精品解析：江西省抚州市2022-2023学年高一下学期期末学生学业质量监测物理试题（解析版）

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抚州市2022—2023学年度下学期学生学业质量监测高一物理试题卷说明：（1）本试题卷共6页，16小题，满分100分，考试时间75分钟（2）第I卷的答案填在答题卷方框里，第Ⅱ卷的答案或解答过程写在答题卷指定处，写在试题卷上的无效.（3）所有考试结束3天后，考生可凭准考证号查询考试成绩，密码与准考证号相同.第I卷（选择题  共44分）一、选择题（本题共11小题；每小题4分，共计44分.在每小题给出的四个选项中，1～8题只有一个选项符合题意，9～11题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不作答的得0分）1. 下列说法正确的是（     ）A. 由真空中点电荷的场强公式可知，当r趋近于零时，E趋近于无限大B. 电场强度的定义式适用于任何电场C. 由公式可知，在电场中某点的电势越高电场强度就越大D. 由电势的定义式可知，该点的电势与其电势能成正比，与电荷量成反比【答案】B【解析】【详解】A．点电荷的场强公式适用于点电荷，当r趋近于零时，电荷的大小形状不能忽略，公式不适用，故A错误；B．是电场强度的定义式，适用于任何电场，故B正确；C．电场中某点电场强度与电势高低无关，电势高的位置场强不一定大，故C错误；D．电势由电场本身的性质决定，与电荷的电势能和电荷量无关，故D错误。故选B2. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（    ）    A. 汽车通过凹形桥的最低点时，汽车受到的支持力小于重力B. “水流星”表演中，通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用C. 铁路的转弯处，外轨比内轨高的原因是为了利用轮缘与内轨的侧压力助火车转弯D. 脱水桶的脱水原理是水与衣物之间的粘滞力不足以提供向心力，水滴沿切线方向甩出【答案】D【解析】【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，加速度方向竖直向上，汽车处于超重状态，汽车受到的支持力大于重力，故A错误；B．“水流星”表演中，通过最高点时如果处于完全失重状态，此时水仍受重力作用，重力刚好提供向心力，故B错误；C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而避免轮缘对外轨的挤压，故C错误；D．衣机脱水桶的脱水原理是：是水滴需要提供的向心力较大，水与衣物之间的粘滞力无法提供，所以做离心运动，从而沿切线方向甩出，故D正确。故选D。3. 有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近的近地轨道上做圆周运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则下列说法错误的是（　　）A. a的向心加速度大于b的向心加速度 B. b在相同时间内转过的弧长最长C. c在4h内转过的圆心角是 D. d的运动周期可能是30h【答案】A【解析】【详解】A．a的角速度等于c的角速度，根据由于a的半径小于c的半径，可得卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得可得由于c的半径大于b的半径，可得则a的向心加速度小于b的向心加速度，故A错误，满足题意要求；B．a的角速度等于c的角速度，根据可得卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得可得则有可知b的线速度最大，b在相同时间内转过的弧长最长，故B正确，不满足题意要求；C．c为地球同步卫星，周期为，在内转过的圆心角为故C正确，不满足题意要求；D．卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得可得则有d的运动周期可能是，故D正确，不满足题意要求。故选A。4. 如图所示，某人用绳子拉水平地面上的木箱以恒定速度v向前运动，已知木箱的质量为m，绳子的拉力大小为F且与水平面夹角为，木箱与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。则在t时间内（　　）A. 木箱所受摩擦力做的功为 B. 绳子拉力做的功为C. 绳子拉力的功率为 D. 木箱所受的摩擦力的功率为【答案】C【解析】【详解】A．木箱所受摩擦力木箱所受摩擦力做的功为故A错误；B．绳子拉力做的功为故B错误；C．绳子拉力的功率为故C正确；D．木箱所受的摩擦力的功率为故D错误；故选C。5. 如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线，边上标有电势的值，一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C，下列判断正确的是（　　）A. 粒子一定带负电B. A处场强大于C处场强C. 粒子在A处电势能大于在C处电势能D. 粒子从A到B电场力所做的功大于从B到C电场力所做的功【答案】B【解析】【分析】【详解】A．根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势，可知电场线方向大致向左，根据粒子轨迹的弯曲方向可知，粒子所受的电场力方向大致向左，则知粒子一定带正电，故A错误；B．等差等势面的疏密反映电场强度的大小，A处场强大于C处场强，故B正确；C．粒子从A点运动到C点，电场力方向与速度方向的夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大，故C错误；D．由于电势差相同，根据W=Uq知，电场力做功相同，故D错误。故选B。6. 如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s。盘面上距圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。已知小物体与圆盘之间的动摩擦因数为0.25，g=10m/s2。下列判断正确的是（　　）A. 小物体受到的摩擦力的大小为2.5NB. 小物体受到的摩擦力的方向沿半径指向圆心C. 要使小物体相对于圆盘滑动，圆盘转动的角速度至少为5rad/sD. 在圆盘的角速度从4rad/s增加到5rad/s的过程中，小物体受到的摩擦力的方向始终指向圆心【答案】BC【解析】【详解】A．小物体随圆盘一起做匀速圆周运动，静摩擦力提供向心力，所以故A错误；B．由于静摩擦力提供向心力，所以摩擦力的方向沿半径指向圆心，故B正确；C．当小物体恰好相对圆盘滑动时，有解得故C正确；D．在圆盘的角速度从4rad/s增加到5rad/s的过程中，小物体受到的摩擦力一部分提供向心力，一部分产生物体速度增大的切向力，所以小物体受到的摩擦力的方向不指向圆心，故D错误。故选BC。7. 如图所示，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。图中A点的电场强度为0，静电力常量为k，则带电薄板产生的电场在图中A点的电场强度大小为A.  B. C.  D. 【答案】A【解析】【分析】【详解】q在A点形成的电场强度的大小为方向向左；因A点场强为零，故薄板在A点的场强方向向右，大小也为。故选A。8. 电容式加速度传感器在安全气囊、手机移动设备等方面应用广泛，其工作原理简化如图所示，M和N为电容器两极板，充电后与电源断开。M极板固定在手机上，N极板两端与固定在手机上的两轻弹簧连接，按图中标识的“前后”方向运动，且运动过程中不考虑其他阻力影响，电压传感器与静电计等效，可直接测量电容器的电压。某时刻手机处于静止状态，下列说法正确的是（    ）A. 此时电压传感器的示数大于手机向前做匀速直线运动的示数B. 若手机由静止突然向前加速时，电容器的电容增大C. 若手机由静止突然向前加速时，电压传感器的示数变大D. 若手机由静止突然向前加速时，电容器两极板间的电场强度减小【答案】C【解析】【详解】A．向前匀速运动与静止时都是平衡状态，两板间距一样，所以静止时电压传感器的示数等于手机向前做匀速直线运动的示数，故A错误；B．若手机由静止突然向前加速时，弹簧缩短，两板间距变大，由可知电容器的电容变小，故B错误；C．由可得若手机由静止突然向前加速时，电压传感器的示数变大，故C正确；D．由可得可知手机由静止突然向前加速时，电容器两极板间的电场强度不变，故D错误。故选C。9. 在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则（　　）A. 该卫星的发射速度必定大于11.2km/sB. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/sC. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D. 卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ【答案】CD【解析】【详解】A．11.2km/s是卫星脱离地球束缚的发射速度，而同步卫星仍然绕地球运动，小于11.2km/s ，故A错误；B．7.9km/s即第一宇宙速度，是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，所以同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，B错误；C．在轨道Ⅰ上，P点是近地点，Q点是远地点，则卫星在P点的速度大于在Q点的速度，C正确；D．卫星在椭圆轨道Ⅰ上经过Q点时，卫星做近心运动，引力大于向心力，即 轨道Ⅱ上经过Q点时，卫星做匀速圆周运动，引力等于向心力对比知卫星在轨道Ⅱ上Q点的速度大于轨道Ⅰ上Q点的速度，D正确。故选CD。10. 如图所示，竖直固定的光滑直杆上套有一个质量为m的滑块，初始时静置于a点。一原长为的轻质弹簧左端固定在O点，右端与滑块相连。直杆上还有三点，且点与O点在同一水平线上，，和与的夹角均为，与夹角为。现由静止释放滑块，在滑块从点下滑到点的过程中，弹簧始终处于弹性限度内，，则下列说法正确的是   （　　）A. 滑块在点时速度最大，加速度为B. 从点下滑到点的过程中，滑块的机械能守恒C. 滑块在点的速度大小为D. 滑块在处的机械能小于在处的机械能【答案】CD【解析】【详解】A．从a到b，弹簧对滑块有沿弹簧向下的拉力，滑块的速度不断增大。从b到c，弹簧对滑块沿弹簧向上的拉力，开始时拉力沿杆向上的分力小于滑块的重力，滑块仍在加速，所以滑块在b点时速度不是最大，此时滑块的合力为mg，则加速度为g，故A错误；B．从a下滑到c点的过程中，由于弹簧的弹力对滑块做功，因此滑块的机械能不守恒，故B错误；C．对于滑块与弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，由机械能守恒定律得可得滑块在c点的速度大小为故C正确；D．弹簧在d处的弹性势能大于在a处的弹性势能，由系统的机械能守恒可知，滑块在d处的机械能小于在a处的机械能，故D正确。故选CD。11. 如图所示，在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷Q1、Q、Q2，Q恰好静止不动，Q1、Q2围绕Q做匀速圆周运动，在运动过程中三个点电荷始终共线。已知Q1、Q2分别与Q相距r1、r2，不计点电荷间的万有引力，下列说法正确的是（　　）A. Q1、Q2电荷量之比为 B. Q1、Q2的电荷量之比为C. Q1、Q2的质量之比为 D. Q1、Q2的质量之比为【答案】AC【解析】【详解】AB．点电荷Q恰好静止不动，根据库仑定律，有则有A正确，B错误；CD．Q1、Q2围绕Q做匀速圆周运动，它们间的库仑引力提供向心力，设Q1、Q2质量为m1、m2，则有整理有C正确，D错误。故选AC第Ⅱ卷  （非选择题 共56分）二、实验题（本题包括2小题，12题10分，13题6分，共16分。把答案填写在答题卡上相应的横线上）12. 小周同学利用如图甲所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。  （1）关于本实验，下列说法正确的是_____________。A.纸带越短，阻力的影响越小，实验效果越好B.根据图甲中的打点计时器外观，它应该接低压交流电源C.用固定的夹子夹住纸带上端再释放纸带的效果比用手直接释放纸带更好D.必须利用天平准确测量出重物的质量，否则无法进行验证（2）某次实验中小周同学得到一条合适的纸带（局部）如图乙所示，已知该条纸带上的第1、2两个点（图中未画出）间的距离近似为2mm，刻度尺的“0”与第1个点对齐，A、B、C…G各点对应的数据是该点到第1个点的距离（单位：cm），打点计时器所接电源频率为50Hz，重物质量为1.0kg，当地的重力加速度为。  ①从打下第1个点到打下B点过程中，重物的重力势能减少量为________J，重物的动能的增加量为________J（结果保留三位有效数字）。②实验时，另一同学用刻度尺测出重物下落高度h，并根据计算出该时刻的速度v，这种计算速度的方法在本实验中_________（填“正确”或“不正确”）。③为增加实验可靠性，小周同学求出打下C、D、E、F点时重物的速度，将这五个点的速度v与对应各点到第1个点的距离h记录下来，并利用这些数据在如图丙所示的坐标系中进行描点、拟合图线，经计算该图线的斜率为k，则重物下落的加速度大小可表示为_________。  【答案】    ①. BC    ②. 2.37    ③. 2.35    ④. 不正确    ⑤. 【解析】【详解】（1）[1]A．纸带过短，记录的点迹过少，将影响数据测量，实验效果反而不好，故A错误；B．根据图甲中的打点计时器外观可知，此为电磁打点计时器，应该接低压交流电源，故B正确；C．纸带上端用固定的夹子夹住再释放纸带的效果比用手更好，可以有效防止手抖动带来的影响，故C正确；D．根据实验原理可知，验证的关系为故重物的质量可以不测量，故D错误。故选BC；（2）①[2]从打下第1个点到打下B点过程中，重物的重力势能减少量为为[3]打点计时器所接电源频率为50Hz，则打点周期为物体到B点的瞬时速度，即则重物动能的增加量为②[4]说法不准确。因为重物下落时回到空气阻力、纸带与打点计时器之间也有摩擦力，则重物下落的加速度小于重力加速度，所以速度不能用计算；③[5]根据实验的结论可得图线的斜率为，即解得13. 某物理学习小组设计图示的实验装置来探究圆锥摆周期的有关因素，还准备了毫米刻度尺和秒表，已知当地的重力加速度为g，实验操作步骤如下：  （1）给小球一个初速度，使小球在图示水平面做匀速圆周运动，小明立刻拿着秒表开始计时并数小球圆周运动的圈数，从他按下秒表的那一刻开始计数0，当计数到n时停秒表，秒表显示的时间为t，则小球做圆周运动的周期________。（2）小组猜测绳子长度L、绳子结点到圆平面的高度h对小球的周期T有影响，于是他们控制变量L和h，进行多次实验，得到数据并作图如图a和图b。  根据图像可知，影响圆锥摆周期的因素是_____________。（3）请根据理论知识推算，图b中图像的斜率_________（用题目所给出的符号表示）。【答案】    ①.     ②. h    ③. 【解析】【详解】（1）[1]当圈数计数到时停秒表，秒表显示的时间为，则小球做圆周运动的周期（2）[2]由图a可知，绳子长度改变时，周期一直保持不变；由图b可知，绳子结点到圆平面的高度改变时，周期随着发生改变，故影响圆锥摆周期的因素是。（3）[3]以小球为研究对象，设绳子与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律可得又联立可得可知图b中图像的斜率为三、计算题（本题共3小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）14. 2022年在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是最具观赏性的项目之一。如图所示，AB为长直助滑道，与半径的圆弧滑道BC在B点平滑连接。已知A与C的竖直高度差，质量的运动员，从A点处由静止开始下滑到最低点C的过程中，阻力对运动员做功，取。求：（1）运动员经过滑道最低点C时速度的大小；（2）运动员经过最低点C时对滑道的压力。【答案】（1）10m/s；（2）1100N，方向竖直向下【解析】【详解】（1）运动员从最高点经过滑道最低点过程，根据动能定理得代入数据解得（2）运动员到达点是，受到重力和轨道的支持力作用，二力的合力提供向心力代入数据解得根据牛顿第三定律可知，运动员对轨道的压力与轨道对运动员的支持力等大反向，则方向竖直向下。15. 土星是太阳系最大的行星，也是一个气态巨行星，图示为绕土星飞行的飞行器近距离拍摄的土星表面的气体涡旋，假设飞行器绕土星做匀速圆周运动，距离土星表面高度为h。土星视为球体，已知土星质量为M，半径为R，万有引力常量为G。求：（1）土星表面的重力加速度g：（2）飞行器的运行速度v：（3）若土星的自转周期为T，求土星同步卫星距土星表面的高度H。【答案】（1）；（2）：（3）﹣R【解析】【详解】（1）在土星表面时重力等于万有引力可得（2）由万有引力提供向心力可得（3）由万有引力提供向心力得16. 如图所示，两平行金属板A、B长l=8 cm，两板间距离d=8 cm，A板电势比B板电势高300 V，即UAB=300 V。一带正电的粒子所带电荷量q=10-10 C，质量m=1×10-20 kg，从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场，初速度v0=2×106 m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在中心线上O点的点电荷Q形成的电场区域（界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响）。已知两界面MN、PS相距L=12 cm，粒子穿过界面PS后被点电荷Q施加的电场力俘获，从而以O点为圆心做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上（静电力常量k=9×109 N·m2/C2，粒子重力不计，tan 37°=，tan 53°=）。求：（1）粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离h。（2）粒子穿过界面MN时的速度v。（3）粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离Y。（4）点电荷的电荷量Q（该小题结果保留1位有效数字）。【答案】（1）3 cm   （2）2.5×106 m/s，方向与水平方向成37°角斜向右下方  （3）12 cm （4）-1×10-8 C【解析】【详解】(1)设粒子在两极板间做类平抛运动，且运动时加速度为a，运动时间为t，则有：t= h=at2联立解得：(2)粒子的运动轨迹如图所示:设粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为vy，则vy=at=解得：vy=1.5×106 m/s所以粒子从电场中飞出时的速度:v= =2.5×106m/s设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为θ，则：解得：θ=37°方向与水平方向成37°角斜向右下方。(3)带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，由相似三角形知识得:解得：Y=0.12m=12cm(4)粒子做匀速圆周运动的半径：=0.15m又：解得：|Q|≈1×10-8 C故Q=-1×10-8 C。