2022德州一中高一6月月考物理试题含解析

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第I卷（选择题）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 将自行车后轮架起，转动脚踏板，注意观察：大、小两个齿轮以及前后轮转动情况，以下说法正确的是（ ）
A. 大齿轮转速最大B. 前轮转速最大
C. 小齿轮转速最大D. 前后轮转速相同
【答案】C
【解析】
【详解】大小齿轮边缘线速度相等，根据
可知，小齿轮转速更大，将自行车后轮架起，前轮不转，只有后轮转。
故选C。
2. 如图，电荷量为q的正点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，带电薄板的电性及图中B点的电场强度（ ）
A. 正电 B. 正电
C. 负电D. 负电
【答案】C
【解析】
【详解】q在A点形成的电场强度的大小为
方向向左；因A点场强为零，故薄板在A点的场强方向向右，薄板带负电，薄板在A点的场强大小也为 ，由对称性可知，薄板在B点的场强也为方向向左；所以B点的场强
故选C。
3. 如图所示，细绳一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。经验告诉我们，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断。以下说法正确的是（ ）
A. 小球的线速度大小不变B. 小球的角速度大小不变
C. 小球的周期不变D. 小球的向心加速度大小不变
【答案】A
【解析】
【详解】A．细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，因为水平方向不受力的作用，故A正确；
B．半径变小，根据v=ωr得知，角速度增大，故B错误；
C．根据，周期变小，故C错误；
D．根据可知，向心加速度大小变大，故D错误。
故选A。
4. 在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球质量M地，表面的重力加速度为g，半径R；空间站质量m空，半径为r，距离地面H；宇航员可视为质点，质量为m人。为达到目的，旋转舱绕其轴线匀速转动的角速度应为多大（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】旋转舱中的宇航员做匀速圆周运动，圆环绕中心匀速旋转使宇航员感受到与地球一样的“重力”是向心力所致，所以旋转舱中宇航员感觉到的“重力”方向沿半径方向向外，根据
解得
根据
解得
故选B。
5. 如图是某地铁列车从左到右匀速率通过下穿轨道abcd的示意图，其中bc段水平，ab与cd段的倾角相等。已知整个过程中列车受阻力的大小保持不变（包括摩擦阻力和空气阻力），在ab和bc段，牵引列车的功率分别为P1和P2。则在cd段牵引列车的功率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在ab段，由牛顿第二定律得
在bc段，由牛顿第二定律得
在cd段，由牛顿第二定律得
解得
故选A。
6. 如图所示，质量相同、可视为点电荷的带电小球A和B穿在左右对称的光滑的竖直放置的“V”形绝缘支架上，开始时“V”形支架和两小球均静止，现“V”形支架绕轴缓慢转动，角速度缓慢增加，则（ ）
A. 小球A受到的弹力不变B. 两小球可能带异种电荷
C. 两球的电势能增大D. 小球的重力势能可能减小
【答案】A
【解析】
【详解】B．一开始两球处于静止状态，根据受力平衡，A球的受力如图所示
可知A、B之间为库仑斥力，所以A、B一定带同种电荷，B错误；
A．对小球A，在竖直方向上，重力与弹力的竖直分量等大反向，则有
由于、保持不变，可知杆对A球的弹力不变，A正确；
CD．在水平方向上，A球所受库仑力和弹力的水平分量的合力提供向心力，则有
当角速度增加后，小球所需的向心力增大，小球A和B将沿杆向上移动，因此A和B间的库仑力减小，A和B间的距离增大，库仑斥力做正功，两球的电势能减小，小球的重力势能增大， CD错误；
故选A。
7. 利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为多少小时（ ）
A. 24小时B. 12小时C. 6小时D. 4小时
【答案】D
【解析】
【详解】设地球的半径为R，则地球同步卫星的轨道半径为
r=6.6R
已知地球的自转周期
T=24h
地球同步卫星的转动周期与地球的自转周期一致，若地球的自转周期变小，则同步卫星的转动周期变小。由
公式可知，做圆周运动的半径越小，则运动周期越小。由于需要三颗卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，所以由几何关系可知三颗同步卫星的连线构成等边三角形并且三边与地球相切，如图。由几何关系可知地球同步卫星的轨道半径为
r′=2R
由开普勒第三定律
解得
故选D。
8. 如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一沿水平方向的电场，MN是其中的一条直线，线上有A、B、C三点，一带电荷量为、质量为的小物块从A点由静止释放，沿MN做直线运动，其运动的图像如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大（图中标出了该切线），C点处的切线平行于t轴，运动过程中小物块电荷量保持不变，则下列说法中正确的是（ ）
A. A、B两点电势差
B. 小物块从B点到C点电场力做功
C. C点为AC间电场强度最大的点，场强大小
D. 由A到C的过程中小物块的电势能先减小后变大
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据动能定理，可知
解得
故A错误；
B．根据动能定理可知
代入数据得
故B正确；
C．图像的斜率为加速度，有图像可知，B点的加速度最大，且
所以粒子在B的电场强度最大，根据公式
解得
故C错误；
D．从A到B到C物体速度一直变大，所以物体动能一直增大，根据能量守恒可知，物体电势能一直降低，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平地面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落， 如此反复过程中弹簧的弹力大小F随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力，则（ ）
A. t1时刻小球的速度最大
B. t2时刻小球所受合力为零
C. 以地面为零重力势能面，t1和t3时刻小球的机械能相等
D. 以地面为零重力势能面，t1至t3时间内小球的机械能先减小后增加
【答案】CD
【解析】
【详解】A．t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，先做加速度不断减小的加速运动，当弹力增大到与重力相等时，加速度减为零，此时速度达到最大，故A错误；
B．t2时刻，弹力最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，加速度竖直向上，不为零，故B错误；
C．以地面为零重力势能面，t1和t3时刻弹力为零，则弹簧处于原长，弹性势能为零，则在这两个时刻小球的机械能相等，故C正确；
D．以地面为零重力势能面，t1至t3时间内，弹簧的长度从原长到压缩至最短又回到原长，则弹性势能先增大后减小，根据小球和弹簧组成的系统机械能守恒，可知小球的机械能先减小后增大，故D正确。
故选CD。
10. 当我们使用有线话筒扩音时，有些由于周围环境中的静电现象或其他原因产生的电信号会通过话筒线混入功率放大器中进行放大，影响扩音的效果。因此，很多优质的话筒线在构造上都采取了如图甲所示防备措施。在燃气灶和燃气热水器中，常常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。点火器的放电电极是钉尖形如图乙所示。一位老师表演了一个“魔术”：如图丙所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。超高压带电作业的工人穿戴的工作服图如图丁所示，要用包含金属丝的织物制成。以上四个实例中，应用到的物理知识有哪些？（ ）
A. 尖端放电B. 静电屏蔽C. 静电吸附D. 摩擦起电
【答案】ABC
【解析】
【详解】超高压带电作业的工人穿戴的工作服图如图丁所示，要用包含金属丝的织物制成及如图甲所示防备措施应用了静电屏蔽，点火器的放电电极是钉尖形如图乙所示，应用了尖端放电，当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕，应用了静电吸附。
故选ABC。
11. 在万有引力定律的学习中，月—地检验的内容是这样说的：地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力吗？这种力与地球对树上苹果（如图所示）的吸引力也是同一种性质的力吗？假设地球与月球间的作用力与太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足。根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度（式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离）。进一步，假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度（式中m地是地球质量，R是地球中心与苹果间的距离）。由以上两式可得。由于月球与地球中心的距离r约为地球半径R的60倍，所以。下列哪些数据能通过计算验证前面的假设。（ ）
A. 月球的质量7.342×1022kg
B. 自由落体加速度g为9.8m/s2
C. 月球公转周期为27.3d，约2.36×106s
D. 月球中心距离地球中心的距离为3.8×108m
【答案】BCD
【解析】
【详解】根据题意可知，对月球
在运算中需要月球公转周期、月球中心距离地球中心的距离。对于地表
需要自由落体加速度g，不需要月球质量。
故选BCD。
12. 如图所示，水平转台边缘固定一光滑卡槽，与轻质杆右端固定在一起的轻质小球可以沿卡槽上、下自由移动，由于卡槽的作用，轻质杆始终沿转台的半径方向且保持水平，劲度系数为k=50N/m的轻弹簧一端固定在竖直转轴上，另一端与轻质杆共同连在质量m=0.1kg的小球上，当转台以角速度ω=3rad/s绕转轴匀速转动时，轻弹簧与竖直方向的夹角θ=37°。已知转台半径R=10cm，轻质杆的长度L=4cm，重力加速度g取，sin37°=0.6，cs37°=0.8下列说法正确的是（ ）
A. 轻弹簧的原长为7.5cm
B. 轻质杆中的弹力大小为7.5N
C. 缓慢减小角速度ω，轻质小球将沿卡槽向下运动
D. 缓慢减小角速度ω，轻质杆对小球的弹力将增大
【答案】AD
【解析】
【详解】A．设弹簧的原长和拉伸后的长度分别为、，由几何关系可得
小球做匀速圆周运动，竖直方向满足
又
联立解得
A正确；
B．水平方向由牛顿第二定律可得
其中
联立解得轻杆上的拉力大小为
B错误；
C．由A、B解析中表达式
可得
当角速度ω减小时，只要轻杆对小球的弹力T增大，小球可能不向下运动，故轻质小球不一定将沿卡槽向下运动，C错误；
D．轻质杆对小球的弹力可表示为
故随着角速度ω的减小，轻质杆对小球的弹力将增大，D正确。
故选AD。
第II卷（非选择题）
三、实验题，本题共2题，共16分；
13. 某学校新进了一批传感器，小明在老师指导下，在实验室利用传感器探究物体做圆周运动的向心力与物体质量、轨道半径及转速的关系。实验装置如图甲所示。带孔的小清块套在光滑的水平细杆上。通过细杆与固定在转轴上的拉力传感器相连。小滑块上固定有转速传感器。细杆可绕转轴做匀速圆周运动小明先保持滑块质量和轨道半径不变来探究向心力与转速的关系。
（1）小明采用的实验方法主要是________。（填正确答案标号）
A.理想模型法 B.控制变量法 C.等效替代法
（2）若拉力传感器的示数为F，转速传感器的示数为n，小明通过改变转速测量出多组数据，作出了如图乙所示的图像，则小明选取的横坐标可能是______________________。
A.n B. C. D.
（3）小明测得滑块做圆周运动的半径为r，若F、r、n均取国际单位，图乙中图线的斜率为k，则滑块的质量可表示为m=_________。
【答案】 ①. B ②. D ③.
【解析】
【详解】（1）[1]由题意可知，该实验是先保持小滑块质量和半径不变去测量向心力和转速的关系，是先控制一些变量，在研究其中两个物理量之间的关系，是控制变量法，故B正确，AC错误；
故选B。
（2）[2]根据向心力与转速的关系有
可知小明选取的横坐标可能是，故选D。
（3）[3]根据题意有
结合向心力与转速的关系可得
14. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，可输出交流电和直流电。重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。（g取9.80m/s2）
（1）下列几个操作步骤中：
A．按照图示甲，安装好实验装置
B．将打点计时器接到电源的“交流输出”上
C．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点
D．测量纸带上某些点间的距离
E．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
操作错误的是___________；（填步骤前相应的字母）
（2）选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50Hz的交变电流。用分度值为1mm的刻度尺测得OA = 12.41cm，OB = 18.90cm，OC = 27.06cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00kg。根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了___________J，此时重锤的动能比开始下落时增加___________J；（结果均保留三位有效数字）
（3）利用实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以为纵轴作出如图丙所示的图线，图线的斜率近似等于___________；
A．19.6 B．9.80 C．4.90
（4）图线未过原点O的原因是___________。
【答案】 ①. C ②. 1.85 ③. 1.67 ④. B ⑤. 先释放了纸带，再接通了打点计时器的电源
【解析】
【详解】（1）[1]开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于纸带的充分利用，会对实验产生较大的误差，故操作C错误。
故选C。
（2）[2][3]从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量
Ep = mg•OB = 1 × 9.8 × 18.90 × 10 - 2J = 1.85J
根据极短时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，B点的速度为
则增加的动能为
（3）[4]根据
得
以h为横轴、以v2为纵轴作出如图丙所示的图线，图线的斜率近似等于g，即9.80m/s2，故选B。
（4）[5]根据图像可知，高度为零，速度不是零，所以先释放了纸带，再接通了打点计时器电源。
四、解答题：共4题，总分44分。15题8分；16题10分；17题12分；18题14分。
15. 画出等量异种点电荷和等量同种点电荷的电场线，并描述他们电场线的特点。
【答案】见解析
【解析】
【详解】等量异种点电荷的电场（电场线分布如图）：
（1）两点电荷连线上，沿电场线方向场强先变小再变大，中点处场强最小。
（2）两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧。沿中垂线从中点到无限远处，场强一直减小，中点处场强最大。
（3）关于中心点对称的点，场强等大同向。
等量同种点电荷的电场（电场线分布如图）：
（1）两点电荷连线上，中点O处场强为零，向两侧场强逐渐增大。
（2）两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远，场强先变大后变小。
（3）关于中心点O点的对称点，场强等大反向。
16. 中国玉兔号月球车质量为120kg，额定功率为1.8kW。在月球表面上，某次勘探中，月球车以恒定速度5m/s攀爬一个斜坡，斜面与水平方向成37°角，移动距离为5m。月面的动摩擦因数0.5，cs37°=0.8。月球表面加速度约为地球表面加速度的，地球表面加速度g=10m/s2
（1）爬坡过程中，各力对月球车做的功分别是多少。
（2）月球车在月面上行驶的最大速度
【答案】（1）1000J，-600J，-400J；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意可知月球车匀速运动处于平衡状态，受力分析如图所示
200N
摩擦力
f=µMg’cs37°=80N
牵引力
F=f+Mg’sin37°=200N
牵引力做功
重力做功
摩擦力做功
（2）由公式可知，匀速时，牵引力与阻力大小相等
17. 某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某时间内该地区的风速，风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度，若该风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能。求：
(1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积；
(2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能；
(3)此风力发电机发电的功率P。
【答案】(1)7536m3；(2)162777.6J；(3)16277.8W
【解析】
【详解】(1)每秒冲击风车车叶的气体体积为
V=SL=Svt=πR2vt=π×400×6×1m3=7536m3
(2)这此气流的质量
m=ρV=1.2×72536kg=9043.2kg
气流的动能
(3)每秒风的动能转化为的电能
E电=ηEk=10%×162777.6J≈16277.8J
则此风力发电机发电的功率为
18. 如图所示，圆心为、半径为的圆弧形光滑轨道固定在竖直平面内，恰好处于同一竖直线上，与竖直方向之间的夹角，水平面上方空间存在水平向左的匀强电场。水平面上有一点，点的连线恰好与圆弧轨道相切于点，。现有一质量为、电荷量为的小球（可视为质点）从点以一定的初速度沿做直线运动，小球从点进人圆弧轨道后，佮好能沿圆弧轨道运动并从点射出。，重力加速度为。求：
（1）小球沿圆弧轨道运动过程中的最小速度的大小；
（2）小球在点时的初速度大小；
（3）小球在水平面上的落点到点的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据小球沿PM做直线运动可知，小球所受的电场力与重力的合力沿MP方向，如图（a）所示，则小球所受电场力与重力的合力大小为

根据小球佮好能沿圆弧轨道运动并从点射出可知，小球在圆弧轨道上经过等效最高点G时速度有最小值vG，如图（b）所示，此时小球所受电场力与重力的合力提供向心力，即

解得
（2）设小球在点时的初速度大小为v0，小球从P点运动到G点的过程中，根据动能定理有
解得
（3）小球从G点运动到N点的过程中，根据动能定理有
解得
小球从N点水平飞出后，在水平方向上做初速度为vN的匀加速运动，加速度大小为
小球在竖直方向上做自由落体运动，设小球从N点飞出到落地的时间为t，则
解得
小球在水平面上的落点到N点的距离为
所以小球在水平面上落点到点的距离为