山东省青岛市黄岛区2022-2023学年高一下学期期末学业水平检测物理试题（含答案）

第第页山东省青岛市黄岛区2022-2023学年高一下学期期末学业水平检测物理试题一、单选题1．下列说法正确的是（）A．点电荷是理想化模型。均匀带电球体可以看作电荷全部集中在球心的点电荷B．元电荷是指电荷量为1.6×10-19C的粒子。如正电子和质子都是元电荷C．电场强度E与试探电荷的电荷量q有关D．在电场中电势降低的方向就是电场方向2．两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带有+5Q和-3Q的电荷量，固定在相距为r的两处。它们间的库仑力大小为F。两者相互接触后将其固定距离变为2r，则此时两球间库仑力的大小为（）A．215F B．115F 3．如图，长度为L的导体棒原来不带电，将带电量为q的正点电荷放在导体棒的中心轴线上距离棒左端R处，达到静电平衡后，下列说法正确的是（）A．导体棒左端带正电，右端带负电B．导体棒左端电势高，右端电势低C．导体棒上感应电荷在棒中心O处产生的电场强度大小为kD．导体棒上感应电荷在棒中心O处产生的电场强度方向向右4．一个带正电的质点，电荷量q=2.0×10-9C，在静电场中由a点移动到b点。在这个过程中，除电场力外，其他力做的功为8.0×10-5J，质点的动能增大了6.0×10-5J，若规定b点为零电势点，则a点的电势φaA．1×104V B．-1×104V C．3×104V D．-4×104V5．如图，空间中a、b、c、d四点是正四面体的四个顶点。m、n两点是棱ac、bc中点、电荷量为+Q和-Q的点电荷分别固定在a、b两点。下列说法正确的是（）A．m点电势等于n点电势 B．m点电场强度大于n点电场强度C．c点电势高于d点电势 D．c点电场强度等于d点电场强度6．我国科技创新规划提出要加强“深海”领域的探测和研究。如图是某大学科研小组在深海探测结束后，利用牵引汽车将探测器从海面起吊上岸的示意图。若不计滑轮摩擦和牵引绳质量。在牵引汽车以速率v匀速向右运动的过程中。下列说法正确的是（）A．探测器处于失重状态B．探测器上升的速率大于vC．牵引绳拉力等于探测器重力D．牵引绳拉力做的功大于探测器重力势能的增加量7．为避免发生雷击，高大的建筑物顶端均需安装避雷针。如图是某蓬雷针放电时空间电场线的分布图。a、b、c三点在同一电场线上。空间电场分布关于直线ac对称。图中的虚线是一带电粒子只在电场力作用下在电场中的运动轨迹。已知ab=bc、下列说法正确的是（）A．粒子一定带负电B．粒子的速率一直在增加C．粒子在图中A点的电势能一定大于在B点的电势能D．ab两点的电势差等于bc两点的电势差8．如图，平行板电容器经开关S与电源连接、当S闭合时、电容器两极板间有一带电油滴静止在a点。已知油滴所带电荷量很小，a点的电势为φa。下列说法正确的是（）A．将电容器的B板向下稍微移动、φa不变B．将电容器的B板向下稍微移动、油滴不动C．断开S，将电容器的B板向下稍微移动、φa升高D．断开S，将电容器的B板向下稍微移动、油滴向下移动二、多选题9．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦。在车厢相互靠近使弹簧压缩的过程中，下列说法正确的是（）A．缓冲器的机械能守恒B．摩擦力做功消耗机械能C．垫板的动能转化为系统的内能和弹簧的弹性势能D．弹簧的弹性势能全部转化为动能10．如图甲所示，一圆心为O的圆形区域处在平行于纸面的匀强电场中，其半径R=1m。M为圆弧上一点，θ是半径OM与OC组成的角度，当θ沿逆时针方向增大时M点的电势φ随θ变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（）A．匀强电场方向为垂直于AD连线向上B．匀强电场的电场强度大小为1.5V/mC．将一质子由B点移至D点，电势能减少3eVD．将一电子由A点沿圆弧逆时针移至C点，电场力先做正功后做负功11．2023年5月30日上午9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，其中载荷专家桂海潮是北京航空航天大学的教授，主要负责空间科学实验载荷的在轨操作，这也是我国航天员作为载荷专家完成空间站的“首秀”。如图为神舟十六号发射和与空间站交会对接过程示意图，图中I为近地圆轨道，Ⅱ为椭圆转移轨道，Ⅲ为空间站所在圆轨道，飞船在三个轨道上运行周期分别为T1、T2、T3，P、Q分别为轨道Ⅱ与轨道I、Ⅲ的交会点。根据上述信息，下列说法正确的是（）A．飞船在三个轨道上运行周期的大小关系为T1<T2<T3B．飞船从轨道II进入轨道III时需要在Q点加速C．飞船在轨道II上从P点运行到Q点的过程机械能逐渐减小D．飞船在轨道I上运行时的机械能小于在轨道Ⅲ上运行时的机械能12．如图甲所示，水平面上固定一倾角为37°的光滑绝缘斜面，空间存在水平向左的匀强电场。一带电量q=4×10−5CA．m=0.5kg B．m=0.3kgC．E=2×105N/C D．E=2.5×105N/C三、实验题13．如图是小明同学为验证机械能守恒定律自制的实验装置，固定在地面上的平台上表面为四分之一圆弧，一铁架台底端焊接在圆弧最低点F，O点是圆弧的圆心，光电门1、2、3、4、5分别放置在圆弧的六等分点上。已知当地重力加速度为g，实验时轻质细绳一端系在O点，另一端连接一质量分布均匀的小钢球，将小球从圆弧最高点由静止释放，运动过程中细绳始终处于伸直状态。（1）要完成实验，需要测量下列哪些物理量____；A．小球的质量mB．小球的直径dC．小球球心到细绳悬点O的距离LD．小球由静止释放到运动至每个光电门位置所用的时间t（2）测得小球通过光电门2、4的挡光时间为Δt2、Δt（3）以细线与水平方向夹角θ的正弦sinθ为横坐标，小球速度的平方v2为纵坐标，做出v2−sin14．某学校兴趣小组利用电流传感器观察电容器的充、放电现象，设计电路如图甲所示。（1）将开关S与端点2连接时电源短时间内对电容器完成充电，充电后电容器右极板带电（选填“正”或“负”）；然后把开关S连接端点1，K断开，电容器通过电阻放电，计算机记录下电流传感器中电流随时间的变化关系。如图乙是计算机输出的电容器充、放电过程电流随时间变化的I−t图像；（2）根据I−t图像估算电容器在充电结束时储存的电荷量为C（结果保留两位有效数字）；（3）已知直流电源的电压为6V，则电容器的电容为F（结果保留两位有效数字）；（4）如果不改变电路其他参数，闭合开关K，重复上述实验，则充电时I−t曲线与横轴所围成的面积将（选填“变大”“不变”或“变小”）；充电时间将（选填“变长”“不变”或“变短”）。四、解答题15．一个质量为m、电荷量为e的电子在库仑力的作用下，以速度v绕位于圆心电荷量为Q的原子核做匀速圆周运动，在一段时间内其速度方向改变了θ弧度，已知静电力常量为k。（1）求电子在这一段时间内走过的弧长s；（2）求电子绕原子核运动一周所用时间T。16．如图是某青少年拓展基地的一台弹珠枪的示意图，ABCD是一个倾角θ=30°的光滑长方形平台，宽AB为1.6m，长BC为4m，斜面上端固定一个半径R=0.8m的光滑四分之一圆弧轨道，分别与AB、BC相切与E、F点，弹珠枪位于A点，沿着AB边发射质量为0.2kg的弹珠，弹珠从E点进入圆弧轨道后恰好可以经过F点。已知重力加速度，g=10m/s2.求：（1）若弹珠恰好经过F点，在F点速度大小；（2）若弹珠恰好经过F点，在A点的发射速度大小；（3）若弹珠恰好经过D点，弹珠在F点受到圆轨道压力的大小。17．如图，在平面直角坐标系xOy中，平行于x轴的金属板A、B放置在第二象限，y轴上的C点到两金属板的距离相等。放射源P在A极板最左端沿某方向发射一个带正电的粒子，已知两金属板长为L，间距为d，当A、B板间加一特定电压时，粒子会沿平行于x轴的速度v从C点进入第一象限内的静电分析器，分析器中存在电场线沿半径方向指向圆心O的均匀幅向电场，粒子恰好在分析器内做匀速圆周运动，运动轨迹处的场强大小为E0。若带电粒子质量为m，电荷量为+q，不计粒子重力，忽略金属板的边缘效应。求：（1）平行金属板A、B之间的电压；（2）粒子在P点的发射速度大小v0；（3）粒子在静电分析器中运动的时间t。18．如图，整个空间存在水平向左的匀强电场，竖直面内有一直角坐标系xOy，以y轴为对称轴的光滑圆弧形绝缘轨道ABC放置在x轴下方，轨道与y轴交于B点，与x轴交于A（-0.4，0）、C（0.4，0）两点。现有一个可视为质点的带电绝缘小球沿PA所在直线向A点匀加速运动，从A点沿切线方向进入轨道，一段时间后从C点离开。若小球在轨道内运动过程中恰好不脱离轨道，已知小球质量m=0.3kg，电荷量q=0.4C，P点的坐标为（0，0.3），重力加速度为g=10m/s2，不考虑空气阻力的影响。求：（1）匀强电场电场强度的大小；（2）小球对轨道压力的最大值；（3）小球经过P点时的速度大小；（4）当小球从C点飞出时，小球落在x轴上的位置坐标。

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】A、点电荷属于理想化模型，均匀带电球体在计算球体之间的库仑力时，当球体之间的距离远远大于球体的半径时，球体可以作为点电荷，所以A对；B、元电荷指的是最小单位的电荷量，不属于微观粒子，所以B错；C、电场强度是电场本身的性质，与试探电荷无关，所以C错；D、电场中电势降低最快的方向为电场的方向，所以D错；

【分析】点电荷属于理想化模型；元电荷指的是最小单位的电荷量，与微观粒子无关；电场强度由电场本身所决定；电势降低最快的方向才是电场的方向。2．【答案】D【解析】【解答】根据库仑定律，两个小球之间的库仑力有：F=k5Q·3Qr2=15k3．【答案】C【解析】【解答】A、由于在电荷的相互作用下，导体棒左端带负电，右端带正电，则A错：B、由于导体处于静电平衡所以导体为等势体，电势各处相等，则B错；C、由于导体内部场强为0，则感应电荷产生的电池强度等于点电荷产生的电场强度，则E感=E4．【答案】B【解析】【解答】质点从a点运动到b点的过程中，根据动能定理有：∆Ek=W其+qU5．【答案】D【解析】【解答】A、根据等量异种电荷的电场线分布，沿电场线的方向可以判别m点的电势大于n点的电势，所以A错；C、根据对称性可以判别c点的电势等于d点的电势，所以C错；B、利用电场线的疏密及对称性可以判别m点的电场强度等于n点的电场强度，所以B错；D、根据对称性可以判别c点的电场强度等于d点的电场强度，所以D对；正确答案为D。

【分析】利用等量异种电荷周围电场线的分布可以比较电场强度的大小；利用电场线的方向可以比较各点电势的高低。6．【答案】D【解析】【解答】B、设绳子与水平方向的夹角为θ，根据速度的分解有：v探=vcosθ，随着角度7．【答案】B,C【解析】【解答】A、由于粒子运动轨迹向下弯曲，则受到的电场力向下，由于电场线也向下，所以粒子带正电，所以A错；B、由于粒子速度方向为轨迹的切线方向，与电场力方向成锐角，则电场力做正功，所以粒子速率一直增加，所以B对；C、由于粒子从A到B，电场力对粒子做正功，所以粒子电势能减小，所以粒子在A点的电势能大于在B点的电势能，所以C错；D、由于ab间的电场线比bc之间电场线疏，ab间的电场强度则比bc间电场强度小，根据U=Ed可得Uab<U8．【答案】C【解析】【解答】A、当开关闭合时，电容器板间电压U保持不变，当B板向下移动时，板间距离增大，则根据E=Ud可以得出板间电场强度减小，则a点到正极板的距离不变，电势差减小，则φa增大，所以A错；B、当板间电压不变，板间距离增大时板间电场强度减小，则油滴会向下运动，所以B错；C、断开开关S时，板间电荷量Q保持不变，根据C=ξS4πkd且C=QU、再结合电势差与电场强度的关系式有：E=9．【答案】B,C【解析】【解答】A、当弹簧压缩时，垫块与弹簧盒子发生摩擦，则缓冲盒子受到摩擦力做功机械能不守恒，所以A错；B、摩擦力做功会导致缓冲器的机械能减小内能增大，所以B对；C、根据能量守恒定律有，垫板的动能转化为系统的内能和弹簧的弹性势能，所以C对；D、根据能量守恒定律有，弹簧的弹性势能会转化为系统的动能和内能，所以D错；正确答案为D。

【分析】在车厢相互靠近压缩弹簧时，由于摩擦力做功所以缓冲器机械能不守恒；摩擦力做功则消耗一定机械能转化为内能；根据能量守恒定律可以判别垫板的动能转化为系统弹性势能和内能。10．【答案】B,D【解析】【解答】当M点从C开始转动时，转动到θ=π4时，电势最小值φ1=1V，转动到θ=5π4时，电势最大值φ2=4V，则电场方向与AC方向成450斜向下，所以A错；根据电势差与电场强度的关系可以得出电场强度的大小为：11．【答案】A,B,D【解析】【解答】A、根据开普勒第三定律有R3T2=k，则轨道半径越大飞船运动的周期越大，则有12．【答案】A,D【解析】【解答】当物块上滑过程中，合力对滑块做负功导致滑块动能不断减小，根据动能定理有：∆Ek=-mgxsinθ-qExsinθ，当滑块上升时电场力对物块做负功导致物块电势能增大，根据功能关系有：∆13．【答案】（1）B；C（2）(（3）2gL【答案】【解析】【解答】（1）验证小球下落过程机械能守恒，根据mgh=12mv2可以判别不需要测量小球的质量；为了测量下落的高度h=Lsinθ则需要测量小球球心到悬点O的距离；为了测量小球过光电门的速度，则需要测量小球的直径，不需要测量小球从静止到光电门的运动时间；所以选BC

（2）已知小球经过光电门2、4的时间，则经过光电门2、4的瞬时速度为：v2=d∆t2，v4=d∆t4，小球从光电门2到4时，重力做功，减少的重力势能为：14．【答案】（1）负（2）1（3）2（4）不变；变短【解析】【解答】（1）当开关接触端点2时，电容器右极板与电源负极相连，所以带负电；

（2）充电过程中，图像面积代表电容器存储的电荷量，已知图线与时间轴所围起来的面积为26格，且每一个的面积为：q1=0.1×10-3×0.5C=5×10-5C，则总存储的电荷量为：Q=26q1=1.3×10-3C

（3）已知U=6V，15．【答案】（1）解：电子所受到的库仑力提供向心力有k这段时间内走过的弧长为s=联立可得s=（2）解：电子绕原子核运动一周所用时间为T=【解析】【分析】（1）电子做匀速圆周运动，利用库仑力提供向心力可以求出线速度的大小，利用弧长的表达式可以求出电子所走弧长的大小；

（2）电子绕原子核做匀速圆周运动，利用线速度和周期的表达式可以求出周期的大小。16．【答案】（1）解：由题意可知，弹珠在斜面上自由运动时所受的合力为F=mg若弹珠恰好经过F点，根据牛顿第二定律mg记得v（2）解：从A点到F点，根据动能定理得−mgh=从A点到F点的高度为h=联立解得v（3）解：弹珠从F点到D点做类平抛运动，加速度为a=根据类平抛运动可知ll解得v在F点根据牛顿第二定律mg解得F根据牛顿第三定律F【解析】【分析】（1）弹珠在斜面上运动时，利用重力的分力可以求出合力的大小，结合牛顿第二定律可以求出经过F点速度的大小；

（2）弹珠从A到F的过程中，利用动能定理可以求出在A点发射的速度大小；

（3）当弹珠恰好经过D点时，利用牛顿第二定律可以求出弹珠加速度的大小，结合类平抛运动的位移公式可以求出经过F点速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出弹珠对轨道压力的大小。17．【答案】（1）解：带电粒子在平行金属板间运动时，根据运动可逆性有L=vd联立解得U=（2）解：粒子发射时沿y轴方向的速度为v所以粒子在P点的发射速度大小为v（3）解：粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，有q粒子运动的周期为T=联立可得T=则时间为t=【解析】【分析】（1）带电粒子在平行金属板间做类平抛运动，利用类平抛运动的位移公式结合牛顿第二定理可以求出AB之间电压的大小；

（2）粒子在P点发射时，利用竖直方向的速度公式可以求出竖直方向的分速度，结合速度的合成可以求出粒子在P点速度的大小；

（3）粒子在电场中做匀速圆周运动，利用牛顿第二