河北省唐山市等4地2024-2025学年高一下学期6月期末物理试卷（解析版）

这是一份河北省唐山市等4地2024-2025学年高一下学期6月期末物理试卷（解析版），共17页。
1．本试卷考试时间为75分钟，满分100分。
2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 在物理学史上，开普勒和牛顿为天体运动的研究奠定了重要基础。下列关于他们贡献的描述中正确的是（ ）
A. 牛顿通过分析第谷的观测数据，总结出行星绕太阳运动的轨道是椭圆
B. 开普勒提出行星与太阳间的引力大小与二者距离的平方成反比
C. 牛顿的万有引力定律表明，行星轨道半长轴的立方与公转周期的平方成正比
D. 开普勒发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆，而牛顿通过引力定律解释了这一现象的原因
【答案】D
【解析】A．开普勒分析第谷的观测数据并提出行星轨道为椭圆，牛顿未直接参与此结论，故A错误；
B．引力平方反比关系由牛顿提出，开普勒未涉及引力定量公式，故B错误；
C．轨道半长轴立方与周期平方成正比是开普勒第三定律，牛顿用万有引力定律解释了该关系，但定律本身由开普勒提出，故C错误；
D．开普勒发现行星轨道为椭圆（第一定律），牛顿通过万有引力定律解释了其成因，故D正确。
故选D，
2. 如图所示，卫星a在赤道上空绕地球做匀速圆周运动，角速度为ω，对地张角。地球（视为质量分布均匀的球体）的半径为R，引力常量为G，球的体积公式为，其中r为球的半径。万有引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星的线速度B. 根据题目数据可求出卫星的质量
C. 地球的质量为D. 地球的密度为
【答案】C
【解析】A．设卫星M的轨道半径为r，由几何关系可得，解得
卫星的线速度，故A错误；
B．由得m被约去了，故无法求卫星的质量，故B错误；
C．设地球的质量为M，由得
，故C正确；
D．地球的密度为，故D错误。
故选C。
3. 云室中有A、B两个点电荷，其周围的电场线分布如图所示。通过云室观察到一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹为曲线ab，a为两点电荷连线中垂线上的点、b为两点电荷连线上的点。下列说法正确的是（ ）
A. A、B两个点电荷等量异种电荷
B. a、b两点的电场强度和电势关系为，
C. 带电粒子在a点加速度比在b点大
D. 带电粒子在a点的电势能比在b点大
【答案】D
【解析】A．由电场线分布的不对称性可知，A、B带不等量异种电荷，故A错误；
BC．电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，a点的电场强度一定小于b点的电场强度，粒子在a点的加速度一定小于在b点的加速度，由于A、B所带电性未知，无法判断电场线方向，也无法判断、的关系，故BC错误；
D．粒子受力指向轨迹凹侧，若带电粒子从a运动到b的过程中，电场力与速度之间的夹角小于90°，电场力做正功，电势能减小，；若带电粒子从b运动到a的过程中，电场力与速度之间的夹角大于90°，电场力做负功，电势能增大，，故D正确。
故选D。
4. 近年来，高空抛物现象时有发生，危害巨大，如一枚30g的鸡蛋从18楼抛下，能砸破人的头骨。若将一质量为m的乒乓球从足够高的窗口由静止释放，下落过程中，乒乓球所受空气阻力与下落的速度成正比关系（，k为常数），已知乒乓球可看做质点，且在落地前已达到匀速，则乒乓球下落过程中其所受合外力做功的功率P随速率v变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】乒乓球在下落过程中合力
做功的功率
所以功率P与速率v是二次函数的关系，且速度最大时，其合力F为0，功率P为0，A选项符合题意。
5. 范德格拉夫静电加速器结构如图所示，其工作原理是先通过传送带将正电荷传送到金属球壳（电荷在金属球壳上均匀分布），使金属球与地面间产生几百万伏的高压，然后利用高压给绝缘管中的带电粒子加速。在加速管顶端A点无初速度释放一带电粒子，粒子经过B、C两点到达管底（B为AC中点）。不计粒子重力，仅考虑球壳产生电场的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 释放的粒子带负电
B. 粒子从B点到C点的过程中电势能增大
C. 粒子在AC之间做匀加速直线运动
D. 粒子在AB间的动能变化量比BC间的大
【答案】D
【解析】A．根据题意可知，电场方向由A→C，粒子从静止开始向下运动，受电场力向下，带正电，故A错误；
B．粒子从静止开始运动，电场力做正功，则电势能减小，故B错误；
C．根据题意可知，带电球壳周围产生的不是匀强电场，所以粒子所受力不是恒力，粒子做加速度减小的加速运动，故C错误；
D．根据题意可知，在AB间电场强度的平均值大于BC间电场强度的平均值，则在AB间电场力做功大于BC间电场力做功，由动能定理可知，粒子在AB间动能变化量比BC间的动能变化量大，故D正确。
故选D。
6. 一个半径为R=2m的绝缘圆环固定在距地面高d=1m的水平面内，互相垂直的两条直径AB、CD两端分别固定四个带电荷量均为的质点（忽略重力）。现把A处的质点取下放在圆心正下方地面上的P点，所带电量不变，质点恰好处于平衡状态。若质点与地面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A. 带电质点在P点所受的电场力方向竖直向下
B. 带电质点在P点所受的电场力方向与竖直方向夹角的正切值等于2
C. 带电质点与地面的摩擦因数为
D. 带电质点与地面的摩擦因数为
【答案】C
【解析】A．对P点处质点进行受力分析，C、D两个质点对P点质点的库仑力合力竖直向下，B处质点对P点质点的库仑力如图所示，质点所受电场力有水平分量，故A错误；
B．质点在P点竖直方向的力的大小为
水平方向的力的大小为
图中
质点所受电场力方向与竖直方向夹角正切等于，故B错误；
CD．质点在P恰好处于平衡状态，满足，三个固定带电质点到P点距离设为r，则，
联立解得，故C正确，D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，绝缘粗糙水平面上处和处分别固定两个点电荷（场源电荷），其中处的电荷量大小为Q。以无限远处作为零电势点，两点电荷在x轴上形成的电场其电势与x关系如图乙所示，其中坐标原点处电势为、且为极小值，和处电势分别为和。下列说法正确的是（ ）
A. 处的电荷的电荷量为2Q
B. 处和处的场强等大反向
C. 处无初速度释放一个带正电的光滑质点物块，物块会以O点为中心来回往返运动
D. 质量为m，电荷量为+q的带电物体（视为质点），与地面动摩擦因数为，欲使它从O点向右出发刚好到达处，则物体在坐标原点处的初速度大小为
【答案】D
【解析】图像斜率表示电场强度：
A．由图可知在处的场强为零，则
可得，A错误；
B．由图像的斜率等于场强可知，和处场强反向，但场强大小不等，故B错误；
C．物体在运动过程中，电势能和动能等量转化，质点向右运动到O点右侧电势为处速度为零，由图可知在右侧，即物块会以O点右侧一点为中心来回往返运动，故C错误；
D．由动能定理
又
解得，D正确。
故选D。
二、多选题：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，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选得0分。
8. 某社区计划为路灯安装自动控制装置，其核心电路如图所示。电源电动势为E，内阻为r，R0为保护电阻，光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小）与电流表A1串联后与灯泡并联，R为滑动变阻器，其中灯泡可视为定值电阻，其功率得达到一定值才能发光。将滑动变阻器的滑片置于某位置，闭合开关，灯泡不亮，当天色逐渐变暗时，灯泡逐渐变亮。关于这个过程，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表A1示数逐渐减小B. 电流表A示数逐渐增大
C. 电源的总功率减小D. 电源的效率减小
【答案】AC
【解析】AB．天色逐渐变暗时，光敏电阻的阻值增大，并联部分的阻值增大，总电阻增大，干路电流减小，即电流表A示数减小。由于干路电流减小，则处于干路上各元件承担电压减小，因此并联部分分压增大，灯泡电流增大，则电流表A1示数减小，故A正确，B错误；
C．电源的总功率
结合上述，干路电流减小，则总功率减小，故C正确；
D．结合上述可知，干路电流减小，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，电源效率
则效率增大，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示的电路中，两金属板沿水平方向放置，并与灵敏电流计G串联后接在电源两端，D是理想二极管。单刀双掷开关S接1时，带电小球刚好静止在两极板间P点，A极板接地。下列说法正确的是（ ）
A. 小球的电势能为负
B. 单刀双掷开关S接1时，仅将A板向上移动少许，则P点的电势会升高
C. 单刀双掷开关S接2时，仅将B板向上移动少许，则小球向上运动，且流过灵敏电流计G的电流方向向右
D. 单刀双掷开关空置，在AB间插入电介质，则小球向下运动，且电容器电压减小
【答案】BD
【解析】A．单刀双掷开关S接1时，AB板间电场强度方向竖直向上，带电小球刚好静止在两极板间，则小球所受电场力方向也是竖直向上，故小球带正电，A板接地，电势为零，AB板间电势都为正，根据电势能，可知小球电势能为正，A错误；
B．单刀双掷开关S接1时，电容器的电压E不变，仅将A板向上移动少许，板间距离变大，则电场强度E场强变小，P点与B板电势差减小
又
可知升高，B正确；
C．单刀双掷开关S接2时，仅将B板向上移动少许，板间距离变小，但是由于二极管的单向导电性，电容器的电量不变，板间电场强度大小不变，小球仍保持静止，C错误；
D．单刀双掷开关S空置，电容器电量不变，插入电介质，电容变大，由可知，电压减小。
极板之间的电场强度
电容器电容
联立解得
知插入电介质后场强E减小，小球向下运动，D正确。
故选BD。
10. 618购物狂欢节后，快递物流就迎来了高峰期，由于包裹数量庞大，传送带在分拣的时候就代替了大量的劳动力。如图甲所示，倾斜传送带与水平方向间的夹角为30°，在电动机的带动下顺时针匀速转动。现将一质量m=1kg的货物无初速地放在传送带底端的A点，货物从A到B的运动过程中机械能E随高度h变化的图像如图乙所示，设A点所在平面为零势能面。可认为货物与传送带间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 传送带匀速转动的速度v=5m/s
B. 货物与传送带间动摩擦因数
C. 货物与传送带间的摩擦生热Q=36.5J
D. 货物从A到B，电动机多做的功W=100J
【答案】ABD
【解析】A．由图可知h=2.5m时，货物与传送带共速，且
解得传送带速度v=5m/s，故A正确；
B．机械能的变化量对应的是除重力以外的其他力做功，即共速前
则第一段的斜率
解得，故B正确；
C．第一段货物的加速度
货物和传送带达到共速的时间
传送带的位移
货物沿斜面的位移
则摩擦生热
共速后货物与传送带一起匀速，无摩擦生热，故C错误；
D．货物从A到B，电动机多做的功，故D正确。
故选ABD。
三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答应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得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 电容器是一种基础电子元件，广泛应用于各种电气和电子设备中。其主要功能是存储和释放电能，现利用图甲所示电路观察电容器的充电和放电现象，恒压源电压为U，开关S接1对电容器充电，充满电稳定后，再把开关接2放电，测得放电过程的I—t图像如图乙所示，一次通过较大阻值电阻放电，一次通过较小阻值电阻放电，电压表为理想电压表。
（1）充满电后，电容器上极板带__________电（填“正”或“负”）；
（2）图乙放电电流图像与坐标轴围成的面积代表__________，实线和虚线与坐标轴围成的面积__________（填“相等”或“不相等”），实线是通过__________（填“较大阻值”或“较小阻值”）的电阻放电电流的变化情况；
（3）0~2s内图乙中实线与坐标轴的面积是整个面积的，则2s时电容器两端的电压为__________。
【答案】（1）正 （2）电容器充满电后储存的电荷量（放电过程流过电阻R的电荷量） 相等 较小阻值 （3）
【解析】
【小问1解析】
充电时，开关连接1，电容器上极板与电源正极相连，上极板带正电。
【小问2解析】
图像中，图线与时间轴所围几何图形的面积表示放电过程放出的电荷量，即等于电容器充电结束所带电荷量；
由于放电的总电荷量不变，即图线与时间轴所围面积不变。
当将电阻R换成阻值更大的电阻时，放电的最大电流减小，放电时间变长，实线是通过较小阻值的电阻放电电流的变化情况；
【小问3解析】
设2s时电容器两端电压为U2，根据电容，可得
解得
12. 某同学用伏安法测量某新能源车上使用蓄电池的电动势E（大约为12V）和内阻r（内阻较小，大约为1Ω）。按图甲所示电路图连接电路，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，无论开关接1还是2电压表的示数都约为12V且变化不明显。将一个定值电阻R0串入电路中，解决了上述问题。
（1）定值电阻R0在电路中的作用是______；
（2）为准确测得蓄电池的电动势与内阻，该组同学进行了以下操作。闭合开关S0，电键S分别接在1、2点时对应的电压表示数U与电流表的示数I的U—I图像如图乙所示，图像的延长线与坐标轴分别交于a1、a2、b1、b2，直线b1a1对应的是开关S接______（填“1”或“2”），电动势可表示为______，内阻可表示为______。（以上两空选用a1、a2、b1、b2、R0表示）
【答案】（1）让电压表读数随改变滑动变阻器阻值有明显变化
（2）1 b1
【解析】
【小问1解析】
根据闭合电路欧姆定律有
则有
由于电源内阻较小，导致电压表示数变化范围较小，为了减小误差，需要使电压表示数变化范围增大，所以串联一个定值电阻起到明显的分压作用，让电压表读数随滑动变阻器阻值变化而有明显变化。
【小问2解析】
根据闭合电路的欧姆定律有
可知，图像斜率的绝对值表示的测量值，开关接1时，将电流表、电源与定值电阻等效为一个新电源，内阻的测量值实际上指，即内阻的测量值大于真实值；开关接2时，将电压表、电源与定值电阻等效为一个新电源，内阻的测量值实际上指，
即内阻的测量值小于真实值。可知，开关连接1时图像斜率的绝对值大于开关连接2时图像斜率的绝对值，则图乙中b1a1图线是开关接1时的图线，b2a2是开关接2时的图线。
开关接1时，误差在于电流表的分压，且有
当干路电流为0时，电流表分压值也为0，即发生断路时，即b1a1图线纵轴交点坐标与真实图像重合；开关接2时，误差在于电压表的分流，且有
当路端电压为0时，电压表分流值也为0，即发生短路时，即b2a2图线横轴交点坐标与真实图像重合。综合上述可知，b1a1图线纵轴交点与b2a2图线横轴交点连线为真实的图像，则有，
解得
13. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场，一个质量为m，电荷量为的小球以初速度v0从O点竖直向上抛出，经过一段时间小球过点A（图中未画出），速度变为水平，大小依然为v0。重力加速度为g。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）小球动能最小值以及此时到OA连线的距离。
【答案】（1） （2），
【解析】
【小问1解析】
把运动分解为水平和竖直方向。A点速度方向水平，竖直速度为零。在竖直方向有
在水平方向有
解得
【小问2解析】
小球所受合外力
方向与竖直方向夹角
OA连线垂直于合外力。以合外力和垂直合外力方向建立坐标，如图所示
y轴方向上，初速度
加速度
小球先做匀减速运动后做匀加速；x轴上，初速度
做匀速直线运动。y轴上速度减为零时，动能最小，则有
此时到OA的距离
14. 绝缘的光滑水平面上存在如图所示的直角坐标系xOy，x>0的区域存在匀强电场E，电场方向沿y轴负方向，x轴上的B点存在一粒子接收器，其只能接收与x轴正方向成60°运动的带电粒子。现从y轴上的A点向电场内发射一质量为m、电荷量为+q的带正电粒子，初速度大小为v0，方向沿x轴正方向，经电场偏转后被粒子接收器接收。
（1）求电场中A、B间的电势差UAB；
（2）求B点的坐标；
（3）若发射的粒子能以不同的速率沿x轴正方向射入电场，且均能被粒子接收器接收，求粒子发射器位置在第一象限满足的坐标方程。
【答案】（1） （2）
（3）
【解析】
【小问1解析】
由题意可知，粒子在电场中做类平抛运动，x轴方向
得
则
得
【小问2解析】
设A→B运动时间为t，则
得
x轴方向
故B点的坐标为
【小问3解析】
设粒子发射器的位置坐标为，设粒子射入电场的初速度为vx，打到粒子接收器时的速度方向与x轴正方向成，则粒子水平位移为，竖直位移为y，根据几何关系
得，
15. 如图所示，长木板B静止在光滑的水平面上，时刻，给长木板施加水平向右的外力F的同时，小物块A以向右的初速度滑上长木板的左端已知小物块A的质量，长木板B的质量，A、B间的动摩擦因数，小物块A可看做质点，重力加速度。已知：时，A、B间的摩擦生热均为；时，A、B间的摩擦生热为。求：
（1）长木板B的长度L；
（2）A的初速度的大小；
（3）时，A、B间的摩擦生热Q的大小。
【答案】（1）2m （2）4m/s （3）3.2J
【解析】
【小问1解析】
由时，A、B间的摩擦生热均为；时，A、B间的摩擦生热为可知，当时，物块A从长木板B的右端滑出，则有
解得
【小问2解析】
当时，物块A恰好到长木板B的右端共速，对物块A有
对长木板B有
根据运动学关系有，
联立解得
【小问3解析】
时，共速前对长木板B有
解得
共速时有
解得共速前用时
共速前AB相对位移
此后B比A快，A从左侧掉下，所以相对位移大小为
A、B间的摩擦生热的大小