精品解析：湖北孝感市2025-2026学年高一下学期期末考试物理试题

高一物理 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-10题有多项符合题目要求，每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场，电荷之间通过电场相互作用，还引入了电场线形象地描述场的性质。下列静电场中电场线的绘制，正确的是（ ） A. B. C. D. 2. “草根”球赛火遍大江南北。2026年4月18日晚，江苏省城市足球联赛（简称“苏超”）第2周常规赛在全场呐喊助威声中正式开赛，“苏超”首个比赛日便迎来“开门红”，场均观赛人数超过了3.1万人。如下图是某次发定位球的比赛情景，运动员把质量为的足球从水平地面踢出，足球恰好飞过高为的人头顶部，并继续在空中运动到最高点，足球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是（ ） A. 足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力势能增加了 B. 以过人头顶部的水平面为参考平面，足球在最高点的机械能为 C. 足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力的瞬时功率一直减小 D. 足球运动到最高点时，重力的瞬时功率最大 3. 如图所示，不带电，长为l的金属导体棒水平放置，现将一个电荷量为+q（q>0）的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒左端感应出正电荷，棒的右端感应出负电荷 B. 感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右 C. 感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小 D. 若把一试探电荷从A移到B，该电荷在A、B两点的电势能相等 4. 如图，在一根不可伸长的轻绳下端拴一质量为m的带电小球，同时在悬点正下方圆心O处也固定另一带电小球，现使小球m在过O点的水平面内做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角为θ，两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 小球做匀速圆周运动过程中受到重力，拉力，库仑力和向心力 B. 两个小球一定带异种电荷 C. 小球做匀速圆周运动过程中机械能守恒 D. 小球做匀速圆周运动的向心力大小为mgtanθ 5. 如图所示，竖直平面内的正方形ABCD，AD边水平，AB边竖直，O为正方形中心。有一平行于正方形所在平面的匀强电场（未画出），使点A、O、D的电势分别为1 V、3 V、5 V，已知正方形的边长为5 cm，下列说法正确的是（ ） A. O、C两点的电势差 B. 该匀强电场的电场强度大小为80 V/m，方向由D指向A C. 电子在C点位置的电势能高于B点的电势能 D. 若将电子从C点移动到A点，电场力做的功为4 eV 6. 如图，一质量为m，带电量为+q的粒子从靠近A金属板的K点处由静止出发，经平行金属板A、B间电场加速后（A、B板间电压U0恒定），沿直线运动打在光屏上的Q点；现在平行金属板C、D间再加上一恒定偏转电压U1，粒子将打在光屏上Q点正下方的P点，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ） A. 若只把B板稍微右移，粒子经过B板时的速度增大 B. 若只把B板稍微右移，粒子将打在P点上方 C. 若只把C板稍微上移，粒子在平行金属板CD间运动的时间将变长 D. 若只把C板稍微上移，粒子离开平行金属板CD时，竖直方向的侧移量将变小 7. 传送带在机场、车站、大型超市中很常见。如图所示，水平地面上固定一条倾角θ=37°、长度L=8 m的传送带，用于传送包裹，传送带以恒定速度v0=2 m/s顺时针转动。某工人将一个质量m=1 kg的包裹轻放在传送带的下端A处，包裹与传送带之间的动摩擦因数μ=0.8。已知g取10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是（ ） A. 包裹从A至B的过程中，包裹一直做匀加速直线运动 B. 包裹从A至B的过程中，传送带对包裹的摩擦力做功32 J C. 包裹从A至B的过程中，传送带对包裹的摩擦力做功50 J D. 包裹从A至B的过程中，包裹与传送带因摩擦产生的热量是50 J 8. 在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将嫦娥四号发射，嫦娥四号成功登陆月球背面，人类首次实现了月球背面软着陆。简化如图，嫦娥四号沿着地月转移轨道飞向月球，到达近月轨道上P点时的速度为v0，经过短暂“太空刹车”，进入近月圆轨道绕月球运动，在近月圆轨道上运行周期为T，已知嫦娥四号的质量为m，月球半径为R，引力常量为G，不计嫦娥四号的质量变化，下列说法正确的是（ ） A. 嫦娥四号在西昌卫星发射中心的发射速度介于11.2km/s和16.7km/s之间 B. 嫦娥四号在绕月球圆轨道上运行周期的平方与轨道半径三次方的比值等于嫦娥四号在绕地球圆轨道上运行周期的平方与轨道半径三次方的比值 C. 月球的平均密度 D. “太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功绝对值为 9. 打夯亦称“夯实”，俗称“打地基”。打夯原为建住宅时对地基以人力方式用夯锤进行夯实，防止房屋建造后因墙底松软导致的墙体塌陷或裂纹。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个大小均为500N，方向都与竖直方向成37°的力，提着重物离开地面30cm后同时释放，最后重物自由下落将地面砸深2cm。已知重物的质量为50 kg，cos37°=0.8，g取10m/s2，忽略空气阻力，则（ ） A. 重物加速上升阶段，轻绳的拉力对重物做的功等于重物机械能的增加量 B. 两人停止施力的瞬间，重物处于完全失重状态，会立即下落 C. 重物落回地面时的动能为90J D. 重物对地面平均冲击力的大小为1.25×104N 10. 如图所示，空间存在水平向左，大小为的匀强电场，在A处有一个质量为0.1kg的小球所带电荷量为，用一长为的不可伸长的绝缘细线与固定点O连接，细线水平伸直无拉力，已知绝缘细线由松弛突然绷紧时，小球沿细线方向的分速度突变为0，而垂直细线方向的分速度保持不变。现让该小球由A处静止释放，小球可视为质点，取g=10m/s2.则（ ） A. 释放后小球做圆周运动 B. 小球在A点释放瞬间的加速度大小为20m/s2 C. 小球第一次运动到O点正下方的速度大小为 D. 小球第一次到达O点左方等高处时，绝缘细线的拉力大小为 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。 （1）质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。如图乙所示，O为纸带上打出的第一个点，第一个点与第二个点之间的距离约为2mm，A、B、C为纸带上选取的三个连续的计数点，它们到O点的距离hA=15.55cm、hB=19.20cm、hC=23.23cm。已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地重力加速度g取9.8m/s2，则重物从O点到B点，重力势能减少量___________J，打点计时器打B点时重物的动能___________J，比较与的大小，从而判断重物的机械能是否守恒。（结果均保留3位有效数字） （2）某同学在实验中发现重物增加的动能略小于重物减少的重力势能，于是深入研究阻力f对本实验的影响（假设阻力大小f恒定）。他测出各计数点到起始点的距离h，并计算出各计数点的速度v，用实验测得的数据绘制出v2-h图线，如图丙所示图像是一条直线，测得此直线斜率为k，由图线求得重物下落时受到阻力与重物所受重力的比值___________。（请用斜率k，当地重力加速度g表示） 12. 某实验小组进行了探究“影响电容的因素”的实验。如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差。实验中保持极板上的电荷量Q不变。设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。 （1）下列关于实验现象的描述正确的是___________（单选）。 A. 保持S不变，增大d，则θ变大 B. 保持S不变，减小d，则θ不变 C. 保持d不变，减小S，则θ变小 D. 保持S、d不变，在两极间插入电介质，则θ变大 （2）随后他们设计了如左图所示的电路来观察电容器的充电、放电现象，单刀双掷开关S原来接2.从t=0开始，开关改接1，经过一段时间电容器充电完毕后再把开关改接2，电容器开始放电。 ①如图，绘制了整个过程中流过电路中电阻R的电流随时间变化的I-t图像，那么电压传感器示数随时间变化图像对应下列中的图___________（选填“甲”或“乙”） ②当开关改接2时，发现放电过程放电太快，可以__________（选填“增大”或“减小”）电阻R的阻值来解决该问题。只改变R的阻值，则此过程I-t的曲线与坐标轴所围成的面积将__________（选填“减小”“不变”或“增大”）。 13. “墨子号”是中国发射的全球首颗量子科学实验卫星，在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空，标志着中国成为世界上第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。假设“墨子号”绕地球做匀速圆周运动，监测系统测得“墨子号”在t时间内运行的弧长为s，其与地心连线扫过的角度为θ（弧度），t小于运行周期。已知引力常量为G，地球半径为R，求： （1）“墨子号”运行的向心加速度an大小； （2）地球的第一宇宙速度v1大小。 14. 如图，竖直平面内有一平面直角坐标系xOy，在第二象限内存在一曲线边界，边界解析式方程为，（k为已知量，是一常数）该曲线与y正半轴之间存在一竖直向下的匀强电场E（E大小未知），在第一象限和第四象限存在大小也为E的匀强电场，方向分别竖直向下和竖直向上。曲线边界的左侧存在一线性粒子发射源，可以向右均匀发射初速度均为的相同粒子，粒子质量为m，电荷量为+q，粒子从曲线边界上不同位置进入第二象限的匀强电场，且所有粒子均从坐标原点O离开进入第四象限，粒子重力不计。 （1）求第二象限场强E大小； （2）求到达原点O处速度方向与x正半轴夹角为的粒子，运动过程中离x轴的最大距离d大小； （3）求到达原点O处速度方向与x正半轴夹角为的粒子，离开原点O后经过多长时间速度偏向角度为。 15. 游戏装置如图所示，质量m=1kg的小滑块从离地面H高处静止释放，自由下落后从P点进入四分之一光滑轨道，沿着水平轨道AB进入半径r=0.5m的竖直光滑圆轨道（在最低点B分别与水平轨道BA和BD平滑相连），接着经过光滑水平轨道BD滑上粗糙倾斜轨道DE（高度h可调节，倾斜轨道DE在水平面上的投影长度DF保持不变），滑块全程不脱离轨道且恰好停在E端则视为游戏成功。已知AB轨道长度LAB=0.4m，DF轨道长度LDF=1.5m，滑块与DE轨道之间的动摩擦因数μ=0.5，各部分平滑连接，小滑块可视为质点，忽略空气阻力，g取10m/s2。求： （1）如果AB轨道光滑，滑块从H高处静止释放后，恰能过光滑圆轨道最高点C，求H； （2）如果AB轨道粗糙，滑块与AB轨道之间的动摩擦因数为μ=0.5，小滑块从H=2m高处静止释放后，求小滑块第一次到达C处时对圆轨道的压力大小； （3）如果AB轨道光滑，要使游戏成功，求小滑块的释放高度H与高度h之间满足的关系（须注明h的取值范围）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一物理 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-10题有多项符合题目要求，每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场，电荷之间通过电场相互作用，还引入了电场线形象地描述场的性质。下列静电场中电场线的绘制，正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】AB．正点电荷的电场线从正电荷出发，指向无穷远处，故A正确，B错误； C．由于电场线不相交，故C错误； D．假设存在这种电场线，作两条等势线，如图所示 则有、 则有 由电场线的疏密程度可知，处电场强度大于处电场强度， 由公式可得，，相互矛盾，假设不成立，即这种电场线不存在，故D错误。 故选A。 2. “草根”球赛火遍大江南北。2026年4月18日晚，江苏省城市足球联赛（简称“苏超”）第2周常规赛在全场呐喊助威声中正式开赛，“苏超”首个比赛日便迎来“开门红”，场均观赛人数超过了3.1万人。如下图是某次发定位球的比赛情景，运动员把质量为的足球从水平地面踢出，足球恰好飞过高为的人头顶部，并继续在空中运动到最高点，足球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是（ ） A. 足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力势能增加了 B. 以过人头顶部的水平面为参考平面，足球在最高点的机械能为 C. 足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力的瞬时功率一直减小 D. 足球运动到最高点时，重力的瞬时功率最大 【答案】C 【解析】 【详解】A．足球从初始位置至上升到最高点，上升高度为，重力势能增加量为，故A错误； B．以过人头顶的水平面为参考平面，足球在最高点的重力势能为，而足球运动到最高点时具有水平方向的速度，即还存在动能，所以足球在最高点的机械能为，故B错误； CD．足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力的瞬时功率 其中是足球的竖直分速度。足球从被踢出到最高点的过程中，竖直方向做匀减速运动，从初始的竖直向上的初速度一直减小到0，因此重力的瞬时功率一直减小，直至足球运动到最高点时，重力的瞬时功率为0，故C正确，D错误。 故选C。 3. 如图所示，不带电，长为l的金属导体棒水平放置，现将一个电荷量为+q（q>0）的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒左端感应出正电荷，棒的右端感应出负电荷 B. 感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右 C. 感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小 D. 若把一试探电荷从A移到B，该电荷在A、B两点的电势能相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据静电平衡规律，导体A端带负电，B端带正电，故A错误； BC．根据静电平衡规律，导体静电平衡时O处的电场强度为零，即感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度与电荷q在O点产生的电场强度等大反向，所以感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向左，大小为，故BC错误； D．静电平衡时导体是等势体，表面是等势面，电势处处相等，试探电荷在A、B两点的电势能相等，故D正确。 故选D。 4. 如图，在一根不可伸长的轻绳下端拴一质量为m的带电小球，同时在悬点正下方圆心O处也固定另一带电小球，现使小球m在过O点的水平面内做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角为θ，两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 小球做匀速圆周运动过程中受到重力，拉力，库仑力和向心力 B. 两个小球一定带异种电荷 C. 小球做匀速圆周运动过程中机械能守恒 D. 小球做匀速圆周运动的向心力大小为mgtanθ 【答案】C 【解析】 【详解】A．向心力是效果力，不是实际存在的力。因此不能说物体受到向心力，故A错误； B．无论两球带同种还是异种电荷，都可以满足竖直方向受力平衡，水平方向上做匀速圆周运动，两球不一定带异种电荷，故B错误； C．小球做匀速圆周运动，速度沿圆周切线方向，轻绳拉力沿绳方向、库仑力沿半径方向，二者都与速度方向垂直，均不做功，因此小球的机械能守恒，故C正确； D．向心力是拉力水平分量和库仑力的合力。对小球受力分析，竖直方向合力为0，可得 而拉力的水平分力大小为 小球还受到O处沿水平方向的库仑力，若为同种电荷，则 若为异种电荷，则，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，竖直平面内的正方形ABCD，AD边水平，AB边竖直，O为正方形中心。有一平行于正方形所在平面的匀强电场（未画出），使点A、O、D的电势分别为1 V、3 V、5 V，已知正方形的边长为5 cm，下列说法正确的是（ ） A. O、C两点的电势差 B. 该匀强电场的电场强度大小为80 V/m，方向由D指向A C. 电子在C点位置的电势能高于B点的电势能 D. 若将电子从C点移动到A点，电场力做的功为4 eV 【答案】B 【解析】 【详解】A．匀强电场中，由于 可得 所以O、C两点的电势差，故A错误； B．匀强电场中，由于 可得 由于、，所以是等势线，是等势线，电场线方向由指向，又由，可知 解得匀强电场的电场强度大小为，故B正确； C．电子带负电，，所以电子在C点位置的电势能小于B点的电势能，故C错误； D．若将电子从C点移动到A点，电场力做的功为，故D错误。 故选B。 6. 如图，一质量为m，带电量为+q的粒子从靠近A金属板的K点处由静止出发，经平行金属板A、B间电场加速后（A、B板间电压U0恒定），沿直线运动打在光屏上的Q点；现在平行金属板C、D间再加上一恒定偏转电压U1，粒子将打在光屏上Q点正下方的P点，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ） A. 若只把B板稍微右移，粒子经过B板时的速度增大 B. 若只把B板稍微右移，粒子将打在P点上方 C. 若只把C板稍微上移，粒子在平行金属板CD间运动的时间将变长 D. 若只把C板稍微上移，粒子离开平行金属板CD时，竖直方向的侧移量将变小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．粒子在AB板间加速运动，根据动能定理有 解得 可知速度大小只与加速电压有关，与AB间的距离无关，若只把B板稍微右移，粒子经过B板时的速度大小不变，粒子将打在P点，故AB错误； C．若只把C板稍微上移，金属板CD间电场强度E减小，根据分运动的独立性知，只会影响竖直分运动，不会影响水平分运动。水平方向有 粒子在平行金属板CD间运动时间不会变化，C错误； D．粒子在AB板间加速运动，根据动能定理有解得 设金属板CD的板长为，板间距为，粒子在CD板间做类平抛运动，在水平方向有 在竖直方向有侧移量 其中 联立解得 可知C板稍微上移，极板间距d增大，竖直方向的侧移量y将变小。故D正确。 故选D。 7. 传送带在机场、车站、大型超市中很常见。如图所示，水平地面上固定一条倾角θ=37°、长度L=8 m的传送带，用于传送包裹，传送带以恒定速度v0=2 m/s顺时针转动。某工人将一个质量m=1 kg的包裹轻放在传送带的下端A处，包裹与传送带之间的动摩擦因数μ=0.8。已知g取10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是（ ） A. 包裹从A至B的过程中，包裹一直做匀加速直线运动 B. 包裹从A至B的过程中，传送带对包裹的摩擦力做功32 J C. 包裹从A至B的过程中，传送带对包裹的摩擦力做功50 J D. 包裹从A至B的过程中，包裹与传送带因摩擦产生的热量是50 J 【答案】C 【解析】 【详解】A．包裹首先在滑动摩擦力的作用下做匀加速运动，直到与传送带共速，由牛顿第二定律得加速阶段的加速度为 解得 包裹达到传送带速度所需的时间为 在这段时间内，包裹的位移 因为，所以共速后包裹随传送带匀速运动，匀速运动的距离，故A错误； BC．包裹从A至B的过程中，先是滑动摩擦力做正功，再是静摩擦力做正功。 滑动摩擦力做的功 静摩擦力做的功 包裹从A至B的过程中，传送带对包裹的摩擦力做功，故B错误，C正确； D．热量仅仅产生在包裹匀加速阶段，包裹相对传送带的位移 因摩擦产生的热，故D错误； 故选C。 8. 在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将嫦娥四号发射，嫦娥四号成功登陆月球背面，人类首次实现了月球背面软着陆。简化如图，嫦娥四号沿着地月转移轨道飞向月球，到达近月轨道上P点时的速度为v0，经过短暂“太空刹车”，进入近月圆轨道绕月球运动，在近月圆轨道上运行周期为T，已知嫦娥四号的质量为m，月球半径为R，引力常量为G，不计嫦娥四号的质量变化，下列说法正确的是（ ） A. 嫦娥四号在西昌卫星发射中心的发射速度介于11.2km/s和16.7km/s之间 B. 嫦娥四号在绕月球圆轨道上运行周期的平方与轨道半径三次方的比值等于嫦娥四号在绕地球圆轨道上运行周期的平方与轨道半径三次方的比值 C. 月球的平均密度 D. “太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功绝对值为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．月球是地球的卫星，在地球引力束缚范围内，那么嫦娥四号作为月球的卫星，仍然在地球引力束缚范围内，所以嫦娥四号在西昌卫星发射中心的发射速度小于11.2km/s，故A错误； B．由于卫星运行周期的平方与轨道半径三次方的比值与中心天体的质量M有关，嫦娥四号在绕月球圆轨道上运行周期的平方与轨道半径三次方的比值不等于嫦娥四号在绕地球圆轨道上运行周期的平方与轨道半径三次方的比值，故B错误； C．根据万有引力供向心力有 且 解得，故C正确； D．根据动能定理，“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功绝对值为 又有 联立解得，故D正确。 故选CD。 9. 打夯亦称“夯实”，俗称“打地基”。打夯原为建住宅时对地基以人力方式用夯锤进行夯实，防止房屋建造后因墙底松软导致的墙体塌陷或裂纹。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个大小均为500N，方向都与竖直方向成37°的力，提着重物离开地面30cm后同时释放，最后重物自由下落将地面砸深2cm。已知重物的质量为50 kg，cos37°=0.8，g取10m/s2，忽略空气阻力，则（ ） A. 重物加速上升阶段，轻绳的拉力对重物做的功等于重物机械能的增加量 B. 两人停止施力的瞬间，重物处于完全失重状态，会立即下落 C. 重物落回地面时的动能为90J D. 重物对地面平均冲击力的大小为1.25×104N 【答案】AD 【解析】 【详解】A．重物加速上升阶段，根据能量守恒可得，轻绳的拉力对重物做的功等于重物机械能的增加量，故A正确； B．两人停止施力瞬间，重物处于完全失重状态，由于惯性，重物会上升再下落，故B错误； C．重物从离开地面到重物落回到地面，此过程重力不做功，根据动能定理得 解得重物落回到地面时的动能为，故C错误； D．对重物从开始上升到将地面砸深2cm，全过程列动能定理有 代入数据可得地面对重物的平均冲击力大小，故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，空间存在水平向左，大小为的匀强电场，在A处有一个质量为0.1kg的小球所带电荷量为，用一长为的不可伸长的绝缘细线与固定点O连接，细线水平伸直无拉力，已知绝缘细线由松弛突然绷紧时，小球沿细线方向的分速度突变为0，而垂直细线方向的分速度保持不变。现让该小球由A处静止释放，小球可视为质点，取g=10m/s2.则（ ） A. 释放后小球做圆周运动 B. 小球在A点释放瞬间的加速度大小为20m/s2 C. 小球第一次运动到O点正下方的速度大小为 D. 小球第一次到达O点左方等高处时，绝缘细线的拉力大小为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．小球重力 电场力方向水平向左，大小 将重力和电场力的合力视为等效重力，则等效重力大小 等效重力方向为斜向左下方，与水平方向夹角为。 等效重力加速度 小球在A处静止释放后的瞬间，绳子上暂无拉力，小球作“类自由落体运动”，沿着等效重力G’的方向做匀加速直线运动，加速度大小为，故A错误，B正确； C．小球的运动轨迹如图所示。 小球第一次到O点正下方过程中，绳子始终处于松弛状态。 根据几何关系，小球第一次到O点正下方时的位移 此过程中小球做匀加速直线运动，根据速度-位移公式得 解得，故C正确； D．小球从A处做加速直线运动，到达B处，根据几何关系，位移 根据速度-位移公式得 解得 在B处，细线由松弛突然绷紧，沿细线方向的分速度突变为0，而垂直细线方向的分速度保持不变，即 过O点做平行的直线，直线平分，可得B处和C处的连线垂直等效重力方向，类比重力势能的计算，可得B处和C处的等效重力势能相等，即重力势能与电势能之和相等。 根据能量守恒定律可得，小球在B处和C处的动能相等，所以小球在C处速度大小仍然为 在C点列向心力方程得 解得，故D错误。 故选BC。 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。 （1）质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。如图乙所示，O为纸带上打出的第一个点，第一个点与第二个点之间的距离约为2mm，A、B、C为纸带上选取的三个连续的计数点，它们到O点的距离hA=15.55cm、hB=19.20cm、hC=23.23cm。已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地重力加速度g取9.8m/s2，则重物从O点到B点，重力势能减少量___________J，打点计时器打B点时重物的动能___________J，比较与的大小，从而判断重物的机械能是否守恒。（结果均保留3位有效数字） （2）某同学在实验中发现重物增加的动能略小于重物减少的重力势能，于是深入研究阻力f对本实验的影响（假设阻力大小f恒定）。他测出各计数点到起始点的距离h，并计算出各计数点的速度v，用实验测得的数据绘制出v2-h图线，如图丙所示图像是一条直线，测得此直线斜率为k，由图线求得重物下落时受到阻力与重物所受重力的比值___________。（请用斜率k，当地重力加速度g表示） 【答案】（1） ①. 1.88 ②. 1.84 （2） 【解析】 【小问1详解】 [1]从点到点，重物重力势能减少量 [2]利用匀变速直线运动的推论可知，打点计时器打点时重物的速度 重物的动能 【小问2详解】 对重物下落过程列动能定理 解得 所以图线的斜率 所以 12. 某实验小组进行了探究“影响电容的因素”的实验。如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差。实验中保持极板上的电荷量Q不变。设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。 （1）下列关于实验现象的描述正确的是___________（单选）。 A. 保持S不变，增大d，则θ变大 B. 保持S不变，减小d，则θ不变 C. 保持d不变，减小S，则θ变小 D. 保持S、d不变，在两极间插入电介质，则θ变大 （2）随后他们设计了如左图所示的电路来观察电容器的充电、放电现象，单刀双掷开关S原来接2.从t=0开始，开关改接1，经过一段时间电容器充电完毕后再把开关改接2，电容器开始放电。 ①如图，绘制了整个过程中流过电路中电阻R的电流随时间变化的I-t图像，那么电压传感器示数随时间变化图像对应下列中的图___________（选填“甲”或“乙”） ②当开关改接2时，发现放电过程放电太快，可以__________（选填“增大”或“减小”）电阻R的阻值来解决该问题。只改变R的阻值，则此过程I-t的曲线与坐标轴所围成的面积将__________（选填“减小”“不变”或“增大”）。 【答案】（1）A （2） ①. 甲 ②. 增大 ③. 不变 【解析】 【小问1详解】 A．静电计的张角大小指示电容器两极板的电势差大小，电势差越大，张角越大，根据电容的决定式和定义式可得， 联立解得，只增大，电势差增大，张角变大，故A正确； B．根据上述，保持其他条件不变，只减小，电势差减小，张角变小，故B错误； C．根据上述，保持其他条件不变，只减小，电势差增大，张角变大，故C错误； D．保持其他条件不变，只在两板间插入电介质，即增大，电势差减小，张角变小，故D错误。 故选A。 【小问2详解】 [1] 电容器充电时，充电电流变化得越来越慢，所以电容器两端电压也增加得越来越慢； 电容器放电时，放电电流变化得越来越慢，所以电容器两端电压也减小得越来越慢，故甲图符合； [2] 当开关改接2时，发现放电过程放电太快，可以增大电阻的阻值来解决； [3] 图像的面积表示放电电荷量，改变，影响放电时间，但放电总电量不变，故面积不变。 13. “墨子号”是中国发射的全球首颗量子科学实验卫星，在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空，标志着中国成为世界上第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。假设“墨子号”绕地球做匀速圆周运动，监测系统测得“墨子号”在t时间内运行的弧长为s，其与地心连线扫过的角度为θ（弧度），t小于运行周期。已知引力常量为G，地球半径为R，求： （1）“墨子号”运行的向心加速度an大小； （2）地球的第一宇宙速度v1大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 “墨子号”匀速圆周运动的线速度 角速度 卫星环绕地球的向心加速度 联立解得： 【小问2详解】 由几何关系可知，“墨子号”做圆周运动的半径 设“墨子号”卫星的质量为m，根据万有引力提供向心力 解得地球的质量 近地卫星作匀速圆周运动的线速度为第一宇宙速度，设近地卫星的质量为m0 根据万有引力提供向心力 解得 代入地球质量，解得地球的第一宇宙速度 【点睛】 14. 如图，竖直平面内有一平面直角坐标系xOy，在第二象限内存在一曲线边界，边界解析式方程为，（k为已知量，是一常数）该曲线与y正半轴之间存在一竖直向下的匀强电场E（E大小未知），在第一象限和第四象限存在大小也为E的匀强电场，方向分别竖直向下和竖直向上。曲线边界的左侧存在一线性粒子发射源，可以向右均匀发射初速度均为的相同粒子，粒子质量为m，电荷量为+q，粒子从曲线边界上不同位置进入第二象限的匀强电场，且所有粒子均从坐标原点O离开进入第四象限，粒子重力不计。 （1）求第二象限场强E大小； （2）求到达原点O处速度方向与x正半轴夹角为的粒子，运动过程中离x轴的最大距离d大小； （3）求到达原点O处速度方向与x正半轴夹角为的粒子，离开原点O后经过多长时间速度偏向角度为。 【答案】（1） （2） （3）（n=0，1，2，3…） 【解析】 【小问1详解】 设粒子进入边界的位置坐标为（x，y），粒子在第二象限匀强电场中运动到点的过程中做“类平抛运动”，沿x方向做匀速运动 沿负方向做匀加速运动 根据牛顿第二定律 代入曲线方程 解得 【小问2详解】 设粒子离开点后，竖直方向分速度减小至0时，离x轴的距离最大，由运动学公式 解得 【小问3详解】 粒子在电场中做“类斜抛运动”，设离开O点后，经过t时间，粒子竖直方向分速度第一次减小至0，运动示意图如下 由运动学公式 又有 解得 此粒子离开原点O后速度偏向角度为经过的时间至少为，即，考虑到粒子此后在第一、第四象限中的周期性运动，周期，那么所求时间为（n=0，1，2，3…） 代入 解得所求时间为（n=0，1，2，3…） 15. 游戏装置如图所示，质量m=1kg的小滑块从离地面H高处静止释放，自由下落后从P点进入四分之一光滑轨道，沿着水平轨道AB进入半径r=0.5m的竖直光滑圆轨道（在最低点B分别与水平轨道BA和BD平滑相连），接着经过光滑水平轨道BD滑上粗糙倾斜轨道DE（高度h可调节，倾斜轨道DE在水平面上的投影长度DF保持不变），滑块全程不脱离轨道且恰好停在E端则视为游戏成功。已知AB轨道长度LAB=0.4m，DF轨道长度LDF=1.5m，滑块与DE轨道之间的动摩擦因数μ=0.5，各部分平滑连接，小滑块可视为质点，忽略空气阻力，g取10m/s2。求： （1）如果AB轨道光滑，滑块从H高处静止释放后，恰能过光滑圆轨道最高点C，求H； （2）如果AB轨道粗糙，滑块与AB轨道之间的动摩擦因数为μ=0.5，小滑块从H=2m高处静止释放后，求小滑块第一次到达C处时对圆轨道的压力大小； （3）如果AB轨道光滑，要使游戏成功，求小滑块的释放高度H与高度h之间满足的关系（须注明h的取值范围）。 【答案】（1） （2） （3）（） 【解析】 【小问1详解】 由题意可得，滑块恰好过C点，此时重力提供向心力有 解得滑块恰好过C点时的速度为 对滑块从释放到C点过程，根据机械能守恒定律有 解得 【小问2详解】 对滑块从释放到C点过程列动能定理方程有 解得此时滑块过C点时的速度为 滑块经过点时，根据牛顿第二定律有 联立解得滑块经过点时受到轨道的支持力为 由牛顿第三定律可知，轨道对滑块的支持力与滑块对轨道的压力等大反向，所以滑块经过点对圆轨道压力大小为。 【小问3详解】 要使游戏成功，首先滑块不能脱离轨道，其次滑块需要恰好停留在点。从释放点到点的全程对滑块列动能定理方程有 其中 解得与高度之间满足的关系为 当滑块恰能过点，同时恰好能停留在点，设此时点离地高度为，代入解得 由于滑块需要停留在点，则需要 解得 即点离地高度最高为 所以要使游戏成功，与高度之间满足的关系为（其中） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $