山东省泰安第一中学2022-2023学年高一下学期5月期中物理试卷(含答案)

这是一份山东省泰安第一中学2022-2023学年高一下学期5月期中物理试卷(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.物体在恒力作用下一定做直线运动，物体在变力作用下一定做曲线运动
B.做曲线运动的物体，其加速度的方向一定是变化的
C.圆周运动的向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小
D.平抛运动的下落时间由下落高度和水平初速度共同决定
2．地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，则地球的平均密度为( )
A.B.C.D.
3．如图所示，质量为M的半圆柱体放在粗糙水平面上，一可视为质点、质量为m的光滑物块在大小可变、方向始终与圆柱面相切的拉力F作用下从A点沿着圆弧匀速运动到最高点B，整个过程中半圆柱体保持静止，重力加速度为g。则( )
A.物块克服重力做功的功率先增大后减小
B.拉力F的功率逐渐减小
C.当物块在A点时，半圆柱体对地面有水平向左的摩擦力
D.当物块运动到B点时，半圆柱体对地面的压力为
4．两个带等量正电荷的点电荷如图所示，O点为两点电荷连线的中点，a点在两点电荷连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，关于电子的运动，下列说法正确的是( )
A.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大
B.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大
C.若在a点给电子一垂直于纸面向外的初速度，电子可能绕O点做匀速圆周运动
D.若在a点给电子一垂直于纸面向里的初速度，电子不可能绕O点做匀速圆周运动
5．如图所示，在水平向右、大小为E的匀强电场中，在O点固定一电荷量为Q的正电荷，A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点，B、D连线与电场线平行，A、C连线与电场线垂直。则( )
A.A点的电场强度大小为B.B点的电场强度大小为
C.D点的电场强度大小不可能为0D.A、C两点的电场强度相同
6．如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示。若只受电场力，则下列判断中正确的是( )
A.若粒子是从A到B，则粒子带正电；若粒子是从B到A，则粒子带负电
B.带电粒子在A点的电势能小于在B点的电势能
C.若粒子是从B运动到A，则其速度减小
D.粒子从B运动到A，机械能守恒
7．如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷、，虚线是以所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断错误的是( )
A.b、d两点处的电势相同
B.四点中c点处的电势最低
C.b、d两点处的电场强度相同
D.将一试探电荷沿圆周由a点移至c点，的电势能减小
8．两个等量同种点电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为，质量为0.1kg的小物块从C点静止释放，其运动的图像如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)，不计电荷的重力则下列说法正确的是( )
A.由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大
B.由C点到A点电势逐渐升高
C.A，B两点间的电势差
D.B点为中垂线上电场强度最大的点，场强
9．探月工程中，“嫦娥三号”探测器的发射过程可以简化如下：探测器由地面发射后，进入地月转移轨道，经过P点时变轨进入距离月球表面100公里的圆形轨道1，在轨道1上经过Q点时变轨进入椭圆轨道2，轨道2与月球表面相切于M点，探测器在M点着陆月球。下列说法正确的是( )
A.“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度大
B.“嫦娥三号”在地月转移轨道上经过P点的速度比在轨道1上经过P点时的大
C.“嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的小
D.“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度小于在轨道2上经过Q点时的加速度
二、多选题
10．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，关于汽车此运动过程中正确的是( )
A.汽车受到的阻力为B.汽车受到的阻力为
C.汽车的速度为时，加速度为D.汽车的速度为时，加速度为
11．如图，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴的距离为l，b与转轴的距离为。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是( )
A.b一定比a先开始滑动
B.a、b所受的摩擦力始终相等
C.若时，a所受摩擦力的大小为
D.是b开始滑动的临界角速度
12．如图所示，质量为M长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端，现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x。此过程中，下列结论正确的是( )
A.小物块到达小车最右端时具有的动能为
B.小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
C.小物块克服摩擦力所做的功为
D.小物块和小车增加的机械能为
三、实验题
13．向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m，角速度ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔1和变速轮塔2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
(1)在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的________；
A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.演绎法
(2)图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与的关系________；
A.钢球质量mB.运动半径rC.角速度
(3)图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球A和钢球C所受向心力的比值为1:4，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为________。
A.2:1B.1:2C.4:1D.1:4
14．利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小铁锤、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有__________。(选填器材前的字母)
A.天平
B.刻度尺
C.游标卡尺
D.直流电源
E.交流电源
F.秒表
(2)图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的频率为f。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量__________，动能的增加量__________。
(3)在实验过程中，数据处理正确的是( )
A.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
B.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度
C.用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v
D.用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度
(4)某同学操作时在重锤下落后接通电源，打点计时器开始工作；该同学把第一个打点记为O，测量其它计数点到起始点O的距离h，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，描绘图像。若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，图像是下图中的哪一个( )。
A.B.
C.D.
四、计算题
15．如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为的小球(可视为点电荷)。将小球拉至与O点等高的A点，保持细线绷紧并静止释放，小球运动到与竖直方向夹角的P点时速度变为零。已知、，空气阻力可忽略，重力加速度为g。求：
(1)电场强度的大小E；
(2)小球通过最低点B时，细线对小球的拉力大小F。
16．一宇航员在某未知星球的表面上做平抛运动实验：在离地面h高处让小球以某一初速度水平抛出，他测出小球落地点与抛出点的水平距离x和落地时间，又已知该星球的半径为R，引力常量为G，若不考虑星球自转的影响，求：(最后结果必须用题中已知物理量表示)
(1)小球抛出的初速度大小；
(2)该星球表面的重力加速度；
(3)该星球的质量。
17．如图所示的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各平面电势已在图中标出，现有一质量为m的带电小球以速度、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动，求：
(1)小球应带何种电荷及其电荷量；
(2)小球受到的合外力的大小；
(3)在入射方向上小球运动的最大位移x。(电场足够大)
18．如图所示，从A点以某一水平速度抛出一质量的小物块(可视为质点)，当物块运动至B点时，恰好沿切线方向进入的固定光滑圆弧轨道BC，经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面上的长木板上，圆弧轨道C端的切线水平。已知长木板的质量，A、B两点距C点的高度分别为、、，物块与长木板之间的动摩擦因数，长木板与地面间的动摩擦因数，求：(，)
(1)小物块的初速度及在B点时的速度大小；
(2)小物块滑至C点时，对圆弧轨道的压力大小；
(3)长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板。
参考答案
1．答案：C
解析：A.如果恒力方向与速度方向不在同一直线上，物体在恒力作用下做曲线运动；如果变力方向与速度方向在同一直线上，物体在变力作用下做直线运动，故A错误；
B.做曲线运动的物体，其加速度的方向不一定是变化的，比如平抛运动，加速度为重力加速度，大小方向都不变，故B错误；
C.圆周运动的向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小，故C正确；
D.平抛运动竖直方向做自由落体运动，可知平抛运动的下落时间只由下落高度决定，与水平初速度无关，故D错误。
故选C。
2．答案：A
解析：由得
所以
故选A。
3．答案：B
解析：设物块与圆心的连线与竖直方向的夹角为θ，物块克服重力做功的功率为，物块从A到B过程中，θ逐渐减小，则P减小，故A错误；拉力大小，拉力的功率，故拉力的功率逐渐减小，故B正确；当物块在A点时，对物块和半圆柱体整体受力分析，可知地面对半圆柱体的摩擦力水平向左，即半圆柱体对地面有水平向右的摩擦力，故C错误；当物块在B点时，对物块有，地面对半圆柱的支持力，故D错误。
4．答案：C
解析：AB.等量同种点电荷的电场线分布如图所示
电场线越密，电场强度越大，电子所受电场力越大，加速度越大，而电场力的方向与速度方向同向，电子的速度增大，由图可知，从a点向O点运动的过程中，加速度可能一直减小，也可能先增大后减小，而电子的速度一直增大，故AB错误；
CD.在a点给电子一垂直于纸面向外的初速度，若电场力恰好提供电子做圆周运动的向心力，则电子做匀速圆周运动，故C正确，D错误。
故选C。
5．答案：A
解析：A.正点电荷Q在A点的电场强度大小为
方向竖直向上，而匀强电场在A点的电场强度大小为E，因二者方向相互垂直，根据矢量的合成法则，则有A点的场强大小为，A正确；
B.同理，点电荷Q在B点的电场强度的方向与匀强电场方向相同，因此B点的场强大小为，B错误；
C.点电荷Q在D点的电场强度的方向与匀强电场方向相反，若二者大小相等时，则D点的电场强度大小为零，C错误；
D.根据矢量的合成法则，A点电场的方向斜向右上方，C点电场的方向斜向右下方，可知，A、C两点的电场强度大小相等，而方向不同，D错误。
故选A。
6．答案：B
解析：A.根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧可知与电场线的方向相反，所以不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电，故A错误；
B.若粒子是从A运动到B，电场力做负功，则电势能增加，则粒子在A点的电势能小于B点的电势能，选项B正确；
C.从B到A过程中电场力与速度方向成锐角，即做正功，动能增大，速度增大，故C错误；
D.粒子从B运动到A，电场力做正功，则机械能增加，故D错误。
故选B。
7．答案：C
解析：AC.该电场中的电场强度关于x轴对称，所以b、d两点场强大小相等，方向是轴对称的，不相同的，但是电势相同，故A正确，不符合题意，C错误，符合题意；
B.因为c点在等量异种电荷连线的中点，可知c点电势为零，且在四个点中电势最低，故B正确，不符合题意；
D.将一试探电荷沿圆周由a点移至c点，做的功为零，做正功，所以电场力做正功，电势能减小，故D正确，不符合题意；
故选C。
8．答案：D
解析：A.据图可知，由C到A的运动中带电物块的速度逐渐增大，电场力做正功，电势能减小，A错误；
B.据两个等量的同种正电荷，其连线中垂线上电场强度方向由O点沿中垂线指向外侧，则由C点到A点的电势逐渐减小，B错误；
C.据图可知，A、B两点的速度大小分别为，，由动能定理可得电场力做功为
则有
C错误；
D.据图斜率表示加速度，可知带电粒子在B点的加速度最大为
所受的电场力最大为
据电场强度的定义式可得
可知B点的场强最大为100V/m，D正确。
故选D。
9．答案：B
解析：月球的第一宇宙速度等于在贴近月球表面轨道上的环绕速度，根据，解得，由于轨道1的半径大于月球的半径，则“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小，故选项A错误；从地月转移轨道变轨到轨道1是由高轨道变轨到低轨道，需要在两轨道切点P位置减速，即“嫦娥三号”在地月转移轨道上经过P点的速度比在轨道1上经过P点时的大，故选项B正确；根据开普勒第三定律可知，由于轨道1的半径大于轨道2的半长轴，则“嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的大，故选项C错误；根据，解得，探测器与月心间距相等，加速度大小相等，即“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度，故选项D错误。
10．答案：BCD
解析：AB.当牵引力都等于阻力时，速度最大，此时
选项A错误，B正确；
CD.根据
且
，
可得
则当时
当时
则CD正确。
故选BCD。
11．答案：AD
解析：A.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，a、b所受的最大静摩擦力相同，设为，则
对a木块，根据静摩擦力提供向心力得
对b木块，根据静摩擦力提供向心力得
若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，即角速度ω逐渐增大，可知b先达到最大静摩擦力，先产生滑动，故A正确；
B.由A选项解析可知，同样的角速度，b需要的向心力大，则b的摩擦力大，故B错误；
C.对a木块，根据静摩擦力提供向心力得：
当时，a所受摩擦力的大小为
故C错误；
D.对b木块，刚刚要滑动时，根据静摩擦力提供向心力，得
解得：
故D正确。
故选AD。
12．答案：ABC
解析：A.小物块水平方向受到拉力F和摩擦力的作用，根据动能定理
故A正确；
B.小车相对地面的位移为x，水平方向仅受小物块对小车的摩擦力，根据动能定理
故B正确；
C.小物块相对地面的位移为，则克服摩擦力做的功为
故C正确；
D.根据能量守恒可知，外力做的功转化为了系统的机械能还有摩擦产生的内能，所以小物体和小车增加的机械能为
故D错误。
故选ABC。
13．答案：(1)C；(2)C；(3)A
解析：(1)用向心力演示器探究向心力与质量、角速度、半径的关系，采用控制变量法。
故选C。
(2)根据
若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系。
故选C。
(3)若两个钢球质量和运动半径相等，根据
变速轮塔1和变速轮塔2的角速度之比为
两塔轮与皮带连接处线速度大小相等，根据
与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为
故选A。
14．答案：(1)BE
(2)；
(3)ACD
(4)A
解析：(1)刻度尺用来测量纸带上各点间的距离；交流电源使打点计时器正常工作。
(2)从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量为
首先计算出打下B点的速度
则动能的增加量为
(3)做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤.故A正确；用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v。故B错误；C正确；用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度。故D正确。
(4)若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，根据动能定理，则有
整理，可得
可知，图线是一条过原点的直线，故A正确。
15．答案：(1)；(2)
解析：(1)由A到P过程中，根据动能定理
解得
(2)小球从A运动到B的过程中，根据动能定理
在B点，根据牛顿第二定律
联立解得
16．答案：(1)；(2)；(3)
解析：(1)设小球抛出的初速度大小为，则有
解得
(2)设该星球表面的重力加速度为g，则有
解得
(3)在星球表面上，由万有引力等于物体的重力，得
解得该星球的质量为
17．答案：(1)正电荷，；(2)；(3)
解析：(1)作电场线如图(a)所示。由题意知，只有小球受到向左的电场力，电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上，如图(b)所示。只有当F合与在一条直线上才可能使小球做直线运动，所以小球带正电，小球沿方向做匀减速运动。由图(b)知
相邻等势面间的电势差为U，所以
所以
(2)由图(b)知
(3)由动能定理得
所以
18．答案：(1)4m/s，5m/s；(2)47.3N；(3)2.0m
解析：(1)从A点到B点的过程中，小物块做平抛运动，则有
设小物块到达B点时竖直分速度为，则有
代入数据，联立解得
又因为此时小物块的速度方向与水平方向的夹角为
则有
可得小物块的初速度
则小物块在B点时的速度大小
(2)小物块从A点至C点的过程中，由动能定理可得
设物块在C点受到的支持力为，则有
解得
，
根据牛顿第三定律得，物块在C点时对圆弧轨道的压力大小为47.3N
(3)小物块与长木板间的滑动摩擦力
长木板与地面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力
因为，所以小物块在长木板上滑动时，长木板静止不动，小物块在长木板上做匀减速运动，则长木板的长度至少为