2025-2026学年湖北省孝感市高一（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2025-2026学年湖北省孝感市高一（下）期末物理试卷（含解析），共5页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场，电荷之间通过电场相互作用，还引入了电场线形象地描述场的性质。下列静电场中电场线的绘制，正确的是( )
A. B. C. D.
2.“草根”球赛火遍大江南北。2026年4月18日晚，江苏省城市足球联赛(简称“苏超”)第2周常规赛在全场呐喊助威声中正式开赛，“苏超”首个比赛日便迎来“开门红”，场均观赛人数超过了3.1万人。如图是某次发定位球的比赛情景，运动员把质量为m的足球从水平地面踢出，足球恰好飞过高为ℎ0的人头顶部，并继续在空中运动到最高点ℎ，足球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. 足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力势能增加了mg(ℎ−ℎ0)
B. 以过人头顶部的水平面为参考平面，足球在最高点的机械能为mg(ℎ−ℎ0)
C. 足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力的瞬时功率一直减小
D. 足球运动到最高点时，重力的瞬时功率最大
3.如图所示，不带电，长为l的金属导体棒水平放置，现将一个电荷量为+q(q>0)的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是( )
A. 导体棒左端感应出正电荷，棒的右端感应出负电荷
B. 感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右
C. 感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小E=kqR+0.5l
D. 若把一试探电荷从A移到B，该电荷在A、B两点的电势能相等
4.如图，在一根不可伸长的轻绳下端拴一质量为m的带申小球，同时在悬点O′正下方圆心O处也固定另一带电小球，现使小球m在过O点的水平面内做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角为θ，两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 小球做匀速圆周运动过程中受到重力，拉力，库仑力和向心力
B. 两个小球一定带异种电荷
C. 小球做匀速圆周运动过程中机械能守恒
D. 小球做匀速圆周运动的向心力大小为mgtanθ
5.如图所示，竖直平面内的正方形ABCD，AD边水平，AB边竖直，O为正方形中心。有一平行于正方形所在平面的匀强电场(未画出)，使点A、O、D的电势分别为1V、3V、5V，已知正方形的边长为5cm，下列说法正确的是( )
A. O、C两点的电势差UOC=2V
B. 该匀强电场的电场强度大小为80V/m，方向由D指向A
C. 电子在C点位置的电势能高于B点的电势能
D. 若将电子从C点移动到A点，电场力做的功为4eV
6.如图，一质量为m，带电量为+q的粒子从靠近A金属板的K点处由静止出发，经平行金属板A、B间电场加速后(A、B板间电压U0恒定)，沿直线运动打在光屏上的Q点；现在平行金属板C、D间再加上一恒定偏转电压U1，粒子将打在光屏上Q点正下方的P点，不计粒子重力，下列说法正确的是( )
A. 若只把B板稍微右移，粒子经过B板时的速度增大
B. 若只把B板稍微右移，粒子将打在P点上方
C. 若只把C板稍微上移，粒子在平行金属板CD间运动的时间将变长
D. 若只把C板稍微上移，粒子离开平行金属板CD时，竖直方向的侧移量将变小
7.传送带在机场、车站、大型超市中很常见。如图所示，水平地面上固定一条倾角θ=37°、长度L=8m的传送带，用于传送包裹，传送带以恒定速度v0=2m/s顺时针转动。某工人将一个质量m=1kg的包裹轻放在传送带的下端A处，包裹与传送带之间的动摩擦因数μ=0.8。已知g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。下列说法正确的是( )
A. 包裹从A至B的过程中，包裹一直做匀加速直线运动
B. 包裹从A至B的过程中，传送带对包裹的摩擦力做功32J
C. 包裹从A至B的过程中，传送带对包裹的摩擦力做功50J
D. 包裹从A至B的过程中，包裹与传送带因摩擦产生的热量是50J
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将嫦娥四号发射，嫦娥四号成功登陆月球背面，人类首次实现了月球背面软着陆。简化如图，嫦娥四号沿着地月转移轨道飞向月球，到达近月轨道上P点时的速度为v0，经过短暂“太空刹车”，进入近月圆轨道绕月球运动，在近月圆轨道上运行周期为T，已知嫦娥四号的质量为m，月球半径为R，引力常量为G，不计嫦娥四号的质量变化，下列说法正确的是( )
A. 嫦娥四号在西昌卫星发射中心的发射速度介于11.2km/s和16.7km/s之间
B. 嫦娥四号在绕月球圆轨道上运行周期的平方与轨道半径三次方的比值等于嫦娥四号在绕地球圆轨道上运行周期的平方与轨道半径三次方的比值
C. 月球的平均密度ρ=3πGT2
D. “太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功绝对值为12mv02−2mπ2R2T2
9.打夯亦称“夯实”，俗称“打地基”。打夯原为建住宅时对地基以人力方式用夯锤进行夯实，防止房屋建造后因墙底松软导致的墙体塌陷或裂纹。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个大小均为500N，方向都与竖直方向成37°的力，提着重物离开地面30cm后同时释放，最后重物自由下落将地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg，cs37°=0.8，g取10m/s2，忽略空气阻力，则( )
A. 重物加速上升阶段，轻绳的拉力对重物做的功等于重物机械能的增加量
B. 两人停止施力的瞬间，重物处于完全失重状态，会立即下落
C. 重物落回地面时的动能为90J
D. 重物对地面平均冲击力的大小为1.25×104N
10.如图所示，空间存在水平向左，大小为E= 3×104N/C的匀强电场，在A处有一个质量为0.1kg的小球所带电荷量为q=+1.0×10−4C，用一长为L= 3m的不可伸长的绝缘细线与固定点O连接，细线水平伸直无拉力，已知绝缘细线由松弛突然绷紧时，小球沿细线方向的分速度突变为0，而垂直细线方向的分速度保持不变。现让该小球由A处静止释放，小球可视为质点，取g=10m/s2，则( )
A. 释放后小球做圆周运动
B. 小球在A点释放瞬间的加速度大小为20m/s2
C. 小球第一次运动到O点正下方的速度大小为4 5m/s
D. 小球第一次到达O点左方等高处时，绝缘细线的拉力大小为3 3N
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。
(1)质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。如图乙所示，O为纸带上打出的第一个点，第一个点与第二个点之间的距离约为2mm，A、B、C为纸带上选取的三个连续的计数点，它们到O点的距离ℎA=15.55cm、ℎB=19.20cm、ℎC=23.23cm。已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地重力加速度g取9.8m/s2。则重物从O点到B点，重力势能减少量ΔEp= J，打点计时器打B点时重物的动能Ek= J，比较ΔEp与Ek的大小，从而判断重物的机械能是否守恒。(结果均保留3位有效数字)
(2)某同学在实验中发现重物增加的动能略小于重物减少的重力势能，于是深入研究阻力f对本实验的影响(假设阻力大小f恒定)。他测出各计数点到起始点的距离ℎ，并计算出各计数点的速度v，用实验测得的数据绘制出v2−ℎ图线，如图丙所示图像是一条直线，测得此直线斜率为k，由图线求得重物下落时受到阻力与重物所受重力的比值fmg= 。(请用斜率k，当地重力加速度g表示)
12.某实验小组进行了探究“影响电容的因素”的实验。如图1所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差。实验中保持极板上的电荷量Q不变。设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。
(1)下列关于实验现象的描述正确的是 (单选)。
A.保持S不变，增大d，则θ变大
B.保持S不变，减小d，则θ不变
C.保持d不变，减小S，则θ变小
D.保持S、d不变，在两极间插入电介质，则θ变大
(2)随后他们设计了如图2所示的电路来观察电容器的充电、放电现象，单刀双掷开关S原来接2。从t=0开始，开关改接1，经过一段时间电容器充电完毕后再把开关改接2，电容器开始放电。
①如图3，绘制了整个过程中流过电路中电阻R的电流随时间变化的I−t图像，那么电压传感器示数随时间变化图像UAB−t对应下列中的图4 (选填“甲”或“乙”)。
②当开关改接2时，发现放电过程放电太快，可以 (选填“增大”或“减小”)电阻R的阻值来解决该问题。只改变R的阻值，则此过程I−t的曲线与坐标轴所围成的面积将 (选填“减小”“不变”或“增大”)。
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.“墨子号”是中国发射的全球首颗量子科学实验卫星，在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空，标志着中国成为世界上第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。假设“墨子号”绕地球做匀速圆周运动，监测系统测得“墨子号”在t时间内运行的弧长为s，其与地心连线扫过的角度为θ(弧度)，t小于运行周期。已知引力常量为G，地球半径为R，求：
(1)“墨子号”运行的向心加速度an大小；
(2)地球的第一宇宙速度v1大小。
14.如图，竖直平面内有一平面直角坐标系xOy，在第二象限内存在一曲线边界，边界解析式方程为y=kx2(k为已知量，是一常数)该曲线与y正半轴之间存在一竖直向下的匀强电场E(E大小未知)，在第一象限和第四象限存在大小也为E的匀强电场，方向分别竖直向下和竖直向上。曲线边界的左侧存在一线性粒子发射源，可以向右均匀发射初速度均为v0的相同粒子，粒子质量为m，电荷量为+q，粒子从曲线边界上不同位置进入第二象限的匀强电场，且所有粒子均从坐标原点O离开进入第四象限，粒子重力不计。
(1)求第二象限场强E大小；
(2)求到达原点O处速度方向与x正半轴夹角为60°的粒子，运动过程中离x轴的最大距离d大小；
(3)求到达原点O处速度方向与x正半轴夹角为60°的粒子，离开原点O后经过多长时间速度偏向角度为120°。
15.游戏装置如图所示，质量m=1kg的小滑块从离地面H高处静止释放，自由下落后从P点进入四分之一光滑轨道，沿着水平轨道AB进入半径r=0.5m的竖直光滑圆轨道(在最低点B分别与水平轨道BA和BD平滑相连)，接着经过光滑水平轨道BD滑上粗糙倾斜轨道DE(高度ℎ可调节，倾斜轨道DE在水平面上的投影长度DF保持不变)，滑块全程不脱离轨道且恰好停在E端则视为游戏成功。已知AB轨道长度LAB=0.4m，DF轨道长度LDF=1.5m，滑块与DE轨道之间的动摩擦因数μ=0.5，各部分平滑连接，小滑块可视为质点，忽略空气阻力，g取10m/s2。求：
(1)如果AB轨道光滑，滑块从H高处静止释放后，恰能过光滑圆轨道最高点C，求H；
(2)如果AB轨道粗糙，滑块与AB轨道之间的动摩擦因数为μ=0.5，小滑块从H=2m高处静止释放后，求小滑块第一次到达C处时对圆轨道的压力大小；
(3)如果AB轨道光滑，要使游戏成功，求小滑块的释放高度H与高度ℎ之间满足的关系(须注明ℎ的取值范围)。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：AB.正点电荷的电场线从正电荷出发，指向无穷远处，故A正确，B错误；
C.由于电场线不相交，故C错误；
D.假设存在这种电场线，作两条等势线，如图所示
A
则有φA=φC，φB=φD
则有UAB=UCD，由电场线的疏密程度可知，AB处电场强度大于CD处电场强度，由公式U=Ed可得，UAB>UCD，相互矛盾，假设不成立，即这种电场线不存在，故D错误。
故选：A。
依据电场线从正电荷出发、终止于负电荷(或无穷远)，以及孤立点电荷、等量异种电荷、等量同种电荷等常见电场的电场线分布特点来判断选项。
本题聚焦电场线绘制这一基础知识点，通过选择题形式考查对常见静电场电场线分布的掌握情况，较为基础，有利于巩固电场线相关概念。
2.【答案】C
【解析】解：A、足球从被踢出至运动到最高点的过程中，初位置在地面，高度为0；末位置在最高点，高度为ℎ。
该过程中重力势能的增加量ΔEp=mgℎ−0，化简得ΔEp=mgℎ，故A错误；
B、以过人头顶部的水平面为参考平面，足球在最高点时的重力势能Ep=mg(ℎ−ℎ0)。
由于足球做斜抛运动，到达最高点时不仅具有重力势能，还具有水平方向的速度，即动能Ek>0。
根据机械能公式E=Ep+Ek，可知足球在最高点的机械能一定大于mg(ℎ−ℎ0)，故B错误；
CD、设足球在空中的竖直分速度大小为vy，重力的瞬时功率大小P=mgvy。
足球从被踢出至运动到最高点的过程中，竖直方向做匀减速直线运动，竖直分速度vy逐渐减小。
由此推知，重力的瞬时功率P一直减小；当足球运动到最高点时，竖直分速度vy=0。
此时重力的瞬时功率P=0，为整个过程的最小值，故C正确，D错误。
故选：C。
题目描述足球从地面被踢出后做斜抛运动，不计空气阻力，需分析从踢出到最高点过程中的重力势能变化、机械能及重力的瞬时功率变化。已知足球质量、最高点高度和过人头顶高度，重力势能变化取决于高度差，机械能守恒但需注意参考平面选择，重力的瞬时功率由竖直分速度决定，竖直方向做匀变速运动导致竖直分速度持续变化。
本题以足球斜抛运动为背景，综合考查重力势能变化、机械能概念以及瞬时功率的物理规律。题目巧妙地将实际运动情景与核心物理概念相结合，计算量适中但概念辨析要求较高，能有效检验学生对能量与功率基本规律的理解深度。解答过程需清晰区分重力势能变化与参考平面的选择，并准确运用瞬时功率的表达式P=mgvy，结合竖直分速度的变化规律进行分析。其中，对机械能守恒条件下机械能计算与参考平面关系的辨析，以及对最高点竖直分速度为零导致瞬时功率为零的判断，是本题的关键思维点，有助于锻炼学生严谨的逻辑推理和概念应用能力。
3.【答案】D
【解析】解：ABC、根据静电平衡规律，导体棒A点感应出负电荷，B点感应出正电荷，静电平衡时O处的电场强度为零，即感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度与电荷q在O点产生的电场强度等大反向，所以感应电荷在O处产生的电场强度大小E=kq(R+0.5l)2，方向水平向左，故ABC错误；
D、静电平衡时导体是等势体，表面是等势面，把另一正电荷从A移到B，电场力做功为零，电势能不变，故D正确。
故选：D。
依据同种电荷相斥、异种电荷相吸判断感应电荷分布；利用静电平衡时导体内部合场强为零分析感应电荷电场方向与大小；根据静电平衡时导体是等势体判断电势能关系。
本题以点电荷与金属导体棒的静电感应模型为背景，考查静电平衡的基本性质和电场相关知识，注重对基本概念和规律的理解与应用。
4.【答案】C
【解析】解：A.小球做匀速圆周运动过程中受到重力，拉力，库仑力的作用，故A错误；
B.无论两球带同种还是异种电荷，都可以满足竖直方向受力平衡，水平方向上做匀速圆周运动，两球不一定带异种电荷，故B错误；
C.小球做匀速圆周运动，速度沿圆周切线方向，轻绳拉力沿绳方向、库仑力沿半径方向，二者都与速度方向垂直，均不做功，因此小球的机械能守恒，故C正确；
D.向心力是拉力水平分量和库仑力的合力。对小球受力分析，竖直方向合力为0，可得Tcsθ=mg，而拉力的水平分力大小为Tsinθ=mgtanθ
小球还受到O处沿水平方向的库仑力，若为同种电荷，则F向=mgtanθ−F库；若为异种电荷，则F向=mgtanθ+F库，故D错误。
故选：C。
明确向心力是效果力不是实际受力，对小球受力分析，根据竖直方向平衡和水平方向向心力来源判断相关选项；依据做功情况判断机械能是否守恒；根据库仑力性质判断电荷种类。
本题结合圆周运动与电场力，考查受力分析、机械能守恒及圆周运动向心力等知识，有一定综合性，能考查对基本概念和规律的理解与应用。
5.【答案】B
【解析】解：A.匀强电场中，由于φA−φO=φO−φC
代入数据可得φC=5V，所以O、C两点的电势差UOC=−2V，故A错误；
B.匀强电场中，由于φD−φO=φO−φB
代入数据可得φB=1V，由于φD=φC、φA=φB，所以CD是等势线，AB是等势线，电场线方向由D指向A，又由UDA=Ed
可知φD−φA=Ed
代入数据可得匀强电场的电场强度大小为E=80V/m，故B正确；
C.电子带负电，φC>φB，所以电子在C点位置的电势能小于B点的电势能，故C错误；
D.若将电子从C点移动到A点，电场力做的功为W=qUCA
代入数据可得W=−4eV，故D错误。
故选：B。
先根据匀强电场中对称点电势关系求C点电势，进而得O、C两点电势差；再找等势线确定电场线方向，结合场强与电势差公式求场强；然后比较C、B点电势判断电子电势能高低；最后根据电场力做功与电势差关系求电子从C到A电场力做功。
本题围绕匀强电场性质，综合考查电势差、场强、电势能和电场力做功等知识，通过给定特殊点电势，考查对电场中基本概念和规律的理解与应用，有一定综合性。
6.【答案】D
【解析】解：AB.粒子在AB板间加速运动，根据动能定理有
qU0=12mv2
解得
v= 2qU0m
可知速度大小只与加速电压有关，与AB间的距离无关，若只把B板稍微右移，粒子经过B板时的速度大小不变，粒子将打在P点，故AB错误；
C.若只把C板稍微上移，金属板CD间电场强度E减小，根据分运动的独立性知，只会影响竖直分运动，不会影响水平分运动，水平方向
L=vt
粒子在平行金属板CD间运动时间不会变化，故C错误；
D.粒子在AB板间加速运动，根据动能定理有
qU0=12mv2
解得
v= 2qU0m
设金属板CD的板长为L，板间距为d，粒子在CD板间做类平抛运动，在水平方向有
L=vt
在竖直方向有侧移量
y=12at2
其中
a=qEm=qU1md
联立解得
y=U1L24U0d
可知C板稍微上移，极板间距d增大，竖直方向的侧移量y将变小，故D正确。
故选：D。
AB.根据动能定理求出粒子在AB板间加速运动的末速度表达式，进而判断粒子的变化情况；
C.根据分运动的独立性判断若只把C板稍微上移，粒子在平行金属板CD间运动的时间的变化；
D.根据动能定理和类平抛运动的规律求出若只把C板稍微上移，粒子离开平行金属板CD时，竖直方向的侧移量的变化。
本题考查了带电粒子在电场中的运动问题，对于带电粒子在偏转电场中做类平抛运动，将运动分解处理，根据分运动的等时性解答。掌握粒子在偏转电场运动过程的侧移量与速度偏转角的推导过程。
7.【答案】C
【解析】解：对包裹从A点释放后的运动过程进行分析。包裹初始速度为零，相对传送带向下滑动，受到沿传送带向上的滑动摩擦力。
设滑动摩擦力大小为f1，根据滑动摩擦力公式有f1=μmgcs37°，代入数据解得f1=6.4N。
包裹重力沿传送带向下的分力大小为G1=mgsin37°，代入数据解得G1=6N。由于f1>G1，包裹在滑动摩擦力作用下向上做匀加速直线运动。
设加速度大小为a，根据牛顿第二定律有f1−G1=ma，代入数据解得a=0.4m/s2。
A、设包裹加速到与传送带速度v0相等时经历的时间为t1，根据运动学公式有v0=at1，解得t1=5s；该过程包裹向上运动的位移大小x1=v022a，解得x1=5m。
由于x1