河北省衡水市武强中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题（含答案）

这是一份河北省衡水市武强中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题(共15分，每空3分），解答题等内容，欢迎下载使用。

第I卷（选择题 共46分）
一、单选题 (本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．在如图所示的电场中，将一电子从A点移到B点。A、B两点电场强度大小分别记为、，电子在A、B两点所受电场力大小分别记为、，则（ ）
B．
C．D．
2．如图所示，三角形abc是直角三角形，其中∠a=30°，在a点固定一个电荷量大小为Q₁的点电荷，在b点固定一个电荷量大小为Q₂的点电荷。若c点处的电场强度方向与bc垂直，则的值为（ ）
A．2B．4
C．8D．16
3．喷泉经常出现在广场和公园等公共场所，它给夜色增添了一抹灵动，也给人们的生活增添了无穷乐趣。某城市广场喷泉可看作竖直向上喷出，且上升和下降水流不发生碰撞，已知喷出的水柱达125m高，喷管的半径为，不计水柱运动过程中受到的空气阻力，请你据此估算用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为（ ）
A．B．C．D．
4．如图所示，力F大小相等，物体沿水平面运动的位移s相同。下列情况中F做功最少的是( )
5．如图所示，劲度系数为的轻弹簧下端固定在倾角为的光滑斜面底端，上端连接物块Q，Q同时与平行于斜面的轻绳相连，轻绳跨过定滑轮O与套在足够长的光滑竖直杆上的物块P连接，图中O、B两点等高，间距。初始时在外力作用下，P在A点静止不动，A、B间距离，此时轻绳中张力大小为。已知P的质量为，Q的质量为，P、Q均可视为质点。现将P从A点由静止释放（不计滑轮大小及摩擦，重力加速度取，，，弹簧始终处于弹性限度内），下列说法正确的是（ ）
A．物块P上升的最大高度为
B．在物块P运动到B点的过程中，弹簧对物块Q先做正功后做负功
C．在物块P运动到B点的过程中，弹簧对物块Q一直做正功
D．在物块P由A点运动到B点的过程中，物块P机械能守恒
6．如图所示，绝缘斜面体ABC静止于粗糙的水平面上，，，两个可视为质点的带电物体P、Q分别静止在AB和AC面上，且PQ连线水平。已知AB、AC面均光滑，斜面体和P、Q的质量分别为M、m1、m2，重力加速度为g，。下列判断正确的是（ ）
A．P、Q的质量之比是16：9
B．P、Q带异种电荷，且Q的电荷量等于P的电荷量
C．水平面对斜面体底部有水平向右的静摩擦力
D．水平面对斜面体的支持力大于
7．我国无人机技术发展迅猛，应用也越来越广泛，无人机配送快递就是一种全新的配送方式。如图所示，一架配送包裹的无人机从地面起飞后竖直上升的过程中，升力的功率恒为。已知无人机的质量与包裹的质量的比值为k，忽略空气阻力的影响，则该过程中悬吊包裹的轻绳（不可伸长）对包裹做功的功率为（ ）
B．
C．D．
二、多选题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)
8．在竖直平面内有一条光滑弯曲轨道，轨道上各个高点的高度如图所示。一个小环套在轨道上，从1m高处以大小为8m/s、沿轨道切线方向的初速度下滑，则下列说法正确的是（g取10m/s2）（ ）
A．到达第①高点的速度约为8.6m/s
B．到达第①高点的速度约为74m/s
C．小环能越过第③高点
D．小环不能越过第④高点
9．电动方程式（FrmulaE）是目前世界上新能源汽车运动中级别最高的赛事，赛车在专业赛道水平路面上由静止启动，在前2s内做匀加速直线运动，2s末达到额定功率，之后保持额定功率继续运动，其图像如图所示．已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的，取，下列说法正确的是（ ）
A．赛车在时的瞬时功率
B．赛车在加速过程中牵引力保持不变
C．该赛车的最大速度是
D．当速度时，其加速度为
10．如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电质点a、b和c分别位于边长为L的正三角形的三个顶点上，质点a、b均带正电荷且带电荷量均为q，整个系统置于水平方向的匀强电场中。已知静电力常量为k，若三个质点均处于静止状态，则下列说法正确的是（ ）
A．质点c一定带正电荷
B．匀强电场的电场强度大小为
C．质点c带电荷量的绝对值为2q
D．匀强电场的方向与ab边垂直且指向c
第II卷（非选择题 共54分）
三、实验题(共15分，每空3分）
11．学校物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，电火花计时器打点的周期为T。
(1)实验中得到的一条纸带如图乙所示，其中第3点未画出，则重锤运动的加速度大小为 ，纸带上第3点到第2点间的距离为 。（均用、、T表示）
(2)张同学根据打出的纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出打出的第一个点与该点的距离h，以h为横坐标、为纵坐标建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为g，则在误差允许的范围内，图线的“斜率”为 。
12．为研究一均匀带正电球体A周围静止电场的性质，某同学在干燥的环境中先将球A放在一灵敏电子秤的绝缘托盘上，如图（a）所示，此时电子秤的示数为N1；再将另一小球B用绝缘细线悬挂在一绝缘支架上，使其位于球A的正上方点P，电子秤稳定时的示数减小为N2。缓慢拉动绝缘细线，使小球B从点P沿竖直方向逐步上升到点Q，用刻度尺测出点P正上方不同位置到点P的距离x，并采取上述方法确定该位置对应的场强E，然后作用E—x图像，如图（b）所示。已知点M和点Q到点P的距离分别为5x0和10x0。小球B所带电量为－q，且q远小于球A所带的电量，球A与球B之间的距离远大于两球的半径。忽略空气阻力的影响，重力加速度为g。
（1）在点M处，由球A所激发的电场的场强大小为 。
（2）小球B位于点M时，电子秤的示数应为 。
四、解答题 （13题12分、 14题12分、18题15分共计39分）
13．（12分）两个完全相同的质量都为m、带等量电荷的小球A、B分别用等长的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为的M、N两点，平衡时小球A、B的位置如图甲所示，已知小球B带负电，此时两球相距为l，细线与竖直方向夹角均为θ = 45°，若外加水平向左的匀强电场，两小球平衡时位置如图乙所示，细线刚好沿竖直方向，已知静电力常量为k，重力加速度为g，求：
（1）A球的电性及所带的电荷量Q；
（2）外加匀强电场的场强E的大小。
14．（12分）中国打造的JF-22超高速风洞，能够模拟在40~100公里的高空中，以每秒10公里的高速飞行，这相当于大约30倍音速的飞行条件。如图所示为简化的该风洞实验室的侧视图，虚线AB和CD之间是风洞区域，物体进入该区域，就会受到水平方向的恒定风力，离开该区域，就不会受到风的作用力，一科研人员将一质量为m的小球从虚线CD上的M点以某一速度（大小未知）抛入风洞区域，小球从M点正上方AB边上的N点与虚线AB成角射出风洞区域。已知初速度与水平方向的夹角，虚线AB和CD间距为H，重力加速度为g，，，求：
（1）小球抛出时的初速度的大小；
（2）风对小球的作用力大小。
15．（15分）如图所示，一足够长的水平传送带以v1=1m/s的速度顺时针匀速转动。质量为m1=2kg的物块A和质量为m2=3kg的物块B由绕过定滑轮的轻绳连接，质量为m3=1kg的物块C置于A上，轻绳足够长且不可伸长，A与定滑轮间的轻绳水平。某时刻，同时给A、B、C大小相等的初速度v2=4m/s，使B竖直上升，A、C保持相对静止从传送带左端冲上传送带。已知A与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，不计定滑轮的质量与摩擦，整个运动过程中B都没有与定滑轮碰撞，A、C始终保持相对静止。求：
（1）A、C刚滑上传送带时，轻绳的拉力大小；
（2）A、C刚滑上传送带时，C受到的摩擦力的大小和方向；
（3）A、C离开传送带时的速度大小；
（4）A、C向右运动过程中A与传送带因摩擦产生的热量。
高二物理 参考答案：
1．B
【详解】AB．B点电场线的更加密，因此电场强度更大，即
故A错误，B正确；CD．根据电场力与电场强度的关系
则故CD错误。
2．C
【详解】设bc边长度为r，则AC边长度为2r，根据库仑定律可知，a处点电荷在c点产生的电场强度大小为b处点电荷在c点产生的电场强度大小为
由几何关系有
解得 故选C。
3．D【详解】喷出水的初速度为
在时间∆t内喷出水的质量
则电动机输出功率
带入数据解得
4．解析：由功的定义式W＝Fscsα可知，F做功的多少与接触面的粗糙程度无关，由于F、s相等，则csα越小做功越少，D中csα最小，所以D中F做功最少。
答案：D
5．B
【详解】A．假设物块P上升的最大高度为，根据图中几何关系可知，此时物块Q刚好回到初始位置，则物块从A点释放到最大高度过程，弹簧的弹性势能变化为0，Q的重力势能变化为0，而P的重力势能增加，不满足P、Q弹簧组成的系统机械能守恒，可知物块P上升的最大高度一定小于，故A错误；
B．C．在物块P由A点运动到B点的过程中，弹簧先处于伸长状态后处于压缩状态，，弹簧对物块Q先做正功，后做负功，故B正确，C错误；
D．在物块P由A点运动到B点的过程中，绳子拉力对P一直做正功，物块P的机械能增加，故D错误。
故选B。
6．A
【详解】A．由库仑力F、重力和倾角的关系式为
可知，P、Q质量之比为
A正确；
B．P、Q两物体都是三力平衡，且P、Q在水平方向受到的是大小相等的库仑引力，P、Q一定是带异种电荷，电荷量大小关系不能确定，B错误；
CD．由斜面和P、Q所构成的整体是二力平衡，水平面对斜面支持力等于总重力，水平面对斜面没有摩擦力，水平面对斜面的支持力为
CD错误；
7．B
【详解】对整体研究可得
对包裹研究可得 整理解得
8．AC
【详解】AB.根据机械能守恒定律可以得到
则小环到达第①高点的速度为
故A正确，B错误；
CD.设小环能达到最大高度为，由机械能守恒有
解得
所以小环能越过第③④高点，故C正确，D错误。
故选AC。
9．【答案】AC
【详解】A．赛车在前2s内的加速度
牵引力
时的瞬时功率
选项A正确；
B．赛车达到最大功率时，随速度的增加，牵引力逐渐减小，选项B错误；
C．该赛车的最大速度是
选项C正确；
D．当速度时，其加速度为
选项D错误。
故选AC。
10．BC
【详解】A．三个质点均处于静止状态，合力为零。质点a、b均带正电荷，要使质点a、b都静止，则质点c一定带负电荷，A错误；
BD．以质点c为研究对象，设质点c带电荷量为Q，则有，得，电场方向与ab边垂直且背离c，B正确，D错误；
C．以质点a为研究对象，由，得Q=2q，故C正确。
故选BC。
11．(1) (2)2g
【详解】（1）[1]由匀变速直线运动有
整理有
[2]设3到2的距离为x，则由于重锤做匀变速直线运动，由匀变速直线运动的公式，则2点的瞬时速度为
2到3的距离有匀变速直线运动有
解得
（2）打点计时器打下的第一个点为运动起始点，此时速度为零，下落高度h后，有
整理有 所以对于图像来说其斜率为2g。
12． 0.8N1＋0.2N2
【详解】（1）[1] 小球位于P点时，所受静电力为FP＝N1－N2
故P点的电场强度大小为
E0＝
由图像可知球A在M点所激发的电场的电场强度大小约为0.2 E0故M点的电场强度大小为
EM＝0.2 E0＝
（2）[2] 小球B在M点所受电场力为FM＝qEM＝
故此时电子秤的示数为NM＝N1－FM＝0.8N1＋0.2N2
13．（1）正电，；（2）
【详解】（1）已知小球B带负电，由甲图可知，A球带正电，对A球受力分析，由平衡条件可得
解得A球所带的电荷量为
（2）加电场后对A球受力分析，由平衡条件可得
解得
14．（1）；（2）
【详解】（1）设小球到达N点时的速度大小为v，由题意可得，小球在垂直于虚线方向上做竖直上抛运动，在沿风力方向上做匀变速直线运动，由于N点在M点正上方，可得
对小球由M点到N点过程，应用动能定理可得 ，
代入数据解得小球抛出时的初速度
（2）设小球由M点运动到N点所需时间为t，水平方向的加速度为，则满足
又
由以上三式得
又有牛顿第二定律得，小球所受风力
解得
15．（1）7.5N；（2）7.5N，水平向左；（3）；（4）12J
【详解】（1）A、C刚滑上传送带时，传送带对的摩擦力水平向左，故对B有
对A和C组成的整体有
解得
（2）A、C刚滑上传送带时，C受到的摩擦力
解得方向水平向左；
（3）设A、C经时间后与传送带速度相同，这段时间内A、C向右运动的位移为
解得
解得
由于
因此A、C不能随传送带一起匀速运动，此后A、C做减速运动，对A、C组成的整体有
对B有 解得
设A、C与传送带速度相等之后，向右运动的距离为，则
解得 此后A、C向左运动，直至从传送带左端离开。
设离开传送带时的速度为
解得
（4）A、C向右运动的两个过程中，A与传送带摩擦产生的热量分别为
由分析可得
则产生的热量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
C
D
D
B
A
B
AC
AC
BC