2021-2022学年江苏省南通市海门四甲中学高一（下）期中物理试题含解析

南通市海门四甲中学2021~2022学年度第二学期

高一年线物理期中试卷

考试时间：75分钟：满分：100分

一、单选题：本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个符合题意。

1. 若一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大为原来的2倍，仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（   ）

A. 根据公式，可知卫星运动的线速度增大到原来2倍

B. 根据公式，可知卫星所需的向心力将减小到原来的

C. 根据公式，可知卫星的向心加速度将变为原来的2倍

D. 根据公式，可知地球提供的向心力将减小到原来的

【答案】D

【解析】

【详解】A．由引力作为向心力可得

整理得

，

当轨道半径增大为原来的2倍时，线速度变为原来倍，由于角速度在变化，不能用公式讨论卫星的线速度变化，A错误；

BD．根据公式，可知地球提供的向心力（卫星所需的向心力）将减小到原来的，由于线速度在变化，不能用公式讨论卫星向心力的变化，B错误，D正确；

C．由A解析可得，卫星的向心加速度为

当轨道半径增大为原来的2倍时，向心加速度变为原来的，C错误。

故选D。

2. 2021年11月7日晚上，神舟十三号载人飞船中航天员翟志刚、王亚平身着新一代“飞天”舱外航天服，先后从天和核心舱节点舱成功出舱，出舱时间大约6.5小时。已知空间站围绕地球一圈的时间90分钟，一天绕行地球飞行16圈。由此推断，有关神舟十三号与地球同步卫星的认识，正确的是（　　）

A. 神舟十三号载人飞船中宇航员没有受到力的作用

B. 神舟十三号载人飞船的线速度大于第一宇宙速度

C. 神舟十三号载人飞船的高度大于同步卫星的高度

D. 神舟十三号载人飞船的高度小于同步卫星的高度

【答案】D

【解析】

【详解】A．神舟十三号载人飞船中宇航员受到万有引力的作用，故A错误；

B．第一宇宙速度是物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度，神舟十三号载人飞船的线速度不可能大于第一宇宙速度，故B错误；

CD．设物体绕地球做周期为T、半径为r的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

解得

由题意可知神舟十三号载人飞船的周期小于同步卫星的周期，所以神舟十三号载人飞船的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，即神舟十三号载人飞船的高度小于同步卫星的高度，故C错误，D正确。

故选D。

3. 如图，充气后的气球在头发上摩擦，再靠近不带电的空易拉罐，在气球未接触易拉罐的情况下，可观察到易拉罐会朝气球方向滚动，关于这一现象，下列说法正确的是（　　）

A. 易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相反

B. 易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相反

C. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力均为吸引力

D. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等

【答案】A

【解析】

【详解】AB．根据静电感应，靠近气球一侧与气球带异种电荷，远离一侧与气球带同种电荷。A正确，B错误；

CD．气球对易拉罐远侧为斥力，近侧为吸引力。并且对近侧的力大于远侧的力。CD错误。

故选A。

4. 长为l的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小和方向（　　）

A. 向右 B. 向左

C. 向左 D. 向右

【答案】C

【解析】

【详解】点电荷q在O处产生的电场与棒上感应电荷在O处产生的电场等大、反向，合场强为零，大小为

正点电荷q在O处产生的电场方向向右，所以棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场方向向左。

故选C。

5. 在真空中一个点电荷Q的电场中，让x轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m（如图甲）。在A、B两点分别放置带负电、正电的试探电荷，试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同，其受到的静电力大小跟试探电荷的电荷量的关系如图乙中直线a、b所示。下列说法正确的是（　　）

A. A点电场强度大小为2.5N/C

B. 点电荷Q是正电荷，放在AB之间

C. 点电荷Q是负电荷，放在A的左侧

D. 点电荷Q是负电荷，放在AB之间

【答案】B

【解析】

【详解】A．图像斜率代表场强，由图可知A点的电场强度大小为

A错误；

BCD．负试探电荷在A点受电场力指向x轴正方向，正试探电荷在B点受电场力也指向x轴正方向，则可知点电荷是正电荷，放在AB之间，B正确，CD错误。

故选B。

6. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（　　）

A. 在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道

B. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度小于它在轨道2上经过Q点时的加速度

C. 卫星在轨道2上从M-P-N运动所需的时间等于从N-Q-M的时间

D. 在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据开普勒第三定律

则半径（半长轴）大的周期大，轨道3半径比轨道2半长轴大，轨道2半长轴大于轨道1半径，所以在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、2轨道、1轨道，故A错误；

B．根据

得

知卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，故B错误；

C．由开普勒第二定律知卫星在轨道2上从M­经过P­运动到N速度小，运动所需的时间大于从N­Q­M的时间，故C错误；

D．根据

得

知轨道3上的运行速率小于轨道1的运行速率，且经过轨道1上点时需要加速离心进入2轨道，所以，经过轨道2上点时速度大于轨道1的速度，且经过轨道2上点时需要加速离心进入3轨道，所以经过轨道2上P点时速度小于轨道3的速度，所以在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点，故D正确。

故选D。

7. 一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度一时间图象如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反，根据v-t图像可知电荷的加速度逐渐增大，即电荷所受电场力逐渐增大，又根据电场线越密集电场强度越大可知，从A到B电场线逐渐密集，综上所述可知，ABD错误，C正确。

故选C。

8. 如图所示，虚线代表某一电场中等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹。设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，电势能分别为EpM、EPN，速度大小分别为vM、vN，下列判断正确的是（　　）

A. φM＜φN B. aM＜aN C. EpM＜EpN D. vM＜vN

【答案】D

【解析】

【详解】A．带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带正电，因此电场线指向下方，根据沿电场线电势降低，可知M点的电势大于N点的电势，故A错误；
B．等差等势面密处的电场强度大，结合图可知，M处的电场强度大于N处的电场强度，所以带电粒子在M点的加速度大于在N点的加速度，故B错误；
CD．根据带电粒子受力情况可知，若粒子从M到N过程，电场力做正功，动能增大，速度增大，电势能减小，故带电粒子在M点具有的电势能大于在N点具有的电势能，M点的速度小于在N点的速度，故C错误，D正确。
故选D。

9. 把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C（图乙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态。已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略，g取10m/s2。下列说法正确的是（　　）

A. 小球到达B点时速度最大

B. 小球到达A点时弹簧的弹性势能为0.6J

C. 小球从位置A到位置B过程，小球机械能先增大后减小

D. 小球从位置B到位置C过程，重力对小球做功为0.4J

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球从A到B的运动中，弹簧的弹力先大于小球的重力，随弹簧弹力的减小，后弹力小于重力，因此小球先做加速运动后做减速运动，所以当弹力等于重力时，小球的速度最大，速度最大位置在AB之间，A错误；

B．由题意可知，小球从A到C的运动中，机械能守恒，则有小球到达A点时弹簧的弹性势能为

Ep=mg（hAB+hBC）=0.2×10×0.3J=0.6J

B正确；

C．小球从位置A到位置B运动中，小球的速度先增大后减小，因此动能先增大后减小，机械能不变，C错误；

D．小球从位置B到位置C运动中，重力对小球做功

WG=−mg hBC =0.2×10×0.2J=−0.4J

D错误。

故选B。

10. 如图所示，光滑斜面固定在水平面上，斜劈B上表面水平且粗糙，物块A放在B的上表面上，由静止释放后两物体一起下滑，则在物体下滑过程中（    ）

A. 物体B对A的支持力不做功

B. 物体B对A的摩擦力做负功

C. 下滑过程中A的机械能减小

D. 任一时刻A所受支持力与所受摩擦力的瞬时功率之和为零

【答案】D

【解析】

【详解】AB．把A、B看成整体，根据牛顿第二定律可知，两物体一起沿斜面以加速度向下做匀加速直线运动，对A分析，除受本身重力之外，还受物体B竖直向上的支持力，物体B水平向右的静摩擦力，由图可知，物体A的速度方向与支持力间成钝角，与摩擦力方向成锐角，根据做功公式可知，支持力做负功，摩擦力做正功，故AB错误；

CD．由A下滑的加速度为可知，物体B对A的支持力和摩擦力的合力与物体A的重力垂直斜面的分力等大反向，则物体B对A的支持力和摩擦力的合力与物体A的速度方向一直垂直，则任一时刻A所受支持力与所受摩擦力的瞬时功率之和为零，二力所做的总功为零，相当于只有重力做功，则下滑过程中A的机械能守恒，故C错误，D正确。

故选D。

二、实验题

11. 某研究小组用如题图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。

（1）供实验选择的重物有以下四个，最优选择为_________；

A．质量为10g的砝码

B．质量为200g的木球

C．质量为50g的塑料球

D．质量为200g的铁球

（2）关于此述实验，下列说法中正确的是____________；

A．释放重物时要注意纸带是否竖直

B．重物的质量可以不测量

C．实验中应先释放纸带，后接通电源

D．可以利用公式来求解瞬时速度

（3）根据题图乙所示纸带上的测量数据，根据（1）选择的重物可知重物在B点的动能为=_______J，已知O为初始速度为零的点，则OB段重力势能的减少量为=________J。不完全等于的原因是______________。（计算结果均保留三位有效数字，g=10m/s2）

【答案】    ①. D    ②. AB##BA    ③. 1.52    ④. 1.57    ⑤. 存在空气阻力，且纸带与打点计时器间存在摩擦

【解析】

【详解】（1）[1]为了尽可能减小空气阻力对实验的影响，所选重物质量要适当大些，体积要尽量小些，所以最优选择为质量为200g的铁球。

故选D。

（2）[2]A．释放重物时要注意纸带是否竖直，从而尽可能减小摩擦对实验的影响，故A正确；

B．在验证机械能是否守恒的表达式时，重物的质量可以消去，因此重物的质量可以不测量，故B正确；

C．由于重物下落较快，且下落距离有限，为了能在纸带上尽可能多地获取实验数据，实验中应先接通电源，后释放纸带，故C错误；

D．公式是建立在机械能守恒的前提下得出的，用它计算瞬时速度起不到验证机械能守恒定律的目的，瞬时速度应根据纸带数据进行计算，故D错误。

故选AB。

（3）[3]重物在B点的速度大小为

重物在B点的动能为

[4]OB段重力势能的减少量为

[5]不完全等于的原因是由于存在空气阻力，且纸带与打点计时器间存在摩擦。

三、计算题：（本题共4小题，满分45分．解答时请写出必要的文字说明）

12. 如图，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，求：

（1）带电薄板产生的电场在图中B点的电场强度；

（2）图中B点的电场强度。

【答案】（1），方向水平向左；（2），方向水平向左

【解析】

【详解】（1）点电荷q在A点产生的场强为

方向水平向左。

而A点的电场强度为0，说明均匀带电薄板在A点产生的场强也为

方向水平向右。

由A点和B点关于薄板的对称性可知薄板在B点场强为

方向水平向左。

（2）B点的电场强度为

方向水平向左。

13. 科学家们推测在太阳系外可能有一颗“宜居”行星，其质量约为地球49倍。已知一个在地球表而质量为49kg的人在该行星南级表面的重量为784N，地球表面的重力加速度为10m/s2，求：

（1）该行星是表面的重力加速度？

（2）该行星半径与地球半径之比？

【答案】（1）16m/s2；（2）

【解析】

【详解】（1）由

得

（2）在行星或地球表面

变形得

所以

14. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R=0.4m。一个质量为m=1kg的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B点的速度为v1=6m/s，之后沿半圆形导轨运动，到达C点的速度为v2=3m/s。重力加速度为g=10m/s2。

（1）求弹簧压缩至A点时的弹性势能；

（2）求物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做功。

【答案】（1）18J；（2）-5.5J

【解析】

【详解】（1）根据功能关系，可得弹簧压缩至A点时的弹性势能

（2）从B到C过程中，根据动能定理得

解得

Wf=-5.5J

15. 如图所示，质量为2kg的小物块放在长直水平面上，用水平细线紧绕在半径为R=0.5m，质量为4kg的薄壁圆筒上。T=0时刻，圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动，转动中角速度满足（=5rad/s2），物块和地面之间动摩擦因数为=0.5，g=10m/s2。求：

（1）=2s时物体的速度的大小和物块运动中受到的拉力F；

（2）从开始运动至=2s时刻，电动机做了多少功；

（3）若当圆简角速度达到时，使其减速转动，并以此时刻为t=0，且角速度满足，则减速多长时间后小物块停止运动。（、均为已知，结果用字母表示）

【答案】（1）5m/s；15N；（2）125J；（3）若，；若，

【解析】

【详解】（1）圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同，根据

线速度与时间成正比物块做初速为零的匀加速直线运动，物块加速度为

根据物块受力，由牛顿第二定律得

则细线拉力为

（2）对整体运用动能定理，有

其中

则电动机做的功为

（3）圆筒减速后，边缘线速度大小为

线速度变化率

若，细线处于拉紧状态，物块与圆筒同时停止，物块减速时间为

若，细线松弛，物块水平方向仅受摩擦力，物块减速时间为