湖南省湖南师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（物选班）

这是一份湖南省湖南师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（物选班），共11页。试卷主要包含了单项选择题，一等奖，若滑离木板则不得奖，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

时量：75分钟 满分：100分
一、单项选择题：（本题共6小题，每小题4分，共24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．下列说法正确的是
A．半导体材料导电性能与外界条件无关
B．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都变为原来的二分之一
C．由可知，R与导体两端电压U成正比，与通过导体的电流I成反比
D．某些金属、合金和氧化物的电阻率随温度降低会突然减小为零
2．如图甲、乙所示，两个电荷量均为q的点电荷分别置于电荷量线密度相同、半径相同的半圆环和圆环的圆心，环的粗细可忽略不计。若图甲中环对圆心点电荷的库仑力大小为F，则图乙中环对圆心同一点电荷的库仑力大小为
A．B．C．D．
3．我国新能源汽车领先全球，2024年3月，小米第一台汽车XiamiSU7正式上市，其技术领先且价格符合大众消费，一辆小米新能源汽车在平直公路上行驶，汽车的质量为，发动机的额定功率为，设汽车在行驶过程中受到的阻力大小恒为。如果汽车从静止开始以额定功率启动，则
A．汽车从静止开始做匀加速直线运动，然后做加速度减小的加速运动
B．汽车在行驶过程中所能达到的最大速度
C．若汽车以不同的恒定功率启动所能达到的最大速度相同
D．若汽车到达最大速度的时间为t，则这段时间内的位移
4．某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（两电极始终不接触）。若极板上电荷量保持不变，P点为极板间的一点，下列说法正确的是
A．风力越大，电容器电容越小B．风力越大，极板间电场强度仍保持不变
C．风力越大，P点的电势仍保持不变D．风力越大，静电计指针张角越大
5．在x轴上有两个点电荷、，其静电场的电势在x轴上分布如图所示。下列说法正确的有
A．和带有同种电荷B．处的电场强度为零
C．负电荷从移到，电势能增加D．负电荷从移到，受到的电场力减小
6．如图为某商家为吸引顾客设计的趣味游戏。2块相同木板a、b紧挨放在水平地面上。某顾客使小滑块（可视为质点）以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b则分别获得二、一等奖，若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为L、质量为m，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为，滑块与木板a、b上表面间的动摩擦因数分别为4、2，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，则下列说法正确的是
A．若木板全部固定，顾客要想获奖，滑块初速度的最大值为
B．若木板全部固定，顾客获一等奖的最小速度为
C．若只有木板a固定，顾客获一等奖，滑块初速度的最大值
D．若木板都不固定，顾客获二等奖，滑块初速度的最大值
二、多选题（本题共4小题、每小题5分、共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但选不全的得3分，有选错得0分）
7．两根长度相同、半径之比的均匀铜导线A、B按如图所示的方式接入电路，下列说法正确的是
A．A、B的电阻之比为1:4B．流过A、B的电流之比为2:1
C．通过A、B的电子定向移动速率之比为1:4D单位时间通过A、B的电量之比为4:1
8．如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球A、B、C（均可视为点电荷），三球沿一条直线摆放，仅受它们相互之间的静电力，三球均处于静止状态，和小球间的距离分别是、，则以下判断正确的是
A．A、C两个小球可能带异种电荷
B 三个小球的电荷量大小为
C．摆放这三个小球时，可以先固定C球，摆放A、B使其能处于静止状态，再释放C球
D．
9．如图所示，由两根不可伸长的细绳a和b悬挂在天花板上的水平木板上放置一个由足够长的弹力绳c连接的两个物块。物块的质量均为m，离地面的高度为H，初始时刻弹力绳处于拉伸状态。某时刻两根细绳a、b同时断裂，木板触地前，两物块未发生碰撞，重力加速度为g，下列说法正确的是
A．木板与两物块组成的系统机械能守恒
B．物块可能先做变加速曲线运动，再做匀变速曲线运动
C．物块到地面时的速度可能小于
D．两个物块落地的速度不相同
10．如图甲所示，在空间坐标系中，a射线管放置在第Ⅱ象限．由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成，细管C到两金属板距离相等，右侧的开口在y轴上，金属板和细管C均平行于x轴。放射源P在A板左端，可以沿特定方向发射某一初速度的粒子。若金属板长为L、间距为d，当A、B板间加上某一电压时，粒子刚好能够以速度从细管C水平射出，进入位于第Ⅰ象限的静电分析器中。静电分析器中存在着如图所示的辐向电场，分布在整个第Ⅰ象限的区域内．电场线沿半径方向，指向与坐标系原点重合的圆心O。粒子在该电场中恰好做匀速圆周运动，粒子运动轨迹处的场强大小处处为。时刻粒子垂直x轴进入第Ⅳ象限的交变电场中，交变电场的场强大小也为，方向随时间的变化关系如图乙所示，规定沿x轴正方向为电场的正方向。已知粒子的电荷量为2e（e为元电荷）、质量为m，重力不计。以下说法中正确的是
A．粒子从放射源P运动到C的过程中动能减少了
B．粒子从放射源P发射时的速度大小为
C．粒子在静电分析器中运动的轨迹半径为
D．在时刻，粒子的坐标为
三、实验题（共14分，11题6分，12题8分）
11．（6分）某学校兴趣小组利用电流传感器观察电容器的充、放电现象，设计电路如图甲所示。开关K闭合，将开关S与端点2连接时电源短时间内对电容器完成充电，充电后电容器右极板带负电；然后把开关S连接端点1，电容器通过电阻放电，计算机记录下电流传感器中电流随时间的变化关系。如图乙是计算机输出的电容器充、放电过程电流随时间变化的图像；
（1）根据图像估算电容器在充电结束时储存的电荷量为________（结果保留两位有效数字）；
（2）已知直流电源的电压为6V，则电容器的电容约为________F（结果保留两位有效数字）；
（3）如果不改变电路其他参数，断开开关K，重复上述实验，则充电时的图像可能是图丙中的虚线________（选填“a”“b”或“c”中的一个，实线为闭合开关K时的图像）。
12．（8分）某实验小组想利用平抛运动实验装置来验证机械能守恒定律，利用身边的器材组装了如图甲所示的装置，具体实验操作如下：
①在水平桌面上利用硬练习本做成斜面，使小球从斜面上某一固定位置由静止滚下，小球离开桌面后做平抛运动；
②利用频闪相机对小球离开桌面后的运动进行拍摄，得到小球下落的图片如图乙所示；
③利用刻度尺测得图中位置1与2的水平距离为，位置1与3的竖直高度为，位置2与5的竖直高度为，位置4与6的竖直高度为。
已知频闪相机的工作频率为f，测得小球质量为m，当地重力加速度为g，试回答以下问题：
（1）小球运动到位置2时的动能________，小球运动到位置5时的动能________，当满足表达式________时，则可验证小球从位置2到位置5运动的过程机械能守恒。（用题干中给出的物理量字母表示）
（2）实验结束后，某小组成员突然发现，桌面右端不水平，于是小组成员对实验结论提出质疑，你认为右端不水平对实验结果________（填“有”或“无”）影响。
四、解答题（共42分，要求有必要的文字说明）
13．（10分）天文观测到某行星有一颗以半径r、周期T环绕该行星做圆周运动的卫星，已知卫星质量为m，万有引力常量为G。求：
（1）该行星的质量M是多大？
（2）如果该行星的半径是卫星运动轨道半径的，那么行星表面处的重力加速度是多大？
（3）如果该行星的半径为R，行星与其卫星之间的引力势能表达式为，r为行星与卫星的中心间距。求在该行星上发射—颗刚好脱离此行星的卫星，发射速度应为多少？
14．（14分）如图所示，水平轨道的左端有一压缩的弹簧，其储存的弹性势能。弹簧左端固定，右端放一个质量为的物块（可视为质点），物块与弹簧不粘连，弹簧恢复原长时，物块仍未到B点。传送带的长为，为水平轨道，是竖直放置的两个半径为的半圆轨道，D和错开少许，物块从D进入圆弧轨道，从出来进入水平轨道。、、、均平滑连接，不影响物块的运动。已知物块与传送带间的动摩擦因数为，其余轨道均光滑，重力加速度。
（1）若传送带静止，物块到达传送带右端C点时的速度大小；
（2）若传送带沿顺时针方向匀速转动，物块沿圆周运动能到达E点，求传送带的最小速度。
15．（18分）如图所示，在竖直平面内有一足够长的绝缘轨道，水平放置，竖直放置，轨道、粗糙，是绝缘光滑的四分之一圆弧形轨道，圆弧的圆心为O，半径，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小。现有质量，电荷量的带电体（可视为质点），从A点由静止开始运动，已知的距离1m，带电体与轨道、间的动摩擦因数均为0.5，假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。求：（取）
（1）带电体运动到圆弧轨道C点时对轨道的压力大小；
（2）带电体最终停在何处；
（3）如果电场强度的大小可在0到范围内调节，当E取不同值时，求带电体全程摩擦产生的热量。
师大附中高一期末考试物理答案
1．答案：D
A：与温度有关，错；B：电阻率不变；C：非决定式，与两者都无关；D，对一一超导现象
2．答案：A
由题图甲中均匀带电半圆环对圆心点电荷的库仑力大小为，可以得出圆环对圆心点电荷的库仑力大小为。将题图乙中的均匀带电圆环分成三个圆环，关于圆心对称的两个圆环对圆心点电荷的库仑力的合力为零，因此题图乙中的圆环对圆心点电荷的库仑力大小为。
3．答案：B
恒定功率启动，增加，牵减小，由牛二可知，减小，故汽车作加速度减小的加速运动；当时，达到最大，利用，求得最大速度；不同启动，最大速度不同；非匀变速直线运动，故位移不等于。
4．答案：B
，，结合，可知，不受变化影响，A错，B对；变小，不变，则点与左边极板之间电势差减小，左极板电势，故点电势减小，两极板之间电势差减小，指针偏角减小。
5．答案：D
由图可知：无穷远处电势为零，又有电势为正的地方，故存在正电荷；又有电势为负的地方，故也存在负电荷，所以，和带有异种电荷；电场强度等于图中曲线斜率，处的斜率不为零，故电场强度不为零；负电荷从移到，曲线斜率减小，电场强度减小，所以，受到的电场力减小；负电荷从移到，电势增大，电势能减小。
6．答案：C
A：该选项条件对应滑块刚好滑到b木板右端时速度
由于木板全部固定，由动能定理可知：
B：该选项条件对应滑块刚好滑到b木板左端时速度
由动能定理：
C．滑块滑上b木板后，由于上表面动摩擦因数大于下表面，故滑块将与b木板共同减速停下，两者图像
其中过程中：滑块加速度
木板加速度
且相对位移为b板长（获一等奖最大速度对应条件）
阴影面积 可得：
又：过程中，由动能定理：
D．将，木板看成整体，滑块加速度
该整体加速度
共速后共同减速至0，相对位移为板长，可得
7．答案：AC
根据电阻公式可知，两导体的电阻之比为根据串联的特点可知，流过、的电流之比为，根据电流的定义式可知，单位时间通过、的电量之比为，由电流的微观表达式，可得
8．答案：BC
根据“两同夹异”原则判断，必定带同种电荷；根据“两大夹小、近小远大”原则，判断，B、C正确；对受力分析，左右两个方向的库仑力大小相等，可得电荷量之比应等于、平方之比。
9．答案：BD
竖直方向上，两物块仅受重力，不受支持力，做自由落体；故水平方向不受摩擦力，只受绳子弹力，因此包含绳子在内的系统整体机械能守恒；初始时刻物块受重力和弹力，但是弹力逐渐变小，故合力方向逐渐变化，物块作变加速曲线运动，待弹力之后，合力不变（即重力），但此时速度方向并不竖直，故物块作匀变速曲线运动；落地时，由于水平方向速度不为0，故实际速度必定大于；两物块的运动完全对称，落地时速度大小相同，但方向不同。
10．答案：BD
设粒子运动到处时速度为，粒子反方向的运动为类平抛运动，水平方向有竖直方向有由牛顿第二定律联立解得，粒子从放射源发射出到的过程，由动能定理，解得，设粒子发射时速度的大小为，粒子从放射源发射至运动到的过程，由动能定理，解得。A错误，B正确；C．由牛顿第二定律得，C错误；D．时，粒子在方向的速度为，所以一个周期内，离子在方向的平均速度每个周期粒子在正方向前进，因为开始计时时粒子横坐，所以时，粒子的横坐标为，粒子的纵坐标为在时粒子的坐标为D正确，故选BD。
11．
12． 无
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据万有引力定律和向心力公式
得
（2）在行星表面，万有引力等于重力
得
（3）所发射的卫星要能够刚好运动到距离地球无穷远处，即无穷远处的卫星动能为零。由能量守恒得
得
14．解：（1）从开始到C点
（2）
从到：
设从B到C全程加速：
即：传送带最小速度为
15．（1）从点运动到点，根据动能定理得：
代入数据解得：，在点时，
根据牛顿第二定律有：
代入数据解得：，
根据牛顿第三定律得对轨道的压力为，方向水平向左
（2）设向上运动到最高点时速度为0时，上移的位移为，
对全过程运用动能定理得：
代入数据解得：；
因为，所以物块不会滑下，最终停在离点上方处；
（3）①当．时，最终停在离点上方处，则产生的热量：
②当电场力等于重力时，即，解得：，带电体恰好在段做往复运动，
当时，最终在轨道上往复运动，且到点速度为零，对全过程运用能量守恒得：
代入数据解得：
③根据得，带电体不能停在水平面上，电场强度至少为：
当时，最终在轨道上往复运动，且到点速度为零，对全过程运用能量守恒有：，代入数据解得：．
④当时，物体不会动，。
答：（1）带电体运动到圆弧轨道点时对轨道的压力大小为；
（2）物体最终停在离点上方处；
（3）当．时，产生的热量为；当时，产生的热量为；当时，产生的热量为；当时，产生的热量为0。