2021-2022学年河南省郑州市新密市实验高级中学高一下学期第七次段考物理试题含解析

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  实验高中高一第七次段考物理试卷一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48分。其中1~8题为单选，9~12题为多选，选对得4分，漏选得2分，多选、错选均不得分）1. 海王星是绕太阳运动的一颗行星，它有一颗卫星叫海卫1，若将海王星绕太阳的运动和海卫1绕海王星的运动均看作匀速圆周运动，则要计算海王星的质量，需要知道的量是（引力常量为已知量）（    ）A. 海卫1绕海王星运动的周期和半径B. 海王星绕太阳运动的周期和半径C. 海卫1绕海王星运动的周期和海卫1的质量D. 海王星绕太阳运动的周期和太阳的质量【答案】A【解析】【详解】由万有引力提供向心力知，，整理可得，．故要计算海王星的质量，则需要海王星为中心天体，需要知道围绕体的轨道半径和周期．A. 已知海卫1绕海王星运动的周期和半径可求解海王星的质量，选项A符合题意；B. 已知海王星绕太阳运动的周期和半径可求解太阳的质量，选项B不符合题意；C. 已知海卫1绕海王星运动的周期和海卫1的质量不能求解海王星的质量，选项C不符合题意；D. 已知海王星绕太阳运动的周期和太阳的质量不能求解海王星的质量，选项D不符合题意；2. 质量为2×103kg、发动机的额定功率为80kW的汽车在平直公路上行驶。若该汽车所受阻力大小恒为4×103N，则下列判断中正确的有（　　）A. 汽车的最大速度是10m/sB. 汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，启动后第2s末时发动机的实际功率是32kWC. 汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，匀加速运动所能维持的时间为10sD. 若汽车保持额定功率启动，则当其速度为5m/s时，加速度为8m/s2【答案】B【解析】【详解】A．当汽车牵引力和所受阻力相等时，汽车匀速运动，速度达到最大值，则有 ，解得故A错误；B．汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，启动后第2s末时的速度为根据牛顿第二定律有解得启动后第2s末时发动机的实际功率是 故B正确；C．汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，匀加速运动的末速度为所能维持的时间为故C错误；D．若汽车保持额定功率启动，则当其速度为5m/s时，牵引力为根据牛顿第二定律有解得故D错误。故选B。3. 如图，一质量为m、长度为L的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距 。重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】根据功能关系，拉力做的功等于MQ段系统重力势能的增加量，由题知PM段绳的机械能不变，MQ段绳的重心升高了则重力势能的增加量为根据功能关系，在此过程中，拉力做的功等于MQ段系统重力势能的增加量，则故A正确，BCD错误。故选A。4. 如图所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为+q时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电+2q，而另一半圆ADC均匀带电–2q，则圆心O处电场强度的大小和方向为A. 2E，方向由O指向DB. 4E，方向由O指向DC. 2E，方向由O指向BD. 0【答案】A【解析】【详解】当圆环的均匀带电，电荷量为+q时，圆心O处的电场强度大小为E，当半圆ABC的带电荷量为+2q，由如图所示的矢量合成可得，在圆心处的电场强度大小为，方向由B到D；当另一半圆ADC均匀带电−2q，同理，在圆心处的电场强度大小为，方向由O到D；根据矢量的合成法则，圆心O处的电强度的大小为，方向由O到D，选项A正确，BCD错误．故选A5. 如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是（　　）A. A、B可能是带等量异号的正、负电荷B. A、B可能是带不等量的正电荷C. a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零D. 同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向一定相反【答案】D【解析】【详解】AB．根据电场线的特点，从正电荷出发到负电荷终止可以判断，A、B是两个等量带正电同种电荷，故AB错误；C．电场线只是形象描述电场的假想曲线，a，b两点处无电场线，其电场强度也不为零，故C错误；D．a、b两点处场强大小相等方向相反，则同一试探电荷在a、b两点受电场力大小相等，方向一定相反，故D正确。故选D。6. 质量为m的物体由静止开始下落，由于空气阻力影响物体，下落的加速度为g，在物体下落高度h的过程中，下列说法正确的是（    ）A. 物体动能增加了mgh B. 物体的机械能减少了mghC. 物体克服阻力所做的功为mgh D. 物体的重力势能减少了mgh【答案】A【解析】【分析】【详解】A．物体的合力做正功为mah=mgh则物体的动能增量为mgh，故A正确；BC．物体下落过程中，受到阻力为f=mg-ma=mg物体克服阻力所做的功mgh，机械能减小量等于阻力所做的功，故机械能减小了mgh，故BC错误；D．物体下落h高度，重力做功为mgh，则重力势能减小为mgh，故D错误。故选A7. 如图所示，两颗星组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为，下列说法中正确的是（　　）A. 、做圆周运动的线速度之比为 B. 、做圆周运动的角速度之比为3：2C. 做圆周运动的半径为L D. 做圆周运动的半径为L【答案】C【解析】【详解】双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有则因为则根据知故选C。8. 如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为＋Q和-Q。在它们的水平中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q的小球以初速度v0从管口射入，则小球（　　）A. 速度先增大后减小B. 受到的库仑力先做负功后做正功C. 受到的库仑力最大值为D. 管壁对小球的弹力最大值为【答案】C【解析】【详解】A．电荷量为+q的小球以初速度v0从管口射入的过程，因电场力不做功，只有重力做功；根据动能定理，故速度不断增加；故A错误；B．小球有下落过程中，库仑力与速度方向垂直，则库仑力不做功；故B错误；C．在两个电荷的中垂线的中点，单个电荷产生的电场强度为根据矢量的合成法则，则有电场强度最大值为，因此电荷量为+q的小球受到最大库仑力为，故C正确；D．结合受力分析可知，弹力与库仑力平衡，则管壁对小球的弹力最大值为，故D错误；故选C。9. 如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经到N的运动过程中（   ）A. 从P到M所用的时间等于B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大C. 从P到Q阶段，速率逐渐变小D. 从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功【答案】CD【解析】【详解】AC．根据开普勒第二定律，可知近地点的速度比远地点的速度大，则从P到Q阶段，万有引力对做负功，速率逐渐变小，所以从P到M所用的时间小于，A错误；C正确；B．由于只有万有引力做功，从Q到N阶段，机械能保持不变，B正确；D．从M到Q阶段，万有引力对它做负功，从Q到N阶段，万有引力做正功，D正确。故选CD。10. 如图为过山车以及轨道简化模型，以下判断正确的是（ ）A. 过山车在圆轨道上做匀速圆周运动B. 过山车在圆轨道最高点时的速度应不小于C. 过山车在圆轨道最低点时乘客处于超重状态D. 过山车在斜面h=2R高处由静止滑下能通过圆轨道最高点【答案】BC【解析】【详解】过山车在竖直圆轨道上做圆周运动，机械能守恒，动能和重力势能相互转化，速度大小变化，不是匀速圆周运动，故A错误；在最高点，重力和轨道对车的压力提供向心力，当压力为零时，速度最小，则,解得：，故B正确；在最低点时，重力和轨道对车的压力提供向心力，加速度向上，乘客处于超重状态，故C正确；过山车在斜面h=2R高处由静止滑下到最高点的过程中，根据动能定理得：,解得；v′=0，所以不能通过最高点，故D错误．故选BC．11. 如图所示，长为L的木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的物体，现缓慢抬高A端，使木板以左端为轴在竖直面内转动，使木板转到与水平面成角时物体开始滑动，此时停止转动木板，物体滑到木板底端时的速度为v，则在整个过程中（　　）A. 支持力对物体做功为0B. 摩擦力对物体做功为mgLsinC. 摩擦力对物体做功mv2-mgLsinD. 木板对物体做功为mv2【答案】CD【解析】【详解】将木板转到与水平面成角的过程中，摩擦力与转动时的线速度垂直，所以不做功，对物体由动能定理得物体从最高点滑动到底端时，有联立两式得支持力和摩擦力的施力物体均是木板，所以木板对物体做功为mv2。故选CD。12. 在匀强电场中，有一质量为m，带电荷量为q带电小球静止在O点，然后从O点自由释放，其运动轨迹为一直线，直线与竖直方向的夹角为，如图所示，那么下列关于匀强电场的电场强度大小的说法正确的是（　　）A. 唯一值是 B. 最大值是C. 最小值是 D. 可能是【答案】CD【解析】【分析】【详解】带电小球受到电场力与重力作用，小球沿合力方向做加速直线运动，根据图示位置可确定电场力的方向，小球在重力和电场力的共同作用下做加速直线运动，当电场力的大小与重力沿合力的垂直方向分力相等时，电场力最小，即故故CD正确，AB错误。故选CD。二、实验题（每空2分，共14分）13. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示．(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平．②用游标卡尺测量挡光条的宽度l＝9.30 mm.③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x＝________cm.④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2.⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量m0，再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________．②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝________．③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝________(重力加速度为g)．(3)如果ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律．【答案】    ①. 60.00(59.96～60.04)    ②.     ③.     ④.     ⑤.     ⑥. mgx    ⑦. Ek2－Ek1【解析】【详解】(1)③[1]．由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x＝80.30 cm－20.30 cm＝60.00 cm.(2)①[2][3]．由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度看做瞬时速度，挡光条的宽度l可用游标卡尺测量，挡光时间Δt可从数字计时器读出，因此，滑块通过光电门的瞬时速度为，则通过光电门1时瞬时速度为，通过光电门2时瞬时速度为.②[4][5]．由于质量事先已用天平测出，由公式Ek＝mv2，可得滑块通过光电门1时系统动能Ek1＝ (m0＋m) ，滑块通过光电门2时系统动能Ek2＝ (m0＋m) .末动能减初动能可得动能的增加量．③[6]．两光电门中心之间的距离x为砝码和托盘下落的高度，系统势能的减小量ΔEp＝mgx(3)[7]．最后对比Ek2－Ek1与ΔEp数值大小，若在误差允许的范围内相等，就验证了机械能守恒定律．三、计算题14. 如图所示，右端连有一个固定光滑弧形槽的水平桌面AB长L＝1.5m，一个质量为m＝0.5kg的木块在F＝1.5N的水平拉力作用下，从桌面上的A端由静止开始向右运动，木块到达B端时撤去拉力F，木块与水平桌面间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10m/s2。求：（1）木块沿弧形槽上升的最大高度（木块未离开弧形槽）；（2）木块沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑行的最大距离。【答案】（1）0.15m；（2）0.75m【解析】【详解】（1）设木块沿弧形槽上升的最大高度为h，木块在最高点时的速度为零，从木块开始运动到沿弧形槽上升到最大高度处，由动能定理得FL－FfL－mgh＝0其中Ff＝μFN＝μmg＝0.2×0.5×10N＝1.0N所以可得＝m＝0.15m（2）设木块离开B点后，在水平桌面上滑行的最大距离为x，由动能定理得mgh－Ffx＝0所以可得＝m＝0.75m15. 如图所示，长L=0.12 m的绝缘轻杆上端固定在O点，质量m=0.6 kg、电荷量q=0.5 C的带正电金属小球套在绝缘轻杆上，空间存在水平向右的匀强电场，球与杆间的动摩擦因数μ=0.75．当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，g取10 m/s2． (1)求匀强电场的电场强度大小;(2)改变轻杆与竖直方向的夹角，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为零，并将小球从O点由静止释放，求小球离开杆时的速度大小．【答案】(1)16 N/C(2)2 m/s【解析】【详解】(1) 当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，故小球受力平衡，由小球受重力、电场力、杆的支持力和摩擦力作用可得：解得：=16 N/C(2)小球与杆之间摩擦力为零，说明小球与杆之间的弹力为零，则有：所以：即：设小球的加速度为a，根据牛顿第二定律有：解得：a= m/s2由运动学公式：解得小球离开杆时的速度大小为：v=2 m/s16. 如图所示，真空中有三个点组成的一个等边三角形，边长，把两个带正电的点电荷放在两点，它们带电量相等，（k=9.0109Nm2/c-2）。(1)上两个点电荷之间的库仑力是多大？(2)求点的合场强大小；(3)若在点放置一个电量的点电荷，则它受到的电场力是多大？【答案】(1)；(2)；(3)0.0468N【解析】【详解】(1)根据库伦定律可得，上两个点电荷之间的库仑力大小为(2)两点电荷在A处产生的场强大小均为则点的合场强大小为(3)若在点放置一个电量的点电荷，则它受到的电场力大小为17. 如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平，质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为Ep，已知小球与BC间的动摩擦因数μ＝0.5求：（1）小球达到B点时的速度大小vB；（2）水平面BC的长度s；（3）在压缩弹簧过程中小球最大速度vm。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）小球在曲面上下滑的过程，由机械能守恒定律，得解得（2）小球在C端时与管壁间恰好无作用力，结合牛顿第二定律和向心力公式，有可得由A至C，由动能定理，得解得（3）设在压缩弹簧过程中小球速度最大时离D端的距离为x，则有由功能关系，得解得