2023-2024学年江苏省南京市六校联合体高一（下）期末考试物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年江苏省南京市六校联合体高一（下）期末考试物理试卷（含详细答案解析），共15页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的( )
A. 速度大B. 向心加速度大C. 运行周期长D. 角速度大
2.如图所示为某电场中x轴上电势φ随x变化的图像，电子仅受静电力作用下，从x=0处由静止释放，沿x轴正方向运动，且以一定的速度通过x=x3处，则下列说法正确的是( )
A. 从x=0到x=x2过程中，电势先减小后增大
B. x1和x3处的电场强度方向相同
C. 电子在x2处的速度最大
D. 电子从x=0到x=x3过程中，加速度先增大后减小
3.北京时间2024年5月3日17时27分，长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，嫦娥六号顺利发射。如图所示，嫦娥六号探测器如图示将进行多次变轨修正之后，“着陆器、上升器组合体”将降落月球表面，下列关于嫦娥六号探测器说法正确的是( )
A. 在地球上的发射速度一定大于第二宇宙速度
B. 在P点由轨道1进入轨道2需要减速
C. 分别由轨道1与轨道2经过P点时，机械能相同
D. 在轨道2上经过P点时的速度大于经过Q点时的速度
4.空心球形导体壳内放置一正点电荷，球壳内、外电场线分布如图所示。 a、d两点分别位于球壳内、外， b、c两点均位于球壳的内表面。则( )
A. a点的场强等于d点的场强
B. a点的电势等于d点的电势
C. 电子在c点的电势能大于在d点的电势能
D. 电子从a点分别运动到b点和c点，电场力做功相等
5.如图所示，在水平盘上均匀撒上一层铁屑，圆盘与铁屑的动摩擦因数处处相同，现让圆盘由静止开始缓慢增加转速至某一定值，在这一过程中有部分铁屑脱离圆盘并飞出，不考虑铁屑之间作用力，下列说法正确的有( )
A. 置留在圆盘上的铁屑颗粒，越靠近圆心处的质量越大
B. 转速缓慢增加过程中，质量小的铁屑颗粒先飞出
C. 置留在圆盘上的铁屑颗粒最终都分布在某一固定半径的圆面内
D. 没有飞出的铁屑颗粒，越靠近圆心处的颗粒受到向心力越小
6.从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。由图中数据可得( )
A. 物体的质量为1kg
B. h=0时，物体的速率为20m/s
C. 物体上升4m过程中，物体的动能减少了80J
D. 物体上升2m过程中，克服阻力做功10J
7.如图甲所示，真空中Ox坐标轴上的O点放有一个点电荷Q，坐标轴上A点坐标为0.1m，在A、B两点放两个电荷量不同均带正电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示。下列说法正确的是( )
A. B点的电场强度大小为0.25N/CB. A、B点的电场强度的大小之比为4:1
C. 点电荷Q是负点电荷D. B的位置坐标为0.4m
8.如图所示，小球(可视作质点)和a、b两根细绳相连，两绳分别固定在细杆上两点，其中a绳长La= 2m，小球随杆一起在水平面内匀速转动。当两绳都拉直时，a、b两绳和细杆的夹角θ1=45∘，θ2=60∘，g=10m/s2。若a、b两绳始终张紧，则小球运动的线速度大小可能是( )
A. 3m/sB. 4m/sC. 5m/sD. 6m/s
9.在与纸面平行的匀强电场中，建立如图甲所示的直角坐标系，a、b、c、d是该坐标系中的4个点，已知φa=4V、φb=3V、φd=2V；现有一电子仅受静电力作用，以某一初速度从O点沿Od方向射入，则图乙中abcd区域内，能大致反映电子运动轨迹的是( )
A. ①B. ②C. ③D. ④
10.如图所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带正电小球，置于水平向右的匀强电场中。已知绳长L，小球质量为m，电荷量为q，现把小球从A点由静止释放，刚好能到达水平最高点B处，重力加速度为g，则下列说法不正确的是( )
A. 小球所受的电场力大小为mg
B. 从A到B过程中，小球的机械能增加了mgL
C. 从A到B过程中，小球的动能最大为 2−1mgL
D. 从A到B过程中，绳子的最大拉力为2 2−1mg
11.某实验兴趣小组对新能源车的加速性能进行探究。他们根据自制的电动模型车模拟汽车启动状态，并且通过传感器，绘制了模型车从开始运动到刚获得最大速度过程中速度的倒数1v和牵引力F之间的关系图像1v−F，如图所示。已知模型车的质量m=1kg，行驶过程中受到的阻力恒定，整个过程时间持续5s，获得最大速度为4m/s，则下列说法正确的是( )
A. 模型车受到的阻力大小为1NB. 模型车匀加速运动的时间为2s
C. 模型车牵引力的最大功率为6WD. 模型车运动的总位移为14m
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.用图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，现提供如下实验器材：电源A(输出电压恒为5V)、电源B(输出电压恒为15V)、电容器C(标称电容1000μF、击穿电压为10V)、电阻箱R、微安表G、单刀双掷开关S和导线若干。
(1)该实验应选择电源______________________(填A或者B)进行实验；
(2)根据图甲电路在图乙中用笔画线代替导线将实物电路连接完整________________________；
(3)实验过程中，下列说法正确的是(__________)
A.电容器充电的过程中，电子由电源的正极移动到电容器的上极板
B.电容器充电的过程中，电路中的电流不断减小直至为0
C.电容器充、放电的过程中，微安表G指针偏转方向不变
D.电阻箱R值调大会使放电时间变短
(4)由图丙可估算出电容器开始放电时所带的电荷量q=___________________C(保留2位有效数字)
(5)图丁所示的电路中，左图K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC，如果UC随时间t的变化如右图所示，则下列描述定值电阻R两端电压UR随时间变化的图像中，正确的是(__________)
A.
B.
C.

D.
三、计算题：本大题共4小题，共46分。
13.如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道在B点平滑衔接，导轨半径为R，一个质量为m的静止物块在A处压缩弹簧，在弹力的作用下获某一向右速度，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后运动恰能到达C点，求：
(1)弹簧对物块的弹力做的功；
(2)物块从B到C克服阻力做的功。
14.如图所示，质量为m，电量为q的粒子从静止开始经电压为U的电场加速后，沿中轴线垂直进入长为L，宽为d的匀强偏转电场，恰好从极板右侧离开偏转电场。不计粒子重力。求：
(1)粒子经过电场加速后进入偏转电场的速度大小v；
(2)偏转电场的场强大小E。
15.如图所示，薄板B放在倾角为37∘的光滑斜面上，斜面固定且足够长，薄板的下端位于斜面底端，上端通过轻绳与固定在地面上的电动机连接，轻绳跨过定滑轮，定滑轮质量与摩擦均不计，斜面上方的轻绳与斜面平行。t=0时刻，一小物块A从薄板上端由静止释放的同时，薄板在电动机带动下由静止开始沿斜面向上做加速度aB=2m/s2的匀加速直线运动。已知薄板长L=2m，小物块A的质量mA=2kg，薄板B的质量mB=1kg，A、B间的动摩擦因数μ=0.5，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，求：
(1)刚开始时小物块A的加速度大小；
(2)小物块A将要离开薄板时，轻绳拉力的功率；
(3)小物块A从开始运动到滑至斜面底端这一过程中，电动机对外提供了多少能量。
16.如图装置为直线加速器原理，多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)中央有一个电子由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1。为使电子运动到圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。已知电子质量为m、电荷量为e、电压绝对值为U、周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计，求：
(1)电子刚出第8个圆筒瞬间速度大小；
(2)第8个圆筒长度；
(3)若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，两圆筒间隙的电场为匀强电场，且圆筒间距为d，不考虑相对论效应，则在保持圆筒长度、交变电压的变化规律保持和(1)(2)完全相同的情况下，经过多少个圆筒可以让电子达到最大速度。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】根据万有引力提供飞船的向心力得GMmr2=m(2πT)2r=mv2r=mω2r=ma
可得v= GMr，a=GMr2，T=2π r3GM，ω= GMr3
由这些关系可以看出，飞船从轨道1变轨至轨道2，轨道半径r变大，故线速度v变小，向心加速度a变小，角速度 ω 变小，而运行周期T变长，故C正确，ABD错误。
故选C。
2.【答案】C
【解析】A.根据题意，由图可知，从 x=0 到 x=x2 过程中，电势逐渐增大，故A错误；
BD.根据 φ−x 图像的斜率表示电场强度，由图可知， x1 和 x3 处的电场强度方向相反，从 x=0 到 x=x3 ，电场强度先减小后增大，则电子从 x=0 到 x=x3 过程中，加速度先减小后增大，故BD错误；
C.由图可知， x=x2 处电势最大，则电子在 x2 处的电势能最小，动能最大，可知电子在 x2 处的速度最大，故C正确。
故选C。
3.【答案】B
【解析】A.嫦娥六号发射出去后绕地球做椭圆运动，没有离开地球束缚，故嫦娥六号的发射速度大于 7.9km/s ，小于 11.2km/s ，故A错误；
BC.嫦娥六号在轨道1上的P点处减速，使万有引力大于向心力做近心运动，才能进入轨道2，嫦娥六号的机械能减小，则分别由轨道1与轨道2经过P点时，机械能不相等，故B正确，C错误；
D.由开普勒第二定律可知，在轨道2上经过P点时的速度小于经过Q点时的速度，故D错误。
故选B。
4.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查对于感应起电的理解能力．抓住静电平衡导体的特点，就能正确解答。根据电场线的疏密比较电场强度的大小；结合静电平衡的特征进行分析；静电力做功与移动的路径无关。
【解答】
A.a点的电场线密，所以a点的场强大于d点场强，故A错误；
B.沿电场线电势逐渐降低，所以a点的电势高于d点的电势，故B错误；
C.因为c点的电势高于d点电势，根据负电荷在电势高的地方电势能小，可得电子在c点的电势能小于在d点的电势能，故C错误；
D.达到静电平衡时导体是等势体，所以b、c点的电势相等，而静电力做功与移动的路径无关，则电子从a点分别运动到b点和c点，电场力做功相等，故D正确。
5.【答案】C
【解析】ABC.根据题意可知，铁屑在圆盘上所受最大静摩擦力为f=μmg
所有铁屑转动的角速度相等，对于置留在圆盘上的铁屑有μmg≥mω2r
解得r≤μgω2
可知，转速缓慢增加过程中，离中心距离小于 μgω2 的铁屑不会飞出，与铁屑的质量无关，故AB错误，C正确；
D.没有飞出的铁屑颗粒的向心力大小为Fn=mω2r
由于不知道铁屑质量关系，则越靠近圆心处的颗粒的向心力不一定小，故D错误。
故选C。
6.【答案】D
【解析】A.根据题意，由公式 Ep=mgh 结合图像可得，物体的质量为m=804×10kg=2kg，故A错误；
B.h=0时，物体的重力势能为0，则有E总=Ek0=12mv02，解得v0=10m/s，故B错误；
C.由图可知，物体上升到4m时E总=Ep，此时物体的动能为0，则物体的动能减少了ΔEk=12mv02=100J，故C错误；
D.由图可知，物体上升到2m时E总=90J ， Ep=40J，则此时的动能为Ek=E总−Ep=50J，由动能定理有−mgh2−W=Ek−Ek0，解得W=10J，故D正确。
故选D。
7.【答案】D
【解析】ABC.根据题意，由图乙可知，A、B点的电场强度的大小分别为EA=4×10−41×10−9N/C=4×105N/C，EB=1×10−44×10−9N/C=0.25×105N/C
则A、B点的电场强度的大小之比为 16:1 ，由于在A、B两点放两个电荷量不同均带正电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，则点电荷 Q 为正电荷，故ABC错误；
D.设B的位置坐标为 xB ，由点电荷场强公式 E=kQr2 可得EA=kQ0.12 ， EB=kQxB2
代入数据解得xB=0.4m，故D正确。
故选D。
8.【答案】B
【解析】根据题意，设当 a 绳恰好拉直，但 Tb=0 时，小球运动的线速度大小为 v1 ，则有Tacsθ1=mg ， Tasinθ1=mv12r ， r=Lasinθ1
联立解得v1= 10m/s
设当 b 绳恰好拉直，但 Ta=0 时，小球运动的线速度大小为 v2 ，则有Tbcsθ2=mg ， Tbsinθ2=mv22r
联立解得v2= 10 3m/s
可知，要使两绳都拉紧，速度满足 10m/s