安徽省六安市2022_2023学年高一物理下学期期末考试含解析

这是一份安徽省六安市2022_2023学年高一物理下学期期末考试含解析，共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

时间：75分钟分值：100分
一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32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. 关于下列四幅图说法正确的是（ ）
A. 如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 如图乙，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力不变
C. 如图丙，直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到离心力
D. 如图丁，火车转弯时超过规定速度行驶时，外轨会对轮缘有挤压作用
【答案】D
【解析】
【详解】A.汽车通过拱桥的最高点时，由沿圆弧半径方向的合力提供向心力，即汽车有向下的加速度，汽车处于失重状态，A错误；
B.小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力大小不变，方向时刻指向圆心，B错误；
C.直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴由于向心力不足做离心运动，没有离心力，C错误；
D.当火车转弯超过规定速度行驶时，重力与垂直于轨道的弹力的合力已经不足以提供向心力，则外轨对外轮缘会有挤压作用，D正确。
故选D。
2. 如图，可视为质点的小球，位于半径为m半圆柱体左端点A的正上方某处，以一定的初速度水平抛出小球，其运动轨迹恰好能与半圆柱体相切于B点。过B点半圆柱体半径与水平方向的夹角为60°，则物体初速度为（不计空气阻力，重力加速度为g=10m/s2）（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小球运动过程中，水平位移
小球恰好与半圆柱体相切于B点，可知在B点的速度与水平方向的夹角为30，则
联立解得
故选C。
3. 已知M、N两星球的半径之比为，在星球表面竖直上抛物体时，其上升的最大高度h与初速度平方的关系如图所示（不计空气阻力），M、N两星球的密度之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由竖直上抛运动和题图可知
，
可得
根据
，
可知
则M、N两星球的密度之比为
故选A。
4. 如图，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，下列说法不正确的是（g取10m/s2）（ ）
A. 4s内F做功为84J
B. F的大小为10.5N
C. 4s末F的功率大小为42W
D. 4s内F做功的平均功率为42W
【答案】D
【解析】
【详解】B.由图像知，物体的加速度
对物体，根据牛顿第二定律
解得
故B正确；
A.4s内F的位移
4s内F做功为
故A正确；
C.4s末F的速度
4s末F的功率大小为
故C正确；
D.4s内F做功的平均功率为
故D错误。
本题选不正确的，故选D。
5. 如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块（可视为电质点）放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为f，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x。此过程中，以下结论正确的是（ ）
A. 小物块到达小车最右端时具有的动能为
B. 小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
C. 小物块克服摩擦力所做的功为
D. 小物块和小车增加的机械能为Fx
【答案】C
【解析】
【详解】A．小物块水平方向受到拉力F和摩擦力f的作用，根据动能定理
故A错误；
B．小车相对地面的位移为x，水平方向仅受小物块对小车的摩擦力，根据动能定理
故B错误；
C．小物块相对地面的位移为L+x，则克服摩擦力做的功为
故C正确；
D．根据能量守恒可知，外力做的功转化为系统的机械能还有摩擦产生的内能，所以小物体和小车增加的机械能为
故D错误。
故选C。
6. 经过探究，某同学发现：点电荷和无限大的接地金属平板间的电场（如图甲所示），与等量异种点电荷之间的电场分布（如图乙所示）有部分相同，图丙中固定于B点的正点电荷q到金属板MN的距离为L，O是AB的中点，静电力常量为k，则O点电场强度的大小是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】该电场等效为两个异号点电荷的电场，点电荷电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2L，丙图上+q左侧O处的场强大小为
故选B。
7. 在轴上放置两个电荷量不相等的同种电荷，位置坐标分别为和，在轴上两电荷之间区域内的电势随位置坐标变化的图线如图所示，图线与轴交点的切线与轴平行，交点处的纵坐标为，取无限远处电势为零，下列说法正确的是（）
A. 均带负电
B. 两电荷的电荷量之比
C. 在轴上处，电势为
D. 在轴上处，电场强度为0
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图像可知处，电势最低，则均带正电，A错误；
B．图线与轴交点的切线与轴平行，说明处电场强度为0，根据
解得
B正确；
C．电势是标量，在轴上处，由于两电荷的电势都比点处的低，故电势小于，C错误；
D．在轴上处，点电荷产生的电场方向相同，电场强度不为0，D错误。
故选B。
8. 电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。一种电子透镜的电场分布如图所示（截取其中一部分），虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等，电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，若c点处电势为3V，电子从a点运动到b点电势能增加了5eV，到达c处动能为2eV，则下列说法正确的是（ ）
A. a点电势为7.5VB. 电子在b点的动能为3.5eV
C. 电子在b点加速度比在c点加速度大D. 电子从a到c过程一直减速
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据电子的受力和运动情况可知，电子从a点到c点电场力做负功，电势能增大，根据电场力做功与电势差的关系可知，b点电势比a点电势低5V，则相邻两等势面间的电势差为2.5V，则a点电势为
故A错误；
B．b点电势为5.5V，电子在b、c两点，由能量守恒定律有
由于电子在c点动能为2eV，因此在b点的动能为4.5eV，故B错误；
C．c点处等差等势面比b点处密集，则b点比c点电场强度小，因此加速度小，故C错误；
D．从a到c，电势逐渐降低，电子电势能升高，由能量守恒定律可知，动能一直减小，即一直减速，故D正确。
故选D。
二、多项选择题（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，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
9. 如图所示，绝缘轻杆两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。开始时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有（ ）
A. 电场E中A点电势低于B点
B. 转动中两小球的电势能始终相等
C. 该过程静电力对两小球均做负功
D. 该过程两小球的总电势能增加
【答案】AB
【解析】
【详解】A．沿着电场线方向，电势降低，所以A点电势低于B点，A正确；
B．由于O点的电势为0，根据匀强电场的对称性，电势
又，，所以电势能
B正确；
CD．A、B位置的小球受到的静电力分别水平向右、水平向左，绝缘轻杆顺时针旋转，两小球受到的静电力对两小球均做正功，电场力做正功，电势能减少，CD错误。
故选AB。
10. 《流浪地球2》中太空电梯非常吸引观众眼球。太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地与配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，如图所示。图中配重空间站距地面距离为10R，R为地球半径，地球自转周期为T，重力加速度为g，则（ ）
A. 配重空间站速度大小为
B. 若缆绳断裂，空间站将做离心运动
C. 配重空间站做匀速圆周运动的向心力全部由地球万有引力提供
D. 配重空间站的线速度大于同步卫星的线速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A．配重空间站绕地心转动的周期与地球自转的周期相同T=24h，配重空间站速度大小为
故A错误；
BC．空间站如果只受地球万引力提供向心力，则圆周运动角速度比同步轨道卫星要慢，而实际圆周运动角速度等于同步卫星角速度，则在万有引力之外，还受到缆绳拉力，若缆绳断裂，空间站将做离心运动，被甩出去，故B正确；C错误；
D．由图知配重空间站运行半径大于同步卫星运行半径，由角速度与线速度关系
可知，角速度相同，则配重空间站的线速度大于同步卫星的线速度，故D正确。
故选BD。
11. 如图，质量分别为m和2m两个小球P和Q，中间用轻质杆固定连接，杆长为l，在离P球处有一个光滑固定转轴O，如图所示。现在把杆置于水平位置后自由释放，Q球顺时针摆动到最低位置，已知重力加速度为g，则（）
A. 杆对小球P做正功，P的机械能增加B. 小球Q在最低位置的速度大小为
C. 小球P在此过程中机械能增加量为D. 小球Q在此过程中机械能减少
【答案】AC
【解析】
【详解】A．P球动能增加，重力势能增加，则杆对小球P做正功，A正确；
B．根据机械能守恒
又
小球Q在最低位置的速度大小为
B错误；
C．小球P在此过程中机械能增加量为
得
C正确；
D．根据机械能守恒，小球Q在此过程中机械能减少为，D错误。
故选AC。
三、实验题（第1问每空3分，第2问4分，共10分）
12. 如图所示的实验装置，可以通过改变两极板的正对面积S，改变两极板间的距离d，在两极板间插入电介质等方法研究影响平行板电容器电容大小的因素。
（1）若把M板向左平移一小段距离后，可观察到静电计指针偏转角___________（选填“变大”、“变小”或“不变”），极板间的电场强度___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）下面说法正确的有（ ）
A．实验研究的方法是控制变量法
B．实验中若其他条件不变，只是增加两极板带电量，则电容将随之增加
C．实验中极板上的电荷量几乎不变，根据电容器电容的定义式并结合静电计指针张角即可判定电容的变化
D．潮湿的环境不会影响实验的结果
【答案】 ①. 变大 ②. 不变 ③. AC##CA
【解析】
【详解】（1）[1][2]若把M板向左平移一小段距离后，电荷量Q不变，两极板的正对面积S也不变，增大两板间距离d，由电容的决定式
可知电容变小；电荷量Q一定，由电容的定义式
可知板间电压变大，则静电计指针偏角变大；根据
可知极板间的电场强度不变。
（2）[3]A．实验中，通过分别改变电容器的结构，可以探究出影响平行板电容器电容的因素，这种实验方法是控制变量法，故A正确；
B．平行板电容器的电容与其是否带电及带电量多少无关，故B错误；
C．实验中极板上的电荷量几乎不变，根据电容器电容的定义式并结合静电计指针张角即可判定电容的变化，故C正确；
D．潮湿的环境电容器会漏电，会影响实验的结果，故D错误。
故选AC。
四、解答题（共3小题，满分40分=10分+12分+18分。请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. 如图所示，在竖直平面内有两个点电荷，固定在同一水平直线上相距为的A、两点，其电荷量分别为、。在A、两点连线的垂直平分线处固定一光滑竖直绝缘杆，在杆上点有一个质量为、电荷量为的小环（可视为点电荷）由静止释放。已知A、、三点连线为正三角形，重力加速度为。求：
(1)释放小环瞬间，杆对小环的作用力大小；
(2)小环滑到点时的速度大小。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【分析】
【详解】(1)由库仑定律
A处正点电荷对点处小环的库仑力大小
处负点电荷对点处小环的库仑力大小
释放小环瞬间，两点电荷对小环的合力大小
则杆对小环的作用力大小
(2)小环从滑到，电场力不做功，根据动能定理有
因为
所以小环滑到点时的速度大小
14. 如图所示，匀强电场中有一等边△ABC，匀强电场的方向与等边△ABC所在的平面平行。将电荷量为的点电荷从A点移到B点，静电力做功J，再从B点移到C点，静电力做功J。
（1）求A、B两点间的电势差；
（2）规定B点电势为0，求点电荷在C点具有的电势能；
（3）已知，求电场强度。
【答案】（1）4V；（2）；（3）80V/m
【解析】
【详解】（1）A、B两点间的电势差
根据题意，将电荷量为的点电荷从A点移到B点，静电力做功J，代入数据解得
（2）点电荷从B移到C，静电力做功J，则有
已知，则可得
而点电荷在C点的电势能为
则有
（3）根据
可得
而
则可知AB中点D的电势与C点的电势相等，根据几何关系，有，则可知CD为该匀强电场中的一条等势线，故场强方向从A指向B，电场强度大小
解得
15. 如图，竖直平面内的轨道由高为4R、倾角为37°的粗糙直轨道AB和半径为R的1/4圆光滑轨道BC组成。在C正上方有一离地高度为2R的匀速旋转平台，沿平台直径方向开有两个到轴心距离相等的小孔P、Q，旋转时两孔均能到达C点正上方。一质量为m的小滑块从A点由静止出发，在沿AB向下的恒力F作用下以加速度（g为重力加速度）沿AB向下运动，至B点时撤去F。已知滑块与AB间的动摩擦因数，不计滑块在B处的机械能损失。
（1）求F的大小，判断滑块在AB上运动时机械能是否守恒并说明理由。
（2）滑块沿轨道通过C点，恰从P孔第一次向上穿过平台又从P孔落下（期间平台转一圈），返回轨道运动至AB轨道上D点后再次沿轨道通过C点，从P孔第二次穿过平台后恰从Q孔落下。求：
①平台转动的角速度大小；
②与第一次落回C点相比，滑块第二次落回C点的机械能减少了多少？
【答案】（1），机械能守恒；（2）①；②
【解析】
【详解】（1）小滑块F作用下滑时，根据牛顿第二定律有
解得
根据上面分析易知F和滑块所受滑动摩擦力大小相等，所以这两个力做功的代数和为零，因此滑块在AB上运动时机械能守恒。
（2）①设滑块第一次到达P孔时的速度大小为vP，对滑块从A到P的过程根据机械能守恒定律有
由题意可知滑块第一次在旋转平台上方运动的时间为
解得
②由题意可知滑块第二次在旋转平台上方运动的时间为
所以滑块第二次从P孔向上穿出时的速度大小为
又因为滑块从C到P的过程机械能守恒，所以与第一次落回C点相比，滑块第二次落回C点的机械能减少了