2022-2023学年湖北省宜昌市高一下学期期中物理试题含解析

  高一下学期期中考试物理试卷

一、单选题（本大题共12小题，共36.0分）

1. 2020年10月26日，我国通过“一箭三星”方式，成功发射了“遥感三十号”07 组卫星。其中某颗质量为m的人造地球卫星绕地球沿圆轨道运行，其轨道半径为r时，周期为T，则地球的质量M为（  ）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】根据万有引力提供向心力

解得

故选D。

2. “北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道2，A点在轨道1上，B、C两点在轨道2上。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动。卫星在轨道1上做匀速圆周运动的速度大小为v1，周期为T1；卫星在轨道2上做匀速圆周运动的速度大小为v2，周期为T2，下列关系正确的是（　　）

A. v1v2，T1T2 B. v1v2，T1T2

C. v1v2，T1T2 D. v1v2，T1T2

【答案】C

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力有

可得

因r1<r2，则

v1>v2

T1<T2

故ABD错误，C正确；

故选C。

3. 科学家威廉·赫歇尔首次提出了“双星”这个名词。现有由两颗中子星A、B组成的双星系统，可抽象为如图所示绕O点做匀速圆周运动的模型，已知A的轨道半径小于B的轨道半径，若A、B的总质量为M，A、B间的距离为L，其运动周期为T，则（   ）

A. B的线速度一定小于A的线速度

B. B的质量一定大于A的质量

C. L一定，M越大，T越小

D. M一定，L越大，T越小

【答案】C

【解析】

【详解】A．因双星的角速度、周期相等，据知轨道半径小的线速度小，故B的线速度一定大于A的线速度，选项A错误；

B．由于双星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的，因此大小必然相等，由可得各自的轨道半径与其质量成反比，即，所以轨道半径小的质量大，故B的质量一定小于A的质量，选项B错误；

CD．设双星质量分别为、，对质量为的中子星有

对质量为的中子星有

又因，，解得

由此式可知，L一定，M越大，T越小；M一定，L越大，T越大，选项C正确，D错误。

故选C。

4. 如图是关于地球表面发射卫星时的三种宇宙速度的示意图，椭圆轨道为某卫星的运动轨道，下列说法正确的是（　　）

A. 此卫星的发射速度大于第一宇宙速度

B. 此卫星在远地点的速度大于第一宇宙速度

C. 若想让卫星进入月球轨道，发射速度需大于第二宇宙速度

D. 若想让卫星进入太阳轨道，发射速度需大于第三宇宙速度

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．第一宇宙速度是最小的发射速度。此卫星为椭圆轨道卫星，发射速度大于第一宇宙速度。A正确；

B．此卫星在远地点的速度小于同高度圆周运动卫星的速度，同高度圆周运动卫星的速度小于第一宇宙速度，所以此卫星在远地点的速度小于第一宇宙速度。B错误；

C．月球轨道还在地球吸引范围之内，所以发射速度不能超过第二宇宙速度，所以C错误；

D．第三宇宙速度是脱离太阳系所需要的最小发射速度，所以，若想让卫星进入太阳轨道，发射速度不能大于第三宇宙速度。D错误。

故选A。

5. 如图所示，质量为m的小球从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，重力加速度为g，以释放位置所在平面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的减小量分别为（　　）

A. 0， B. 0，

C. ， D. ，

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】以释放位置所在平面为参考平面，那么小球落地时的重力势能为

Ep1=-mg(H+h)

整个过程中小球重力势能的减少量为

△Ep=mg•△h=mg（H+h）

故选D。

6. 如图所示，货物放在自动扶梯的水平台阶上，随扶梯一起向斜上方做匀速直线运动，下列说法正确的是

A. 重力对货物做正功

B. 摩擦力对货物做正功

C. 支持力对货物做正功

D. 合外力对货物做正功

【答案】C

【解析】

【详解】对货物受力分析，受到重力和水平台阶对货物竖直向上的支持力，由于随扶梯一起向斜上方做匀速直线运动，根据平衡条件可得水平台阶对货物没有摩擦力，合外力为零，所以重力对货物做负功，支持力对货物做正功，合外力对货物做不做功，故选项C正确，A、B、D错误．

7. 如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到最低点B点的过程中空气阻力的大小恒为F，则在该过程中（　　）

A. 重力做功的功率一直增大 B. 悬线的拉力做功为mgL

C. 空气阻力做功为 D. 空气阻力做功为

【答案】D

【解析】

【详解】A．摆球下落过程中，在重力方向（竖直方向）上的分速度vy先增大后减小，则由

知重力做功的功率先增大后减小，故A错误；

B．悬线的拉力始终与速度方向垂直，故做功为0，故B错误；

CD．空气阻力的大小不变，方向始终与速度方向相反，故做功为

故C错误，D正确。

故选D

8. 如图所示，质量为m的物体在水平恒力F的推动下，从山坡底部A处由静止运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，AB的水平距离为s。下列说法正确的是（　　）

A. 物体重力所做的功是mgh

B. 合力对物体做的功是

C. 推力对物体做的功是

D. 阻力对物体做的功是

【答案】D

【解析】

【详解】A．在上升过程中，重力做功为，故A错误；

B．根据动能定理得，合力做功等于动能的变化量，则合力做功为，故B错误；

C．水平恒力F对小车做的功是Fs，故C错误；

D．根据动能定理得

则推力做功为Fs，阻力做功为

故D正确。

故选D。

9. 下列说法不正确的是

A. 电荷只有两种，即正电荷和负电荷

B. 所有带电体的电荷量都是元电荷e的整数倍

C. 电荷守恒定律在各种变化中都成立

D. 摩擦时失去电子的物体带负电

【答案】D

【解析】

【分析】自然界只存在两种电荷，一种是正电荷，一种是负电荷．掌握电荷之间的相互作用．知道电荷的多少叫做 电量，单位是库仑，符号是C，知道元电荷的定义与大小．

【详解】电荷只有两种，即正电荷和负电荷．故A正确；所有带电体的带电量都是电荷量e=1.6×10-19C的整数倍，电荷量e称为元电荷．故B正确；电荷守恒定律在各种变化中都成立．故C正确；电子带负电．摩擦起电时失去电子的物体带正电．故D错误．本题选择错误的，故选D．

【点睛】本题考查了自然界中的两种电荷和电荷间的作用与元电荷的定义与大小．

10. 两个半径相同带负电的金属小球，带电荷量之比为1∶3，相距为（远大于小球的直径），两者相互接触后再放回原来的位置上，则原来的相互作用力与现在的相互作用力大小之比可能是（　　）

A. 5∶9 B. 4∶5 C. 3∶4 D. 3∶1

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】由库仑定律可得两球接触前的库仑力为

两球接触后平分电量，则两球的电量为

两球接触后的库仑力为

则原来的相互作用力与现在的相互作用力大小之3∶4

故选C。

11. 某静电场的电场线方向不确定，分布如图中实线所示，一带电粒子在电场中仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是（　　）

A. 粒子必定带正电荷

B. 该静电场一定是孤立正电荷产生的

C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度

D. 粒子在M点的速度大于它在N点的速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．带电粒子所受静电力沿电场线的切线方向或其反方向，且指向运动轨迹曲线弯曲的内侧，静电力方向大致向上，但不知电场线的方向，所以粒子的电性无法确定，故A错误；

B．电场线是弯曲的，则一定不是孤立点电荷的电场，故B错误；

C．N点处电场线密，则场强大，粒子受到的静电力大，产生的加速度也大，故C正确；

D．因静电力大致向上，粒子由M运动到N时，静电力做正功，粒子动能增加，速度增加，故D错误。

故选C。

12. 一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度－时间图像如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由v－t图像可知，电荷从A到B做加速度增大的加速运动，由“加速”可知电荷受到的电场力向和运动方向相同，而运动电荷为负，则电场方向由B到A，由“加速度增大”可知场强变大，即电场线变密，所以，由A到B电场线变密。

故选C。

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

13. 两质量相同的物体A和B，分别从两个高度相同的光滑斜面和光滑圆弧形斜坡的顶端滑向底部，如图所示。若它们的初速度为零，则下列说法正确的是（　　）

A. 下滑过程中重力做的功相等 B. 它们在顶端时的机械能相等

C. 它们到达底部时的动能相等 D. 它们到达底部时的速度相同

【答案】ABC

【解析】

【详解】A. 根据

W=mgh

可知，下滑过程中重力做的功相等，选项A正确；

B. 它们在顶端时的机械能都等于

E=mgh

选项B正确；

C. 根据动能定理，它们到达底部时的动能均为

Ek=mgh

选项C正确；

D. 它们到达底部时的速度大小相等，方向不相同，选项D错误。

故选ABC。

14. 低空跳伞是一种刺激的极限运动，假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落h的过程中受恒定阻力作用，加速度为，对于此过程，下列正确的是（  ）

A. 运动员的重力势能减少了 B. 运动员克服阻力所做的功为

C. 运动员的动能增加了 D. 运动员的机械能减少了

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】A．运动员的重力势能减少了mgh，A错误；

B．运动员克服阻力所做的功为

B错误；

C．根据动能定理可得，运动原动能增加了

C正确；

D．运动员减少机械能全部克服阻力做功，所以运动员的机械能减少了，D正确。

故选CD。

15. 下列关于电场强度的两个表达式和的叙述，正确的是（　　）

A. 是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量

B. 是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的电场力，q是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场

C. 是点电荷场强的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场

D. 从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式，式是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，而是点电荷q1产生的电场在q2处场强的大小

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．是电场强度定义式，是放入电场中电荷所受的电场力，是放入电场中的试探电荷的电荷电量，它适用于任何电场，故A错误，B正确；

C．是真空中点电荷产生的电场强度计算式，是产生电场的电荷的电荷量，它只适用于点电荷产生的电场，不适用于匀强电场，故C正确；

D．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式，式是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小，而是点电荷产生的电场在处场强的大小，故D正确；

故选BCD。

16. 如图所示为某等量异种电荷的电场中电场线的分布，中间一根电场线是直线，直线上O、A两点的电场强度相同，让一带正电的粒子在O点由静止释放。关于粒子从O点运动到A点的过程，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子的加速度不断增大 B. 粒子的速度不断增大

C. 粒子加速度先减小后增大 D. 粒子的速度先增大后减小

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．电场线的疏密程度表示电场强度的大小，故粒子从点O运动到A点过程中，电场强度先减小后增大，粒子运动的加速度先减小后增大，A项错误，C项正确；

BD．粒子一直做加速运动，因此速度一直在增大，B项正确，D项错误；

故选BC。

三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）

17. 某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的频率为50Hz交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

①他进行了下面几个操作步骤：

A.按照图示的装置安装器件；

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C.用天平测出重锤的质量；

D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；

E.测量纸带上某些点间的距离；

F.根据测量结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

其中没有必要进行的步骤是___________，操作错误的步骤是___________；

②实验中，先接通电源，再释放重物，得到如下图所示的一条纸带。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hA、hB、hC；已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量△Ep=___________，动能变化量△Ek=___________；

③实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是___________。

④他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图像，应是图中的___________。

A．B．

C．D．

【答案】    ①. C；    ②. B；    ③. mghB；    ④. ；    ⑤. 克服阻力做功；    ⑥. C

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]在验证机械能守恒的实验过程中，重力势能的变化等于动能的变化即

与质量无关，所以无需测出重锤的质量，故选C；

[2]打点计数器应接在电源交流输出上，而不是直流输出，故选B；

（2）[3]从打O点到打B点的过程中，从O点到B点的距离为hB,重物的重力势能变化量△Ep=mghB

[4]由纸带可求B点的速度

则B点的动能变化量为

（3）[5]由于有空气阻力和运动过程中的摩擦力存在，导致重力势能有一少部分用于克服阻力做功，所以导致重力势能的减少量大于动能的增加量；

（4）[6]根据运动过程可知

所以以为纵轴、以h为横轴的图像应为一条过原点的直线，故选C。

四、计算题（本大题共3小题，共38.0分）

18. AB是竖直平面内的四分之一圆弧轨道，在下端B与水平直轨道相切，如图所示，一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑，已知圆轨道半径为R，小球的质量为m，不计各处摩擦，求：

（1）小球运动到B点时的动能

（2）小球经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时，所受轨道支持力NB、NC各是多大？

【答案】（1）mgR（2）3mg，mg

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据机械能守恒得

小球速度大小

（2）根据牛顿运动定律，在B点有

解得

在C点有

19. 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＝1.0×10-4C，匀强电场的场强E＝3.0×103N/C，取重力加速度g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：

（1）小球所受电场力F的大小；

（2）小球的质量m；

（3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。

【答案】（1）0.3N；（2）0.04kg；（3）2m/s

【解析】

【详解】（1）小球所受电场力的大小为

（2）根据平衡条件以及力的合成与分解可知

解得

（3）将电场撤去，小球回到最低点的过程中，根据机械能守恒定律有

解得

20. 宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，斜坡的倾角为α，已知该星球的半径为R，引力常量为G，球的体积公式是。求：

（1）该星球表面的重力加速度g；

（2）该星球的密度；

（3）该星球的第一宇宙速度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）小球做平抛运动过程中，水平方向，有

竖直方向，有

由几何知识可得

联立解得

（2）对于星球表面质量为m0的物体，有

所以

（3）该星球第一宇宙速度等于它的近地卫星的运行速度，故

解得