2021-2022学年江苏省海门中学高一下学期期中物理试题含答案

江苏省海门中学2021--2022学年度第二学期高一年级期中试卷

物理学科

一．单项选择题（每题4分，共10题，每题只有一个选项满足题意）

1．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列选项中说法正确的是（　　）

A．牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量

B. 爱因斯坦的相对论指出在不同的参照系中测量到的光速是不同的

C．开普勒通过分析第谷的数据，得出了行星运动的规律

D．库仑是首先提出“场”的概念来研究电现象的科学家

2．电容式加速传感器常用于触发汽车安全气囊等系统，如图所示。极板M、N组成的电容器视为平行板电容器，M固定，N可左右运动，通过测量电容器板间的电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板M、N间的距离减小，若极板上的电荷量不变，则该电容器（　　）

A．电容变小 

B．极板间电压变大

C．极板间电场强度不变 

D．极板间的电场强度变小

3．2021年3月，北斗全球卫星导航系统正式开通以来，运行稳定、持续为全球用户提供优质服务，系统服务能力步入世界一流行列。若A、B为“北斗”系统中的两颗工作卫星，其中A是高轨道的地球静止同步卫星，B是中轨道卫星。已知地球表面的重力加速度为g，地球的自转周期为T0，万有引力常量为G.则下列判断正确的是（　　）

A．卫星A可能经过江苏上空 

B．向心加速度大小 aA ＞aB＞g 

C．若测出卫星B的轨道半径，可以估算出地球的质量 

D．若测出卫星A的轨道半径，可以估算出地球的密度

4．图为中学生做引体向上的示意图。引体向上分为两个过程：身体从最低点升到最高点的“上引”过程，身体从最高点回到最低点的“下放”过程。某同学在30s内连续做了15个完整的引体向上。则（　　）

A．“上引”过程单杆对人做正功

B．“下放”过程单杆对人做负功

C．在30s内重力做的总功约为

D．在30s内克服重力做功的平均功率约为

5．如图为雷雨天一避雷针周围电场的等势面分布情况，在等势面中有A、B、C三点，其中A、B两点位置关于避雷针对称。下列说法中正确的是（　　）

A．某不计重力的正电荷在A、B两点的加速度相同

B．某负电荷在C点的电势能大于B点的电势能

C．某负电荷从B点移动到C点，电场力做正功

D．C点场强大于B点场强

6．在一次科学晚会上，小陶老师表演了一个“魔术”：如图甲，一个空塑料瓶中固定着一根细金属条（钢锯条）和一块易拉罐（金属）片，将金属片和钢锯条分别与静电起电机正负极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看到整个塑料瓶里烟雾缭绕。摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕，图乙为其俯视图。已知金属片是半径为R的圆弧，金属条恰好位于其圆心，两者的高度均为h。若匀速摇动起电机时，两极间的电压恒为U，则（　　）

A．未摇动起电机时，烟尘在金属片与金属锯条之间下落的最大时间为

B．匀速摇动起电机时，金属片与金属锯条之间的电场强度为

C．室内空气湿度越大，实验效果越好

D．烟尘最终被吸附到金属片上

7．复兴号动车在世界上首次实现了速度自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为M的动车，以恒定功率P在平直轨道上由静止开始运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内（　　）

A．做匀加速直线运动，加速度大小为

B．在时间t内通过的位移为

C．牵引力的功率

D．牵引力做功等于

8．真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定在x轴上的A、O两点(O为坐标原点)，取无穷远处电势为零,x轴正半轴上的电势随x变化规律如图所示，C为电势的最高点，=2．则下列说法正确的是

1. Q1、Q2可能为同种电荷

B．Q1、Q2的电量大小之比为9:4

C．带负电的粒子只在电场力作用下从B点沿x轴向C点移动的过程中，加速度逐渐变大

D．带负电的粒子从B点沿x轴向D点移动的过程中，电场力先做负功后做正功

9．如图所示，A、B两星球为双星系统，相距为L，围绕某定点O（未画出）做圆周运动，质量之比为，两星球半径远小于L。沿A、B连线从星球A向B以某一初速度发射一探测器，只考虑星球A、B对探测器的作用，假设弹射器初速度足够大，可以到达B星球，下列说法不正确的是（　　）

A．探测器在距星球A为处加速度为零

B．双星的总质量一定，若双星之间的距离增大，其转动周期变大

C．若探测器能到达星球B，其速度可能恰好为零

D．A、B两星球绕定点O做匀速圆周运动，动能之比为

10．如图所示，一物块置于足够长的水平传送带上，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧右端与物块接触但不栓接，墙壁与物块间系不可伸长的轻绳使水平方向的弹簧处于压缩状态，压缩量为0.2m（弹性限度内）。已知物块质量为0.5kg。物块与传送带间的动摩擦因数、重力加速度。若传送带不动，剪断轻绳，当弹簧刚好恢复原长时物块的速度为零；若传送带以的速度顺时针匀速转动，则剪断轻绳后（　　）

A．在弹簧恢复原长的过程中，物块向右先做加速运动，后做减速运动

B．弹簧恢复原长时，物块速度大小为1m/s

C．物块在传送带上运动的过程中，摩擦力对物块做功为2.5J

D．弹簧恢复原长后，物块与传送带之间由于摩擦而产生的热量为0.25J

二．非选择题（共60分，简答应写出文字说明、证明过程或演算步骤）

11．（15分）（1）（9分）甲同学利用如题所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

①除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有___________。（选填器材前的字母）

A． 大小合适的铁质重锤       B． 体积较大的木质重锤       

C． 刻度尺            D． 天平             E． 秒表

②安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式___________（用题中所给字母表示）。

A．         B．

C．         D．都不正确

③若经过计算发现增加的动能大于减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是：

__________________________________________________________。

（2）（6分）乙某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门验证机械能守恒定律，装置如图所示。测得遮光片的宽度为，光电门、之间的距离为，遮光片通过光电门、的时间分别为、，已知滑块的质量为，钩码的质量为，重力加速度大小为。

①滑块通过光电门时的速度大小___________；

②要验证系统机械能守恒，需要验证的等式为__________________________(用题中所给字母表示）。

12. (9分)如图所示，一宇宙飞船绕地球中心做圆周运动，轨道1为近地卫星轨道，其半径近似为R，现在欲将飞船转移到另一个半径为2R的圆轨道2上去，已知地球表面处的重力加速度为g，飞船质量为m，万有引力常数为G，地球半径为R，求：
    （1）飞船在轨道2所处高处的重力加速度多大？
    （2）飞船在轨道2绕地球做圆周运动的速度是多大？
    （3）理论上，若规定距地心无穷远处为引力势能零势能点，飞船和地球系统之间的引力势能表达式为，其中r为飞船到地心的距离。若忽略阻力影响，请根据理论，计算完成这次轨道转移点火需要的能量.

13.（9分）年月日，我国运动员齐广璞在北京冬奥会男子自由滑雪空中技巧赛上获得冠军，图甲为比赛大跳台的场景。现将部分赛道简化，如图乙所示，若运动员从雪道上的点由静止滑下后沿切线从点进入半径的竖直冰面圆弧轨道，从轨道上的点飞出。之间的竖直高度，与互相垂直，。运动员和装备的总质量且视为质点，摩擦和空气阻力不计。取重力加速度，，。求

（1）在轨道最低点时，运动员对轨道的压力大小；

（2）运动员滑至C点的速度大小；

（3）运动员滑离C点后在空中飞行过程中距D点的最大高度。

14.（12分）如图所示，粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上点。质量为的小球和轻弹簧套在轻杆上，小球与轻杆间的动摩擦因数为，弹簧原长为，左端固定在点，右端与小球相连．长为的细线一端系住小球，另一端系在转轴上点，间距离为装置静止时将小球向左缓慢推到距点处时松手，小球恰能保持静止．接着使装置由静止缓慢加速转动．已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，不计转轴所受摩擦。
（1）求弹簧的劲度系数；
（2）求小球与轻杆间恰无弹力时装置转动的角速度；
（3）从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中，外界提供给装置的能量为，求该过程摩擦力对小球做的功。

15.（15分）如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为，金属板长为，两金属板间加如图乙所示的电压初始时上金属板带正电，其中。一粒子源连续发射质量为、电荷量为的带电粒子初速度，重力忽略不计，该粒子源射出的带电粒子恰好从上金属板左端的下边缘水平进入两金属板间。
（1）求能从板间飞出的粒子在板间运动的时间

（2）若时刻进入两极板之间，飞出极板时的偏移量是多少？

（3）在哪些时刻进入两金属板间的带电粒子不碰到金属板而能够飞出两金属板间？ 

高一年级期中试卷物理参考答案

一、选择题 （40分）

二、简答题：

11. （15分）

（1）（9分） ①AC    ②A     ③ 用公式v=gt 算各点瞬时速度（其他正确说法给分）

（2）  （6分）①        ②  =

12. （9分）物体重力即物体受到的万有引力，故有：，
所以；
飞船绕地球做圆周运动，万有引力做向心力，故有：
又       故
(3)飞船转移过程只有引力做功，引力做的功等于引力势能减少量；根据功能原理可得：完成这次轨道转移点火需要的能量：
13. （9分）（1）BD间的高度差：

从到由动能定理：
在点，根据牛顿第二定律有：

由牛顿第三定律：
联立知，运动员对轨道的压力大小；
（2）CD间的高度差：

从到由动能定理

得：
（3）点速度在竖直方向的分速度
运动员飞离点后在竖直方向上升的高度
运动员滑离点后在空中飞行时距点的最大高度：。

14. （12分）（1）依题意，有 解得
（2）小球与轻杆间恰无弹力时受力情况如图所示，此时弹簧长度为
有   
       
解得
（3）题设过程中弹簧的压缩量相等与伸长量，故弹性势能改变量
则由功能关系有
其中
解得
15.（15分）（1）能从板间飞出的粒子，平行于板方向做匀速直线运动，在板间运动的时间   
（2）设带电粒子在两金属板间运动时的加速度大小为a，则
带电粒子在时刻进入两极板之间，则它在竖直方向上先加速向下，
，
经过时间后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，又经过时间，竖直分速度减为零，
，
飞出极板时的偏移量
（3）假设时刻进入两金属板间的粒子不碰到金属板而能够飞出两金属板间，则飞出两金属板间时的偏移量为
则假设不成立，时刻进入两金属板间的粒子将打在金属板上。
在第一个周期内，设带电粒子在时刻进入两金属板间，它在竖直方向上先加速向下，经过时间后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，又经过时间，竖直分速度减为零，恰好从下金属板右端飞出，画出其运动轨迹，如图所示：
可知
解得
所以
在第一个周期内，设带电粒子在时刻进入两金属板间，它在竖直方向上先加速向下，经过时间后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，又经过时间，竖直分速度减为零，然后加速向上直到恰好从上金属板右端飞出，画出其运动轨迹，如图所示：
可知
解得
所以
考虑到周期性，带电粒子不碰到金属板而能够飞出两金属板间的时刻满足