高中物理高一下期中测试卷03

这是一份高中物理高一下期中测试卷03，文件包含期中测试卷03解析版docx、期中测试卷03原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共33页， 欢迎下载使用。
2020-2021学年高一物理下学期（新教材人教版）
期中测试卷03
考试范围：必修第二册全册 必修第三册第九、十章
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。
1．真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.7m。在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同，电场力的大小F跟试探电荷电量q的关系分别如图中直线a、b所示。下列说法正确的是（　　）

A．B点的电场强度大小为0.25N/C B．A点的电场强度的方向沿x轴负方向
C．点电荷Q的位置坐标为0.3m D．点电荷Q是正电荷
【答案】 C
【解析】
AB．由A处试探电荷的图线可得，该处的场强为

方向水平向右，同理可得，B处的场强为

方向水平向左，AB错误；
CD．由AB的分析可知，点电荷Q应为负电荷，且在A、B之间，设到A点距离为l，由点电荷场强公式可得


联立解得l=0.1m，故点电荷Q的位置坐标为0.3m，C正确，D错误。
故选C。
2．如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是（　　）

A．木块A受重力、支持力和向心力
B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反
C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心
D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同
【答案】 C
【解析】
由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，由于没有发生相对滑动，所以其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。
故选C。
3．设地球是质量均匀分布的球体，自转周期为T，现在其表面测量一个物体的重力，在赤道附近测量结果为在两极测量结果的，引力常量为G，则地球的密度可表示为（　　）
A． B． C． D．
【答案】 A
【解析】
在两极有

在赤道有

因

解得

则星球的密度

故选B。
4．如图所示，倾角θ=、长为L的斜面处在竖直向下的匀强电场中。第一次将一不带电的小球从斜面顶端以速度v0水平向右抛出，小球恰好落在斜面底端；第二次使小球带上+q的电量，仍以速度v0从斜面顶端水平向右抛出，小球恰落在斜面的中点处；若把电场方向改为水平向左（场强大小不变），将小球第三次以速度v0从斜面顶端水平向右抛出，小球也落在斜面上。不计空气阻力，则小球在第三次运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A．小球距离斜面的最远距离为 B．小球的落点与斜面顶端的距离为
C．小球落在斜面上时的速度仍为v0 D．小球受到的电场力大小是其重力大小的2倍
【答案】 C
【解析】
D．第一次不带电小球平抛：竖直方向

水平方向

可得

第二次带电小球做类平抛：竖直方向

水平方向

联立得
qE=mg
故D错误；
A．第三次小球的加速度

当小球垂直斜面方向上速度减为0时离斜面最远

故A错误；
BC．竖直方向

水平方向

解得

则
，
可得

末态水平方向的速度为

竖直方向的速度为

因此此时物体的速度为竖直向下为v0，故B错误，C正确。
故选C。
5．一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动。在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示。已知汽车所受阻力恒为重力的，重力加速度g取。下列说法正确的是（　　）

A．该汽车的质量为
B．
C．在内，汽车的位移大小约为
D．在前5s内，阻力对汽车所做的功为25kJ
【答案】 C
【解析】
A．第5 s末，汽车的功率达到15 kW，此时速度为5 m/s，所以此时的牵引力为

而在，汽车在做匀加速直线运动，加速度为1 m/s2。则

解得
m=1000 kg
A错误；
B．汽车所受的阻力大小为

故匀速时的速度

B错误；
C．在5~15 s内，列动能定理

其中，解得

选项C正确。
D．令前5 s的位移为x1，则，则阻力做的功为

在前5s内，汽车克服阻力做功为，D错误；
故选C。
6．如图所示，杆以恒定角速度绕A点在竖直平面内顺时针转动，并带动套在固定水平杆上的小环M运动，间距离为h。运动开始时杆在竖直位置，则经过时间t（小环仍套在和杆上）小环M的速度大小为（　　）

A． B． C． D．
【答案】 D
【解析】
经过时间t，，则AM的长度为

则AB杆上与小环M的接触点绕A点的线速度

将小环M的速度沿AB杆方向和垂直于AB杆方向分解，垂直于AB杆方向的分速度等于速度v，则小环M的速度

故选D。
7．如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的小球（可看成质点）从P点上方高为R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。小球滑到轨道最低点N时，对轨道的压力大小为4mg，g为重力加速度。用W表示小球从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，则（　　）

A．W＝mgR，小球恰好可以到达Q点
B．W>mgR，小球不能到达Q点
C．W＝mgR，小球到达Q点后，继续上升一段距离
D．Wv2，已知传送带的速度保持不变，则下列判断正确的是（　　）

A．0~t1内，物块对传送带一直做正功
B．物块与传送带间的动摩擦因数
C．系统产生的热量一定比物块动能的减少量大
D．0~t2内，传送带对物块做功为
【答案】 BC
【解析】
A．由图可知传送带向上运动，0~t1内，物块向下运动，物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，则物块对传送带一直做负功，故A错误；
B．在t1~t2内，物块向上运动，则有

解得

故B正确；
C．0~t2内，由v－t图像可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力势能减小，同时动能也减小，重力势能的减小量、动能的减小量都转化为系统产生的内能，则可知系统产生的热量一定比物块动能的减少量大，故C正确；
D．0~t2内，由图“面积”等于位移可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力对物块做正功，设为WG，根据动能定理

则传送带对物块做功

故D错误。
故选BC。
三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。
13．用图甲所示的装置验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图乙所示。其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中。（已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，重锤质量为m=1kg，计算结果均保留3位有效数字）

（1）图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是____________段的读数，应记作____________cm；
（2）下列操作有利于减小实验误差的有____________。
A．选用密度和质量都较大的重锤
B．使两限位孔中心在同一竖直线上
C．先释放重锤，再接通电源
（3）甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为B点对应的瞬时速度vB，则求得该过程中重锤的动能增加量△Ek=____________J，重力势能的减少量△Ep=____________J；这样验证的系统误差总是使△Ek____________△Ep（选填“>”、“”、“ 甲
【解析】
（1）毫米刻度尺测量长度，要求估读到最小刻度的下一位。这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段，应记作15.70cm；
（2）A．选用密度和质量都较大的重锤，这样导致阻力影响更小，从而有利于减小实验误差，故A正确；
B．为了减少纸带与限位孔间的摩擦阻力带来的误差，打点计时器的两个限位孔中心连线应在一条竖直线上，故B正确；
C．实验操作时，先接通打点计时器电源，再释放纸带，故C错误。
故选AB。
（3）B点的瞬时速度为

则动能的增加量为

重力势能的减小量为

下落过程中由于存在阻力作用，导致重力势能的减小量一部分转换为内能，这样验证的系统误差总是使

（4）打第9个点时，时间间隔为8段，故时间为
t=8×0.02=0.16s

则动能的增加量为

由于v是按照自由落体计算的，实际运动不是自由落体运动，有阻力，对应的下落高度比实际测得的高度要大，这样验证的系统误差总是使

（5）上述两种处理方法中，合理的是甲同学所采用的方法。
14．某同学做验证向心力与线速度关系的实验。装置如图所示，一轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：

①用游标卡尺测出钢球直径d；
②将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为F1，用米尺量出线长L；
③将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F2；
已知当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量表示：
（1）钢球经过光电门时的线速度表达式v＝______，向心力表达式＝____；
（2）钢球经过光电门时的所受合力的表达式F合＝______；
（3）若在实验误差允许的范围内F向＝F合，则验证了向心力与线速度的关系。该实验可能的误差有：______。（写出一条即可）
（4）该同学用此装置验证机械能守恒定律，为了测量方便他在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，如图微调整光电门到A点，然后将钢球拉到某位置由静止释放，测出钢球下落高度h计算势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒。

（5）用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中应测量释放时的钢球球心到____之间的竖直距离。
A．钢球在A点时的顶端
B．钢球在A点时的球心
C．钢球在A点时的底端
D．钢球在A点时钢球下方激光能照到的位置
（6）下表为该同学的实验结果：
ΔEp（×10－2J）
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
ΔEk（×10－2J）
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在明显差异，可能的原因______。
A．是由于空气阻力造成的
B．下落高度h测量值偏大造成的
C．测得的速度比小球的实际速度大造成的
D．遮光条宽度测量值偏小造成的
【答案】 摆线的长度测量有误差 B C
【解析】
（1）钢球经过光电门时的线速度表达式

因F1=mg，则向心力表达式

（2）钢球经过光电门时的所受合力的表达式

（3）该实验可能的误差有摆线的长度测量有误差；
（5）用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中应测量释放时的钢球球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离。故选B。
（6）表中的ΔEp比ΔEk明显偏小，则；
A.若是空气阻力造成的，则ΔEp比ΔEk应该偏大，选项A错误；
B．若下落高度h测量值偏大，则ΔEp比ΔEk应该偏大，选项B错误；
C．测得的速度比小球的实际速度大，则造成的ΔEp比ΔEk应该偏小，选项C正确；
D．若遮光条宽度测量值偏小，则速度测量值偏小，则ΔEk比ΔEp应该偏小，选项D错误；
故选C。
四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45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能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．在2049年的某一天，一位交大附中的校友乘坐中国航天集团的飞行器，成功的降落火星上。他在离地高h处无初速释放一小球，并测得小球落地时速度为v（不计阻力），已知引力常量为G，火星半径为R，他出了下列三个问题，请你利用学过的知识解答：
（1）求火星表面的重力加速度；
（2）求火星的质量；
（3）假设火星可视为质量均匀分布的球体，求火星的密度。
【答案】 （1）；（2）；（3）
【解析】
（1）设火星表面的重力加速度为g，由题意根据运动学规律有

解得

（2）设火星的质量为M，则在火星表面一质量为m的物体所受的重力近似等于万有引力，即

联立解得

（3）火星的体积为

联立可得火星的密度为

16．如图所示，一带电荷量为+q质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止。已知重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求水平向右电场的电场强度大小；
（2）若将电场强度改为竖直向下，大小不变，求小物块从高度H处由静止释放的加速度大小和到达地面的速度大小。

【答案】 （1）；（2），
【解析】
（1）小物块受重力、电场力和弹力三个力作用处于平衡状态，由平衡条件有
mgtan37°=qE
解得

（2） 若将电场强度改为竖直向下，根据牛顿第二定律得
（Eq+mg）sin37°=ma
解得

根据得达地面的速度大小

17．如图所示，一个光滑的四分之一圆弧与一段粗糙水平地面相连，地面右边有一竖直挡板C，它和圆弧底端B的距离为s=9.5 m，圆弧的半径R=5 m，一小滑块与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.1，现让小滑块从圆弧轨道的顶端A由静止自由滑下，假设小滑块每次与挡板相碰后以原速率返回，重力加速度g取10 m/s2，问：
（1）小滑块从A点滑下后第一次经过B时的速率vB；
（2）小滑块第一次碰撞挡板时的速率vC；
（3）小滑块与挡板碰撞的总次数n为多少；
（4）小滑块最后停在轨道上距B点多远处。

【答案】 （1）10m/s；（2）9m/s；（3） 3； （4） 7m
【解析】
（1）由动能定理可知

解得

（2）从A点到C点应用动能定理
，
解得碰撞前速度

（3）从A点到静止在水平面上，设发生的路程为s

解得

因为

所以共3次，剩余路程不够撞击。
（4）从

可知，最后停在轨道上距B点7m处，离挡板2.5m处。
18．一木块EABCD置于水平桌面上，其截面如图所示，ABCD是圆弧，圆半径为R，斜面AE与水平线EB（E、B等高）的倾角为θ = 30°。质量为m的光滑小球（看作质点）从h高处自由释放，能通过圆弧经D点飞出，不计空气阻力，假设木块始终保持静止。
（1）若小球刚好通过D点，求释放高度h；
（2）在（1）题所求的高度h静止释放，小球运动到圆弧面C点处地面受到的摩擦力；
（3）要求小球经D点飞出第一次能落在斜面AE上，求释放高度？

【答案】 （1）；（2）3mg；向左（3）R ≤ h ≤
【解析】
（1）由题可知，小球恰好能从D点出射，则有
mg = m
解得
vD =
从释放点到D点，根据动能定理有
mg（h - R） = mvD2
解得
h = R
（2）在（1）题所求的高度h静止释放，小球运动到圆弧面C点处的速度大小为
mgh = mvC2
由于小球做圆周运动有
FN = m = 3mg
则小球给木块EABCD的压力为3mg，对木块EABCD做受力分析，在水平方向有
f = FN = 3mg
由于压力方向向右，则摩擦力方向向左。
（3）由于小球离开D点后做平抛运动，若刚好落到斜面上的A点时有
R = gt2，R = vDt
综合有
vD =
由（1）问可知恰好从D点出射有
vD =
则只用
h ≥ R
就能落在斜面上。
若刚好落到斜面上的E点时有
tan30° = ，x′ + R = vD′t′，2R = gt′2
联立有
vD′ =
再由动能定理有
mg（h′ - R） = mvD′2
计算后有
h =
要求小球经D点飞出第一次能落在斜面AE上，释放高度应满足
R ≤ h ≤