河北省唐山市等4地2024-2025学年高一下学期6月期末物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1NT20名校联合体高一年级期末考试物理（一）注意事项：1．本试卷考试时间为75分钟，满分100分。2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。1.在物理学史上，开普勒和牛顿为天体运动的研究奠定了重要基础。下列关于他们贡献的描述中正确的是（）A.牛顿通过分析第谷的观测数据，总结出行星绕太阳运动的轨道是椭圆B.开普勒提出行星与太阳间的引力大小与二者距离的平方成反比C.牛顿的万有引力定律表明，行星轨道半长轴的立方与公转周期的平方成正比D.开普勒发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆，而牛顿通过引力定律解释了这一现象的原因【答案】D【解析】A．开普勒分析第谷的观测数据并提出行星轨道为椭圆，牛顿未直接参与此结论，故A错误；B．引力平方反比关系由牛顿提出，开普勒未涉及引力定量公式，故B错误；C．轨道半长轴立方与周期平方成正比是开普勒第三定律，牛顿用万有引力定律解释了该关系，但定律本身由开普勒提出，故C错误；D．开普勒发现行星轨道为椭圆（第一定律），牛顿通过万有引力定律解释了其成因，故D正确。故选D，2.如图所示，卫星a在赤道上空绕地球做匀速圆周运动，角速度为ω，对地张角。地球（视为质量分布均匀的球体）的半径为R，引力常量为G，球的体积公式为，其中r为球的半径。万有引力常量为G，下列说法正确的是（）A.卫星的线速度 B.根据题目数据可求出卫星的质量C.地球的质量为 D.地球的密度为【答案】C【解析】A．设卫星M的轨道半径为r，由几何关系可得，解得卫星的线速度，故A错误；B．由得m被约去了，故无法求卫星的质量，故B错误；C．设地球的质量为M，由得，故C正确；D．地球的密度为，故D错误。故选C。3.云室中有A、B两个点电荷，其周围的电场线分布如图所示。通过云室观察到一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹为曲线ab，a为两点电荷连线中垂线上的点、b为两点电荷连线上的点。下列说法正确的是（）A.A、B两个点电荷等量异种电荷B.a、b两点的电场强度和电势关系为，C.带电粒子在a点加速度比在b点大D.带电粒子在a点的电势能比在b点大【答案】D【解析】A．由电场线分布的不对称性可知，A、B带不等量异种电荷，故A错误；BC．电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，a点的电场强度一定小于b点的电场强度，粒子在a点的加速度一定小于在b点的加速度，由于A、B所带电性未知，无法判断电场线方向，也无法判断、的关系，故BC错误；D．粒子受力指向轨迹凹侧，若带电粒子从a运动到b的过程中，电场力与速度之间的夹角小于90°，电场力做正功，电势能减小，；若带电粒子从b运动到a的过程中，电场力与速度之间的夹角大于90°，电场力做负功，电势能增大，，故D正确。故选D。4.近年来，高空抛物现象时有发生，危害巨大，如一枚30g的鸡蛋从18楼抛下，能砸破人的头骨。若将一质量为m的乒乓球从足够高的窗口由静止释放，下落过程中，乒乓球所受空气阻力与下落的速度成正比关系（，k为常数），已知乒乓球可看做质点，且在落地前已达到匀速，则乒乓球下落过程中其所受合外力做功的功率P随速率v变化的图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】乒乓球在下落过程中合力做功的功率所以功率P与速率v是二次函数的关系，且速度最大时，其合力F为0，功率P为0，A选项符合题意。5.范德格拉夫静电加速器结构如图所示，其工作原理是先通过传送带将正电荷传送到金属球壳（电荷在金属球壳上均匀分布），使金属球与地面间产生几百万伏的高压，然后利用高压给绝缘管中的带电粒子加速。在加速管顶端A点无初速度释放一带电粒子，粒子经过B、C两点到达管底（B为AC中点）。不计粒子重力，仅考虑球壳产生电场的影响，下列说法正确的是（）A.释放的粒子带负电B.粒子从B点到C点的过程中电势能增大C.粒子在AC之间做匀加速直线运动D.粒子在AB间的动能变化量比BC间的大【答案】D【解析】A．根据题意可知，电场方向由A→C，粒子从静止开始向下运动，受电场力向下，带正电，故A错误；B．粒子从静止开始运动，电场力做正功，则电势能减小，故B错误；C．根据题意可知，带电球壳周围产生的不是匀强电场，所以粒子所受力不是恒力，粒子做加速度减小的加速运动，故C错误；D．根据题意可知，在AB间电场强度的平均值大于BC间电场强度的平均值，则在AB间电场力做功大于BC间电场力做功，由动能定理可知，粒子在AB间动能变化量比BC间的动能变化量大，故D正确。故选D。6.一个半径为R=2m的绝缘圆环固定在距地面高d=1m的水平面内，互相垂直的两条直径AB、CD两端分别固定四个带电荷量均为的质点（忽略重力）。现把A处的质点取下放在圆心正下方地面上的P点，所带电量不变，质点恰好处于平衡状态。若质点与地面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。下列说法正确的是（）A.带电质点在P点所受的电场力方向竖直向下B.带电质点在P点所受的电场力方向与竖直方向夹角的正切值等于2C.带电质点与地面的摩擦因数为D.带电质点与地面的摩擦因数为【答案】C【解析】A．对P点处质点进行受力分析，C、D两个质点对P点质点的库仑力合力竖直向下，B处质点对P点质点的库仑力如图所示，质点所受电场力有水平分量，故A错误；B．质点在P点竖直方向的力的大小为水平方向的力的大小为图中质点所受电场力方向与竖直方向夹角正切等于，故B错误；CD．质点在P恰好处于平衡状态，满足，三个固定带电质点到P点距离设为r，则，联立解得，故C正确，D错误。故选C。7.如图甲所示，绝缘粗糙水平面上处和处分别固定两个点电荷（场源电荷），其中处的电荷量大小为Q。以无限远处作为零电势点，两点电荷在x轴上形成的电场其电势与x关系如图乙所示，其中坐标原点处电势为、且为极小值，和处电势分别为和。下列说法正确的是（）A.处的电荷的电荷量为2QB.处和处的场强等大反向C.处无初速度释放一个带正电的光滑质点物块，物块会以O点为中心来回往返运动D.质量为m，电荷量为+q的带电物体（视为质点），与地面动摩擦因数为，欲使它从O点向右出发刚好到达处，则物体在坐标原点处的初速度大小为【答案】D【解析】图像斜率表示电场强度：A．由图可知在处的场强为零，则可得，A错误；B．由图像的斜率等于场强可知，和处场强反向，但场强大小不等，故B错误；C．物体在运动过程中，电势能和动能等量转化，质点向右运动到O点右侧电势为处速度为零，由图可知在右侧，即物块会以O点右侧一点为中心来回往返运动，故C错误；D．由动能定理又解得，D正确。故选D。二、多选题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选得0分。8.某社区计划为路灯安装自动控制装置，其核心电路如图所示。电源电动势为E，内阻为r，R0为保护电阻，光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小）与电流表A1串联后与灯泡并联，R为滑动变阻器，其中灯泡可视为定值电阻，其功率得达到一定值才能发光。将滑动变阻器的滑片置于某位置，闭合开关，灯泡不亮，当天色逐渐变暗时，灯泡逐渐变亮。关于这个过程，下列说法正确的是（）A.电流表A1示数逐渐减小 B.电流表A示数逐渐增大C.电源的总功率减小 D.电源的效率减小【答案】AC【解析】AB．天色逐渐变暗时，光敏电阻的阻值增大，并联部分的阻值增大，总电阻增大，干路电流减小，即电流表A示数减小。由于干路电流减小，则处于干路上各元件承担电压减小，因此并联部分分压增大，灯泡电流增大，则电流表A1示数减小，故A正确，B错误；C．电源的总功率结合上述，干路电流减小，则总功率减小，故C正确；D．结合上述可知，干路电流减小，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，电源效率则效率增大，故D错误。故选AC。9.如图所示的电路中，两金属板沿水平方向放置，并与灵敏电流计G串联后接在电源两端，D是理想二极管。单刀双掷开关S接1时，带电小球刚好静止在两极板间P点，A极板接地。下列说法正确的是（）A.小球的电势能为负B.单刀双掷开关S接1时，仅将A板向上移动少许，则P点的电势会升高C.单刀双掷开关S接2时，仅将B板向上移动少许，则小球向上运动，且流过灵敏电流计G的电流方向向右D.单刀双掷开关空置，在AB间插入电介质，则小球向下运动，且电容器电压减小【答案】BD【解析】A．单刀双掷开关S接1时，AB板间电场强度方向竖直向上，带电小球刚好静止在两极板间，则小球所受电场力方向也是竖直向上，故小球带正电，A板接地，电势为零，AB板间电势都为正，根据电势能，可知小球电势能为正，A错误；B．单刀双掷开关S接1时，电容器的电压E不变，仅将A板向上移动少许，板间距离变大，则电场强度E场强变小，P点与B板电势差减小又可知升高，B正确；C．单刀双掷开关S接2时，仅将B板向上移动少许，板间距离变小，但是由于二极管的单向导电性，电容器的电量不变，板间电场强度大小不变，小球仍保持静止，C错误；D．单刀双掷开关S空置，电容器电量不变，插入电介质，电容变大，由可知，电压减小。极板之间的电场强度电容器电容联立解得知插入电介质后场强E减小，小球向下运动，D正确。故选BD。10.618购物狂欢节后，快递物流就迎来了高峰期，由于包裹数量庞大，传送带在分拣的时候就代替了大量的劳动力。如图甲所示，倾斜传送带与水平方向间的夹角为30°，在电动机的带动下顺时针匀速转动。现将一质量m=1kg的货物无初速地放在传送带底端的A点，货物从A到B的运动过程中机械能E随高度h变化的图像如图乙所示，设A点所在平面为零势能面。可认为货物与传送带间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.传送带匀速转动的速度v=5m/sB.货物与传送带间动摩擦因数C.货物与传送带间的摩擦生热Q=36.5JD.货物从A到B，电动机多做的功W=100J【答案】ABD【解析】A．由图可知h=2.5m时，货物与传送带共速，且解得传送带速度v=5m/s，故A正确；B．机械能的变化量对应的是除重力以外的其他力做功，即共速前则第一段的斜率解得，故B正确；C．第一段货物的加速度货物和传送带达到共速的时间传送带的位移货物沿斜面的位移则摩擦生热共速后货物与传送带一起匀速，无摩擦生热，故C错误；D．货物从A到B，电动机多做的功，故D正确。故选ABD。三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答应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得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。11.电容器是一种基础电子元件，广泛应用于各种电气和电子设备中。其主要功能是存储和释放电能，现利用图甲所示电路观察电容器的充电和放电现象，恒压源电压为U，开关S接1对电容器充电，充满电稳定后，再把开关接2放电，测得放电过程的I—t图像如图乙所示，一次通过较大阻值电阻放电，一次通过较小阻值电阻放电，电压表为理想电压表。（1）充满电后，电容器上极板带__________电（填“正”或“负”）；（2）图乙放电电流图像与坐标轴围成的面积代表__________，实线和虚线与坐标轴围成的面积__________（填“相等”或“不相等”），实线是通过__________（填“较大阻值”或“较小阻值”）的电阻放电电流的变化情况；（3）0~2s内图乙中实线与坐标轴的面积是整个面积的，则2s时电容器两端的电压为__________。【答案】（1）正（2）电容器充满电后储存的电荷量（放电过程流过电阻R的电荷量）相等较小阻值（3）【解析】【小问1解析】充电时，开关连接1，电容器上极板与电源正极相连，上极板带正电。【小问2解析】图像中，图线与时间轴所围几何图形的面积表示放电过程放出的电荷量，即等于电容器充电结束所带电荷量；由于放电的总电荷量不变，即图线与时间轴所围面积不变。当将电阻R换成阻值更大的电阻时，放电的最大电流减小，放电时间变长，实线是通过较小阻值的电阻放电电流的变化情况；【小问3解析】设2s时电容器两端电压为U2，根据电容，可得解得12.某同学用伏安法测量某新能源车上使用蓄电池的电动势E（大约为12V）和内阻r（内阻较小，大约为1Ω）。按图甲所示电路图连接电路，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，无论开关接1还是2电压表的示数都约为12V且变化不明显。将一个定值电阻R0串入电路中，解决了上述问题。（1）定值电阻R0在电路中的作用是______；（2）为准确测得蓄电池的电动势与内阻，该组同学进行了以下操作。闭合开关S0，电键S分别接在1、2点时对应的电压表示数U与电流表的示数I的U—I图像如图乙所示，图像的延长线与坐标轴分别交于a1、a2、b1、b2，直线b1a1对应的是开关S接______（填“1”或“2”），电动势可表示为______，内阻可表示为______。（以上两空选用a1、a2、b1、b2、R0表示）【答案】（1）让电压表读数随改变滑动变阻器阻值有明显变化（2）1b1【解析】【小问1解析】根据闭合电路欧姆定律有则有由于电源内阻较小，导致电压表示数变化范围较小，为了减小误差，需要使电压表示数变化范围增大，所以串联一个定值电阻起到明显的分压作用，让电压表读数随滑动变阻器阻值变化而有明显变化。【小问2解析】根据闭合电路的欧姆定律有可知，图像斜率的绝对值表示的测量值，开关接1时，将电流表、电源与定值电阻等效为一个新电源，内阻的测量值实际上指，即内阻的测量值大于真实值；开关接2时，将电压表、电源与定值电阻等效为一个新电源，内阻的测量值实际上指，即内阻的测量值小于真实值。可知，开关连接1时图像斜率的绝对值大于开关连接2时图像斜率的绝对值，则图乙中b1a1图线是开关接1时的图线，b2a2是开关接2时的图线。开关接1时，误差在于电流表的分压，且有当干路电流为0时，电流表分压值也为0，即发生断路时，即b1a1图线纵轴交点坐标与真实图像重合；开关接2时，误差在于电压表的分流，且有当路端电压为0时，电压表分流值也为0，即发生短路时，即b2a2图线横轴交点坐标与真实图像重合。综合上述可知，b1a1图线纵轴交点与b2a2图线横轴交点连线为真实的图像，则有，解得13.如图所示，空间存在水平向左的匀强电场，一个质量为m，电荷量为的小球以初速度v0从O点竖直向上抛出，经过一段时间小球过点A（图中未画出），速度变为水平，大小依然为v0。重力加速度为g。求：（1）电场强度E的大小；（2）小球动能最小值以及此时到OA连线的距离。【答案】（1）（2），【解析】【小问1解析】把运动分解为水平和竖直方向。A点速度方向水平，竖直速度为零。在竖直方向有在水平方向有解得【小问2解析】小球所受合外力方向与竖直方向夹角OA连线垂直于合外力。以合外力和垂直合外力方向建立坐标，如图所示y轴方向上，初速度加速度小球先做匀减速运动后做匀加速；x轴上，初速度做匀速直线运动。y轴上速度减为零时，动能最小，则有此时到OA的距离14.绝缘的光滑水平面上存在如图所示的直角坐标系xOy，x>0的区域存在匀强电场E，电场方向沿y轴负方向，x轴上的B点存在一粒子接收器，其只能接收与x轴正方向成60°运动的带电粒子。现从y轴上的A点向电场内