【物理】江苏省南京市六校联合体2024-2025学年高一下学期期中调研试卷（解析版）

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一、单项选择题：共11题，每小题4分，共44分．每题只有一个选项最符合题意．
1. 如图所示，蚊香点燃后缓慢燃烧，该蚊香燃烧点的运动速率保持不变，则该燃烧点（ ）
A. 线速度不变B. 绕一圈（360°）所用时间保持不变
C. 向心加速度变大D. 角速度变小
【答案】C
【解析】A．该蚊香燃烧点的运动速率保持不变，速度大小不变，方向时刻改变，故A错误；
B．随着蚊香燃烧，半径越来越小，则圆的周长越来越小，线速度大小不变，则绕一圈（360°）所用时间变少，故B错误；
C．根据结合B选项分析可知该燃烧点向心加速度变大，故C正确;
D．根据结合B选项分析可知角速度变大，故D错误。
故选C。
2. 真空中有两个完全相同、相互吸引的导体小球A和B（可视为点电荷），小球A所带的电荷量是小球B的3倍。将两小球固定在空间某两点时，它们之间库仑力的大小为F。将两小球互相接触后再放回原处，它们之间库仑力的大小为（ ）
A. B. C. FD. 无法判断
【答案】A
【解析】两小球相互吸引，则两球带异种电荷，设为3q和-q，则根据库仑定律
将两小球互相接触后再放回原处，两球带电量分别为q、q，则库仑力为
故选A。
3. 如图所示，某同学坐在摩天轮的座椅上随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，座椅始终保持水平。图中M、N与圆心O等高，P位于最低点，Q位于最高点。下列说法中正确的是（ ）
A. M处座椅对人的支持力大于人的重力
B. N处座椅对人的作用力大于人的重力
C. P处座椅对人的支持力小于人的重力
D. Q处座椅对人的摩擦力方向水平向右
【答案】B
【解析】AB．M处和N处与圆心等高位置时，竖直方向，座椅对他的支持力等于其所受重力；水平方向，座椅对他的作用力提供指向圆心的向心力，则座椅对人的合力大于其所受重力，故A错误，B正确；
C．P处在最低点，向心力指向上方，所以
则支持力
所以支持力大于重力，故C错误；
D．Q处座椅对人的作用力在竖直方向上，座椅对人没有摩擦力，故D错误。
故选B。
4. 地球和哈雷彗星绕太阳运行的轨迹如图所示，彗星从a运行到b、从c运行到d的过程中，与太阳连线扫过的面积分别为S1和S2，且。彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的0.6倍，则彗星（ ）
A. 在近日点的速度大于地球的速度
B. 从a运行到b的时间等于从c运行到d的时间
C. 在近日点加速度约为地球加速度的0.36倍
D. 从b运行到c的过程中动能先增大后减小
【答案】A
【解析】A．地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力
可得
哈雷彗星在近日点曲率半径小于地球半径，近日点所在圆轨道的速度大于地球速度，又哈雷彗星在近日点速度大于近日点所在圆轨道的速度，因此哈雷彗星在近日点的速度大于地球绕太阳的公转速度，A正确；
B．根据开普勒第二定律可知哈雷彗星绕太阳经过相同的时间扫过的面积相同，根据可知从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间，B错误；
C．由万有引力提供向心力
可得
则哈雷彗星的加速度与地球的加速度比值为
C错误。
D．从b运行到c的过程中万有引力与速度方向夹角一直为钝角，哈雷彗星速度一直减小，因此动能一直减小，D错误。
故选A。
5. 引体向上是中学生体育测试项目之一，若某高一学生每分钟完成20次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（ ）
A. 1WB. 10WC. 100WD. 1000W
【答案】C
【解析】学生的质量估计为，每次重心向上的位移约为，则每次克服重力做功
每次用时间为
则该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于
最接近100W。
故选C。
6. 如图所示，d处固定有负点电荷Q，一个带电质点只在电场力作用下运动，射入此区域时的轨迹为图中曲线，a、b、c、d恰好是一正方形的四个顶点，则有（ ）
A. a、b、c三点处电势高低关系是
B. 质点由a到c，电势能先增加后减小，在b点动能最小
C. 质点在a、b、c三点处的加速度大小之比为
D. 若将d处的点电荷改为，该带电质点的轨迹仍可能为曲线
【答案】B
【解析】A．根据负点电荷的电场线分布特点可知，距离负点电荷越远的位置，电势越高，则a、b、c三点处电势高低关系为
故A错误；
B．带电粒子只在电场力作用下做曲线运动时，电场力应指向轨迹的凹侧，故带电质点带正电，由a到b电势升高，电势能增加，动能减小，由b到c电势降低，电势能减小，动能增加，故在b点动能最小，故B正确；
C．设正方形的边长为l，根据库仑定律
则质点在a、b、c三点处所受电场力之比为
根据牛顿第二定律，加速度之比为
故C错误；
D．若将d处的点电荷改为+Q，带电质点将受到斥力作用，轨迹应该向力的方向弯曲，不可能为曲线abc，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，三角形位于匀强电场中，沿电场线方向，垂直于，，，a、b间电势差为。下列说法正确的是（ ）
A. 间电势差
B. 间电势差
C. 场强大小为
D. 场强在、方向的分量大小之比为
【答案】C
【解析】C．设ab与ac夹角为，则
由场强与电势差的关系可知
得V/m
故C正确；
A．bc间电势差为
故A错误；
B．ac间电势差为
故B错误；
D．场强在、方向的分量大小之比为
故D错误。
故选C。
8. 两个电荷量相等的正点电荷，分别固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ连线于O点，A为MN上的一点。一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则（ ）
A. O点是P、Q的连线上电势最高的点
B. q运动到O点时电势能为零
C. q由A点向O点做匀加速直线运动
D. q由A点向O点运动的过程中电势能逐渐减小
【答案】D
【解析】A．根据等量同种正电荷电场强度分布可知点电场强度为零，直线上，电场强度方向指向，，根据沿着电场线电势降低可知O点是P、Q的连线上电势最低的点，故A错误；
B．在直线上，根据沿着电场线电势降低可知O点是的连线上电势高的点，无穷远处电势为零，可知O点时电势大于零，根据可知q运动到O点时电势能小于零，故B错误；
C．根据两等量正电荷周围电场线分布可知，从无穷远到O过程中电场强度先增大后减小，且方向始终指向无穷远方向，故试探电荷所受的电场力是变化的，q由A向O的运动做非匀加速直线运动，故C错误；
D．从A到O过程，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故D正确。
故选D。
9. 利用图示装置通过静电计指针偏角的变化情况可以探究有关平行板电容器问题，开始时，两金属板A、B竖直平行且正对，开关S闭合。下列说法正确的是（ ）

A. 若仅将A板缓慢竖直向上平移，则静电计指针的偏转角度增大
B. 若S断开后，仅将A板缓慢水平向左平移，则静电计指针偏转角度减小
C. 若S断开后，仅在A、B板间插入玻璃板，则静电计指针的偏转角度增大
D. 若S断开后，仅将A板缓慢竖直向上平移，则静电计指针的偏转角度增大
【答案】D
【解析】A.开关S闭合，两板间的电压不变，所以将A板竖直向上平移，静电计指针张角不变，故A错误；
B.若S断开后，仅将A板缓慢水平向左平移，板间距离d增大，根据
可知得知电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式
分析得知板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，故B错误；
C.若S断开后，仅在A、B板间插入玻璃板，相对介电常数增大，，根据
可知得知电容C增大，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式
分析得知板间电势差U减小，则静电计指针张角减小，故C错误；
D.断开电键，电容器带电量不变，仅将A板缓慢竖直向.上平移，AB正对面积变小，根据
可知得知电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式
分析得知板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，故D正确。
故选D。
10. 从地面上以初速度竖直向上抛出一质量的小球，若运动过程中小球受到的空气阻力f大小与其速率v成正比，其关系为（k为常量）。小球运动的速率随时间变化规律如图所示，t1时刻到达最高点，再落回地面，落地时速率且落地前已经做匀速运动（取），则以下说法正确的是（ ）
A. k的值为0.2N·s/m
B. 小球抛出瞬间的加速度大小为30m/s2
C. 小球在上升阶段克服阻力做功为6J
D. 小球抛出到落地过程中机械能损失量为12J
【答案】D
【解析】A．小球落地前以v1匀速运动，则有
即
故A错误；
B．小球抛出瞬间的加速度大小为
故B错误；
D．小球抛出到落地过程中机械能损失量
代入数据可得
故D正确；
C．由功能关系可知小球抛出到落地过程中克服空气阻力做的功等于机械能减少量，即小球抛出到落地过程中克服空气阻力做的功等于
上升阶段与下降阶段的位移大小相等，由题意易知小球在上升阶段克服空气阻力的平均大小大于下降阶段克服空气阻力的平均大小，故小球在上升阶段克服空气阻力做功大于下降阶段克服空气阻力做功，则小球在上升阶段克服空气阻力做功大于
故C错误。
故选D。
11. 一带正电的粒子在电场中由静止释放，仅在静电力作用下沿直线由A点运动到B点，如图甲所示。这个过程中粒子的电势能Ep与位移x的关系如图乙所示。用表示A、B间各点的电势，a表示粒子的加速度大小，v表示粒子的速度大小，Ek表示粒子的动能。下列图像中合理的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．由于
可知，图像斜率的绝对值表示电场力大小，根据图乙可知，沿直线由A点运动到B点，电场力逐渐减小，则加速度逐渐减小，故A错误；
B．由于
可知，带正电的粒子的电势能与电势成正比，即图像与图像相同，故B错误；
C．结合上述，图像斜率的绝对值表示电场力大小，根据图乙可知，沿直线由A点运动到B点，电场力逐渐减小，则加速度逐渐减小，则在相邻相等位移之内的速度变化量的减小，可知，图像不是一条直线，而是一条曲线，且图像斜率逐渐减小，故C错误；
D．根据动能定理有
根据功能关系有
解得
可知，粒子的动能与粒子的电势能成线性关系，则图像的斜率与图像的斜率绝对值相等，图像的斜率为负值，图像的斜率为正值，结合上述可知，图像的斜率逐渐减小，故D正确。
二、非选择题：共5题，共56分，其中第13~16题解答时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．
12. 某小组同学利用如图1所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是（ ）
A. 为了完成该实验，必须测出重锤的质量m
B. 释放重锤前，手捏住纸带上端并使重锤尽量远离打点计时器
C. 为测量计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到起始点O的距离h，再根据公式计算重锤的速度v
D. 为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式计算重力势能的减少量
（2）选出一条清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（初速度视为0），A、B、C为三个清晰的计数点，打点计时器的工作频率为，A和B、B和C之间各有四个计时点未画出。用刻度尺测得OA=4.60cm，AB=14.40cm，BC=23.60cm。重锤的质量为1.00kg，当地的重力加速度g=9.80m/s2。则：
打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为____；从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量Ek=___J，重力势能减少量Ep=____J。(计算结果均保留三位有效数字)
（3）利用该实验数据作出重锤下落速度的平方与下落高度h之间的图像，下列图像中可能正确的是
A. B.
C. D.
【答案】（1）D （2）1.90 1.81 1.86 （3）B
【解析】
小问1解析】
A．该实验要验证
两边都有m，则不需要测出重锤的质量m，故A错误；
B．释放重锤前，手捏住纸带上端并使重锤尽量靠近打点计时器，故B错误；
C．若用公式计算重锤的速度v，就等于间接用了机械能守恒定律，这样就失去了验证的意义，故C项错误；
D．为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式计算重力势能的减少量，故D正确。
故选D。
【小问2解析】
相邻计时点之间还各有四个计时点未画出，则
打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为
从打下O点到打下B点过程中重锤动能增加量
重力势能减少量
【小问3解析】
根据机械能守恒可知
解得
即与h成正比，故选B。
13. 我国发射的“天问一号”火星探测器着陆火星表面。假设“天问一号”着陆前曾绕火星做匀速圆周运动，其周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转的影响。求：
（1）火星的质量M；
（2）火星的第一宇宙速度大小v．
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
解得
【小问2解析】
探测器在火星表面飞行时万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可得
联立解得
14. 如图所示，带电荷量的带电小球A固定在绝缘的水平面上，另一个带电荷量、质量m = 0.36kg的小球B恰好静止在A正上方的D点。现将小球B先固定，让一个与A完全相同的不带电的小球C与小球A接触一下，移走小球C，再由D点静止释放小球B，已知静电力常量，g=10m/s2。在小球B下落过程中，求：（小球A、B均可视为点电荷）
（1）D点距地面的高度h；
（2）小球B从释放到速度达到最大的过程中经过的距离。
【答案】（1）1m （2）0.293m
【解析】
【小问1解析】
对小球B受力分析，由平衡条件得
由库仑定律得
解得
【小问2解析】
让一个与A完全相同的不带电的小球C与小球A接触一下，移走小球C，则小球A所带的电荷量为
当小球B所受合力为0时速度最大，设此时A、B距离为h1，由平衡条件有
解得
则小球B从释放到速度达到最大的过程中经过的距离为
15. 如图所示，可绕固定转轴O在竖直平面内无摩擦转动的刚性轻质支架两端固定质量分别为m、2m的小球A、B，支架两条边的长度均为L，用手将B球托起至与转轴O等高，此时连接A球的细杆与竖直方向的夹角θ=37°，sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度大小为g。现突然松手，两小球在摆动的过程中，求：
（1）当A球与转轴O等高时B球的动能；
（2）A球从释放到转至与转轴O等高的过程中，轻杆对B球做的功；
（3）要使A球能转到O点正上方，则在图示位置释放时，A球初动能的最小值。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
A、B两球共轴转动，角速度相同，线速度大小也相等。设A球与转轴O等高时的速度大小为v，由机械能守恒定律有，又
联立解得
【小问2解析】
对B球分析，由动能定理可得
解得
【小问3解析】
取O点所在水平面为参考平面，当A球转到O点正上方速度为零时，释放时A球初动能最小值为EkA，则有，且
解得
16. 如图所示，一质量m =1.0kg的小物块置于一光滑倾斜直轨道上。倾斜直轨道足够长且与光滑的平台平滑连接。在平台的右端有一长的传送带AB，物块与传送带间的动摩擦因数，与传送带相邻有一长的粗糙水平面BC，它与物块间的动摩擦因数，在C点右侧有一半径为R的光滑竖直平面内的半圆弧CEF与BC平滑连接，半圆弧的直径CF与BC垂直，点F处有一固定挡板（图中未画出），物块撞上挡板后会以原速率反弹回来。传送带以v = 4m/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。使小物块从P点沿直轨道下滑，初速度v0 =1m/s，小物块恰能滑到与圆心等高的E点，P点与平台的高度差h =1.75m，g=10m/s2。求：
（1）小物块第一次到达A处时的速度大小；
（2）小物块第一次通过传送带AB产生的热量；
（3）若小物块由静止释放，可通过调节小物块释放时的高度，使小物块与挡板只碰一次，且碰后不脱离圆弧轨道，求其高度h的可调节范围．
【答案】（1） （2）2J （3）
【解析】
【小问1解析】
小物块从P点下滑至A点，由动能定理得
解得
【小问2解析】
小物块在传送带上，由牛顿第二定律得
解得
设小物块在传送带上向右减速到与传送带共速的位移为x，则
解得x=2.5m
因为x=LAB
所以小物块到达B处时的速度大小是4m/s，则小滑块运动的时间
传送带运动的位移
产生的热量
【小问3解析】
对物块第一次由B点恰好运动到E点的过程，由动能定理
解得R=06m
①最小的下滑高度，对应于物块恰好与挡板碰撞，在F点有
解得
从开始下滑到恰好与板相碰过程中，由动能定理
解得 h=2.7m
②最大的下滑高度，对应于物块与挡板相碰后，再次沿半圆弧CEF上滑时恰好到达E点，对全程由动能定理

解得h = 4.2m
综上所述小物块释放时的高度范围为