2021-2022学年江苏省苏州市苏州外国语学校高一（下）期中物理试题（解析版）

苏州外国语学校2021－2022学年第二学期期中考试高一物理试卷一、单选题（本题共10小题，每小题4分，共计40分。每小题只有一个选项符合题意）1.下面关于物理学史的说法正确的是（）A.卡文迪许利用扭秤实验得出万有引力与距离平方成反比的规律B.开普勒通过观测天体运动，积累下大量的数据，总结出行星运动三大定律C.牛顿若能得到月球的具体运动数据，就能通过“地月检验”测算出地球的质量D.库仑发现了点电荷间的相互作用规律【答案】D【解析】【详解】A．卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量，故A错误；B．开普勒通过研究第谷的行星观测数据，总结出行星运动三大定律，故B错误；C．牛顿若能得到月球的具体运动数据，可以通过“地月检验”测算月球运动的向心加速度，但由于在当时他不知道引力常量的值，所以无法根据公式测算出地球的质量，故C错误；D．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，即库仑定律，故D正确。故选D。2.大小相同的两个金属小球A、B带有等量同种电荷，相隔一定距离时（A、B均可视为点电荷），两球间的库仑力大小为2F，现在用另一个跟它们大小相同的不带电金属小球，先后与A、B两个小球接触后再移开，这时A、B两球间的库仑力大小是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】设开始时A、B的电荷量均为q，则根据库仑定律有用金属小球与A相碰后，A和金属小球的电荷量均变为，金属小球与B相碰相碰后，B的电荷量变为，所以A、B两球间的库仑力大小为故选C。3.质量的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图象甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图象乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变，在18s末汽车的速度恰好达到最大，则下列说法正确的是（）A.汽车受到的阻力200NB.汽车的最大牵引力为800NC.汽车在做变加速运动过程中的位移大小为95.5mD.过程中汽车牵引力做的功为【答案】C【解析】【详解】A．末汽车的速度恰好达到最大，此时牵引力等于阻力，则有可得汽车受到的阻力为A错误；B．汽车做匀加速运动时，汽车的牵引力最大，根据牛顿第二定律可得由图甲可得联立解得B错误；C．汽车在内做变加速运动，设该过程中的位移大小为，根据动能定理可得解得C正确；D．过程中汽车牵引力做的功为D错误。故选C。4.有一接地的导体球壳，如图所示，球心处放一点电荷q，达到静电平衡时，则()A.q的电荷量变化时，球壳外电场随之改变B.q在球壳外产生的电场强度为零C.球壳内、外表面的电荷在壳外的合场强为零D.q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零【答案】D【解析】【详解】A．由于球壳接地，在静电平衡后，球壳与大地是等势体，所以球壳外的电场为0，不随q的变化发生变化，A错误；B．平衡状态后，q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零，q单独在球壳外产生的电场强度不为零，B错误；CD．金属球壳外表面接地，所以球壳外表面不带电，内表面带与q相反电性的电荷，当到达静电平衡状态后，q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零，故C错误，D正确。故选D。5.电源、开关、平行板电容器连成如图所示电路，上极板接地。闭合开关S，电源对电容器充电后，电容器带电量为Q，两极板间电压为U，板间电场强度大小为E0，电容器中的P点电势为，则下列说法正确的是（）A.若将上板下移少许，Q增大，U减小，E0不变，变大B.若将上板下移少许，Q不变，U减小，E0减小，变小C若断开开关S，将上板下移少许，Q不变，U减小，E0不变，变小D.若断开开关S，将上板下移少许，Q不变，U减小，E0不变，变大【答案】D【解析】【详解】AB．闭合开关S，则极板间电压U不变，若将上板下移少许，即减小极板间距，由可知，电容器的电容增大；由Q=UC可知Q增大，由可知，E0变大，根据U=Ed令下极板为B，PB间的电势差增大，可知P点的电势变大，故AB错误；CD．若断开开关S，将上板下移少许，Q不变，由可知，电容器电容增大；由可知U减小，由联立以上可得所以E0不变，根据U=Ed令上极板为A，AP间的电势差减小，因为A板电势为零，可知P点的电势变大，故C错误，D正确。故选D。6.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示，卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A.卫星在轨道3上运行的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的机械能大于在轨道1上的机械能C.卫星在轨道2上经过Q点时的加速度大于它在轨道1上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上由Q点运动至P点的过程中，机械能不守恒【答案】B【解析】【详解】A．根据万有引力提供向心力可得解得可知卫星在轨道3上运行速率小于在轨道1上的速率，A错误；B．卫星在同一轨道运行时只受万有引力的作用，机械能守恒，卫星从低轨道向高轨道变轨时需要点火加速，这一过程卫星的机械能增加，说明同一卫星所处的轨道越高，卫星的机械能越大，故卫星在轨道3上的机械能大于在轨道1上的机械能，B正确；C．根据牛顿第二定律可得解得由于、都相同，可知卫星在轨道2上经过Q点时的加速度等于它在轨道1上经过Q点时的加速度，C错误；D．卫星在轨道2上由Q点运动至P点的过程中，只有万有引力对卫星做功，卫星的机械能守恒，D错误；故选B。7.某电场的电场线分布如图所示，虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则（）

A.粒子带负电B.粒子一定是从a点运动到b点C.粒子在c点的加速度小于在b点的加速度D.粒子在电场中c点的速度一定小于在a点的速度【答案】D【解析】【详解】A．带电粒子只在电场力作用下做曲线运动，可知电场力方向指向轨迹的凹侧，故电场力方向与电场方向相同，粒子带正电，A错误；B．由运动的可逆性可知，粒子可能是从a点运动到b点，也可能是从b点运动到a点，B错误；C．由电场线的分布可知，c处的电场线比b处的电场线密集，故c点的电场强度大于b点的电场强度，根据牛顿第二定律可知粒子在c点的加速度大于在b点的加速度，C错误；D．粒子在电场中的动能和电势能之和不变，沿电场方向电势降低，c点的电势高于a点的电势，粒子带正电，粒子在c点的电势能大于在a点的电势能，故粒子在c点的动能小于在a点的动能，粒子在c点的速度一定小于在a点的速度，D正确；故选D。8.电荷量不等的两点电荷固定在轴上坐标为和的两点处，其中坐标为处的点电荷带电量的绝对值为Q，两点电荷连线上各点的电势随变化的关系图像如图所示，其中处的电势最低，轴上M、N两点的坐标分别为和，已知静电力常量为，则下列说法正确的是（）A.两点电荷一定均为负电荷B.原点处的场强大小为C.正检验电荷在原点处受到向左的电场力D.负检验电荷由M点运动到N点的过程中，电势能先减小后增大【答案】B【解析】【详解】A．由图像可知，处的合电场强度为零，且电势均为正，可知两点电荷一定均为正电荷，A错误；BC．由图像可知，处的合电场强度为零，则有解得坐标为处的点电荷带电量的绝对值为故原点处的场强大小为原点处的电场强度方向向右，可知正检验电荷在原点处受到向右的电场力，B正确，C错误；D．由M点到N点，电势先减小后增大，故负检验电荷由M点运动到N点的过程中，电势能先增大后减小，D错误；故选B。9.如图所示，三个小球A、B、C的质量均为m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长。现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角由60°变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则下列说法错误的是（）

A.A的动能达到最大前，B受到地面的支持力小于B.A的动能最大时，B受到地面的支持力大小等于C.弹簧的弹性势能最大时，A的加速度方向竖直向上D.弹簧的弹性势能最大值为【答案】D【解析】【详解】AB．A的动能达到最大前，做加速运动，A、B、C组成的系统存在向下的加速度，系统处于失重状态，B受到地面的支持力小于；A的动能最大时，系统竖直方向加速度为零，B受到地面的支持力大小等于，故AB正确；C．A的动能达到最大值后，开始做减速运动，弹簧继续拉伸，当弹簧的弹性势能最大时，A运动至最低点，加速度方向竖直向上，故C正确；D．对从A释放到下降到最低点的过程，根据机械能守恒定律可得弹簧的弹性势能最大值为故D错误。本题选错误的，故选D。10.在真空中有水平放置的两个平行、正对金属平板，板长为l，两板间距离为d，在两极板间加一交变电压如图乙，质量为m，电荷量为e的电子以速度v（v接近光速的）从两极板左端中点沿水平方向连续不断地射入两平行板之间。若电子经过两极板间的时间相比交变电流的周期可忽略不计，不考虑电子间的相互作用和相对论效应，则（）A.当时，只有部分电子能从极板的右端射出B.当时，将没有电子能从极板的右端射出C.当时，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为D.当时，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为【答案】C【解析】【详解】AB．当电子恰好飞出极板时有l=vt由此求出当时，所有电子都能从极板的右端射出，当时，只有部分电子能从极板的右端射出，AB错误；C．当一个周期内有的时间电压低于临界电压，因此有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1：1，C正确；D．若任意0.2s内，有的时间内极板间电压低于临界电压，则有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为D错误。故选C。二、实验题（每空3分，共15分）11.某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，当地的重力加速度为g。

（1）为了验证机械能守恒定律，除了该实验准备了如下器材：铁架台、夹子、铁质小球，光电门、数字式计时器、游标卡尺（20分度），请问还需要的器材是______。A．天平B．刻度尺C．秒表D．打点计时器（2）用游标卡尺测量铁球的直径，主尺示数（单位为cm）和游标的位置如图丙所示，则其直径为d＝______mm。（3）若通过光电门的时间为0.002s，则小球通过光电门的速度为______m/s（计算结果保留3位有效数字）；（4）用游标卡尺测出小球的直径d和调整AB之间距离h，记录下小球通过光电门B的时间t，多次重复上述过程，作出随h的变化图象如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒，该直线斜率______；（5）在实验中根据数据实际绘出图象的直线斜率为，则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值______（用k、表示）。【答案】①.B②.10.15③.5.08④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]此实验需要测量小铁球从A下落到B的高度，即需要刻度尺，故选B；（2）[2]如图所示，读数为（3）[3]若通过光电门时间为0.002s，则小球通过光电门的速度为（4）[4]由机械能守恒可得整理得则直线斜率（5）[5]由动能定理可得整理得三、计算题（本题共4小题，共计45分。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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）12.有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点.现从M中挖去半径为R的球体，如图所示，则剩余部分对m的万有引力F为多大？

【答案】【解析】【详解】质量为M的球体对质点m的万有引力F1==挖去的球体的质量M′==质量为M′的球体对质点m的万有引力F2=则剩余部分对质点m的万有引力，F=F1－F2=-=13.如图所示，光滑斜面倾角为37°，质量为m、电荷量为q的一带有正电的小物块，置于斜面上．当沿水平方向加有如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，重力加速度为g，已知sin37°＝0．6，cos37°＝0．8，求：（1）该电场的电场强度有多大？（2）若电场强度变为原来的，物块沿斜面下滑距离为L时的速度有多大？【答案】（1）（2）【解析】【详解】（1）物体受到的力有重力mg、支持力FN、电场力qE，如图所示根据平衡条件得：解得：（2）当电场强度变为原来的时，电场力减小，故物块沿斜面下滑由动能定理得：解得：【点睛】本题主要考查了带电小物块在斜面上静止与运动的问题．问题一是平衡条件的应用，受力分析后应用平衡条件即可；问题二是动能定理的应用．14.如图，两水平面（虚线）之间距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知离开电场时N的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时M的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求（1）M与N在电场中沿水平方向的位移之比；（2）A点距电场上边界的高度；（3）求带电小球进入电场时速度方向与水平方向夹角的正切值；（4）该电场的电场强度大小。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）设小球M、N在A点水平射出时的初速度大小为，则它们进入电场时的水平速度仍然为。M、N在电场中运动的时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2，由题给条件和运动学公式得解得（2）M的运动轨迹如图所示将M进出电场的瞬时速度、分解，设轨迹与水平方向夹角为，则有由（1）可知由此可得设A距电场上边界的高度为，小球在竖直方向做自由落体运动，可得解得（3）（4）如图设电场强度的大小为E，小球M进入电场后做直线运动，则设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，则由已知条件得解得则带电小球进入电场时速度方向与水平方向夹角的正切值15.如图所示轻弹簧一端固定在水平面上的竖直挡板上，处于原长时另一端位于水平面上B点处，B