2021-2022学年湖北省咸宁市高一下学期期末物理试题（详解版）

湖北省咸宁市2021~2022学年度下学期期末考试

高一物理

注意事项：

1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号，回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

4.本试卷主要考试内容；人教版必修第一册，必修第二册，必修第三册第九章至第十二章。

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 摩托车比赛转弯时，转弯处路面常是外高内低，若摩托车转弯过程做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）

A. 摩托车所受合力指向圆心 B. 摩托车受到向心力作用

C. 摩托车转弯过程中速度不变 D. 摩托车所受摩擦力方向一定与速度方向相反

【答案】A

【解析】

【详解】A．摩托车做匀速圆周运动条件为合外力提供向心力，所以合力指向圆心，故A正确；

B．向心力是效果力不是性质力，不是物体实际所受到的力，故B错误；

C．摩托车转弯过程中速度大小不变，但是方向时刻变化，故C错误；

D．摩托车在匀速圆周运动过程中，摩擦力方向与速度大小有关，可能与速度方向垂直，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持，使它们彼此接触。把一带正电的物体C置于A附近，发现贴在A、B下部的金属箔都张开，则（　　）

A. 此时A处带正电，B处带负电

B. 此时A处的电势低，B处的电势高

C. 移去C，会发现金属箔都闭合

D. 先把A和B分开，再移去C，会发现金属箔都闭合

【答案】C

【解析】

【详解】A．把一带正电荷的物体C置于A附近，此时A带负电，B带正电，故A错误；

B．处于静电平衡的导体是等势体，故A、B电势相等，故B错误；

C．移去C，A端的电子又回到B端，恢复原来的状态，A、B下部的金属箔闭合，故C正确；

D．先把A和B分开，然后移去C，A带负电，B带正电，A、B下的金属箔都不会闭合，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过点，可以判定（　　）

A. 粒子带负电

B. M点的电势低于N点的电势

C. 粒子在M点的电势能小于在N点的电势能

D. 粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力

【答案】D

【解析】

【详解】粒子在电场中的受力和速度方向如图所示

A．粒子只受电场力，电场力方向位于轨迹的凹侧，可知电场力方向与电场方向相同，粒子带正电，A错误；

B．根据沿电场线方向电势降低可知，M点电势高于N点的电势，B错误；

C．由于M点的电势高于N点的电势，粒子又带正电，故粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，C错误；

D．根据电场线的疏密程度可知，M点的电场强度小于N点的电场强度，故粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，D正确。

故选D。

4. 如图所示、离水平地面高为处有甲、乙两个物体，甲以初速度水平抛出，同时乙以初速度沿倾角为的光滑斜面滑下，若甲、乙两物体同时到达地面，重力加速度大小为，取，则的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】甲做平抛运动，有

解得

对乙，根据牛顿第二定律得

根据运动学规律得

联立解得

故选B。

5. 如图所示，一辆小汽车（视为质点）在平直路面上做匀加速直线运动，依次经过A、B、C、D四棵树，已知经过AB、BC和CD三段所用的时间之比为3∶2∶1，若A、B两树间距为12m，C、D两树间距也为12m，则B、C两棵树的间距为（　　）

A. 18m B. 16m C. 14m D. 12m

【答案】A

【解析】

【详解】设汽车的加速度为a，经过AB、BC和CD三段所用的时间分别为3t0、2t0、t0，根据平均速度等于其中间时刻的瞬时速度公式和速度公式得

解得

故选A。

6. 如图所示，在光滑水平面上，有一绝缘长木板B静止在水平向右的匀强电场中，电场强度大小为E，现把电荷量为的小物块A从B的左端由静止释放，经过一段时间后（A未从B上掉落），A向右运动的位移大小为，B向右运动的位移大小为，已知A与B接触面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B的质量均为m，下列说法正确的是（　　）

A. 若，则

B. 若，则

C. 若，则该过程中因摩擦产生的热量

D. 该过程中，A、B系统的电势能减小，机械能增加

【答案】C

【解析】

【详解】A．假设A、B系统一起向右加速，对A、B系统受力分析，根据牛顿第二定律有

可得，A、B系统共同的加速度为

此时长木板B受到的摩擦力为

若，则长木板B受到的摩擦力

假设成立，说明此时A、B间为静摩擦，A、B一起向右加速，则，故A错误；

BC．由上分析可知，若，则长木板B受到的摩擦力

说明A、B发生相对滑动，对小物块A受力分析，根据牛顿第二定律有

对长木板B受力分析，根据牛顿第二定律有

由于，可得

则根据匀变速直线运动的位移公式

可得

根据功能关系，可得该过程中因摩擦产生的热量为

故B错误，C正确；

D．根据功能关系，即电场力做功的多少等于电势能变化的多少，可知A、B系统减少的电势能为。由上分析可知，若，即若A、B一起运动，则根据能量的转化和守恒可知，A、B系统增加的机械能等于A、B系统减少的电势能即为。若，即A、B发生相对滑动，根据能量的转化可知，A、B系统减少的电势能转化为A、B摩擦产生的内能和A、B的机械能，则A、B系统增加的机械能为

故D错误。

故选C。

7. 如图所示的电路中，V与A均为理想电表，电源内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为定值电阻的两倍，现闭合开关S，在滑动变阻器R的滑动触头P从a端向b端滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 电流表示数先增大后减小 B. 电压表示数先减小后增大

C. 电源的效率先减小后增大 D. 滑动变阻器消耗的功率先增大后减小

【答案】D

【解析】

【详解】AB．根据电路图知，滑动变阻器R的滑动触头P从a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器接入电路中阻值先变大后变小，则总电阻先变大后变小，根据欧姆定律可知干路中电流先变小，后变大，所以电流表示数先减小后增大，由于电源内阻不计，电压表测量的是电源电压，所以保持不变，故AB错误；

C．由于电源内阻不计，所以电源的输出功率等于电源总功率，效率保持不变，故C错误；

D．把定值电阻等效看成电源内阻，滑动变阻器消耗的功率相对于等效电源的输出功率，滑动变阻器R的滑动触头P从a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器接入电路中阻值先变大后变小，当滑动变阻器接入电路中的阻值等于等效电源内阻时，电源输出功率最大，也即滑动变阻器消耗的功率最大，但滑动变阻器接入电路中的最大阻值为，小于等效电源内阻，所以可推知等效电源的输出功率先增大后减小，也即滑动变阻器消耗的功率先增大后减小，故D正确。

故选D。

8. 质量为m的物体从离湖面高为处由静止释放，最终落在距湖面为的湖底，如图所示，在此过程中（　　）

A. 重力对物体做的功为 B. 重力对物体做的功为

C. 物体的重力势能增加了 D. 物体的重力势能减少了

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．重力对物体做的功为

选项A错误，B正确；

CD．重力对物体做正功，则物体的重力势能减少了

选项C错误，D正确。

故选BD。

9. 物理图像是反映物理量关系的一种重要方法，图像的面积和斜率都有相应的物理意义，关于下列四个图像的描述，正确的是（　　）

A. 图甲的斜率表示加速度

B. 图乙的斜率表示电阻的倒数

C. 图丙中图线与横轴包围的面积表示动能的变化量

D. 图丁中图线与横轴包围的面积表示电势能

【答案】BC

【解析】

【详解】A. 图甲，根据

v2=2as

可知图像的斜率表示加速度的2倍，选项A错误；

B. 图乙，根据

可知，图像的斜率表示电阻的倒数，选项B正确；

C. 图丙中因

W=F合s

根据动能定理，图线与横轴包围的面积表示合外力的功，即表示动能的变化量，选项C正确；

D. 图丁中根据

可知，图线上横纵坐标的乘积表示电势能，而图线与横轴包围的面积不表示电势能，选项D错误。

故选BC。

10. 如图所示，一根质量为m、长为L的粗细均匀的绳子放在水平面上，绳子与水平面间的动摩擦因数为，在绳子的右端加一水平恒力F，拉动绳子向右运动，关于距绳子左端x处张力T的大小，下列说法正确的是（　　）

A. 若绳子做匀速直线运动，则

B. 若绳子做匀速直线运动，则

C. 若绳子做匀加速直线运动，则

D. 若绳子做匀加速直线运动，则

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．若绳子做匀速直线运动，则距绳子左端x段分析可知

选项A正确，B错误；

CD．若绳子做匀加速直线运动，则对整体分析

距绳子左端x段分析可知

解得

选项C正确，D错误。

故选AC。

11. 北京时间2021年9月中旬到10月下旬出现了“火星合日”现象，即当火星和地球分别位于太阳两侧与太阳共线干扰无线电时，影响通信的天文现象，因此中国首辆火星车“祝融号”发生短暂“失联”。已知地球与火星绕太阳做匀速圆周运动的方向相同。火星的公转周期为，地球的公转周期为，“祝融号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动的周期为T，“祝融号”的质量为m，火星的半径为R，引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）

A. 火星的第一宇宙速度大小为 B. 太阳的质量

C. 火星的公转周期小于地球的公转周期 D. 相邻两次“火星合日”的时间间隔为

【答案】AD

【解析】

【详解】A. “祝融号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动

解得火星质量

火星的第一宇宙速度大小

解得

故A正确；

B．不知火星和地球的轨道半径，所以无法求解太阳的质量，故B错误；

C．根据开普勒第三定律

可知，火星的轨道半径大于地球的轨道半径，故火星的公转周期更大，故C错误；

D．相邻两次“火星合日”的时间间隔满足

解得

故D正确。

故选AD。

二、非选择题：共5小题，共56分。把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。

12. 某物理兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，定滑轮两侧各挂完全相同，质量均为M的小桶A和B，与B相连的挡光片的宽度为d，、为光电门，两光电门之间的距离为L，分别在两桶中放置k块质量为的砝码，使得两边平衡，实验过程中将B桶中的砖码一块一块地添加到A桶中，在将第n块砝码放入A桶后，B桶从运动到的这个过程中，测得B桶通过光电门、的时间分别为、，不计挡光片、定滑轮、细绳的质量，忽略定滑轮与细绳间的摩擦。（答案均用题干中字母表示）

（1）若装置用来探究加速度与力、质量的关系，则B桶通过光电门时的速度___________，B桶通过光电门时的速度___________，此运动过程中加速度大小为___________（此空用L、、表示）；

（2）若装置用来验证机械能守恒定律，则在此运动过程中应满足关系式为__________。

【答案】    ①    ②.     ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]B桶通过光电门时的速度

[2]通过光电门时的速度

[3]根据匀变速直线运动位移速度公式，有

可得此运动过程中加速度大小为

（2）[3]若装置用来验证机械能守恒定律，则在此运动过程中应满足的关系式为

即需满足的表达式为

13. 为测定某种新型合金材料导线的电阻率，某同学进行了下列实验，完成步骤中的填空：

（1）剥开导线两端的绝缘皮，先用螺旋测微器测量裸线的直径，测量结果如图甲所示，其读数为___________；用多用电表的欧姆“”挡粗测导线的总电阻如图乙所示，可知其阻值为___________。

（2）为更准确地测量，用图丙的电路测量该导线的总电阻R。已知电源E的电动势为、内阻很小，电压表的量程为、内阻，电压表的量程为、内阻约为，定值电阻。两电压表的示数分别为、，调节滑动变阻器，测得多组数据后，描绘出两电压表示数图像，如图丁所示，若图像的斜率为k，则待测电阻的表达式___________（用k、、表示），待测电阻___________（结果保留三位有效数字）。

【答案】    ①2.140    ②. 22    ③.     ④. 38.0

【解析】

【详解】（1）[1][2]用螺旋测微器测量裸线的直径读数为2mm+0.01mm×14.0=2.140mm；用多用电表的欧姆“”挡粗测导线的总电阻阻值为22。

（2）[3][4]由电路可得

即

由图像可知

解得

由图可知

解得

Rx=38.0Ω

14. 如图所示、内径很小的绝缘圆弧管固定在竖直平面内，圆弧半径，圆心O处固定一个电荷量的点电荷，质量、略小于圆管截面的电荷量的带负电小球（视为质点），从与O点等高的A点沿圆管由静止运动到最低点B，到达B点时小球刚好与圆弧管没有作用力，然后进入板间距的平行板电容器，刚好水平向右做匀速直线运动。已知在电容器中小球不受点电荷Q的影响，取重力加速度大小，静电力常量，求：

（1）小球到达B点时的速度大小v；

（2）小球下滑过程中克服阻力做的功W；

（3）平行板电容器两板间的电势差。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）到达B点时小球刚好与圆弧管没有作用力，对小球受力分析，根据牛顿第二定律有

解得

（2）小球下滑过程中，由动能定理得

解得

（3）进入平行板电容器，刚好水平向右做匀速直线运动，则有

解得

15. 如图所示，传送带的水平部分长度，倾斜部分长度，与水平方向的夹角为。传送带沿图示顺时针方向匀速率运动，速率，现将质量的小煤块（视为质点）由静止轻放到a处，之后它将被传送到c点，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数，且此过程中小煤块不会脱离传送带，取重力加速度大小，求：

（1）煤块经过b点时的速度大小；

（2）煤块从b运动到c的时间t；

（3）煤块在传送带上留下的黑色痕迹的长度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）小煤块在水平传送带上的加速度为

在水平部分小煤块达到与传送带共同速度的加速时间为

在水平部分的加速位移为

则小煤块在没有到达b点时速度已经达到了，此后在水平部分匀速运动，所以煤块经过b点时的速度大小

（2）小煤块在斜面上受到的滑动摩擦力

所以小煤块在斜面上会加速下滑，其加速度

设小煤块在斜面上加速滑行，则

解得

，（舍去）

所以煤块从b运动到c的时间

（3）小煤块在ab段加速过程，传送带位移大小

小煤块在水平传送带上留下痕迹长度

煤块从b运动到c的时间传送带位移大小

煤块相对于传送带的位移大小

由于ab段煤块相对传送带向后滑动，bc段煤块相对传送带向前滑动，所以在倾斜段痕迹将完全覆盖水平段痕迹，从a点运动到c点的过程，小煤块在传送带上留下的痕迹长度

16. 在如图所示的电路中，电阻，，。当开关K断开时，理想电流表示数，当K闭合时，电流表示数。求：

（1）开关K闭合时外电路的总电阻R；

（2）电源的电动势E和内阻r；

（3）开关K断开和闭合时电源内阻上的热功率之比。

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）开关闭合时，和并联，该部分总电阻为

与该部分串联，则右边部分总电阻为

电路左右两部分为并联关系，则外电路总电阻R为

（2）开关断开时，根据欧姆定律，通过电阻的电流为

电路的总电流为

电动势E有

开关闭合时，根据闭合电路欧姆定律，通过的电流为

电路的总电流为

电动势E有

两个电动势表达式联立得到

，

（3）开关K断开和闭合时电源内阻上的热功率之比