2021-2022学年河北省唐山市高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年河北省唐山市高一（下）期末物理试卷

注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
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，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1. 下列物理量为矢量的是(    )

A. 功 B. 重力势能 C. 电场强度 D. 电势

2. 如图所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中通有图示电流时，小磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是(    )

A. 麦克斯韦，小磁针的极垂直纸面向里转动
B. 开普勒，小磁针的极垂直纸面向里转动
C. 牛顿，小磁针静止不动
D. 奥斯特，小磁针的极垂直纸面向里转动

3. 某同学想通过测绘小灯泡的图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。已知待测小灯泡的额定电压为，电阻约为几欧；该同学通过实验作出小灯泡的图像如图所示，则小灯泡正常工作时的电阻约(    )

A.  B.  C.  D.

4. 人造地球卫星在椭圆轨道上运行，从图中的点运动到点的过程中，下列关于地球对卫星的万有引力的说法，正确的是(    )

A. 万有引力对卫星做正功 B. 万有引力对卫星做负功
C. 万有引力对卫星先做正功，再做负功 D. 万有引力对卫星一直不做功

5. 如图所示，两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器，极板与静电计金属球相连，极板和静电计的外壳均接地。在两板相距为时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容器的带电量不变，下面的操作中能使静电计指针张角变大的是(    )

A. 仅将板向上平移
B. 仅将板向右平移
C. 仅在、之间插入云母板
D. 仅在、之间插入金属板，且不和、接触

6. 如图所示的电路中，电阻，断开后，理想电压表的读数为；闭合后，理想电压表的读数为，则电源的内阻为(    )

A.
B.
C.
D.

7. 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电的小球，小球质量为，所带电荷量为。现加一水平向右的匀强电场，电场的范围足够大，小球处于平衡时绝缘轻绳与竖直方向成角。已知重力加速度为，，。则(    )

A. 小球带负电 B. 电场强度的大小
C. 电场强度的大小 D. 电场强度的大小

8. 如图所示，汽车在高速公路上行驶，驾驶员开启汽车定速巡航系统，使汽车保持速率不变。某段时间内该汽车通过段路面，其中段为水平路面，段为平直上坡路面。设在整个过程中汽车所受空气阻力和地面摩擦阻力的大小不变。下列说法正确的是(    )

A. 在段汽车的输出功率逐渐减小 B. 在段汽车的输出功率逐渐减小
C. 汽车在段的输出功率比段的大 D. 汽车在段的输出功率比段的大

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9. 如图所示是“探究感应电流产生的条件”的实验装置，下列情况中能引起电流表指针偏转的是(    )

A. 闭合开关瞬间
B. 断开开关瞬间
C. 闭合开关后，保持滑动变阻器滑片不动
D. 断开开关后，迅速移动滑动变阻器的滑片

10. 某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示路径运动，先后通过点和点。下列说法正确的是(    )

A. 、点的电势
B. 、点的电场强度
C. 粒子在、点的电势能
D. 粒子在、点的速率
 

11. 韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功，他克服阻力做功韩晓鹏在此过程中(    )

A. 动能增加了 B. 动能增加了
C. 重力势能减小了 D. 重力势能减小了

12. 年月日上午，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，它是中国自主建设，独立运行的卫星导航系统。如图所示，、、是北斗卫星导航系统中的颗卫星，它们绕地球做匀速圆周运动，其运行方向如图中箭头所示，质量分别为、、，且。下列说法中正确的是(    )

A. 卫星与卫星受到地球的万有引力相同
B. 卫星加速可以追上卫星
C. 三颗卫星的运行周期关系为
D. 卫星的速率大于卫星的速率

第II卷（非选择题）

三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）

13. 螺旋测微器甲的读数为______；分度的游标卡尺乙的游标尺上有个等分刻度，该尺的读数为______。

四、实验题（本大题共2小题，共12.0分）

14. 在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路．
    
    按如图甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来．
    图丙是根据实验数据作出的图象，由图可知，电源的电动势______ ，内阻______
15. 利用图装置做“验证机械能守恒定律”实验。
    
    为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的______。
    A.动能变化量与势能变化量
    B.速度变化量和势能变化量
    C.速度变化量和高度变化量
    实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、。
    已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为设重物的质量为。从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量______，动能变化量______。

五、简答题（本大题共1小题，共4.0分）

16. 如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有、、三点，它们的电势分别为，，。则______，请在图中通过作图的方法画出经过点的电场线。

六、计算题（本大题共3小题，共32.0分）

17. 如图所示，一个质量为的物体受到水平方向的推力的作用，在水平地面上从静止开始移动了距离后撤去推力，该物体又滑行了一段距离后停止运动。已知，，取。求：
    推力对物体做的功；
    全过程中克服摩擦力所做的功。
18. 地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球半径为，地球质量为，引力常量为。求：
    地球的第一宇宙速度表达式；
    不考虑地球自转影响，地球表面重力加速度的表达式。
19. 一质量为的小滑块，从竖直放置在地面上的轻质弹簧顶端处由静止释放，弹簧原长为，当弹簧压缩到最短时，弹簧长度变为。现将该弹簧放到倾角为的斜面上，弹簧一端固定在绝缘斜面底端的点，另一端放带正电的小滑块，滑块与弹簧接触点绝缘且不连接。斜面顶端与半径为的光滑半圆形轨道相切于点，如图所示。作过的虚线，在虚线右侧区域有水平向右的匀强电场，电场强度为。已知整个系统处于同一竖直平面内，滑块质量为，其电荷量为，滑块与斜面的动摩擦因数，长为，重力加速度大小为，不计空气阻力。
    质量为的滑块从竖直放置在地面上的轻质弹簧顶端处由静止释放，当弹簧长度为时，弹簧的弹性势能；
    通过滑块将斜面上的弹簧压缩到长度为时，由静止释放滑块，求该滑块运动到点的速度大小；
    若在虚线区域左侧再加上沿斜面向下的匀强电场，其它条件不变，仍通过滑块将斜面上的弹簧压缩到长度为时，由静止释放滑块，要使滑块能滑到半圆形轨道上且在轨道内部运动过程中不脱离轨道，求大小的取值范围。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：功、重力势能、电势都是只有大小，没有方向，是标量，电场强度既有大小又有方向，是矢量，故ABD错误，C正确。
故选：。
矢量是既有大小又有方向、运算遵循平行四边形定则的物理量；标量是只有大小没有方向、运算遵循代数运算法则的物理量。
本题要掌握矢量与标量的区别：一是矢量有方向，标量没有方向；二是运算法则不同，矢量运算遵守平行四边形定则，标量运算遵守代数运算法则。
 

2.【答案】 

【解析】解：图中是奥斯特发现电流的磁效应的实验装置，由右手螺旋定则可知导线在下方的磁场垂直纸面向里，小磁针的极垂直纸面向里转动，故D正确，ABC错误。
故选：。
解答本题的关键是了解发现电流磁效应的科学家是哪位同时明确通电直导线周围的磁场分别情况．
本题考查了电流磁效应的发现已经直导线周围磁场的分部情况，比较简单，对于类似简单问题不能忽视，要不断加强练习．
 

3.【答案】 

【解析】解：由图示图象可知，额定电压时，流过灯泡的电流，由欧姆定律可知，此时灯泡的电阻，故B正确，ACD错误。
故选：。
根据图示图象求出额定电压对应的电流，然后应用欧姆定律求出小灯泡正常工作时的电阻。
根据图示图象求出灯泡额电压对应的电流是解题的前提与关键，应用欧姆定律即可解题。
 

4.【答案】 

【解析】解：由图可知，卫星做的是椭圆运动，力与运动方向夹角大于度，故万有引力会做负功，故ACD错误，B正确。
故选：。
分析物体的运动过程及受力情况，根据功的计算公式可判断力是否做功．根据与的夹角大小，判断力对物体做正功还是负功．
本题考查功的计算规律，要注意正确分析各项中的物体运动规律，并且做好受力分析，明确力的方向与位移方向的夹角关系，在功的计算公式中．与的夹角，在，做正功；，不做功；，做负功．
 

5.【答案】 

【解析】解：仅将板向上平移，两极板间的正对面积减小，由可知电容减小，电容器的电荷量不变，由得知，板间电压增大，静电计指针张角变大，故A正确；
B.仅将板向右平移，板间距离减小，由可知电容增大，电容器的电荷量不变，由得知，板间电压减小，静电计指针张角变小，故B错误；
C.仅在、之间插入云母板，由可知电容增大，而电容器的电荷量不变，由得知，板间电压减小，静电计指针张角变小，故C错误；
D.在、之间插入金属板，且不和、接触，相当于减小，根据可知电容增大，根据不变，则电势差减小，张角变小，故D错误。
故选：。
由题意，电容器所带电量保持不变，静电计指针张角变小，板间电势差变小，由分析电容如何变化，根据进行分析。
本题考查电容器的动态分析问题，对于电容器的动态变化问题，关键要抓住不变量，根据电容的定义式和决定式进行分析。
 

6.【答案】 

【解析】解：断开后，电压表的读数为，即电源的电动势为；
闭合后，电压表的读数为，则电阻的电压为，
根据欧姆定律可得电路的电流为：
根据闭合电路的欧姆定律可得电源的内阻为：，故A正确、BCD错误。
故选：。
根据两次电压表的示数可得电源电动势和路端电压，根据欧姆定律求解电流，再根据闭合电路的欧姆定律求解内电阻。
本题主要是考查闭合电路的欧姆定律，关键是弄清楚电路的连接情况，能够根据电路连接情况求解电路的电阻，根据闭合电路的欧姆定律进行解答。
 

7.【答案】 

【解析】解：由图可知小球受到的电场力方向水平向右，与电场线方向相同，所以小球带正电，故A错误；
对小球受力分析，小球受到重力、绳子拉力和电场力，如下图所示

根据平衡条件有
所以匀强电场的电场强度大小为
故选C正确，BD错误。
故选：。
小球受重力、拉力、电场力三个力处于平衡状态，画出小球受力图；由平衡条件求得电场力的大小，结合求电场强度。
本题实质上是物体平衡问题，对于这类问题只要正确进行受力分析，然后根据平衡方程求解电场力。
 

8.【答案】 

【解析】解：、在段汽车做匀速直线运动，根据平衡条件可得汽车的牵引力，所以在段汽车的输出功率，故在段汽车的输出功率恒定不变。在段汽车做匀速直线运动，根据平衡条件可知，汽车的牵引力，所以在段汽车的输出功率，因此在段汽车的输出功率恒定不变，故AB错误；
、由选项分析可知，即汽车在段的输出功率比段的大，故C错误，D正确。
故选：。
分段确定汽车的牵引力大小，由公式分析输出功率的大小。
本题考查功率公式的应用，需要熟练进行受力分析，确定牵引力大小，由分析汽车的输出功率变化情况。
 

9.【答案】 

【解析】解：闭合开关瞬间，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中会产生感应电流，故A正确；
B.断开开关瞬间，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中会产生感应电流，故B正确；
C.闭合开关后，保持滑动变阻器滑片不动，线圈中的电流不变，则穿过线圈的磁通量不发生变化，则线圈中不会产生感应电流，故C错误；
D.断开开关后，迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈中的电流始终为零，则穿过线圈的磁通量始终为零，则线圈中不会产生感应电流，故D错误；
故选：。
当穿过闭合回路磁通量发生变化时，会产生感应电流，从而即可求解．
解决本题的关键知道感应电流的产生条件，即穿过闭合回路的磁通量发生变化．
 

10.【答案】 

【解析】解：电场线越密的地方电场强度越大，因此，故B错误；
粒子受力的方向总是指向运动轨迹的内侧，从粒子运动的轨迹可知，粒子受力方向与电场线方向相同，带正电荷，且从向运动过程中，电场力做正功，运动速度增加，电势能减小，则，，故C正确，D错误；
A.根据，结合选项可知、点的电势，故A正确。
故选：。
根据电场线的疏密程度可知场强的大小关系，根据粒子运动轨迹可知电场力方向从而确定粒子电性，电场力做正功，动能增大。
本题考查电场线的特点，解题关键掌握电场线的疏密程度代表场强大小，注意由粒子运动轨迹可判断电场力方向。
 

11.【答案】 

【解析】解：、外力对韩晓鹏所做的总功为，是正功，根据动能定理得动能增加了，故A错误，B正确；
、重力对他做功为，是正功，根据功能关系可知，则他的重力势能减小了，故C正确，D错误。
故选：。
根据已知条件确定总功，再根据动能定理确定动能的变化。物体重力做多少正功，物体的重力势能就减小多少。
本题关键要掌握常见的两对功能关系：总功与动能变化有关，重力做功与重力势能变化有关。要知道功是能量转化的量度。
 

12.【答案】 

【解析】解：、卫星与卫星轨道半径相等，，根据可知，故A错误；
B、卫星加速后做离心运动，到达更高的轨道，不可能追上，故B错误；
C、根据，可得，结合图象可知，则三颗卫星的运行周期关系为，故C正确；
D.根据，可得，因，则卫星的速率大于卫星的速率，故D正确。
故选：。
根据万有引力定律分析卫星与卫星受到地球的万有引力关系；根据变轨原理分析选项；根据万有引力提供向心力列式分析三颗卫星的运行周期关系；根据万有引力提供向心力得到线速度与半径的关系，再分析卫星速率关系。
本题考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式列式进行分析，也可以根据开普勒第三定律分析周期关系。
 

13.【答案】   

【解析】解：螺旋测微器读数等于固定刻度加上可动刻度，分度值为，需要估读，因此读数为：；
游标卡尺读数等于主尺示数加上游标尺示数，且游标尺的读数不需估读，该游标尺的分度值为，因此读数为：。
故答案为：；
依据螺旋测微器与游标卡尺的读数方法与规则解答。
本题考查了螺旋测微器与游标卡尺的读数方法，螺旋测微器的分度值为，读数时注意需要估读；而游标卡尺需要先确定其精度值，读数时不需估读。
 

14.【答案】   

【解析】解：根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

由图丙所示图象可知，电源图象与纵轴交点坐标值是，电源电动势，电源内阻．
故答案为：电路图如图所示；；．
根据电路图连接实物电路图；
电源图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻．
本题考查了连接实物电路图的连接、求电源电动势与内阻，连接实物电路图时，要注意电压表正负接线柱不要接反，注意电表量程的选择；电源图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻．
 

15.【答案】    

【解析】解：验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，故A正确；
故选：。
从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量；
点的速度：，动能变化量为：；
故答案为：；；。
物体做自由落体运动，如果重力势能的减少量等于动能的增加量，则可以证明物体的机械能守恒。
根据重力势能的计算公式可以求出物体重力势能的减少量，根据匀变速直线运动的推论求出物体在点时的速度，然后应用动能的计算公式求出动能的增加量。
解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用。
 

16.【答案】 

【解析】解：根据
代入数据可得
B、电势相等，则、连线为等势面，电场线垂直于等势面指向电势降低的方向，如图所示

故答案为：；电场线见解析。
根据电势差计算公式解得，接着根据、的电势相等可知等势面，进而作出电场线。
此题考查了电势差与电场强度的关系，解题的技巧是电场线垂直于等势面指向电势降低的方向。
 

17.【答案】解：根据功的计算公式可得推力对物体做功为：
；
全过程由动能定理可知：
解得：。
答：推力对物体做的功为；
全过程中克服摩擦力所做的功为。 

【解析】根据功的计算公式可得推力对物体做功；
全过程由动能定理求解克服摩擦力所做的功。
利用动能定理解题时注意：分析物体受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力；找出其中恒力的功及变力的功；分析物体初末状态，求出动能变化量；运用动能定理求解。
 

18.【答案】解：第一宇宙速度等于贴近地面做匀速圆周运动的卫星的环绕速度。
设沿地球表面运行卫星的质量为，根据万有引力提供向心力，有：
可得：；
设地球表面物体质量为，不考虑地球自转影响，则有：
解得：。
答：地球的第一宇宙速度表达式为；
不考虑地球自转影响，地球表面重力加速度的表达式为。 

【解析】第一宇宙速度等于贴近地面做匀速圆周运动的卫星的环绕速度，根据万有引力提供向心力进行解答；
不考虑地球自转影响，地球表面物体的重力等于万有引力，由此解答。
本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
 

19.【答案】解：设弹簧压缩为时，弹性势能为，弹簧竖直放置时，小滑块和弹簧系统机械能守恒得；
小滑块运动到点时，速度为，在斜面上静止释放滑块运动到点过程由功能关系可得：
根据动能定理得：
解得：；
当带电滑块进入电场时，通过受力分析知：重力与电场力的合力恰好沿虚线方向，且：
带电滑块刚好到达点速度为零，动能定理得：
解得：
同理到圆弧中点位置时，速度恰好为零，根据动能定理可得：

解得：；
根据圆周运动，恰好通过等效最高点，合力提供向心力：
此过程中，根据动能定理可得：
解得：
综上满足条件的取值范围：或。
答：弹簧的弹性势能为；
该滑块运动到点的速度大小为；
要使滑块能滑到半圆形轨道上且在轨道内部运动过程中不脱离轨道，大小的取值范围为或。 

【解析】根据功能关系求解弹簧的弹性势能；
在斜面上静止释放滑块运动到点过程由功能关系、动能定理列方程求解；
当带电滑块进入电场时，带电滑块刚好到达点速度为零或到圆弧中点位置时速度恰好为零，根据动能定理列方程求解电场强度大小；根据圆周运动，恰好通过等效最高点，根据动能定理求解电场强度大小，由此得到满足条件的取值范围。
本题主要是考查了功能关系和动能定理，首先要选取研究过程，分析运动过程中物体的受力情况和能量转化情况，然后分析运动过程中哪些力做正功、哪些力做负功，初末动能为多少，根据功能关系列方程解答；注意圆周运动中临界条件的分析。