江苏省常州市2024-2025学年高一下学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份江苏省常州市2024-2025学年高一下学期期末考试物理试卷（解析版），共13页。试卷主要包含了 如图所示为某带电体周围等势线等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.本试卷包含选择题和非选择题两部分.考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效.本次考试时间为75分钟，满分值为100分.
2.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号（考试号）用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上，并用2B铅笔将对应的数字标号涂黑.
3.答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案方框涂黑.如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案.答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效.
一、单项选择题（共11小题，每小题4分，共44分、每小题只有一个选项符合题意）
1. 设想人类利用飞船以0.2c的速度进行星际航行，若飞船向正前方的某星球发射一束激光，则该星球上的观察者测量到激光的速度应该是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据狭义相对论的光速不变原理，真空中的光速在所有惯性参考系中都是恒定值，与光源或观察者的运动状态无关。飞船以的速度运动时，其发出的激光在飞船参考系中的速度为。对于星球上的观察者，无论通过相对论速度叠加公式计算（结果为），还是直接依据光速不变原理，测得的光速仍为。
故选C。
2. 沿图示箭头方向移动相应元件，可使平行板电容器电容增大的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．根据，向右移动上极板，S减小，C减小，A错误；
B．根据，向上移动上极板，d增大，C减小，B错误；
C．根据，向下移动下极板，d增大，C减小，C错误；
D．根据，插入电介质，ε增大，C增大，D正确。
故选D。
3. 库仑扭秤是库仑用以研究电荷间作用力实验装置，实验过程中采用倍分法避开电量的直接测量。当代学者在复制该实验时，采用了类似装置，如图（部分），一次实验中，实验者测得A、B两个带电金属小球间斥力为F，通过接触起电使得A、B两球电量均减半，同时保持两球间距离不变，则斥力变为（ ）
A. B. C. 2FD. 4F
【答案】A
【解析】设接触前两个小球的带电量都等于Q，两个小球之间的距离为R。
接触前两个小球之间的斥力为
接触后两个小球之间的斥力为
解得
故选A。
4. 对于两颗绕太阳运动的行星，下列轨道示意图满足开普勒第一定律的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在它的一个焦点上。
故选C。
5. 如图，一对用绝缘支座的不带电导体A和B彼此接触，手握绝缘棒把带正电的带电体C移近导体A、B，分开导体A和B，再移开带电体C，则（ ）
A. 导体A和B都带正电B. 导体A和B都带负电
C. 导体A和B都不带电D. 导体A带负电，导体B带正电
【答案】D
【解析】一对用绝缘支座的不带电导体A和B彼此接触，手握绝缘棒把带正电的带电体C移近导体A、B，带正电的带电体C将导体A、B中的自由电子吸引到左端，左端多电子带负电，右端少电子带正电，分开导体A和B，导体A多电子带负电，导体B少电子带正电。再移开带电体C，导体A仍然带负电，导体B仍然带正电。
故选D。
6. 某品牌新能源车使用闪充技术，时间充电，则平均充电电流约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据电流的定义式可得
各选项中985A最为接近计算结果。
故选D。
7. 在“验证机械能守恒定律”实验中得到如图所示的纸带。在纸带上选取三个连续点A、B、C，测得hA、hB、hC，已知计时器打点周期为T，O、B之间时间间隔为nT，重力加速度为g，则B点速度的测量值为（ ）
A. ngTB.
C. D.
【答案】B
【解析】中间时刻的瞬时速度，等于这段时间内的平均速度。
B点速度的测量值为
故选B。
8. 如图所示为某带电体周围等势线（闭合较浅色线）与电场线（较深色线），带电体的电性未知，则电场中M、N两点电势（ ）
A. φMφN
C. φM=φND. 无法比较大小
【答案】D
【解析】沿着电场线的方向电势降低。电场线方向未知，无法判断电场中M、N两点电势高低。
故选D。
9. 常用电流表、电压表都是由小量程电流表（表头）改装而成，下列电路改装成大量程电流表的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】AB．电流表的量程
电阻R越小，电流表量程I越大，A正确，B错误；
CD．都是将由小量程电流表（表头）改装成的电压表，不是电流表，CD错误。
故选A。
10. 如图所示，足够长水平传送带由电机带动，在其左端轻放上一滑块，滑块向右运动距离时恰与传送带相对静止，此过程传送带运动距离为，滑块与传送带间滑动摩擦力大小为，则滑块相对传送带滑动过程中（ ）
A. 摩擦力对滑块做功为B. 摩擦力对传送带做功为
C. 电机多消耗的电能为D. 系统摩擦生热为
【答案】B
【解析】A．滑块受到的摩擦力向右，故摩擦力对滑块做正功为，故A错误；
B．传送带受到的摩擦力向左，由功的定义可知：摩擦力对传送带做功为，故B正确；
CD．系统摩擦生热为
电机多消耗的电能等于系统摩擦生热加上滑块增加的动能
即电机多消耗的电能为，故CD错误。
故选B 。
11. 如图，一带正电的小滑块以一定初速度沿固定绝缘斜面向下滑动，最后停在绝缘水平面上，空间存在水平向左的匀强电场。滑块与斜面间、滑块与水平面间的动摩擦因数相等，忽略斜面与水平面连接处的机械能损失。则该过程中滑块动能、机械能与水平位移x关系的图线可能是（ ）
A B.
C. D.
【答案】A
【解析】AB．在斜面上对小滑块进行受力分析可知，小滑块受到重力、支持力、沿斜面向上的摩擦力以及水平向左的电场力的作用，设斜面的倾角为，滑块沿斜面下滑时的水平位移为，对滑块沿斜面下滑过程列动能定理方程有
整理解得
由此可以看出随线性增加，即图像为向上倾斜的直线。同理在水平面上对小滑块进行受力分析可知，在水平面上只有电场力和摩擦力对小滑块做功，设在斜面与水平面连接处小滑块的动能为，小滑块在水平面上运动的位移为，则在水平面上对小滑块列动能定理方程有
整理解得
所以在水平面上图像为向下倾斜的直线。综上所述整个运动过程，图像为两段直线组成的折线，故A正确，B错误；
CD．根据功能关系可知，机械能的变化等于除重力、弹簧弹力以外其他力做功的代数和。所以在斜面上小滑块的机械能变化为
设初始位置的机械能为，则下滑过程中机械能的表达式为
所以在斜面上的图像为向下倾斜的直线。同理在水平面上小滑块的机械能变化为
设在斜面与水平面连接处小滑块的机械能为，则在水平面上小滑块运动的机械能的表达式为
所以在水平面上图像也为向下倾斜的直线。又因为在斜面上图像斜率的大小为
在水平面上图像斜率的大小为
所以斜面阶段机械能减小的更快，故CD错误。
故选A。
二、非选择题：共5小题，共56分.其中第13题~第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. 某同学做“测量金属丝的电阻率”实验。
（1）该同学先用多用电表测量金属丝的电阻，当多用电表选择开关置于“”倍率挡位上时，指针指示位置如图中的1所示，因指针偏转过大应将选择开关旋到______（选填“×1”“×100”）倍率挡位上，并进行______（选填“欧姆调零”“机械调零”）后再次测量，指针指示位置如图中2所示，则该金属丝的电阻为______Ω；
（2）为了进一步减小测量电阻的误差，该同学用如下实验器材较准确地测量金属丝电阻值：电压表、电流表、滑动变阻器、电池组、开关和导线若干，请根据提供的器材，在虚线框中设计实验电路，要求采用电流表外接法并使电压表示数可以从零开始变化，
（3）若实验测得金属丝电阻为、直径为、长度为，则其电阻率表达式为______；
（4）本实验系统误差的主要原因是______（选填“电压表分流”“电流表分压”）。
【答案】（1） 欧姆调零 14##14.0
（2） （3） （4）电压表分流
【解析】
【小问1解析】
因指针偏转过大，则倍率档选择过大，应将选择开关旋到 “×1”倍率挡位上，并进行欧姆调零后再次测量；
该金属丝的电阻为14Ω；
【小问2解析】
待测电阻为小电阻，则采用电流表外接；滑动变阻器接成分压电路，则电路如图
【小问3解析】
根据，
可得
【小问4解析】
本实验系统误差的主要原因是电压表分流造成的。
13. 通过天文观测可以推算天体的质量，某天文爱好者通过观测、计算与查阅资料得到木星的半径为，绕木星运动的一颗卫星周期为、轨道半径为，引力常量为，求：
（1）木星的质量；
（2）在木星表面发射围绕木星运动飞行器的最小发射速度。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
对于木星的卫星由万有引力提供向心力
解得木星质量为
【小问2解析】
对于木星的近表面卫星
其中
解得在木星表面发射围绕木星运动飞行器的最小发射速度
14. 某同学在平直路面上骑自行车，他与自行车的总质量、骑行的最大功率，所受阻力恒为人车总重的0.02倍。骑行中测得他在时间内沿直线运动距离，10s末速度大小，重力加速度取。求：
（1）10s内克服阻力做功的平均功率和10s末克服阻力做功的瞬时功率；
（2）该同学在平直路面上骑行的最大速度。
【答案】（1）， （2）
【解析】
【小问1解析】
内平均速度
阻力
根据
解得
根据
解得
【小问2解析】
当牵引力等于阻力时，此时功率最大为
解得
15. 某示波管简化装置由加速板、偏转板及与偏转板垂直放置足够长的直线屏组成，如图所示，加速电场电压为，、两板间距和板长均为，板最右端与直线屏间距离为。质量为、电荷量为、初速度为零的正电粒子“飘入”加速电场。当偏转板间电压为零时，粒子最终打在屏的点，屏上两点与点距离分别为与，不计粒子重力。
（1）求粒子进入偏转电场时速度的大小；
（2）若粒子打在点，求粒子射出偏转电场时沿垂直板面方向偏移的距离；
（3）若粒子打在点以下的屏上，求偏转电场电压的范围。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
在加速电场中，由动能定理
解得粒子进入偏转电场时速度的大小为
【小问2解析】
根据结论，带电粒子离开匀强电场时方向的反向延长线经过极板中点，则由几何关系
解得粒子射出偏转电场时沿垂直板面方向偏移的距离
【小问3解析】
沿偏转板方向
垂直偏转板方向，
可得
根据（2）的分析可知，打在点以下的屏上时粒子射出偏转电场时的偏转距离范围为
解得
16. 如图所示，一根满足胡克定律的弹性绳上端固定在点，下端自然伸长时在点。现在点固定一光滑小钉，将质量为的小物块连在弹性绳下端，使其静止在点正下方的水平地面上，此时点到小物块距离为。若对小物块施加水平向右的拉力，小物块恰好保持静止，小物块与地面间的动摩擦因数为.（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，弹性绳始终在弹性限度内，其弹性势能，其中、分别为弹性绳的劲度系数和形变量）
（1）求弹性绳的劲度系数；
（2）现对小物块施加一水平向右的恒定拉力，求小物块向右加速运动距离为时加速度的大小；
（3）在（2）问条件下，求小物块向右加速的最大速度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
水平方向
竖直方向，
解得

【小问2解析】
物块向右加速运动距离时，弹性绳伸长量为，绳与水平方向夹角为，根据牛顿第二定律可得
其中，，
解得

【小问3解析】
物块速度最大时，加速度为0，此时水平位移为
由动能定理得
物块运动过程中支持力为恒力，故摩擦力为恒力；
摩擦力做功
弹性绳弹力做功
此时，
解得