2021-2022学年河南省郑州市新密实验高中高一（下）第七次段考物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年河南省郑州市新密实验高中高一（下）第七次段考物理试卷

1.  海王星是绕太阳运动的一颗行星，它有一颗卫星叫海卫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G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太阳的质量
C. 海王星绕太阳运动的周期和半径 D. 海卫1绕海王星运动的周期和海卫1的质量

2.  质量为、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，则下列判断中正确的有(    )

A. 汽车的最大速度是
B. 汽车以的加速度匀加速启动，启动后第2 s末时发动机的实际功率是32kW
C. 汽车以的加速度匀加速启动，匀加速运动所能维持的时间为10s
D. 若汽车保持额定功率启动，则当其速度为时，加速度为

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.

4.  如图所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电，而另一半圆ADC均匀带电，则圆心O处的电场强度的大小和方向为(    )

A. 方向由O指向D B. 4E方向由O指向D
C. 方向由O指向B D. 0

5.  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可能带等量异号的正、负电荷
B. A、B可能带不等量的正电荷
C. 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
 

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，在物体下落高度为h的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 物体的动能增加了
B. 物体的机械能减少了
C. 物体克服阻力所做的功为
D. 物体的重力势能减少了

7.  如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O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：：2，下列说法中正确的是(    )

A. 、做圆周运动的线速度之比为2：3
B. 、做圆周运动的角速度之比为3：2
C. 做圆周运动的半径为
D. 做圆周运动的半径为

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，电荷量分别为和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，有一电荷量为的小球以初速度从管口射入，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

9.  如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M，N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M、Q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
 

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. 过山车在斜面高处由静止滑下能通过圆轨道最高点
 

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，当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0
B. 摩擦力对物体做功为
C. 摩擦力对物体做功为
D. 木板对物体做功为

12.  在匀强电场中，有一质量为m，带电荷量为q的带电小球静止在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

13.  利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示：

实验步骤
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；
②用游标卡尺测量挡光条的宽度；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离______ 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所用的时间和；
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量
用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为______和______.
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______和______.
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______重力加速度为
如果______，则可认为验证了机械能守恒定律．

14.  右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长，如图所示．一个质量为的木块在的水平拉力作用下，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，取求：
木块沿弧形槽上升的最大高度．
木块沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离．

15.  如图所示，长的绝缘轻杆上端固定在O点，质量、电荷量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当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，g取。
求匀强电场的电场强度大小；
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0，并将小球从O点静止释放，求小球离开杆时的速度大小。

16.  如图所示，真空中有A、B、C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B、C两点，它们带电量相等，。

、C上两个点电荷之间的库仑力是多大？

求A点的合场强大小；

若在A点放置一个电量的点电荷，则它受到的电场力是多大？

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，已知小球与BC间的动摩擦因数求：
小球达到B点时的速度大小；
水平面BC的长度s；
在压缩弹簧过程中小球的最大速度。

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】解；由万有引力等于向心力为：
整理得：
故要计算海王星的质量，则海王星为中心天体才行，需要知道围绕体的轨道半径和周期，故A正确，BCD错误。
故选：A。
要计算海王星的质量，则海王星为中心天体才行，由万有引力等于向心力求解．
解决此题的关键是知道天体运动万有引力充当向心力，不难，属于基础题．
 

2.【答案】B 

【解析】解：A、当牵引力大小等于阻力时速度最大，根据得，汽车的最大速度 ，故A错误；
B、根据牛顿第二定律，得，解得，第2 s末的速度，第2 s末发动机的实际功率，故B正确；
C、匀加速直线运动的末速度 ，做匀加速直线运动的时间 ，故C错误；
D、当汽车速度为时，牵引力 ，根据牛顿第二定律，得汽车的加速度 ，故D错误。
故选：B。
当牵引力等于阻力时，速度最大，根据求出汽车的最大速度；
根据牛顿第二定律求出牵引力的大小，结合求出匀加速直线运动的末速度，根据速度时间公式求出匀加速直线运动的时间，以及2s末的速度，结合功率的公式求出发动机的实际功率。
根据求出速度为时的牵引力，结合牛顿第二定律求出加速度。
解决本题的关键会通过汽车受力情况判断其运动情况，知道汽车在平直路面上行驶时，当牵引力与阻力相等时，速度最大。
 

3.【答案】A 

【解析】解：根据功能关系可知，拉力所做的功等于MQ段系统重力势能的增加量；
对MQ分析，设Q点为零势能点，则可知，MQ段的重力势能为；

将Q点拉至M点时，重心离Q点的高度，故重力势能

因此可知拉力所做的功，故A正确，BCD错误。
故选：A。
由题意可知，发生变化的只有MQ段，分析开始和最后过程，明确重力势能的改变量，根据功能关系即可求得外力所做的功。
本题考查明确功能关系，注意掌握重力之外的其他力做功等于机械能的改变量，本题中因缓慢拉动，故动能不变，因此只需要分析重力势能即可。

4.【答案】A 

【解析】解：当圆环的均匀带电，电荷量为时，圆心O处的电场强度大小为E，
由如图所示的矢量合成可得，当半圆ABC的带电，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，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，则有：圆心O处的电强度的大小为，方向由O到D；
故选：A。
根据题意：当它的均匀带电，电荷量为时，圆心O处的电场强度大小为E，结合矢量合成法则，及正、负电荷在O点电场强度方向，即可求解．
考查矢量的合成法则，掌握圆环带电对O点的电场强度，等效成若干个点电荷产生的电场强度，是解题的关键．
 

5.【答案】D 

【解析】解：A、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，两点处无电场线，其电场强度也不为零，故C错误；
D、同一试探电荷在a、b两点处场强大小相等方向相反，所受电场力大小相等，方向一定相反，故D正确。
故选：D。
电场线是从正电荷或者无穷远出发出，到负电荷或无穷远处为止．电场线只是形象描述电场的假想曲线，两点处无电场线，其电场强度也不为零．
常见电场的电场线分布及等势面的分布要求我们能熟练掌握，并要注意沿电场线的方向电势是降低的，同时注意等量异号电荷形成电场的对称性．加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题．
 

6.【答案】A 

【解析】解：A、物体的合力做正功为，则物体的动能增量为，故A正确；
B、C、物体下落过程中，受到阻力为，物体克服阻力所做的功，机械能减小量等于阻力所做的功；故机械能减小了；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：A。
物体静止开始下落，受到空气阻力，由加速度大小可得知阻力与重力的关系。而重力做功决定重力势能变化，动能的变化由合力做功确定，除重力以外的阻力做功导致机械能变化。
本题应明确重力势能变化是由重力做功引起，而动能变化是由合力做功导致，除重力以外的力做功等于机械能的变化。
 

7.【答案】AC 

【解析】解：A、、运动的线速度分别为，故：：：3，故A正确；
B、双星绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动，由可得：、做圆周运动的角速度之比为1：1，故B错误；
CD、设双星、距转动中心O的距离分别为、，双星绕O点转动的角速度均为，据万有引力定律和牛顿第二定律得

：：2
联立解得：，，故C正确，D错误；
故选：AC。
双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度的大小相等，根据向心力的关系求出转动的半径之比，从而得出线速度大小之比。
解决本题的关键知道双星系统的特点，角速度大小相等，向心力大小相等。
 

8.【答案】C 

【解析】解：A、电荷量为的小球以初速度 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，因此电荷量为的小球受到最大库仑力为，故C正确；
D、根据C选项的分析，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。
对于等量异种电荷，根据矢量的合成法则，中垂线的中点的电场强度最大，在无穷远的电场强度为零；点电荷靠近两个电荷的连线的中点过程，电场力不做功；中点处的电场强度最大，则库仑力也最大，弹力也是最大，从而即可求解。
本题关键是明确等量异号电荷的中垂线上的电场强度的分布情况，同时要结合动能定理和矢量合成原理分析，注意与等量同种电荷的区别。
 

9.【答案】CD 

【解析】

【分析】
根据海王星在PM段和MQ段的速率大小比较两段过程中的运动时间，从而得出P到M所用时间与周期的关系；抓住海王星只有万有引力做功，得出机械能守恒；根据万有引力做功确定速率的变化。
解决本题的关键知道近日点的速度比较大，远日点的速度比较小，从P到Q和Q到P的运动是对称的，但是P到M和M到Q不是对称的。
【解答】
A.海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以P到M所用的时间小于，故A错误；
B.从Q到N的过程中，由于只有万有引力做功，机械能守恒，故B错误；
C.从P到Q阶段，万有引力做负功，速率减小，故C正确；
D.根据万有引力方向与速度方向的关系知，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，故D正确。
故选CD。  

10.【答案】BC 

【解析】解：A、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；
B、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；
C、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；
D、过山车在斜面高处由静止滑下到最高点的过程中，根据动能定理得：
解得；，所以不能通过最高点，故D错误．
故选：BC
过山车在竖直圆轨道上做圆周运动，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，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，处于超重状态，根据动能定理求出在斜面高处由静止滑下到最高点的速度，判断能否通过最高点．
竖直平面内的圆周运动，在最高点和最低点，重力和轨道对车的压力提供向心力，物体能通过最高点的条件是，在最高点的速度，难度不大，属于基础题．
 

11.【答案】CD 

【解析】解：
A、在下滑的过程中，支持力不做功，在上升的过程中，根据动能定理可得，，所以支持力对物体做功为，所以A错误．
B、物块在缓慢提高过程中，静摩擦力始终与运动方向垂直，所以摩擦力不做功，物块在滑动过程中，由动能定理可得：，
则有滑动摩擦力做功为：，故克服摩擦力做功为：，故B错误
C、由B知C正确
D、木板对物体做功为支持力和摩擦力对物体做功的和，所以木板对物体做功为：，故D正确
故选：CD
当缓慢提高木板时，导致物块受到的支持力发生变化，则不能再根据功的定义去算支持力对物块做的功，因此由动能定理结合重力做功，可求出支持力做功．在此过程中，静摩擦力始终与运动方向垂直，所以静摩擦力不做功．当物块滑动后，可由动能定理求出滑动摩擦力做的功．
当力是恒定时，除可由力与力的方向位移求出功外，还可以由动能定理来确定；当力是变化时，则只能由动能定理来求出力所做的功．
 

12.【答案】CD 

【解析】解：由题，带电小球的运动轨迹为直线，在电场中受到重力mg和电场力F，其合力必定沿此直线向下，根据三角形定则作出合力，

由图看出，当电场力F与此直线垂直时，电场力F最小，场强最小，则有
，
解得：，
故CD正确，AB错误；
故选：CD。
带电小球在电场中受到重力和电场力，从O点自由释放，其运动轨迹为直线，小球所受的合力方向沿此直线方向，运用三角定则分析什么情况下场强大小最小，再求出最小值。
本题采用作图法分析场强取得最小值的条件，也可以采用函数法分析电场力与的关系，确定最小值的条件。
 

13.【答案】 

【解析】解：两光电门中心之间的距离
①根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，滑块通过光电门1的瞬时速度，滑块通过光电门2的瞬时速度
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，
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
如果，则可认为验证了机械能守恒定律．
故答案为：，①，，②，③mgs，
根据刻度尺的读数得出两光电门中心之间的距离．
根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块通过光电门1和2的瞬时速度，从而得出系统初末动能．
根据下降的高度求出系统重力势能的减小量．
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于遮光条的宽度l很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
 

14.【答案】解：由动能定理得：

其中
所以有： 
由动能定理得：
所以有： 
答：木块沿弧形槽上升的最大高度为
木块沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离为 

【解析】对全过程运用动能定理，求出木块沿弧形槽上升的最大高度．
对返回的过程运用动能定理，求出木块在水平桌面上滑动的最大距离．
本题考查了动能定理的基本运用，运用动能定理解题关键确定好研究的过程，分析过程中有哪些力做功，然后根据动能定理列式求解．
 

15.【答案】解：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：，所以，匀强电场的电场强度为：；
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0，故支持力为零，则重力、电场力垂直轻杆方向分力平衡，故有：，所以，，故，，；
那么，小球受到合外力，
故小球从O点静止释放，沿杆做加速度的匀加速直线运动，故小球离开杆时的速度；
答：匀强电场的电场强度大小为；
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0，并将小球从O点静止释放，则小球离开杆时的速度大小为。 

【解析】根据杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，由受力平衡求解；
根据摩擦力为零得到正压力为零，从而得到轻杆与竖直方向的夹角，即可求得小球所受合外力，进而得到小球加速度，最后由匀加速直线运动规律求得末速度。
物体在匀强电场中受到的电场力为恒力，故常根据牛顿第二定律求得加速度，然后由匀变速运动规律求得速度、位移等问题。
 

16.【答案】解：根据库仑定律得B、C上两个点电荷之间的库仑力大小为
；
两点电荷在A处产生的场强分别为，
则A点的合场强
。
答：、C上两个点电荷之间的库仑力是；
点的合场强大小是，
若在A点放置一个电量的点电荷，则它受到的电场力大小是。 

【解析】根据库仑定律求出B、C上两个点电荷之间的库仑力；
根据点电荷场强公式E，运用矢量合成的平行四边形定则求出连线中垂线上各个点的合场强。
本题关键是要清楚库仑定律，知道用矢量合成的方法求点电荷的合场强。
 

17.【答案】解：从静止开始下滑到B点，只有重力做功，由机械能守恒得：
解得：
在C点根据牛顿第二定律可知：
解得：
从静止下滑到运动到C点，由动能定理得
解得：
设在压缩弹簧过程中速度最大时小球离D端的距离为x，则有：
得
由功能关系得
解得：
答：小球达到B点时的速度大小为；
水平面BC的长度s为3r；
在压缩弹簧过程中小球的最大速度为。 

【解析】到B的过程中只有重力做功，根据机械能守恒定律求出小球到达B点的速度大小；
根据牛顿第二定律求出小球在C点时的速度，根据动能定理求出水平面BC的长度；
当小球重力和弹簧弹力相等时，小球的速度最大，根据功能关系求出小球的最大速度。
本题综合运用了机械能守恒定律、动能定理、功能关系以及牛顿第二定律，综合性较强，是高考的热点题型，需加强这方面的训练。