2021-2022学年陕西省师范大学附属中学高一下学期期中物理试题含解析

陕西师大附中2021-2022学年度第二学期期中考试

高一年级物理试题

一、选择题（本题共12小题，满分48分。其中1-8小题为单选题，9-12小题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

1. 在科学发展中，许多科学家在物理学发展过程中作出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是（        ）

A. 哥白尼提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律

B. 元电荷e的数值最早是由物理学家库仑测得的

C. 法拉第为了形象的描述电场首次引入电场线的概念

D. 牛顿进行了著名的“月地检验”并通过实验测出了引力常量

【答案】C

【解析】

【详解】A．开普勒发现了行星沿椭圆轨道运行的规律，故A错误；

B．元电荷e的数值最早是由密立根测出来的，故B错误；

C．法拉第为了形象的描述电场首次引入电场线的概念，故C正确；

D．卡文迪许测出了引力常量，故D错误。

故选C。

2. 关于电场强度，以下说法正确的是（　　）

A. 匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同

B. 对于库仑定律表达式，式子中是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小

C. 电场强度公式表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍

D. 正、负检验电荷在电场中同一点受到电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入检验电荷的正负有关

【答案】B

【解析】

【详解】A．由知，不同的电荷，在匀强电场中受力是不同的，故A错误；

B．对于库仑定律表达式，式子中是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小，故B正确；

C．电场强度与试探电荷无关，若q减半，则该处的电场强度不变，故C错误；

D．电场强度为电场本身性质决定，与检验电荷的有无和正、负无关，所以正、负检验电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，但场强方向与放入检验电荷正负无关，故D错误。

故选B。

3. 如图所示，弹簧一端系在墙上O点，另一端自由伸长到B点，今将一小物体m压着弹簧（与弹簧未连接），将弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的动摩擦因数恒定．下列说法中正确的是（ ）

A. 物体在B点受合外力为零

B. 物体的速度从A到B越来越大，从B到C越来越小

C. 物体从A到B加速度越来越小，从B到C加速度不变

D. 物体从A到B先加速后减速，从B到C匀减速

【答案】D

【解析】

【详解】A．物体在B点受到摩擦力的作用，故受合外力不为零 ，选项A错误；

BCD．物体向右运动时，开始时弹力大于摩擦力，物体做加速运动，当弹力等于摩擦力时 加速度减为零，此时物体的速度最大，此位置在AB之间的某点，以后弹力小于摩擦力，物体做减速运动，经过B点以后物体只受摩擦力作用而做匀减速运动到C点停止，故物体从A到B先加速后减速，从B到C匀减速，选项D正确，BC错误；

故选D。

4. 太阳能动力汽车，是以柔性高效的薄膜太阳能电池组件为核心技术、靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。如图所示，某款太阳能概念车质量为m，在一段平直公路上由静止匀加速启动，加速度大小为a，经时间t达到额定功率。若汽车运动过程中阻力恒为f，则该汽车的额定功率为（　　）

A.  B.  C.  D. fat

【答案】A

【解析】

【详解】根据牛顿运动定律得

则汽车匀加速运动阶段的牵引力大小为

达到额定功率时的汽车的速率大小为

所以汽车额定功率大小为

选项A正确。

故选A。

5. 如图所示，光滑绝缘水平面上有一菱形 ABCD，其中∠A=60° ，现将两电荷量均为Q的正点电荷固定在A、C两点，欲使放在B点的负试探电荷q静止，则应在D点放置的电荷为（　　）

A. 电荷量为Q的正电荷 B. 电荷量为Q的负电荷

C. 电荷量为Q的正电荷 D. 电荷量为Q的负电荷

【答案】D

【解析】

【详解】由题意可知，∠B=120°，固定在A、C两点的电荷对放在B点的负试探电荷的静电力等大，为

由于二力的夹角为120°，根据菱形特点可知其合力为

方向由B指向D，欲使放在B点的负试探电荷q静止，则放置在D点的电荷对q的作用力与F合等大反向，故应在D点放置电荷量为Q的负电荷，故ABC错误，D正确。

故选D。

6. 如图，a、b、c、d为某电场中的4个等势面，相邻等势面间的电势差相等，等势面c上有一点E。一个质子仅在电场力作用下经过a时的动能为18eV，经过c时的电势能为6eV，到达d时的速度恰好为零。已知质子的电荷量为e，不计质子的重力，下列说法正确的是（　　）

A. 质子从a到d的过程中，电场力做功为18eV

B. 质子所具有的动能和电势能的总和为24eV

C. E点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右

D. 等势面b的电势为0

【答案】D

【解析】

【详解】AC．质子从a到d过程中，根据动能定理可得

解得

则可知电场方向从d指向a，则E点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，故AC错误；

BD．由于质子从a到d电场力做负功，且每相邻等势面间的电势差为6V，根据动能定理可知，质子每经过一等势面动能减小6eV，电势能增加6eV，则可知质子到达c时的动能为6eV，故质子所具有的动能和电势能的总和为

由于质子到达等势面b时的动能为12eV，则质子在等势面b时的电势能为0，则等势面b的电势为0，故B错误，D正确。

故选D。

7. 如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上，受到向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2。下列说法正确的是(　　 )

A. 一定有μ1≤μ2

B. 当F>μ2(m+M)g时，木板便会开始运动

C. 木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)g

D. 无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据题意可得，地面对木板的滑动摩擦力为

木块对木板的滑动摩擦力为

木板刚好要运动时，此时木板依然保持静止，但有

故A错误；

BD．无论F为多大，当木块滑动时，木板所受到木块的摩擦力大小不变，故木板不可能运动，故B错误，D正确；

C．当木块滑动时，木板所受到木块的摩擦力大小为f1，而木板静止不动，期所受地面给木板的摩擦力为静摩擦力，大小也为f1，故C错误。

故选D。

8. A、B两小球分别从图示位置被水平抛出，落地点在同一点M，B球抛出点离地面高度为h，与落点M水平距离为x，A球抛出点离地面高度为，与落点M水平距离为，忽略空气阻力，重力加速度为g，关于A、B两小球的说法正确的是（　　）

A. A球的初速度是B球初速度的两倍

B. 要想A、B两球同时到达M点，A球应先抛出的时间是

C. A、B两小球到达M点时速度方向一定相同

D. B球的初速度大小为

【答案】C

【解析】

【详解】AD．由平抛运动规律可得，小球水平位移s，竖直高度H有

两式联立解得

由题目条件可得

，

所以，可求得A球的初速度是B球初速度的倍，故AD错误；

B．小球从开始抛出到落地时间为

故可求得

，

要想A、B两球同时到达M点，A球应先抛出的时间为

故B错误；

C．设小球落地时速度与水平方向夹角，位移与水平方向夹角为，则由平抛运动推论可得

故可得

所以A、B两小球到达M点时速度方向一定相同，故C正确。

故选C。

9. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（    ）

A. b卫星转动线速度大于7.9 km/s

B. a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa＞ab＞ac

C. a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Ta＝Tc>Tb

D. 在b、c中，b的线速度大

【答案】CD

【解析】

【详解】A．b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，根据万有引力定律有

解得

又

可得

与第一宇宙速度大小相同，即

故A错误；

B．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以

根据

c的向心加速度大于a的向心加速度，根据

a=

得b的向心加速度大于c的向心加速度，即

故B错误；

C．卫星c为地球同步卫星，所以

根据

得c的周期大于b的周期，即

故C正确；

D．在b、c中，根据

v=

可知b的线速度比c的线速度大，故D正确。

故选CD。

10. 如图所示，一个倾角为θ=30°的光滑斜面固定在水平面上，不可伸长的轻绳一端固定在斜面上的O点，另一端系一个质量为m的小球（可视为质点），绳长为L，在O点沿斜面向下处的P点钉一枚与斜面垂直的钉子。现将小球拉起，使轻绳与斜面平行且在水平方向上伸直，由静止释放，小球绕O点转动90˚时绳与钉子相碰。已知重力加速度大小为g，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法中正确的是（    ）

A. 绳碰到钉子前瞬间，小球的线速度为，且碰后瞬间线速度大小不变

B. 绳碰到钉子前瞬间，小球受到的拉力为，且碰后瞬间绳的拉力突然增大

C. 绳碰到钉子后，小球绕P点做圆周运动可恰好到达最高点O点

D. 若将钉钉子的位置P点沿斜面向下移动，OP距离越大，绳碰到钉子后瞬间受到的拉力越大

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．从释放到绳碰到钉子前瞬间，由动能定理得

解得

且碰后瞬间线速度大小不变，故A正确；

B．绳碰到钉子前瞬间，由合力提供向心力得

解得

碰后，圆周运动半径变为，则

变大，故B正确；

C．从释放到小球绕P点做圆周运动运动到最高点，由动能定理得

解得

若小球绕P点恰好到达最高点，有

解得

故C错误；

D．若将钉钉子的位置P点沿斜面向下移动，OP距离越大，绳碰到钉子后瞬间线速度大小不变，圆周运动半径变小，有

则拉力越大，故D正确。

故选ABD

11. 四个点电荷位于正方形四个角上，电荷量及其附近的电场线分布如图所示。ab、cd分别是正方形两组对边的中垂线，O为中垂线的交点，P、Q为ab上的两点且关于O点对称，M点为cd上一点，OP>OM，N点为Q左下方的点。则（　　  ）

A. P点的电场强度比N点的大

B. P点的电势比N点的高

C. OP两点间的电势差大于OM间的电势差

D. 一带正电的试探电荷在M点的电势能比在N点大

【答案】BD

【解析】

【详解】A．电场线越密集的地方电场强度越大，P点的电场强度比N点的小，故A错误；

B．由题意可知，ab为电势为零的等势线，即P点电势为零，沿着电场线方向，电势逐渐降低可知，N点电势小于零，故P点的电势比N点的高，故B正确；

C．ab、cd为电势为零的等势线，由题意可知，OP两点间的电势差大于OM间的电势差相等，且都为零，故C错误；

D．由上述分析可知，M点电势能为零，N点电势能为负，所以一带正电的试探电荷在M点的电势能比在N点大，故D正确。

故选BD。

12. 如图所示，滑块2套在光滑的竖直杆上，并通过轻绳绕过光滑定滑轮连接物块1，物块1与一轻质弹簧连接在一起，轻质弹簧另一端固定在地面上，物块1和滑块2均可看作质点开始时用手托住滑块2，使绳子刚好伸直处于水平位置，但无张力，此时弹簧的压缩量为d。现将滑块2从A处由静止释放，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，此时物块1还没有到达滑轮位置。已知滑轮与杆的水平距离为3d，A、C间距离为4d。不计滑轮质量、大小及与轻绳之间的摩擦。下列说法正确的是（　　）

A. 滑块2经过B处时的加速度等于零

B. 滑块2下滑过程中，物块1和滑块2组成的系统机械能守恒

C. 物块1和滑块2的质量之比为2:1

D. 若滑块2的质量增加一倍，其它条件不变，仍让滑块2由A处从静止滑到C处，滑块2到达C处时，物块1和滑块2的速度之比为3：4

【答案】AC

【解析】

【详解】A．滑块2经过B处时速度最大，其加速度为0，故A正确；

B．滑块2下滑过程中，对物块1和滑块2组成的系统有弹簧弹力对其做负功，机械能不守恒，故B错误；

C．物块1静止时，弹簧的压缩量

当A下滑到C点时，物块1上升的高度为

则当滑块2到达C时弹簧伸长的长度为d，此时弹簧的弹性势能等于物块1静止时的弹性势能对于A与B及弹簧组成的系统，由机械能守恒定律应有

解得

故C正确；

D．根据物块1和滑块2沿绳子方向的分速度大小相等，则得

其中

则得滑块2到达C处时，物块1和滑块2的速度之比

故D错误。

故选AC。

二、实验题(共2小题，第13题8分，第14题10分，共18分)

13. 《研究平抛运动》的实验装置如图（甲）所示。

（1）为减少空气阻力对小球的影响，应选择的小球是______；

A．实心小铁球             B．实心小木球

C．空心小铁球             D．以上三种球都可以

（2）用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出；同时B球被松开，做自由落体运动。把这个装置放在不同高度进行实验，结果两小球总是同时落地：这个实验说明了A球______；

A．水平方向的分运动是匀速直线运动      

B．水平方向的分运动是匀加速直线运动

C．竖直方向的分运动是自由落体运动     

D．竖直方向的分运动是匀速直线运动

（3）某同学描出了的小钢球做平抛运动的轨迹如图乙所示。他以抛出点为坐标原点O，取水平向右为x轴，竖直向下为y轴，在轨迹上取两点和，且使，若测量发现为______，则说明小钢球在水平方向做匀速直线运动；

（4）另一个同学研究物体做平抛运动的规律，他以的水平初速度抛出一小球，如图丙所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度，如果取，则物体抛出的水平速度为______。

【答案】    ①. A    ②. C    ③. 1：2    ④. 2

【解析】

【详解】（1）[1]为减少空气阻力对小球的影响，应该使得小球质量相同情况下体积尽可能的小，即小球的密度大。

故选A。

（2）[2]A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两小球总是同时落地，说明A球在竖直方向也是做自由落体运动。

故选C。

（3）[3]A球做平抛运动，在竖直方向有

若水平方向做匀速直线运动，则有

由题意可得

（4）[4]记拍照的时间间隔为t，由上述分析可知，水平方向做匀速运动，由图可得

竖直方向做匀加速运动，根据题意有

联立解得

14. 用如图所示的实验装置验证质量分别为、的物体A、B组成的系统机械能守恒。物体B从高处由静止开始下落，物体A上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量来验证机械能是否守恒。如图所示是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图所示。已知，。（打点计时器打点周期为0.02s，g取）

（1）在纸带上打下计数点5时，B的速度v＝______m/s（结果保留三位有效数字）。

（2）在打0~5点的过程中系统动能的增加量______J，系统重力势能的减少量______J，（结果保留三位有效数字）由此得出的结论是在误差允许范围内，A、B组成的系统机械能守恒。

（3）若某同学作出图像如图所示，其斜率为k，写出计算当地重力加速度g的表达式______（用k、、表示），并计算出当地的实际重力加速度g＝______。

【答案】    ①. 2.40    ②. 0.576    ③. 0.600    ④.     ⑤. 9.70

【解析】

【详解】（1）[1]在纸带上打下计数点5时，B的速度

（2）[2]在打0~5点的过程中系统动能的增加量

[3]系统重力势能的减少量

（3）[4]因为

整理得

所以图像的斜率

所以

[5] 当地的实际重力加速度

三、计算题（第15题6分，第16题8分，第17题8分，第18题12分，共34分 ）

15. 图1是某游乐场中水上过山车的实物图片，图2是其原理示意图。在原理图中半径为R=8m的圆形轨道固定在离水面高h=3.2m的水平平台上，圆轨道与水平平台相切于A点，A、B分别为圆形轨道的最低点和最高点。过山车（实际是一艘带轮子的气垫小船，可视作质点）高速行驶，先后会通过多个圆形轨道，然后从A点离开圆轨道而进入光滑的水平轨道AC，最后从C点水平飞出落入水中，整个过程刺激惊险，受到很多年轻人的喜爱。已知水面宽度为s=12m，假设运动中不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，结果可保留根号。

（1）若过山车恰好能通过圆形轨道的最高点B，则其在B点的速度为多大？

（2）为使过山车安全落入水中，则过山车在C点的最大速度为多少？

【答案】（1）；（2）15m/s

【解析】

【详解】（1）过山车恰好过最高点时，只受重力，有

则

（2）离开C点后做平抛运动，由，解得运动时间为

故最大速度为

16. 如图所示，平行板M和N之间有匀强电场，N板接地，A、B、C是电场中的三点，其中A点距离N板1cm。已知电量为的正电荷在B点时受到的电场力，将该电荷从B点移到C点电场力做功为，求：

（1）B、C间的电势差；

（2）匀强电场的电场强度E；

（3）该电荷放在A点时具有的电势能。

【答案】（1）20V；（2）40N/C，竖直向上；（3）-0.8J

【解析】

【详解】（1）把电荷从B点移到C点电场力做功为

解得

（2）匀强电场的电场强度大小为

由于把正电荷从B点移到C点电场力做正功，故场强方向竖直向上。

（3）由于N板接地，电势为零，故该电荷放在A点时具有的电势能为

其中为A点到N板的距离，代入数据解得

Ep=-08J

17. 如图所示为马戏团的猴子表演杂技示意图。平台上质量为5kg的猴子（可视为质点）从平台边缘A点抓住长l=0.8m水平绳的末端，由静止开始绕绳的另一个固定端O点做圆周运动，运动至O点正下方B点时松开绳子，之后做平抛运动。在B点右侧平地上固定一个倾角为37°的斜面滑梯CD，猴子做平抛运动至斜面的最高点C时的速度方向恰好沿斜面方向。已知，不计空气阻力，求：（g取10m/s2）

（1）猴子刚运动到B点且绳子还未脱手时，其对绳子的拉力；

（2）猴子从B点运动到C点的时间以及B、C两点间的水平距离。

【答案】（1）150N，方向竖直向下；（2）1.2m

【解析】

【详解】（1）猴子从A点到B点由动能定理得

解得

设在B点时猴子所受的拉力为F，由牛顿第二定律得

解得

由牛顿第三定律得，猴子拉绳的力等于绳拉猴子的力，即大小为150N，方向竖直向下。

（2）据题得，猴子到达C点时竖直分速度

平抛时间

BC间的水平距离

18. 如图所示，在水平面上有一弹簧，其左端与墙壁相连，O点为弹簧原长位置，O点左侧水平面光滑，水平段OP长L=1m，P点右侧一与水平方向成的足够长的传送带与水平面在P点平滑连接，皮带轮逆时针转动速率为3m/s，一质量为1kg可视为质点的物块A压缩弹簧（与弹簧不栓接），使弹簧获得弹性势能，物块与OP段动摩擦因数，另一与A完全相同的物块B停在P点，B与传送带的动摩擦因数，传送带足够长，A与B的碰撞时间不计，碰后A.B交换速度，重力加速度，现释放A，求：

（1）物块A.B第一次碰撞前瞬间，A的速度

（2）从A.B第一次碰撞后到第二次碰撞前，B与传送带之间由于摩擦而产生的热量

（3）A.B能够碰撞的总次数

【答案】（1）；（2）；（3）6次

【解析】

【详解】（1）设物块质量为m，A与B第一次碰前的速度为，则：

解得：

（2）设A.B第一次碰撞后速度分别为，则，

碰后B沿传送带向上匀减速运动直至速度为零，加速度大小设为，

则

解得

运动的时间

位移

此过程相对运动路程

此后B反向加速，加速度仍为，与传送带共速后匀速运动直至与A再次碰撞，

加速时间为

位移为

此过程相对运动路程

全过程生热

（3）B与A第二次碰撞，两者速度再次互换，此后A向左运动再返回与B碰撞，B沿传送带向上运动再次返回，每次碰后到再次碰前速率相等，重复这一过程直至两者不再碰撞．则对A.B和弹簧组成的系统，从第二次碰撞后到不再碰撞

解得第二次碰撞后重复的过程数为n=2.25，所以碰撞总次数为

N=2+2n=6.5=6次（取整数）