2022-2023学年江苏省泰州市重点中学高一(下)期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年江苏省泰州市重点中学高一(下)期末物理试卷

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1.  在物理学的发展过程中，许多科学家做出了巨大贡献，他们的科学发现推动了人类社会的进步。下列说法正确的是(    )

A. 卡文迪什发现了万有引力定律，并测出了引力常量
B. 库仑发现了电荷间相互作用规律，并发明了库仑扭秤
C. 牛顿在研究第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D. 法拉第首先提出了电场的概念，并用真实存在的电场线来描述电场

2.  保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务，小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数据看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为数据可能是(    )

A.  B.  C.  D.

3.  一个电容器充好电后，两极间通过连接一个电阻进行放电，放电电流随时间变化的图像如图所示。下列说法不正确的是(    )
 

A. 图中的阴影面积代表电容器在相应的时间内减少的电荷量
B. 随着电容器所带的电荷量的减少，电容器的电容也越来越小
C. 随着放电电流的减小，电容器两极板间的电压也越来越小
D. 当放电电流减为初值的一半时，电容器所带的电荷量也减为一半

4.  在空中悬停的无人机因突然失去动力而下坠，在此过程中，其所受空气阻力与下坠速度成正比，则无人机下坠过程中(    )
 

A. 机械能守恒 B. 机械能一直减小
C. 机械能一直增加 D. 所受合外力先做正功后做负功

5.  晶体二极管是一种半导体元件，在生产和生活中有着广泛的应用，某二极管的伏安特性曲线如图所示，下列说法正确的是(    )
 

A. 二极管是非线性元件
B. 加正向电压时，二极管阻值不变
C. 加正向电压时，二极管阻值随着电压的增大而增大
D. 加反向电压时，无论加多大电压，电流都很小

6.  如图所示，实线为方向未知的三条电场线，从电场中点以相同速度先后飞出、两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则(    )
 

A. 此电场线是由带正电的点电荷产生的 B. 点没有电场线，则该处电场强度为零
C. 两个粒子的电势能都减小 D. 两个粒子的加速度都增加

7.  天文观测发现，天狼星与其伴星是一个双星系统，它们始终绕着点在两个不同椭圆轨道上运动。如图所示，实线为天狼星的运行轨迹，虚线为其伴星的轨迹。则(    )
 

A. 的运行周期小于的运行周期 B. 的质量可能等于的质量
C. 的加速度总是小于的加速度 D. 与绕点的旋转方向可能相反

8.  高铁已成为中国的“国家名片”，是大多数人出行的首选。提高列车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力。某列车由若干节额定功率均为的动力车厢组成，行驶时所受的阻力与速率的二次方成正比，即，只启用一节动力车厢时列车能达到的最大速度为。列车由静止开始运动，下列说法正确的是(    )

A. 若列车匀加速启动，则牵引力恒定
B. 若列车输出功率恒定，则做匀加速运动
C. 若启用节动力车厢，则列车的最大速度为
D. 若列车最大速度提高到，则需要启用节动力车厢

9.  如图甲所示，真空中有一半径为、电荷量为的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立轴。理论分析表明，轴上各点的场强随变化关系如图乙所示，其中和处的场强大小相等，则(    )
 

A. 和处场强方向相反
B. 球内部的电场为匀强电场
C. 负试探电荷在位置的电势能比在位置的电动势大
D. 位置的电势高于位置的电势

10.  如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量的物体在拉力作用下从与钉子接触处由静止开始运动，上升一段高度后撤去，到最高点后自由下落，撞击钉子，将钉子打入深度，且物体不再被弹起，若以初始状态物体与钉子接触处为零势能点，物体上升过程中，机械能与上升高度的关系图像如图乙所示。撞击前不计所有摩擦，钉子质量忽略不计，重力加速度取。则(    )
 

A. 物体上升过程中的加速度为
B. 物体上升过程中的最大速度为
C. 钉子受到的平均阻力为
D. 物体上升到高度处拉力的瞬时功率为

二、实验题（本大题共1小题，共9.0分）

11.  某小组测量一段合金丝的电阻率。

用螺旋测微器测合金丝的直径，如图甲所示，其示数为______。

用多用电表测合金丝的电阻，选用欧姆挡“”进行测量，如图乙所示，指针静止在位置；换挡调零后重新测量，指针静止在位置，测得合金丝电阻为______。

用如图丙所示电路测量合金丝电阻，用毫米刻度尺测出合金丝______选填“”“”或“”间的长度为。

实验过程中，调节滑动变阻器，测出多组电压和电流的数据，作出图像如图丁所示，图线的斜率为，该合金丝的电阻率______用、、表示。

下列做法有助于减小实验误差的是______。

A. 测合金丝直径时，只在中间位置测一次    使用大电流且通电较长时间后进行电表读数

C. 直接使用多用电表的电阻测量值计算电阻率    测次不同长度合金丝的电阻率，求出平均值

三、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

12.  宇航员登上某星球，在天体表面将一小球向上抛出，测得小球的速度随时间的变化情况如图所示，已知该星球半径为，引力常量为。求：

该星球表面的重力加速度；

该星球的质量和第一宇宙速度。

13.  如图是有两个量程的电流表，表头的内阻，满偏电流，电阻，当使用、两个端点时，量程为。求：

电阻的阻值；

使用、两个端点时的量程。

14.  如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为、电场强度为的匀强电场，在与右侧虚线相距处有一与电场平行的屏。现有一电荷量为、质量为的带电粒子重力不计，以垂直于电场线方向的初速度射入电场中，方向的延长线与屏的交点为。求粒子：

从射入到打到屏上所用的时间；

刚射出电场时的速度大小；

打到屏上的点到点的距离。

15.  如图所示，带底座的圆形轨道静置于水平地面上，两个完全相同可视为质点、质量均为的小球，静止在轨道最低位置。两球中间夹有一压缩的微型轻弹簧，两小球之间距离可忽略不计，且与弹簧不栓接。现同时释放两个小球，弹簧完全弹开后，两球沿轨道内壁运动刚好能到达轨道最高点。已知圆形轨道质量为，半径为，重力加速度为。小球沿轨道上升过程中，轨道装置始终静止不动。求：

弹簧压缩时的弹性势能；

小球与圆心的连线和竖直方向夹角多大时，圆形轨道对地面的压力刚好为零；

小球克服重力做功的功率最大时，小球在环上的位置用小球与圆心连线和竖直方向之间夹角的三角函数值表示。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】A.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测出了引力常量，故A错误；

B.库仑发现了电荷间相互作用规律，并发明了库仑扭秤，故B正确；

C.开普勒在研究第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故C错误；

D.法拉第首先提出了电场的概念，并用电场线来描述电场，但是电场线不是真实存在的，故D错误。

故选B。

2.【答案】 

【解析】带电体所带电荷量一定等于元电荷的整数倍，即

故选D。

3.【答案】 

【解析】A.图中的阴影面积代表电容器在相应的时间内减少的电荷量，故A正确；

B.电容器的电容由自身的构造和材料决定，不随电容器所带的电荷量的变化而变化，故B错误；

C.随着放电电流的减小，电容器两极板所带电荷量减少，由电容的定义  知，电容器两极板间的电压也越来越小，故C正确；

D.当放电电流减为初值的一半时，则电阻的电流变为初值的一半，则电阻的电压也变为初值的一半，则电容器两极间的电压变为初值的一半，由电容的定义知，电容器所带的电荷量也减为一半，故D正确。

故选B。

4.【答案】 

【解析】A.无人机下坠运动中，受重力和空气阻力作用，因此机械能不守恒，A错误；

在此过程中，一直受到空气阻力作用，因此机械能一直减小，B正确，C错误；

D.在此过程中，若空气阻力一直小于重力，则一直在加速运动，所受合外力一直做正功；若空气阻力先小于重力，后与重力大小相等，则先加速后匀速，所受合外力先做正功后做功是零，D错误。

故选B。

5.【答案】 

【解析】根据欧姆定律有

可知图线的斜率表示电阻的倒数。由题图可知，二极管加正向电压时电流较大，电阻较小，且随电压的增大，图线与原点连线的斜率在增大，故电阻在减小，则二极管是非线性元件；加反向电压时开始电流很小，但当反向电压很大时，二极管被击穿，电流剧增。

故选A。

6.【答案】 

【解析】A.由于不知道电场线的方向，两个带电粒子的电性也不知道，故不能确定此电场线是由带正电的点电荷产生的，还是由带负电的点电荷产生的，故A错误；

B.点虽然没有画出电场线，但是点的电场强度不为零，故B错误；

C.根据粒子运动的轨迹可知电场力方向与速度方向的夹角均小于，如图所示

电场力对两粒子均正功，故两个粒子的电势能都减小，故C正确；

D.电场线的疏密程度反映场强大小，从粒子运动轨迹可知，电场强度越来越小，电场力越来越小，故加速度越来越小；从粒子运动轨迹可知，电场强度越来越大，电场力越来越大，故加速度越来越大，故D错误。

故选C。

7.【答案】 

【解析】A.天狼星与其伴星是一个双星系统，它们始终绕着点在两个不同椭圆轨道上运动，可知天狼星与其伴星始终在点的两侧，且两星与点始终在一条直线上，因此可知天狼星与其伴星运行的角速度相同，周期相同，故A错误

B.近似认为、在做圆周运动，设的质量为  、轨道半径为  ，的质量为  、轨道半径为  ，两星之间的距离为  ，两星之间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力，则有

 ， 

其中

解得

显然，星的轨道半径大于星的轨道半径，因此可知星的质量大于星的质量，故B错误；

C.根据万有引力产生加速度可得

 ， 

而

可知

故C正确；

D.由于天狼星与其伴星是一个双星系统，而双星系统由彼此之间的万有引力提供合外力，二者角速度一样，且绕行方向必定相同，公共圆心必须在质心连线上，两星才能稳定运行，故D错误。

故选C。

8.【答案】 

【解析】A.若动车组匀加速启动则有

则动车的牵引力为

随着速度的增加，牵引力逐渐增大，故A错误；

B.若动车输出功率恒定，则据

动车加速度

可知当功率一定时，随着速度增加，动车的加速度减小，动车不可能做匀加速运动，故B错误；

动车速度最大时，牵引力与阻力相等，则

可得

若启用节动力车厢，则列车的最大速度为  ；若列车最大速度提高到  ，则需要启用节动力车厢，故C错误，D正确。

故选D。

9.【答案】 

【解析】A.  和  处场强均为正值，方向相同，A错误；

B.由图乙可知，球内部的电场随的增大而增大，不是匀强电场，B错误；

C.沿电场线方向，电势逐渐降低，所以位置的电势比  位置的电势大，负试探电荷在位置的电势能比在  位置的电势能小，C错误。

D.由图乙可知电场方向由  指向  ，根据电势沿电场线方向减小可知  位置电势高于  位置电势，D正确。

故选D。

10.【答案】 

【解析】由题意可知，上升过程中，做正功，物体加速上升，机械能增加，之后撤去，机械能保持不变，物体减速上升，可得上升时的机械能为

代入数据解得物体上升过程中的最大速度为

根据匀变速直线运动的速度位移公式得

解得物体加速上升过程的加速度为

A错误，B正确；

C.根据机械能守恒定律可得，物体与钉子接触时的动能为，将钉子打入深度过程，根据能量守恒定律可得

代入数据解得

C错误；

D.根据速度位移公式得

解得物体上升到高度处的速度为

根据牛顿第二定律得

解得

则拉力的瞬时功率为

D错误。

故选B。

11.【答案】                        

【解析】由图甲所示螺旋测微器可知，分度值为，其示数为：；

根据多用电表的指针位置可知电阻为    ；

根据实验原理可知应用毫米刻度尺测出合金丝间的长度为；

根据电阻定律得

根据欧姆定律有

由图可知

解得

测合金丝直径时，只在中间位置测一次时误差较大，故 A错误；

B. 使用大电流且通电较长时间后，电阻率会增大，测量时误差较大，故B错误；

C. 直接使用多用电表的电阻测量值计算电阻率时误差较大，故C错误；；

D. 测次不同长度合金丝的电阻率，求出平均值可减小误差，故D正确；

故选D。

12.【答案】  ；  ，  

【解析】该星球表面的重力加速度

由星球表面物体受到的重力等于万有引力可得

该星球的质量为

近地卫星绕星球运动的速度为第一宇宙速度，故由万有引力做向心力可得

该星球的第一宇宙速度

13.【答案】  ； 

【解析】当使用、两个端点时，最大值为，则

代入数据解得

使用、两个端点时

解得

使用、两个端点时最大值为

使用、两个端点时的量程为。

14.【答案】  ；  ；  

【解析】根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间

设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为  ，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为

所以

刚射出电场时的速度大小

粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为

设粒子在电场中的偏转距离为，则

又

解得

15.【答案】  ；；  

【解析】小球刚好能到达轨道最高点，由牛顿第二定律可得

解得     

由机械能守恒定律，可得弹簧压缩时的弹性势能

设小球与圆心的连线和竖直方向夹角为时，即在点时，圆形轨道对地面的压力刚好是零，如图所示，小球由最低点到点时，由机械能守恒定律可得

解得

由牛顿第二定律可得

轨道对小球的弹力

由牛顿第三定律可知，小球对轨道的弹力大小为，由平衡条件可得

整理可得

解得

设小球克服重力做功的功率最大时，小球在轨道上的点，小球与圆心连线和竖直方向之间夹角为，同理，由解析可得

则有

整理可得

设  ，则有

对上式求导后可得  ，设

解得

 不符合题意，舍去

可得

即  时，功率有最大值。