2022嘉兴高一下学期期末考试物理含解析

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嘉兴市2021~2022学年第二学期期末测试高一物理试题卷（2022.06）命题：王艳德魏永春沈正杰马忠吴磊峰考生须知：1.本卷中除特殊说明外，g取10m/s22.不得使用计算器3.答案填在答题卡或答题卷相应位置，填在试题卷上无效一、选择题（本题共18小题，每小题3分，共54分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1. 我国第一艘自建常规动力航母“山东舰”通过多台功率为的蒸汽轮机驱动，用国际单位制中的基本单位来表示“W”正确的是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】根据结合可知故A正确，BCD错误。故选A。2. 下列物理量是矢量的是（　　）A. 电容 B. 电势 C. 电势差 D. 电场强度【答案】D【解析】【详解】电容、电势、电势差是标量，电场强度是矢量。故选D。3. 下列研究对象在运动过程中机械能守恒的是（均不计空气阻力）（　　）
 A. 甲图中沿倾斜的滑草轨道下滑的游客B. 乙图中撑杆比赛中向上运动的运动员C. 丙图中点火升空的天舟四号火箭D. 丁图中男子大跳台比赛在空中飞行的苏翊鸣【答案】D【解析】【详解】A．滑动摩擦力对游客做负功，机械能不守恒，故A错误；B．杆对运动员的支持力做正功，机械能不守恒，故B错误；C．推力对升空的火箭做正功，机械能不守恒，故C错误；D．在空中飞行的过程中，只有重力做功，机械能守恒，故D正确。故选D。4. 带电荷量分别为＋4Q和-6Q的两个相同的金属小球，相距一定距离r时，相互作用力大小为F。若只将它们的距离变为2r，则相互作用力大小变为（　　）A. 2F B. 4F C.  D. 【答案】C【解析】【详解】两金属小球相距一定距离r时，库仑力为若只将它们的距离变为2r，则相互作用力大小为故选C。5. 下列有关科学史实的说法正确的是（　　）A. 库仑通过扭秤实验，测出了引力常量B. 法拉第提出一种观点，认为在电荷周围存在电场C. 第谷通过长时间观测，总结出了行星运动的三大定律D. 开普勒通过对行星观测记录的研究发现了万有引力定律【答案】B【解析】【详解】AD．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验，测出了引力常量，A错误；B．法拉第提出一种观点，认为在电荷周围存在电场，B正确；C．开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，C错误。故选B。6. 关于下列四幅图所涉及的物理知识，说法正确的是（　　）
 A. 图甲中，油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用静电B. 图乙中，高压输电线上方的两根细的导线具有静电屏蔽作用C. 图丙中，燃气灶中针尖形点火器利用摩擦起电原理进行点火D. 图丁中，用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号【答案】B【解析】【详解】A．油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用铁的导电性，将运输过程中产生的静电导走，A错误；B．高压输电线上方的两根细的导线的作用是与大地相连，形成稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，避免雷击，起到静电屏蔽作用，B正确；C．燃气灶中针尖形点火器利用高压尖端放电的原理，C错误；D．用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电屏蔽作用，避免外界干扰。D错误；故选B。7. 2022年2月27日，我国在文昌航天发射场使用长征八号运载火箭成功将22颗卫星发射升空，创造中国一箭多星新纪录。如图所示，已知卫星运行于近地点离地面约500公里高的地球近极地卫星轨道，则（　　）A. 卫星在近地点的速度大于其在远地点的速度B. 卫星的轨道是椭圆，地球在椭圆的中心C. 卫星运行周期大于地球同步卫星的周期D. 在相同时间内，卫星在近地点附近扫过的面积大于远地点附近扫过的面积【答案】A【解析】【详解】AD．根据开普勒第二定律，卫星和地球的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以卫星在近地点的运行速度大于在远地点的运行速度，故A符合题意，D不符合题意；B．卫星的轨道是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上，故B不符合题意；C．在轨运行卫星，都是引力提供向心力，都满足同样的运动学公式，设地球质量为M，引力常数为G，有则可知轨道半径越大，周期越大，同步卫星的轨道半径大于卫星的轨道半径，则卫星的在轨运行周期小于地球同步卫星的周期，故C不符合题意。故选A。8. 如图所示是2022北京冬奥会短道速滑运动员经过弯道时的画面。运动员经过弯道时（　　）A. 受到重力、支持力、向心力作用B. 受到重力、支持力、向心力和摩擦力作用C. 速度越大，越容易往弯道的外侧滑动D. 速度越大，越容易往弯道的内侧滑动【答案】C【解析】【详解】AB．运动员经过弯道时收到重力、地面对运动员的支持力和摩擦力，向心力是效果力，由其他性质力提供，故AB错误；CD．根据可知速度越大，所需向心力越大，越容易往弯道的外侧滑动，故C正确，D错误。故选C9. 航天技术中所说的“墓地轨道”是用于放置失效卫星的轨道，其高度为地球同步轨道上方300千米处的空间。如图所示，2022年1月26日，中国实践21号卫星利用捕获网成功将失效的北斗2号G2同步卫星拖到“墓地轨道”后，实践21号卫星又回到了地球同步轨道。若卫星在两个轨道上的运动均视为匀速圆周运动，则（　　）A. G2卫星在地球同步轨道运行时，加速度始终不变B. 实践21号卫星从“墓地轨道”返回到同步轨道，需要减速C. G2卫星在“墓地轨道”运行的机械能等于同步轨道运行的机械能D. G2卫星在“墓地轨道”的运行速度在至之间【答案】B【解析】【详解】A．G2卫星在地球同步轨道运行时，卫星与地球间的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，有解得由上述公式分析可知，在同步轨道上，其加速度的大小不变，但其方向时刻指向地球的球心，故加速度时刻在改变，故A项错误；B．实践21号卫星从“墓地轨道”返回到同步轨道，需要做近心运动，即卫星需要减速，故B项正确；C．G2卫星在“墓地轨道”到同步轨道需要减速，所以G2卫星在“墓地轨道”运行的机械能大于同步轨道运行的机械能，故C项错误；D．卫星环绕地球的速度应小于第一宇宙度，即卫星的速度应该小于，故D项错误。故选B。10. 2022北京冬奥会自由式滑雪女子U型池决赛，中国选手谷爱凌夺金。如图所示，在某次训练中，谷爱凌从离底端高h=2m处由静止滑下，滑到底端时的速度大小为v=6m/s。已知谷爱凌体重65kg，在上述训练过程中，谷爱凌的（　　）
 A. 动能增加了195J B. 机械能减少了1300JC. 机械能增加了1570J D. 重力势能减少了1300J【答案】D【解析】【详解】动能增加了重力势能减少了机械能减少了故选D。11. 2022年4月16日，神舟十三号搭载翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员在轨运行183天后从“中国空间站”撤离并顺利返回东风着陆场。已知“中国空间站”的质量为m，运动轨道半径为r，地球质量为M，引力常量为G。若将“中国空间站”绕地运动视为匀速圆周运动，地球视为质量分布均匀的球体，则“中国空间站”绕地运动时（　　）A. 受地球引力大小为 B. 运行线速度大小为C. 运行周期为 D. 运行角速度为【答案】B【解析】【详解】A．空间站受地球引力大小为A错误；BCD．由引力作为向心力可得解得运行线速度大小为运行角速度为运行周期为B正确，CD错误。故选B。12. 下列电场线示意图，属于两个等量正点电荷周围电场线分布情况的是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【详解】等量同种电荷是相互排斥的，它们产生的电场线对称分布，且电场线都是从无限远或正电荷发出，到负电荷或无限远终止的。故选C。13. 如图所示，不带电的金属球下面垫着干燥的泡沫板，两者一起放在电子秤上，现用带正电的玻璃棒从上方缓慢靠近金属球（未接触），停留一会后再缓慢远离。则（　　）
 A. 玻璃棒停在金属球上方时，金属球下端区域带负电B. 玻璃棒停在金属球上方时，电子秤示数等于泡沫板与球的总质量C. 玻璃棒靠近过程中，电子秤示数逐渐减小，且示数小于泡沫与球的总质量D. 玻璃棒远离过程中，电子秤示数逐渐增大，且示数大于泡沫与球的总质量【答案】C【解析】【详解】A．带正电的玻璃棒停在金属球上方时，由于静电感应现象，金属球的上表面感应出负电荷，下表面感应出等量正电荷，A错误；B．玻璃棒停在金属球上方时，因为异种电荷互相吸引，故金属球受到向上的库仑力，由平衡条件和牛顿第三定律可知：金属球对秤的压力小于泡沫板与球的总重力，故电子秤示数小于泡沫板与球的总质量，B错误；CD．玻璃棒靠近过程中，金属球上感应电荷电量逐渐增大，故金属球受到向上的静电力逐渐增大，则电子秤示数逐渐减小，且示数小于泡沫与球的总质量，远离过程中吸引力逐渐减小则示数变大，但是小于泡沫和小球的总重力，C正确，D错误。故选C。14. 如图所示为“行星减速机”的工作原理图，当中心“太阳齿轮”转动时，三个完全相同的“行星齿轮”绕着“太阳齿轮”公转的同时进行自转，并带动“内齿轮环”转动。已知“太阳齿轮”半径为R1，“行星齿轮”的半径为R2，且R2=2R1，所有齿轮的齿缝相同，A、B、C分别是“太阳齿轮”、“行星齿轮”和“内齿轮环”边缘上的点。在工作时（　　）A. A点与B点的角速度之比为1：2 B. A点与B点的转速之比为1：1C. B点与C点的周期之比为1：1 D. B点与C点的线速度之比1：1【答案】D【解析】【详解】D．A、B、C分别是“太阳齿轮”、“行星齿轮”和“内齿轮环”边缘上的点，他们通过齿轮传动，线速度大小相等，D正确；AB．A点与B点的角速度与半径成反比，故角速度之比为2：1，转速与角速度成正比，故A点与B点的转速之比为2：1，AB错误；C．B点与C点的半径之比为2：5，由可知，B点与C点的周期之比为2：5，C错误。故选D。15. 广州塔尖装有一避雷针，某次雷雨天气闪电击中避雷针，避雷针发生尖端放电现象，如图甲。若避雷针放电时的电场线分布如图乙所示，在空间取一条水平线abc和一条圆弧线adc，bd连线为ac连线的中垂线，电场线关于直线bd对称，以下说法正确的是（　　）A. adc是一条等势线 B. b点电势高于d点电势C. a、c两点的电场强度相同 D. 同一负点电荷的电势能在b点比在d点大【答案】D【解析】【详解】A．根据电场线总是与等势线垂直，观察题图，可知adc线并没有总与电场线垂直，所以不是等势线，故A错误；BD．沿电场线方向电势降低，b点电势低于d点电势，同一负点电荷的电势能在b点比在d点大，故B错误，D正确；C．根据电场线上切线的方向为场强方向，分别在a、c两点画切线，可发现切线方向不同，即电场强度方向不同，故电场强度不同，故C错误。故选D。16. 为方便残障人士乘坐，嘉兴市投用了配备轮椅专用停放区的新型纯电动公交车，如图所示。已知车和乘客总质量，车子保持额定功率沿水平路面行驶，行驶过程中所受阻力恒为车重的倍，则车子（　　）A. 启动阶段的加速度不变B. 受到的阻力为600NC. 最大行驶速度为300m/sD. 匀速行驶150km的过程中，牵引力做功【答案】D【解析】【详解】A．由题意可知，该公交车以额定功率启动，有启动过程中速度增大，所以由第一个式子可知，公交车的牵引力F减小，由第二个式子可知，加速度减小，故A错误；B．因为阻力恒为车重的倍，有故B错误；C．当公交车的阻力等于牵引力时，公交车的速度达到最大值，有解得故C错误；D．汽车匀速行驶时，其牵引力等于阻力，即则牵引力做功为故D正确。故选D。17. 如图所示，一质量为m、带电量为q的粒子（不计重力）从两平行板左侧中点处沿垂直场强方向射入，当入射速度为v0时，恰好穿过电场而不碰金属板。若粒子的入射速度变为2v0，仍能恰好穿过电场，只改变以下一个条件，可行的是（　　）A. 两极板长度变为原来的4倍 B. 粒子的电量变为原来的4倍C. 两板间电压增为原来的2倍 D. 两板间距离增为原来的4倍【答案】B【解析】【详解】设平行板长度为l，间距为d，板间电压为U，当入射速度为v0时，恰好穿过电场而不碰金属板，则有垂直于初速度方向做匀加速直线运动，有若粒子的入射速度变为2v0，仍能恰好穿过电场，则只改变一个条件的情况下，可行的方案是粒子的电量变为原来的4倍、将两板间电压变为原来的4倍、两极板长度变为原来的2倍、两板间距离变为原来的倍；故选B。18. 现有一起重机将地面下15m深处一重为5000N的泥土装箱吊起，箱子在绳的拉力作用下由静止开始竖直向上运动，运动过程中箱子的机械能E与其位置x的关系图像如图所示，其中m到地面过程的图线为直线。根据图像可知，箱子（　　）
 A. 从m到m过程中绳的拉力在逐渐减小B. 运动到m时重力势能为0C. 从m到0过程中合外力做功5×104JD. 运动到m时速度大小为10m/s【答案】A【解析】【详解】A．根据功能关系，除重力以外的其它力对物体的做功之和等于物体机械能的变化量。可得即有所以箱子的机械能E与其位置x的关系图像斜率大小表示绳子拉力的大小，结合图像可知，从m到m过程中绳的拉力在逐渐减小，故A正确；B．由图可知，箱子运动到m时机械能为零，由于此时速度不为零，则动能不为零，所以重力势能不可能为零，故B错误；C．箱子从m到0过程中，根据图像的斜率可求得，此时绳子的拉力为则此过程中箱子受到合外力为零，所以从m到0过程中合外力做功为零，故C错误；D．由于零势能面的位置不知，则根据已知条件无法确定箱子运动到m时速度，故D错误。故选A。二、实验题（本题共2小题，共20分）19. “探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。小球放在挡板A、B或C处做圆周运动的轨道半径之比为1：2：1，小球与挡板挤压，弹簧测力筒内的标尺可显示力的大小关系。（1）本实验利用的物理方法为______；A.理想实验法B.控制变量法C.等效替代法（2）为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，现将一铁球放在C处，对另一小球，以下做法正确的是______；A.选用相同的铁球放在A处B.选用相同的铁球放在B处C.选用相同大小的铝球放在A处D.选用相同大小的铝球放在B处（3）通过本实验可以得到的结果有______；A.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比C.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比D.在质量和角速度一定情况下，向心力的大小与半径成反比（4）当用两个质量相等的小球分别放在B、C处，匀速转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为______；（5）用此装置做实验有较大的误差，误差产生的主要原因是______。A.匀速转动时的速度过大B.读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定【答案】    ①. B    ②. A    ③. A    ④. 1∶2    ⑤. B【解析】【详解】（1）[1]在实验中，主要利用了控制变量法来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系，故选B。（2）[2]为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，则必须要保持质量和半径相同，因其中一球放在了C处，则应该选用相同的铁球放在A处，故选A。（3）[3]A．在半径和角速度一定的情况下，，向心力的大小与质量成正比，故A正确；B．在质量和半径一定的情况下，，向心力的大小与角速度平方成正比，故B错误；C．在质量和半径一定的情况下，，向心力的大小与角速度平方成正比，故C错误；D．在质量和角速度一定的情况下，，向心力的大小与半径成正比，故D错误。故选A。（4）[4]右边的向心力的大小是左边的2倍，有左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，即根据可得则（5）[5]匀速转动时的速度过大，不会引起较大的误差；读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定，从而产生误差，故选B。20. 在“验证机被能守定律”实验中，用打点计时器打出两条纸带，分别截取其中一段如图甲和如图乙所示，图甲中选取连续打出的点为计数点，图乙中每隔一个点取一个计数点，计数点均以A、B、C、D、E标注，各计数点距离已在图上标出，单位为cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz。
 （1）为完成此实验，下图所示实验器材中必须选取的是______（填器材代号）；A． B. C. D.（2）关于实验操作，下列说法正确的是______；A.实验时先释放纸带，后接通电源B.实验时可以不测量重锤的质量C实验时手托重锤下落以防重锤晃动（3）在图甲中打点计时器打C点时，重锤的速度大小为______m/s（结果保留3位有效数字）；（4）根据纸带信息，能验证机械能守恒的是______；A.图甲    B.图乙    C.图甲和图乙均可（5）实验中发现重锤增加的动能略小于减少的重力势能，可能原因是______。A.重锤密度过大B.开始下落时重锤初速度不为零C.打点计时器的两个限位孔不在同一竖直线上【答案】    ①. D    ②. B    ③. 1.59    ④. A    ⑤. C【解析】【详解】（1）[1]重锤不能用砝码代替，实验需要验证动能增加量与重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量重力；打点计时器使用交流电源，不需要电池；需要用刻度尺测量点迹间的距离，故选D。（2）[2]手拉着纸带上端处于竖直面，先接通电源后再释放重物，不是用手托稳重物，故AC错误；验证机械能守恒定律实验中，等式两边均有质量，因此实验不需要测出重物的质量，故B正确，故选B。（3）[3]打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，周期为0.02s，打下C点时重物的速度大小是（4）[4]由可得图甲纸带中重锤接近自由落体运动，图乙纸带摩擦阻力较大，重锤加速度较小，故图甲能验证机械能守恒，故选A。（5）[5]打点计时器的两个限位孔不在同一竖直线上，增大纸带运动过程中的摩擦力，空气对重物的阻力以及打点计时器对纸带的阻力，使得减少的重力势能一部分转化为内能，重锤动能的增加量略小于重力势能的减少量，与重锤的密度和初速度无关，故选C。三、计算题（本题共3小题，共26分）21. 电子所带的电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴验原理如图所示，两块水平放置彼此绝缘的平行金属极板分别与电源的两极相连，带电油滴从喷雾器喷出后，从上极板中央小孔飘入匀强电场，通过显微镜观察带电油滴运动情况。现观察到质量为m的某带电油滴恰好静止，已知两极板间电压为U，距离为d，重力加速度为g，忽略空气阻力、浮力及带电油滴间相互作用。求：（1）两极板间电场强度的大小和方向；（2）带电油滴电性及所带的电荷量。【答案】（1），竖直向下；（2）负电，【解析】【详解】（1）根据匀强电场强度公式，电场强度大小为电场方向：竖直向下。（2）带电油滴受力平衡，故电场力方向竖直向上，与重力平衡，带电油滴受力方向与场强方向相反，油滴带负电，由平衡方程可得带电油滴电荷量22. 如图所示，水平面PB与一竖直光滑半圆型导轨在B点平滑连接，导轨半径为R，D、O、B在同一竖直线上，OC在同一水平高度，水平面AB段粗糙，PA段光滑，轻弹簧左端与小滑块接触但不连接，右端固定在墙上，PA为弹簧原长，现缓慢推动滑块将轻弹簧压缩至某位置由静止释放，滑块恰好通过D点。已知滑块质量m=0.2kg，轨道半径R=0.1m，滑块在AB段动摩擦因数μ=0.5，AB段长度LAB=0.2m，弹簧弹性势能Ep与弹簧形变量x满足关系式。求：（1）滑块在D点的速度大小；（2）滑块经过圆轨道最低点B时受到的支持力大小；（3）若改变滑块质量，将滑块从轻弹簧原压缩量2倍的位置由静止释放，滑块恰好到C点，此时滑块的质量为多少？
 【答案】（1）1m/s；（2）12N；（3）1.4kg【解析】【详解】解：（1）恰好通过D点，在D点轨道压力为零，则有解得（2）物体在从B到D过程中，机械能守恒解得在B点，对物体受力分析可得解得（3）弹簧压缩由静止释放到A点过程中物体从A到B过程中，根据动能定理有当轻弹簧压缩量变为2倍物体由静止释放运动到A，则从A到C过程中，根据动能定理可得解得=1.4kg23. 如图所示，在平面坐标系xOy第I象限内，在0<x<d的区域内有沿x轴正方向、场强大小为E1=E的匀强电场，在2d<x<3d的区域内有沿y轴正方向、场强大小为E2=4E的匀强电场。在坐标原点上方A（0，d）处有一粒子源，它一次可以向外发射一个或多个电子，电子的质量为m，电荷量为-e。不计电子的重力及彼此间的相互作用力。（1）若从A点沿x轴正方向以的初速度发射一个电子，求：①电子从右侧离开电场E1时速度大小；②电子离开第I象限时的横坐标位置；（2）若从A点沿x轴正方向发射大量速度大小不同的电子，且所有电子速度都小于，当它们进入电场E2以后，在电场中运动的动能变为刚进入电场E2时的动能的n倍时，它们的位置分布在一条倾斜的直线上，直线通过（2d，d）和（3d，0）两点，求n的值。
 【答案】（1），2.5d；（2）5【解析】【详解】（1）①设电子在电场E1中做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得设电子在右侧离开电场E1的速度为v2，由运动学公式得则电子离开电场E1的速度为②假设电子恰好在右下角离开电场E2时的入射速度为v3，则水平方向有竖直方向解得由于v2<v3，故电子将在E2电场的下方离开电场，有解得故电子离开电场的横坐标为2.5d。（2）设电子在E2电场中以v开始做类平抛运动，动能变为进入电场E2时动能的n倍时电子位置满足：，即由动能定理得竖直方向解得n=5