2021-2022学年河北省邯郸市高一（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年河北省邯郸市高一（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 关于物体的运动，下列说法正确的是(    )

A. 物体受到的合外力方向变化，一定做曲线运动
B. 做曲线运动的物体，其速度一定变化
C. 物体做曲线运动，其加速度一定变化
D. 物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做匀速圆周运动

2. 有关物理学史和物理方法，下列说法正确的是(    )

A. 法拉第提出电荷周围存在电场，并发现了电流周围存在磁场
B. 根据，磁场中某点的磁感应强度与成正比，与成反比
C. 牛顿计算出了月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，从而完成了月地检验
D. 安培根据通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似提出了“分子电流假说”

3. 如图所示，用电压表和电流表测电阻，为待测电阻，如果电压表的读数是，电流表的读数是，电压表的内阻是，电流表的内阻是，那么的精确值最接近(    )

A.  B.  C.  D.

4. 如图所示，电路中电源的电动势为，内阻为，为电容器，当电路中滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，下列判断正确的是(    )

A. 电容器处于放电状态 B. 电容器两极板间的电场强度减小
C. 电压表的读数增大 D. 消耗的功率增大

5. 如图，一硬币可视为质点置于水平圆盘上，硬币与竖直转轴的距离为，已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为。若硬币与圆盘一起绕轴匀速转动，则圆盘转动的最大转速为(    )

A.  B.  C.  D.

6. 空间存在如图所示的静电场，、、、为电场中的四个点，则(    )

A. 点的电场强度比点的小
B. 点的电势比点的低
C. 质子在点的电势能比在点的小
D. 将电子从点移动到点，电场力做正功
 

7. 年春天邯郸市出现新冠疫情，某医院接上级指示立即派出医疗小组开车到爆发地进行医疗救援，该医疗小组开车在某上坡的路段以的速度匀速行驶。已知车辆和医疗小组人员总质量为，该上坡的路段与水平面成，假设受到的阻力为。此时汽车的发动机功率是(    )

A.  B.  C.  D.

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

8. 邯郸园博游乐园摩天轮已成为我市西部最新地标性建筑，如图所示。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下面说法正确的是(    )

A. 摩天轮在转动的过程中，乘客的动能不变
B. 在最高点时，乘客的重力大于座椅对他的支持力
C. 摩天轮在转动的过程中，乘客的机械能守恒
D. 摩天轮在转动的过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变
 

9. 某一实验装置如图所示，在铁芯上绕着两个线圈和，如果线圈中的电流随时间的变化关系有如下图所示的四种情况，则可以在线圈中观察到感应电流的是(    )

A.  B.  C.  D.

10. 在一个点电荷的电场中，让轴与电场中的一条电场线重合，坐标轴上、两点的坐标分别为和如图甲所示，在、两点分别放置带正电的试探电荷，其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系分别如图乙中直线、所示。已知静电力常量，下列说法正确的是(    )

A. 点的电场强度是，方向沿轴负方向
B. 点的电场强度是，方向沿轴正方向
C. 点电荷带正电，所在位置为坐标原点
D. 点电荷的带电荷量约为

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11. 如图甲所示为用传感器观察电容器放电过程的电路图。电源电动势为，电容器可选几百微法的电解电容器。先使开关与端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成，然后把开关掷向端，电容器通过电阻放电。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出放电的图像如图乙所示。
    
    电容器在整个放电过程中释放的电荷量约为______。结果保留两位有效数字
    根据以上数据估算出电容器的电容为______。结果保留两位有效数字
12. 某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，有一直径为、质量为的金属小球在处由静止释放，下落过程中经过点正下方的光电门时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间，测得、间的距离为，当地的重力加速度为。
    
    如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径______。
    小球通过光电门时的瞬时速度______。用题中所给的物理量符号表示
    调整之间的距离，多次重复上述过程，作出随的变化图像如图丙所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线的斜率______。用题中所给的物理量符号表示

四、计算题（本大题共3小题，共39.0分）

13. 年月日，“神舟十三号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，三位航天英雄翟志刚、王亚平、叶光富成功凯旋归来，标志着我国“神舟十三号”载人飞行任务取得圆满成功，中国航天又站在了一个新的起点。若将“神舟十三号”绕地球运动视作匀速圆周运动，且绕行圈的时间为。已知地球半径为，地球表面处的重力加速度为，引力常量为。试求：
    地球的质量；
    地球的第一宇宙速度；
    “神舟十三号”离地球表面的高度。
14. 年月日，北京冬奥会自由式滑雪女子型场地技巧决赛，中国队选手谷爱凌展现超强实力，获得冠军，摘得北京冬奥会上的个人第二金。谷爱凌某次的运动可简化为如图乙所示的运动情境，型场地可近似看成半径的半圆，她从高出型场顶端处自由下落。若谷爱凌和滑雪装备总质量为，重力加速度取。
    
    忽略一切阻力，求谷爱凌滑到型场最低点时对最低点的压力大小；
    谷爱凌在某次滑雪过程中调节动作要领，使其滑板与场地产生摩擦力，从高出型场顶端处自由下落，恰好滑到点，求这一过程中谷爱凌克服摩擦力做的功。
15. 如图所示，两足够长的带电金属板、水平放置，间距为，两金属板正中间有一水平放置的金属网，、、的尺寸相同，接地，、的电势均为。质量为、电荷量为的粒子自的左端上方距离为的位置，以速度平行于纸面水平射入电场，粒子重力忽略不计。求：
    粒子第一次穿过时的动能；
    粒子从射入电场到第一次穿过的过程，在水平方向上的位移大小；
    若粒子恰好从的下方距离也为的位置离开电场，则金属板的最短长度应为多少。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】

【分析】
曲线运动的速度方向沿着曲线上该点的切线方向，时刻改变，故其一定是变速运动，一定具有加速度，合外力一定不为零，且合外力指向曲线的内侧。
本题关键要明确曲线运动的运动学特点速度一定变化，一定具有加速度和动力学特点合力与速度不在同一条直线上，且指向曲线的内侧。
【解答】
A、物体受到的合外力方向变化，可能做直线运动，如合力时而与速度同向，时而反向，故A错误；
B、曲线运动的速度沿着轨迹的切线方向，时刻改变，故一定是变速运动，故B正确；
C、物体做曲线运动，其加速度与速度一定不共线，但加速度可能不变，如平抛运动的加速度为，固定不变，故C错误；
D、平抛运动的合力垂直于初速度，但不是匀速圆周运动，故D错误；
故选：。  

2.【答案】 

【解析】解：、法拉第提出电荷周围存在电场，奥斯特提出电流周围存在磁场，故A错误；
B、采用了比值定义法，磁感应强度的大小只与磁场本身有关，故B错误；
C、月地检验是指月球绕地球运动时的加速度和地球上自由落体苹果的加速度之比为，故C错误；
D、安培根据通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似提出了“分子电流假说”，故D正确。
故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
 

3.【答案】 

【解析】解：通过电压表的电流，
由欧姆定律得：，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据图示电路图应用并联电路特点与欧姆定律求解。
分析清楚图示电路结构是解题的前提，应用并联电路特点与欧姆定律即可解题。
 

4.【答案】 

【解析】解：、滑动触头下滑时，接入电路的电阻增大，电路中的总电阻增大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，两端电压减小，由于与串联，所以两端电压增大，电容器两端的电压增大，由电容的定义式，得电荷量增加，为充电过程，故A错误；
B、由，得电容器中的电场强度增大，故B错误；
C、由于路端电压增大，故电压表的读数增大，故C正确；
D、两端电压减小，纯电阻电路有，得消耗的功率减小，故D错误。
故选：。
由电路图可知，与灯泡和滑动变阻器均并联接在电源两端；当滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由闭合电路的欧姆定律可知电路中电流的变化及路端电压的变化；则可得出电容器带电量的变化，由功率公式可求得功率的变化。
本题考查闭合电路欧姆定律的动态分析问题，要注意掌握“程序法”的应用，按“局部整体局部”的分析方进行分析，同时也可以根据“串反并同“规律直接进行判断。
 

5.【答案】 

【解析】解：硬币所受静摩擦力提供向心力，当摩擦力达到最大静摩擦力时，角速度最大；设最大角速度为，根据牛顿第二定律，得；又因为，得最大转速为，故ACD错误，B正确。
故选：。
硬币在圆盘上受重力、支持力、静摩擦力三个力的作用，静摩擦力提供向心力，静摩擦力最大时，角速度最大；根据向心力公式求出最大角速度，再求出最大转速。
注意向心力来源于静摩擦力，而最大静摩擦力等于滑动摩擦力这一条件的运用是解题的关键。
 

6.【答案】 

【解析】解：、电场线的疏密程度表示电场强度的大小，由图可知点的电场线比点的电场线密，故点的电场强度比点的电场强度大，故A错误；
B、沿着电场线方向电势不断降低，可知点的电势比点的电势高，故B错误；
C、由于质子带正电，根据电势能公式，正电荷在电势高的地方电势能大，可知质子在点的电势能比在点的电势能大，故C错误；
D、由图可知，点的电势低于点的电势，电子带的是负电荷，根据电势能公式，可知负电荷在电势越低的点电势能越大，故电子在点的电势能高于在点的电势能，所以将电子从点移动到点，电势能减小，故电场力做正功，故D正确。
故选：。
电场线的疏密程度决定了电场强度的大小，电场线越密集的地方场强越大，电场线越稀疏的地方场强越小；沿电场线方向电势降低，正电荷在电势高的地方电势能越大；电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
本题主要考查了考生对于电场线与场强和电势之间的关系，以及考查了关于电势能公式的使用问题，考生一定要注意公式使用的细节问题。
 

7.【答案】 

【解析】解：汽车匀速行驶时处于平衡状态，则汽车受到的牵引力大小为：
汽车发动机的功率为，以上两式联立解得，故C正确，ABD错误。
故选：。
汽车做匀速运动，根据平衡条件求出汽车受到的牵引力大小，再由求汽车的发动机功率。
解答本题时，要知道汽车发动机的功率公式为，公式中是牵引力，不是合力。
 

8.【答案】 

【解析】解：、由于摩天轮在竖直面内做匀速圆周运动，乘客随座舱运动过程中动能不变，重力势能变化，机械能变化，故A正确，C错误；
B、在最高点时，乘客的速度不为零，向心加速度不为零，处于失重状态，此时乘客的重力大于座椅对他的支持力，故B正确；
D、乘客重力的瞬时功率，由于转动过程中重力与速度之间的夹角不断变化，因此乘客重力的瞬时功率不断变化，故D错误。
故选：。
根据机械能的定义分析机械能的变化情况；根据向心力的来源分析重力和支持力的情况；根据做功的定义分析重力做功；根据瞬时功率计算式计算重力的瞬时功率。
本题涉及的知识点比较多，但是都考查了基本的公式，学习过程中一定要把最基础的概念和公式牢记，这样我们就能得心应手。
 

9.【答案】 

【解析】解：、由图示可知，中电流不变，电流产生的磁场不变，穿过的磁通量不变，不产生感应电流，故A错误；
、由图示可知，通过的电流发生变化，电流产生的磁感应强度发生变化，穿过的磁通量发生变化，产生感应电流，故BCD正确；
故选：。
根据感应电流的产生条件分析答题，穿过闭合回路的磁通量发生变化，电流产生感应电流．
本题考查了判断是否产生感应电流，知道感应电流产生条件、分析清楚图象即可正确解题．
 

10.【答案】 

【解析】解：、根据图像乙的斜率求出点的电场强度大小，同理可求出点的电场强度大小，由于试探电荷带正电，得、两点的电场强度方向均沿轴正方向，故A错误，B正确；
、由于点电荷在两点产生的电场强度方向相同，且点的电场强度大于点的电场强度，则场源电荷必定在点的左侧。
设场源电荷的坐标为，，，解得：。
将代入到中
解得：，故C错误；D正确。
故选：。
根据图线的斜率求出、点的电场强度大小，根据电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同和负电荷所受电场力方向相反来判断电场强度的方向；根据点和点的电场强度方向相同，且点场强大，判断点荷在点左侧位置，根据点电荷的场强公式确定的位置坐标，然后求点电荷的带电荷量。
解决本类题的关键在于掌握电场强度的定义式和点电荷的场强公式，以及知道电场强度的方向需要根据电荷电性分类判断。
 

11.【答案】   

【解析】解：图像中图线与横轴所围面积表示电荷量，经计算大于半格计为一格，小于半格舍去，图线下共有约小格，
所以电容器在整个放电过程中释放的电荷量约为：。
电源电动势为，则电容两端电压，
根据电容的定义式可得：。
故答案为：；。
图像中图线与横轴所围面积表示电荷量，由此解答；
根据电容的定义式进行解答。
本题主要是考查计算电容器电容的问题，解答本题的关键是知道图象与坐标轴围成的面积表示的物理意义，掌握电容的计算公式。
 

12.【答案】   

【解析】解：由图示游标卡尺可知，其精度是，读数为；
很短时间内的平均速度表示瞬时速度，小球经过光电门时的速度大小。
若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，由机械能守恒定律得：，整理得：，则图象的斜率：。
故答案为：；；。
游标卡尺主尺与游标尺读数的和是游标卡尺读数。
很短时间内的平均速度表示瞬时速度，据此求出小球经过光电门时的瞬时速度。
应用机械能守恒定律求出图象的函数表达式，根据图示图象求解。
要掌握常用器材的使用方法与读数方法；求出小球的瞬时速度，应用机械能守恒定律求出图象的函数表达式即可解题。
 

13.【答案】解：地球表面处万有引力近似等于重力，有：
解得：
第一宇宙速度为近地卫星运行速度，由重力提供向心力：
解得：
“神舟十三号”做圆周运动，由万有引力提供向心力：
“神舟十三号”运动周期为：
联立方程求解得：
答：地球的质量为；
地球的第一宇宙速度为；
“神舟十三号”离地球表面的高度为。 

【解析】在地球表面，物体重力等于万有引力，根据万有引力定律列式求解即可；
第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可；
卫星在轨道上绕行圈所用时间为，可以得到周期；万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解高度。
本题关键明确卫星的动力学原理，根据牛顿第二定律列式求解，注意只有地面附近的重力加速度为。
 

14.【答案】解：谷爱凌从高出型场处运动滑到最低点的过程中，由动能定理可得：

在最低点由牛顿第二定律可得：
由牛顿第三定律可得：
解得：
整个过程由动能定理可得：
解得：
答：忽略一切阻力，谷爱凌滑到型场最低点时对最低点的压力大小；
这一过程中谷爱凌克服摩擦力做的功为。 

【解析】从到过程中，根据动能定理求解速度大小；
根据动能定理求整个过程中克服摩擦力的大小。
本题主要是考查功能关系，知道克服摩擦力做的功等于机械能的损失。注意：本题中由于平均速度不同时对轨道的压力不同、摩擦力不同，造成机械能损失不同，这是本题易错的地方。
 

15.【答案】解：由题意得，、间与、间电场强度的大小相等，均为：
 
设粒子第一次到达时动能为，由动能定理得：
 
解得：
粒子在、间所受静电力的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为，由牛顿第二定律有：
 
设粒子第一次到达时所用时间为，粒子在水平方向的位移大小为，则竖直方向有
水平方向有
联立解得：
若粒子穿过一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短。由对称性知，此时金属板的长度为：
 
答：粒子第一次穿过时的动能为。
粒子从射入电场到第一次穿过的过程，在水平方向上的位移大小为。
金属板的最短长度应为。 

【解析】根据电场强度与电势差的关系公式求出两金属板间电场强度大小，根据动能定理求解粒子第一次穿过时的动能；
粒子在电场中做类平抛运动，由牛顿第二定律求解加速度，根据分位移公式求解即可。
若粒子穿过一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短。由对称性求此时金属板的长度。
本题是类平抛运动类型，要熟练运用运动的分解法进行处理，关键要明确知道粒子在电场中的运动情况，尤其是竖直方向上的运动情况，灵活运用动力学方法进行解答。