2022-2023学年河南省许昌市高一（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年河南省许昌市高一（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.  在国际单位制中：长度的单位是米，符号是；力的单位是牛顿，符号是；电势的单位是伏特，符号是；电荷量的单位是库仑，符号是；能量的单位是焦耳，符号是；电容的单位是法拉，符号是。下列属于电场强度的单位是(    )

A.  B.  C.  D.

2.  如图所示，吸附在竖直玻璃上的擦窗工具可视为质点，在竖直玻璃平面内受重力、拉力和摩擦力图中未画出摩擦力和拉力的共同作用，沿图中虚线方向做匀速圆周运动。在擦窗工具沿图中虚线方向由到的运动过程中，下列说法正确的是(    )
 

A. 擦窗工具的线速度大小不断变化 B. 擦窗工具的线速度方向不断变化
C. 擦窗工具的加速度大小不断变化 D. 擦窗工具的加速度方向始终不变

3.  如图所示为某滑雪大跳台轨道局部示意图。运动员从处由静止自由滑下，经过底部、之间圆弧轨道后，从右端处滑出。点为底部圆弧轨道、之间的最低点。在运动过程中，将运动员视为质点并忽略所有阻力。关于运动员在、之间圆弧轨道的运动过程中，下列说法正确的是(    )
 

A. 运动员做匀速圆周运动 B. 运动员在最低点对轨道的压力最小
C. 运动员所受的支持力对运动员做正功 D. 重力对运动员先做正功后做负功

4.  年月日时分，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功软着陆。神舟号返回舱进入大气层一段时间后，逐一打开引导伞、减速伞、主伞，最后启动反冲装置，实现软着陆。对于减速伞打开后返回舱的运动情况，可将其运动简化为竖直方向的直线运动，其图像如图所示。设返回舱在该运动过程中，重力加速度大小不变，返回舱质量不变，下列说法正确的是(    )
 

A. 在时间内，返回舱的重力大小逐渐增大
B. 在时间内，返回舱的重力势能逐渐减小
C. 在时间内，返回舱的动能逐渐增大
D. 在时间内，返回舱的机械能保持不变

5.  如图所示，矩形金属框竖直放置，其中、足够长，且杆光滑，一根轻弹簧一端固定在点，另一端连接一个小球，小球穿过杆，金属框绕轴以角速度匀速转动时，小球相对杆静止于位置，是轴上的一点，且点与位置等高。则下列说法正确的是(    )
 

A. 小球以点为圆心做圆周运动 B. 小球以点为圆心做圆周运动
C. 小球做圆周运动的角速度为 D. 小球做圆周运动的周期为

6.  如图所示是某游乐场过山车的一段简化图，该段过山车由粗糙斜面轨道和圆环轨道组成。假设小球从处由静止释放，沿着斜面轨道运动到点，而后沿圆环轨道内侧运动。则在小球从位置运动到圆环轨道最高点的过程中，下列说法正确的是(    )
 

A. 合外力对小球所做的功等于小球动能的增量
B. 合外力对小球所做的功等于小球机械能的增量
C. 重力对小球所做的功等于“小球与轨道之间由于摩擦而产生的热量”
D. 小球重力势能的减少量等于“小球与轨道之间由于摩擦而产生的热量”

7.  如图所示，一轻质弹簧，下端与固定光滑斜面的底端相连，上端与斜面上的物体相连，处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过光滑轻质定滑轮，一端连接物体，另一端连一轻钩。开始时各段绳子都处于伸直状态，上方的一段绳子与斜面平行。现在挂钩上挂一物体并从静止状态释放，则在物体向下运动的过程中物体不会和滑轮相碰，物体不会和地面相碰，下列说法正确的是(    )
 

A. 物体机械能守恒
B. 物体和组成的系统机械能守恒
C. 物体和轻弹簧组成的系统机械能守恒
D. 物体、物体和轻弹簧三者组成的系统机械能守恒

二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）

8.  如图所示为电容式微小温度传感器的原理示意图，电容器上极板固定，下极板可随被测材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，材料收缩；材料温度升高时，材料膨胀。当被测材料尺度上下发生微小变化时，平行板电容器的电容将发生微小变化。如果测出了平行板电容器的电容变化，就能知道被测材料温度的变化。根据该电容式温度传感器的原理示意图，下列说法正确的是(    )
 

A. 当被测材料的温度降低时，平行板电容器的电容增大
B. 当被测材料的温度升高时，平行板电容器的电容减小
C. 平行板电容器的电容与电容器所带的电荷量、两极板间的电势差均无关
D. 平行板电容器的电容与两极板正对面积、两极板之间的距离均有关

9.  图甲所示，是系外行星“望舒”绕恒星“羲和”公转示意图；图乙所示，是地球绕太阳公转示意图。若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，已知二者的公转轨道半径相等，恒星“羲和”的质量是太阳质量的倍。下列说法正确的是(    )
 

A. “望舒”公转的线速度比地球公转的线速度大
B. “望舒”公转的角速度比地球公转的角速度大
C. “望舒”公转的周期和地球公转的周期相同
D. “望舒”公转的加速度比地球公转的加速度小

10.  如图所示，带等量异种电荷的两金属板、，正对、平行且竖直固定放置。在某一时刻，板中点处的粒子源发射两个速度大小均为的相同粒子，垂直板向右发射的粒子，到达板时的速度大于；平行板向下发射的粒子，刚好从板下端射出。不计粒子重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是(    )
 

A. 板电势高于板电势
B. 两板间的电场方向由指向
C. 两粒子在、间的运动过程中，电场力对两粒子均做正功
D. 两粒子在、间的运动过程中，两粒子的电势能都减少

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

11.  如图甲所示，为用传感器观察电容器放电过程的实验电路图。先使开关与端相连，电源向电容器充电，然后把开关掷向端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的图像，如图乙所示。

在图甲中，开关与端相连，电源向电容器充电后，电容器的上极板带________选填“正”或“负”电；把开关由端掷向端后，电容器通过电阻放电，该放电过程中，通过电阻的电流方向为________选填“向左”或“向右”。

在图乙中，电流随时间变化的图线与纵坐标、横坐标围成的面积的物理意义为________。

12.  某同学用如图所示的实验装置来研究弹簧的弹性势能与弹簧的形变量之间的关系。所用器材包括：气垫导轨、一个滑块上方安装有宽度为的遮光片、两个与计算机相连接的光电门、轻弹簧和若干根细线等。

请根据下列实验步骤完成填空：

开动气泵，调节气垫导轨，把滑块放在气垫导轨光电门的左方某一位置，向右轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________选填“近似相等”或“不相等”时，可认为气垫导轨水平；

用天平测出滑块含遮光片的质量为；

将轻弹簧左端固定在水平气垫导轨的固定挡板上，轻弹簧水平静止不动时，弹簧右端在点。把滑块放在轻弹簧右端点，用细线将滑块和挡板连接，使轻弹簧处于压缩状态，此时滑块位于点；

剪断细线，滑块离开轻弹簧后，沿气垫导轨运动，最后通过光电门，和光电门连接的计算机测量出遮光片经过光电门的遮光时间为，则滑块通过光电门时的速度大小为________；

在遮光片随滑块经过光电门的过程中，利用滑块的质量、遮光片的宽度、滑块经过光电门的遮光时间，根据机械能守恒定律，求出轻弹簧的弹性势能为________；

不断改变滑块的位置、之间的间距不断变化，重复上述步骤、和，记录多次实验数据。若、之间的距离变大，其它条件不变，则和光电门连接的计算机测量出遮光片经过光电门的遮光时间________选填“变大”、“不变”或“变小”。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

13.  地球绕太阳的公转运动可视为匀速圆周运动，太阳围绕银河系中心的公转运动也可视为匀速圆周运动。已知太阳公转周期约为地球公转周期的亿倍，太阳公转轨道半径约为地球公转轨道半径的亿倍。设银河系中所有恒星的质量都集中在银河系中心。请你粗略估计银河系的质量与太阳的质量之比。

14.  如图所示，一半径为、内表面光滑、且绝缘的半球面开口竖直向上，固定在水平面上。在过球心的竖直位置处固定一个点电荷。一电荷量为、质最为的小球在球面内做水平的匀速圆周运动，圆心刚好为，球心到小球运动轨道上任一点的连线与竖直方向的夹角为。已知重力加速度为，静电力常量为。试求：

半球面对小球的支持力大小；

小球在半球面上做圆周运动的线速度大小。

15.  小型轿车的“百公里加速时间”是汽车从静止开始加速到所用的最少时间，它与发动机功率、车体质量、传动机构的匹配等因素有关，是反映汽车性能的重要参数。如图所示，一总质量为的轿车静止在水平地面上，轿车在水平向右的牵引力作用下，由静止开始以额定功率启动、并始终以额定功率行驶。已知轿车所受的阻力是轿车重力的倍，，重力加速度大小为。该轿车的“百公里加速时间”为，该轿车达到速度时，以该速度做匀速直线运动。求：

该轿车的额定功率；

该轿车在“百公里加速时间”内，轿车牵引力做的功；

该轿车在“百公里加速时间”内，轿车的位移大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】由电场强度与电势差的关系得

其中电势差的单位是，距离的单位是，故电场强度的单位的是  ；

由电场强度的定义可知

其中力的单位是，电荷量的单位是，故电场强度的单位的是  。

故选C。

2.【答案】 

【解析】擦窗工具沿图中虚线方向由到的运动过程中，沿图中虚线方向做匀速圆周运动，根据匀速圆周运动的特点，可知擦窗工具的线速度大小不变，方向不断变化，加速度大小不变，方向不断变化。

故选B。

3.【答案】 

【解析】A.经过底部、之间圆弧轨道时，由于受到重力作用，速度大小发生变化，所以运动员不做匀速圆周运动，故A错误；

B.运动员在最低点时，根据牛顿第二定律，有

对轨道的压力等于支持力，在点时速度最大，所以压力最大，故B错误；

C.在、之间圆弧轨道，支持力与速度方向垂直，所以运动员所受的支持力对运动员不做功，故C错误；

D.运动员在、之间圆弧轨道的运动过程中，先向下运动后向上运动，所以重力对运动员先做正功后做负功，故D正确。

故选D。

4.【答案】 

【解析】A.在时间内，返回舱在该运动过程中，重力加速度大小不变，返回舱质量不变，返回舱的重力大小不变，A错误；

B.在时间内，返回舱向下运动，重力做正功，返回舱的重力势能逐渐减小，B正确；

C. 在时间内，返回舱的速度不变，动能不变，C错误；

D. 在时间内，反冲装置启动前，伞的拉力对返回舱做负功，反冲装置启动后，喷出的气体对返回舱做负功，所以返回舱的机械能减小，D错误。

故选B。

5.【答案】 

【解析】金属框绕轴以角速度  匀速转动时，小球相对杆静止于位置，小球在水平面内做匀速圆周运动，圆心在点，故A错误，B正确；

小球做匀速圆周运动的角速度为，周期为

故CD错误。

故选B。

6.【答案】 

【解析】根据功能关系，合外力做的功等于动能的变化量，所以合外力对小球所做的功等于小球动能的增量，故A正确，B错误；

根据功能关系，重力对小球所做的功等于小球重力势能的减少量，等于小球与轨道之间由于摩擦而产生的热量加上动能的增加量，故CD错误。

故选A。

7.【答案】 

【解析】A.物体在下落的过程中，绳子的拉力对其做负功，机械能不守恒，故A错误；

B.物体和组成的系统在运动过程中，弹簧弹力对系统做功，该系统机械能不守恒，故B错误；

C.物体和轻弹簧组成的系统在运动过程中，绳子拉力对系统做正功，该系统机械能不守恒，故C错误；

D.物体、物体和轻弹簧三者组成的系统，在运动过程中，系统内只发生势能与动能之间的相互转化，该系统机械能守恒，故D正确。

故选D。

8.【答案】 

【解析】A.当被测材料的温度降低时，材料收缩，板间距离增大，根据可知电容减小，故A错误；

B.当被测材料的温度升高时，材料膨胀，板间距离减小，根据可知电容增大，故B错误；

由可知，电容的大小与两极板正对面积、两极板之间的距离均有关，与电容器所带的电荷量、两极板间的电势差均无关，故CD正确。

故选CD。

9.【答案】 

【解析】A.根据万有引力提供向心力有

解得

由题意  、  ，则“望舒”公转的线速度比地球公转的线速度大，故A正确；

B.根据万有引力提供向心力有

解得

由题意  、  ，则“望舒”公转的角速度比地球公转的角速度大，故B正确；

C.根据万有引力提供向心力有

解得

由题意  、  ，则“望舒”公转的周期比地球公转的周期相同小，故C错误；

D.根据万有引力提供向心力有

解得

由题意  、  ，则“望舒”公转的加速度比地球公转的加速度大，故D错误。

故选AB。

10.【答案】 

【解析】两金属板带等量异种电荷，处的粒子源发射两个速度大小均为  的相同粒子，垂直板向右发射的粒子，到达板时的速度大于  ，不计粒子重力和粒子间的相互作用，可知粒子受到的电场力向右，但是处的粒子源发射两个相同粒子均不知道带电的电性，所以无法判断极板带电的电性，两板间的电场方向无法确定，即无法确定匀强电场的电场线，故板电势与板电势也无法确定，故AB错误；

C.处的粒子源发射两个相同粒子受到的电场力均向右，且有水平向右的位移，电场力对两粒子均做正功，故C正确；

D.由能量的转化可知，电场力对两粒子做正功，电势能减小，电场力对两粒子均做正功，所以两粒子的电势能均减小，故D正确。

故选CD。

11.【答案】正     向左     电容器通过电阻放电的电荷量或“电容器充电后，电容器上所带的电荷量”。 

【解析】在图甲中，开关与端相连，电源向电容器充电后，电容器的上极板带正电；

把开关由端掷向端后，电容器通过电阻放电，该放电过程中，通过电阻的电流方向为向左。

在图乙中，根据可知，电流随时间变化的  图线与纵坐标、横坐标围成的面积的物理意义为电容器通过电阻放电的电荷量或“电容器充电后，电容器上所带的电荷量”。

12.【答案】近似相等                  变小 

【解析】当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间近似相等时，通过两光电门的速度近似相等，则可认为气垫导轨水平；

遮光条很短，可认为它通过光电门的平均速度等于滑块通过光电门的瞬时速度，即为

根据能量守恒，弹簧的弹性势能应等于滑块通过光电门时的动能，即

若、之间的距离变大，则弹簧形变量变大，弹性势能变大，则滑块获得的动能变大，速度变大，则遮光片经过光电门的遮光时间变小。

13.【答案】亿 

【解析】设太阳质量的为  ；地球质量的为  ，地球公转轨道半径为  ，地球公转周期为  ，引力常量为，以地球为研究对象，有

设银河系质量为  ，太阳公转轨道半径为  ，太阳公转周期为  ，以太阳为研究对象，有

联合求解得

代入数据得

 亿

14.【答案】  ；  

【解析】设半球面对小球的支持力大小为，小球在半球面上做圆周运动的线速度大小为。据题意，小球在半球面上做水平的匀速圆周运动，受到向下的重力  、半球面对它的支持力和电场力。设轨道半径为，有：

竖直方向

沿  方向

由题意知

解得

15.【答案】  ；  ；  

【解析】设轿车的额定功率为，轿车以额定功率运动，并始终以额定功率行驶，则先做变加速运动，后做匀速运动，在匀速运动时有

以上联合求解得

该轿车的“百公里加速时间”为  ，轿车以额定功率运动，并始终以额定功率行驶，则该轿车在“百公里加速时间”内，轿车牵引力做的功为

代入第一问的额定功率得

设轿车在“百公里加速时间”内，轿车的位移大小为，在变加速运动过程中由动能定理得

由以上各式解得