2021-2022学年江苏省常州市八校联考高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年江苏省常州市八校联考高一（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。

一、单选题（本大题共10小题，共40分）

1. 如图所示，一均匀带电细棒，在过中点垂直于细棒的直线上有、、三点，且，在点由一电荷量为的固定点电荷，已知点处的场强为零，则点处场强的大小为为静电力常量(    )

A.  B.  C.  D.

2. 如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线、，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比为：：。已知内有个自由电子通过导线的横截面，则(    )

A. 流经导线的电流为
B. 流经导线的电流为
C. 内有个自由电子通过导线的横截面
D. 自由电子在导线和中移动的速率之比：：

3. 如图所示，空心导体上方有一靠得很近的带有正电荷带电体。当一个重力可忽略不计的负电荷以速度水平飞入空心导体腔内，则该电荷的运动情况是(    )

A. 匀速直线运动 B. 变速直线运动
C. 向上偏转的曲线运动 D. 向下偏转的曲线运动

4. “太空涂鸦”技术就是使低轨运行的攻击卫星在接近高轨侦查卫星时，准确计算轨道向其发射“漆雾”弹，并在临近侦查卫星时，压爆弹囊，让“漆雾”散开并喷向侦查卫星，喷散后强力吸附在侦查卫星的侦察镜头、太阳能板、电子侦察传感器等关键设备上，使之暂时失效。下列说法正确的是(    )

A. 攻击卫星进攻前的速度比侦查卫星的速度小
B. 攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速才能返回低轨道上
C. 攻击卫星进攻前的动能大于侦察卫星的动能
D. 若攻击卫星周期已知，就可计算出地球质量

5. 如图所示，带电荷量均为的两个点电荷固定在同一竖直线上，一根粗细均匀的光滑绝缘杆水平放置，与两点电荷连线的垂直平分线重合，杆上，两点关于两电荷连线对称，一个带正电的小球套在杆上可自由滑动给小球一个向右的初速度，小球在从点运动到点的过程中(    )

A. 机械能先变小后变大 B. 加速度先变小后变大
C. 电势能先变小后变大 D. 球对杆的作用力先变小后变大

6. 美国物理学家密立根于世纪初进行了多次试验，比准确地测定了电子的电荷量，其实验原理图可简化为如图所示模型，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板、与电压为的恒定电源两极相连，板的间距为、油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行板间。现有一质量为的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷，重力加速度，则(    )

A. 油滴带正电
B. 油滴中电子的数目为
C. 油滴从小孔运动到金属板过程中，电势能减少
D. 若将金属板向上缓慢移动一小段距离，油滴将加速下降

7. 小灯泡通电后其电流随所加电压变化的图线如图所示，为图线上一点，为图线的切线，为轴的垂线，为轴的垂线。则下列说法中正确的是(    )

A. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻不变
B. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
C. 对应点，小灯泡的电阻为
D. 对应点，小灯泡的电阻为
 

8. 如图所示，虚线、、是电场中的三个等差等势面，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹，、是轨迹上的两点。则(    )

A. 电势差为正值
B. 质点在点时的场强比在点时的小
C. 质点在点时的速度比在点时的大
D. 质点在点时的电势能比在点时的小

9. 如图所示是用平行板电容器制成的电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后(    )

A. 电容器的电容变小
B. 电容器的带电量增大
C. 极板间电场强度变小
D. 膜片下移过程中，电流表有从到的电流

10. 如图所示，半径为的光滑半圆形轨道固定在水平面上，截面竖直、直径水平。一质量为的小球自点上方高度处由静止开始下落，恰好从点无碰撞地进入轨道。取水平面为零重力势能面，则小球第一次重力势能与动能相等时重力的功率为(    )

A.  B.  C.  D.

二、实验题（本大题共1小题，共16分）

11. 某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
    用游标卡尺测量其长度，如图，则其长度______。
    用螺旋测微器测量其直径，如图，由图可知其直径为______。
    
    先用多用电表粗测其阻值：该同学选择倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择倍率______选填“”、“”、“”，并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图所示，测量值为______。
    
    某同学再用图甲所示电路测量其电阻值，、是规格相同的两个电压表，内阻无穷大；为定值电阻。
    用笔画导线，在图乙中补全实物连线；
    
    实验室有三种规格的定值电阻，阻值分别为、、，应选择阻值为______的定值电阻；
    、两电压表读数分别为、，则待测电阻的阻值表达式为______用已知物理量的字母表示；
    若电压表内阻不是无穷大，元件电阻的测量值______真实值选填“大于”“等于”“小于”或“不确定”。

三、计算题（本大题共4小题，共44分）

12. 如图所示是有两个量程的电流表，当使用、两个端点时，量程为，当使用、两个端点时，量程为，已知表头的内阻为，满偏电流是，求：
    该表头的满偏电压；
    与的阻值。

13. 如图所示，粗糙斜面的倾角，与光滑的水平面平滑连接，在处利用挡板固定一个水平轻弹簧，一个质量的物体可视为质点自斜面上的点由静止释放，经到达斜面底端点时的速度大小，取，，重力加速度。求：
    点距水平面的高度。
    物体与斜面之间的动摩擦因数。
    在物体与弹簧第一次作用的过程中，弹簧具有的最大弹性势能。

14. 如图所示，空间存在着电场强度、方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为的绝缘细线一端固定于点，另一端拴着质量、电荷量的小球．现将细线拉至水平位置，将小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂，取求：
    小球运动到圆周最高点的速度；
    细线能承受的最大拉力值；
    当细线断后，小球继续运动到与点水平方向的距离为时，小球距离点的高度．
15. 如图甲所示的装置是由直线加速器改装而成，由个长度逐个增大的金属圆筒沿水平轴线排列成一串，图中代表性地画了几个圆筒，圆筒的两底面中心开有小孔，一根绝缘光滑细管从中心小孔穿过，各筒相间地连接到频率为、最大电压值为的电源的两端，、两点间的电势差随时间变化如图乙所示，现有一电量为、质量为、直径略小于细管内径的小球，沿细管左端射入，并将在圆筒间的缝隙处受到电场力的作用而加速设圆筒内部没有电场。缝隙的宽度很小，小球穿过缝隙的时间可以不计。已知时刻小球以速度进入第一个圆筒左端，小球多次被加速后通过最右侧圆筒，最后从点水平向右飞出并以速度垂直于电场方向射入一个方向竖直向下、场强为的匀强电场中，在点速度方向与电场线成角。求：
    小球在电场中的加速度大小及在点的速度大小；
    小球从运动到的时间
    、两点间的电势差；
    为使小球从点射出获得最大能量，各个圆筒的长度应满足什么条件？用的形式来表示

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：电荷量为的点电荷在处产生电场强度为，方向向右。
在点处的场强为零，根据电场的叠加原理可知细棍与在处产生电场强度大小相等，方向相反，则知细棍在处产生的电场强度大小为，方向向左。
根据对称性可知细棍在处产生的电场强度大小为，方向向右
而电荷量为的点电荷在处产生电场强度为，方向向右
所点处场强的大小为，方向向右。故A正确，BCD错误
故选：。
由题意可知在点处的场强为零，说明细棍和在点的电场强度大小相等，方向相反．那么在点处场强的大小即为两者之和．因此根据点电荷的电场强度为即可求解．
考查点电荷与细棍上电荷在某处的电场强度叠加，紧扣电场强度的大小与方向关系，从而为解题奠定基础．
 

2.【答案】 

【解析】解：、电子的电荷量，流过的电流为：，故A错误；
B、因金属导线、串联，所以流过导线的电流也是，故B正确；
C、因金属导线、串联，所以相同时间内通过的电荷量相等，即内有个自由电子通过导线的横截面，故C错误；
D、根据电流微观表达式：
可得：
自由电子在导线和中移动的速率之比为：，故D错误。
故选：。
根据电流定义式可求通过电阻的电流；根据串联电路的规律可知流过的横截面的电子个数；根据电流的微观表达式可得电荷定向移动的速率之比。
本题考查电流的定义式、微观表达式以及串联电路的规律。
 

3.【答案】 

【解析】解：导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，负电荷不受静电力，重力又忽略不计，所以该电荷飞入空心导体腔后不受外力，做匀速直线运动，故A正确，BCD错误。
故选：。
导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，分析负电荷的受力情况，从而判断其运动情况。
解决本题的关键要掌握处于静电平衡状态导体的特点：内部场强处处为零，通过分析受力情况来判断电荷的运动情况。
 

4.【答案】 

【解析】解：、根据万有引力提供向心力有：，解得，攻击卫星处于低轨道，所以攻击卫星进攻前的速度比侦查卫星的速度小，故A错误；
B、卫星从高轨道到低轨道需点火减速，故B正确；
C、由于质量未知，所以动能无法比较，故C错误；
D、根据万有引力提供向心力有：，解得：，若计算地球质量，需已知攻击卫星的周期与轨道半径，故D错误；
故选：。
根据万有引力提供向心力，解得，轨道半径越小，速度越大，半径越大，速度越小。
攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速做近心运动，轨道降低，加速做离心运动，轨道升高。
只有周期，不知道轨道半径，解不出地球质量。
本题要掌握万有引力提供向心力这个关系，要注意向心力的表达式，要计算中心提供的质量，至少要知道环绕天体的两个参量才行。
 

5.【答案】 

【解析】解：等量同种正电荷连线中垂线上场强分布特点：中点处场强为零，无限远处场强为零，从中点到无限远场强先增大后减小。
、带正电小球在段受到合电场力向左，在段受到合电场力向右，电场力先做负功后做正功，因此动能先减小后增大，机械能先减小后增大，电势能先增大后减小，故A正确，项错误；
B、由于电场力可能先增大后减小再增大再减小，因此加速度可能先增大后减小，再增大再减小，故B错误；
D、由于竖直方向只受重力和杆对小球的作用力，这两个力的合力为零，因此球对杆的作用力始终保持不变，故D错误；
故选：。
等量同种正电荷连线中垂线上场强分布特点：中点处场强为零，无限远处场强为零，从中点到无限远场强先增大后减小；根据电场分布情况逐项展开分析即可。
本题考查电势能与电场力做功，解题关键掌握等量异种电荷周围电场线的分布与等势线的特点。
 

6.【答案】 

【解析】解：、带电油滴在极板间匀速下落，重力和电场力平衡，则油滴所受的电场力方向竖直向上，与电场方向相反，所以油滴带负电，故A错误；
B、由平衡条件得，解得油滴所带电荷量为，则油滴中电子的数目：，故B错误；
C、油滴从小孔运动到金属板过程中，克服电场力做功为，则电势能增加，故C错误；
D、将金属板向上缓慢移动一小段距离，板间电压不变，板间距离增大，由知板间场强减小，油滴受到的电场力减小，电场力将小于重力，则油滴将加速下降，故D正确。
故选：。
带电油滴在极板间匀速下落，所受的重力和电场力平衡，由平衡条件判断油滴所受的电场力方向，与电场方向比较，从而判断油滴的电性，根据平衡条件求出油滴所带电荷量，再求油滴中电子的数目；油滴从小孔运动到金属板过程中，电势能增加等于克服电场力做功；将金属板向上缓慢移动一小段距离，板间场强减小，油滴受到的电场力减小，油滴将加速下降。
本题首先要明确油滴的受力情况，运用平衡条件求解油滴的电荷量，其次要搞清能量的转化情况，知道电场力做负功时，电势能增加。
 

7.【答案】 

【解析】解：、由原点向曲线上不同的点引出射线，比较斜率的倒数值易得，电压值越大，斜率值越小，则电阻越大，故AB错误。
、根据欧姆定律可知，点时灯泡电阻应为：，而不是点切线斜率的倒数，故C错误，D正确。
故选：。
明确图象的性质，知道图象中图象的斜率表示电阻的倒数，但在求电阻时要根据坐标值利用欧姆定律列式求解。
本题结合图象考查对欧姆定律的理解，要明确题中灯泡是非线性元件，其电阻，但同时要注意由于横纵坐标的标度不同，所以不能用图象的斜率求解电阻。，
 

8.【答案】 

【解析】解：、电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带正电，因此电场线指向右下方，沿电场线电势降低，故等势线的电势最高，等势线的电势最低，所以为正值，故A正确；
B、等势线密的地方电场线密，电场场强大，则点场强大于点场强，故B错误；
、从到过程中电场力做正功，电势能降低，质点在点时的电势能比在点时的大，动能增大，故点的动能小于点的动能，所以点的速度小于点的速度，故CD错误；
故选：。
由于质点只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向右下方，由于质点带正电，因此电场线方向也指向右下方；电势能变化可以通过电场力做功情况判断；电场线和等势线垂直，且等势线密的地方电场线密，电场场强大。
解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化。
 

9.【答案】 

【解析】解：根据平行板电容器电容表达式，当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式，由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，即电容器被充电，电流表有从到的电流，故AD错误，B正确；
C.由匀强电场公式得，所以当电压不变，两个极板的距离减小时，极板间电场强度变大，故C错误。
故选：。
根据电容的决定式和比值定义式分析出极板上电荷量的变化，由此得出电流的方向；根据公式分析出极板间场强的变化。
本题主要考查了电容器的动态分析，根据电容的决定式和比值定义式，以及场强的公式完成分析。
 

10.【答案】 

【解析】解：设小球距水平面的距离为时重力势能和动能相等，根据机械能守恒定律：

解得：

此时，速度与竖直方向夹角为，如图


重力的瞬时功率为：
解得
故D正确，ABC错误。
故选：。
根据机械能守恒定律求出重力势能和动能相等时距水平面的高度和小球速度，根据几何知识求出速度与竖直方向的夹角，根据重力功率的公式求解。
解题时注意重力的功率为重力乘以竖直方向的速度。注意用几何知识求解角度。
 

11.【答案】           大于 

【解析】解：由图所示游标卡尺可知，其精度是，读数是：。
由图所示螺旋测微器可知，其最小分度值是，其读数为。
先用多用电表粗测其阻值：该同学选择倍率，指针偏转角度太大，所选挡位太大，为了较准确地进行测量，应该选择倍率。由图所示可知，电阻的测量值为。
根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示

待测电阻阻值约为，则应选择阻值为的定值电阻。
待测电阻阻值
若电压表内阻不是无穷大，由于电压表的分流作用，流过待测电阻的电流大于，即电流的测量值小于真实值，由欧姆定律可知，电阻测量值大于真实值。
故答案为：；均正确；；实物电路图如上图所示；；；大于。
游标卡尺主尺与游标尺读数的和是游标卡尺读数。
螺旋测微器固定刻度与可动刻度读数的和是螺旋测微器的读数。
用欧姆表测电阻要选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近；欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表读数。
根据图示电路图连接实物电路图；根据题意选取定值电阻；应用欧姆定律求出待测电阻的表达式；根据图示电路图应用欧姆定律分析实验误差。
要掌握常用器材的使用方法与读数方法；分析清楚电路结构、应用欧姆定律即可解题。
 

12.【答案】解：由欧姆定律可知，该表头的满偏电压为
；
接、时，起分流作用为一支路，电流表与串联为一支路，此时量程为，此接法电路的量程为当电流表达到满偏时通过电流表的总电流，即为
，
同理，接、时，与为一支路起分流的作用，表为一支路，此时的量程为，则
，
联立解得：
，。
答：该表头的满偏电压为；
与的阻值分别为、。 

【解析】根据欧姆定律计算满偏电压：
分析接、端和接、端时的电路情况，根据闭合电路电流关系联立方程求解。
本题解题关键是要分析清楚接、端和接、端时的电路情况，知道改装后电表量程为表头满偏时电路的总电流。
 

13.【答案】解：物体在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，则得
代入数据解得
物体在斜面上下滑时的加速度为
由牛顿第二定律得
 
代入数据解得
当物体向右压缩弹簧形变量最大时，物体的速度减到零，弹簧具有弹性势能最大，根据机械能守恒定律得
 
代入数据解得：
答：点距水平面的高度为。
物体与斜面之间的动摩擦因数为。
在物体与弹簧第一次作用的过程中，弹簧具有的最大弹性势能为。 

【解析】物体在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，由位移等于平均速度乘以时间可求得点距水平面的高度。
由加速度的定义求出物体在斜面下滑时的加速度，再由牛顿第二定律求动摩擦因数。
物体与弹簧第一次作用过程中，由机械能守恒定律可求得弹簧具有的最大弹性势能。
解答本题时，要理清物体的运动过程，当已知物体的运动情况求动摩擦因数时，既可以根据牛顿第二定律和运动学公式相结合解答，也可以根据动量定理或动能定理解答。
 

14.【答案】解：由小球运动到最高点细线被拉断，则说明电场力竖直向上，再由电场线竖直向上，则可判定小球带正电，设小球运动到最高点时速度为，对该过程由动能定理有：

在最高点对小球由牛顿第二定律得：
由式解得：，

小球在细线断裂后，在竖直方向的加速度设为，则：
设小球在水平方向运动的过程中，历时，则：
设竖直方向上的位移为，则：
由解得：
得小球距点高度为：．
答：小球运动到圆周最高点的速度；
细线能承受的最大拉力为；
当小球继续运动后与点水平方向距离为时，小球距点的高度． 

【解析】由带电小球在电场力作用下，运动到最高点并拉断细线，则可判定电场力方向，再由电场强度方向可确定小球的电性．
小球从释放到最高点，由动能定理可求出动能的变化，再由牛顿第二定律可得拉力大小．
当细线断裂后，小球做类平抛运动，则将此运动分解成水平方向匀速运动与竖直方向匀加速运动，从而求出小球距点的高度．
小球由静止释放，当小球运动最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂．从而可求出此时的速度，这是本题的突破口．并值得注意是细线断裂后，速度与合力相垂直，且合力恒定，所以做类平抛运动．
 

15.【答案】解：小球在电场中受电场力和重力作用
根据牛顿第二定律可得
将小球在点的速度分解可知

在点设小球沿电场方向的速度大小为
则有：
又因为：
联立解得：
小球竖直位移： 
  解得：
A、两点间的电势差
解得：
为了使小球获得最大能量，要求小球每次穿过缝隙时，前一个圆筒的电势比后一个的电势高，这就要求小球穿过每个圆筒的时间恰好等于交变电流的半个周期，设第个圆筒长为，则动能定理得：
解得：
圆筒的长度
联立解得：
答：小球在电场中的加速度大小是，点的速度大小为；
小球从运动到的时间是
、两点间的电势差为；
为使小球从点射出获得最大能量，各个圆筒的长度为。 

【解析】由牛顿第二定律可求得加速度，将小球在点的速度分解，解三角形求得在点的速度；
在电场中由竖直方向的加速运动可求解；
求得小球在竖直方向的位移，由电势差的定义求出、两点间的电势差；
使小球获得最大能量，要求小球每次穿过缝隙时，前一个圆筒的电势比后一个的电势高，这就要求小球穿过每个圆筒的时间恰好等于交变电流的半个周期，由动能定理可求解。
本题考查了在电场中的加速和偏转问题，加速往往选择动能定理求解，偏转往往选择运动学公式求解。