2022-2023学年江苏省泰州中学高一下学期期中考试 物理 Word版含解析

江苏省泰州中学2022—2023学年度第二学期期中考试

高一物理试题

注意事项：

1.本试卷共分两部分，Ⅰ为选择题，Ⅱ为非选择题。

2.所有试题的答案均填写在答题纸上，答案写在试卷上的无效。

一、单项选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 库仑提出在电荷的周围存在着由它产生的静电场

B. 爱因斯坦的相对论指出真空中的光速在不同惯性参考系中大小都是相同的

C. 胡克等人证明：如果行星的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成正比

D. 密立根通过实验发现：雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷

【答案】B

【解析】

【详解】A．法拉第提出在电荷的周围存在着由它产生的静电场，A错误；

B．爱因斯坦的相对论指出真空中的光速在不同惯性参考系中大小都是相同的，即光速不变原理，B正确；

C．胡克等人证明：如果行星的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比，C错误；

D．富兰克林通过实验发现：雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷，D错误。

故选B。

2. 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】ABD．将带负电的金属球靠近不带电的验电器，由于静电感应，验电器上端带正电，验电器的箔片带负电，故B正确，AD错误；

C．将带正电的金属球靠近不带电的验电器，由于静电感应，验电器上端带负电，验电器的箔片带正电，故C错误。

故选B。

3. 关于静电的防止和应用的事例中，不正确的是（　　）

A. 静电除尘器是利用静电把灰尘吸附在电极上的装置

B. 地毯编织时，在地毯中夹进一些导电纤维，防止静电积累

C. 飞机飞行时与空气摩擦，机身会带静电，着陆时导电橡胶轮胎会把静电导走

D. 油罐车在运输过程中会带静电，为避免电荷越积越多，油罐车应与地面绝缘

【答案】D

【解析】

【详解】A．静电除尘器是利用静电把灰尘吸附在电极上的装置，A正确，不符合题意；

B．地毯编织时，在地毯中夹进一些导电纤维，防止静电积累，B正确，不符合题意；

C．飞机飞行时与空气摩擦，机身会带静电，着陆时导电橡胶轮胎会把静电导走，C正确，不符合题意；

D．油罐车在运输过程中会带静电，为避免电荷越积越多，油罐车应及时将静电导走才能防止静电带来的危害，D错误，符合题意。

故选D。

4. 下列对天体的认识正确的是（　　）

A. 由可知，两物体间距离减小时，它们间的引力增大，距离趋于零时，万有引力无限大

B. 开普勒行星运动三定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动

C. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用

D. 根据开普勒第二定律可知，行星在近日点的速度小于在远日点的速度

【答案】B

【解析】

【详解】A．当两物体之间的距离趋于零时，万有引力定律不再适用，故A错误。

B．开普勒行星运动三定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故B正确。

C．宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于其与地球间的万有引力全部用来提供做圆周运动的向心力，故C错误。

D．开普勒第二定律指出，当行星绕太阳运动时，在相等的时间内，其与太阳的连线扫过的面积相等。由此可知，行星在近日点的速度大于在远日点的速度，故D错误。

故选B。

5. 如图所示，A、B、C、D是处于真空中的正四面体结构的四个顶点，在A点和B点固定等量异种点电荷，则C、D两点（　　）

A. 电场强度大小不同，方向不同

B. 电场强度大小不同，方向相同

C电场强度大小相同，方向不同

D. 电场强度大小相同，方向相同

【答案】D

【解析】

【详解】等量异种电荷形成的电场，垂直于两电荷连线的中垂面是一等势面，而由几何关系可知，C、D恰好都处于该等势面上，而电场中某点的电场线一定垂直于该点所处的等势面，而该点的电场强度又一定沿着该点电场线的方向，则可知C、D两点的电场强度都与该等势面垂直，方向都平行于AB的连线且指向负电荷一边，由几何关系可知C、D两点到A、B两电荷的距离都相等，则可知电场强度大小相等，因此C、D两点的电场强度大小相同，方向相同。

故选D。

6. 由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比定律，因此引力场和电场之间有许多相似的性质，在处理问题时可以将它们进行类比，例如电场中反应各点电场强度的物理量是电场强度，其定义式为，在引力场中可以用一个类似的物理量来反应各点引力场的强弱，设地球质量为M，半径为R，地球表面处重力加速度为g，引力常量为G，如果一个质量为m的物体位于距离地心2R处的某点，则下列表达式中能反应该点引力场强弱的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】BCD．类比可得引力场强弱公式为

所以位于距离地心2R处的某点的引力场强度为

故BCD错误；

A．物体在地球表面附近有

可得

故A正确。

故选A。

7. 如图所示，带电球C置于铁架台旁，系在绝缘丝线上的带电小球A挂在铁架台的P点。小球A静止时与带电球C处于同一水平线上，与带电球C的距离为r，丝线与竖直方向的夹角为。已知A球的质量为m，电荷量为，重力加速度为g静电力常量为k，两球可视为点电荷，则带电球C在小球A所在处产生的电场的场强的大小和带电球C所带的电荷量Q分别为（　　）

A. ，

B. ，

C. ，

D. ，

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】小球A受力如图所示

根据平衡条件可知

电场强度的定义式

带电球C在小球A所在处产生电场的场强

方向水平向左

根据库仑定律

解得

故选D

8. 如图所示，卫星先后在近地圆轨道l、椭圆形的转移轨道2和同步轨道3上运动，轨道1、2相切于点，2、3相切于点，则卫星在下列非点火状态下的比较正确的是（　　）

A. 在轨道2上运行的周期大于在轨道3上运行的周期

B. 在轨道l上点的速度大于在轨道2上点的速度

C. 在轨道l上点的速度大于在轨道2上点的速度

D. 在轨道2上点的加速度大于在轨道3上点的加速度

【答案】C

【解析】

【详解】D．根据牛顿第二定律有

解得

在轨道2上点的r与在轨道3上点的r相同，因此在轨道2上点的加速度等于在轨道3上点的加速度，选项D错误；

A．根据开普勒第三定律有

由题意知

所以

即卫星在轨道2上运行的周期小于在轨道3上运行的周期，选项A错误；

B．卫星从轨道l上点进入轨道2需要加速，因此卫星在轨道l上点的速度小于在轨道2上点的速度，选项B错误；

C．根据牛顿第二定律有

解得

由题意知

所以

卫星从轨道2上Q点进入轨道3需要加速，因此有

所以

即卫星在轨道l上点的速度大于在轨道2上点的速度，选项C正确。

故选C。

9. 如图所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动，监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图所示，取，则（　　）

A. 物体的质量为0.5kg

B. 这3s内物体克服摩擦力做的功

C. 第1.5s时推力F的功率为1.5W

D. 后2s内推力F做功的平均功率

【答案】A

【解析】

【详解】A． 2～3s物体做匀速直线运动，摩擦力为

1～2s时间内根据牛顿第二定律得

根据图像得

解得

故A正确；

B. 这3s内物体克服摩擦力做的功为

故B错误；

C. 第1.5s时推力F的功率为

故C错误；

D. 后2s内推力F做功的平均功率

解得

故D错误。

故选A。

10. 跳伞员跳伞过程中，打开伞前可看做自由落体运动，打开伞后空气阻力与速度平方成正比，此过程人先减速下降，最后匀速下落。下列关于人的下落速度重力势能、动能、机械能随下落时间或下落高度的关系图像可能正确的是（）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．开始阶段做自由落体运动，速度随时间均匀增加；开伞后先做减速运动，空气阻力与速度平方成正比，则加速度满足

则加速度随时间逐渐减小，v-t图线是斜率逐渐减小，阻力随速度减小到与重力大小相等时做匀速运动，故A错误；

B．开始下落阶段做自由落体运动，则

可知此过程中EP-h图像为直线，故B错误；

C．开始下落阶段做自由落体运动，动能等于减小的重力势能，即

则Ek-h为直线；在开始减速后的过程中

由于阻力随速度逐渐减小，所以Ek-h图像的斜率逐渐减小，阻力减小到与重力大小相等时做匀速运动，动能不变，故C错误；

D．开始阶段做自由落体运动，机械能不变；然后打开伞后，由于受阻力作用机械能逐渐减小

由于打开伞后做减速运动，E-h图像斜率减小；最后匀速下落阶段机械能仍不断均匀减小，故D正确。

故选D。

二、非选择题：共5题。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

11. 某同学用如图所示实验装置“验证机械能守恒定律”，主要实验步骤如下：

a．测出遮光条的宽度为，钩码的质量为，滑块（含遮光条）的质量为；

b．将气垫导轨放在水平桌面上，调节调节旋钮将气垫导轨调至水平；

c．撤去光电门2，将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门1的距离l。

d．静止释放滑块，记录遮光条通过光电门1的时间；

e．改变滑块的释放位置，重复步骤c、d得到多组实验数据。

f．……

据此回答下列问题：

（1）在步骤b中，该同学在光电门1的右侧向左轻推滑块，发现遮光条通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，他应调节左侧调节旋钮将轨道左端适当_______（选填“调高”或“调低”）；

（2）在某次实验中，测得遮光条到光电门1的距离，遮光条通过光电门的时间，则滑块通过光电1时的速度大小为_______。钩码和滑块（含遮光条）组成的系统减少的重力势能为_______J，增加的动能为_______J；（取重力加速度，计算结果均保留3位有效数字）

（3）为了减小偶然误差，另一同学认为可以在坐标纸上作出______图像（填下列选项前的字母代号），若所得图像是一条过坐标原点的直线，且图线的斜率为______（用M、m、g、d表示），也可以验证钩码和滑块（含遮光条）组成的系统机械能守恒。

A．     B．     C．     D．

【答案】    ①. 调高    ②. 1.56    ③. 0.490    ④. 0.487    ⑤. D    ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1]该同学在光电门1的右侧向左轻推滑块，发现遮光条通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明滑块做加速运动，即气垫导轨左端低，右端高，他应调节左侧调节旋钮将轨道左端适当调高。

（2）[2]滑块通过光电1时的速度大小为

[3]钩码和滑块（含遮光条）组成的系统减少的重力势能为

[4]增加的动能为

（3）[5]若钩码和滑块（含遮光条）组成的系统机械能守恒，则有

又

整理，可得

为了减小偶然误差，另一同学认为可以在坐标纸上作出。

故选D。

[6]若所得图像是一条过坐标原点的直线，且图线的斜率为

12. 在2049年的某一天，一位航天员乘坐中国航天集团的飞行器，成功的降落火星上，他在离火星地面表面高h（h远小于火星的半径）处无初速释放一小球，认为小球在火星表面做初速度为零的匀加速直线运动，即火星上的自由落体运动，并测得小球落地时速度为v（不计阻力），已知引力常量为G，火星半径为R，他出了下列两个问题，请你利用学过的知识解答：

（1）求火星表面的重力加速度g；

（2）求火星的质量M。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设火星表面的重力加速度为g，由题意根据运动学规律有

解得

（2）设火星的质量为M，则在火星表面一质量为m的物体所受的重力近似等于万有引力，即

联立解得

13. 如图甲所示，两个等量正电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、O三点。一个带电量大小为、质量为的小物块从A点静止释放，其运动的图像如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大（图中标出了该切线），则：

（1）判断小物块带电性质，B点为中垂线上电场强度最大点，求该点场强大小；

（2）求小物块从A到O电场所做的功。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小物块带负电，图像中B点斜率最大，则小物块的加速度最大，为

B点场强大小为

（2）O点为等量正电荷连线中点，小物块在该点所受电场力为零，加速度为零，故速度最大，大小为

小物块从A点静止释放，由动能定理得

解得

14. 某学习小组通过质量为m的电动玩具小车在水平面上的运动来研究功率问题。小车刚达到额定功率开始计时，且此后小车功率不变，小车的图像如图甲所示，时刻小车的速度达到最大速度的四分之三，小车速度由增加到最大值的过程中，小车的牵引力与速度的关系图像如图乙所示，且图线是双曲线的一部分（即反比例图像），运动过程中小车所受阻力恒定，求：

（1）电动玩具小车的最大速度；

（2）时刻，电动玩具小车的加速度大小；

（3）时间内，电动玩具小车运动的位移大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由题图乙可知，当小车的速度为时，牵引力为，根据题意可知，额定功率为

由题图乙可知，小车速度最大时，牵引力为，可得

解得

（2）小车速度不变时，小车的牵引力等于阻力

在时刻，小车的速度为

则此时的牵引力为

根据牛顿第二定律有

解得

（3）时间内，根据动能定理有

因为

解得

15. 如图为杂技演员进行摩托车表演的轨道，它由倾斜直线轨道、圆弧形轨道、半圆形轨道、水平轨道组成，已知轨道的倾角，A、B间高度差，轨道的半径，轨道的半径，轨道最低点C距水平地面高度差，在轨道上运动时摩托车（含人）受到的阻力为正压力的0.2倍，其余阻力均不计。表演者从A点驾驶摩托车由静止开始沿轨道运动，接着沿轨道运动，然后从F点离开轨道，最后落到地面上的G点。已知摩托车功率P恒为，发动机工作时间由表演者控制，表演者与摩托车总质量，表演者与摩托车可视为质点。

（1）某次表演中，通过C点时摩托车对轨道的压力为，求经过C点的速度；

（2）满足（1）中的条件下，求摩托车发动机的工作时间t；

（3）已知“受力因子k”等于表演者与摩托车整体承受的压力除以整体的重力，在条件下表演者是安全的，求能在安全完成完整表演的情况下，表演者落点G点与F点的水平距离的可能值。

【答案】（1）；（2）1.12s；（3）最小值，最大值

【解析】

【分析】

【详解】（1）由牛顿第二定律知

得

（2）从A到C运动过程中，由动能定理

其中

代入得

（3）要使表演者能完整的运动，临界条件是能恰好经过D点，经过D点的最小速度满足

即

由机械能守恒得通过E点的最小速度

注意到小圆半径小于大圆半径，故最小速度由大圆半径决定

要保证表演者安全，其受到的最大压力

可判断得经过E点时，恰好为最大压力值，则

可得

此情形下经过C点速度为，由机械能守恒

得

对C点压力为

得

说明上述判断正确.

由上可得，经过E点的速度最大值为

最小值

由平抛知识，落地时间

水平位移

代入两个临界速度，得水平位移最大值

最小值