2021-2022学年江苏省苏州市吴江汾湖高级中学高一（下）期中物理试题含解析

吴江汾湖高级中学2021-2022学年第二学期高一年级期中考试物理试卷

试卷分值：满分100分    时间：75分钟

一、单选题（本大题共13小题，每小题4分，共52.0分）

1. 关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（　　）

A. 牛顿发现了万有引力定律，并且测得引力常量的数值

B. 第谷接受了哥白尼日心说的观点，并根据开普勒对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了开普勒行星运动定律

C. 牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”

D. 卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值

【答案】D

【解析】

【详解】A、D项：牛顿发现了万有引力定律之后，第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，故A错误，D正确；

B项：开普勒对第谷的行星运动观察记录的数据做了多年的研究，最终得出了行星运行三大定律，故B错误；

C项：牛顿通过比较月球公转的周期，根据万有引力充当向心力，对万有引力定律进行了“月地检验”，故C错误．

2. 据报道，2018年12月22日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“虹云工程技术验证卫星”，卫星环绕地球运动的周期约为，与月球相比，该卫星的（　　）

A. 角速度更大 B. 环绕速度更小

C. 向心加速度更小 D. 离地球表面的高度更大

【答案】A

【解析】

【详解】AD．由万有引力提供向心力

解得

可知轨道半径小的周期小，故卫星的轨道半径小于月球的轨道半径，即卫星离地球表面的高度更小；则可知半径小的角速度大，则A正确，D错误；

B．由万有引力提供向心力

解得

可知半径小的速度大，则B错误；

C．由万有引力提供向心力

解得

可知半径小的加速度大，则C错误；

故选A。

3. 2021年5月15日，我国自主研制的火星探测器“天问一号”着陆火星。如图所示，着陆火星前探测器成功进入环火星椭圆轨道，然后实施近火星制动，顺利完成“太空刹车”，被火星捕获，进入环火星圆形轨道，准备登陆火星。关于“天问一号”探测器，下列说法正确的是（　　）

A. 探测器在椭圆轨道运行时，过点的速度小于过点的速度

B. 探测器由椭圆轨道进入圆形轨道应该在点加速

C. 探测器在椭圆轨道和圆形轨道上正常运行时通过点的加速度相等

D. 探测器在椭圆轨道运行的周期比圆形轨道的周期小

【答案】C

【解析】

【分析】

详解】A．根据开普勒第二定律可知近火星点速度大，远火星点速度小，选项A错误；

B．由环火星椭圆轨道进入环火星圆形轨道应该在点减速，由离心运动变为圆周运动，速度要变小，选项B错误；

C．在同一点万有引力产生加速度，加速度相等，选项C正确；

D．由开普勒第三定律

可知，轨道半径大的周期大，选项D错误。

故选C。

4. 引体向上是中学生体育测试的项目之一，若一个质量为50kg的普通中学生在30秒内完成12次引体向上，每次引体向上重心上升0.4m，求该学生此过程中克服重力做功的平均功率为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】每次克服重力做功

30秒内完成12次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率为

故选C。

5. 一物体由h高处自由落下，以地面为参考平面，当物体的动能等于势能时，物体运动的时间为（不计空气阻力，重力加速度为g）（　　）

A.  B.

C.  D. 以上都不对

【答案】B

【解析】

【详解】设物体的动能等于势能时速度为v，根据机械能守恒定律有

根据题意

解得

物体做自由落体运动，有

解得运动时间

B正确。

故选B。

6. 如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（　　）

A. P和Q都带正电荷 B. P和Q都带负电荷

C. P带正电荷，Q带负电荷 D. P带负电荷，Q带正电荷

【答案】D

【解析】

详解】AB．受力分析可知，P和Q两小球，不能带同种电荷，AB错误；

CD．若P球带负电，Q球带正电，如下图所示，恰能满足题意，则C错误D正确，故本题选D．

7. 如图所示，实线是电场中一簇方向未知的电场线，虚线是一个带电粒子从a点运动到b点的轨迹，若带电粒子只受电场力作用，粒子从a点运动到b点的过程中（　　）

A. a点比b点的电势高 B. 粒子运动的加速度逐渐增大

C. 粒子的电势能逐渐增加 D. 粒子运动的速度逐渐增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．电场线的方向无法确定，不能比较ab电势的高低，选项A错误；

B．因a点电场线较密集，可知在a点的电场力较大，加速度较大，选项B错误；

CD．粒子从a到b所受的电场力大致向左，则电场力做负功，电势能增加，动能减小，速度减小，选项C正确，D错误。

故选C。

8. 当带电的云层离地面较近时，云和地面形成一个巨型电容器，它们之间会形成一个强电场，若云层带电量一定，将云层底面及地面始终都看做平整的平面，则（　　）

A. 当云层向下靠近地面时，该电容器的电容将减小

B. 当云层向下靠近地面时，云层和地面间的电势差将增大

C. 当云层向下靠近地面时，云层和地面间电场强度将增大

D. 当云层底面积增大时，该电容器的电容将增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据电容器电容的决定式

可知，当云层向下靠近地面时，d减小，该电容器的电容C将增大，故A错误；

B．根据电容器电容的定义式

可知，当云层向下靠近地面时，该电容器的电容C增大，由于电荷量Q不变，则云层和地面间的电势差将减小，故B错误；

C．根据电场强度与电势差的关系

再联立上面两式可得，则当云层向下靠近地面时，云层和地面间的电场强度将不变，故C错误；

D．根据电容器电容的定义式可知，当云层底面积增大时，正对面积S增大，该电容器的电容C将增大，故D正确。

故选D。

9. 三个粒子由同一位置同时水平飞入偏转电场，轨迹如图所示，下列判断不正确的是（　　）

A. 进电场时c的速度最大，a的速度最小

B. 在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上

C. b和c同时飞离电场

D. 动能的增加量c最小，a和b一样大

【答案】C

【解析】

【详解】B．三个粒子的质量和电量都相同，则知在电场中加速度相同。a、b两粒子在竖直方向上的位移相等，根据

可知运动时间相等，在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上；故B正确，不符题意；

C．b、c竖直方向上的位移不等，yc＜yb；根据

可知tc＜tb；即C先离开电场；故C错误，符合题意；

A．在垂直于电场方向即水平方向，三个粒子做匀速直线运动，则有

因xc=xb，tc＜tb，则vc＞vb；根据ta=tb，xb＞xa，则vb＞va；所以有vc＞vb＞va。故A正确，不符题意。

D．根据动能定理知，a、b两电荷，电场力做功一样多，所以动能增加量相等，c电荷电场力做功最少，动能增加量最小。故D正确，不符题意。

本题选不正确的，故选C。

10. 如图所示，一带负电的粒子以初速度v进入范围足够大的匀强电场E中，初速度方向与电场方向平行，粒子不计重力．下列说法正确的是(　　)

A. 粒子一直做匀加速直线运动

B. 粒子一直做匀减速直线运动

C. 粒子先做匀减速直线运动，再反向做匀加速直线运动

D. 粒子先做匀加速直线运动，再反向做匀减速直线运动

【答案】C

【解析】

【详解】因为粒子带负电，受电场力方向与初速度方向相反，粒子是向右做匀减速运动，再向左做匀加速直线运动。

故项C。

11. 篮球由静止开始下落至地面，经多次反弹后静止在地面上，从篮球开始下落到最终静止的过程，下列说法正确的是（　　）

A. 机械能不守恒 B. 重力一直做正功

C. 重力势能时刻在减少 D. 重力的瞬时功率一直变小

【答案】A

【解析】

【详解】A．篮球从高处静止下路最终静止在地面，重力势能减小，故机械能减少，选项A正确；

BCD．篮球上升时，重力做负功，重力势能增大，下落时，重力做正功，重力势能减少，速度变大，重力的瞬时功率变大，选项BCD错误。

故选A。

12. 电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为，在B点的电势能为。已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量大小为，那么（　　）

A. 该电荷为负电荷

B. 该电荷在A点所受的电场力比在B点所受的电场力大

C. A、B两点的电势差

D. 把电荷从A移到B，电场力做功为

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．点电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，而由图可知，电场线由B指向A，则A点电势小于点电势，故该电荷一定为负电荷，故A正确；

D．从A到B电场力做功

故D错误；

C．根据

得

故C错误；

B．因该电场线周围的电场线分布情况未知，所以两点的场强大小无法比较，电场力大小也无法判定，故B错误。

故选A。

13. 如图所示，由粒子源发出的带正电的粒子经过同一加速电场A加速后，形成粒子束进入同一偏转电场B中偏转．已知粒子源发出的粒子中包括有一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子，这些粒子离开粒子源时的初速度可视为零，空气阻力粒子的重力及粒子之间的相互作用力均可忽略不计．下列说法正确的是（　　）

A. 它们始终为一股粒子束

B. 它们会分离为两股粒子束

C. 它们会分离为三股粒子束

D. 它们会分离为无数股粒子束

【答案】A

【解析】

【详解】设加速电压为U1，偏转电压为U2，极板的长度为L，间距为d；离子经过同一加速电场由静止加速后，在加速电场中，根据动能定理得：，在偏转电场中，离子做类平抛运动，运动时间，偏转距离，联立以上各式得：，y与带电粒子的质量、电荷量无关，则一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子在偏转电场轨迹重合，所以它们不会分成三股，而是会聚为一束射出，故A正确，BCD错误．

二、计算题（本大题共4小题，共48.0分）

14. 2020年11月24日嫦娥五号探测器成功发射，已自主无人采集月球样品并返回地球。嫦娥五号探测器着陆前绕月球在一个圆轨道上做匀速圆周运动，运行的周期为T，轨道距月球表面的高度为h。已知月球半径为R，引力常量为G。求：

（1）月球的质量M；

（2）月球的第一宇宙速度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据牛顿第二定律有

解得

（2）月球第一宇宙速度是指物体在月球表面绕月球做匀速圆周运动的速度，根据牛顿第二定律有

解得

15. 一辆质量5t的汽车，发动机的额定功率为80kW，汽车从静止开始以加速度a＝1m/s2做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.06倍，g取10m/s2，求：

(1)汽车做匀加速直线运动的最长时间t

(2)汽车开始运动后第5s末的瞬时功率

(3)汽车的最大速度υm

【答案】(1)10s(2)40kW(3)2667m/s;

【解析】

【详解】（1）匀加速过程，由牛顿第二定律得：

匀加速的最大速度：

匀加速运动的时间：

（2）5s末汽车的速度：

汽车的瞬时功率：

（3）汽车匀速运动时速度最大，由平衡条件可知，速度最大时汽车的牵引力：

由P=Fv可知，汽车的最大速度：

答：（1）汽车做匀加速直线运动的最长时间t为10s．（2）汽车开始运动后第5s末的瞬时功率为4×104W．（3）汽车的最大速度为26.67m/s．

16. 如图所示，一带电荷量为q＝－5×10－3C，质量为m＝0.1kg的小物块处于一倾角为θ＝37°的光滑绝缘斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰处于静止状态。（g取10m/s2）（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：

(1)电场强度多大？

(2)若从某时刻开始，电场强度减小为原来的，物块下滑距离L＝1.5m时的速度大小？

【答案】(1) 150N/C；(2) 3m/s

【解析】

【详解】(1)竖直向下的重力，水平向右的电场力，垂直斜面向上的支持力

物体静止，则将支持力沿着竖直方向和水面方向分解，则有

①

②

联立得

(2)运用正交分解法，物体在沿斜面方向有

解得

由可得，物块下滑距离L＝1.5m时的速度

17. 如图所示，间距为d的平行金属板间电压恒定．初速度为零的电子经电压U0加速后，沿两板间的中心线进入板间电场，电子恰好从下极板边缘飞出，飞出时速度的偏向角为θ．已知电子质量为m，电荷量为e，电子重力不计，求：

（1）电子刚进入板间电场时的速度大小v0；

（2）电子通过两极板间的过程中，电场力做的功W；

（3）平行金属板间的电场强度大小E．

【答案】（1）  （2）eU0tan2θ  （3）

【解析】

【详解】试题分析：（1）电子在电场中加速

解得

（2）设电子离开电场时的速度为v，根据动能定理有

由速度关系有

解得

（3）平行金属板间

而

解得

考点：动能定理；电场力的功