2021-2022学年河北省保定市高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年河北省保定市高一（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 下列物理量中，属于矢量的是(    )

A. 时间 B. 功率 C. 电场强度 D. 电荷量

2. 一个质量为的篮球，当它的动能为时，其速度大小为(    )

A.  B.  C.  D.

3. 某静电场的电场线如图所示，、是该电场中的两点。下列说法正确的是(    )

A. 该电场可能是负点电荷产生的
B. 点的电场强度大于点的电场强度
C. 负电荷在点的加速度小于其在点的加速度
D. 正电荷在点受到的电场力小于其在点受到的电场力
 

4. 若做匀速直线运动的列车受到的阻力与其速率成正比，则当列车的速率提升为原来的倍时，其发动机的输出功率变为原来的(    )

A.  B.  C. 倍 D. 倍

5. 某次战斗中，轰炸机发射的甲、乙两发炮弹水平射出后落在水平阵地上。若甲、乙射出时距阵地的高度之比为，甲、乙射出后在空中运动的水平位移大小之比为，不计空气阻力，则甲、乙射出时的速度大小之比为(    )

A.  B.  C.  D.

6. 西游记中，一只大龟浮水作舟，驮着唐僧师徒四人和白龙马渡过了通天河。已知大龟在静水中游动的速度大小与河水的流速大小之比为：，出发点到正对岸点的距离为，河岸平直。若大家以最短的时间渡河，则大家上岸的地点与点的距离为(    )

A.  B.  C.  D.

7. 如图所示，真空中三点构成边长为的等边三角形，两电荷量均为的负点电荷分别固定于、两点。静电力常量。下列说法正确的是(    )

A. 点电场强度的方向为由点指向点
B. 点电场强度的方向为由点指向点
C. 点电场强度的大小为
D. 点电场强度的大小为

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

8. 我国“北斗三号”系统的收官之星是地球同步卫星。该卫星发射后先进入椭圆轨道，该椭圆轨道的近地点在近地圆轨道上，远地点在同步轨道上，则该卫星(    )

A. 在近地点的速度大于
B. 在远地点需要减速才能进入同步轨道
C. 在同步轨道上的角速度小于赤道上物体的角速度
D. 在椭圆轨道上从点运动到点的过程中，速度减小

9. 如图所示，有两个带电小球、，小球的质量为，两小球用绝缘轻质细线相连，小球固定在天花板上，当两小球均静止时，细线的弹力大小为为重力加速度大小。现将小球从最低点拉开角后由静止释放。取，，两小球均视为质点。下列说法正确的是(    )

A. 两小球带异种电荷
B. 两小球间的静电力大小为
C. 当小球通过最低点时，细线的弹力大小为
D. 若细线的长度为，则小球通过最低点时的速度大小为

10. 如图所示，不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是(    )

A. 大小为 B. 大小为 C. 方向水平向左 D. 方向水平向右

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

11. 如图甲所示，用小锤轻击弹性金属片，小球向水平方向飞出，同时小球被松开，竖直向下运动。
    用不同的力度击打弹性金属片，可以观察到小球的运动轨迹______，小球的运动轨迹______。均填“改变”或“不变”
    用频闪照相的方法研究小球、的运动情况，得到它们在运动过程中的频闪照片如图乙所示。从照片分析可知，小球______。填选项前的字母
    A.在水平方向做匀速直线运动
    B.在水平方向做匀加速直线运动
    C.在竖直方向做匀速直线运动
    D.在竖直方向做匀加速直线运动

12. 某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
    
    关于本实验，下列说法正确的是______。
    A.必须测出重物的质量
    B.实验开始前，打点计时器要远离重物
    C.进行实验时，应先接通电源，再释放纸带
    实验小组经正确操作得到一条完整的纸带，如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的点、、，用刻度尺测得它们到起始点的距离分别为、、，已知打点计时器打点的周期为，则打点计时器打点时重物的速度大小为______。
    测出纸带上多个点到点的距离，根据纸带算出打点计时器打这些点时重物的速度，若以为纵轴、为横轴作出的图像如图丙所示，则当地的重力加速度大小为______结果保留三位有效数字。
    若实验操作与数据处理均无误，实验结果显示，重物重力势能的减少量大于其动能的增加量，则可能的原因是______写出一条即可。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

13. 如图所示，空间存在电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场图中未画出，绝缘细线的上端固定，下端拴一个质量为的带电小球视为质点，当小球静止时，细线与竖直方向的夹角为。重力加速度大小为。
    求小球的电性和电荷量；
    若仅改变电场的电场强度大小和方向，求能使小球在原位置静止的电场强度的最小值。

14. 一质量的物体从静止于高空的气球上自由落下，下落后降落伞张开，此后该物体匀减速下落，且落地时的速度恰好为零。取重力加速度大小。求：
    降落伞对物体做的功；
    物体所受重力的最大功率；
    该物体从开始下落到落地的时间。
15. 如图所示，粗糙水平轨道与竖直平面内的固定光滑半圆轨道相切于点，一质量的物块可视为质点被细线拴住放在水平轨道上的点，细线的左端固定在竖直墙壁上，墙壁和物块之间夹有一被压缩的水平轻弹簧弹簧与墙壁、物块均不拴接。现将细线剪断，物块被弹簧向右弹出后滑上半圆轨道，恰好能通过半圆轨道的最高点，并落回点。物块与水平轨道间的动摩擦因数，半圆轨道的半径，取重力加速度大小，不计空气阻力。求：
    、两点的距离；
    物块通过点时对半圆轨道的压力大小；
    细线被剪断前弹簧的弹性势能。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：时间只有大小，没有方向，是标量，故A错误；
B.功率只有大小，没有方向，是标量，故B错误；
C.电场强度既有大小，也有方向，且求合场强时遵循平行四边形定则，所以场强是矢量，故C正确；
D.电荷量只有大小，没有方向，是标量，故D错误。
故选：。
物理学中把既有大小，又有方向，且合成时遵循平行四边形定则的物理量称为矢量；物理学中把只有大小，没有方向的物理量称为标量；根据矢量的定义作答。
注意既有大小，又有方向的物理量，不一定是矢量，如电流强度；关键在于合成时是否遵循平行四边形定则或三角形法则。
 

2.【答案】 

【解析】解：根据动能的表达式解得，速度大小，故D正确，ABC错误。
故选：。
明确动能的表达式，根据可得出速度和动能的关系。
本题考查动能的定义式，牢记公式并能对公式灵活变形是解题的关键。
 

3.【答案】 

【解析】解：点电荷产生的电场，其电场线是直线，而不是曲线，所以该电场不可能是点电荷形成的电场，故A错误；
B.电场线越密的位置，电场强度越大，由图可知，点的电场强度大于点的电场强度，故B正确；
C.根据可知，电荷在电场强度越大的位置受到的电场力越大，根据牛顿第二定律，产生的加速度也越大，点的电场强度大于点的电场强度，因此，负电荷在点的加速度大于其在点的加速度，故C错误；
D.根据可知，电荷在电场强度越大的位置受到的电场力越大，点的电场强度大于点的电场强度，正电荷在点受到的电场力大于其在点受到的电场力，故D错误。
故选：。
明确点电荷形成的电场线的性质，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由比较电场力的大小，根据牛顿第二定律确定加速度大小。
本题关键要理解并掌握点电荷、匀强电场的电场线的分布情况，理解电场线的物理意义即可正确求解。
 

4.【答案】 

【解析】解：设阻力为，由题知：；
当匀速运动时，牵引力等于阻力，则功率
当列车的速率变为原来的倍，列车发动机的输出功率变为原来的倍，故D正确，ABC错误。
故选：。
列车匀速运动时，阻力大小与速率平方成正比，即：；当列车做匀速运动时，此时牵引力与阻力相等：即，而发动机的输出功率，据此分析判断。
解决本题的关键：一是能够正确的写出阻力与速度大小的表达式，二是利用功率的计算方法。
 

5.【答案】 

【解析】解：甲、乙射出时距阵地的高度之比为，由可得，甲、乙两发炮弹落地时间之比为：
甲、乙射出后在空中运动的水平位移大小之比为，由可得甲、乙射出时的速度大小之比为：，故C正确、ABD错误。
故选：。
根据高度之比求解平抛运动的时间之比，再根据水平方向的位移之比求解初速度大小之比。
本题主要是考查了平抛运动规律的应用，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，能够根据平抛运动的规律结合运动学公式解答。
 

6.【答案】 

【解析】解：要使渡河时间最短，大龟游动的速度应垂直河岸，渡河时间，
大家上岸的地点与点的距离，
又：：，
解得，故B正确，ACD错误．
故选：。
当船头正对点航行时，船渡河时间最短，根据河宽和船在静水中的速度，求解最短渡河时间；根据速度的合成法则，分析船到达对岸的位置。
解答时需要特别注意：船渡河的速度是船在静水中速度和河水流速两个分速度的矢量和。
 

7.【答案】 

【解析】解：根据点电荷的场强公式，两电荷的电荷量相同，到点的距离相同，所以两电荷在产生的电场大小相等，方向相反，合场强为零，没有方向，故AC错误；
B.点的电荷在处产生的场强，方向沿指向；同理点的电荷在处产生的场强，方向沿指向，得到；
根据平行四边形定则，点的合场强，场强的方向竖直向下，即沿指向，故B正确，D错误。
故选：。
A、两处的电荷在产生的场强大小相等，方向相反，合场强为零；对于点的场强，先求解两个电荷单独存在时在点的场强，然后根据平行四边形定则合成得到点的场强。
空间中存在多个电场，则某点的场强为各场强的合场强；场强的合成遵循平行四边形定则。
 

8.【答案】 

【解析】解：该卫星在近地点做离心运动，速度大于做圆周运动的的速度，故A正确；
B.在远地点需要点火加速，做离心运动才能进入同步轨道，故B错误；
C.在同步轨道上的角速度等于赤道上物体的角速度，故C错误；
D.在椭圆轨道上从点运动到点的过程中，由近地点到远地点运动，动能转化为势能，速度减小，故D正确。
故选：。
星在近地点做离心运动，速度大于做圆周运动的的速度，根据变轨原理分析项，在结合同步卫星轨道的特点，得出角速度的关系，根据能量变化分析速度。
对于天体运动问题，要熟记计算的主线：万有引力提供向心力和万有引力等于物体的重力。另外要熟记地球同步卫星轨道的特点。
 

9.【答案】 

【解析】解：当两小球均静止时，细线的弹力大于小球的重力，可知两球是斥力，即两球带同种电荷，故A错误；
B.两小球间的静电力大小为，故B正确；
从开始下摆到最低点由动能定理
解得：
在最低点时
解得：，故C正确，D错误。
故选：。
根据细线的弹力大小分析出两球之间的相互作用力的类型，从而分析出两小球的电性关系；
根据受力分析得出静电力的大小；
根据动能定理计算出小球的速度，结合牛顿第二定律得出细线的弹力。
本题主要考查了库仑定律的相关应用，熟悉小球的受力分析，结合动能定理计算出小球的速度，同时利用牛顿第二定律即可完成分析。
 

10.【答案】 

【解析】解：不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在导体内部出现感应电荷的电场，该电场与匀强电场叠加，只有叠加后电场为零时，电荷才不会再做定向移动，此时导体的内部场强处处为，这种状态叫静电平衡状态，所以此时导体内部由静电感应产生的电场的电场强度大小等于匀强电场的电场强度，方向与匀强电场的方向相反，为水平向左，故AC正确，BD错误。
故选：。
当放在电场中的导体达到静电平衡时，导体内部静电感应产生电场的电场强度与原电场的电场强度大小相等，方向相反。
本题考查了静电场中的导体，达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，这是解决本题的关键的地方。
 

11.【答案】改变  不变   

【解析】解：打击与力度不同，球平抛初速度不同，运动轨迹会发生改变，但球始终做自由落体，所以球路线不变；
球沿水平方向抛出做平抛运动，同时球被松开，自由下落做自由落体运动，发现每次两球都同时落地，说明平抛竖直方向的分运动是自由落体运动，
在水平方向上，相等时间内通过的水平位移相等，说明在水平方向做匀速直线运动；
故答案为：改变，不变；；
不同力度打击，小球的初速度不同，小球始终做自由落体运动，结合运动的规律分析落地时间；
球沿水平方向抛出做平抛运动，其在竖直方向上的运动与做自由落体的物体相同，说明平抛竖直方向的分运动是自由落体运动，
在水平方向上，相等时间内通过的水平位移相等，说明在水平方向做匀速直线运动；
解决本题的关键知道实验的原理，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，运动的时间由高度决定。
 

12.【答案】     阻力做负功 

【解析】解：、根据实验原理，两边可消去，无需测量质量，故A错误；
B、实验开始前，打点计时器要靠近重物，故B错误；
C、实验中应先接通电源再释放纸带，故C正确。
故选：。
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点时重物的速度为大小；
根据匀变速直线运动速度位移公式有：，以为纵轴、为横轴作出的图像斜率，根据图像可知，解得：，
重物重力势能的减少量大于其动能的增加量，则可能的原因是阻力做负功；
故答案为：；；；阻力做负功
根据实验注意事项分析答题；
根据匀变速直线运动的推论求出重锤的瞬时速度；
根据匀变速直线运动速度位移公式结合图像斜率解得；
根据实验原理与实验操作分析误差。
解决本题的关键知道实验的原理，以及知道实验中误差的来源，掌握纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量；根据题意应用机械能守恒定律即可解题。
 

13.【答案】解：小球处于静止状态，可知小球受到的电场力水平向右，则小球带正电；
设细线的拉力大小为，根据受力平衡可得：
解得：；
当电场方向垂直于细线时，电场强度最小，根据受力平衡可得：

解得：。
答：小球带正电，其电荷量为；
若仅改变电场的电场强度大小和方向，能使小球在原位置静止的电场强度的最小值为。 

【解析】小球受到的电场力水平向右，根据受力平衡进行解答；
当电场方向垂直于细线时，电场强度最小，根据受力平衡求解电场强度的最小值。
本题主要是考查电场力作用下的平衡问题，关键是能够对小球进行受力分析，根据平衡条件进行解答。
 

14.【答案】解：物体从开始下落到落地过程，根据动能定理有：
代入数据解得：
当降落伞刚张开时，物体的速度最大，最大速度
重力的最大功率
时间内物体下落的高度
设降落伞张开后，物体运动的加速度大小为、运动时间为，
匀减速运动，由匀变速直线运动的速度位移公式得：，速度
物体从开始下落到落地的时间
代入数据解得：
答：降落伞对物体做的功是；
物体所受重力的最大功率是；
该物体从开始下落到落地的时间是。 

【解析】应用动能定理求出降落伞对物体做功。
打开降落伞瞬间物体所受重力的功率最大，求出速度，然后由功率公式求解。
求出加速与减速的时间，然后求出总时间。
根据题意分析清楚运动过程是解题的前提，应用动能定理、运动学公式与功率公式可以解题。
 

15.【答案】解：物块恰好能通过半圆轨道的最高点，重力提供向心力，由牛顿第二定律得：，代入数据解得：
物块离开后做平抛运动，水平方向：   竖直方向：，代入数据解得：
物块从到过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：
在点，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：，，由牛顿第二定律可知，物块对轨道的压力大小
从释放物块到物块到达点过程，由功能关系得：
代入数据解得：
答：、两点的距离是；
物块通过点时对半圆轨道的压力大小是；
细线被剪断前弹簧的弹性势能是。 

【解析】应用牛顿第二定律求出物块到达点时的速度，离开后物块做平抛运动，应用平抛运动规律求解。
应用机械能守恒定律求出物块到达点时的速度，应用牛顿第二定律与牛顿第三定律求解。
应用功能关系求解。
根据题意分析清楚物块的运动过程、知道物块恰好到达点的临界条件是解题的前提，应用牛顿第二定律、运动学公式与动能定理、功能关系即可解题。