2021-2022学年浙江省宁波效实中学高一（下）期中物理试题（选考）含解析

  宁波市效实中学二○二一学年度

第二学期高一物理期中试卷

（需数值运算时取g=10m/s2， 答案做在答题卷上）

第Ⅰ卷

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，只有一个选项正确，选对的得3分，错选或不答的得0分）

1. 对下列物理量正负号的表述正确的是（　　）

A. 电量的正负号表示大小 B. 电势的正负号表示大小

C. 功的正负号表示方向 D. 重力势能的正负号表示方向

【答案】B

【解析】

【详解】A．电量是标量，电量的正负不表示大小，只表示电性，故A错误；

B．电势的正负表示电势的高低，电势为正，表示电势高于规定的零电势点，电势为负，表示电势低于规定的零电势点，即电势的正负号表示大小，故B正确；

C．功是标量，正、负号不表示方向，表示力是动力还是阻力，故C错误；

D．重力势能是标量，正、负号表示大小，故D错误。

故选B。

2. 下列表述正确的是（　　）

A. 法拉第提出了用电场线描述电场的方法，并用实验测得了元电荷的数值

B. 库仑用扭秤实验研究了电荷间的相互作用规律，并测出了静电力常量

C. 用点电荷来代替实际带电体是采用了等效替代的思想方法

D. 电场强度、电势、电容都是用比值法定义的物理量

【答案】D

【解析】

【详解】A．法拉第提出了用电场线描述电场的方法，密立根用油滴实验测量了元电荷的值，故A错误；

B．库仑通过扭秤实验研究了电荷间的相互作用规律，麦克斯韦通过理论计算得出了静电力常量，故B错误；

C．用点电荷来代替实际带电的电荷是采用了理想化物理模型的方法，故C错误；

D．由电场强度、电势和电容的定义可知，电场强度、电势、电容器的电容都是用比值法定义的，故D正确。

故选D。

3. 在干燥天气下，一个小孩从滑梯上往下滑，在下滑过程中，发现小孩的头发向四周“炸开”，如图所示。产生这一现象的原因可能是（　　）

A. 小孩与滑梯间摩擦起电，使头发带上了异种电荷

B. 小孩与滑梯间摩擦起电，使头发带上了同种电荷

C. 小孩与滑梯间感应起电，使头发带上了异种电荷

D. 小孩与滑梯间感应起电，使头发带上了同种电荷

【答案】B

【解析】

【详解】小孩沿滑梯下滑时因与滑梯间摩擦而起电，使头发带上了同种电荷而排斥张开。

故选B。

4. 根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器．通常大地带有50万库仑左右的负电荷，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300 kV左右．地球的电容约为

A. 0.17 F

B. l.7 F

C. 17 F

D. 170 F

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意可得，，根据可得，B正确．

5. 如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中      （      ）

A. 缓冲器的机械能守恒

B. 摩擦力做功消耗机械能

C. 垫板的动能全部转化为内能

D. 弹簧的弹性势能全部转化为动能

【答案】B

【解析】

【详解】试题分析：通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，结合能量守恒定律分析即可．

解：A、通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，故机械能减小，故A错误；

B、通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，故B正确；

C、垫块的动能转化为弹性势能和内能，故C错误；

D、弹簧的弹性势能转化为动能和内能，故D错误．

故选B．

【点评】本题关键是明确缓冲器通过摩擦将部分动能转化为内能，还会储存部分弹性势能，再次向内能和动能转化，基础问题．

6. 如图甲是某同学设计的一静电除尘实验装置，两端开口的空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块金属片，图乙为塑料瓶俯视图。将钢锯条和金属片分别跟手摇发电机的两极相连。将点燃的蚊香放入塑料瓶内，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕。摇动手摇发电机，顿时塑料瓶清澈透明；停止摇动时，又是烟雾缭绕。当手摇发电机摇动时，下列说法正确的是（　　）

A. 瓶内形成的电场是匀强电场

B. 锯条附近的电势高于金属片附近的电势

C. 空气电离形成的离子碰到尘埃使其带电，尘埃的带电量可能为

D. 电场力对烟尘做正功，其电势能减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场，不是匀强电场，故A错误；

BD．当静电除尘装置接通静电高压时，锯条和金属片之间存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动；带电烟尘带负电，最终到达正极，为了使除烟的效果更好，应使烟尘最终被吸附到金属片上，这样可知金属片应为正极，正极附近电势高，所以锯条附近的电势低于金属片附近的电势，电场力对烟尘做正功，其电势能减小，故B错误，D正确；

C．1×10-18C不是1.6×10-19C的整数倍，所以尘埃的带电量不可能为1×10-18C，故C错误。

故选D。

7. 将两金属球P、Q固定，让球P带上正电后，形成的稳定电场如图所示，已知实线为电场线，虚线为等势面，其中A、B、C、D为静电场中的四点，则（　　）

A. C、D点电场强度相同，电势相等

B. 金属球P、Q均为等势体，P球的电势大于Q球

C. 将电子从A点移至B点，电场力做正功

D. 正电荷在B点的电势能大于在D点的电势能

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图可知，C、D两点电场强度大小相等，方向不同，则两点的电场强度不同，由于C、D两点位于同一等势面上，即此两点的电势相等，故A错误；

B．由题意可知，两球处于静电平衡状态，则金属球P、Q均为等势体，沿电场线方向电势降低可知，P球的电势大于Q球，故B正确；

C．由图知，A点的电势与D点的电势相等，高于B点的电势，根据负电荷在电势高处电势能小，可知将电子从A点移至B点，电势能增大，电场力做负功，故C错误；

D．由图可知，B点电势低于D点电势，则正电荷在B点电势能小于D点电势能，故D错误。

故选B。

8. 为达成我国在2060年前实现碳中和的宏伟目标，国家大力提倡绿色能源和绿色交通等项目。现有一质量为m的某品牌新能源汽车在水平路面上进启动测试，已知测试时保持功率恒定，经过时间t汽车速度恰好达到最大速度v，此过程汽车位移为x，汽车所受阻力大小不变。则在该过程中（　　）

A. 汽车的功率大小为

B. 汽受到的阻力小为

C. 速度为时，汽车发动机牵引力大小为

D. 速度为时，汽车的加速度大小为

【答案】A

【解析】

【详解】AB．对汽车启动过程，由动能定理得

又

可得汽车的恒定功率大小

汽车受到的阻力

A正确，B错误；

CD．速度为时，汽车发动机牵引力

汽车的加速度大小

故CD错误。

故选A。

9. 如图所示，a、b、c、d四个点在一条直线上，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处固定一电荷量为Q的正点电荷，在d点处固定另一个电荷量未知的点电荷，除此之外无其他电荷，已知b点处的场强为零，则c点处场强的大小为（k为静电力常量）（　　）

A. 0 B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】b点处的场强为零，可知两点电荷在b点场强方向相反，大小相等，有

可得

两电荷电性相同。

两电荷在c处的场强方向相反，大小分别为

故c点处的场强为

故选B。

10. “探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示，忽略漏电产生的影响，下列判断正确的是（　　）

A. 极板正对面积减小时，静电计指针偏角减小

B. 两板中插入一块铜板，静电计指针偏角变大

C. 静电计测量的是电容器两极板之间的电势差

D. 静电计测量的是平行板电容器所带的电荷量

【答案】C

【解析】

【详解】A．平行板正对面积减小时

电容C减小，而电容器的电荷量不变，根据

极板间电势差增大，所以静电计指针偏角增大，故A错误；

B．插入铜板，相当于减小了间距d，电容变大，而电容器的电荷量不变，极板间电势差减小，所以静电计指针偏角减小，故B错误；

CD．静电计测量的是电容器两极板之间的电势差，故C正确D错误；

故选C。

11. 2022年2月8日，谷爱凌夺得北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台金牌。现有一质量为m的滑雪运动员从一定高度的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力恒定，斜面倾角为30°，运动员滑至坡底的过程中，其机械能和动能随下滑距离s变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员下滑过程中只有重力做功

B. 运动员下滑过程中受到的阻力为240N

C. 运动员下滑时加速度的大小为4m/s2

D. 不能求出运动员质量m的数值

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图示图象可知，运动员下滑过程机械能减小，运动员的机械能不守恒，除重力外还有其它力做功，故A错误；

B．由功能关系可知，运动员下滑过程阻力做的功等于机械能的减小量，即

ΔE=fs

运动员受到的阻力大小

故B错误；

CD．运动员下滑到底端时的动能

由匀变速直线运动的速度-位移公式得

由牛顿第二定律得

代入数据解得，运动员下滑时的加速度大小

a=4m/s2

运动员的质量

m=60kg

故C正确D错误。

故选C。

12. 如图所示，一质量为m、电荷量为（）的粒子以速度从连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达连线上的某点时（　　）

A. 所用时间为

B. 速度大小为

C. 与P点的距离为

D. 速度方向与竖直方向的夹角为30°

【答案】C

【解析】

【详解】A．粒子在电场中做类平抛运动，水平方向

竖直方向

由

可得

故A错误；

B．由于

故粒子速度大小为

故B错误；

C．由几何关系可知，到P点的距离为

故C正确；

D．由于平抛推论可知，，可知速度正切

可知速度方向与竖直方向的夹角小于30°，故D错误。

故选C。

13. 如图所示，光滑圆弧曲面固定在支架上，水平，B为切点，圆弧半径为R，且圆弧所对的圆心角为60°，空间存在水平方向匀强电场E（图中未画出，大小未知）。点电荷固定在圆心处，一个质量为m带电量为的小球可以静止在圆弧的中点D，现在将小球从A点静止释放，能沿圆弧轨道运动，则（　　）

A. 电场方向水平向右，

B. 电场方向水平向左，

C. 小球运动到D点速度最大，

D. 小球运动到B点速度最大，

【答案】C

【解析】

【详解】AB．因为带负电的小球可以静止在圆弧AB的中点D，可知小球受匀强电场的电场力水平向右，则匀强电场水平向左，由平衡知识可知

解得

故AB错误；

CD. 因小球在D点时受合力为零，加速度为零，则小球运动到D点速度最大，由动能定理

解得：

选项C正确，D错误。

故选C。

二、不定项选择题（本题共3小题。在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选得0分，共12分）

14. 国际单位制中，下列属于电场强度的单位的是（　　）

A. N/C B. V/m C. C/V D. J/C

【答案】AB

【解析】

【详解】匀强电场中

U的单位为V，d的单位为m，所以电场强度单位为V/m；定义式

F的单位为N，q的单位为C，所以电场强度单位为N/C；

故选AB。

15. 如图所示，光滑绝缘水平细杆上套有一个小球，其质量为m，带电量为+q，O、a、b是细杆垂线上的三点，O在杆上且Oa=Ob，在a、b两点分别固定一个电荷量为-Q的点电荷。小球从图示位置以初速度v0向右运动的过程中（  ）

A. 速度一定先减小后增大 B. 加速度一定先增大后减小

C. 对细杆的作用力始终保持不变 D. 电势能先减小后增大

【答案】CD

【解析】

【详解】A．在O左侧，小球受到的库仑力合力向右，在O右侧小球收到的库仑力合力向左，小球在向右运动的过程中，在O左侧做加速运动，在O右侧做减速运动，所以小球的速度先增大后减小，A错误；

B．根据电场线的分布情况，电场强度可能先减小后增大，所以小球所受的电场力可能先减小后增大，则加速度可能先减小后增大，B错误；

C．两个电荷量为-Q的点电荷对小球的库仑力在竖直方向的分力大小相等，方向相反，所以小球对细杆的作用力等于小球的重力，始终保持不变，C正确；

D．在小球向右运动过程中，电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大，D正确。

故选CD。

16. 已知一足够长的传送带与水平面的倾角为，以一定的速度匀速运动。某时刻在传送带适当位置放上具有一定初速度的物块（如图甲所示），以此时t=0记录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系（如图乙所示），图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，v1>v2。已知传送带的速度保持不变，则（　　）

A. 物块在0~t1内运动的位移比在t1~t2内运动的位移小

B. 物块与传送带间的动摩擦因数为

C. 0~t2内，传送带对物块做功为

D. 0~t2内物块动能变化量大小一定小于物块与传送带间摩擦而产生的热量

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图示图象可知，0～t1内图象与坐标轴所形成的三角形面积大于图象在t1～t2内与坐标轴所围成的三角形面积，由此可知，物块在0～t1内运动的位移比在t1～t2内运动的位移大，故A错误；

B．在t1～t2内，物块向上运动，加速度向上，则有

解得

μ＞tanθ

故B正确；

C．0～t2内，由图“面积”等于位移可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力对物块做正功，设为WG，根据动能定理得

则传送带对物块做功

故C错误；

D．0～t2内，物块的重力势能减小、动能也减小，减小的重力势能与动能都转化为系统产生的内能，则由能量守恒得知，系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小，即：0～t2内物块动能变化量大小一定小于物体与皮带间摩擦而产生的热，故D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷

三、实验题

17. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学安装好如图甲所示实验装置，已知重锤质量m=0.3kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz。

（1）下列说法正确的是______（单选）

A．电火花计时器工作电压约为8V

B．实验中应先释放纸带，再启动电火花计时器

C．实验中所测重物动能的增加量通常比其重力势能的减少量稍大

D．若打出的纸带前面一小段被损毁，利用纸带剩余部分也能验证机械能守恒

（2）该同学在实验中得到一条点迹清晰的纸带，取第一个点记作O，另选连续的6个点A、B、C、D、E、F作为测量点，用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E、F各点的距离，并记录在图乙中。

①这六个数据中记录不规范的是______（填A、B、C、D、E或F）点读数；

②根据图乙所得的数据，取图中O点到C点来验证机械能守恒，其中O点的速度为0，则重锤动能的增加量为______J；（结果保留三位有效数字）

③该同学根据纸带算出了相应点的速度，利用描点法作出的v2-h图像如图丙所示，则根据图像可以判断重物下落过程中机械能守恒的依据是______（单选）。

A．v2与h成正比

B．图像的斜率是否与g接近

C．图像的斜率是否与2g接近

【答案】    ①. D    ②. E    ③. 0.615    ④. C

【解析】

【详解】（1）[1]

A．电火花计时器工作电压为220V，故A错误；

B．实验中应先启动电火花计时器，在释放纸带，故B错误；

C．由于阻力的存在，实验中所测重物动能的增加量通常比其重力势能的减少量稍小，故C错误；

D．若打出的纸带前面一小段被损毁，利用纸带剩余部分也能验证机械能守恒，故D正确。

故选D。

（2）[2]数据读数应估读到0.01cm，故E点读数不规范。

[3]C点的速度为

所以O点到C点动能增加量为

[4]若从O点到某一点机械能守恒则有

得

可知v2-h图像为过原点倾斜的直线，且斜率为，实验中因为有阻力的存在斜率接近于则可判定机械能守恒，故C符合题意，AB不符合题意。

故选C。

18. 电容器是电路中常用的电子元件，某物理兴趣小组利用高电阻放电法测一标示模糊的电容器的电容。

（1）完成以下实验步骤：

①按图甲电路图连接好电路；

②先使开关S与2端相连，此时电容器处于_________状态（填“充电”或“放电”），这个过程可在短时间内完成；

③再把开关S与1端相连，同时开始计时并测量数据，每隔5s或10s读一次电流I的值，将测得数据填入预先设计的表格中：

④在如图乙所示的坐标纸上标出测量的数据点，并用平滑的曲线把数据点连接起来。

根据实验回答以下问题：

（2）以下电子元件中，属于电容器的是_________；

A. B. C.

（3）若电源两端的电压为8V，可估算电容器的电容为_________F（结果保留两位有效数字）；

【答案】    ①. 充电    ②. A    ③. 9.7×10−4~1.0×10−3

【解析】

【详解】（1）[1] 开关S与2端相连，电容器与电源相连，电容器处于充电状态；

（2）[2]A元件外表面标识了2200，说明电容器，B中是电阻， C图是线圈。

，故选A；

（3）[3]乙图中图线与坐标轴所围的面积表示放电总电量，通过数小方格可以得到约32格，每格面积表示250×10-6C，则总电量

Q=32×250×10-6C =8.0×10-3C

代入电容定义式

可得

C=1.0×10-3F

四、计算题（本题共4小题，共35分）

19. 在如图所示的匀强电场中，有两点，且两点间的距离为，已知连线与电场线夹角为，今把一电荷量的检验电荷放入该匀强电场中，其受到的电场力的大小为，方向水平向左。求：

(1)电场强度的大小和方向；

(2)若把该检验电荷从点移到点，电势能变化了多少；

(3)若点为零电势点，点电势为多少。

【答案】(1) ，方向水平向右；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)由：  得：

，

因为电荷带负电荷受到水平向左的电场力作用，所以电场方向为水平向右。

(2)、检验电荷从点移到点电场力做的功为：

，

解得：

根据功能关系可知

即电荷从点移到点电势能增加了

(3)若点零电势点，由，得：

且，解得：

20. 质量均为m的两个可视为质点的小球A、B，分别被长为L的绝缘细线悬挂在同一点O，给A、B分别带上一定量的正电荷，并用水平向右的外力FT作用在A球上，平衡以后，悬挂A球的细线竖直，悬挂B球的细线向右偏60°角，如图所示。若A球的电荷量为q，重力加速度为g，静电力常量为k，求：

（1）B球的电荷量；

（2）外力FT的大小；

（3）撤去外力FT，把小球A固定在O点，小球B在原位置释放，则当小球B运动到最低点时，细线上的拉力多大？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对B，由平衡条件得

解得

（2）对A，由平衡条件得

（3）小球B运动到最低点过程，由动能定理得

在最低点，由合力提供向心力得

联立解得

21. 如图所示，ACB是一条足够长的绝缘水平轨道，轨道CB处在方向水平向右、大小E1.0 106 N/C的匀强电场中，一质量m0.25kg、电荷量q2.0106C的可视为质点的小物体，从距离C点L06.0m的A点处，在拉力F4.0N的作用下由静止开始向右运动，当小物体到达C点时撤去拉力，小物体滑入电场中。已知小物体与轨道间的动摩擦因数0.4，g取10m/s2。求：

(1)小物体到达C点时的速度大小；

(2)小物体在电场中运动的时间。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)对小物体在拉力F的作用下由静止开始从A点运动到C点过程，应用动能定理得

解得：小物体到达C点时的速度大小

(2)小物体进入电场向右减速的过程中，加速度大小

小物体向右减速的时间

小物体在电场中向右运动的距离

由于，所以小物体减速至0后反向向左加速，直到滑出电场，小物体向左加速的加速度大小

小物体在电场中向左加速的时间

小物体在电场中运动的时间

22. 如图所示，水平绝缘直轨道由光滑段与粗糙段组成，它与竖直光滑半圆轨道在C点处平滑连接，其中处于电场区内。一带电量为、质量为m的可视为质点的滑块从A处以水平初速度进入电场区沿轨道运动，从B点离开电场区继续沿轨道运动，最后从圆轨道最高点D处以水平速度v离开圆轨道。已知：轨道长，圆半径，，，滑块与轨道间的动摩擦因数，重力加速度g取，设装置处于真空环境中。

(1)若滑块到达圆轨道D点时的速度

①在D点处时，求滑块受到的弹力N；

②求滑块从B点离开电场时的速度vB；

(2)若，为使滑块能到达圆轨道最高点D处，且离开圆轨道后落在水平轨道上，求A、B两点间电势差应满足的条件。

【答案】(1)①0；②3m/s；(2)

【解析】

【详解】（1）①根据牛顿第二定律和向心力公式得

代入数据得

②根据动能定理

解得

vB=3m/s

（3）当电势差UAB最低时，滑块恰能经过最高点D，此时vD=1m/s

由动能定理

解得

UAB=-1600V

当电势差UAB最高时，滑块经过最高点D后做平抛运动，恰能落到B点，则由平抛运动规律，竖直方向

水平方向

动能定理

解得

U′AB=800V

则AB间电势差满足的条件是