2022-2023学年江苏省南京市六校联合体高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年江苏省南京市六校联合体高一（下）期中物理试卷

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1.  在科学发展中，许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，下列表述正确的是(    )

A. 美国物理学家密立根发现了电子
B. 伽利略的理想斜面实验说明物体的运动不需要力来维持
C. 牛顿进行了著名的“月地检验”并通过实验测出了引力常量
D. 伽利略通过分析第谷观测的天文数据得出行星运动规律

2.  如图所示，完全相同的两个金属球、带有相等的电荷量，相隔一定距离，两球之间斥力大小是。今让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与、两球接触后移开。这时，、两球之间的相互作用力的大小是(    )

A.  B.  C.  D.

3.  下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是(    )

 

A. 汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎
B. 铁路的转弯处，外轨比内轨高是为了利用轮缘与内轨的侧压力来帮助火车转弯
C. “水流星”表演中，在最高点处水对桶底一定有压力
D. 洗衣机的脱水是利用了失重现象

4.  某同学在操场上踢足球，足球质量为，该同学将足球以速度从地面上的点踢起，最高可以到达离地面高度为的点位置，从到足球克服空气阻力做的功为，选地面为零势能的参考平面，则下列说法中正确的是(    )

A. 足球从到的运动过程机械能守恒
B. 该同学对足球做的功等于
C. 足球在点处的机械能为
D. 足球在点处的动能为

5.  链球是奥运会比赛项目，研究运动员甩动链球做匀速圆周运动的过程，简化模型如图乙所示，不计空气阻力和链重，则(    )

A. 链球受重力、拉力和向心力三个力的作用 B. 链长不变，转速越大，链条张力越小
C. 链长不变，转速越大，角越小 D. 转速不变，链长越大，角越大

6.  年月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过一系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是(    )

A. 图中两阴影部分的面积相等
B. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变小
C. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大
D. 探测器在点的加速度小于在点的加速度

7.  A、两个点电荷在真空中的电场线方向未标出如图所示。图中点为两点电荷连线的中点，为两点电荷连线的中垂线，点为中垂线上的一点，电场线的分布关于左右对称。则(    )

A. A、是等量同种点电荷
B. 处的场强方向一定垂直向右
C. 从点沿直线到点，场强大小逐渐增大
D. 从点沿直线到点，场强方向保持不变
 

8.  如图所示，两人各自用吸管吹黄豆，甲黄豆从吸管末端点水平射出的同时乙黄豆从另一吸管末端点斜向上射出，经过一段时间后两黄豆在点相遇，曲线和分别为甲、乙黄豆的运动轨迹。若点在点正下方，点与点位于同一水平线上，且长度等于的长度，不计黄豆的空气阻力，可将黄豆看成质点，则(    )

A. 乙黄豆相对于点上升的最大高度为长度一半
B. 甲黄豆在点速度与乙黄豆在最高点的速度相等
C. 两黄豆相遇时甲的速度大小为乙的两倍
D. 两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角为乙的两倍

9.  在倾角为的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连的物块、，它们的质量分别为和，弹簧劲度系数为，为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一平行于斜面向上的拉力拉物块，使它以加速度沿斜面向上做匀加速运动直到物块刚要离开挡板。在此过程中(    )

A. 物块运动的距离为 B. 拉力的最大值为
C. 弹簧的弹性势能持续增大 D. 拉力做功的功率一直增大

10.  一物体在竖直向上的恒力作用下，由静止开始向上运动，在某一高度时撤去该力，不计空气阻力，则在整个上升过程中，物体的机械能、动能、重力势能随时间或位移变化的关系图像可能正确的是(    )

A.  B.
C.  D.

第II卷（非选择题）

二、实验题（本大题共1小题，共12.0分）

11.  某兴趣小组在“研究自由下落物体的机械能”的实验中如图，分别用了横截面积相等质量分别为的纸质重锤、的木质重锤、的铁质重锤，如图所示。

分别用纸质重锤、木质重锤、铁质重锤完成一组实验，得到三条纸带并做好标记；
分别对每一条纸带进行数据处理。如图所示，选取纸带中适当的一段运动过程进行研究，标记起始点和所研究的每一个打点序号和点之间还有若干点未标出，分别测量每个点到点的距离，在表格中记录下落高度，计算每个点的速度，并计算得其平方的一半；

下列的分析计算中，数据均保留位有效数字，已知当地的重力加速度。
将纸质、木质重锤的数据描绘在图中，则纸质重锤对应的图线是______ ；
A.线
B.线
对木质重锤的数据进行分析，计算出点到序号点减少了______ 的重力势能；
将铁质重锤的数据画在图中，请补齐未画的点并完成连线；
根据描绘的图计算出其加速度 ______ ；
将第问的计算结果与当地的重力加速度做对比后，可得出实验结论______ 。

三、计算题（本大题共4小题，共48.0分）

12.  执行火星探测任务的“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为，轨道半径为。已知引力常量为，不考虑火星的自转。
“天问一号”环绕火星运动的角速度；
火星的质量。

13.  如图甲所示，一根绝缘细线拴着一质量为的带电小球，当电荷量为的小球与球在同一水平线上且间距为时，小球静止，此时细线与竖直方向间的夹角。已知两球均可视为点电荷，静电力常量为，重力加速度为。求：
球所带的电荷量；
若撤去小球的同时，在所在空间加一水平方向的匀强电场使小球保持在原来位置不变，请在乙图中画出匀强电场的方向，并计算电场强度的大小。

14.  如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角，传送带在电动机的带动下，始终保持的速率运行，现把一质量为的工件可视为质点轻轻放在传送带的底端，工件被传送到的高处，已知工件与传送带之间的动摩擦因数，取，求：
工件从放上传送带到与传送带共速的时间；
工件从底端运送到顶端的过程中，摩擦力对工件做功；
电动机由于传送工件到顶端多消耗的电能。

15.  如图所示，，在水平轨道上安放半径为的光滑竖直圆槽形轨道，水平轨道的段长度为，其粗糙程度均匀且动摩擦因数可人为控制，其余部分光滑。水平轨道左侧有足够高的光滑曲线轨道，曲线轨道、圆槽形轨道都与水平轨道平滑连接。质量为的小物块从轨道右侧以初速度向左运动，第一次通过圆形轨道的最高点时，对轨道的压力为，取。求：
物块的初速度；
段的动摩擦因数为多大时，小物块恰能第二次通过圆槽形轨道最高点；
若要小物块在整个运动过程中始终不脱离轨道，则段的动摩擦因数的取值范围是多少

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、电子是由英国物理学家汤姆孙发现的，年美国物理学家密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，故A错误；
B、伽利略的理想斜面实验说明物体的运动不需要力来维持，故B正确；
C、牛顿进行了著名的“月地检验”证明了万有引力定律，但没能测出引力常量，英国物理学家卡文迪什通过实验测出了引力常量，故C错误；
D、开普勒通过分析第谷观测的天文数据得出行星运动规律，故D错误。
故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
 

2.【答案】 

【解析】解：、两球相互排斥，则两球带同种电荷，设、带有电荷量为，相隔一定距离，根据库仑定律有，两球之间相互吸引力大小
根据电量分配原则，第三个不带电的金属小球与球接触后移开，第三个球与球的带电量都为，第三个球与球接触后移开，第三个球与球的带电量都为
根据库仑定律有，、两球之间相互作用力大小，故C正确，ABD错误。
故选：。
根据库仑定律，电量分配原则，结合题意，即可解答。
本题解题关键是结合题意，根据电量分配原则求出、的电量，再结合库仑定律分析。
 

3.【答案】 

【解析】解：、汽车通过凹形桥的最低点时，对汽车受力分析，根据牛顿第二定律得：
整理得：
速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大，越容易爆胎，故A正确；
B、在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是使火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力，减轻轮缘与轨道的挤压，故B错误；
C、表演“水流星”时，当“水流星”通过最高点时，若满足水的速度为
即
则此时水对桶底的作用力为零，故C错误；
D、洗衣机脱水筒的脱水原理是利用了离心现象，故D错误。
故选：。
汽车通过凹形桥的最低点时，对汽车受力分析，根据牛顿第二定律求解汽车轮胎所受支持力，分析即可；铁路转弯处外轨比内轨高，是为了使火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力；“水流星”表演中，水到达最高点速度最小时，只收重力；洗衣机的脱水是利用了失重现象。
本题考查生活中的圆周运动，解决该题需要明确知道各个现象的原理，考查学生应用物理知识分析处理实际问题的能力，知道圆周运动向心力的来源。
 

4.【答案】 

【解析】解：足球从到的运动过程，空气阻力对足球做负功，足球的机械能减少，足球从到机械能不守恒，故A错误；
从到的运动过程，根据动能定理可得：

解得足球在点处的动能为：
该同学对足球做的功，所以该同学对足球做的功要大于，故B错误，D正确；
C.选地面为零势能的参考平面，足球在点处的机械能为，
足球在点处的机械能大于，故C错误；
故选：。
足球从到运动过程中根据机械能守恒条件进行分析判断；根据动能定理或功能关系求解该同学对足球做的功等；选地面为零势能面，足球在点处的机械能为足球的动能；根据动能定理或能量守恒定律求出足球在点处的动能。
本题关键是要掌握机械能守恒的条件，由于有空气阻力做功，足球机械能不守恒，但能量守恒始终成立，可采用动能定理或功能关系求解。
 

5.【答案】 

【解析】解：、对链球受力分析，受重力和拉力，合力提供做圆周运动向心力，如图所示

有，
设链长为，根据几何关系，做圆周运动半径为
由牛顿第二定律
可得
若链长不变，转速越大，越大，则链条张力越大，若转速不变，链长越大，角越大。故D正确，ABC错误。
故选：。
对链球受力分析，合力提供做圆周运动向心力结合几何关系，结合选项，即可解答。
本题考查学生对圆周运动的问题分析能力，解题关键是正确分析合力，合力提供向心力。
 

6.【答案】 

【解析】解：、根据开普勒第二定律可知，探测器在同一轨道上运行时，在相等的时间内探测器与火星的连线扫过的面积相等，不同轨道扫过的面积不相等，故A错误；
B、探测器在“调相轨道”的点减速进入“停泊轨道”，机械能减小，故B正确；
C、“调相轨道”的半长轴大于“停泊轨道”的半长轴，由开普勒第三定律可知从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变小，故C错误；
D、由牛顿第二定律有：，可得，探测器在点的半径小于在点的半径，所以探测器在点的加速度大于在点的加速度，故D错误。
故选：。
A、根据开普勒第二定律可知同一轨道探测器与火星连线在相等的时间内扫过的面积相等；
B、探测器从高轨道进入低轨道要减速，机械能减少；
C、由图可知探测器在两轨道半长轴的大小关系，由开普勒第三定律可知探测器在两轨道运动的周期大小关系；
D、根据牛顿第二定律可得加速度大小表达式，可知半径越小，加速度越大。
本题考查了开普勒定律，熟练掌握开普勒三个定律是解题的关键。
 

7.【答案】 

【解析】解：由电场线分布可知，、是等量异种点电荷，不是同种电荷，故A错误；
由于、两个点电荷的电性未知，连线的中垂线上的点的电场强度方向可能水平向右也可能水平向左，但是电场方向都相同，故B错误，D正确；
C.疏密表示电场强度大小，从点沿直线到点，场线逐渐稀疏，故场强大小逐渐减小，故C错误。
故选：。
等量异种电荷的电场线分布，电场沿电场线的切线方向，疏密表示电场强度大小。
本题考查等量异种电荷的电场线分布，注意电场线的疏密表示电场大小。
 

8.【答案】 

【解析】解：由题意知，甲乙两黄豆运动时间相同，设运动时间均为，设
对甲黄豆，竖直方向有
对乙黄豆，从点运动至最高点过程中，由对称性可知运动时间为，由逆向思维可知上升最大高度为
所以乙黄豆相对于点上升的最大高度为长度的，故A错误；
B.设甲黄豆在点的速度为，乙黄豆到达最高点的速度为
对甲黄豆，水平方向有
对乙黄豆，水平方向有
联立解得
即甲黄豆在点速度与乙黄豆在最高点的速度相等，故B正确；
C.设甲黄豆到点时竖直方向速度为，则有，解得
又有

联立解得
则甲黄豆到点时速度大小为
设乙黄豆在点的竖直分速度为，则有，解得
则乙黄豆到点时速度大小为
则
故C错误；
D.两黄豆相遇时，甲的速度与水平方向的夹角的正切值为
乙的速度与水平方向的夹角的正切值为
所以两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角的正切值为乙的两倍，则由正切函数知识可知，两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角并非乙的两倍，故D错误。
故选：。
黄豆甲做平抛运动，可将运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；黄豆乙做斜抛运动，可将运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动、自由落体运动。甲乙黄豆的运动时间相等，水平位移相等，甲黄豆的竖直位移大小等于水平位移大小。根据运动学公式结合斜抛运动对称性可解。
本题主要考查平抛运动和斜抛运动的相遇问题，关键要把握两黄豆的运动时间相等、水平位移相等、甲黄豆的竖直位移大小等于水平位移大小。再根据运动的分解知识，结合运动学公式可解。
 

9.【答案】 

【解析】解：、设开始时弹簧压缩量为，对物块，根据平衡条件，有：，得：；
当物块刚离开挡板时弹簧伸长量为，对物块，根据平衡条件，有：，得：，所以物块运动的距离为：，故A错误；
B、物块刚要离开挡板时拉力最大，对，由牛顿第二定律有：，结合，解得拉力的最大值为：，故B错误；
C、由于弹簧原来处于压缩状态，具有弹性势能，在拉力拉物块沿斜面向上运动过程中，弹簧先恢复原长后被拉伸，弹簧弹性势能先减小后增大，故C错误；
D、在拉力拉物块沿斜面向上运动过程中，由于拉力逐渐增大，物块沿斜面做匀加速运动，速度逐渐增大，根据功率公式可知，拉力做功的功率一直增大，故D正确。
故选：。
开始时，弹簧的弹力等于的重力沿斜面向下的分力，根据胡克定律求出弹簧的压缩量。当物块刚离开挡板时，弹簧的弹力等于的重力沿斜面向下的分力，根据胡克定律求解出弹簧的伸长量，从而求得运动的距离；根据牛顿第二定律求出拉力的最大值；根据弹簧的形变情况分析簧弹性势能的变化情况；由分析拉力做功的功率如何变化。
本题是含有弹簧的问题，往往要研究弹簧的状态，分析物块的位移与弹簧压缩量和伸长量的关系是常用思路。求加速度，必须分析物体的受力情况，确定合力。
 

10.【答案】 

【解析】解：、设物体运动的起点为零势面，物体在恒力作用下的加速度为，由功能关系可知，机械能为：，知图像是开口向上的抛物线，图像是倾斜直线；撤去拉力后，无其他外力做功，机械能守恒，则机械能随时间不变，故A错误，B正确；
D、由动能定理，有恒力作用时：
撤去拉力后，由动能定理：
所以图像起初为一段递增的倾斜直线，撤去拉力后为一段递减的倾斜直线，故D错误；
C、设物体运动的起点为零势面，则有恒力作用时，物体的重力势能：，
一段时间后撤去拉力后，物体减速上升，则物体的重力势能：
所以图像起初是开口向上的抛物线，撤去拉力后为开口向下的抛物线，如图，

故C错误。
故选：。
除重力以外的恒力做功代表机械能的变化，根据功能关系可知其图像关系。撤去外力后物体只受重力作用，机械能守恒。
本题考查机械能守恒定律，解题关键掌握机械能守恒的条件，注意物体恒力做功代表机械能的变化。
 

11.【答案】      在误差允许范围内铁质重锤做自由落体运动 

【解析】解：木质重锤受到的阻力相对纸质重锤重力较小，可以忽略；对于纸质重锤所受摩擦阻力和空气阻力与重力相比不能忽略，设为
根据动能定理
化简得
图像的斜率
因此图线是纸质重锤对应图线，图线是木质重锤对应的图像；
另解：根据表格中的数据，纸质重锤对应图像的斜率
木质重锤对应图像的斜率
结合图像可知图线是纸质重锤对应图线，图线是木质重锤对应的图像；
对木质重锤，点到序号点下落的高度
重力势能的减小量
根据“描点法”，作图时应使尽量多的点子落在直线上，不能落在直线上的点要分布在直线两侧，舍弃个别相差较远的点，如图所示：

铁质重锤，根据动能定理
化简得
在图像中，斜率
结合函数，可得加速度
将测定的加速度与重力加速度对比后可得出，说明铁质重锤做自由落体运动，因此得出在误差允许范围内铁质重锤做自由落体运动的结论。
故答案为：；；见解析；；在误差允许范围内铁质重锤做自由落体运动。
纸质重锤阻力不能忽略，根据动能定理分析求解；
根据表格信息得出木质小球下落的高度，根据重力势能的定义求重力势能的减小量；
根据“描点法”作图的方法作图；
根据动能定理求函数，结合图像求加速度；
根据求得的加速度与重力加速度做比较，然后得出结论。
本题考查了“研究自由下落物体的机械能”的实验；在分析重锤所受阻力能否忽略时，不是以阻力本身的大小作为依据，而是阻力与重力相比能否忽略。
 

12.【答案】解：由角速度和周期的关系可得：
“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动，则有：
可得火星的质量。
答：“天问一号”环绕火星运动的角速度为；
火星的质量为。 

【解析】由角速度和周期的关系可知角速度大小；
“天问一号”围绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，可得火星的质量。
本题考查了万有引力定律的应用，解题的关键是探测器做匀速圆周运动，万有引力提供向心力。
 

13.【答案】解：对进行受力分析，受到重力、拉力、库仑力，受力分析示意图如下

根据力之间的关系可知，库仑力，根据库仑定律，库仑力
则有
解得
若小球的位置不变，则小球所受的电场力与原来的库仑力相等，方向也相同，向右，由于带正电，所以电场强度也向右，根据电场力公式有：
将代入可得：

答：球带的电荷量为；
电场强度。 

【解析】先对进行受力分析，得到库仑力与重力的关系，求出库仑力，再根据库仑力的公式得到电荷量，根据库仑力与电场力相同，得到电场力的强度
此题考查库仑定律在受力分析中的应用，注意掌握好库仑定律的公式以及使用条件。
 

14.【答案】解：根据牛顿第二定律，有：
解得加速度大小为：
工件速度达到所用时间：
从开始到达到顶端过程中，根据动能定理可得：
代入数据解得：
在时间内，工件相对传送带的距离：
代入数据解得：
在时间内，因摩擦产生的热：
工件获得的动能：
工件增加的重力势能：
电动机所消耗的电能：
答：工件从放上传送带到与传送带共速的时间为；
工件从底端运送到顶端的过程中，摩擦力对工件做功为；
电动机由于传送工件到顶端多消耗的电能为。 

【解析】根据牛顿第二定律求出工件在加速传送过程中的加速度大小，根据速度时间关系求解时间；
根据动能定理求解摩擦力对工件做的功；
根据运动学公式求出工件与传送带间的相对滑动位移，从而得出摩擦产生的热量，抓住电动机多消耗的电能等于摩擦产生的热量、工件动能和重力势能增加量之和，求出多消耗的电能。
解决本题的关键搞清工件在整个过程中的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解。知道多消耗的电能等于摩擦产生的热量、工件动能和重力势能增加量之和。
 

15.【答案】解：第一次通过圆形轨道的最高点时，有

由能量守恒可得

解得

小物块恰能第二次通过圆槽形轨道最高点，有


解得：

由得，若小物块要在返回时通过最高点，动摩擦因数不能太大，当刚好能通过最高点，则时都不脱
离轨道。若段动摩擦因数足够大，则小物块返回时最多上升到圆心等高处，有，

解得

即当时，小物块将不会脱离轨道。故当或时，小物块不会脱离轨道。
答：物块的初速度为 ；
段的动摩擦因数为时，小物块恰能第二次通过圆槽形轨道最高点；
若要小物块在整个运动过程中始终不脱离轨道，则段的动摩擦因数的取值范围为或。 

【解析】由能量守恒求解初速度，由最高点受力分析及动能定理分析动摩擦因数，由临界点分析求解动摩擦因数取值范围。
本题考查动能定理，学生需结合圆周运动模型综合分析作答。