2021-2022学年江苏省苏州市吴中区木渎高级中学高一（下）期中物理试题含解析

木渎高级中学2021级高一第二学期期中考试

物理试题

（本试卷共16小题，满分100分．考试时间75分钟．）

一、单项选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。

1. 人类研究电现象的历史与力学研究同样丰富多彩，但电的世界比机械运动的世界更加错综复杂，下列关于电场的说法中正确的是（　　）

A. 电场力一定对正电荷做正功

B. 电场越强的地方，电势越高

C. 电场线是实际存在的线，反映电场强度的大小和方向

D. 静电场的电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面

【答案】D

【解析】

【详解】A．如果正电荷的速度方向与电场力的夹角大于90°，则电场力做负功，等于90°电场力不做功，小于90°电场力做正功，A错误；

B．电场强度与电势无关，所以在电场中，电场强度大的地方，电势不一定高，B错误；

C．电场线是为了形象地描绘电场而人为引入的一簇曲线，该曲线的疏密程度反映场强的大小，C错误；

D．静电场的电场线在空间上与等势面垂直，且沿电场线的方向电势降低，即由高等势面指向低等势面，D正确。

故选D。

2. 如图所示，一轻质弹簧竖立于地面上，质量为m的小球，自弹簧正上方h高处由静止释放，则从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（弹簧的形变始终在弹性限度内）的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 弹簧的弹力对小球做负功，弹簧的弹性势能减小

B. 重力对小球作正功，小球的重力势能增大

C. 由于弹簧的弹力对小球做负功，所以小球的动能一直减小

D. 小球的机械能一直减小

【答案】D

【解析】

【详解】A ．从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短，弹力与小球下落方向相反，弹簧的弹力对小球做负功，弹簧的弹性势能增加，A错误；

B．重力对小球作正功，小球的重力势能减小；B错误；

C．小球一直向下运动，由于弹簧的弹力对小球做负功，重力对小球作正功，在重力大小等于弹力以前，重力大于弹力，由动能定理可知，小球的动能增加，重力等于弹力时，小球的动能最大，以后重力小于弹力，小球的动能减小，C错误；

D．小球接触弹簧前，小球的机械能不变，接触弹簧后，小球要克服弹力做功，小球的机械能减小，一直到小球的动能等于零，D正确。

故选D。

3. 如图所示，长度为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为（链条未着地）（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】设桌面为零势能面，开始时链条的机械能为

当链条刚脱离桌面时的机械能为

由机械能守恒可得

联立解得

故B正确，ACD错误。

故选B。

4. 2022年4月16日09时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，在空间站驻留6个月的航天员翟志刚、王亚平、叶光富，创造了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录。如图所示，神舟十三号载人飞船与空间站对接后所绕轨道视为圆轨道，绕行角速度为，距地高度为，R为地球半径，万有引力常量为G。下列说法中正确的是（　　）

A. 神舟十三号在低轨只需沿径向加速可以直接与高轨的天宫空间站实现对接

B. 对接后的组合体的运行速度应大于

C. 地球表面重力加速度为

D. 地球的密度为

【答案】C

【解析】

【详解】A．神舟十三号对接需要沿径向和切向方向都提供加速度才能实现对接，故A错误：

B．第一宇宙速度是卫星环绕地球做圆周运动的最大速度，所以对接后组合体的运行速度应小于7.9km/s，故B错误；

C．由万有引力提供向心力

地球表面物体所受万有引力等于重力，有

联立以上两式得

故C正确；

D．根据

得地球的质量

则地球的密度为

故D错误。

故选C。

5. 如图（a）所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能Ek与运动路程s的关系如图（b）所示。重力加速度大小取10 m/s2，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为（　　）

A. m=0.7 kg，f=0.5 N B. m=0.7 kg，f=1.0N

C. m=0.8kg，f=0.5 N D. m=0.8 kg，f=1.0N

【答案】A

【解析】

【分析】本题结合图像考查动能定理。

详解】0~10m内物块上滑，由动能定理得

整理得

结合0~10m内的图像得，斜率的绝对值

10~20 m内物块下滑，由动能定理得

整理得

结合10~20 m内的图像得，斜率

联立解得

故选A。

6. 如图所示，在等量的异种点电荷形成的电场中，有、、三点，点为两点电荷连线的中点，点为连线上距点距离为的一点，为连线中垂线距点距离也为的一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是（　　）

A. ，

B. ，

C. ，，，

D. 因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低

【答案】B

【解析】

【详解】根据等量异种电荷周围电场线特点

可知B点电场线比A点密集，A点电场线比C点密集，电场线越密场强越大，因此

沿电场线方向电势降低，A点电势高于B点电势，CA在同一等势面上电势相等，因此

故ACD错误，B正确。

故选B

7. 如图所示，两块较大的金属极板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连。S闭合后，两极板间恰有一质量为、带电荷量为q的油滴处于静止状态。保持电容器下极板不动，在用绝缘工具将上极板缓缓向上平移一小段位移的过程中，观察到的现象是（　　）

A. 灵敏电流计G中有电流通过，方向从a向b

B. 灵敏电流计G中没有电流通过

C. 带电油滴向下做直线运动

D. 若将S断开，无论上极板是否移动，油滴都将做自由落体运动

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据

可知

用绝缘工具将上极板缓缓向上平移一小段位移的过程中，d增大，其余不变，则Q减小，灵敏电流计G中有电流通过，方向从b向a，AB错误；

C．将上极板A向上平移一小段位移后，两极板之间的距离增大，即d增大，原来油滴静止状态，则有

又

可知，U不变，d增大，则E变小，则

故油滴向下做加速直线运动，C正确；

D．若S断开，再将A向下平移，由

可得

不变，油滴静止，D错误。

故选C。

8. 空间某一静电场电势在x轴上分布如图所示，B、C是x轴上两点，下列说法中正确的有（　　）

A. O点电势最高，电场也最强

B. 同一个电荷放在B点受到的电场力小于放在C点时的电场力

C. 同一个电荷放在B点时的电势能大于放在C点时的电势能

D. 正试探电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做负功，后做正功

【答案】D

【解析】

【详解】A．由

可得在φ-x图像中斜率表示电场强度的大小，故在O点，电势最高，电场强度为0，故A错误；

B．由图可得B点的斜率比C点的斜率大，故B点的电场强度比C点的大，则同一个电荷放在B点受到的电场力大于放在C点时的电场力，故B错误；

C．不清楚电荷的电性，故不能比较同一个电荷放在B、C两点的电势能的大小，故C错误；

D．根据E=qφ可知，正试探电荷沿x轴从B移到C的过程中，电势能先增大再减小，即电场力先做负功，再做正功，故D正确。

故选D。

9. 如图所示，实线为一簇未标明方向的电场线，虚线为一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，A、是轨迹上的两点。下列说法正确的是（　　）

A.  A点的电势比点低

B.  A点的电场强度比点小

C. 带电粒子在A点的电势能比点大

D. 带电粒子在A点的动能比点大

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图可知，粒子的运动轨迹向右弯曲，说明粒子在A、B两点受到的电场力沿电场线向右。由于电场线方向不明，无法确定电势高低，故A错误；

B．电场线越密电场强度越大，故A点的电场强度比B点大，故B错误；

CD．由轨迹弯曲方向与粒子速度方向的关系分析可知，由A到B电场力对粒子做负功，粒子的动能减小，电势能增大，则带电粒子在A的电势能小于B点的电势能，带电粒子在A点的动能比点大故D正确，C错误。

故选D。

10. 一束初速度不计的电子流经过加速电场加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场（两极板间的电压是400 V）中，如图所示，若板间距离d=2.0 cm，板长l=10.0 cm，（电子带电荷量为e，质量为m），则下列说法正确的是

A. 加速电压U=2 500 V时，电子可以穿过偏转电场

B. 若电子可以穿过偏转电场，在其他条件相同的情况下，把电子换成α粒子也一定可以穿过偏转电场

C. 若保证偏转电场两极板的电荷量不变，把上极板向上移动，其他条件不变，则电子离开偏转电场的位置也向上移动

D. 若保证加速电场两极板的电荷量不变，把左边极板向上移动，其他条件不变，则电子离开偏转电场的位置不变

【答案】B

【解析】

【详解】加速过程，由动能定理得：，解得；进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动；在垂直于板面的方向上做匀加速直线运动，加速度，偏转距离；能飞出的条件为；解得与带电粒子的比荷无关，所以电子可以通过，α粒子也一定能通过（偏转的方向相反），故B正确，代入数值得：，故A错误．电荷量不变，d改变，根据，知电场强度不变，则油滴所受电场力不变，加速度不变，运动时间也不变，所以电子离开偏转电场的位置不会发生改变，故C错误；电荷量不变，把左边极板向上移动，正对面积减小，电容减小，电压U增大，电子离开偏转电场的偏转距离将变小，电子离开偏转电场的位置也向上移动，故D错误．故选B.

11. 第24届冬季奥运会于2022年2月在北京召开，图甲为谷爱凌跳台滑雪的场景，运动轨迹如图乙所示。谷爱凌从C点水平飞出，落到斜坡上的D点，E点离坡道CD最远，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 从C到E的时间比从E到D的时间短

B. 轨迹CE和ED长度相等

C. 轨迹CE和ED在CD上的投影长度之比为1：3

D. 轨迹CE和ED在水平方向的投影长度相等

【答案】D

【解析】

【详解】A．以C为原点，CD为x轴，和CD垂直向上的为y轴，建立坐标系，如图

y轴方向做类竖直上抛运动，x轴方向做匀加速直线运动，当运动员速度方向与轨道平行时，在y轴方向到达最高点，根据竖直上抛运动的对称性，可知从C到E的时间等于从E到D的时间，故A错误；

BC．由A分析可得，运动员在CE段和在ED段，在y轴方向的位移大小相等方向相反，用时相等，运动员在x轴上做匀加速直线运动，则在CE段和ED段在x轴方向上位移不等，故故轨迹CE和ED长度不等，由于运动员在C点时，在x轴方向上有初速度，故轨迹CE和ED在CD上的投影长度之不为1:3，故BC错误；

D．运动员竖直方向做自由落体运动，由于A分析可得，在CE和ED两段运动过程时间相等，运动员在水平方向上做匀速直线运动，则轨迹CE和ED在水平方向的投影长度相等。故D正确。

故选D。

12. 如图所示，小物块套在固定竖直杆上，用轻绳连接后跨过小定滑轮与小球相连。开始时物块与定滑轮等高。已知小球的质量是物块质量的两倍，杆与滑轮间的距离为d，重力加速度为g，绳及杆足够长，不计一切摩擦。现将物块由静止释放，在物块向下运动过程中，下列说法错误的是（　　）

A. 刚释放时物块的加速度为g

B. 物块速度最大时，绳子的拉力一定大于物块的重力

C. 小球重力的功率一直增大

D. 物块下降的最大距离为

【答案】C

【解析】

【详解】A．刚释放时，绳的拉力和杆的弹力都沿水平方向，重力竖直向下，物块的加速度为g，A正确，不符合题意；

B．物块速度最大时，物块合力为零，绳子的拉力在竖直方向的分力等于重力，因此拉力一定大于物块的重力，B正确，不符合题意；

C．刚开始和物块下落到最低点时，物块的速度均等于零，小球的速度也均等于零，所以小球的速度先增大后减小，小球重力的功率也先增大后减小，C错误，符合题意；

D．设物块下降的最大距离为h，根据机械能守恒定律得

解得

物块下降的最大距离为，D正确，不符合题意。

故选C。

二、非选择题：共4题，共52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；有数值计算时，答案中必须写出数值和单位。

13. 如图所示，匀强电场中一带电的点电荷q在恒力F作用下，从A点沿水平方向匀速运动至B点。已知，，q的电荷量为，之间的距离，A点电势，，，不计点电荷重力。求：

（1）匀强电场场强大小和方向；

（2）A、B间的电势差及B点电势。

【答案】（1），方向与力F的方向相反；（2），

【解析】

【详解】（1）点电荷做匀速直线运动，有

，

解得

方向与力F的方向相反。

（2）A、B间电势差

即

解得

14. 2022年4月17日下午3时，国务院新闻办公室举行新闻发布会介绍了中国空间站建造进展情况。根据任务计划安排，今年将实施6次飞行任务，完成我国空间站在轨建造，并将于6月发射神舟十四号载人飞船，3名航天员进驻核心舱并在轨驻留6个月。假设神舟十四号在飞行的过程中绕地球圆轨道运行，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船绕地球运行的周期为T，求：

（1）飞船离地面的高度h；

（2）如图所示，卫星A与神舟十四号B在同一轨道平面，已知卫星A运行方向与B相同，A的轨道半径为B的2倍，某时刻A、B相距最近，则至少经过多长时间它们再一次相距最近。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）飞船绕地球圆轨道运行，根据万有引力提供向心力有

在地球表面，根据万有引力等于重力有

解得，飞船离地面高度为

（2）根据开普勒第三定律有

解得

设经过t时间它们再一次相距最近，则有

解得

15. 如图所示，在以O为圆心、半径为R的圆形区域内有匀强电场，AB为圆的直径。一质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子在纸面内自A点飘入电场（速度很小，可以认为粒子速度为0），从圆周上的C点以速率v0穿出，运动过程中粒子仅受电场力作用，且AC与AB的夹角θ=60°。

（1）求电场强度的大小；

（2）若粒子从A点以不同速度射入电场，求穿出电场时动能增量的最大值；

（3）若粒子进入电场的速度方向与电场方向垂直，为使粒子穿过电场前后速度变化量的大小为，求该粒子进入电场时的速度应为多大。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】解：（1）由题意可知，粒子的初速度是零，由C射出电场，因此电场方向与AC平行，由A指向C，由几何关系和电场强度的定义式可得

AC=R

F=qE

由动能定理知

联立以上三式解得

（2）由题意可知，要使粒子的动能增量最大，则粒子沿电场线方向移动距离最大，作AC垂线并且与圆相切，切点为D，即粒子从D点射出时沿电场线方向移动距离最大，粒子在电场中做类平抛运动，由几何关系得

x=Rsin60°

y=R+Rcos60°

由动能定理可知

WF=∆Ek

∆Ekmax=Fy=qE×（R+Rcos60°）=

（3）若粒子进入电场的速度方向与电场方向垂直，则粒子在电场中做类平抛运动，则有∆v=at，解得

如图所示，粒子从E点射出，则粒子在x方向的位移是

x=R+Rsinθ

粒子射入电场的速度

16. 如图所示，光滑水平杆固定在竖直转轴上，小圆环A和轻弹簧套在杆上，弹簧两端分别固定于竖直转轴和环A上，用长L=0.7m的细线穿过小孔O，两端分别与环A和小球B连接，线与水平杆平行，环A的质量mA=1kg，小球B的质量mB=2kg。当整个装置绕竖直轴以角速度1=5rad/s匀速转动时，细线OB与竖直方向的夹角为37°。缓慢加速后使整个装置以角速度2匀速转动时，细线OB与竖直方向的夹角变为53°，且此时弹簧弹力与角速度为1时大小相等。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6.求：

（1）1=5rad/s时，OB间的距离；

（2）2的大小；

（3）由1增至2过程中，细线对小球B做的功。（计算结果保留两位有效数字）

【答案】（1）（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设细线弹力为T，弹簧弹力为F，对环A分析

对B球受力分析

竖直方向

水平方向

联立得

，，

（2）角速度增大至 ，则环A的转动半径增大，此时弹簧弹力大小不变，方向指向O，同理得

，

解得

，

（3）有公式

两种角速度情况下，B的线速度分别为

，

B上升的高度为

经计算小球B的动能减小，重力势能增大，细线对小球B做的功等于小球B机械能的增加量，得

联立得