2021-2022学年江苏省南通市高一（下）期末质量监测物理试题含解析

  2021~2022学年（下）高一期末质量监测物理试卷

注意事项

考生在答题前请认真阅读本注意项及各题答题要求

1.本试卷共6页。包括单项选择题（第1题~第10题，共40分）、简答题（第11题~15题，共60分）。本次考试满分100分，考试时间为75分钟。考试结束后，请将答题卡交回。

2.答题前，请务必将自己的姓名、考试号等用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上。

3.请认真核对答题卡表头规定填写或填涂的项目是否准确。

4.作答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置作答一律无效。作答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。

1. 如图所示，a、b两带电小球质量都是m，a与悬点间用一根绝缘细线连接，系统处于静止状态，已知重力加速度为g，整个过程中不漏电。则（　　）

A. 绝缘细线的张力大小等于2mg B. a、b两球可能带同种电荷

C. a的电荷量一定大于b的电荷量 D. 剪断细线瞬时b球的加速度为g

【答案】A

【解析】

【详解】A．以a、b两带电小球整体作为研究对象，根据平衡条件可知，绳子拉力

故A正确；

B．以b带电小球作为研究对象，由平衡条件可知，球对球的库仑力竖直向上，可知库仑力表现为吸引，a、b两球带异种电荷，故B错误；

C．由题意仅可得出两小球间库仑力大小为，无法判断、两球的所带的电量，故C错误；

D．剪断细线瞬时库仑力大小不变，所以受力情况不变，处于平衡状态，加速度为零。故D错误。

故选A。

2. 如图所示的图像中，直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线表示某电阻R的电压与电流的关系图线，虚线为交点处曲线的切线。现把该电源和电阻R连接成闭合电路，则电源的内阻r、电阻R、电源的输出功率P及电源的效率η分别为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．由电源的图像可知电源内阻

故A错误；

BC．由图可知，电源和电阻R连接成闭合电路的工作电压为3V，电流为1.5A，则电阻和电源的输出功率分别为

故BC错误；

D．电源的效率

故D正确。

故选D。

3. 如图所示，某卫星绕地球做椭圆轨道运动，轨道的半长轴为a，卫星运行周期为T，卫星在近地点A处的速度为v、与地球中心距离为b，卫星质量为m，地球质量为M，万有引力常量为G。则（　　）

A. 卫星经过A点时的速度最小 B. 卫星从A到C的过程中机械能保持不变

C. 与地球和卫星的质量都有关 D. 卫星在A处满足关系

【答案】B

【解析】

【详解】A．由开普勒第二定律可知，卫星经过A点时的速度最大，A错误；

B．卫星从A到C的过程中只有万有引力做功机械能保持不变，B正确；

C．由开普勒第三定律可知，只与地球质量有关，C错误；

D．卫星在A处时做离心运动，应满足

D错误；

故选B。

4. 空心球形导体壳内放置一正点电荷，球壳内、外电场线分布如图所示。a点位于球壳内，b、c两点分别位于球壳的内、外表面。a、b、c三点电势分别为、、，则（　　）

A. b点的场强方向与球壳内表面相切，且

B. b点的场强方向与球壳内表面相切，且

C. b点的场强方向沿该点半径方向，且

D. b点的场强方向沿该点半径方向，且

【答案】D

【解析】

【详解】处于电场中的导体是一个等势体，因此b点电势和c点电势相等，沿着电场线方向电势逐渐降低，可知

电场线方向垂直等势面，结合几何关系可知b点的场强方向沿该点半径方向，故D正确，ABC错误。

故选D。

5. 如图所示，a、b两点对称分布在均匀带电塑料薄板的两侧，一固定带正电的点电荷q在a、b的连线上，已知a点的电场强度方向水平向右，则下列说法中正确的是（　　）

A. 塑料薄板带正电 B. a点的电势低于b点的电势

C. b点的电场强度方向也可能向右 D. 塑料薄板表面处的电场方向都与薄板表面垂直

【答案】B

【解析】

【详解】A．正电荷q在a点的场强水平向左，而a点的合场强水平向右，说明带电塑料薄板在a点的场强水平向右，可知塑料薄板带负电，A错误；

C．由对称性可知，带电塑料薄板在b点的场强水平向左，正电荷q在b点的场强也水平向左，故b点的合场强方向水平向左，C错误；

B．若只有带电塑料薄板，据对称性可知，a、b两点电势相等，正电荷q左侧电场线向左，沿电场线方向电势降低，可知a点的电势低于b点的电势，B正确；

D．只有处于静电平衡的导体表面处的电场方向与表面垂直，而塑料薄板不是导体，D错误。

故选B。

6. 2022年6月5日，神舟十四号载人飞船点火发射，将3位航天员送入“天宫”空间站。空间站距离地表约400km，载入飞船首先到达距离空间站下方约200m的“停泊点”（飞船相对于空间站静止）位置，然后调整姿态，沿径向与空间站自主交会对接。下列说法中正确的是（　　）

A. 载人飞船在“停泊点”位置的动能大于空间站的动能

B. 径向交会过程中，飞船与空间站绕地球的角速度相同

C. 径向交会过程中，飞船与空间站绕地球的线速度相同

D. 径向交会过程中，宇航员刘洋的加速度为零

【答案】B

【解析】

【详解】A．飞船相对于空间站静止，则飞船与空间站具有相同的角速度，而飞船轨道半径较小，线速度较小，但由于飞船与空间站的质量关系未知，故无法比较他们的动能大小，A错误；

B．径向交会过程中，地球、飞船、空间站始终在一条直线上，飞船与空间站绕地球的角速度相同，B正确；

C．径向交会过程中，飞船绕地球的线速度较小，C错误；

D．径向交会过程中，宇航员随飞船做匀速圆周运动，具有向心加速度，D错误。

故选B。

7. 如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，为定值电阻，闭合开关S，增大可变电阻R的阻值，电压表、电流表示数变化量的绝对值分别为、，则在电阻R增大的过程中（　　）

A. 两电表的示数都变大 B. 电容器支路中有向右的电流

C. 电流表的示数大于电阻R中的电流 D. 与的比值增大

【答案】C

【解析】

详解】电阻R增大，电阻中总电阻减小，则电路中电流减小，根据

可知路端电压增大，根据

可知两端电压减小，则电阻两端电压变大，电压表示数变大，根据

可知电容器极板上所带电荷量变大，电容器充电，则电容器支路中有向左的电流，可知电流表示数示数大于电阻R中的电流，电容器充电完成相当于断路，电容器充电过程中，电容器等效为电阻，阻值变小，则相当于与电容器并联部分电路电阻变小，则与的比值变小，故C正确，ABD错误。

故选C。

8. 探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系实验电路，如图所示，C1、C2是两个完全相同的电容器，开始不带电，单刀双掷开关S1和开关S2都处于断开状态，实验过程如下：开关S1先接1，再接2，然后断开S1且闭合S2，断开S2且S1接2，…每次操作稳定后数字电压表V示数为U1、U2、U3、U4。则下列说法中正确的是（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】A

【解析】

【详解】开关S1先接1，电源对电容C1充电，两端电压为U1，再接2，两电容并联，总电荷量不变，相当于增大横截面积，由

，

可知，总的电容变为原来2倍，电压变为原来，即

然后断开S1，电容C1的电荷量是原来的一半，闭合S2，电容C2的电荷量被中和，电容C1在电容不变的情况下，电压变为最初的一半，即

断开S2且S1接2，同理可知

只有A选项内容完全正确。

故选A。

9. 如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，O是圆心，虚线OC水平。两个质量均为m的小球a、b套在圆环上，两球之间用轻杆相连，从图示位置由静止释放，已知重力加速度为g。则（　　）

A. 运动过程中轻杆对b球始终是推力

B. 运动过程中b球的最大速度为

C. 若要使a、b两球做完整的圆周运动，给a球的初速度至少为

D. 若要使a、b两球做完整的圆周运动，给a球的初速度至少为

【答案】AC

【解析】

【详解】A B．对两球和杆组成的系统，只有重力做功，则系统的机械能守恒，当杆在最低水平位置时，系统的重力势能最小，则速度最大；

根据系统机械能守恒定律得

解得A、B两球的速度达的最大值为

b球运动到最低点时，系统减小的重力势能为mgR，由机械能守恒定律可知，

（2m）v2=mgR

解得

从开始下落到b球运动到最低点，对b用动能定理

解得

可知杆对b为推力；

从b球运动到最低点到杆在最低水平位置时，对b球由动能定理

解得

可知杆对b也为推力；

杆从该水平位置运动到右侧竖直位置，对b球由动能定理

可知杆对b也为推力；同理杆从右侧竖直位置回到左侧竖直位置时，杆上的作用力始终也是推力，则选项A正确，B错误。

CD．若要使a、b两球做完整的圆周运动，则杆在最高点水平位置时速度至少为零，则由机械能守恒可知

解得

选项C正确，D错误；

故选AC。

10. 某物体由静止释放，下落过程中物体所受空气阻力与速度大小成正比。取水平地面为重力零势能面，在物体下落过程中，加速度a、机械能E随时间t变化，动能Ek、重力的瞬时功率P随下落高度h变化的关系图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．由牛顿第二定律可得

解得

随着速度v的增大，加速度a减小，物体做加速度减小的加速运动，a-t图像的斜率为

随着加速度a减小，a-t图像斜率绝对值减小，所以a-t图像应是曲线，A错误；

C．由动能定理可得

mgh-fh=Ek-0

即

Ek=(mg-kv)h

随着速度v的增大，Ek-h图像的斜率减小，C错误；

B．机械能的变化量等于克服阻力做的功，随着物体的不断下降，机械能始终在减少，不会出现刚开始一段时间机械能保持不变，B错误；

D．重力的瞬时功率P可表示为

物体做加速度减小的加速运动，当时加速度为零，速度达到最大，可知重力的瞬时功率先增大（图像斜率减小）后保持不变，D正确。

故选D。

二、非选择题：共5题，共60分。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. 在温度为25℃时，合格纯净水的电阻率。现检测某品牌纯净水，将采集的水样注满绝缘性能良好的圆柱形容器，容器两端用金属圆片电极密封，测得该容器两电极间长度为5.0cm，内径圆面积为50cm2除待测水样Rx外，实验室还提供如下器材：

A．电流表A（量程0~600μA，内阻约为100Ω）

B．电压表V（量程0~3V，内阻为5kΩ）

C．滑动变阻器R1，阻值范围0~20Ω，允许的最大电流2A

D．滑动变阻器R2，阻值范围0~100kΩ，允许的最大电流0.5A

E．电阻箱R3

F．电源E（电动势为6V，内阻约2Ω）

G．开关和导线若干；

（1）要将电压表V量程扩大为原来的2倍，应该将电压表V和电阻箱R3___________联（填“串”、“并”），并把电阻箱R3的阻值调为___________Ω；

（2）先用多用电表粗测容器内水样的电阻。一多用电表正确测量了一个19.0Ω的电阻，表盘如图甲所示。现用该表粗测水样电阻，在用红、黑表笔接触容器两端之前，选出必需的步骤，并按操作顺序排列：___________；

A．用螺丝刀调节表盘下中间部位的指针定位螺丝，使表针指向“0”；

B．将红表笔和黑表笔接触；

C．把选择开关旋转到“1k”位置；

D．把选择开关旋转到“100”位置；

E．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点。

（3）按图乙电路测量水样电阻Rx，其中滑动变阻器Rp选择___________（填器材选项代号）；合上开关前滑片位于最___________端（填“左”、“右”）；

（4）将实验中测得的数据，在U-I坐标系中描点连线，结果如图丙所示，则水样的电阻Rx=___________Ω；

（5）根据实验数据，判断该水样是否合格？___________（选填“是”或“否”）。

【答案】    ①. 串    ②. 5000    ③. CBE    ④. C    ⑤. 左    ⑥. 10000    ⑦. 否

【解析】

【详解】（1）[1]改装电压表应该将电压表V和电阻箱R3串联；

[2]串联电阻的阻值为

其中

解得

即应把电阻箱R3的阻值调为；

（2）[3]待测水样电阻约为

故应选用“1k”档，在正确测量了一个19.0Ω的电阻后改用“1k”档时应进行的操作是：把选择开关旋转到“1k”位置；将红表笔和黑表笔接触；调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点；即按操作顺序排列为CBE；

（3）[4]图乙电路中滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器应选用阻值较小的R1，故选C；

[5]闭合开关前应使流过测量电路的电流最小，即合上开关前滑片位于最左端；

（4）[6]水样的电阻为

（5）[7]根据实验数据，该水样的电阻率为

小于合格纯净水的电阻率，故该水样不合格。

12. 如图甲所示，电源电动势E=5V，内阻r=0.5Ω，电阻R1=1.0Ω，R2=3.5Ω，微安表内阻不计，闭合开关S，电路稳定后，求：

（1）电源的输出电流I及路端电压U；

（2）断开S后微安表的示数变化如图乙所示，估算电容器的电容C。

【答案】（1）1A，45V；（2）

【解析】

【详解】（1）闭合开关S，电路稳定后，由闭合电路欧姆定律可得

路端电压为

代入数据解得

，

（2）图线与时间轴所围的面积表示流过微安表的电荷量，即电容器存储的电荷量，可得

稳定后电容器两端电压为

电容器电容为

13. 在平行于纸面的圆形区域ABCD内有匀强电场，圆心为O、半径为R。如图甲所示，动点P从A点沿圆周逆时针运动，θ为PO连线转过的角度，转动过程P所在位置的电势随角度θ的变化如图乙所示。求：

（1）电量为+q的带电粒子在A点处的电势能Ep；

（2）匀强电场的场强大小E。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由题图可知，A点的电势为，电量为+q的带电粒子在A点处的电势能为

（2）PO从角转到角的过程，恰好转过，故圆周上电势最大值与最小值恰好在一条直径上的两点，其连线与电场线平行，可得场强大小为

14. 如图所示，长度为2L的光滑轻质细管与水平面的夹角为θ，可绕竖直轴O1O2转动，两根轻弹簧分别固定在轻管两端，弹簧的原长都是L，劲度系数均为k，两弹簧间栓接一质量为m的小球。已知重力加速度为g，不计空气阻力。

（1）当轻管静止时，每根弹簧的形变量x0；

（2）当轻管绕竖直轴以角速度ω1匀速转动时，两弹簧刚好恢复原长，求ω1；

（3）当轻管从静止开始绕竖直轴转动，转至弹簧的弹性势能与静止时相等。求外界对转动装置所做的功W。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对小球由平衡知识可知

解得

（2）当轻管绕竖直轴以角速度ω1匀速转动时，两弹簧刚好恢复原长，对小球分析可知

解得

（3）当轻管从静止开始绕竖直轴转动，转至弹簧的弹性势能与静止时相等时，此时下边弹簧被拉长x0，上边弹簧被压缩x0，此时小球受弹力大小为

F=2kx0=mgsinθ

方向沿管向下，则

外界对转动装置所做的功

联立解得

15. 如图所示，竖直平面内存在方向相反的两个有界匀强电场，x轴为两电场的交界，电场强度的方向平行于y轴，大小均为，电场的左边界是y轴，右边界与y轴平行，位于x=L处。一质量为m、带电量为q的小球以某初速度从y轴的A点沿水平方向进入电场，A点纵坐标为d1，经偏转后从电场的右侧沿水平方向离开，重力加速度为g，不计空气阻力。

（1）判断粒子的电性；

（2）求小球在下方电场中的竖直方向的最大偏移量d2；

（3）求小球进入电场初速度v0的可能值。

【答案】（1）带正电；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）如果粒子带负电，则进入电场后受到向上电场力，向上偏转，沿纵轴方向速度不可能为零，即不可能沿水平方向离开电场，故粒子应带正电。

（2）小球进入下方磁场时的纵轴速度大小为

当纵轴速度再次减为零时

解得

（3）粒子沿纵轴速度周期性变化，第一次纵轴速度减为零所用时间为

解得

如水平离开电场区域，则有

解得