2023-2024学年江苏省宿迁市高一（下）期末物理统测试卷（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年江苏省宿迁市高一（下）期末物理统测试卷（含详细答案解析），共14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.用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图所示．下列说法正确的是( )
A. 实验时先释放纸带，后接通电源
B. 打点计时器两个限位孔可以不在同一竖直线上
C. 用v= 2gh计算某点的速度
D. 某条纸带开头一段点迹不清晰，该纸带也能验证机械能守恒定律
2.将带正电荷的球C靠近不带电的导体棒，达到静电平衡．其中A，B为导体棒两个端点，则( )
A. 导体棒带正电B. 导体棒带负电C. A端电势等于B端D. A端电势高于B端
3.如图所示，一轻弹簧上端固定在粗糙斜面顶端，下端挂一物体，物体在A点处于平衡状态。现用平行斜面向下的力拉物体，第一次直接拉到B点；第二次将物体拉到C点后，再让物体回到B点。则( )
A. 第一次物体的重力势能改变量大B. 第二次弹簧的弹性势能改变量大
C. 两次过程中摩擦力对物体做的功相等D. 两次过程中弹簧弹力对物体做的功相等
4.某同学乘缆车以速度v匀速上山，该段索道钢绳与水平方向夹角为α，悬臂竖直。已知该同学质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 车厢对同学的作用力为mg
B. 该过程中，同学的机械能守恒
C. t时间内，重力对同学做的功为mgvtsinα
D. t时刻，重力对同学做功的功率为mgv
5.成语“簸扬糠秕”源于如图所示的劳动场景．在恒定水平风力作用下，从同一高度由静止释放米粒和糠秕，不计空气阻力，则从释放到落地的过程中( )
A. 米粒和糠秕的运动时间相等
B. 重力对米粒和糠秕做功相等
C. 风力对米粒和糠秕做功相等
D. 在同一高度处，米粒和糠秕的速度大小相等
6.如图所示为静电除尘器装置示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向收尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。则( )
A. 带电尘埃带正电荷B. 电场方向由电晕极指向收尘极
C. 带电尘埃在运动过程中加速度变小D. 若电源正负极对调，尘埃将沉积在电晕极
7.如图所示，滑动变阻器的总阻值为R，灯泡阻值为R且保持不变。闭合开关S后，滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中( )
A. 灯泡变暗B. 电源的效率减小
C. 电压表的示数增大D. 滑动变阻器的功率先减小后增大
8.图甲为利用电流传感器观察电容器充放电的电路图．开关S先接1端，电源给电容器充电；开关S再接2端，电容器放电，放电过程中电流I随时间t变化的图像如图乙所示，则放电过程中( )
A. 电容器两端电压逐渐增加
B. 将R换成更大的阻值，放电时间变长
C. 将R换成更大的阻值，图像与坐标轴所围的面积变小
D. 图像与坐标轴所围图形的方格数约为40，则电容器释放的电荷量约为3.2C
9.如图所示，实线为电场线，虚线为带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则( )
A. 电场中a点的电场强度大于b点的电场强度B. 电场中a点的电势高于b点的电势
C. 粒子在b点的电势能小于在c点的电势能D. 粒子在b点的速度小于在c点的速度
10.两个半径为r、角速度为ω的转动圆盘，靠静摩擦力推送纸飞机，如图甲所示．图乙所示为纸飞机的实际飞行轨迹，从a点飞至e点．其中c点为轨迹最高点，b、d两点在同一水平线上，重力加速度为g.则纸飞机( )
A. 初速度为2ωr
B. c点的加速度等于g
C. b点和d点的机械能相等
D. 从a点运动到c点的时间小于从c点运动到e点的时间
11.两个等量正点电荷固定在光滑绝缘水平桌面上，如图甲所示。一个带正电的小球沿两电荷连线的中垂线，由A点静止释放运动到B点，小球在此运动过程中v−t图像如图乙所示。则AB两点间电势φ、电场强度E随小球位移x的变化图像可能正确的是(取无穷远处电势为0)( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.将多个苹果串联制成“水果电池”，测量“水果电池”的电动势E和内阻r.
(1)利用多用电表粗测“水果电池”的电动势，选择直流电压档0∼10V，如图甲所示为多用电表指针偏转位置，则读数为___________________V.
(2)利用下列器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r.
电流表A(量程5mA，内阻约20Ω)
电压表V(量程15V，内阻约4kΩ)
滑动变阻器R
待测“水果电池”(内阻r约为800Ω)
开关S，导线若干
①图乙中a、b两个实验电路中最合理的电路为__________(选填“a”或“b”).
②根据实验数据画出U−I图线，如图丙所示．由图线可得“水果电池”的电动势E=___________________V，内阻r=_____________________Ω.(计算结果保留3位有效数字)
③考虑电流表内阻影响，采用所选电路测量“水果电池”电动势E的测量值与真实值相比__________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).
三、计算题：本大题共4小题，共46分。
13.如图为手持电风扇，因其小巧便携、可充电等特点深受人们的喜爱。已知某品牌手持电风扇正常工作的电压为3.6V、功率为5.4W。机内电池容量为3000mA⋅h。求：
(1)该风扇正常工作时电流I；
(2)该风扇连续正常工作的时间t。
14.如图所示，两个可看作点电荷的带电小球A、B。小球A紧贴在竖直绝缘墙上，轻质绝缘丝线连接小球B，一端悬挂在墙上C点，两球保持静止状态，此时丝线与AB连线垂直且与竖直方向夹角θ=30∘，已知两球带电量相同，质量均为m，AB距离为x。重力加速度为g，静电力常量为k。求：
(1)小球的带电量大小q；
(2)剪断丝线瞬间，小球B的加速度大小a。
15.如图所示，竖直平面内倾角θ=37∘的粗糙斜面和固定圆轨道相切于B点，将一质量m=1kg的小滑块从斜面上A点静止释放，滑块沿轨道运动恰好通过最高点C。已知A、B两点间的高度差h=1.725m，圆轨道光滑且半径R=0.5m。g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，不计空气阻力。
(1)滑块在C点的速度大小v；
(2)滑块与斜面间动摩擦因数μ；
(3)若滑块从A点下方某点静止释放，且滑块运动过程中恰好不脱离圆轨道，求整个运动过程中产生的热量Q。
16.如图甲所示，M、N为极板，PQ为荧光屏(足够长)，M极板上O1处有一粒子源，t=0时刻开始连续释放初速度为零、比荷为qm的正粒子。粒子经过M、N间的加速电场后，从N极板上的细缝O2进入N和PQ之间的偏转电场。已知M、N间的电压UMN−t图像如图乙所示，O1O2连线的延长线与PQ交于O3，O2O3间距离为L，不计粒子在M、N间的加速时间，不计粒子重力和粒子间相互作用，求：
(1)粒子到达细缝O2时速度v的大小范围；
(2)若N和PQ间的偏转电场方向平行PQ向上，场强大小E=16U0 3L，粒子打到PQ上形成的亮线长度Δy；
(3)若N和PQ间的偏转电场为图丙所示的周期性变化电场，取平行PQ向上为正方向。从t=0时刻释放的粒子恰好打到O3，则t=T时刻释放的粒子打到PQ上的位置。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】A.为充分利用纸带实验时应先接通电源再释放纸带，故A错误；
B.为了减小摩擦阻力的影响，打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上，故B错误;
C.用v= 2gh计算某点的速度，因为这样就默认了机械能守恒，失去了验证的意义，故 C错误;
D.验证机械能守恒定律原理是验证在两点间重力势能的减少量等于动能的增加量，不一定从释放点开始验证，某条纸带开头一段点迹不清晰，可舍去不清晰段，该纸带也能验证机械能守恒定律，故D正确。
2.【答案】C
【解析】解：AB、处于静电平衡状态的导体，静电荷只是重新分布，不会凭空消失，故AB错误；
CD、导体棒达到静电平衡状态时，它的表面是一个等势面，A、B两端的电势相等，故C正确、D错误。
故选C。
3.【答案】D
【解析】A.第一次直接将物体拉到B点，第二次将物体先拉到C点，再回到B点，两次初末位置一样，路径不同，根据重力做功的特点只跟始末位置有关，跟路径无关，所以两次重力做功相等，根据重力做功与重力势能变化的关系可知两次重力势能改变量相等，故A错误；
B.由于两次初末位置一样，即两次对应的弹簧的形变量一样，所以两次弹簧的弹性势能改变量相等，故B错误；
C.第一次直接将物体拉到B点，摩擦力对物体做的功
Wf1=−μmgxABcsθ
第二次将物体先拉到C点，再回到B点，摩擦力对物体做的功
Wf2=−μmgxACcsθ−μmgxBCcsθ
故两次摩擦力对物体做的功不相等，故C错误；
D.由于两次初末位置一样，即两次对应的弹簧的形变量一样，两次过程中弹簧弹力对物体做的功相等，故D正确。
故选D。
4.【答案】A
【解析】A.该同学匀速上山，受力平衡，所以车厢对同学的作用力为大小等于mg，方向竖直向上，故A正确；
B.车厢对同学的作用力与速度方向夹角为锐角，车厢对该同学做正功，故该过程中，同学的机械能不守恒，故B错误；
C.t时间内，重力对同学做的功为WG=−mgvtsinα
故C错误；
D.t时刻，重力对同学做功的功率为PG=mgvy=mgvsinα
故D错误。
故选A。
5.【答案】A
【解析】不计空气阻力，米粒和糠秕在竖直方向都做自由落体运动，下落高度相同，则运动时间相等，故A正确；
根据WG=mgh，下落高度相同，质量m不同，则重力对米粒和糠秕做功不相等，故B错误；
在恒定水平风力作用下米粒和糠秕在水平方向上做初速度为零的匀加速直线，加速度a=Fm，水平位移大小x=12at2，风力做功WF=Fx，加速度不相等，水平位移x不等，则风力对米粒和糠秕做功不相等，故C错误；
在同一高度处，运动时间相等，竖直方向的速度大小相等，水平方向的速度大小不相等，则米粒和糠秕的速度大小不相等，故D错误。
6.【答案】C
【解析】A.由图可知，收尘极为正极，则到达收尘极的尘埃带负电荷，故A错误；
B.收尘极与电源正极相连，电场方向由收尘极指向电晕极，故B错误；
C.由图像可知，除尘器内电场在水平面上的分布类似于负电荷电场，尘埃向收尘极迁移过程中场强越来越小，受到的电场力越来越小，根据牛顿第二定律可知带电尘埃在运动过程中加速度变小，故C正确；
D.若电源正负极对调，带电尘埃由于电晕极放电将带上正电荷，仍将沉积在收尘极，故D错误。
故选C。
7.【答案】B
【解析】A.闭合开关S后，滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，电路总电流增大，灯泡变亮，故A错误；
B.电源的效率为η=UIEI=E−IrE
电路总电流增大，可知电源的效率减小，故B正确；
C.电路总电流增大，灯泡、电源内阻两端的电压增大，故滑动变阻器两端的电压减小，电压表的示数减小，故C错误；
D.将灯泡阻值看成等效电源内阻的一部分，当滑动变阻器的阻值等于灯泡阻值与电源内阻之和时，滑动变阻器的功率最大，由于滑动变阻器的总阻值等于灯泡阻值，则滑动变阻器的阻值小于灯泡阻值与电源内阻之和，滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中，滑动变阻器的功率一直减小，故D错误。
故选B。
8.【答案】B
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
A.由图乙可知，放电过程中，电容器所带的电荷量逐渐减少，电容器的电容不变，由C=QU知电容器两端电压逐渐减小，故A错误;
B.电容器放电时，电阻 R的作用相当于导体，只更换电阻 R，图像下面所围的面积表示电容器的总电荷量量不会改变。换成更大的电阻放电电流更小，放电时间变长，故B正确，C错误;
D.根据q=It，图像与坐标轴所围图形的方格数约为40，每一格代表电荷量2×0.4×10−3C=8×10−4C则电容器释放的电荷量约为3.2×10−2C，故D错误。
故选B。
9.【答案】D
【解析】【分析】
解答本题的突破口是根据粒子的运动轨迹确定其所受电场力方向，从而确定电场线的方向，然后进一步解答。
根据电场力的疏密判断场强大小；注意物体做曲线运动时，受力方向指向其轨迹的凹侧，若知道粒子电性由此判定粒子电场力的方向，然后判断电场线的方向，再判断电势高低，由电场力做功与电势能变化关系判断电势能的高低；由电场力做功的正负判断动能大小。
【解答】
A.电场线的疏密表示场强的大小，故a点的电场强度小于b点的电场强度，故A错误；
B.根据曲线运动的性质可知，粒子受到的电场力向右，但粒子的电性未知，无法判定电场线的方向，故a点的电势与b点的电势高低无法判定，故B错误；
CD.粒子从b运动到c的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增大，故粒子在 b点的电势能大于在c点的电势能，粒子在 c点的动能大于在 b 点的动能，粒子在b点的速度小于在c点的速度，故C错误，D正确。
故选D。
10.【答案】D
【解析】A.靠静摩擦力推送纸飞机，摩擦传动线速度相同，所以纸飞机的初速度为ωr；故A错误；
B.由纸飞机斜抛出去的轨迹关于最高点不对称可知纸飞机飞行过程中受到的空气阻力不可忽略，c点受到重力和水平向左的空气阻力，故c点的加速度不等于g，故B错误；
C.纸飞机飞出后因为有空气阻力做负功，机械能逐渐减小，所以b点大于d点的机械能，故C错误；
D.从a点运动到c点和从c点运动到e点的竖直位移大小相同，从a点运动到c点的逆过程竖直方向可看成初速度为零的直线运动，因为有空气阻力上升段的平均加速度大于下降段的，所以从a点运动到c点的时间小于从c点运动到e点的时间，故D正确。
故选D。
11.【答案】B
【解析】
由图乙可知加速度逐渐增大，则电场强度逐渐增大，但A点的电场强度不为0，两个等量正点电荷中垂线的电势逐渐降低，B点的电势不为0。
故选B。
12.【答案】4.4
b
4.95(4.93−4.97)
776(771−782)
不变

【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
(1)多用电表选择直流电压档0∼10V，分度值为0.2V，则读数为4.4V；
(2)由于被测电源的内阻较大，电压表的分流作用明显，为减小实验误差，应选用电路图b；
根据闭合电路的欧姆定律可得U=E−Ir，根据图丙可知水果电池的电动势E=4.95V，
内阻r=ΔUΔI=4.95−×10−3Ω=776Ω；
根据电路图b可知，当电流表示数为零时，电压表的示数即为水果电池的电动势，考虑电流表内阻影响，测量水果电池电动势E的测量值与真实值相比不变。
13.【答案】(1)该风扇正常工作时电流为
I=PU=
(2)根据 Q=It 可知，该风扇连续正常工作的时间为
t=QI=3000mA⋅h1.5A=2h

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】(1)对小球受力分析，如图
由平衡条件得sin⁡30∘=F库mg
由库仑定律F库=kq2x2
联立可得小球的带电量大小q= mgx22k
(2)剪断丝线前，对小球B受力分析，
由平衡条件得csθ=Tmg
剪断丝线瞬间，小球B所受的合外力为T=mgcsθ
由牛顿第二定律mgcs30∘=ma
可得小球B的加速度大小为a= 32g

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】(1)滑块恰好能通过最高点C，由重力提供向心力
mg=mv2R
解得v= 5m/s
(2)从 A→C 过程，由动能定理可知
mg(h−R−Rcsθ)−μmgcsθ⋅hsinθ=12mv2
解得滑块与斜面间动摩擦因数 μ=0.25
(3)设从A点下方某点与B点的高度差为 h0 ，从A点下方某点到圆心等高点，由动能定理可知
mg(h0−Rcsθ)−μmgcsθ⋅h0sinθ=0
解得h0=0.6m
整个运动过程中产生的热量
Q=mg[h0−R(1−csθ)]=5J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】(1)粒子在极板间加速，
根据动能定理有qU=12mv2
根据图乙可知，粒子到达细缝O2时速度v的大小范围为
2qU0m≤v≤2 2qU0m
(2)粒子进入偏转电场后做类平抛运动，则有a=qEm
水平方向有L=vt
竖直方向有y=12at2
将速度的两个极值代入可解得y1=43L ， y2=163L
粒子打到PQ上形成的亮线长度Δy=y2−y1=4L
(3)从t=0时刻释放的粒子恰好打到O3，根据竖直方向的运动规律可知，粒子在 0∼T 向上加速， T∼2T 向上减速， 2T∼3T 向下加速， 3T∼4T 向下减速，直至打到O3，则t=T时刻释放的粒子打到PQ上用时为T，
根据竖直方向的运动规律有
L= 2qU0m×4T a=qEm y=12aT2
解得y=112L

【解析】详细解答和解析过程见【答案】