2021-2022学年重庆市育才中学高一（下）半期考试物理试题含解析

高2024届2021——2022学年（下）期中考试

物理试题

第Ⅰ卷

一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分，每题的四个选项中只有一个选项符合题目要求，选对得4分，选错或不选的得0分）

1. 关于电容器和电容，下列说法正确的是（　　）

A. 某一电容器两板间的电势差越高，它的电容就越大

B. 对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变

C. 关于电容的定义式C=，其中Q代表的是两极板的电荷量之和

D. 某一电容器不带电时，它的电容是零

【答案】B

【解析】

【详解】A D．电容器的电容由本身因素决定，与电容器所带的电荷量和两板间的电势差均无关，故AD错误；

B．对于确定的电容器，电容C一定，则由可知，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变，故B正确；

C．关于电容的定义式C=，其中Q指的是一块极板带电量的绝对值，故C错误。

故选B。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 若某物体动能保持不变，则其所受合外力的做功一定为零

B. 若某物体动能保持不变，则其所受合外力一定为零

C. 被匀速向上吊起的集装箱，其机械能守恒

D. 被水平抛出的铅球，其机械能不断增大

【答案】A

【解析】

【详解】AB．物体动能不变，根据动能定理可知，合外力做功为零，不一定合外力为零，故A正确，B错误；

C．被匀速向上吊起的集装箱动能不变，重力势能增加，所以机械能增加，故C错误；

D．被水平抛出的铅球，忽略空气阻力，只受到重力的作用，机械能守恒，故D错误。

故选A。

3. 物体在平行于斜面向上拉力F的作用下，沿固定斜面从A点运动到B点。该过程中拉力F做功20J，克服重力做功10J，克服摩擦阻力做功5J，则下列说法正确的是（　　）

A. 物体的机械能增加了5J

B. 物体的重力势能减少了10J

C. 物体的动能增加了5J

D. 物体的动能增加了15J

【答案】C

【解析】

【详解】A．拉力、摩擦力做功的总和等于机械能的变化量，则有

机械能增加15J，故A错误；

B．克服重力做功，所以物体的重力势能增加了10J，故B错误；

CD．根据动能定理可知，动能增加了

故C正确，D错误。

故选C。

4. 2020年6月23日，北斗导航系统中最后一颗卫星在西昌发射中心成功发射。至此我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统开始运行，提供导航服务。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道。如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道Ⅰ的P点先变轨到椭圆轨道Ⅱ，然后再次回到P点变轨进入椭圆轨道Ⅲ。则下列说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道Ⅰ上的运行速度大于7.9km/s

B. 卫星在轨道Ⅱ上运动时，在P点的速度小于Q点的速度

C. 卫星在轨道Ⅰ上运动到P点时加速度等于卫星在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度

D. 卫星从轨道Ⅰ的P点变轨进入轨道Ⅱ后机械能减小

【答案】C

【解析】

【详解】A．所有围绕地球公转的卫星，其运行速度不大于第一宇宙速度，故A错误；

B．近地点速度快，远地点速度慢，故B错误；

C．在同一位置由万有引力产生加速度，加速度相同，故C正确；

D．在P点由轨道I变为轨道Ⅱ，由圆周运动变为离心运动要加速，则机械能增加，故D错误。

故选C。

5. 如图所示，带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，其中实线是电场线，下列说法正确的是（　　）

A. 从a到b过程中，粒子的电势能一直增大

B. 粒子在a点时的加速度比在b点时的加速度小

C. 无论粒子带何种电荷，经b点时的速度总比经a点时的速度小

D. 电场中a点的电势一定比b点的电势高

【答案】B

【解析】

【详解】A．由粒子的运动的轨迹可以知道，粒子受电场力的方向应该指向轨迹的内侧，根据电场力方向与速度方向的夹角得电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故A错误；

B．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，所以a、b两点比较，粒子的加速度在b点时较大，故B正确；

C．由粒子的运动的轨迹可以知道，粒子受电场力的方向应该指向轨迹的内侧，根据电场力方向与速度方向的夹角得电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，所以经b点时的动能大于经a点时的动能，所以无论粒子带何种电，经b点时的速度总比经a点时的速度大，故C错误；

D．由于不知道粒子的电性，也不能确定电场线的方向，所以无法确定a点的电势和b点的电势大小关系，故D错误。

故选B。

6. 空间中存在一个平行于xOy平面的匀强电场，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、18V、26V。下列说法正确的是（　　）

A. 电子在a点的电势能比在b点的低8eV

B. 坐标原点处的电势为0V

C. 电场强度的大小为

D. 电子从b点运动到c点，电场力做功为-8eV

【答案】C

【解析】

【详解】A．电子带负电，在电势越低的点，其电势能越大，可知电子在a点的电势能比在b点的高8eV，故A错误；

B．依题意，将ac的中点e与b相连，将a与Ob之间的中点f相连，如图所示；

因是匀强电场，有

有

将e与b相连，可知eb等势线；因为af与be平行，可知a点与f点电势相等，为10V，依题意有

有

故B错误；

C．依题意有，x轴方向的场强大小为

y轴方向的场强大小为

合场强为

故C正确；

D．电子从b点运动到c点，电场力做功为

故D错误。

故选C。

7. “能源危机”是人类社会面临的重大问题，开发“绿色能源”是解决“能源危机”的重要途径。如图所示为育才中学科技小组刘某呈同学制作的新能源“汽车”——“太阳能驱动小车”。当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流流经电动机，于是电动机带动小车前进。若小车质量为m，在平直的路面上由静止开始沿直线加速行驶，经过一段时间速度达到最大值，此加速过程所用时间为t，电动机的功率恒为P，小车所受阻力恒为F，则这段时间内（　　）

A. 小车做匀加速运动

B. 小车受到的牵引力逐渐增大

C. 小车受到的合外力所做的功为

D. 小车从静止开始到达到最大速度，小车前进的距离为

【答案】D

【解析】

【详解】A B．小车电动机的功率恒定，速度不断变大，根据功率与速度关系公式

可知，牵引力不断减小，根据牛顿第二定律，有

故小车的运动是加速度不断减小的加速运动，故AB错误；

C．对小车启动过程,根据动能定理，有

故C错误；

D．小车克服阻力做的功为

所以小车前进距离为

故D正确。

故选D。

8. 两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点，两电荷连线上各点电势随坐标x变化的关系图象如图所示，其中P点电势最高，且xAP<xPB，则

A. q1和q2都是正电荷

B. q1的电荷量大于q2的电荷量

C. 在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左侧移到右侧，电势能先减小后增大

D. 一点电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐变小

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图知，越靠近两电荷，电势越低，则q1和q2都是负电荷．故A项错误．

B．图象的斜率表示电场强度，则P点场强为零，据场强的叠加知两电荷在P处产生的场强等值反向，即，又，所以q1的电荷量小于q2的电荷量．故B项错误．

C．由图知，在A、B之间沿x轴从P点左侧到右侧，电势先增加后减小，则负点电荷的电势能先减小后增大．故C项正确．

D．图象的斜率表示电场强度，则沿x轴从P点运动到B点场强逐渐增大；据可知，电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐增大．故D项错误．

二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分，每小题有两个或两个以上选项符合题目要求，全都选对的5分，选不全得3分，有选错或不选错得0分）

9. 如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔均张开，则（　　）

A. 此时A带正电，B带负电

B. 此时A带负电，B带正电

C. 移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合

D. 先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．带正电的物体C靠近A附近时，根据异种电荷相互吸引，AB中的自由电子一部分移动到A的左端，故A带上负电，B带上正电，A错误B正确；

C．移去C后，由于电荷间相互作用，重新中和，达电中性状态，两金属箔均闭合，C正确；

D．先把AB分开，则A带负电，B带正电，移去C后，电荷不能再进行中和，故两金属箔仍然张开，D错误。

故选BC。

10. 为了探究与平行板电容器电容由哪些因素决定，小张设计了如图所示实验装置并进行实验探究。小张用起电机使电容器带电，实验过程中电荷损耗可忽略不计。下列说法正确的是（　　）

A. 为了达到实验目的，小张须采用“控制变量法”的思想完成实验探究

B. 实验中，可以将静电计换成电压表

C. 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变小

D. 实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大

【答案】AC

【解析】

【详解】A．本实验只有采取控制变量才能实现对比达到实验目的，故A正确；

B．静电计与电压表的原理不同，不能替代，电压表线圈中必须有电流通过时，指针才偏转，故B错误；

C．在极板之间插入有机玻璃板，根据

电容增大，根据

Q不变，则电势差减小，张角变小，故C正确；

D．在实验中，只增加极板带电量，根据

电容C是不变的，根据

则电势差增大，张角变大，故D错误。

故选AC。

11. 如图所示，质量为3.5kg的物体B，其下端连接一固定在水平地面上的轻质弹簧，弹簧的劲度系数k=100N/m。一轻绳一端与物体B连接，另一端绕过两个光滑的轻质小定滑轮O2、O1后与套在光滑直杆顶端的、质量为1.6kg的小球A连接。已知直杆固定，杆长L为0.8m，且与水平面的夹角θ=37°，初始时使小球A静止不动，与A相连的绳子保持水平，此时绳子的张力F为45N。已知AO1=0.5m，图中直线CO1与杆垂直。现将小球A由静止释放（重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，轻绳不可伸长，滑轮O2、O1视为质点），则（　　）

A. 小球A与物体B组成的系统机械能守恒

B. 绳对A做功的功率与绳对B做功的功率总是大小相等

C. 物体B运动到最低点的过程中，轻绳拉力对其做功7J

D. 小球A运动到D点时的动能为3.2J

【答案】BD

【解析】

【详解】A．小球A与物体B组成的系统除了受到重力以外，其他力所做功不为零，故A错误；

B．绳对A做功的功率为

把A物体的速度沿着绳子的方向分解则有

所以绳对B做功的功率的

所以绳对A做功的功率与绳对B做功的功率总是大小相等，故B正确；

C．释放小球A前，B处于静止状态，由于绳子的拉力大于B的重力，故弹簧被拉伸，设弹簧伸长量为x，有

解得。当物体A运动到C点时，物块B运动到最低点，此时

物体B下降的高度为

由此可知，弹簧此时被压缩了0.1m，弹簧的弹性势能与初状态相等，且此时物体B的速度为零，所以轻绳拉力对其做功0J。故C错误；

D．由题可知

当A到达D点时，弹簧的弹性势能与初状态相等，物体B又回到原位置，在D点对A的速度沿平行于绳和垂直于绳方向进行分解，平行于绳方向的速度等于B的速度，由几何关系得

对于整个过程，由机械能守恒定律得

联立解得，所以小球A运动到D点时的动能为

故D正确。

故选BD。

第II卷（非选择题）

三、实验与探究题（本题共2题，共14分）

12. 如图所示，图甲为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，现有的器材为：带铁夹的铁架台、纸带、带铁夹的重物、电磁打点计时器、导线、开关及电源。请回答下列问题：

（1）除现有的器材外，在下列器材中还必须使用的器材有__________。

A．秒表　　B．刻度尺　　C.天平（含砝码）

（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到一条理想的纸带，如图乙所示。则释放纸带前，纸带的________（选填“O”或“C”）端连接重物。

（3）在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到O的距离如图乙所示，并计算出重力势能变化量和动能变化量。由于摩擦等阻力的作用，一定存在__________选填“大于”“小于”或“等于”）。

（4）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是___________。

A．重物选用质量和密度较大的金属锤

B．两限位孔在同一竖直面内上下对正

C．精确测量出重物的质量

D．先释放重物，再接通电源

【答案】    ①. B    ②. O    ③. 大于    ④. AB##BA

【解析】

【详解】（1）[1] A．打点计时器可记录重锤的运动时间，不需要秒表，故A错误；

B．由于要测量纸带上计数点间的距离，要用到刻度尺，故B正确；

C．由于自由落体法验证机械能守恒，验证减小的重力势能是否等于增加的动能，重锤的质量可以约掉，不需要用天平测质量，故C错误。

故选B。

（2）[2] 因为挨着O端的打点较为密集，所以释放纸带前是纸带的端连接重物。

（3）[3] 因为重锤下落时受到空气阻力以及纸带受到打点计时器的摩擦力，机械能略微有些减少，重力势能的减少量大于动能的增加量，即大于。

（4）[4]A．为了减小重锤运动过程的空气阻力，重锤应该质量大一些，体积小一些，故应选用质量和密度较大的金属锤，故A正确；

B．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，使得两限位孔在同一竖直面内上下对正，可以减小重锤下落时纸带与计时器的摩擦，故B正确；

C．由于自由落体法验证机械能守恒，验证减小的重力势能是否等于增加的动能，重锤的质量可以约掉，故不需要精确测量重物的质量，故C错误；

D．做实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带，保证打第一个点时，重锤速度为零，并且尽可能在纸带上打出更多的点，故D错误。

故选AB。

13. 重庆市育才中学校的某物理研究小组利用如图所示装置进行平抛运动实验探究：

（1）如图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明______；

A．平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动

B．平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动

C．平抛运动的飞行时间只由高度决定

D．平抛运动的轨迹是一条抛物线

（2）某同学设计了如下图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，末端水平，滑道2与光滑水平板平滑衔接，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明__________；

（3）该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图丙所示，图中背景正方形方格的边长为L=4.9cm，A、B、C是小球的三个位置，取g＝9.80m/s2，由照片可知：照相机拍摄时每隔______s曝光一次；

（4）根据（3）题的数据，小球做平抛运动的初速度v0=_______m/s（结果保留三位有效数字）。

【答案】    ①. A    ②. 平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动    ③. 0.1    ④. 1.47

【解析】

【详解】（1）[1]ABC．如图甲所示演示实验中，小锤击打弹性金属片，B球水平抛出，同时A球被松开，做自由落体运动，A、B两球同时落地，说明B球在竖直方向上的运动规律与A球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，故A正确，BC错误；

D．A、B两球同时落地不能说明平抛运动的轨迹是一条抛物线。

故选A

（2）[2]如图乙所示，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。

（3）[3]由图丙可知，小球在竖直方向上有

解得

即照相机拍摄时每隔0.1s曝光一次。

（4）[4]小球在水平方向有

代入数据得

四、计算题（本题共3小题，共39分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

14. 如图所示，用一根绝缘细线悬挂一个带电小球，小球的质量为m，电量为q，现加一水平的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向夹θ角。

（1）试求这个匀强电场的场强E大小；

（2）如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后，小球平衡时，绝缘细线仍与竖直方向夹θ角，则E′的大小又是多少？

【答案】(1) ；(2)

【解析】

【详解】（1）小球受到重力、电场力和细线的拉力，受力分析如图1所示

由平衡条件得

解得

（2）将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后，电场力方向也顺时针转过θ角，大小为，此时电场力与细线垂直，如图2所示

根据平衡条件得

则得

15. 如图所示，质量为，电荷量为的带电粒子从粒子源无初速度地飘入电压为的加速电场，经加速后从小孔沿平行金属板、的中线射入，并打到板的中心。已知、两极板长为，间距为，不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用。

（1）求带电粒子离开加速电场时的速度大小；

（2）求、板间电场的电场强度大小；

（3）若保持、两极板的电荷量不变，将板下移适当距离，让同种带电粒子原样射入恰能射出电场，求板下移的距离。提示：板下移过程中，、两极板间的电场强度保持不变

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设粒子离开加速电场时的速度为，由动能定理可得

解得

（2）设A、B板间电场的电场强度大小为E，带电粒子在A、B板间电场中做类平抛运动，有

解得

（3）由于让同种带电粒子原样射入恰能射出电场，则有

解得

故板下移的距离为

16. 为助力全国文明城区建设，九龙坡区师生积极参与社区建设，组织了“科技创作进社区”等一系列活动，如图所示为某小区业主自行研制的一弹射游戏装置，该装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道AB、圆心为O1的竖直半圆轨道BCD、圆心为O2的竖直半圆管道DEF，水平直轨道FG及弹性板等组成，轨道各部分平滑连接。已知滑块（可视为质点）质量m=0.01kg，轨道BCD的半径R=0.8m，管道DEF的半径r=0.1m，滑块与轨道FG间的动摩擦因数μ=0.5，其余各部分轨道均光滑，轨道FG的长度L=2m，弹射器中弹簧的弹性势能最大值EPm=0.5J，滑块与弹簧作用后，弹簧的弹性势能完全转化为滑块的动能，滑块与弹性板作用后以等大速率弹回，g=10m/s2。求：

（1）若弹簧的弹性势能EP0=0.4J，求滑块运动到B点时对轨道的压力的大小；

（2）若滑块被弹簧弹开后恰能沿轨道BCD到达D点，请判断之后能否继续沿轨道DEF到达F点；

（3）若滑块在运动过程中不脱离轨道且最终静止在轨道FG中点的右侧区域内，求弹簧的弹性势能Ep的范围。

【答案】（1）；（2）能到达F点；（3）0.23J<Ep<0.33J或0.43J<Ep≤0.50J

【解析】

【详解】（1）到B点时，由机械能守恒定律

由向心力公式

由牛顿第三定律

（2）运动中滑块恰能到达D点，则通到D点的速度为

DF过程由机械能守恒得

解得在F点有

则能到达F点。

（3）保证不脱离轨道，滑块在F点的速度至少为

若以此速度FG上滑行直至静止运动距离

滑块没有越过FG的中点。滑块以最大弹性势能弹出时，在FG上滑行的最大路程为xmax，则

解得

xmax=6.4m

由题意知，滑块不脱离轨道且最终静止在轨道FG中点的右侧区域，运动的路程应满足

1m<x<3m或5m<x≤6.4m

当x=1m时，可得Ep1=0.23J，当x=3m时，可得Ep1=0.33J；

当x=5m时，可得Ep1=0.43J，当x=6.4m时，可得Ep1=0.5J；

因此弹性势能Ep的范围

0.23J<Ep<0.33J或0.43J<Ep≤0.50J