2021-2022学年湖北省鄂州市高一（下）期末物理试卷（含解析）

绝密★启用前

2021-2022学年湖北省鄂州市高一（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. 下列说法正确的是(    )

A. 闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方
B. 电阻率都随温度的升高而增大
C. 闭合电路中，电流越大，电源的路端电压就越大
D. 电动势与内、外电路的电阻无关

2. 下列现象属于电磁感应现象的是(    )

A. 通电导线在磁场中受到力的作用，作用力方向由左手定则判定
B. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流
C. 一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性，如插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D. 通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场

3. 如图所示，一轻质弹簧上端固定，下端连接有一质量为的物块，开始时用手托着物块使弹簧处于原长状态，现将手缓慢下移，直至物块脱离手掌已知弹簧的劲度系数为，重力加速度为，下列说法正确的是(    )

A. 物块向下移动过程中，弹簧的弹力做正功
B. 物块向下移动过程中，弹簧的弹性势能减小
C. 物块从开始下移到刚脱离手掌，重力势能减小了
D. 物块从开始下移到刚脱离手掌，手掌对物块不做功

4. 年月日，“神舟十三号”载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富名航天员送入太空，飞船入轨后，与天和核心舱和“天舟二号”、“天舟三号”组合体进行自主快速交会对接“神舟十三号”载人飞船和同步卫星均绕地球做圆周运动，同步卫星的轨道半径约为“神舟十三号”载人飞船轨道半径的倍，则下列说法正确的是(    )

A. “神舟十三号”载人飞船的周期大于同步卫星的周期
B. “神舟十三号”载人飞船的角速度小于同步卫星的角速度
C. “神舟十三号”载人飞船的线速度小于同步卫星的线速度
D. “神舟十三号”载人飞船的向心加速度大于同步卫星的向心加速度

5. “祝融号”火星车驶上火星表面满天时，在着陆点以南方向累计行驶了在某次探测任务中，火星车以恒定的功率启动在水平地面上做直线运动，行进过程中所受阻力恒为重力的倍，一段时间后，达到最大行进速度已知“祝融号”火星探测车总质量为，火星表面的重力加速度约为，则该过程中火星车发动机的输出功率为(    )

A.  B.  C.  D.

6. 通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，为比例系数，为该点到导线的距离，为导线的电流强度．如图所示，等腰三角形在水平面内，点为的中点，，，在、、三点竖直放置三根平行长直导线，导线中电流的大小Ⅰ和方向均相同，则点处的磁感应强度方向及大小分别为(    )

A. 磁感应强度沿方向，大小
B. 磁感应强度沿方向，大小
C. 磁感应强度沿方向，大小为
D. 磁感应强度沿方向，大小为

7. 如图所示，正方形线框由边长为、粗细均匀的绝缘棒组成，线框上均匀地分布着正电荷，以线框中心为原点，建立平面直角坐标系，现从与轴平行的线框上侧的中点处取下足够短的带电量为的一小段，将其移动至线框内轴上的点处，若线框其他部分的带电量与电荷分布保持不变，此时点的电场强度方向与轴正向成角偏上，已知，，则点的位置坐标为(    )

A.  B.  C.  D.

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 如图电路，电动势为，内电阻为，电压表与电流表均为理想电表。开关闭合后，将滑动变阻器的滑动触头逐渐向右滑动，下列说法正确的是(    )

A. 、消耗的功率均变小
B. 消耗的功率变大，消耗的功率变小
C. 电压表读数变大
D. 电流表读数变大

9. 年月日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。登陆火星前，“天问一号”多次变轨示意图如图所示，轨道上的、、三点与火星中心位于同一直线上，、两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点。除变轨瞬间，“天问一号”在轨道上运行时均处于无动力航行状态。下列说法正确的是(    )

A. “天问一号”在点从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ要进行点火减速
B. “天问一号”在轨道Ⅲ上的周期大于在轨道Ⅱ上的周期
C. “天问一号”在轨道Ⅲ上点的加速度大于在轨道Ⅱ上点的加速度
D. “天问一号”从轨道Ⅲ上的点到点运行过程中，线速度越来越大

10. 如图所示，一平行板电容器两极板间的电压且始终与直流电源连接，电容，两极板间距离，若板间有一带电微粒，其质量为，恰在板间处于静止状态，重力加速度取，则下列说法正确的是(    )

A. 微粒带负电荷
B. 电容器所带电量为
C. 微粒带电量为
D. 保持板位置不变，将板向上平移一小段距离电容器带电量减小

11. 用两个相同的小量程电流表，分别改装成两个量程不同的大量程电流表、，若把、分别采用并联或串联的方式接入电路，如图所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和指针偏转角度的说法正确的是(    )

A. 图甲中的、的示数相同
B. 图甲中的、的指针偏角相同
C. 图乙中的、的示数相同，指针偏角不同
D. 图乙中的、的指针偏角相同

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

12. 如图甲为验证机械能守恒定律的实验装置图，如图乙为某次实验截取的一段纸带。
    在本实验操作中，下列步骤的正确操作顺序为______；填选项前的字母
    A.用纸带穿过打点计时器，一端悬挂上重物，调整打点计时器，保证纸带沿竖直方向，并固定好纸带
    B.接通电源，打开打点计时器开关，释放纸带
    C.将打点计时器固定在铁架台上
    D.取下纸带，选择点迹清晰的一条，处理数据
    图乙为某次实验中得到的纸带，相邻两点时间间隔为则打点时物体速度大小为______；加速度大小为______均保留三位有效数字；查得当地重力加速度大小为，这也就在误差允许范围内间接验证了机械能守恒定律；
    在实验操作规范、数据测量及数据处理均正确的前提下，实验求得的重物减小的重力势能通常略大于增加的动能，这是因为______。

13. 某同学要准确测量手机中常用锂电池的电动势约为和内阻约为，实验器材如下：
    A.电压表量程，内阻约为
    B.电压表量程，内阻约为
    C.定值电阻，阻值为
    D.滑动变阻器，最大阻值
    E.导线和开关
    该同学利用上述器材设计的实验电路如图甲所示，请在图甲中把电压表的代号、填在相应的中。
    
    实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表和的多组数据、并进行数据处理，描绘出图像如图乙所示，则电源的电动势______，内阻______。

四、计算题（本大题共3小题，共40.0分）

14. 年月日，我国成功将天链二号卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。假设该卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为地球半径的倍。已知地球表面处的重力加速度大小为，引力常量为，忽略地球的自转，求：
    地球的质量和密度；
    卫星绕地球转动的角速度；
    卫星所在处的重力加速度大小。

15. 如图所示，一光滑轨道竖直放置，段为半径的半圆，段为半径的半圆，、均为半圆轨道的水平直径，间的竖直距离为，端下方连接有弹射器，一质量的小球以某一速度离开弹射器从点进入轨道，刚好能通过段半圆的最高点不计空气阻力，小球可视为质点，重力加速度取。求：
    小球在点时的速度大小；
    小球运动到段最低点时对轨道的压力大小；
    小球离开点后能上升的最大高度。
16. 如图所示，边长的等腰直角三角形区域内有竖直向下的匀强电场，电场强度大小为一个质量为、电荷量为的带正电粒子从点斜向左上方射入匀强电场，结果粒子刚好能运动到的中点，且速度方向垂直电场强度方向，不计粒子的重力，求：以下计算结果可以保留根号
    粒子在电场中运动的时间；
    粒子从点射入电场时的速度大小；
    若仅改变粒子的入射方向，通过计算判断粒子能否从边射出．
    

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、在闭合电路的外电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方，而在内电路中，电流总是从电势低的地方流向电势高的地方，故A错误；
B、金属材料的电阻率都随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率随温度的升高而减小，故B错误；
C、闭合电路中，电流越大，内电压越大，则电源的路端电压就越小，故C错误；
D、电动势是由电源本身的性质决定的，与内、外电路的电阻无关，故D正确。
故选：。
在内电路中，电流是从电势低的地方流向电势高的地方；
半导体材料的电阻率随温度的升高而减小；
根据闭合电路的欧姆定律分析路端电压的变化；
电动势是由电源本身的性质决定的。
本题主要是考查闭合电路的欧姆定律，知道闭合电路中，路端电压随外电阻的增大而增大，减小而减小．抓住电源的内电阻不变，内电压与电流成正比是关键。
 

2.【答案】 

【解析】解：、通电导线在磁场中受到力的作用属于磁场对电流产生力的作用；插在通电螺线管中的软铁棒被磁化属于电流的磁效应；电流周围产生磁场也属于电流的磁效应；故ACD错误；
B、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生电流属于电磁感应现象。故B正确．
故选：。
根据电磁感应现象与电流的磁效应的区别分析判断。
本题考查电磁感应现象，解题关键掌握产生感应电流的条件。
 

3.【答案】 

【解析】解：、物块向下移动过程中，弹力竖直向上，所以弹力对物块做负功，故A错误，
B、物块向下移动过程中，弹性势能增加，故B错误；
C、物块从开始下移到刚脱离手掌，物块的位移，重力做的功为，所以重力势能减小了，故C正确；
D、物块从开始下移到刚脱离手掌，手掌对其做负功，故D错误。
故选：。
弹力竖直向上，物块位移向下，弹力做负功，弹性势能增加，物块从开始下移到刚脱离手掌，物块的位移
本题考查功、功能关系和胡克定律，注意功与能的关系。
 

4.【答案】 

【解析】解：由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
A、卫星的周期为：，结合题意可知“神舟十三号”载人飞船的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可得“神舟十三号”载人飞船的周期小于同步卫星的周期，故A错误；
B、卫星的角速度为：，根据“神舟十三号”载人飞船的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可得“神舟十三号”载人飞船的角速度大于同步卫星的角速度，故B错误；
C、卫星的线速度为：，根据“神舟十三号”载人飞船的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可得“神舟十三号”载人飞船的线速度大于同步卫星的线速度，故C错误；
D、卫星的向心加速度为：，根据“神舟十三号”载人飞船的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可得“神舟十三号”载人飞船的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，故D正确．
故选：。
由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得周期、角速度、线速度、向心加速度的表达式，根据表达式，结合轨道半径进行比较。
本题以神舟十三号”载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富名航天员送入太空为背景，考查了万有引力定律在实际问题中的应用，要求学生掌握卫星围绕地球做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力，推导出各动力学参数与轨道半径的关系。
 

5.【答案】 

【解析】解：达到最大速度时，牵引力与阻力相等，，
最大速度运动时功率，故B正确，ACD错误；
故选：。
最大速度运动时，牵引力与阻力相等，根据计算功率大小。
解决本题的关键要明确汽车的运动过程，知道匀速运动时的关系。
 

6.【答案】 

【解析】解：根据安培定则可知，导线在点产生的磁场方向垂直于的连线向下，导线在点产生的磁场方向垂直于的连线向上，导线在点产生的磁场方向沿方向；由于导线、到的距离相等，根据磁感应强度可知，导线、在点产生的磁感应强度大小相等，又因为方向相反，所以导线、在点的合磁感应强度为零；由数学知识之间的距离，根据磁感应强度可知，导线在产生的磁感应强度的大小，所以导线、、在点产生的合磁感应强度大小为，方向沿方向，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据安培定则与矢量的合成法则，可分析磁场的方向，根据题意可解得磁感应强度大小。
此题主要考查磁感应强度的简单代换和磁感应强度的矢量合成，同时需要用到右手螺旋定则判断磁场的方向，熟练磁场方向的判断是此处的重点。
 

7.【答案】 

【解析】解：与处对称的部分电量为的一小段在点的电场为，设点的位置距离点为，在处产生的电场大小为，根据题意；
联立解得：
所以点的坐标为；
故ACD错误，B正确；
故选：。
根据点电荷产生的电场强度公式，解题矢量的合成解得。
本题考查电场强度的矢量合成，解题关键掌握电场为矢量，合成符合平行四边形法则。
 

8.【答案】 

【解析】解：、将滑动变阻器的滑动触头逐渐向右滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流减小，电流表读数变小。流过电源的电流减小，内电压减小，则路端电压增大，电压表读数变大，故C正确，D错误。
、流过的电流减小，由公式知消耗的功率变小。路端电压增大，的电压减小，则与并联电压增大，消耗的功率变大，故A错误，B正确。
故选：。
将滑动变阻器的滑动触头逐渐向右滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，分析外电路总电阻的变化，确定干路电流的变化，再分析各个电阻的电压和电流的变化，从而确定它们消耗功率的变化。
本题是电路的动态变化分析问题，按“局部整体局部”的顺序进行分析。对于路端电压，可直接根据路端电压随外电阻的增大而增大进行判断。
 

9.【答案】 

【解析】解：、“天问一号”在点的两次变轨都是做向心运动，需点火减速，故A正确；
B、根据万有引力提供向心力有：，解得：，“天问一号”在轨道Ⅲ上的半径小于在轨道Ⅱ上的半径，所以天问一号”在轨道Ⅲ上的周期小于在轨道Ⅱ上的周期，故B错误；
C、根据万有引力定律和牛顿第二定律得，得，知“天问一号”在轨道Ⅲ上经过点的加速度与在轨道Ⅱ上经过点的加速度相等，故C正确；
D、“天问一号”从轨道Ⅲ上的点到点运行过程中，引力做负功，动能减小，线速度越来越小，故D错误。
故选：。
着陆器做向心运动时需要减速；由向心加速度公式求着陆器在轨道上的加速度，根据万有引力做功情况分析速率大小变化情况。
本题关键是明确加速度由合力决定导致同一位置的卫星的加速度相同；然后结合万有引力提供向心力列式分析。
 

10.【答案】 

【解析】解：、微粒处于静止状态，可知受到电场力竖直向上，两极板间的电场方向竖直向上，可知微粒带正电，故A错误；
B、根据电容的定义式可得：
，故B正确；
C、根据受力平衡可得：

代入数据解得：，故C错误；
D、保持极板位置不变，将板向上平移一小段距离，根据电容的决定式可知，板间距增大，电容变小，根据公式可知板间电压不变，电容变小，则电容器所带电荷量减小，故D正确；
故选：。
根据微粒的受力特点和场强的方向得出微粒的电性；
根据电荷量的计算公式完成分析；
根据电场力和重力的平衡关系得出电荷量的大小；
根据电容的决定式和比值定义式分析出电容器所带电荷量的变化。
本题主要考查了电容器的动态分析，理解变化过程中的不变量，熟悉电容的决定式和比值定义式，同时熟练掌握公式之间的推导即可完成分析。
 

11.【答案】 

【解析】解：、图甲中的、并联、表头的电压相等，电流也相等，指针偏转的角度相同，量程不同的电流表读数不同，故A错误，B正确。
、题图乙中的、串联，、的示数相同；由于、的量程不同，内阻不同，电表两端的电压不同，流过表头的电流不同，指针偏转的角度不同，故C正确，D错误。
故选：。
电流表、是由两个相同的小量程电流表改装成的，它们并联时，表头的电压相等，电流相等，指针偏转的角度相同，量程大的电流表读数大．当它们串联时，、的示数相同．由于量程不同，内阻不同，两电表两端的电压不同，流过表头的电流不同，指针偏转的角度不同。
本题要对于安培表的内部结构要了解：小量程电流表表头与分流电阻并联而成。指针偏转角度取决于流过表头的电流大小。
 

12.【答案】      存在空气阻力和摩擦阻力 

【解析】解：实验时，将打点计时器固定在铁架台上；再用纸带穿过打点计时器，一端悬挂上重物，调整打点计时器，保证纸带沿竖直方向，并固定好纸带；然后接通电源，打开打点计时器开关，释放纸带，最后取下纸带，选择点迹清晰的一条，处理数据．所以正确操作顺序为。
由匀变速直线运动规律可知，由逐差法得．
即使在实验操作规范、数据测量及数据处理均正确的前提下，实验求得的重物减小的重力势能通常略大于增加的动能，这是因为存在空气阻力和摩擦阻力．
故答案为：；，；存在空气阻力和摩擦阻力
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据运动学公式得出点的速度，结合逐差法计算出加速度的大小；
根据实验原理完成对实验误差的分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉运动学公式，学会简单的数据分析即可，难度不大。
 

13.【答案】   

【解析】解：路端电压大于滑动变阻器两端电压，因此电压表并联在滑动变阻器两端，电压表测路端电压，实验电路图如图所示。

根据图示电路图由闭合电路欧姆定律得：，
整理得：，
由图示图像，结合图像丙得，，
解得电源电动势： ，内阻。
故答案为：电路图如图所示；；。
根据图甲所示电路图与电压表量程分析答题。
应用闭合电路的欧姆定律求出图像的函数表达式，然后根据图示图像求出电源电动势与内阻。
理解实验原理是解题的前提与关键，分析清楚图示电路结构，求出图像的函数表达式，根据图示图像可以解题。
 

14.【答案】解：在地球表面处物体受到的重力等于万有引力，
得地球质量
地球的密度
又
解得
根据万有引力提供向心力，有
联立可得卫星绕地球转动的角速度
在轨道半径为处，仍有万有引力等于重力，即
联立解得卫星所在处的重力加速度大小
答：地球的质量为，密度为；
卫星绕地球转动的角速度为；
卫星所在处的重力加速度大小为。 

【解析】在地球表面处物体受到的重力等于万有引力，结合密度公式解得；
根据万有引力提供向心力可解得；
在轨道半径为处，仍有万有引力等于重力．
卫星问题处理的主要思路有两条：一星球表面物体的重力与万有引力相等，二是万有引力提供环绕天体圆周运动的向心力，称为黄金代换式，在卫星问题中经常用到，要熟练掌握。
 

15.【答案】解：设小球在段最高点时速度大小为，由牛顿第二定律可得：

小球从点运动到段最高点的过程中，由动能定理，可得：

解得：

设小球运动到段最低点时的速度大小为，由动能定理，可得：

小球运动到段最低点时，由牛顿第二定律，可得：

由牛顿第三定律有

联立解得：

假设小球离开点后上升的最大高度为，小球从段最低点运动到小球上抛最高点的过程中，由动能定理有

解得：

答：小球在点时的速度大小为；
小球运动到段最低点时对轨道的压力大小为；
小球离开点后能上升的最大高度为。 

【解析】首先根据小球做圆周运动过最高点的临界条件求出其速度，再由牛顿第二定律计算小球在点时的速度大小；
根据动能定理计算小球运动到段最低点时的速度，再由牛顿第二定律计算此时轨道对小球的支持力，最后由牛顿第三定律计算小球运动到段最低点时对轨道的压力大小；
可以由动能定理也可以由机械能守恒计算小球离开点后能上升的最大高度。
本题考查机械能守恒与圆周运动相结合的专题，解题关键是熟练掌握圆周运动规律。属于中等难度的题目。
 

16.【答案】解：粒子在电场中运动时，运动轨迹为类平抛运动的逆运动，则水平方向：
竖直方向：
由牛顿第二定律：
由运动学速度与时间关系：
解得：
粒子从点射入电场时水平方向的速度大小：
粒子从点射入电场时竖直方向的速度大小：
因此粒子从点射入电场时的速度大小：
若粒子能从边射出，从点到边需要克服电场力做的功
粒子的初动能为：
则：，故粒子不能从边射出
答：粒子在电场中运动的时间为；
粒子从点射入电场时的速度大小为；
若仅改变粒子的入射方向，粒子不能从边射出． 

【解析】粒子运动到点时速度与电场强度，其逆过程是类平抛运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，由运动学的公式以及牛顿第二定律求运动时间；
粒子在水平方向上做匀速直线运动，由求出水平分速度。由求出粒子在点的竖直分速度，即可求出粒子在点的速度；
根据能从边射出的可知需要克服电场力做的功，结合初动能判断即可。
本题的关键要巧用逆向思维，将问题转化为熟知的类平抛运动，利用牛顿第二定律和运动学公式进行处理。