2024-2025学年江苏省无锡市惠山区锡山高级中学高一（下）期中物理试卷(含答案）

这是一份2024-2025学年江苏省无锡市惠山区锡山高级中学高一（下）期中物理试卷(含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.如图所示，表示在一个电场中的a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受的电场力跟电荷量间的函数关系图像，那么下列说法中正确的是( )
A. 该电场是匀强电场，电场大小和检验电荷电量成正比
B. 该电场不是匀强电场，无法比较场强的大小关系
C. a、b、c、d四点场强的大小关系是Ea>Eb>Ec>Ed
D. a、b、c、d四点场强的大小关系是Ed>Ea>Eb>Ec
2.如图所示，A为空心金属球，B为靠近A的另一个原来不带电的枕形金属壳。将另一个带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，但不触及A球。则B出现的情况是( )
A. 靠近A的一端带负电，远离A的另一端带正电
B. 靠近A的一端带负电，远离A的另一端不带电
C. 靠近A的一端不带电，远离A的另一端带正电
D. 两端都不带电
3.如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP=2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中( )
A. 重力做功2mgR
B. 克服摩擦力做功mgR
C. 合外力做功mgR
D. 小球机械能减少12mgR
4.A和B是两个分别带有电荷量−Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后再将A球和不带电的相同金属球C接触，最后将AB放回原处，则两球间的库仑力大小为( )
A. 3FB. F6C. F3D. F2
5.质量为m的某国产新能源汽车在平直道路上以恒定功率P由静止启动，经过时间t达到最大速度，汽车在行驶时所受阻力恒为f，该过程中( )
A. 汽车做匀加速直线运动B. 汽车达到的最大速率为Pf
C. 汽车的平均速率为P2fD. 汽车行驶的距离为Ptf−mP22f3
6.一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是( )
A. 充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流减小
B. 放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流增大
C. 充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点
D. 放电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点
7.如图所示，平行板电容器与一恒压直流电源相连，下极板通过A点接地，一带正电小球被固定于P点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则( )
A. 平行板电容器的电容将变大
B. 静电计指针偏角变大
C. 带电小球的电势能将变小
D. 若先将下极板与A点之间的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电小球所受静电力不变
8.如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点，c、d为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。则( )
A. a、b两点的场强方向相反
B. a、b两点的电势相等
C. c、d两点的场强方向相反
D. c、d两点的电势相等
9.某同学短跑时采用蹲踞式起跑，发令枪响后，向前加速的同时提升身体重心。设该同学质量为m，在起跑前进的这段距离内重心上升高度为ℎ，获得速度为v，克服阻力做功为W阻，重力加速度为g。则在此过程中( )
A. 该同学的重力势能减小量为mgℎ
B. 该同学的动能增加量为12mv2+mgℎ
C. 该同学自身提供的能量至少为W阻+mgℎ+12mv2
D. 该同学的机械能增加量为W阻+mgℎ+12mv2
10.如图甲，粗糙、绝缘的水平地面上，一质量m=2kg的带负电小滑块(可视为质点)在x=1m处以初速度
v2=2.4m/s沿x轴正方向运动，滑块与地面间的动摩擦因数μ=0.05。整个区域存在沿水平方向的电场，滑块在不同位置所具有的电势能Ep。如图乙所示，P点是图线最低点，虚线AB是经过x=1m处的切线，并且AB经过(0,3)和(3,0)两点，g=10m/s2。则( )
A. x=3m处的电势最低B. 滑块向右运动过程中，速度一直减小
C. 滑块运动至x=3m处时，动能最大D. 滑块向右一定能经过x=4m处的位置
11.滑滑板是一项青少年酷爱的运动，依靠自身的体能，展现快速的运动艺术。如图所示，一少年在一次训练中以速度v0=3m/s从P点沿切线进入曲面轨道，从O点离开曲面轨道，离开O点时的速度与水平方向夹角为30°，再经过1s落在倾角为30°的斜面上Q点(Q点未标出)。已知重力加速度g取10m/s2，P点到O点的竖直高度ℎ=0.86m，少年和滑板(可视为质点)总质量m=50kg，忽略空气阻力。少年在此运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 从O点到Q点的距离为10m
B. 在曲面轨道上克服摩擦力做的功为−30J
C. 少年离斜面的最大距离为2m
D. 少年落在Q点前瞬间重力的功率为3750W
二、实验题：本大题共1小题，共8分。
12.用如图装置可验证机械能守恒定律．轻绳两端系着质量相等的物块A、B，物块B上放置一金属片C.铁架台上固定一金属圆环，圆环放在物块B正下方．系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为ℎ.由此释放，系统开始运动，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上．两光电门固定在铁架台P1、P2处，通过数字计时器可测出物块B通过P1、P2这段时间．
(1)若测得P1、P2之间的距离为d，物块B通过这段距离的时间为t，则物块B刚穿过圆环后的速度v= ______．
(2)若物块A、B的质量均用M表示，金属片C的质量用m表示，该实验中验证了下面哪个等式成立，即可验证机械能守恒定律．正确选项为______．
A.mgℎ=12Mv2 B.mgℎ=Mv2
C.mgℎ=12(2M+m)v2 D.mgℎ=12(M+m)v2
(3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、光电门、数字计时器外，还需要______．
(4)改变物块B的初始位置，使物块B由不同的高度落下穿过圆环，记录各次高度差ℎ以及物块B通过P1、P2这段距离的时间为t，以ℎ为纵轴，以______(填“t2”或“1t2”)为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线．该直线的斜率k= ______(用m、M、d表示)．
三、计算题：本大题共4小题，共48分。
13.如图所示，水平向右的匀强电场中有a、b、c三点，ab与场强方向平行，bc与场强方向成60°，ab=3cm，bc=12cm。现将一个电量为4×10−4C的正电荷从a移动到b，电场力做功1.2×10−3J。求：
(1)该电场的场强大小；
(2)ac间的电势差Uac；
(3)若b点的电势为3V，则该正电荷在b、c点电势能Epb、Epc。
14.如图甲所示，位于建筑物顶部的电动机用一轻绳把质量为5kg的货物从地面吊起，货物前5s内的速度—时间图像如图乙所示，忽略空气阻力，已知重力加速度g=10m/s2。求：
(1)0～2s内轻绳对货物的拉力；
(2)0～5s内货物机械能的变化量和电动机输出的平均功率。
15.X射线技术是医疗、工业和科学领域中广泛应用的一种非侵入性检测方法。如医院中的X光检测设备就是一种利用X射线穿透物体并捕获其投影图像的仪器。图甲是某种XT机主要部分的剖面图。其工作原理是在X射线管中，从电子枪逸出的电子(初速度可忽略)被加速、偏转后高速撞击目标靶，实现破坏辐射，从而放出X射线。图乙中P、Q之间的加速电压U0=1.82×104V，M、N两板之间的偏转电压U=2.184×104V，电子从电子枪中逸出后沿图中虚线OO′射入，经加速电场，偏转电场区域后，打到水平靶台的中心点C，虚线OO′与靶台ACB在同一竖直面内，且AB的长度为10cm。已知电子质量m=9.1×10−31kg，电荷量e=1.6×10−19C，偏转极板M，N长L=20cm，间距d=16cm，虚线OO′距离靶台的竖直高度ℎ=30cm，不考虑电子的重力、电子间相互作用力及电子从电子枪中逸出时的初速度大小，不计空气阻力。

(1)求电子进入偏转电场区域时速度的大小v0；
(2)求靶台中心点C离N板右侧的水平距离xC；
(3)若使电子打在靶台ACB上，求M、N两板之间的电压范围(计算结果保留两位有效数字)。
16.如图所示，一根轻弹簧左端固定于竖直墙上，右端被质量m=1kg可视为质点的小物块压缩而处于静止状态，且弹簧与物块不栓接，弹簧原长小于光滑平台的长度．在平台的右端有一传送带，AB长L=5m，物块与传送带间的动摩擦因数μ1=0.2，与传送带相邻的粗糙水平面BC长s=1.5m，它与物块间的动摩擦因数μ2=0.3，在C点右侧有一半径为R的光滑竖直圆弧与BC平滑连接，圆弧对应的圆心角为θ=120°，在圆弧的最高点F处有一固定挡板，物块撞上挡板后会以原速率反弹回来．若传送带以v=5m/s的速率顺时针转动，不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失。当弹簧储存的Ep=18J能量全部释放时，小物块恰能滑到与圆心等高的E点，取g=10m/s2。
(1)求右侧圆弧的轨道半径R；
(2)求小物块最终停下时与C点的距离；
(3)若传送带的速度大小可调，欲使小物块与挡板只碰一次，且碰后不脱离轨道，求传送带速度的可调节范围。
参考答案
1.D
2.A
3.D
4.B
5.D
6.A
7.D
8.B
9.C
10.B
11.D
12.dt；C；天平；1t2；(2M+m)d22mg
13.该电场的场强大小为100V/m；
ac间的电势差为9V；
若b点的电势为3V，则该正电荷在b、c点电势能Epb、Epc分别为1.2×10−3J和−1.2×10−3J
14.0～2s内轻绳对货物的拉力大小是57.5N，方向竖直向上；
0～5s内货物机械能的变化量是622.5J，电动机输出的平均功率是124.5W．
15.(1)对电子在加速电场中的加速过程用动能定理有
eU0=12mv02−0
解得
v0=8×107m/s
(2)电子在偏转电场中做类平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，有
L=v0t
在竖直方向上做匀加速直线运动，有
y=12at2
其中加速度
a=Eem=Uema
解得
y=0.075m
电子离开偏转电场后做匀速直线运动，由几何关系可知，如图

12Ly=12L+xCℎ
代入数据后得
xC=0.3m
(3)由题可知，AB两点离N板右侧的水平距离分别为
xA=0.25m，xB=0.35m
若电子刚好到达A点，由几何关系有
12Ly1=12L+xAℎ
解得
y1=0.0857m>0.08m
所以电子不能打到A点，所以有
y1=d2=12a1t2=12U1emd(Lv0)2
可得
U1≈2.3×104V
电子刚好到达B点时，由几何关系有
12Ly2=12L+xBℎ
解得
y2=0.067m
当偏转电压为U2，电子离开电场时的侧移量为y2，则
y2=12a2t2=12U2emd(Lv0)2
可得
U2≈1.9×104V
综上得电压范围为
1.9×104V≤U′≤2.3×104V
答：(1)求电子进入偏转电场区域时速度的大小v0为8×107m/s；
(2)求靶台中心点C离N板右侧的水平距离xC等于0.3m；
(3)若使电子打在靶台ACB上，M、N两板之间的电压范围为1.9×104V≤U′≤2.3×104V。
16.解：(1)物块被弹簧弹出，由Ep=12mv02可知：，
因为v0>v，故物块滑上传送带后先减速运动；物块与传送带相对滑动过程中，
由：μ1mg=ma1，v=v0−a1t1，x1=v0t1−12a1t12，代入数据得到：
a1=2m/s2，t1=0.5s，x1=2.75m，
因为x10，故物块会再次滑上传送带，物块在恒定摩擦力的作用下先减速至0再反向加速，由运动的对称性可知其以相同的速率离开传送带，设最终停在距C点x处，由12mvB2=μ2mg(s−x)，
代入数据得到：。
(3)设传送带速度为v1时物块能恰到F点，在F点满足mgsin30°=mvF2R，
从B到F过程中由动能定理可知：12mv12−12mvF2=μ2mgs+mg(R+Rsin30°)，
代入数据解得：v1= 37m/s，
设传送带速度为v2时，物块撞挡板后返回能再次上滑恰到E点，
有：12mv22=μ2mg×3s+mgR
代入数据解得：。
若物块在E、F之间速度减为0，则物块将脱离轨道。
所以要满足条件，需要小物块到B点的速度范围为：v0