2022-2023学年江苏省苏州市南京航空航天大学苏州附属中学高一下学期5月阶段测试物理试题含答案

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  南航苏州附中2022级高一第二学期5月阶段测试物理学科试卷一、单选题（每题4分，共40分）1. 关于电场线，下列说法正确的是（　　）A. 带电粒子在电场力作用下一定沿着电场线的方向运动B. 电场线的方向与带电粒子的受力方向一定相同C. 电场中不存在两条相交的电场线D. 沿着电场线的方向，电场强度逐渐减小2. 在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把食物磨成粉浆，假设驴对磨杆的平均拉力为，驴对磨杆的拉力方向时刻与麻杆垂直，半径为，转动一周为，则（　　）A. 驴转动一周拉力所做功为B. 驴转动一周拉力所做的功为C. 驴转动一周拉力平均功率为D. 䅂盘边豝的线速度为3. 如图所示，竖直面内固定一光滑圆环，质量为m的珠子（可视为质点）穿在环上做圆周运动。已知珠子通过圆环最高点时，对环向上的压力大小为2mg（g为重力加速度），圆环半径为R，则珠子在最高点的速度大小为（　　）A.  B.  C.  D. 4. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（　　）A. b卫星转动线速度大于B. a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为C. a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为D. 在b、c中，c的机械能大5. 某电场区域的电场线如图，a、b是其中一条电场线上的两点，下列说法正确的是（　　）A. 负试探电荷在a、b两点受到的电场力大小关系是B. a、b两点的电势关系C. 该电场可能是一个负的场源电荷产生的电场D. 负试探电荷在a、b两点的电势能关系是6. 美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量。如图所示，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为的恒定电源两极连接，极板M带正电。现有一质量为的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时电容器所带电荷量与油滴所带电荷量的比值为，重力加速度为，则下列说法错误的是（　　）A. 电容器的电容为B. 油滴所带电荷量为C将极板M向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动D. 将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向下运动7. 静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴负向为场强正方向，带负电的点电荷沿x轴运动，则点电荷（　　）A. 从x1到x4的过程中电势能减小B. 在x1处电势能为零C. 从x1到x4的过程中在x3处加速度最大D. 在x2和x4处电势能相等8. 如图所示，甲、乙两个粒子带等量的同种电荷，固定在同一水平线上，光滑绝缘细杆竖直固定在甲、乙连线的垂直平分线上。杆上A、D点和B、C点分别关于甲、乙连线对称，一个带负电的小球套在杆上并从A点由静止释放，小球重力不可忽略，关于小球的运动，下列说法正确的是A. 在D点的速度一定为零B. 在B、C两点的速度相同C. 在A点的加速度一定小于在B点的加速度D. 在A、B两点的加速度可能相同9. 如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直挡板拴接，另一端与物体相连，物体置于光滑水平桌面上（桌面足够大），A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B，让A处于静止且细线恰好水平伸直，然后由静止释放B，直至其获得最大速度。已知物体A始终没有碰到滑轮，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。关于该过程，下列说法正确的是（　　）A. 物体B受到细线的拉力保持不变B. 物体B机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量C. 物体A动能的增量小于物体B所受重力对B做的功与弹簧弹力对做的功之和D. 物体A与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于物体B所受重力对B做的功10. 如图所示，一个光滑斜面与一个光滑的竖直圆轨道在A点相切，B点为圆轨道的最低点，C点为圆轨道的最高点，整个空间存在水平向左的匀强电场。一质量，电荷量为的带电小球从斜面上静止释放，小球始终能沿轨道运动。已知电场强度，，圆轨道半径，g取，，若小球恰好能完成圆周运动，释放点沿斜面到A的距离为（　　）A. 1.2m B. 2.2m C. 2.0m D. 2.1m二、实验题（每空3分，共15分）11. 利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。（1）实验中除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是___________。A.直流电源      B.刻度尺     C.天平（含砝码）     D.秒表（2）实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。O为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图。已知重物质量，重力加速度，打点计时器打点的周期为，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度___________；O点到B点过程中重物的重力势能减少量为___________J。（结果均保留三位有效数字）（3）上述实验数据显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，分析产生误差的原因___________________（写一条即可）。（4）该同学根据纸带算出了其他各点对应的瞬时速度，测出与此相对应的重物下落高度，以为纵坐标，以为横坐标，建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，得到的图像的斜率为，可求得当地的重力加速度___________。三、解答题（共45分）12. 某课外兴趣小组经长期观测，发现靠近某行星周围有众多卫星，且相对均匀地分布于行星周围。假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动，通过天文观测，测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R1，周期为T1，已知万有引力常为G。（1）求行星的质量；（2）若行星的半径为R，求行星的第一宇宙速度。13. 如图甲所示，两个等量正电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、O三点。一个带电量大小为、质量为的小物块从A点静止释放，其运动的图像如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大（图中标出了该切线），则：（1）判断小物块带电性质，B点为中垂线上电场强度最大的点，求该点场强大小；（2）求小物块从A到O电场所做的功。14. 如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道的下端与光滑的圆弧轨道相切于B，C是最低点，圆心角，D与圆心O等高，圆弧轨道半径，现有一个质量为、可视为质点的小物体，从D点的正上方E点处自由下落，D、E两点间的距离，物体与斜面之间的动摩擦因数，取，，g取。不计空气阻力，求（1）物体第一次通过C点时轨道对物体的支持力的大小；（2）要使物体不从斜面顶端飞出，斜面长度至少要多长；（3）若斜面已经满足（2）的要求，物体从E点开始下落，求小物块在斜面上运动的总路程S。15. 如图，竖直平面内有AB和BC两段长度均为L的直杆，两杆在B处平滑连接，AB杆水平、中BC杆与水平方向夹角为θ，装置处于水平向右的匀强电场中。质量为m、带电量为+q的小球套在杆上小球从杆A点开始由静止开始运动，经时间t到B点，在沿BC杆运动过程中小球未受摩擦力作用，小球与AB杆、BC杆间的动摩擦因数相同，重力加速度为g，求：（1）小球在AB杆上运动的加速度的大小；（2）电场强度E的大小；动摩擦因数μ的大小；（3）若A处的电势φA=0，则小球在B处的电势能EpB为多少？C处的电势φC为多少？
南航苏州附中2022级高一第二学期5月阶段测试物理学科试卷一、单选题（每题4分，共40分）1. 关于电场线，下列说法正确的是（　　）A. 带电粒子在电场力作用下一定沿着电场线的方向运动B. 电场线的方向与带电粒子的受力方向一定相同C. 电场中不存在两条相交的电场线D. 沿着电场线的方向，电场强度逐渐减小【答案】C【解析】【详解】A．当电场线为曲线时，带电粒子仅仅在电场力作用下不会沿着电场线的方向运动，A错误；B．当粒子带正电时，电场线的方向与带电粒子的受力方向一定相同，当粒子带负电时，电场线的方向与带电粒子的受力方向相反，B错误；C．电场中某位置的电场强度的大小与方向具有唯一性，可知电场中不存在两条相交的电场线，C正确；D．沿着电场线的方向，电势逐渐减小，电场强度不一定减小，因为电场强度与电场线分布的密集程度有关，即沿着电场线的方向，电场强度不一定减小，D错误。故选C。2. 在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把食物磨成粉浆，假设驴对磨杆的平均拉力为，驴对磨杆的拉力方向时刻与麻杆垂直，半径为，转动一周为，则（　　）A. 驴转动一周拉力所做的功为B. 驴转动一周拉力所做的功为C. 驴转动一周拉力的平均功率为D. 䅂盘边豝线速度为【答案】B【解析】【详解】AB．驴对磨的拉力沿圆周切线方向，拉力作用点的速度方向也在圆周切线方向，故可认为拉磨过程中拉力方向始终与速度方向相同，故根据微元功原理可知，拉力对磨盘所做的功等于拉力的大小与拉力作用点沿圆周运动弧长的乘积，则磨转动一周，弧长所以拉力所做的功故A错误；B对。C．根据平均功率的定义得故C错误；D．线速度为故D错误。故选B。3. 如图所示，竖直面内固定一光滑圆环，质量为m的珠子（可视为质点）穿在环上做圆周运动。已知珠子通过圆环最高点时，对环向上的压力大小为2mg（g为重力加速度），圆环半径为R，则珠子在最高点的速度大小为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【详解】珠子对环的压力向上，根据牛顿第三定律知，环对珠子的支持力向下，根据牛顿第二定律得解得故选C。4. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（　　）A. b卫星转动线速度大于B. a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为C. a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为D. 在b、c中，c的机械能大【答案】B【解析】【详解】A．第一宇宙速度是最大运行速度，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，b卫星转动线速度等于，故A错误；B．由题可知a、c具有相同的角速度，根据由于所以对于b、c有得由于可知综上得故B正确；C．由题知对于b、c有得由于可知综上得故C错误；D．由于不知道b、c卫星的质量，所以无法判断它们机械能的大小，故D错误。故选B。5. 某电场区域的电场线如图，a、b是其中一条电场线上的两点，下列说法正确的是（　　）A. 负试探电荷在a、b两点受到的电场力大小关系是B. a、b两点的电势关系C. 该电场可能是一个负的场源电荷产生的电场D. 负试探电荷在a、b两点的电势能关系是【答案】D【解析】【详解】A．电场线疏密程度反应电场强度大小，电场线越密，电场强度越大，则由图可知a点电场强度更大，由F=Eq可知，a点电场力更大，故A错误；B．沿电场线方向电势减小，则可得a点电势大于b点电势，故B错误；C．由电场线分布可知，该电场可能是由一个位于左端电场线反向延长交点处的正电荷形成的，故C错误；D．由于a点电势高于b点，则由可知，负试探电荷在a点电势能更小，故D正确。故选D。6. 美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量。如图所示，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为的恒定电源两极连接，极板M带正电。现有一质量为的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时电容器所带电荷量与油滴所带电荷量的比值为，重力加速度为，则下列说法错误的是（　　）A. 电容器的电容为B. 油滴所带电荷量为C. 将极板M向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动D. 将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向下运动【答案】B【解析】【详解】AB．根据题意，设油滴所带电荷量为，则此时电容器所带电荷量为，由平衡条件有解得由公式可得，电容器的电容为故B错误，A正确；C．将极板M向下缓慢移动一小段距离，减小，两极板分别与电压为的恒定电源两极连接，极板间电压不变，由可知，极板间电场强度增大，电场力大于重力，则油滴将向上运动，故C正确；D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，增大，两极板分别与电压为的恒定电源两极连接，极板间电压不变，由可知，极板间电场强度减小，电场力小于重力，则油滴将向下运动，故D正确。本题选不正确的，故选B。7. 静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴负向为场强正方向，带负电的点电荷沿x轴运动，则点电荷（　　）A. 从x1到x4的过程中电势能减小B. 在x1处电势能为零C. 从x1到x4的过程中在x3处加速度最大D. 在x2和x4处电势能相等【答案】C【解析】【详解】A．x轴负向为场强正方向，从x1到x4的过程中，电场方向始终沿x轴正向，沿着电场线运动，电场力对负点电荷始终做负功，电势能增加，故A错误；B．在x1处是电场强度为零，电势的高低与电场强度大小无关，且电势能是相对量，与零电势的选取有关，故B错误；C．电场强度是矢量，大小比较绝对值，从x1到x4的过程中电场强度先增大后减小，在x3处的场强最大，由可知从x1到x4的过程中在x3处加速度最大，故C正确；D．从x2到x4的过程中，电场方向始终沿x轴正向，沿着电场线运动，电场力对负点电荷始终做负功，电势能增加，故D错误。故选C。8. 如图所示，甲、乙两个粒子带等量的同种电荷，固定在同一水平线上，光滑绝缘细杆竖直固定在甲、乙连线的垂直平分线上。杆上A、D点和B、C点分别关于甲、乙连线对称，一个带负电的小球套在杆上并从A点由静止释放，小球重力不可忽略，关于小球的运动，下列说法正确的是A. 在D点的速度一定为零B. 在B、C两点的速度相同C. 在A点的加速度一定小于在B点的加速度D. 在A、B两点的加速度可能相同【答案】D【解析】【详解】A．小球从点到点，电场力做功为零，重力做正功，根据动能定理可知，小球在点的速度不为零，选项A错误；B．从点到点，电场力做功为零，重力做正功，根据动能定理可知，小球在点的速度比在点的速度大，选项B错误；CD．、两点的电场强度可能相同，因此小球在点的加速度可能等于在点的加速度，选项C错误，选项D正确。9. 如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直挡板拴接，另一端与物体相连，物体置于光滑水平桌面上（桌面足够大），A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B，让A处于静止且细线恰好水平伸直，然后由静止释放B，直至其获得最大速度。已知物体A始终没有碰到滑轮，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。关于该过程，下列说法正确的是（　　）A. 物体B受到细线的拉力保持不变B. 物体B机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量C. 物体A动能增量小于物体B所受重力对B做的功与弹簧弹力对做的功之和D. 物体A与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于物体B所受重力对B做的功【答案】C【解析】【详解】A．物体B下降的过程中，B的速度逐渐增大，弹簧弹力逐渐增大，因此加速度逐渐减小，对物体B进行受力分析可知，绳子拉力逐渐增大，A错误；B．根据能量守恒可知，物体B机械能的减小量等于弹簧弹性势能的增量和物体A动能的增量之和，B错误；C．根据动能定理可知物体A动能的增量等于弹簧对A做的负功与绳子拉力对A做的正功之和，而由于物体B加速下降，绳子拉力小于B的重力，因此物体A动能的增量小于物体B所受重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和，C正确；D．物体A与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于绳子拉力对A做的功，而绳子拉力小于B所受的重力，D错误。故选C。10. 如图所示，一个光滑斜面与一个光滑的竖直圆轨道在A点相切，B点为圆轨道的最低点，C点为圆轨道的最高点，整个空间存在水平向左的匀强电场。一质量，电荷量为的带电小球从斜面上静止释放，小球始终能沿轨道运动。已知电场强度，，圆轨道半径，g取，，若小球恰好能完成圆周运动，释放点沿斜面到A的距离为（　　）A. 1.2m B. 2.2m C. 2.0m D. 2.1m【答案】A【解析】【详解】对小球受力分析，小球所受电场力水平向右，若小球恰好能完成圆周运动，则设小球于B点右侧某位置达到最大速度，位置和圆心连线与竖直方向成角，由受力分析得故=37°此时两个力的合力当小球运动到与该位置关于原点对称的位置时，小球速度最小，则最小速度满足解得从开始释放到到达速度最小位置，列动能定理解得s=1.2m故选A。二、实验题（每空3分，共15分）11. 利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。（1）实验中除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是___________。A.直流电源      B.刻度尺     C.天平（含砝码）     D.秒表（2）实验中，需先接通电源，再由静止开始释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。O为起点，在纸带上选取几个连续打出的点，其中三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图。已知重物质量，重力加速度，打点计时器打点的周期为，那么打点计时器打下计数点B时，重物的速度___________；O点到B点过程中重物的重力势能减少量为___________J。（结果均保留三位有效数字）（3）上述实验数据显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，分析产生误差的原因___________________（写一条即可）。（4）该同学根据纸带算出了其他各点对应的瞬时速度，测出与此相对应的重物下落高度，以为纵坐标，以为横坐标，建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，得到的图像的斜率为，可求得当地的重力加速度___________。【答案】    ①. B    ②. 1.17    ③. 0.690    ④. 空气阻力与摩擦阻力的影响    ⑤. 【解析】【详解】（1）[1]电磁打点计时器需要连接交流电源；验证机械能守恒表达式中重物的质量可以约掉，故不需要天平测质量；通过打点计时器可以确定计数点间的时间间隔，故不需要秒表测时间；需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离。故选B。（2）[2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打点计时器打下计数点B时，重物的速度为[3]O点到B点过程中重物的重力势能减少量为（3）[4]由于空气阻力与摩擦阻力的影响，重物下落过程中，重力势能的减少量有一部分转化为内能，则重力势能的减少量略大于动能的增加量。（4）[5]根据机械能守恒定律可得可得可知图像的斜率为解得当地的重力加速度为三、解答题（共45分）12. 某课外兴趣小组经长期观测，发现靠近某行星周围有众多卫星，且相对均匀地分布于行星周围。假设所有卫星绕该行星运动都是匀速圆周运动，通过天文观测，测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R1，周期为T1，已知万有引力常为G。（1）求行星的质量；（2）若行星的半径为R，求行星的第一宇宙速度。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据万有引力提供向心力，可得解得（2）根据万有引力提供向心力，可得解得13. 如图甲所示，两个等量正电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、O三点。一个带电量大小为、质量为的小物块从A点静止释放，其运动的图像如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大（图中标出了该切线），则：（1）判断小物块带电性质，B点为中垂线上电场强度最大的点，求该点场强大小；（2）求小物块从A到O电场所做的功。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小物块带负电，图像中B点斜率最大，则小物块的加速度最大，为B点场强大小为（2）O点为等量正电荷连线中点，小物块在该点所受电场力为零，加速度为零，故速度最大，大小为小物块从A点静止释放，由动能定理得解得14. 如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道的下端与光滑的圆弧轨道相切于B，C是最低点，圆心角，D与圆心O等高，圆弧轨道半径，现有一个质量为、可视为质点的小物体，从D点的正上方E点处自由下落，D、E两点间的距离，物体与斜面之间的动摩擦因数，取，，g取。不计空气阻力，求（1）物体第一次通过C点时轨道对物体的支持力的大小；（2）要使物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度至少要多长；（3）若斜面已经满足（2）的要求，物体从E点开始下落，求小物块在斜面上运动的总路程S。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由机械能守恒定律得得由得（2）由C到斜面最高点动能定理得（3）因为所以物体不能停在斜面上。最终物体以C点为中点来回往复运动，左侧运动的最高点为B点，由能量守恒定律得得15. 如图，竖直平面内有AB和BC两段长度均为L的直杆，两杆在B处平滑连接，AB杆水平、中BC杆与水平方向夹角为θ，装置处于水平向右的匀强电场中。质量为m、带电量为+q的小球套在杆上小球从杆A点开始由静止开始运动，经时间t到B点，在沿BC杆运动过程中小球未受摩擦力作用，小球与AB杆、BC杆间的动摩擦因数相同，重力加速度为g，求：（1）小球在AB杆上运动的加速度的大小；（2）电场强度E的大小；动摩擦因数μ的大小；（3）若A处的电势φA=0，则小球在B处的电势能EpB为多少？C处的电势φC为多少？【答案】（1）；（2），；（3），【解析】【详解】（1）从A到B的过程中，根据匀变速运动中，位移与时间的关系可知可得加速度大小为（2）由于小球在沿BC杆运动过程中未受摩擦力，可知杆对小球没有弹力作用，因此解得从A到B的过程中，根据牛顿第二定律联立解得（3）在匀强电场中根据场强与电势差的关系可知而联立解得小球在B处的电势能EpB