浙江省杭州市学军中学西溪校区2023-2024学年高一下学期期中物理试题（解析版）

这是一份浙江省杭州市学军中学西溪校区2023-2024学年高一下学期期中物理试题（解析版），共26页。试卷主要包含了考试结束后，只需上交答题卷，图甲所示的救生缓降器由挂钩等内容，欢迎下载使用。

命题人：胡晓雄 审题人：周晶
考生须知：
1．本卷满分100分，考试时间90分钟；
2．答题前，在答题卷指定区域填写学校、班级、姓名、试场号、座位号及准考证号。
3．所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效；
4．考试结束后，只需上交答题卷。
第I卷（选择题）
一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的，选对的得3分，不选、多选、错选均不得分）
1．下列物理量中，属于矢量的是（ ）
A．动能B．速度C．重力势能D．功
2．某点电荷的电场线如图，a、b两点的场强大小分别为Ea、Eb，则这两点的场强（ ）
A．方向相同，Ea>EbB．方向不同，Ea>Eb
C．方向相同，Ea3．在下面各实例中，机械能守恒的是（ ）
A．树上飘落的树叶
B．在空中匀速下降的跳伞运动员
C．在空中做平抛运动的铅球
D．草坪上滚动的足球
4．如图所示，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为、和，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知（ ）
A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C．粒子从K到L的过程中，电势能减小D．粒子从L到M的过程中，动能减少
5．如图是质量为m的学生正在荡秋千，取重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．从最高点摆到最低点过程中，学生重力的功率一直增大
B．从最高点摆到最低点过程中，学生和秋千组成的系统机械能一直增大
C．摆到最低点时，秋千对学生的作用力小于mg
D．摆到最高点时，身体上半部分位置不变，将腿抬高些，可以增加学生和秋千系统的机械能
6．研究表明，人步行时重心升降的幅度约为脚跨一步距离的0.1倍．某同学体重为70kg，在水平地面上匀速步行的速度为5km/h，此过程中他的平均功率约为（ ）
A．5WB．50WC．100WD．200 W
7．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷（电荷量很小）固定在P点，如图所示。E表示极板间的场强，U表示极板间的电压，表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则（ ）
A．U变小，E变小B．E变大，变大
C．U不变，不变D．U变小，不变
8．2021年10月，中国发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星——“羲和号”，用于实现太阳波段光谱成像的空间探测，该卫星轨道为圆轨道，通过地球南北两极上方，离地高度约为。如图所示，a为“羲和号”，b为地球同步卫星，c为赤道上随地球一起转动的物体。已知地球的半径约为，下列说法正确的是（ ）
A．a的发射速度大于第二宇宙速度
B．a、b、c的线速度大小关系为
C．a的向心加速度大于c的向心加速度
D．a的运行周期大于
9．如图所示，某次训练中，一运动员将排球从A点水平击出，球击中D点；另一运动员将该排球从位于A点正下方的B点斜向上击出，最高点为C，球也击中D点。已知B、D等高，A、C等高，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．两过程中，排球的飞行时间相等
B．两过程中，排球的初速度大小一定相等
C．后一个过程中，排球击中D点时的速度较大
D．两过程中，击中D点时重力做功的瞬时功率相等
10．图甲所示的救生缓降器由挂钩（或吊环）、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可使人沿（随）绳（带）缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的图像。已知工人的质量m=70kg，，则下列说法中错误的是（ ）
A．发生险情处离地面的高度为
B．加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为
C．整个过程中工人所受重力做功为31500J
D．时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为630W
11．惊险的娱乐项目一一娱乐风洞：是在竖直的圆筒内，从底部竖直向上的风可把游客“吹”起来，让人体验太空飘浮的感觉。若风洞内向上的风速、风量保持不变，让质量为m的表演者通过身姿调整，可改变所受向上的风力大小，以获得不同的运动效果。假设人体受风力大小与有效面积成正比，已知水平横躺时受风力有效面积最大，站立时受风力有效面积最小，为最大值的，与竖直方向成一定角度倾斜时，受风力有效面积是最大值的一半，恰好可以静止或匀速漂移。在某次表演中，质量为m的表演者保持站立身姿从距底部高为H的M点由静止开始下落；经过N点时，立即调整身姿为水平横躺并保持；到达底部的P点时速度恰好减为零．则在从M到P的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．人向上的最大加速度是
B．人向下的最大加速度是
C．NP之间的距离是
D．若在P点保持水平横躺，经过N点时，立即调整身姿为站立身姿恰好能回到M点并持静止
12．如图所示是示波管的原理图，它是由电子枪、竖直偏转电极YY'、水平偏转电极XX'和荧光屏组成．电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮点，不加任何电压时，电子打在荧光屏中心．若亮点很快移动，由于视觉暂留关系，能在荧光屏看到一条亮线．现在加上频率较高的偏转电压，则下列说法正确的是( )
A．如果只在偏转电极YY'上加上如图（3）所示U=Umsinωt的电压，应观察到一条水平的亮线
B．如果只在偏转电极XX'上加上如图（2）所示的电压，应观察到一条倾斜的亮线
C．如果在偏转电极YY'上加上如图（3）所示U=Umsinωt的电压，同时在偏转电极XX'上加上图（2）所示的电压，应观察到一条正弦曲线，如图（4）
D．如果在偏转电极YY'上加上如图（3）所示U=Umsinωt的电压，同时在偏转电极XX'上加上图（2）所示的电压，应观察到一条正弦曲线，如图（5）
13．如图所示，有一对等量异种点电荷分别位于空间中的a点和f点，以a点和f点为顶点作一正立方体．现在各顶点间移动一试探电荷，关于试探电荷所受电场力和具有的电势能，以下判断正确的是（ ）
A．在b点和d点受力大小相等，方向不同
B．在c点和h点受力大小相等，方向不同
C．在b点和d点电势能相等
D．在c点和h点电势能相等
二、不定项选择题（本题共2小题，每小题3分，共6分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14．如图所示，在光滑绝缘水平面上有一半径为R的圆，AB是一条直径，∠=30°，空间有匀强电场，方向与水平面平行，在圆上A点有—发射器，以相同速率v向各个方向发射质量为m，电荷量为e的电子，圆形边界上的各处均有电子到达，其中到达B点的电子速度恰好为零，不计电子的重力和电子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．电场的方向由B指向A
B．电场强度的大小为
C．到达E点电子的速率为
D．到达C点的电子电势能比到达E点的电子电势能大
15．如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行，一质量为初速度大小为的小物块，从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带；若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的图像（以地面为参考系）如图乙所示。则（ ）
A．小物块向左运动的过程中离A处的最大距离为
B．时间内，摩擦力对小物块做功为
C．时间内，传送带克服摩擦力做功为
D．小物块与传送带之间由摩擦产生的热量为
第Ⅱ卷（非选择题）
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16．某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置“研究平抛物体运动”，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)下列关于实验步骤的说法错误的是___________。
A．将斜槽的末端切线调成水平
B．通过重锤线将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
C．小球每次必须从斜面上的同一位置由静止开始释放
D．斜槽轨道必须光滑
(2)某同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图乙所示的坐标系。运动轨迹上的这三点坐标值图中已标出。那么小球平抛的初速度大小为 m/s（保留三位有效数字），经过B点时速度大小为 m/s（可保留根号），小球抛出点的坐标为 （单位cm）。（重力加速度g取10m/s2）
17．在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。
①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是 。
②已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值 J、C点的动能 J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是 。
A.工作电压偏高 B.存在空气阻力和摩擦力 C.接通电源前释放了纸带
18．如图所示，在匀强电场中，将带电荷量的电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了的功，再从B点移到C点，克服电场力做了的功．
（1）求A、B两点间的电势差和B、C两点间的电势差；
（2）若B点的电势为0V，则A点和C点的电势分别为多少？
（3）作出过B点的一条电场线。
19．《汪汪队立大功》是一部小朋友们喜欢的动画片，如图左侧建筑为汪汪队的总部大厦，其简化示意图如右图所示。行动时，狗狗们会从图中A点无初速度下滑，由底端水平槽口B点（B为半径R的圆弧形口的最低点）水平飞出并跳入距B点水平距离d=的工具车中的座椅（C点），开始驾车执行任务。假设AB之间的竖直高度差为H=2R，B点距地面的高度为h1=R，重力加速度为g。
（1）若狗狗滑到B点时对轨道的压力为其重力的3倍，试求狗狗在B点时的速度大小和在轨道运动过程中克服阻力做了多少功？
（2）根据第（1）问的条件、为了狗狗能顺利跳入工具车中，工具车座椅距地面高度为多少？
20．如图所示，长方体空间区域处在匀强电场中，ac是其中的一条电场线，，，，顶点a、c的电势分别为、。大量带正电的同种粒子以不同的速率从ac线上不同点沿方向射入匀强电场，均能经过顶点。不计粒子的重力及粒子间相互作用，带电粒子的比荷为。求：
（1）匀强电场的电场强度的大小；
（2）b点的电势；
（3）从a点射入的带电粒子的速度大小；
（4）若带电粒子中的某一粒子从顶点离开时的速率最小，求该带电粒子从ac线上射入的位置到c点的距离，并求出该最小速率（结果可带根号）。
21．如图所示，一个质量为的物体自一个光滑斜面上方高处从静止释放。箱子沿斜面滑下，通过长的光滑水平地板，到达一个粗糙斜面，其上固定一根弹簧。弹簧底端位于高度为处，弹簧的劲度系数为，粗糙斜面和箱子之间的动摩擦系数是，物体所受最大静摩擦力是滑动摩擦力的倍；已知弹簧弹性势能为：（x为弹簧形变量）；弹簧始终在弹性形变范围内。求：
（1）物体第一次接触弹簧时的速度大小；
（2）箱子在右侧斜面上升的最大高度是多少；
（3）若物体再次滑上粗糙斜面，就会受到垂直斜面向上的恒力，求物体第5次滑上粗糙斜面时在斜面上运动的时间。

1．B
【详解】动能、重力势能、功均为标量。速度是矢量。
故选B。
2．D
【详解】电场线的方向表示场强的方向，电场线越密集表示场强越大，由此可知a、b两点的场强方向不同，且
Ea故选D。
3．C
【详解】A：树上飘落的树叶受重力、空气对树叶的作用力，重力、空气对树叶的作用力均对树叶做功，则树上飘落的树叶的机械能不守恒．
B：在空中匀速下降的跳伞运动员受重力和空气阻力，重力、空气阻力均对运动员做功，则在空中匀速下降的跳伞运动员机械能不守恒．
C：在空中做平抛运动的铅球只受重力，只有重力对铅球做功，则在空中做平抛运动的铅球机械能守恒．
D：草坪上滚动的足球，受重力、支持力和阻力，只有阻力做足球做功，则草坪上滚动的足球机械能不守恒．
综上，机械能守恒的是C．
点睛：物体机械能守恒的条件是除重力外，其余力对物体所做的功为零．
4．A
【详解】AC．根据图中等势面形状可知此电场是点电荷形成，由带正电粒子的轨迹可知，粒子受到的电场力为斥力，则场源点电荷带正电，粒子从K到L的过程中，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，故A正确，C错误；
BD．粒子从L到M的过程中，电场力先做负功后做正功，所以粒子的动能先减小后增加，故BD错误。
故选A。
5．D
【详解】A．释放时，速度为零，故重力的功率为零，到达最低点时，速度最大，但速度方向与重力方向垂直，功率为零，故重力的功率先增大后减小，故A错误；
B．从最高点摆到最低点过程中，由于空气阻力做负功，学生和秋千组成的系统机械能一直减小，故B错误；
C．摆到最低点时，由牛顿第二定律
解得
所以秋千对学生的作用力大于mg，故C错误；
D．摆到最高点时，身体上半部分位置不变，将腿抬高些，腿部的重力势能增加，从而可以增加学生和秋千系统的机械能，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】人步行时重心升降的幅度约脚跨一步距离的0.1倍，设在时间t内在水平面上运动的距离为vt，此过程中重心上升的高度为△h=0.1vt
人的重力为G=700N所以平均功率
故C正确．
7．D
【详解】一平行板电容器充电后与电源断开，可得电容器所带电荷量不变；将正极板移到图中虚线所示的位置，根据
，
由于板间距离减小，可知电容器电容增大，则极板间的电压变小；根据
可知板间场强不变，由于P点与接地下极板的距离不变，则P点与接地下极板的电势差不变，P点的电势不变，则正电荷在P点的电势能不变。
故选D。
8．C
【详解】A．若卫星的发射速度大于第二宇宙速度，则卫星将脱离地球引力的束缚，而a仍是地球卫星，所以a的发射速度小于第二宇亩速度，故A错误；
B．根据引力提供向心力
可得
所以
因为b是同步卫星，所以
而，所以
则
故B错误；
C．根据引力提供向心力
可得
所以
因为b是同步卫星，所以
而，由
可得
则
故C正确；
D．根据
由于
所以
故D错误。
故选C。
9．D
【详解】AB．由于B球能竖直到达C点，从C到地面竖直方向做自由落体运动，根据竖直方向的运动可知
，
由于水平方向的位移相同，根据
可知
根据速度的合成可知，A抛出时的速度
B抛出时的初速度
故两过程中，小球的初速度大小可能相等，故AB错误；
C．落地时，根据运动的对称性可知，B处抛出时的速度大小与落地时速度大小相等，A球落地时的速度
故前一个过程中，排球击中D点时的速度较大，故C错误；
D．由于竖直方向做的时自由落体运动，下落的高度相同，故落地时竖直方向的速度相同，则重力的瞬时功率
相同，故D正确。
故选D。
10．D
【详解】A．根据v-t图像与坐标轴所围面积表示位移可知发生险情处离地面的高度为
故A正确；
B．根据v-t图像的斜率表示加速度可得工人加速下滑时的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为
故B正确；
C．整个过程中工人所受重力做功为
故C正确；
D．t=4s时工人的加速度大小为
工人的速度大小为
此时钢丝绳对工人的拉力大小为
此时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为
故D错误。
本题选错误的，故选D。
11．C
【详解】A B．设人所受的最大风力为Fm，由于人体受风力大小与正对面积成正比，故人站立时风力为Fm，据题意由于受风力有效面积是最大值的一半时，恰好可以静止或匀速漂移，故有
则表演者保持站立身姿时，向下的最大加速度为
人平躺时，向上的最大加速度为
故AB错误；
C．设下降的最大速度为v，由速度位移公式有
加速下降过程位移
减速下降过程位移
因
解得
即NP之间的距离是，故C项正确；
D．若在P点保持水平横躺，经过N点时，立即调整身姿为站立身姿，设人到达M的速度为v，对上升的整个过程，由动能定理得
可得
则人恰好能回到M点．但在M点受的合力向下，不能保持静止，故D项错误。
故选Ｃ。
12．C
【分析】示波管是带电粒子在电场中加速和偏转的实际应用．偏转电极 YY'：使电子束竖直偏转（加信号电压）；XX'：使电子束水平偏转（加扫描电压）．
【详解】如果只在偏转电极YY'上加上如图（3）所示的电压，则在水平向不运动，只在竖直向偏转，应观察到一条竖直的亮线，故A错误；如果只在偏转电极XX'上加上如图（2）所示的电压，应观察到一条水平的亮线，故B错误；如果在偏转电极YY'上加上如图（3）所示的电压，同时在偏转电极XX'上加上图（2）所示的电压，因（2）图中的电压为单一方向上，则形成的图象只在O点的一侧为图（4），故C正确，D错误．故选C．
【点睛】考查示波器的工作原量，会分析两个方向上所加不同电压对应的不同波形．
13．AC
【详解】根据等量异种电荷电场线的分布情况和对称性可知，b点和d点场强大小相等、方向不同，则试探电荷在b点和d点受力大小相等，方向不同．故A正确；c点和h点场强大小相等、方向相同，则试探电荷在c点和h点受力大小相等，方向相同．故B错误．根据对称性可知，b点和d点电势相等，则试探电荷在b点和d点电势能相等．故C正确．由图看出，c点离场源正电荷较远，而h点离场源正电荷较近，所以c点和h点电势不等，则试探电荷在c点和h点电势能不相等．故D错误．故选AC．
【点睛】本题的解题关键是抓住对称性进行分析，等量异种电荷电场线和等势线的分布情况是考试的热点，要熟悉，并能在相关问题中能恰到好处地应用．
14．BC
【详解】A．电子做减速直线运动时速度才会减小为零，故电子沿AB方向运动做减速运动时恰好到达B点，电子受到的电场力方向和电场方向相反，所以电场方向从A到B，A错误；
B．根据动能定理可得
解得
B正确；
C．根据几何知识可得
而
故可得
AE间的电势差为
根据动能定理可得
解得
C正确；
D．AC在沿电场方向上的距离小于AE沿电场方向上的距离，故克服电场力较少，所以到C点的电势能的增加量小于到E点时电势能的增加量，故到达C点的电子电势能比到达E点的电子电势能小，D错误。
故选BC。
15．BD
【详解】A．由图像可知，2s时小物块向左运动的距离最远，根据图像与横轴围成的面积表示位移可知，小物块向左运动过程中离A处的最大距离为
故A错误；
B．时间内，根据动能定理可得摩擦力对小物块做功为
故B正确；
C．小物块做匀变速运动的加速度大小
由牛顿第二定律得
由图像可知，传送带的速度大小为
前3s小物块与传送带间有相对运动，存在摩擦力，则时间内，传送带克服摩擦力做功为
故C错误；
D．由图像可知，前3s小物块与传送带间有相对运动，前3s小物块发生的相对位移大小为
方向向左；前3s传送带发生的相对位移大小为
方向向右；则小物块与传送带发生的相对位移为
物块与传送带之间由摩擦产生的热量为
故D正确。
故选BD。
16．(1)D
(2) 1.00
【详解】（1）A．为了保证小球做平抛运动，将斜槽的末端切线调成水平，所以A正确；
B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，能准确记录小球在竖直平面上的运动，所以B正确；
C．小球每次必须从斜面上的同一位置由静止开始释放，样子才能保证小球能具有相同的初速度做平抛运动，所以C正确；
D．斜槽轨道不需要光滑，只要从同一位置滑下小球就具有相同初速度，所以D错误。
本题选择错误的，故选D。
（2）[1]由题图乙可知A、B、C中相邻两点间水平距离相等，所以运动时间相等，均设为T，根据运动学公式有
解得
T=0.2s
小球平抛的初速度大小
[2]小球经过B点时竖直方向上的速度大小为
则经过B点的速度大小为
[3]小球从抛出点运动到B点的时间
则抛出点的横坐标为
纵坐标
故小球抛出点的坐标为
17． 阻力与重力之比更小（或其它合理解释） 0.547 0.588 C
【详解】①[1]在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小
②[2]由图中可知OC之间的距离为，因此机械能的减少量为
[3]匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此
因此动能的增加量为
[4]工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。
18．（1），；（2），；（3）见解析
【详解】（1）根据电场力做功与电势差关系，可得
（2）若B点的电势为0V，则有
可得
可得
（3）由于
可得连线为等势线，故电场方向垂直于连线指向，如图所示
19．（1）；；（2）
【详解】（1）狗由A到B过程，根据动能定理有
在B点时，根据牛顿第二定律
解得
，
（2）根据平抛运动规律
解得
20．（1）；（2）；（3）；（4）射入点与c距离为2cm，
【详解】（1）沿电场线方向电势降低，根据
（2）根据电场线与等势线垂直，如图所示，作
根据几何关系可知
则
其中
解得
（3）粒子在电场中做类平抛运动，则
解得
根据


解得
（4）如图所示
设射入点与c距离为h，则
解得
其中

故
当时，即
速度有最小值，最小值为
21．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）对于物体下落，有
可得
（2）设箱子在右侧斜面上升的最大高度为h，而初始时位于左侧斜面的高度为
则弹性势能为
克服摩擦力做功为
根据能量守恒有
代入数据得
由此可解得
（3）当物体在最高处时弹簧弹力
静摩擦力
物体受到向下的力分量为
这表明物体不会静止在最高处。在最高点处，重力势能为
弹性势能为
物体从最高点返回最低点，根据动能定理，箱子到达斜面底部时的机械能为
物体能沿斜面再次上升，有
解得
故再次上升后不会与弹簧接触，由于此时
下滑力大于最大静摩擦力，物体再次滑到水平面时，有
代入数据得
以此类推，第五次冲斜面的初动能为
解得
向上运动有
向上运动的时间
向上运动的位移为
向下运动有
向下运动的位移为
可得向下运动的时间
则总时间为