2021-2022学年上海市杨浦区控江中学高一（下）期末物理试卷（Word解析版）

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2021-2022学年上海市杨浦区控江中学高一（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共12小题，共36.0分）

1. 流浪地球讲述了极速衰老的太阳威胁到地球的生存环境，人类带着地球逃亡的故事。若太阳变为了红巨星，此时意味着它处于恒星的(    )

A. 诞生期 B. 成长期 C. 存在期 D. 死亡期

2. 北斗三号系统最后一颗组网卫星于年月日在西昌卫星发射中心发射，并于月日成功定点到工作轨位。据介绍，该卫星是北斗卫星导航系统第颗卫星，也是北斗三号全球卫星导航系统中的地球静止轨道卫星，可以定点在赤道上空的某一点。则关于该颗卫星下列说法正确的是(    )

A. 以地面为参考系，北斗导航卫星静止
B. 以太阳为参考系，北斗导航卫星静止
C. 北斗导航卫星在高空一定是运动的
D. 北斗导航卫星相对地面上静止的物体是运动的

3. 转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示。转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是(    )

A. 笔杆上的点离点越远，角速度越大
B. 笔杆上的点离点越近，做圆周运动的向心加速度越大
C. 笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由手的摩擦力提供的
D. 若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速转动被甩走

4. 两个相同的金属小球，分别带有不等量同种电荷，相距时，两球间的静电力大小为。若将两球接触一下后再分开，仍放回原处，两球间的静电力大小为，则(    )

A.  B.  C.  D. 都有可能

5. 质量为、初速度为零的物体，在按不同规律变化的合外力作用下都通过位移。下列各种情况中合外力做功最多的是(    )

A.  B.
C.  D.

6. 如图所示，小球在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做圆周运动，则(    )

A. 小球通过最高点的最小速度为
B. 小球通过最低点时一定受到外管壁向上的压力
C. 小球通过最低点时可能受到内管壁向下的压力
D. 小球通过最高点时一定受到内管壁向上的支持力
 

7. 如图，有一条宽为的河道，一小船从岸边的某点渡河，渡河过程中保持船头指向与河岸垂直。小船在静水中的速度大小为，水流速度大小为。下列说法正确的是(    )

A. 小船在河水中航行的轨迹是曲线 B. 小船渡河的时间是
C. 小船渡河过程中的位移大小为 D. 小船在河水中的速度是

8. 如图所示，甲图是等量异种点电荷形成的电场，乙图是等量同种点电荷形成的电场，丙图是孤立点电荷形成的电场，丁图是一对带等量异号电荷的平行金属板形成的电场。某带负电粒子只受电场力作用且不与形成电场的电荷接触在这四种电场内的运动情况，说法错误的是(    )

A. 在甲电场中可以做匀变速直线运动 B. 在乙电场中可以静止不动
C. 在丙电场中可以做匀速圆周运动 D. 在丁电场中可以做曲线运动

9. 两颗人造卫星、绕地球作圆周运动，半径之比为：：，则运动速率和运动周期之比分别为(    )

A. ：：，：：
B. ：：，：：
C. ：：，：：
D. ：：，：：

10. 一带负电的粒子在匀强电场中运动，从点运动到点的轨迹如图所示。已知该粒子运动到点时速度方向与它所受电场力方向恰好互相垂直。不计粒子的重力，则从点运动到点的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 点电势大于点电势 B. 电场方向竖直向下
C. 粒子的电势能先增加后减小 D. 粒子所受的电场力先做正功后做负功

11. 是长为的均匀带电细杆，、是位于所在直线上的两点，位置如图所示．上电荷产生的静电场在处的场强大小为，在处的场强大小为则以下说法正确的是(    )
     

A. 两处的电场方向相同， B. 两处的电场方向相反，
C. 两处的电场方向相同， D. 两处的电场方向相反，

12. 如图甲所示，有一物体由点以初速度沿水平面向右滑行，物体始终受到一个水平向左的恒力，已知物体与水平面间的动摩擦因数，重力加速度取，其动能随离开点的距离变化图线如图乙所示，则以下说法正确的是(    )

A. 物体与水平面间的摩擦力大小
B. 物体受到水平向左的恒力
C. 物体的质量为
D. 由于摩擦力做负功，物体的机械能不断减小

第II卷（非选择题）

二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）

13. 在速度为行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，分别以火车上的人和地面的人看闪光，则闪光传播的速度______填写“相同”或“不同”，判断依据是______。

14. 如图所示，电容器上板接电源正极、下板接电源负极，且将上极板接地，电源电压恒定，开关始终闭合，一带电液滴恰静止在电容器内部点。现将电容器下极板向上平移一小段距离，则液滴将______填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”，点电势将______填“升高”、“降低”或“不变”。
15. 质量为的汽车在水平公路上由静止开始行驶，发动机始终保持输出功率为，设所受阻力保持不变，当汽车行驶时即达所能达到的最大速度，在此过程中汽车所受阻力大小为______，汽车行驶时间为______。
16. 如图，半径为的水平圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，在的正上方有一个小球以初速度水平抛出．为圆盘边缘上一点，小球抛出时，恰与的方向平行，若小球恰好直接落在点，则小球抛出时距的高度______，圆盘转动的角速度大小______重力加速度为
17. 如图所示，一个粗细均匀、内部横截面积均为的形管内，装有密度为、总长度为的液体，开始时左右两端液面的高度差为。现打开阀门，待液体运动到左右液面高度相等时，液体重力势能改变量为______，此时左侧液面下降的速度为______。重力加速度为

三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）

18. 某物理兴趣小组利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
    步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
    步骤二：使小球处于同一位贸，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。
    该实验采用的方法是______。填正确选项前的字母
    A.理想实验法
    B.控制变量法
    C.等效替代法
    若球质量为，在位置的偏离竖直方向的夹角为，则带电体受的库仑力大小为______。
    在实验中，同学让两半径为的小球分别带上和的正电，并使两小球球心相距时处于平衡状态，利用公式来计算两球之间的库仑力，你以为该值与第二问的结果相比应该______选填“偏大”“偏小”或“相等”，理由是：______。

四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）

19. 如图所示，高为的光滑斜面，倾角为，底端与水平面相连，经过点时无机械能损失，在水平面末端墙上固定一轻弹簧，水平面段粗糙，长度为，动摩擦因数为，水平面段光滑，且等于弹簧原长，质量为的物块，由斜面顶端点静止下滑，求：
    物块、弹簧、地球组成的系统是否机械能守恒？请说明理由；
    弹簧被压缩具有的最大弹性势能；
    物块会在端上总共运动多少路程？停在距离点多远的地方？

20. 如图所示，为固定的、电荷量为的正点电荷，、两点在的正上方，它们与的距离分别为和。将另一质量为、电荷量未知的正点电荷从点由静止释放，运动到点时速度正好又变为零。已知重力加速度大小为，点电荷在点处的加速度大小为，静电力常量为，求：
    点电荷所带的电荷量；
    点电荷在点的加速度大小及方向；
    点电荷从点下落到点的过程中速度最大的位置离点电荷的竖直距离；
    求、两点间的电势差的大小，并比较、两点电势高低。
    

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：太阳的最终演化过程为：恒星主序星红巨星白矮星，若太阳变为了红巨星，此时意味着它处于恒星的死亡期，故ABC错误，D正确。
故选：。
太阳的最终演化过程为：恒星主序星红巨星白矮星。
本题考查了恒星的演化过程。这是科普知识，难度不大。
 

2.【答案】 

【解析】解：、地球静止轨道卫星相对于地面是静止的。故A正确；
B、以太阳为参考系，北斗导航卫星随地球一起绕太阳运动。故B错误；
C、以地面为参考系，北斗导航卫星是静止的，故C错误；
D、地球静止轨道卫星相对于地面是静止的，所以相对地面上静止的物体也是静止的。故D错误。
故选：。
参考系，是指研究物体运动时所选定的假定为不动的物体。
结合卫星运动的特点逐项分析即可。
该题考查运动的相对性和参考系的选择问题，参考系的选取是任意的，如何选择参考系，必须从具体情况来考虑，以描述的运动简单为标准，一般情况下我们以地面或相对地面不动的物体作为参考系。
 

3.【答案】 

【解析】解：、笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的。故A错误；
B、由向心加速度公式，笔杆上的点离点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，故B错误；
C、笔杆上的点并不都与手接触，故各点不都与手存在摩擦，因此不应该都是由手的摩擦力提供向心力，故C错误；
D、当转速过大时，当提供的向心力小于需要向心力，出现笔尖上的小钢珠有可能做离心运动被甩走，故D正确；
故选：。
各点的角速度是相等的；根据向心加速度公式，即可确定向心加速度大小；各点做圆周运动的向心力是杆的弹力提供；当提供的向心力小于需要向心力，则会出现离心现象。该题考查同轴转动物体以及向心加速度公式，掌握向心力的来源，理解离心现象的条件是解答的关键。
本题考查圆周运动，学生需结合受力分析及角速度公式等，综合求解。
 

4.【答案】 

【解析】解：由库仑定律可得，两个金属小球所带电荷量分别为、，初始时静电力大小为
两小球相互接触后再分别放回原处，带电量均为，则此时静电力大小为，因为，所以，故C正确，ABD错误；
故选：。
两小球相互接触的过程中，电量守恒，两小球相互接触后，电量平均分，再代入库仑定律的公式即可。
本题考查电量守恒定律和库仑定律定律，掌握了两小球相互接触后，电量平分，同时正确根据库仑定律列式即可求解。
 

5.【答案】 

【解析】解：由力做功公式可知，图象中，图象与坐标轴围成的面积表示力所做的功，
由图象可知，图象中围成的面积最大，所以中合外力做功最多，故ABD错误，C正确。
故选：。
图象中，图象与坐标轴围成的面积表示力所做的功．
利用数学图象处理物理问题的方法就是把物理表达式与图象结合起来，根据图象中的数据求解．
 

6.【答案】 

【解析】解：、由于细管内能支撑小球，所以小球通过最高点的最小速度为零，不是，故A错误；
、小球通过最低点时向心力向上，重力向下，则外管壁对小球的弹力必定向上，故B正确，C错误；
D、若小球通过最高点时速度，小球的向心力小于重力，受到向上的支持力；若，不受圆管的作用力；当，小球的向心力大于重力，受到向下的压力，故D错误。
故选：。
球在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做圆周运动，小球通过最高点的最小速度为零．根据小球到达最高时的速度，由牛顿第二定律分析小球通过最高点时受到的作用力方向．小球通过最低点时一定受到外管壁的向上的弹力．
小球在圆管中运动类型与轻杆模型相似，属于有支撑物的类型，小球到达最高点临界速度为零．
 

7.【答案】 

【解析】解：、由于两个分运动都是匀速直线运动，则小船在河水中航行的轨迹是直线，故A错误；
B、渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直，则小船渡河的时间：，故B错误；
、渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直，根据运动的合成可知小船在河水中的速度，该情况下，小船会在水流方向移动一段位移，所以小船渡河的位移大小为，故C正确，D错误。
故选：。
首先根据小船渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直，计算小船在河水中的速度大小，然后根据求解小船渡河时间。
本题考查小船渡河问题，解题时需要注意渡河时间。
 

8.【答案】 

【解析】解：、粒子在甲电场中不会受到恒定不变的电场力作用，故不可能做匀变速直线运动，故A错误；
B、如果粒子放在乙电场中两电荷连线的中心位置，则粒子不受电场力，可以静止不动，故B正确；
C、如果粒子在以中心正电荷为圆心的圆上运动，并且刚好满足库仑力充当向心力，则可以做匀速圆周运动，故C正确；
D、如果粒子垂直电场线进入平行板中间的电场，则粒子做类平抛运动，即做曲线运动，故D正确。
本题选错误的，
故选：。
明确电场线的性质，分析粒子在电场中受力情况，从而明确可能的运动情况。
本题考查带粒子在电场中的受力和运动情况，要注意牢记常见电场的性质，明确各种运动需要的受力情况。
 

9.【答案】 

【解析】解：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力有有：
线速度，得
周期，得
故D正确，ABC错误。
故选：。
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力力，据此讨论即可。
本题主要考查了万有引力定律的应用，能根据万有引力提供圆周运动向心力正确得到线速度和周期与轨道半径的关系是解决本题的关键．
 

10.【答案】 

【解析】解：、已知该粒子运动到点时速度方向与它所受电场力方向恰好互相垂直，由于该粒子运动到点时速度方向沿点轨迹的切线方向，结合粒子做曲线运动，所受的合力即电场力指向轨迹的内侧，则知粒子受到的电场力方向竖直向下，而该粒子带负电，则电场方向竖直向上，因此，点电势低于点电势，故AB错误；
C、从点运动到点的过程中，电场力先做负功后正功，粒子的电势能先增加后减少，故C正确；
D、粒子所受的电场力方向与速度方向先成钝角后成锐角，则电场力先做负功后做正功，故D错误。
故选：。
粒子做曲线运动，所受的合力即电场力指向轨迹的内侧，离子的速度沿轨迹的切线方向，根据粒子运动到点时速度方向与它所受电场力方向恰好互相垂直，确定粒子受到的电场力方向，判断电场方向，从而确定电势高低，根据电场力做功正负判断电势能的变化。
本题的关键要掌握物体做曲线运动的动力学特征：合外力指向轨迹的内侧，结合电场力做功情况进行分析。
 

11.【答案】 

【解析】解：将均匀带电细杆等分为很多段，每段可看作点电荷。设细杆带正电根据电场的叠加，这些点电荷在的合场强方向向左，在的合场强方向向右，且。
故选：。
由于细杆均匀带电，我们取关于的对称点，则与关于点的电场互相抵消，整个杆对于点的电场，仅仅相对于部分对于的产生电场．
而对于，却是整个杆都对其有作用，所以，点的场强大．
因为只学过点电荷的电场或者匀强电场，而对于杆产生的电场却没有学过，因而需要将杆看成是由若干个点构成，再进行矢量合成．
 

12.【答案】 

【解析】解：、物体向右运动过程，根据动能定理得：
即：
物体向左运动过程有：
即
联立解得：，；
摩擦力大小，故AB错误、C正确；
D、除重力、弹簧弹力以外的其他力所做的功，引起系统机械能的变化，先做负功，后做正功，机械能先减小，后增大，故D错误。
故选：。
根据动能定理分别研究物体向右和向左的运动，可求和；根据摩擦力大小计算公式求解摩擦力；根据机械能守恒定律的守恒条件，分析物体机械能的变化。
利用数学图象处理物理问题的方法就是把物理表达式与图象结合起来，根据图象中的数据求解。
 

13.【答案】相同  光速不变原理 

【解析】解：在速度为行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，分别以火车上的人和地面的人看闪光，则闪光传播的速度相同，判断依据是光速不变原理。
故答案为：相同    光速不变原理
地面上的人、车厢中的人选择的惯性系不一样，但是根据惯性系中光传播的速度相同即可分析该题。
本题考查了同时的相对性，关键是明确不同惯性参考系中光速相等，基础题目。
 

14.【答案】静止不动  降低 

【解析】解：当开关断开，极板下移一小段距离，则电荷量不变，根据电场强度，可知，电场强度恒定不变，则电场力不变，故带电油滴仍静止不动，由于板间电场强度不变，油滴所处点到极板的距离变小，故点的电势降低。
故答案为：静止不动；降低。
当开关断开，则电荷量不变，根据分析板间场强的变化，根据判断电场力变化，确定油滴运动情况。
本题考查电容器的动态分析问题，要明确一直和电源相连，故电压不变；再由决定式及定义式分析电容、电量等的变化，注意极板转动后，竖直方向仍处于平衡是解题的关键。
 

15.【答案】   

【解析】解：汽车行驶速度最大时，汽车的加速度为零，即汽车的牵引力等于阻力，根据公式可知，
可得
设汽车的运动时间为，汽车运动到最大速度的过程中，由动能定理得
代入数据解得
故答案为：；
当牵引力等于阻力时，速度最大，根据求出阻力的大小；在额定功率下运动，在达到最大速度的过程中，根据动能定理求得运动时间。
本题考查了功率的基本运算，知道功率与牵引力、速度的关系，知道当加速度为零时，速度最大，在额定功率下运动时求运动时间，利用好动能定理即可．
 

16.【答案】；、、 

【解析】解：小球做平抛运动，小球在水平方向上做匀速直线运动，则运动的时间，
竖直方向做自由落体运动，则
根据得：、、
故答案为：；、、．
小球做平抛运动，小球在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，根据水平位移求出运动的时间，根据竖直方向求出高度．圆盘转动的时间和小球平抛运动的时间相等，在这段时间内，圆盘转动圈．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，以及知道圆盘转动的周期性．
 

17.【答案】  

【解析】解：以高液柱为研究对象，其重心初态与右液面距离为，当两液面高度相等时，重心与原右液面距离为，
则左侧高为液柱重心下降了，液柱的重力势能减少为：，
根据机械能守恒定律得： 得：，
故答案为：   
拿去盖板，液体开始运动，当两液面高度相等时，液体的机械能守恒，即可求出左侧液面下降的速度。当两液面高度相等时，左侧高为液柱重心下降了，液柱的重力势能减小转化为整个液体的动能。
本题运用机械能守恒定律研究液体流动的速度问题，要注意液柱不能看成质点，要分析其重心下降的高度。
 

18.【答案】    偏大  同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于，库仑力的实际值小于 

【解析】解：该实验采用的方法是控制变量法，故B正确，AC错误；
故选：。
对球受力分析，受力分析图如图所示：
由平衡条件得：
在实验中，同学让两半径为的小球分别带上和的正电，并使两小球球心相距时处于平衡状态，利用公式来计算两球之间的库仑力，该值与第二问的结果相比应该偏大。理由是：同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于，库仑力的实际值小于。
故答案为：；；偏大；同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于，库仑力的实际值小于。
根据实验原理选择正确的实验方法；
根据受力分析和几何关系得出库仑力的大小；
根据实验原理和电荷重新分布的特点完成分析。
本题主要考查了库仑定律的相关应用，熟悉公式，结合受力分析和几何关系即可完成解答。
 

19.【答案】解：物块、弹簧、地球组成的系统机械能不守恒，在物块运动过程中，有摩擦力做功，使得系统机械能减小。
物体由到弹簧压缩最短过程中能量守恒，即
解得： 。
物体由出发到停止过程，由动能定理可得
解得 。
此时物块距离点
答：物块、弹簧、地球组成的系统机械能不守恒，在物块运动过程中，有摩擦力做功，使得系统机械能减小；
弹簧被压缩具有的最大弹性势能为 ；
物块会在端上总共运动 路程？停在距离点远的地方。 

【解析】在物块运动过程中，有摩擦力做功，使得系统机械能减小。
物块由到弹簧压缩最短过程中能量守恒，根据能量守恒定律解答。
物体由出发到停止过程，由动能定理可解得总路程。
解决本题的关键是正确分析能量是如何转化的，运用动能定理时要灵活选择研究过程，确定哪些力做功。
 

20.【答案】解：点电荷在点处时，根据牛顿第二定律得
  
已知，解得
点电荷在点时，根据牛顿第二定律得
  
解得，方向竖直向下
点电荷从点下落到点的过程中速度最大时合力为零，由平衡条件得
 
解得
点电荷从点下落到点的过程中，由动能定理得
  
可得
处点电荷带正电，电场线由点到点，则点的电势低于点的电势。
答：点电荷所带的电荷量为；
点电荷在点的加速度大小为，方向竖直向下；
点电荷从点下落到点的过程中速度最大的位置离点电荷的竖直距离为；
、两点间的电势差的大小为，点的电势低于点的电势。 

【解析】已知点电荷在点处的加速度大小为，根据牛顿第二定律和库仑定律相结合求点电荷所带的电荷量；
根据牛顿第二定律和库仑定律相结合求点电荷在点的加速度大小及方向；
点电荷从点下落到点的过程中速度最大时合力为零，由平衡条件和库仑定律相结合求的位置离点电荷的竖直距离；
根据动能定理求、两点间的电势差的大小，根据电场线方向比较、两点电势高低。
本题是电场与力学知识的综合应用，两者联系的桥梁是静电力，要掌握库仑定律，利用牛顿第二定律研究加速度。