2023-2024学年江苏省南通市高一(下)期末物理试卷

2023-2024学年江苏省南通市高一（下）期末物理试卷一、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．（4分）能源是人类社会活动的基础，节约能源应成为公民的行为习惯。下列说法中正确的是（）A．太阳能转化为电能过程中能量增加 B．能量耗散过程中能量在不断减少 C．能量耗散会降低能源的利用品质 D．能量转化在宏观上没有方向性2．（4分）引体向上可以强健体魄。一同学做引体向上时，在向上拉升过程中（）A．重力对人做正功 B．横杠对人做正功 C．人的重力势能增大 D．人的机械能减小3．（4分）某小组利用图示装置做“验证机械能守恒定律”实验，小球释放后，通过光电门1和2，实验中不是必须测量的物理量是（）A．小球的质量 B．小球的直径 C．两光电门间的距离 D．小球分别通过两光电门的时间4．（4分）如图所示，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，闭合开关S，向右移动滑片P，则（）A．灯泡L变亮 B．灯泡L亮度不变 C．R0的功率变大 D．R0的功率不变5．（4分）如图所示，ABCD为正方形，两等量异种点电荷分别固定在AD和BC的中点，则（）A．A、B两点电场强度相同 B．A、C两点电场强度相同 C．A、B两点电势相等 D．A、C两点电势相等6．（4分）如图所示，电瓶车在水平路面上以功率P1匀速行驶。某时刻将电瓶车的功率增大为P2并保持不变。则功率变化前后电瓶车的速度v随时间t变化的图像可能是（）A． B． C． D．7．（4分）一些航天器在其使命结束后会进入“垃圾轨道”做圆周运动，这类轨道位于地球同步轨道之上200～300公里。则处于“垃圾轨道”的航天器（）A．周期比地球自转周期小 B．运行速度比地球第一宇宙速度大 C．加速度比地球同步卫星的小 D．加速度比地球表面的重力加速度大8．（4分）一电场中电势φ在x轴上的分布如图所示，一点电荷由O点静止释放，仅在电场力作用下沿+x方向运动，则该电荷（）A．在x1处的加速度为零 B．在x2处的速度为零 C．在O到x2间往复运动 D．在O到x2间匀加速运动9．（4分）如图所示，小球通过细线悬挂于车厢内的O点，在车厢内左右摆动，车厢始终水平向右匀速运动。小球从左侧最高点运动到最低点过程中，以地面为参考系，则（）A．细线对车厢不做功 B．细线对车厢做正功 C．细线对小球不做功 D．细线对小球做正功10．（4分）如图所示，长木板A静置在光滑水平桌面上，小木块B静置在A的左端，用水平恒力F拉动B，B从A上滑离时，A的动能为Ek，该过程中系统产生的内能为Q。若仅减小B的质量，则（）A．Ek不变 B．Ek减小 C．Q不变 D．Q增大11．（4分）如图所示，均匀带正电荷的圆环水平放置，x轴为圆环的中轴线，圆心O为坐标原点，A、B为坐标轴上关于O点对称的两点。一带负电小球从A点由静止释放，不计空气阻力，则小球从A运动到B的过程中动能Ek、机械能E随x变化的图像可能正确的是（）A． B． C． D．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．（15分）某实验小组研究额定电压为3V的小电风扇的电动机工作特性。（1）实验中，为使电动机的电压从零开始增大，应选择电路（选填“甲”或“乙”）。（2）正确选择电路后，请用笔画线代替导线，将图丙中实物电路补充完整；图丙中闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于（选填“左”或“右”）端。（3）缓慢移动滑片P，记录电压表示数U和对应的电流表示数I，描出相应的点如图丁所示。由图丁可知，该电动机的内阻约为Ω（保留两位有效数字）；由于电流表和电压表不是理想电表，电动机内阻的测量值与真实值相比（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。（4）将电动机直接接在一电源两端，已知该电源的电动势E＝3.0V，内阻r＝2.5Ω，电动机内阻阻值不变，则电动机的机械功率约为W（保留两位有效数字）。13．（6分）2024年6月4日，嫦娥六号完成世界首次月球背面采样，采样后返回时先进入近月圆轨道Ⅰ，再进入椭圆轨道Ⅱ，在轨道Ⅱ的Q点与返回器对接，图中P、Q分别为椭圆轨道的近月点和远月点。已知月球半径为R，嫦娥六号在轨道Ⅰ运行周期为T，Q点离月球表面的高度为h，万有引力常量为G。求：（1）月球的质量M；（2）嫦娥六号第一次从P点飞行到Q点的时间t。14．（8分）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻的阻值为R，电容器的电容为C。闭合开关S，电容器开始充电。（1）当电容器充电结束时，求电容器所带电荷量Q；（2）在电容器充电过程中，某时刻电流传感器示数为I1，求此时电阻R中的电流I2。15．（12分）如图所示，第一象限内存在沿+x方向的匀强电场，电场强度大小为E，第二象限内存在沿﹣x方向的匀强电场，电场强度大小为E2。一电子从P（x0，0）点以初速度v0（1）电子从P点第一次到达y轴的时间t；（2）电子运动过程中离开y轴的最大距离d；（3）电子第8次经过y轴时位置的纵坐标Y。16．（15分）如图所示，左端固定的轻弹簧可以锁定在不同的压缩状态，质量m＝1.0kg的小滑块静止于光滑水平面并紧靠弹簧右端，水平面的右端与倾角θ＝37°的传送带平滑连接。已知滑块滑上传送带前已经做匀速运动，传送带两转轴间的距离L＝5m，滑块与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g＝10m/s2，弹簧始终处于弹性限度内，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。（1）传送带不动，弹簧解除锁定后滑块恰能滑至传送带顶端，求弹簧锁定时的弹性势能Ep1；（2）若传送带以恒定速率v1＝10m/s顺时针转动，解除锁定时弹簧的弹性势能Ep2＝18J，解除锁定后滑块滑至传送带顶端，求电动机因传送滑块多做的功W；（3）若传送带以恒定速率v2＝4m/s顺时针转动，为使滑块能滑至传送带顶端，求弹簧锁定时弹性势能的最小值Ep3。

2023-2024学年江苏省南通市高一（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、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．（4分）能源是人类社会活动的基础，节约能源应成为公民的行为习惯。下列说法中正确的是（）A．太阳能转化为电能过程中能量增加 B．能量耗散过程中能量在不断减少 C．能量耗散会降低能源的利用品质 D．能量转化在宏观上没有方向性【考点】能量守恒定律的内容和应用（热力学方向）．【答案】C【分析】根据能量的转化和守恒思想结合能量耗散的特点进行分析解答。【解答】解：A.根据能的转化和守恒定律可知，太阳能转化为电能过程中能量总和不变，故A错误；B.能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，但总量不会减少，故B错误；C.能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，可利用的品质降低了，故C正确；D.能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故D错误。故选：C。2．（4分）引体向上可以强健体魄。一同学做引体向上时，在向上拉升过程中（）A．重力对人做正功 B．横杠对人做正功 C．人的重力势能增大 D．人的机械能减小【考点】判断机械能是否守恒及如何变化；功的正负及判断；恒力做功的计算．【答案】C【分析】明确功的定义，根据力和位移的方向关系确定做功情况；再根据重力势能和机械能的定义确定重力势能和机械能的变化。【解答】解：A、运动员向上拉升，位移向上，重力向下，重力对人做负功，故A错误；B、横杠对人的弹力作用在人的手上，由于没有发生位移，故横杠对人不做功，故B错误；C、人的高度升高，故人的重力势能增大，故C正确；D、由于人的重力势能增加，动能几乎不变，故人的机械能增大，故D错误。故选：C。3．（4分）某小组利用图示装置做“验证机械能守恒定律”实验，小球释放后，通过光电门1和2，实验中不是必须测量的物理量是（）A．小球的质量 B．小球的直径 C．两光电门间的距离 D．小球分别通过两光电门的时间【考点】验证机械能守恒定律．【答案】A【分析】根据重力势能的减小量和动能的增加量相等分析判断。【解答】解：小球通过光电门的速度v1=d小球通过两光电门过程，根据机械能守恒定律有mgL=1解得2gL=d可知，必须测量的物理量有小球的直径、两光电门间的距离与小球分别通过两光电门的时间，不是必须测量的物理量是小球的质量。故A正确，BCD错误。故选：A。4．（4分）如图所示，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，闭合开关S，向右移动滑片P，则（）A．灯泡L变亮 B．灯泡L亮度不变 C．R0的功率变大 D．R0的功率不变【考点】电路动态分析．【答案】C【分析】分析电路结构，滑动变阻器与灯泡并联再和定值电阻串联。当滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律分析。【解答】解：向右移动滑片P，则电阻R1的阻值变小，根据“串反并同”，则与R1串联的R0的电流、电压、电功率变大；与R1并联的灯泡L的电流、电压、电功率变小，即亮度变暗。故ABD错误，C正确。故选：C。5．（4分）如图所示，ABCD为正方形，两等量异种点电荷分别固定在AD和BC的中点，则（）A．A、B两点电场强度相同 B．A、C两点电场强度相同 C．A、B两点电势相等 D．A、C两点电势相等【考点】等量异种电荷的电势分布．【答案】B【分析】根据等量异种电荷周围电场的对称性，结合电场强度叠加原理以及点电荷场强公式，利用沿电场线方向电势逐渐降低分析求解。【解答】解：A.根据等量异种电荷周围电场的对称性可知，A、B两点电场强度大小相等，但方向不同，故A错误；B.两点电荷在4、C两点产生的电场强度方向如下图所示：根据E＝kQr2可知，正点电荷在A点产生的场强E1与负点电荷在C点产生的场强E3相同，正点电荷在C点产生的场强E4与负点电荷在A点产生的场强ECD.在等量异种电荷的电场中，电场线从正电荷发出终止于负电荷，由于沿电场线方向电势逐渐降低，所以A点电势高于B点和C点的电势，故CD错误。故选：B。6．（4分）如图所示，电瓶车在水平路面上以功率P1匀速行驶。某时刻将电瓶车的功率增大为P2并保持不变。则功率变化前后电瓶车的速度v随时间t变化的图像可能是（）A． B． C． D．【考点】机车以恒定功率启动；根据物体的运动情况绘制v﹣t图像．【答案】A【分析】电瓶车以功率P1匀速行驶时，由P＝Fv列式，以功率P2行驶时，根据速度不突变，由P＝Fv可知牵引力的变化特点，由牛顿第二定律可知电瓶车加速度变化特点，则可得结论。【解答】解：设电瓶车的阻力为f，电瓶车以功率P1匀速行驶时，则有：P1＝Fv＝fv，电瓶车功率增大为P2，速度不能突变，由P＝Fv可知电瓶车的牵引力增大，牵引力大于阻力f，电瓶车做加速运动，功率P2不变，则牵引力减小，由牛顿第二定律有：F′﹣f＝ma，可知电瓶车的加速度减小，故A正确，BCD错误。故选：A。7．（4分）一些航天器在其使命结束后会进入“垃圾轨道”做圆周运动，这类轨道位于地球同步轨道之上200～300公里。则处于“垃圾轨道”的航天器（）A．周期比地球自转周期小 B．运行速度比地球第一宇宙速度大 C．加速度比地球同步卫星的小 D．加速度比地球表面的重力加速度大【考点】不同轨道上的卫星（可能含赤道上物体）运行参数的比较；宇宙速度的计算．【答案】C【分析】ABC.根据牛顿第二定律导出周期、线速度、加速度的表达式，结合轨道半径变大进行分析判断；D.根据牛顿第二定律导出地表处重力加速度的表达式，结合该轨道半径进行对比判断。【解答】解：ABC.根据万有引力提供向心力，有GMmr2=mr4π2TD.根据牛顿第二定律，在地球表面上，有GMmR2=故选：C。8．（4分）一电场中电势φ在x轴上的分布如图所示，一点电荷由O点静止释放，仅在电场力作用下沿+x方向运动，则该电荷（）A．在x1处的加速度为零 B．在x2处的速度为零 C．在O到x2间往复运动 D．在O到x2间匀加速运动【考点】φ﹣x图像的理解与应用；φ﹣x图像斜率的物理意义．【答案】D【分析】根据φ﹣x图像斜率的物理意义，可知沿着x轴电场强度大小方向不变，则可知电荷的受力特点，则可得结论。【解答】解：由E=Ud可知φ﹣x图像的斜率表示电场强度，沿着x轴正方向，斜率不变，所以电场强度大小和方向都不变，则电荷所受电场力大小和方向都不变，电荷从O点到x2间一直做匀加速直线运动，所以电荷在x1处的加速度不为零，在x故选：D。9．（4分）如图所示，小球通过细线悬挂于车厢内的O点，在车厢内左右摆动，车厢始终水平向右匀速运动。小球从左侧最高点运动到最低点过程中，以地面为参考系，则（）A．细线对车厢不做功 B．细线对车厢做正功 C．细线对小球不做功 D．细线对小球做正功【考点】功的正负及判断．【答案】D【分析】画出小球在某位置的受力图和车厢的受力图，根据力和位移方向的夹角的情况判断做功的情况和功的正负。【解答】解：对小球和车厢的受力分析如答图所示其中F1为细线对车厢的拉力，F2为细线对小球的拉力。以地面为参考系，小球从左侧最高点运动到最低点过程中，F1与车厢运动方向的夹角始终为钝角，则细线对车厢做负功；F2与小球运动方向的夹角始终为锐角，则细线对小球做正功。故ABC错误，D正确。故选：D。10．（4分）如图所示，长木板A静置在光滑水平桌面上，小木块B静置在A的左端，用水平恒力F拉动B，B从A上滑离时，A的动能为Ek，该过程中系统产生的内能为Q。若仅减小B的质量，则（）A．Ek不变 B．Ek减小 C．Q不变 D．Q增大【考点】动能定理的简单应用．【答案】B【分析】AB.根据牛顿第二定律分别对A、B列式求解加速度表达式，结合离开条件列式分析时间，再根据速度公式和动能判断动能的变化情况；CD.根据滑动摩擦力产生热量的公式结合公式分析判断。【解答】解：AB.设A、B间的摩擦因数为μ，对A和B分析，根据牛顿第二定律有μmBg＝mAaAF﹣μmBg＝mBaB可得A、B的加速度分别为aA=可知，若减小B的质量，则A的加速度减小，B的加速度增大，从开始到离开有L=12aBt2−故A错误，B正确；CD.该过程中系统产生的内能为Q＝μmBgL，若减小B的质量，则该过程中系统产生的内能Q减小，故CD错误。故选：B。11．（4分）如图所示，均匀带正电荷的圆环水平放置，x轴为圆环的中轴线，圆心O为坐标原点，A、B为坐标轴上关于O点对称的两点。一带负电小球从A点由静止释放，不计空气阻力，则小球从A运动到B的过程中动能Ek、机械能E随x变化的图像可能正确的是（）A． B． C． D．【考点】从能量转化与守恒的角度解决电场中的问题；带电粒子在一般非匀强电场中的运动．【答案】D【分析】分析小球受到的电场力可能的情况，确定合力情况。根据电场力做功情况，分析小球机械能的变化和动能的变化情况。【解答】解：AB．小球从A运动到O的过程中，重力和电场力都做正功，动能增加。而小球从O运动到B的过程中，重力做正功，电场力做负功。根据对称性可知，小球从A运动到O的过程与从O运动到B的过程中，电场力做功大小相等，所以小球从A运动到B的过程中，电场力做功之和为零，而重力始终做正功，则根据动能定理可知，小球在B位置时动能不为零，故AB错误；CD．根据功能关系可知，电场力做功等于小球机械能的变化量，小球从A运动到O的过程中，电场力做正功，机械能增加。小球从O运动到B的过程中，电场力做负功，机械能减小。而根据对称性可知，小球从A运动到O的过程与从O运动到B的过程中，电场力做功大小相等，所以小球从A运动到B的过程中，电场力做功之和为零，所以小球从A运动到B的过程中，小球增加的机械能等于减小的机械能，故C错误，D正确。故选：D。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．（15分）某实验小组研究额定电压为3V的小电风扇的电动机工作特性。（1）实验中，为使电动机的电压从零开始增大，应选择电路乙（选填“甲”或“乙”）。（2）正确选择电路后，请用笔画线代替导线，将图丙中实物电路补充完整；图丙中闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于左（选填“左”或“右”）端。（3）缓慢移动滑片P，记录电压表示数U和对应的电流表示数I，描出相应的点如图丁所示。由图丁可知，该电动机的内阻约为3.0Ω（保留两位有效数字）；由于电流表和电压表不是理想电表，电动机内阻的测量值与真实值相比偏大（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。（4）将电动机直接接在一电源两端，已知该电源的电动势E＝3.0V，内阻r＝2.5Ω，电动机内阻阻值不变，则电动机的机械功率约为0.32W（保留两位有效数字）。【考点】伏安法测电阻．【答案】（1）乙；（2）左；（3）3.0；偏大；（4）0.32。【分析】（1）实验中，电动机的电压从零开始增大，滑动变阻器采用分压式接法；（2）根据电路图连接实物图；闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应位于分压电压为零的那一端；（3）根据描点法作图；电动机不转动，可看作纯电阻电路，I﹣U图像斜率的倒数表示电动机的内阻；实验的误差来源于电流表的分压作用，根据欧姆定律分析作答；（4）将电动机直接接在电源两端时，根据闭合电路的欧姆定律求解电源的I﹣U图像，再求图像的交点坐标，然后根据功率公式求解作答。【解答】解：（1）实验中，为使电动机的电压从零开始增大，滑动变阻器采用分压式接法，故选择电路乙；（2）根据电路图连接实物图，如图丙所示：为了保护电路安全，闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应位于分压电压为零的那一端，即左端；（3）根据“描点法”作图，所作图像如图丁所示：由丁图可知，在0～1.5V内，电动机不转动，可看作纯电阻电路，I﹣U图像斜率的倒数表示电动机的内阻，电动机的内阻R实验的误差来源于电流表的分压作用，考虑电流表内阻后，电动机内阻的真实值R因此电动机内阻的测量值与真实值相比偏大；（4）将电动机直接接在电源两端时，根据闭合电路的欧姆定律U＝E﹣Ir当I＝0时，电动机两端电压U＝3V当I＝0.6A时，电动机两端电压U＝3V﹣0.6×2.5V＝1.5V所作电源的I﹣U图像如图中的Ⅲ所示：图像Ⅱ与图线Ⅲ的交点坐标（2.00V，0.40A）电动机消耗的实际功率P＝UI＝2.00×0.40W＝0.80W电动机产生的热功率P电动机的机械功率P机＝P﹣P热＝0.80W﹣0.48W＝0.32W故答案为：（1）乙；（2）左；（3）3.0；偏大；（4）0.32。13．（6分）2024年6月4日，嫦娥六号完成世界首次月球背面采样，采样后返回时先进入近月圆轨道Ⅰ，再进入椭圆轨道Ⅱ，在轨道Ⅱ的Q点与返回器对接，图中P、Q分别为椭圆轨道的近月点和远月点。已知月球半径为R，嫦娥六号在轨道Ⅰ运行周期为T，Q点离月球表面的高度为h，万有引力常量为G。求：（1）月球的质量M；（2）嫦娥六号第一次从P点飞行到Q点的时间t。【考点】计算天体的质量和密度；开普勒三大定律．【答案】（1）月球的质量M为4π（2）嫦娥六号第一次从P点飞行到Q点的时间t为T2【分析】（1）根据万有引力提供向心力的公式推导质量表达式；（2）根据题意先求椭圆轨道半长轴，再结合开普勒第三定律以及运动的时间根据椭圆轨道的周期关系列式求解。【解答】解：（1）根据万有引力提供向心力公式GMm解得M=（2）嫦娥六号第一次从P点飞行到Q做椭圆轨道的运动，其时间恰为椭圆周期的一半，利用开普勒第三定律R其中a=解得T所以t=答：（1）月球的质量M为4π（2）嫦娥六号第一次从P点飞行到Q点的时间t为T214．（8分）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻的阻值为R，电容器的电容为C。闭合开关S，电容器开始充电。（1）当电容器充电结束时，求电容器所带电荷量Q；（2）在电容器充电过程中，某时刻电流传感器示数为I1，求此时电阻R中的电流I2。【考点】闭合电路欧姆定律的内容和表达式；电容定义式的简单应用．【答案】（1）当电容器充电结束时，电容器所带电荷量Q为CERR+r（2）在电容器充电过程中，某时刻电流传感器示数为I1，此时电阻R中的电流I2为E−I【分析】（1）先根据闭合电路的欧姆定律计算出电路中的电流，然后得到R两端的电压，即为电容器两板间的电压，根据Q＝CU计算即可；（2）根据闭合电路的欧姆定律列方程，即可得到电阻中的电流。【解答】解：（1）电路中的电流为I=电容器两板间电压为U＝IR所以Q＝CU解得Q=（2）根据闭合电路的欧姆定律有E＝I2R+（I1+I2）r解得I2=答：（1）当电容器充电结束时，电容器所带电荷量Q为CERR+r（2）在电容器充电过程中，某时刻电流传感器示数为I1，此时电阻R中的电流I2为E−I15．（12分）如图所示，第一象限内存在沿+x方向的匀强电场，电场强度大小为E，第二象限内存在沿﹣x方向的匀强电场，电场强度大小为E2。一电子从P（x0，0）点以初速度v0（1）电子从P点第一次到达y轴的时间t；（2）电子运动过程中离开y轴的最大距离d；（3）电子第8次经过y轴时位置的纵坐标Y。【考点】带电粒子先后经过加速电场和偏转电场．【答案】（1）电子从P点第一次到达y轴的时间t为2mx（2）电子运动过程中离开y轴的最大距离d为2x0；（3）电子第8次经过y轴时位置的纵坐标Y为23v【分析】（1）电子在第一象限利用牛顿第二定律、水平方向利用运动学公式可得t；（2）电子在第二象限内，在水平方向利用运动学公式可得最大距离；（3）利用运动学公式可得电子在第二象限内水平方向的速度减为零时的时间，根据电子在电场中水平方向运动特点，可得电子第8次经过y轴时的时间，则可得Y。【解答】解：（1）电子从P点进入电场，电场力水平向左，电子在水平方向做匀加速直线运动，竖直方向做匀速直线运动，由牛顿第二定律有：Ee＝ma水平方向位移为x0，则：x代入数据可得：t=（2）设电子刚进入第二象限时水平方向的速度为vx，则v电子进入第二象限电场中，水平方向做匀减速直线运动，竖直方向做匀速直线运动，当电子水平方向的速度减为零时，电子离开y轴的距离最大，则：d=（3）设电子在第二象限内水平方向的速度减为零的时间为t′，则d=12电子在两个电场中水平方向做匀变速直线运动，竖直方向做匀速直线运动，电子第8次经过y轴时所用的总时间为：t则电子第8次经过y轴时位置的纵坐标Y=答：（1）电子从P点第一次到达y轴的时间t为2mx（2）电子运动过程中离开y轴的最大距离d为2x0；（3）电子第8次经过y轴时位置的纵坐标Y为23v16．（15分）如图所示，左端固定的轻弹簧可以锁