2022-2023学年江西省景德镇市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年江西省景德镇市高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.关于功率，下列说法中正确的是( )
A. 根据P=Wt可知，机械做功越多，其功率就越大
B. 根据P=Fv可知，汽车的牵引力一定与其速度成反比
C. 根据P=Wt可知，只要知道时间t内所做的功，就可知任意时刻的功率
D. 根据P=Fv可知，发动机的功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比
2.下列说法正确的是( )
A. 电场是假想的，并不是真实存在的
B. 电场线上某点的切线方向就是电荷在该点的运动方向
C. 电场中某点场强的大小，与放在该点的点电荷受到的电场力大小以及所带电量均无关
D. 带电体的电荷量可以不是元电荷e的整数倍
3.对于库仑定律，下面说法中正确的是( )
A. 凡计算两个点电荷间的相互作用力，都可以使用公式F=kQ1Q2r2计算
B. 相互作用的两个点电荷，若它们的电量不相同，它们之间的库仑力大小可能不相等
C. 两个点电荷的电量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半
D. 在公式F=kQ1Q2r2中，kQ2r2是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小；而kQ1r2是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强大小
4.静电在生活中有广泛的应用，但也要注意防止，下列措施中，属于利用静电的是( )
A. 静电喷涂机B. 油罐车尾的铁链
C. 飞机上的“放电刷”D. 避雷针
5.如图所示，日前多媒体教学一体机普遍采用了电容触摸屏，因为工作面上接有高频信号，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指相当于接地导体，手指和工作面形成一个电容器，控制器由此确定手指位置。对于电容触摸屏，下列说法正确的是( )
A. 手指与屏的接触面积变大时，电容变大
B. 手指与屏的接触面积变大时，电容变小
C. 手指压力变大时，手指与屏的工作面距离变小，电容变小
D. 手指压力变大时，手指与屏的工作面距离变小，电容不变
6.如图所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究蹦极运动过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点，另一端和游客相连。游客从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。游客从O→B→C→D的过程中，下列说法正确的是( )
A. 从O到B过程中，重力势能增大
B. 从B到D过程中，游客做匀减速运动
C. 从B到C过程中，游客减少的重力势能等于弹性绳增加的弹性势能
D. 从B到D过程中，游客和地球组成的系统的机械能在逐渐减小
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.关于功和物体动能之间的关系，以下说法中正确的是( )
A. 如果物体所受合外力做功为零，则物体所受合外力就为零
B. 如果物体所受合外力做功为零，则物体在此过程中初、末状态的动能就不会发生改变
C. 做变速运动的物体其动能有可能保持不变
D. 如果物体的动能不变，则物体受到的合外力一定为零
8.如图所示实线为某一点电荷的电场线，虚找为某带电粒子只在电场力作用下运动的一段轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则( )
A. 粒子一定带正电
B. 粒子一定是从a点运动到b点
C. 粒子在c点加速度一定大于在b点加速度
D. 该电场可能是由负点电荷产生的
9.一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动，在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，已知汽车所受阻力恒为重力的15，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 该汽车的质量为3×103kg
B. v0=7.5m/s
C. 在前5s内，汽车克服阻力做功为2.5×103J
D. 在5∼15s内，汽车的位移大小约为67.19m
10.匀强电场中同一平面内有a、b、c三点，电场方向跟a、b、c，所在平面平行，ab=2 2cm，bc=4 2cm，∠abc=90∘。已知a、b、c点电势分别为3V、−1V和7V。则( )
A. 电场强度大小为2V/cm
B. 电场强度的方向与bc夹角为45∘
C. 电子从a点移到b点，电场力对电子做了负功
D. 电子从a点移到c点，电场力对电子做了负功
三、填空题：本大题共1小题，共4分。
11.某物理兴趣小组采用如图所示实验装置探究影响电荷间静电力的因素。带正电的小球A固定不动，带正电的小球B通过绝缘丝线悬挂在铁架台上，在静电力的作用下，小球B的悬线会偏离竖直方向。实验时，丝线分别悬挂在图中横杆上的P1、P2、P3点(使两个球心始终在同一水平线上)。当丝线悬点从P1位置移动到P3位置，丝线偏角______(选填“变大”或“变小”)，说明两小球之间的静电力______(选填“变大”或“变小”)。
四、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，P重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上点迹间的距离进行测量，可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。
(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重锤，实验时应选择的材质是______；
A.木质
B.钢质
C.泡沫
D.塑料
(2)除图中所示的装置之外，还必须使用的器材是______；
A.直流电源、天平(含砝码)B.直流电源、刻度尺
C.交流电源、天平(含砝码)D.交流电源、刻度尺
(3)如图2所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点B距起始点O的距离为x0，B、C两点间的距离为x1，C、D两点间的距离为x2，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到打下C点时的重力势能减少量ΔEp=______，动能增加量ΔEk=______；
(4)某同学利用图中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离h(其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出)，再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v，绘制v2−h图像，如图3所示，并求得图线的斜率k。请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？______。
五、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图所示，长L=1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ=37∘.已知小球所带电荷量q=1.0×10−6C，匀强电场的场强E=3.0×103N/C，取重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8.，求：
(1)小球带何种电荷。
(2)小球所受电场力F的大小。
(3)小球的质量m。
14.在冰雪冲浪项目中，安全员将小张和滑板的整体(可视为质点)从A点沿左侧圆弧切线方向推入滑道，小张和滑板的整体获得v0=10m/s的初速度，圆弧所在圆的半径R=24m，圆弧AB所对应的圆心角θ=37∘，B为轨道最低点，曲面滑道为冰滑道，冰滑道可视为光滑，右侧平台为雪道缓冲区。小张和滑板的总质量为m=60kg，右侧平台比左侧平台高H=3.2m。小张和滑板的整体冲上右侧平台后减速运动，滑板与平台间动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度g=10m/s2，整个过程中小张和滑板始终是一个整体未曾相对运动，小张和滑板的整体也始终未曾脱离滑道，曲面滑道和缓冲平台平滑连接。cs37∘=0.8，求：
(1)小张和滑板的整体在圆弧冰滑道最值低点B时的速率v及其对冰道的压力FN；
(2)小张和滑板的整体在右侧雪道滑行的距离d。
15.电子经过电场加速后射入偏转电场。已知加速电场两极板间电压为U1，偏转电场两极板间电压为U2，极板长为L，相距为d，电子质量为m，电荷量为e，(重力不计)。求：
(1)电子离开加速电场时速度大小v0；
(2)电子离开偏转电场时竖直方向的位移大小y；
(3)某同学认为将一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始进入该装置，它们会分离为三股粒子束。你认为这位同学的看法是否正确，请说明理由。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A.根据P=Wt可知，在相同时间内机械做功越多，其功率越大，故缺少相同时间，故A错误；
BD.根据公式P=Fv，当功率保持不变时，牵引力与速度成反比，故B错误，D正确；
C.知道时间t内所做的功，就能知道这段时间内的平均功率，故C错误。
故选：D。
功率是单位时间内所做的功，表示做功快慢的物理量，在P=Fv公式中，有三个变量，要想确定两个变量的关系，必须保证第三个量不变
本题主要考查了功率的概念，影响功率大小的因素是做功多少和时间。
2.【答案】C
【解析】解：A.电场是一种客观存在的物质，是真实存在的，故A错误；
B.电场线上某点的切线方向表示该点电场的方向，与电荷在该点的运动方向无关，故B错误；
C.电场中某点场强的大小由电场本身决定，与放在该点的点电荷受到的电场力大小以及所带电量均无关，故C正确；
D.带电体的电荷量是元电荷e的整数倍，故D错误；
故选：C。
电场是真实存在的；电场强度的大小是由电场本身决定的；电场线是为了形象描述电场的特点而引入的，电场线的疏密表示电场强度的强弱，电场线某点的切线方向表示电场强度的方向；电场线方向与电荷在该点的运动方向无关；任何带电体的电荷量都是元电荷e的整数倍。
电场线是为了直观形象地描述电场分布，在电场中引入的一些假想的曲线，但电场是真实存在的；电场强度是反映电场本身性质的物理量，与试探电荷无关．
3.【答案】D
【解析】解；A、库仑定律的适用条件是：真空和静止点电荷，两个带电小球距离非常近时，电荷不能看成点电荷，因此不能使用库仑定律，故A错误。
B、相互作用的两个点电荷之间的库伦力为作用力和反作用力的关系，大小始终相等，故B错误。
C、根据库仑定律的计算公式F=kQ1Q2r2，当两个点电荷的电荷量都减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的14，故C错误；
D、在公式F=kQ1Q2r2中，kQ2r2是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小；而kQ1r2是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强大小。故D正确。
故选：D。
清楚库仑定律的适用条件，了解点电荷这一个理想化的模型．
两个带电体间的距离趋近于零时，带电体已经不能看成点电荷呢．
运用牛顿第三定律解决点电荷受到的静电力和另一点电荷受到的静电力关系．
清楚书本中一些定理和定律的适用条件，知道在处理复杂物理问题时建立具有普遍意义的基本规律一些不可或缺的理想模型，使得问题处理更简便．
4.【答案】A
【解析】解：油罐车尾的铁链与大地相连，利于静电导入大地，这样可以是油罐车处于安全状态、避雷针、飞机上的“放电刷”也是一样把静电释放，以上都属于防止静电带来的危害，只有静电喷涂机属于利用静电技术。
故选：A。
油罐车尾的铁链、避雷针、飞机上的“放电刷”属于防止静电带来的危害，只有静电喷涂机属于静电的利用。
本题考查对静电的防止与利用，比较简单。
5.【答案】A
【解析】解：AB、手指和工作面形成一个电容器，根据电容的决定式C=εrS4πkd可知，手指与屏的接触面积变大时，电容变大，故A正确，B错误；
CD、根据电容的决定式C=εrS4πkd可知，手指压力变大时，手指与屏的工作面间距离变小，电容变大，故CD错误。
故选：A。
手指和工作面形成一个电容器，根据电容的决定式C=εrS4πkd分析电容的变化情况。
解答本题的关键要电容的决定式C=εrS4πkd，搞清电容与极板正对面积和板间距离的关系。
6.【答案】D
【解析】解：A、从O到B过程中，重力做正功，重力势能减小，故A错误；
B、游客到达B点后弹性绳拉直，随着运动员向下运动时弹性绳的弹力不断增大，在B到C过程中，重力大于弹性绳的弹力，合力方向竖直向下，故运动员向下做加速运动。随着弹力增大，合力减小，加速度减小，所以运动员做加速度不断减小的加速运动；在C到D过程中，重力小于弹性绳的弹力，合力方向竖直向上，故运动员向下做减速运动，随着弹力增大，合力增大，加速度增大，所以做加速度不断增大的减速运动，故B错误；
C、根据游客和弹性绳组成的系统机械能守恒可知，从B到C过程中，游客减少的重力势能等于弹性绳增加的弹性势能与游客增加的动能之和，故C错误；
D、在蹦极运动过程中，游客、弹性绳和地球组成的系统机械能守恒，而弹性绳的弹性势能逐渐增加，所以游客和地球组成的系统的机械能在逐渐减小，故D正确。
故选：D。
重力做正功时重力势能减小；根据游客的受力情况判断游客的运动情况。根据游客和弹性绳组成的系统机械能守恒分析游客减少的重力势能与弹性绳增加的弹性势能的关系；根据功能关系分析机械能的变化情况。
本题主要是考查功能关系的应用，关键是能清楚游客的受力情况和运动过程中能量的转化情况，知道重力势能变化与重力做功有关，动能的变化与合力做功有关，机械能的变化与除重力以外的力做功有关。
7.【答案】BC
【解析】解：A、如果物体所受合外力做功为零，物体所受合外力可能为零，也可能不为零，如匀速圆周运动，故A错误；
B、根据动能定理，如果物体所受合外力做功为零，动能变化量为零，则物体在此过程中初、末状态的动能就不会发生改变，故B正确；
C、做变速运动的物体其动能有可能保持不变，如匀速圆周运动，故C正确；
D、如果物体的动能不变，合外力对物体做功为零，但物体受到的合外力不一定为零，如匀速圆周运动，故D错误。
故选：BC。
合外力做功等于物体动能的变化，各力做功的代数和等于合外力所做的功，应用动能定理与功的计算公式分析答题。
本题考查功与动能变化之间的关系，要知道合外力做功等于物体动能的变化，应用动能定理进行分析。
8.【答案】AC
【解析】解：A、带电粒子在电场中运动时，受到的电场力的方向指向运动轨迹的弯曲的内侧，由此可知，此带电的粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向左，所以此粒子为正电荷，故A正确；
B、粒子不一定是从a点沿轨迹运动到b点，也可能从从b点沿轨迹运动到a点。故B错误。
C、由电场线的分布可知，电场线在c点的时候较密，所以在c点的电场强，则粒子在C点受到的电场力大，所以粒子在c点加速度一定大于在b点加速度，故C正确
D、电场线为向外的发散形状的，所以电场是正电荷产生的，故D错误
故选：AC。
电场线是从正电荷或者无穷远发出，到负电荷或无穷远处为止，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小．
本题是带电粒子的轨迹问题，关键要根据弯曲方向判断粒子所受电场力方向，然后再结合电场线的特点判定其他的方面即可．基础题目
9.【答案】BD
【解析】解：A、由图象可得，汽车匀加速阶段的加速度为
a=ΔvΔt=55m/s2=1m/s2
汽车匀加速阶段的牵引力为
F=Pv=15×1035N=3000N
匀加速阶段，由牛顿第二定律得
F−15mg=ma
解得：m=1000kg，故A错误；
B、牵引力功率为15kW时，汽车行驶的最大速度为
vm=Pf=5Pmg=5×15×1031000×10m/s=7.5m/s，故B正确；
C、前5s内汽车的位移为x=12at2=12×1×52m=12.5m
此过程汽车克服阻力做功为
Wf=15mgx，解得：Wf=2.5×104J，故C错误；
D、5∼15s内，由动能定理得
Pt−15mg=12mv02−12mv2，解得汽车的位移大小：s≈67.19m，故D正确。
故选：BD。
由v−t图像的斜率求出汽车匀加速阶段的加速度，由P−t图像读出汽车的额定功率，由牛顿第二定律求解质量；牵引力等于阻力时，速度最大，根据vm=Pf求汽车行驶的最大速度；根据位移-时间公式求出前5s内的位移，再根据功的计算公式求解在前5s内汽车克服阻力做功；在5∼15s内，根据动能定理求汽车的位移大小。
本题考查汽车以恒定加速度启动的方式，知道牵引力等于阻力时，速度最大。要注意汽车在5∼15s时间内做变加速运动，但功率恒定，求牵引力做功时可用W=Pt。
10.【答案】ABC
【解析】解：AB.根据匀强电场电势差的特点可知，bc连线的中点电势为φ=7−12V=3V=φa，作出电场线如图：
根据几何关系可知be=2cm
则E=Ube=42V/cm=2V/cm，方向与bc夹角为45∘，故AB正确；
C.从a→b，电子顺电场线方向，做负功，故C正确；
D.从a→c，电子逆电场线方向，做正功，故D错误。
故选：ABC。
根据匀强电场电势差的特点，找出一条等势线，根据电场线与等势线的特点可确定电场线的方向，再根据公式U=Ed求出电场强度；根据力与位移夹角判断电场力做功。
本题的关键在于找出等势面，然后才能确定电场线，要求学生明确电场线与等势线的关系，能利用几何关系找出等势点，再根据等势线的特点确定等势面。知道公式U=Ed应用时d为沿着电场线方向的距离。
11.【答案】变小 变小
【解析】解：由实验现象知丝线悬点从P1位置移动到P3位置过程，丝线偏角变小。由实验知，两球之间的静电力随两球之间的距离变大而变小。
根据共点力平衡分析丝线的偏转角的变化情况即可。
本题考查了库仑定律的探究，解决本题的关键是理解丝线的偏角与库仑斥力的关系。
12.【答案】BDmg(x0+x1)m(x1+x2)28T2 在实验误差允许的范围内，若k近似等于2g，则认为这一过程机械能守恒
【解析】解：(1)验证机械能定律，为了减小实验误差，重锤在下落过程中受空气阻力应远小于重力，所以对体积和形状相同的重锤，应选择密度大的材质的重锤。
故选：B。
(2)该实验要用到打点计时器，打点计时器使用的是交流电源；实验中需要用刻度尺测量纸带上点迹之间的距离；根据机械能守恒定律有mgh=12mv2或mgh=12mv22−12mv12可知，重物的质量可以约去，不需要测量质量，综上分析，实验需要交流电源、刻度尺，不需要直流电源和天平，故ABC错误，D正确。
故选：D。
(3)从释放重锤到打下点C，重锤下落的高度h=x0+x1
从释放重锤到打下点C时重锤重力势能的减少量为ΔEp=mgh=mg(x0+x1)
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，打下C点的速度vC=x1+x22T
打下C点时重锤动能的增加量ΔEk=12mvC2=12m(x1+x22T)2=m(x1+x2)28T2
(4)若重锤下落过程中机械能守恒，则有mgh=12mv2−12mv02
公式中v0表示打B点时重锤的速度，v表示后打出的C、D、E、F各点时重锤的速度，则上式变式后可得
v2=v02+2gh
可以看出，只要根据v2−h图像计算出其斜率k在实验误差允许范围内近似等于2g，即可验证重锤下落过程中机械能守恒。
故答案为：(1)B；(2)D；(3)mg(x0+x1)； m(x1+x2)28T2；(4)在实验误差允许的范围内，若k近似等于2g，则认为这一过程机械能守恒。
(1)在验证机械能守恒的实验中，要尽可能的减小阻力的影响，据此选择合适的实验器材；
(2)打点计时器应使用交流电源，需要用刻度尺测量相邻计数点之间的距离；根据机械能守恒定律的表达式，重物的质量不变，可以约去，据此分析作答；
(3)根据重力势能的定义求减小的重力势能；
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，求打下C点的速度，再根据动能的定义求重物动能的增加量；
(4)根据机械能守恒定律和图像的物理意义完成分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式和功能关系完成分析。
13.【答案】解：(1)小球受到的电场力得方向向右，与电场线的方向相同才能处于图中得静止状态，表明小球带正电；
(2)根据电场强度定义式可知，小球所受电场力大小为：
F=qE=1.0×10−6×3.0×103N=3.0×10−3N
(3)小球受mg、绳的拉力T和电场力F作用，如下图所示
根据共点力平衡条件和图中几何关系有：mgtan37∘=F
解得：m=4.0×10−4kg
答：(1)小球带正电荷。
(2)小球所受电场力F的大小是3.0×10−3N。
(3)小球的质量为4.0×10−4kg。
【解析】(1)根据受力的特点判断电性；
(2)根据电场力的计算公式F=qE可求得电场力F的大小；
(3)根据共点力的平衡条件求解小球的质量m。
本题关键是分析小球的受力情况，结合平衡知识和动能定理列出方程解答；注意细线剪断后，电场力和重力都是恒力，运用动能定理求速度是常用的方法。
14.【答案】解：(1)根据题意，从A到B的过程中，由动能定理有
mgR(1−csθ)=12mv2−12mv02
解得：v=14m/s
在B点，根据牛顿第二定律有
FN′−mg=mv2R
解得：FN′=1090N
由牛顿第三定律可知，对轨道的压力为
FN=F′N=1090N
方向竖直向下。
(2)根据题意，小朋友和滑板从运动到停止的过程中，根据动能定理有
−mgH−μmgd=0−12mv02
代入数据解得：d=9m
答：(1)小张和滑板的整体在圆弧冰滑道最值低点B时的速率为14m/s，其对冰道的压力为1090N，方向竖直向下；
(2)小张和滑板的整体在右侧雪道滑行的距离为9m。
【解析】(1)从A到B的过程中根据动能定理列式得出整体的速度，结合牛顿第二定律和牛顿第三定律得出其对冰道的压力；
(2)根据动能定理列式得出整体在右侧雪道滑行的距离。
本题主要考查了动能定理的相关应用，选择合适的研究过程，根据动能定理得出物体的速度，结合牛顿第二定律即可完成分析。
15.【答案】解：(1)电子在加速电场中加速，根据动能定理得：eU1=12mv02−0
解得电子穿过A板小孔时的速度大小为：v0= 2eU1m
(2)电子在偏转电场中做类平抛运动，
水平方向：L=v0t
竖直方向：y=12at2，由牛顿第二定律得：e×U2d=ma
解得：y=U2L24U1d
(3)由(2)可知，离子经加速电场加速，经偏转电场偏转后离开偏转电场时的竖直分位移y=U2L24U1d与离子质量和电荷量无关，
一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始进入该装置，三种离子的运动轨迹相同，不能分成三股
答：(1)电子离开加速电场时速度大小是 2eU1m；
(2)电子离开偏转电场时竖直方向的位移大小是U2L24U1d；
(3)这位同学的说法错误，因为离子运动轨迹与离子质量和电荷量无关，取决于加速电压、偏转电压与偏转电场长度和板间距离。
【解析】(1)在加速电场中，根据动能定理求解电子穿过A板小孔时的速度大小；
(2)根据位移-时间关系求解电子从偏转电场射出时的偏转距离；
(3)根据各离子在竖直方向的偏移量间的关系分析答题。
有关带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线索展开：其一，力和运动的关系。根据带电粒子受力情况，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等；其二，功和能的关系。根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答。