2021-2022学年湖南省邵阳二中高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年湖南省邵阳二中高一（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）

1. 下列有关的物理知识和史实的说法，正确的是(    )

A. 伽利略发现了万有引力定律
B. 卡文迪许利用扭秤装置第一次测量出了万有引力常量
C. 地球同步卫星的发射速度应介于与之间
D. 接近光速行驶的列车，地面上的人观测它在运动方向上长度变大

2. 如图所示，质量为的小球固定在长为的轻细杆的一端，绕细杆的另一端在竖直平面内做圆周运动，球转到最高点时，线速度的大小为，此时(    )

A. 小球受到的支持力
B. 小球受到的拉力
C. 小球受到的支持力
D. 小球受到的拉力

3. 甲乙两船在同一河流中同时开始渡河，河水流速为，船在静水中的速率为，甲乙两船头均与河岸成角，如图所示，已知甲船恰能垂直到达河对岸的点，乙船到达河对岸的点，、之间的距离为，则下列判断正确的是(    )

A. 甲船先到达对岸
B. 若仅增大河水流速，则两船渡河时间都不变
C. 无论水速怎样改变，只要适当改变角，甲船总能到达正对岸的点
D. 若仅增加水速，则两船到达对岸时，两船之间的距离将增加

4. A、是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从点沿电场线运动到点，其图像如图所示，则这一电场可能是图中的(    )

A.  B.
C.  D.

5. 电流表的内阻，满偏电流，现欲把这个电流表改装成量程为的电压表，正确的是(    )

A. 串联一个的电阻 B. 并联一个的电阻
C. 串联一个的电阻 D. 串联一个的电阻

二、多选题（本大题共5小题，共24.0分）

6. 一个质子只在静电力作用下从点运动到点的轨迹如图中虚线所示，图中一组平行实线可能是电场线，也可能是等势面。下列说法正确的是(    )

A. 如果实线是电场线，则质子在点的电势能比在点的电势能低
B. 如果实线是等势面，则点的电势比点的电势高
C. 如果实线是电场线，则点的电势比点的电势高
D. 如果实线是等势面，则电子在点的电势能比在点的电势能大

7. 在光滑的水平地面上有一木块可视为质点，在水平恒力作用下，由静止开始经过时间速度达到，末把外力水平旋转大小，保持不变，再经过到达某一点，则(    )

A. 末木块的速度大小为
B. 末木块的速度大小为
C. 末木块距出发点的距离为
D. 末木块距出发点的距离为

8. 如图所示，、两点分别位于大小轮的边界上，点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的倍，它们之间靠摩擦传动。两接触面上没有相对滑动，下列说法正确的是(    )

A. 线速度关系：：：：：
B. 角速度关系：：：：：
C. 周期关系：：：：：
D. 加速度关系：：：：：

9. 年月日“天问一号”探测器成功着陆火星，下图为“天问一号”探测器经过多次变轨后登录火星的理想轨道示意图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆，不计探测器变轨时的质量变化，下列说法正确的是(    )

A. 在轨道Ⅲ的运行周期小于在轨道Ⅱ上运行周期
B. 在轨道Ⅱ的速度小于火星的第一宇宙速度
C. 在轨道Ⅰ上点的加速度等于轨道Ⅱ上点的加速度
D. 在轨道Ⅲ上，点的速度大于轨道Ⅲ上点的速度

10. 如图所示，、为两块带电平行金属板，板带负电，板带正电且与大地相连，两极板间的点处固定一负电荷，设此时两极板间的电势差为，点场强大小为，点电势为。该负电荷电势能为，现将两极板水平错开一段距离，两极板间距离不变，下列说法正确的是(    )

A. 变大，变大 B. 变大，变大
C. 变小，变大 D. 变大，变小

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共20.0分）

11. 某物理学习小组在“验证机械能守恒定律”的实验中取：
    他们拿到了所需的打点计时器带导线、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物，此外还需要______填字母代号
    A.直流电源交流电源
    C.游标卡尺毫米刻度尺
    E.天平及砝码秒表
    先接通打点计时器的电源，再释放重物，打出的某条纸带如图所示，是纸带静止时打出的点，、、是标出的个计数点，测出它们到点的距离分别为、和，其中有一个数值在记录时有误，代表它的符号是______选填“”、“”或“”。
    
    已知电源频率是，利用中给出的数据求出打点时重物的速度______。
    重物在计数点、对应的运动过程中，减小的重力势能为，增加的动能为，通过计算发现，______选填“”、“”或“”，其原因是______。
12. 某同学在做自来水电阻率的测定课题时，在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极，其间充满待测的自来水，然后用如图甲所示电路进行测量．
    它选用的电学器材如下：
    电压表量程，内阻约、电流表量程，内阻约、滑动变阻器、电池组电动势，内阻、开关一个、导线若干．
    实验中测量情况如下：
    
    安装前他用图乙的游标卡尺测量玻璃管的内径，结果如图乙所示．测得两电极相距．
    实验中测得包括在内的组电流、电压的值，在坐标纸上描点如图丙．
    根据以上材料请回答下面的问题：
    测量玻璃管内径时，应将图乙中游标卡尺中的、、三部分中的______与玻璃管内壁接触；玻璃管的内径______．
    为保证安全，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移至______端填或．
    用水柱电阻、玻璃管内径、水柱长度表示，自来水的电阻率______．
    该同学在完成实验报告时，通过比较水柱电阻、电表内阻时发现，实验中的电路设计有不妥之处，会引起较大的系统误差，于是他在实验报告中提出了改进意见，并画出了改进后的电路图．请在虚线框中画出改进后的实验电路图．

四、计算题（本大题共3小题，共36.0分）

13. 汽车在平直公路上行驶，额定功率为，汽车在行驶过程中所受阻力恒为，汽车质量为若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为。汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶，求：
    汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度？
    汽车经过多长时间达到额定功率？
    当汽车速度为时的加速度？
14. 如图所示，在沿水平方向的匀强电场中，用一根长度的绝缘细线把质量的带电小球悬挂在点，小球静止时位于点，与竖直方向的夹角为。
    小球带何种电荷，受到的电场力大小是多少？
    若将小球拉至位置使细线水平后由静止释放，小球通过最低点时细线对小球的拉力大小？
    要使小球能在竖直平面内做圆周运动，在点至少给它多大的速度？
15. 一群速率不同的一价离子从、两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场，离子的初动能为，、两极板间电压为，板间距为，为竖直放置并与、间隙正对的金属挡板，屏足够大。若、极板长为，到极板右端的距离也为，的长为。不考虑离子所受重力，元电荷为。
    写出离子射出、极板时的偏移距离的表达式；
    问初动能范围是多少的离子才能打到屏上？

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常量，故A错误，B正确；
C、发射地球同步卫星的发射速度应介于与之间，故C错误；
D、由爱因斯坦相对论中的尺缩效应可知，接近光速的列车，地面上的人观测它在运动方向上的长度缩短，故D错误。
故选：。
根据对物理学家及其成就的了解判断，接近光速地面上的人观测它在运动方向上的长度缩短。
本题考查有关天体运动的物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
 

2.【答案】 

【解析】解：设此时杆对小球的作用力为支持力，重力与支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，小球受到的支持力为，故A正确，BCD错误。
故选：。
对小球受力分析，应用牛顿第二定律求解。
本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用，注意在不知道杆子对小球力的方向时，可以采用假设法．
 

3.【答案】 

【解析】解：将小船的运动分解为平行于河岸和垂直于河岸两个方向，因为分运动和合运动具有等时性，可知甲乙两船到达对岸的时间相等。即渡河的时间为
与河水流速无关。若仅增大河水流速，两船的渡河时间都不变，故A错误，B正确；
C.只有甲船速度大于水流速度时，只要适当改变角，甲船才能到达河的正对岸点；当水流速度大于甲船速度时，无论怎样改变角，甲船都不能到达正对岸的点，故C错误；
D.若仅是河水流速增大，则两船到达对岸时间不变，根据速度的分解，船在水平方向的分速度仍不变，则两船之间的距

两船之间的距离和河水流速无关，若仅增加水速，则两船到达对岸时，两船之间的距离不变，故D错误。
故选：。
根据小船的运动分解为平行于河岸和垂直于河岸两个方向，抓住分运动和合运动具有等时性，可以比较出两船到达对岸的时间以及两船沿河岸方向上的位移大小，与间距，从而即可求解。
该题考查了运动的合成与分解，解决本题的关键灵活运用运动的合成与分解，知道合运动与分运动的等时性，并掌握运动的时间求解方法。
 

4.【答案】 

【解析】解：根据图象可知，微粒的速度越来越大，所以微粒受电场力方向为从指向，但是因为微粒带负电，所以电场线方向为从指向；从图象上还可以看成图象的斜率逐渐减小，即加速度越来越小，所以微粒受到的电场力逐渐减小，即电场强度越来越小，电场线越来越稀疏，故ACD错误，B正确。
故选：。
根据速度时间图象得到粒子的加速度大小变化和速度的大小变化，进而确定电场线的疏密程度和电场线的方向，即可得到最后结果。
一定要注意粒子带负电，其所受电场力方向与电场线方向相反。
 

5.【答案】 

【解析】解：将电流表改装成大量程的电压表需要将一个定值电阻与表头串联分压，设串联的定值电阻为，则有

解得：，故C正确，ABD错误。
故选：。
电流表改装成电压表要串联电阻分压，根据欧姆定律及串并联电路规律可进行分析，明确改状原理；由可求得电阻．
本题考查的电压表的改装原理，要明确串联电阻的分压作用，会用串并联电路的规律求串联电阻阻值．
 

6.【答案】 

【解析】解：、如果实线为电场线，则质子受到的电场力水平向右，电场强度的方向水平向右，点的电势高于的点的电势，从到电场力做正功，电势能减小，故A错误，C正确
B、如果实线为等势面，则质子受到的电场力竖直向下，电场强度的方向竖直向下，点的电势高于点的电势，故B错误
D、如果实线为等势面，则质子受到的电场力竖直向下，电场强度的方向竖直向下，点的电势高于点的电势，电子在点的电势能高于点的电势能，故D正确。
故选：。
质子仅在电场力作用下，电场力指向轨迹的凹面，据此确定电场强度的方向，沿着电场线电势降低，电场力做正功电势能降低。
本题考查带电粒子在电场中的运动，注意突破口在与场强方向的确定。
 

7.【答案】 

【解析】解：将外力水平旋转大小保持不变，在原来的方向上做匀速直线运动，在垂直于该方向上做匀加速直线运动，加速度大小与原来的加速度大小相等，为。
在垂直于原来的方向上，末速度，位移。
在原来的方向上的位移。
则末木块的速度。
末木块的位移，故AC错误，BD正确。
故选：。
将木块的运动分解为开始时恒力的方向和垂直于恒力的方向，结合速度时间公式和位移公式求出末物体的位移和速度。
解决本题的关键将该运动进行分解，理清分运动的规律，结合运动学公式进行求解。
 

8.【答案】 

【解析】解：两个轮子靠摩擦力传动，边缘线速度大小相等，则；、是同轴传动，角速度相等，则；已知，由，得：：：，所以：：：：，故A正确。
B.由，得：：：，所以：：：：，故B正确。
C.根据，得：：：：，故C错误。
D.根据，得：：：：：，故D正确。
故选：。
根据圆周运动两种传动方式求解线速度、角速度的关系；根据角速度与线速度、周期、向心加速度公式求解相关问题。
需要熟练掌握圆周运动的两种传动方式及角速度、线速度、周期以及向心加速度公式；注意周期之比容易出错。
 

9.【答案】 

【解析】解：、轨道Ⅲ的半长轴小于轨道Ⅱ的半径，根据开普勒第三定律可知，“天问一号”探测器在轨道Ⅲ的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期，故A正确；
B、火星的“第一宇宙速度”是卫星环绕火星做匀速圆周运动的最大运行速度，则知“天问一号”探测器在轨道Ⅱ上的速度小于火星的“第一宇宙速度”，故B正确；
C、由得，知经过同一点时，“天问一号”探测器加速度相同，在轨道Ⅰ上点的加速度等于轨道Ⅱ上点的加速度，故C正确；
D、根据开普勒第二定律知在轨道Ⅲ上，点的速度小于轨道Ⅲ上点的速度，故D错误。
故选：。
根据开普勒第三定律分析周期关系；火星的“第一宇宙速度”是卫星环绕火星做匀速圆周运动的最大运行速度；根据万有引力定律与牛顿第二定律分析加速度关系；根据开普勒第二定律分析线速度关系。
本题考查万有引力定律和开普勒定律的应用，知道万有引力提供探测器做圆周运动的向心力，理解探测器的变轨原理是解题的前提，应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题。
 

10.【答案】 

【解析】解：由平行板电容器电容决定式得：

根据题意，水平错开一段距离，变小，变小；
根据电容定义式得：

由题可知，不变，变小，故变大；
根据电势差与电场强度关系式得：

由题可知，变大，不变，故E增大；
对分析得：

变大，不变，故变小；
负电荷在点电势能为：

变大，变大，故AC正确，BD错误。
故选：。
由题可知电容器不变，根据平行板电容器电容决定式可判断电容变化，根据电容定义式可判断电势差变化，根据匀强电场电势差电场强度关系可判断电场强度变化及点电势变化，根据电势能和电势关系判断负电荷在点电势能变化。
本题综合考查了电容器动态分析，对于电势电势能的分析一定要注意电势以及电势能的正负，难度较高。
 

11.【答案】        纸带与限位孔间有摩擦或空气阻力 

【解析】解：“验证机械能守恒定律”的实验中除所需的打点计时器带导线、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物，此外还需要交流电源和毫米刻度尺，
故还需要。
毫米刻度尺应估读到，所以的读数有误。
由得，打点时的速度为，代入数据解得。
下落过程中重物减少的重力势能大于增加的动能，即，其原因是纸带和限位孔之间有摩擦力以及重物受到空气阻力。
故答案为：            ；纸带与限位孔间有摩擦或空气阻力
关键是弄清打点计时器的使用方法以及通过纸带求出重物减少的重力势能与增加的动能，从而验证机械能是否守恒，由于重物下落过程受到空气阻力以及纸带下落过程受到限位孔阻力，导致减少的重力势能大于增加的动能。
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量。
 

12.【答案】      

【解析】解：卡脚是用来测量内径的，故选A；游标卡尺的读数为 ；
闭合开关前滑动变阻器的滑片应移至阻值最大位置，故选端；
根据图像，其斜率即为电阻，将图上各点理解成一条直线如图，

根据，面积，解得电阻率为：。
    
实物图中电流表为外接法，水柱的电阻，这显然是大电阻，电流表的内阻也较大，不是理想电流表所以应该用电流表内接法，滑动变阻器采用分压接法，改进后电路图如图丁所示。
故答案为：；；；；实验电路图如图丁所示。
根据游标卡尺的读数规则得出对应的示数；
根据实验原理掌握正确的滑片的摆放位置；
根据欧姆定律和电阻定律得出电阻率的表达式；
根据实验原理和对应的实验误差改进实验。
本题主要考查了金属电阻率的测量实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉欧姆定律和电阻定律，结合图线的物理意义即可完成分析。
 

13.【答案】解：当牵引力等于阻力时，速度达到最大，则
在匀加速过程中根据牛顿第二定律可得：，解得
匀加速达到的最大速度为，则，匀加速的时间为
当时，根据解得，根据牛顿第二定律可得：，解得
答：汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度为；
汽车经过长时间达到额定功率；
当汽车速度为时的加速度。 

【解析】当牵引力等于阻力时，速度达到最大；
根据牛顿第二定律求得牵引力，根据求得匀加速达到的最大速度，根据求得时间；
根据求得牵引力，结合牛顿第二定律求得加速度大小。
该题是汽车以恒定牵引力启动的典型题型，要求同学们能够正确熟练分析出汽车在整个启动过程中的运动情况及受力情况，难度较大．
 

14.【答案】解；小球静止时位于点，，可知小球受到的电场力水平向右，由于电场强度方向水平向右，故小球带正电，小球受重力、电场力与拉力处于平衡态，
所以电场力
从到由动能定理得：
，联立解得：
要使小球能在竖直平面内做圆周运动，则最高点速度为：，
由动能定理得：
联立解得：
答：小球带正电荷，受到的电场力大小为
若将小球拉至位置使细线水平后由静止释放，小球通过最低点时细线对小球的拉力大小为
要使小球能在竖直平面内做圆周运动，在点至少需要的速度。 

【解析】对小球受力分析，确定点物理最低点，延长线与圆周交点为物理最高点，然后根据牛顿第二定律、动能定理即可求解。
本题考查圆周运动中的绳的模型、动能定理、受力分析与牛顿第二定律。重点是寻找物理的最低点与最高点。
 

15.【答案】解：设离子的质量为，初速度为，则离子在偏转电场中的加速度为
  
离子射出电场的时间为
射出电场时的偏转距离为
联立解得
而，则。
离子射出电场时的竖直分速度为
射出电场时的偏转角的正切值为
故
离子射出电场后做匀速直线运动
要使离子打在屏上，需满足
且，所以．
答：离子射出、极板时的偏移距离的表达式为。
初动能范围是的离子才能打到屏上。 

【解析】离子在板间的电场中做类平抛运动，将离子的运动沿水平方向和竖直方向进行分解，运用牛顿第二定律、运动学公式，结合两个分运动的等时性，求出离子射出电场时的偏转距离的表达式。
离子离开电场后做匀速直线运动，离子要打在屏上，必须满足，且联立即可求解．
本题考查粒子在偏转电场中的运动类型，解题的关键是掌握类平抛运动的规律，能熟练推导出偏转距离和偏转角度的表达式，同时要正确分析临界条件，相结合即可进行研究。