湖南省长沙市雅礼中学2021-2022学年高一(下)期末物理试题

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满分100分 时间75分钟
命题人 审题人
第Ⅰ卷选择题(共44分)
一、选择题：(1-6为单项选择题，共24分，每小题选对得4分；7-10为多项选择题共20分，每小题5分，共20分，每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分)
1. 下列说法不正确的是( )
A. 自然界任何带电体所带电量都是元电荷的整数倍
B. 电场线是由物理学家法拉第提出来的，它与电场一样也是客观在的
C. 法国科学家库仑利用库仑扭秤研究了电荷间的相互作用
D. 元电荷的电量最初是由美国物理学家密立根测定的
2. 如图所示，一圆柱形容器高、底部直径均为，球到容器左侧的水平距离也是，一可视为质点的小球离地高为，现将小球水平抛出，要使小球直接落在容器底部，重力加速度为，小球抛出的初速度v的大小范围为(空气阻力不计)

A. B.
C. D.
3. 如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步卫星圆轨道上的Q点)，到达远地点Q时再次变轨，进入同步卫星轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在同步卫星轨道上的速率为v4，三个轨道上运动的周期分别为T1、T2、T3，则下列说法正确的是( )
A. 在P点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速
B. 在P点变轨时需要减速，Q点变轨时要加速
C. T1＜T2＜T3
D. v2＞v1＞v4＞v3
4. 汽车发动机的额定功率是60kW，汽车的质量为2×103kg，在平直路面上行驶，受到的阻力是车重的0.1倍．若汽车从静止出发，以0.5m／s2的加速度做匀加速运动，则出发50s时，汽车发动机的实际功率为(取g=10m／s2)( )
A. 25kWB. 50kWC. 60kWD. 75kW
5. 空间中一静电场的某物理量在x轴上分布情况如图所示，其中，则( )
A. 若为E-x图像，则φA=φB
B. 若为E-x图像，则将一电子由A沿x轴移向B，电场力先做负功再做正功
C. 若为φ-x图像，则EA、EB相同
D. 若为φ-x图像，在A自由释放一质子，其仅在电场力作用下运动到B，加速度先变小后增大
6. 如图所示，虚线a、b、c代表电场中一族等势线，相邻等势线之间的电势差相等，实线为一带正电质点(重力不计)仅在电场力作用下从P到Q通过该区域时的运动轨迹，据此可知( )
A. a、b、c三条等势线中，a的电势最高
B. 电场中Q点处的电场强度大小比P点处大
C. 该质点在P点的速率比在Q点处大
D. 该质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大
7. 目前智能手机普遍采用了电容触摸屏。因为工作面上接有高频信号，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，控制器精密确定手指位置。对于电容触摸屏，下列说法正确的是( )
A. 电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号
B. 使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
C. 手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小
D. 手指与屏的接触面积变大时，电容变大
8. 如图所示，轻质弹簧的两端分别与小物块B、C相连，并放在足够长的光滑斜面上，弹簧与斜面平行，C靠在固定的挡板P上，绕过定滑轮的轻绳一端与B相连，另一端与悬空的小物块A相连。开始时用手托住A，使滑轮右侧的轻绳恰好伸直且无弹力，滑轮左侧轻绳沿竖直方向，然后由静止释放A，当C刚要离开挡板时，A的速度恰好达到最大。斜面的倾角为30°，B、C的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，A、B、C均视为质点。不计一切摩擦，不计空气阻力，弹簧始终处在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. A的质量为
B. 释放A的瞬间，A的加速度大小为
C. B的最大速度为
D. 在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，由A、B组成的系统机械能一直增大
9. 对以下四幅图中包含物理知识说法正确的是( )
A 图甲：将两板间距拉开一些后，静电计指针张角会变大
B. 图乙：距离带电体越远，等势面的形状与带电体的形状越相似
C. 图丙：研究均匀带电球体在球外产生的电场时，可以认为全部电荷集中在球心
D. 图丁：此种电容器不仅可以接在直流电源上使用，也可以接在交流电源上使用
10. 如图所示，水平面内的等边三角形BCD的边长为L，顶点C恰好位于光滑绝缘直轨道AC的最低点，A点到B、D两点的距离均为L，A点在BD边上的竖直投影点为O。y轴上B、D两点固定两个等量的正点电荷，在z轴两电荷连线的中垂线上必定有两个场强最强的点，这两个点关于原点O对称。在A点将质量为m、电荷量为-q的小球套在轨道AC上(忽略它对原电场的影响)将小球由静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g，且，忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 小球由A滑至C的过程中，其电势能先减小后增大
B. 轨道上A点的电场强度大小为
C. 小球刚到达C点时的加速度为0
D. 小球刚到达C点时的动能为
第Ⅱ卷 非选择题(共56分)
二、填空题(共14分，其中11小题每空2分，共4分；12小题每空2分，共10分)
11. 电子所带的电荷量(元电荷)最先是由密立根通过油滴实验测出的。密立根设计的实验装置如图所示。一个很小的带电油滴在电场内，调节场强E，使作用在油滴上的电场力与油滴的重力平衡。如果油滴的质量是，在平衡时电场强度。由此可判定：这个带电油滴上带______电(填“正”或“负”)，其所带的电荷量是q=____C。(，保留两位有效数字)
12. 某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v=作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒。
(1)用ΔEp=mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到___________之间的竖直距离。
A．钢球在A点时的顶端
B．钢球在A点时的球心
C．钢球在A点时的底端
(2)用ΔEk=mv2计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为___________cm。某次测量中，计时器的示数为0.0100s。则钢球的速度为v=___________m/s。
(3)下表为该同学的实验结果：
他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由_________。
(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议__________________。
三、计算题(本题共4小题，共42分。每小题必须写出具体的演算过程，仅有结果者不予计分)
13. 如图是一个设计“过山车”试验装置的原理示意图，斜面AB与竖直面内的圆形轨道在B点平滑连接，斜面AB和圆形轨道都是光滑的，圆形轨道半径为R=1m，一个质量为m=1kg的小车(可视为质点)从距离斜面底端h=3.2m的A点由静止释放沿斜面滑下，已知重力加速度为g=10m/s2。
(1)运动到B点时小车对圆形轨道压力的大小；
(2)通过分析判断小车能否通过圆形轨道的最高点C。
14. 如图所示，在地面上竖直固定了刻度尺和轻质弹簧，弹簧原长时上端与刻度尺上A点等高．质量m=0.5kg的篮球静止在弹簧正上方，其底端距A点高度h1=1.10m．篮球静止释放，测得第一次撞击弹簧时，弹簧的最大形变量x1=0.15m，第一次反弹至最高点，篮球底端距A点的高度h2=0.873m，篮球多次反弹后静止在弹簧的上端，此时弹簧的形变量x2=0.01m，弹性势能为Ep=0.025J．若篮球运动时受到的空气阻力大小恒定，忽略篮球与弹簧碰撞时的能量损失和篮球的形变，弹簧形变在弹性限度范围内．求：
(1)弹簧的劲度系数；
(2)篮球在运动过程中受到的空气阻力；
(3)篮球在整个运动过程中通过的路程；
(4)篮球在整个运动过程中速度最大的位置．
15. 如图所示，A、B是竖直放置的中心带有小孔的平行金属板，两板间的电压为，C、D是水平放置的平行金属板，板间距离为，板的长度为，P是C板的中点，A、B两板小孔连线的延长线与C、D两板的距离相等，将一个负离子从板的小孔处由静止释放，求：
(1)为了使负离子能打在P点，C、D两板间的电压应为多少？哪板电势高？
(2)如果C、D两板间所加的电压为4V，则负离子还能打在板上吗？若不能打在板上，它离开电场时发生的侧移为多少？
16. 在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴，电容器两板间距为d，当平行板电容器的电压为U0时，油滴保持静止状态，如图所示．当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1时，油滴开始向上运动；经时间Δt后，电容器突然放电使其电压减少ΔU2，又经过时间Δt，油滴恰好回到原来位置．假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计．重力加速度为g.求：
(1)带电油滴所带电荷量与质量之比；
(2))第一个Δt与第二个Δt时间内油滴运动的加速度大小之比；
(3)ΔU1与ΔU2之比
ΔEp(×10-2J)
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
ΔEk(×10-2J)
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8