的量程为和,所以、对应大量程,、对应小量程,故AD错误;
BC.由可知,即,故B错误,C正确。
故选C。
8. 如图甲,单刀双掷开关S原来跟2相接,从t=0开始,开关改接1,得到电容器两极板电势差UAB随时间变化的图像(图乙)。t=2 s时,把开关改接2,之后2 s时间内UAB-t图像的大致形状是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当开关改接后,带电电容器通过电阻开始放电。
放电时,放电电流
整理得
始终为正(电容极板电荷极性不变,只是电荷量逐渐减少,最终减为),不会变为负值。
越大,的减小速率越快;越小,减小速率越慢,因此图线从的原有最大值开始下降,斜率绝对值逐渐减小,最终逐渐趋近于
故选B。
9. 如图所示,一块均匀的长方体金属导体,长为a,宽为b,厚为c。现分别以AB、CD方向接到同一恒定电压两端,流经导体的电流分别为I1、I2,则为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】当以AB方向接到恒定电压两端时,根据电阻定律有
由欧姆定律有
同理可得当以CD方向接到恒定电压两端时,有,
则
故选A。
10. 两个点电荷电荷量分别为+2q和-q,其电场线分布如图所示,过两点电荷连线中点a作一条垂线,垂线上的b、c两点关于a点对称,d点靠近-q。下列说法中正确的是( )
A. b、c两点的电场强度相同
B. a点的电势与c点的电势相等
C. 正试探电荷在b点的电势能大于在d点的电势能
D. 在两点电荷的连线上负电荷的右侧不存在场强为0的点
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据电场线的对称性可知,、两点的电场强度大小相等,但方向不同(点场强方向斜向右上方,点场强方向斜向右下方),故A错误;
B.两个点电荷电荷量分别为+2q和-q在空间各点产生的电场强度和电势,可以等效成带电量为q的等量异种点电荷和单一的带电量为+q的点电荷产生的电场强度和电势的叠加。我们规定无穷远处电势,等量异种点电荷在中垂线上各点产生的电势为零,带电量为+q的点电荷在a点的电势大于c点的电势,所以,故B错误;
C.顺着电场线电势越来越低,所以,根据,正试探电荷在点的电势能大于在点的电势能,故C正确;
D.在两点电荷连线上的右侧,产生的场强向右,产生的场强向左。靠近处,的场强占主导,合场强向左;无穷远处,的场强()大于的场强(),合场强向右。因此连线上右侧必然存在场强为的点,故D错误。
故选C。
11. 如图所示,轻质弹簧下端固定在光滑竖直杆上,上端与质量为m的滑块P连接,P穿在杆上,一根轻绳跨过轻质光滑定滑轮(大小忽略)将P和重物Q连接起来,重物Q的质量M=4 m,将P从图中A点由静止释放,当它经过A、B两点时弹簧对滑块P的弹力大小相等。已知OA与水平面的夹角,,OB水平、间距为L,重力加速度为g。在滑块P从A运动到B的过程中,下列说法正确的是( )
A. 重物Q重力的功率一直增加
B. 滑块P与重物Q的机械能之和一直保持不变
C. 轻绳对P做的功为
D. 滑块P运动到B处速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.将滑块的速度分解为沿绳子方向的速度和垂直于绳子方向的速度,可得重物的速度(为绳子与竖直杆的夹角)
在点,由静止释放滑块,,则
在点,绳子水平,,,则
所以滑块从运动到的过程中,重物的速度先增大后减小,则重物重力的功率也先增大后减小,故A错误;
B.对于、和弹簧组成的系统,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,在、两点弹簧弹力大小相等,说明弹簧形变量大小相等,弹性势能相等。从运动到过程中,弹簧长度变长,必然经过原长位置,弹性势能先减小后增大。因此滑块与重物的机械能之和先增大后减小,故B错误;
D.根据几何关系可知,,,则,
滑块上升高度,重物下降高度
、两点处弹簧的弹力大小相同,所以这两点处弹簧的弹性势能相等,从到过程中,对、系统,由能量守恒定律可得
解得,故D正确;
C.对滑块,由动能定理
因、两点的弹性势能相等,弹簧做功
则,故C错误。
故选D。
第Ⅱ卷(非选择题 共56分)
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请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,有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某实验小组进行“金属丝电阻率的测量”实验。
(1)用螺旋测微器测得金属丝的直径d如图甲所示,则d=_________mm。
(2)实验前首先正确使用欧姆表粗测该金属丝的阻值,将欧姆表选择开关置于电阻挡“×10”位置时,欧姆表指针位置如图乙所示,为了减小测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡_________(选填“×1”或“×100”)位置,重新调节测量。
(3)某同学利用图丙电路进行实验。实验时多次改变金属丝接入电路的长度L,记录电压表的示数U,电流表的示数I,从而得到多组U、I、L数据,作出如图丁所示图像,图丁中直线的斜率为k,纵轴的截距为a,则电流表的内阻RA=_________,该金属丝的电阻率_________。(结果均从d、k、a中选用合适的字母表示)
(4)小明同学认为由于电流表有电阻,导致金属丝电阻率测量值偏大;小华同学认为电流表的内阻不影响金属丝电阻率的测量。你同意_________(选填“小明”或“小华”)的观点,简要说明理由_________________。
【答案】(1)4.702##4.703##4.701
(2)×1 (3) ①. ②.
(4) ①. 小华 ②. 电阻率只和斜率有关,电流表内阻不对斜率产生影响,因此不影响电阻率测量。
【解析】
【分析】
【小问1详解】
固定刻度为,可动刻度对齐格,故
【小问2详解】
欧姆表选择×10挡时,指针偏角过大,说明被测金属丝阻值较小,需要换用更小倍率的×1挡减小测量误差。
【小问3详解】
[1][2]由电路,电压表测金属丝和电流表的总电压,根据欧姆定律
金属丝横截面积,代入整理得
对应图像,纵截距,斜率
整理得,
【小问4详解】
[1][2]由推导可知,电阻率只和斜率有关,电流表内阻不对斜率产生影响,因此不影响电阻率测量,小华观点正确。
【点睛】
13. 如图甲所示,无人配送车作为新型配送装备,可实现智能配送。某款无人配送车在水平测试轨道上由静止开始匀加速启动,已知无人配送车质量m=2000 kg,行驶过程中受到的阻力大小f恒为1200 N,其功率随速度变化如图乙所示,额定功率P额=18 kW,v1=10 m/s,g取10 m/s2。求:
(1)该无人配送车行驶的最大速度vm;
(2)当v1=10 m/s时,合力的瞬时功率P。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
【小问1详解】
当无人配送车达到最大速度时,做匀速直线运动,牵引力与阻力平衡,即
功率满足
代入数据得
【小问2详解】
由图乙可知,时配送车功率刚好达到额定功率,此时牵引力
合力大小为
则合力的瞬时功率
【点睛】
14. 如图所示,同一竖直平面内,固定两根光滑绝缘杆OA、OB,与竖直线OC的夹角均为45°,两杆上均套有能自由滑动的带电小球,带电量分别为+q、-q,两小球静止且连线水平,相互作用的静电力大小为F,两小球可视为质点。求:
(1)杆OA对+q小球的弹力FN的大小;
(2)两带电小球连线中点P的场强E的大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对受力分析:小球受竖直向下的重力、水平向右的库仑引力、垂直OA杆向左上方的弹力,如图所示
已知OA与竖直线夹角为,因此与水平方向夹角为,根据水平方向平衡条件
解得
【小问2详解】
设两球间距为,由库仑定律得两球间静电力
P点到两球的距离均为,在P点的场强:方向水平向右(正电荷场强背离自身),大小
在P点的场强:方向水平向右(负电荷场强指向自身),大小
两场强方向相同,合场强大小
15. 图示装置由放射源P、加速电场、偏转电场、铺有感光纸的圆筒组成。放射源P可沿着中心线方向连续发出大量电荷量为+q、质量为m的粒子,其初速度大小范围为,粒子先经A、B间加速,再经C、D间偏转(C、D间视为匀强电场),最后打到绕轴OO′旋转的感光纸上而发出亮点。已知加速电场电压,偏转电场电压、极板长度为L,C、D间距为d,极板右端到圆筒的最近距离为,圆筒半径为R,不考虑粒子相互作用和重力、极板边缘效应、感光纸的厚度,假设所有粒子均能射出偏转电场。求:
(1)粒子离开极板B时的速度大小范围;
(2)粒子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的最大距离ym;
(3)经足够长时间后,感光纸上发光点围成的面积大小S。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对粒子加速过程由动能定理可得
代入,整理得
已知初速度范围,代入得最小速度,最大速度
因此速度范围为
【小问2详解】
偏转电场中,由牛顿第二定律可得粒子加速度
代入,得
粒子水平方向运动时间
整理得偏移量
与成反比,越小越大,代入最小速度
得
【小问3详解】
粒子出偏转电场后,偏转角正切
粒子打到感光纸上时,总偏移量(偏离中心线的距离)
结合的范围,得的范围
圆筒转动足够长时间后,不同偏移的粒子会打在不同位置,发光区域为矩形,长为圆筒周长,宽为
面积
16. 如图所示,匀强电场方向竖直向下,场强大小,木板MN与水平面夹角。半径R=0.3m的光滑圆弧轨道AB固定在图示位置,O为圆心,末端B切线水平。一带电量的小球由A点无初速度释放,最终垂直打在木板上的C点。已知小球质量m=0.04kg,g取10m/s2。
(1)求小球运动到B点时速度的大小;
(2)求O、C两点间的电势差;
(3)小球即将运动至C点时,瞬间撤去木板,同时增加另一匀强电场E′,使小球保持沿到达C点时的速度方向继续运动,求匀强电场E′大小的最小值E′min及此时小球加速度a的大小。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
小球从A点到B点过程中,由动能定理可得
解得小球运动到B点时的速度大小为
【小问2详解】
小球从B点到C点做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向有
解得加速度大小为
小球垂直打在木板上的C点,根据几何关系可得
解得小球在C点的竖直分速度大小为
小球从B点到C点,竖直方向根据运动学公式可得
解得竖直位移大小为
O、C两点间的电势差为
解得
【小问3详解】
小球即将运动至C点时,瞬间撤去木板,同时增加另一匀强电场,使小球保持沿到达C点时的速度方向继续运动,则小球受到的合力方向与C点的速度方向在同一直线上;小球受到的重力和原来电场的电场力均竖直向下,两个力的合力大小为
根据三角形定则可知,当另一匀强电场对小球的电场力与合力方向(C点的速度方向)垂直时,电场具有最小值,根据几何关系可得
解得
此时小球所受合力大小为
根据牛顿第二定律可得
解得小球的加速度大小为
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