2021北京西城高一（下）期末物理（教师版）

这是一份2021北京西城高一（下）期末物理（教师版），共23页。试卷主要包含了 功的单位是焦耳等内容，欢迎下载使用。

2021北京西城高一（下）期末
物 理
2021.7
本试卷共7页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。
第一部分（选择题 共48分）
一、选择题（共16个小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）
1. 物体做曲线运动时，下列说法中正确的是
A. 速度大小一定是变化的 B. 速度方向一定是变化的
C. 合力一定是变化的 D. 加速度一定是变化的
2. 功的单位是焦耳（J），焦耳与基本单位米（m）、千克（kg）、秒（s）之间的关系正确的是（　）
A. 1J=1kg×m2/s2
B. 1J = 1kg∙ m/s2
C. 1J = 1kg × m2 / s
D. 1J = 1kg × m / s
3. 如图所示，虚线为飞机在某一平面内飞行的一段轨迹，P是轨迹上的一点。某班同学在该平面内共画出了四种有向线段甲、乙、丙、丁，用来表达飞机经过P点时瞬时速度的方向，则其中正确的是（　　）

A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
4. 静电现象在生活中既有害，也有利。静电吸附是带电粒子受到静电场的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象。下列选项中不属于静电吸附在生产技术中应用的是（　　）
A. 静电屏蔽 B. 静电除尘 C. 静电喷漆 D. 静电复印
5. 两个分别带有电荷量和的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其放回原处，则两球间的库仑力大小为（　　）
A. 3F B. F C. D.
6. 如图所示，一个带正电球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P1和P2处．当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2（θ2图中未标出）．则

A. 小球N带正电，θ1>θ2
B. 小球N带正电，θ1<θ2
C. 小球N带负电，θ1>θ2
D. 小球N带负电，θ1<θ2
7. 在静电场中某一固定点P处放置一个电荷量为q的试探电荷，其所受静电力为F，P点的电场强度为E．则关于P点的电场强度，下列说法中正确的是（　　）

A. 移去该试探电荷q，P点的电场强度变为零
B. 移去该试探电荷q，P点电场强度不改变
C. 将试探电荷换为2q，P点的电场强度将变为2E
D. 将试探电荷换为－q，P点的电场强度E的方向发生改变
8. 下面四幅图均表示两个点电荷在真空中的空间分布情况。甲、乙两图中的电荷是等量异种点电荷；丙、丁两图中的电荷是等量同种点电荷；O点均表示两个点电荷连线的中点；a和b两点关于O点对称。那么a、b两点的电场强度相同的是（　　）


A. 甲、乙 B. 丙、丁 C. 甲、丙 D. 乙、丁
9. 如图所示，水平放置的转盘以角速度ω绕圆心O匀速转动，质量为m的小物块在转盘上与转盘保持相对静止并随之做匀速圆周运动。已知小物块到圆心O的距离为R，与转盘间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。关于小物块受到的摩擦力，下列说法中正确的是（　　）

A. 其大小一定等于mω2R
B. 其大小一定等于μmg
C. 其方向沿转盘的半径方向向外
D. 其方向与小物块的线速度方向相反
10. 如图所示，摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一。坐满乘客的摩天轮绕中心轴在竖直平面内匀速转动。假设所有乘客的质量均相等，那么当摩天轮匀速转动时，关于乘客的运动，下列说法中正确的是（　　）


A. 所有乘客的线速度都相同
B. 所有乘客的加速度都相同
C. 每位乘客受到的合外力大小均相等
D. 每位乘客对座椅的压力大小均相等
11. 如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后的物体以速度vt落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能的参考面且不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）

A. 物体落到海平面时的重力势能为mgh
B. 物体在海平面上的机械能为
C. 物体在海平面上的动能为
D. 物体在海平面上的机械能为
12. 如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度。a由静止开始沿光滑斜面下滑，b做自由落体运动，c向右以某一初速度v0做平抛运动，三者最终都落在同一个水平面上、若不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）

A. 三者的运动时间都相等
B. 三者的重力做功都相等
C. 三者落地前瞬间，其动能都相等
D. 三者落地前瞬间，重力的功率相等
13. 为纪念中国航天事业的成就，发扬航天精神，自2016年起，将每年的4月24日设立为“中国航天日”。1970年的这一天，中国第一颗人造地球卫星发射成功。至今中国已发射了几百颗环绕地球运行的人造地球卫星。若把人造地球卫星的运动看成匀速圆周运动，下列说法中正确的是（　　）


A. 轨道半径大的卫星，其运行的线速度也大
B. 轨道半径大的卫星，其运行的周期也大
C. 轨道半径大的卫星，其运行的角速度也大
D. 轨道半径大的卫星，其向心加速度也大
14. 如图所示，某同学练习定点投篮，其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上，篮球的轨迹分别如图中曲线1、2所示。不计空气阻力，关于这两次抛出的篮球在空中的运动时间t1和t2，篮球撞击篮板前的瞬时速度v1和v2。下列说法中正确的是（　　）

A. t1= t2 B. t1< t2 C. v1=v2 D. v1< v2
15. 由于空气阻力的影响，炮弹实际飞行的轨迹并不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示。图中的虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，即抛物线轨迹。O、a、b、c、d为弹道曲线上的五个点，其中O点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点，a点和c点为轨迹上距地面高度相等的两个点。下列说法中正确的是（　　）

A. 炮弹到达b点时的速度为零
B. 炮弹到达b点时的加速度为零
C. 炮弹到达b点时的加速度为重力加速度g
D. 炮弹经过a点时的速度大于经过c点时的速度
16. 如图所示，带箭头的实线表示某一静电场中的电场线分布情况。一个带电粒子在电场中仅受静电力的作用，其运动轨迹如图中的虚线所示。下列说法中正确的是（　　）

A. 若粒子是从A运动到B，则其速度增大
B. 若粒子是从A运动到B，则其加速度减小
C. 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
D. 若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电
第二部分（实验、论述和计算题 共52分）
二、实验题（共12分）
17. 利用图1所示的装置做“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）、交流电源、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．大小合适的铁质重锤
B．体积较大的木质重锤
C．刻度尺
D．天平
E．秒表
（2）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点A、B、C、D、E，测得A、B、C三点到起始点O的距离分别为hA、hB、hC．已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量ΔEp＝______，动能的增加量ΔEk＝______。


（3）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______。
A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到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
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）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2-h图像去研究机械能是否守恒。若忽略阻力因素，那么本实验的v2-h图像应该是下图中的______。
A、 B、 C、 D、
（5）对于上述的实验探究方法，有的同学认为：探究机械能守恒过程的起点必须选定在纸带开始运动时的起点，即O点。你同意这种看法吗？如果不同意，请根据图2所示的纸带，给出验证机械能守恒的方法。要求：①说明需要测量的物理量；②给出物理量应该满足的关系式______。
三、论述和计算题（4个题，共40分）
解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
18. 如图所示，在水平恒力F=8N的作用下，使质量m=1kg的物体由静止开始在水平面上做匀加速直线运动，经过的位移l＝2m。重力加速度g取10m/s2。
（1）若水平面光滑，请计算该过程中，拉力所做的功WF以及物体获得的动能Ek1分别为多少？
（2）若物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，请计算该过程中，滑动摩擦力所做的功Wf以及物体获得的动能Ek2分别为多少？


19. 跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员脚踏专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台A点处沿水平方向飞出，在斜坡B点处着陆，如图所示。测得AB间的距离为40 m，斜坡与水平方向的夹角为30°，已知运动员及滑雪板的总质量为70kg，不计空气阻力，重力加速度g 取10 m/s2。求：
（1）运动员在空中飞行的时间t；
（2）运动员从A 点飞出时速度大小v0；
（3）运动员在B 点着陆时的动能Ek。

20. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：
（1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；
（2）火星的质量M；
（3）火星表面的重力加速度的大小g。
21. 在研究某些复杂的曲线运动时，常常采用运动的合成与分解的方法。我们对于平抛运动的研究就是采用了这种方法。请应用这种思想方法，解决下面的类似问题：
如图所示，内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上，圆柱体的内径为R。沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度v0，小滑块将沿着柱体的内壁旋转一周经过O1点后继续运动，最终落在柱体的底面上、已知小滑块的质量为m，重力加速度为g。
（1）a．小滑块在运动中受哪些力的作用？分析这些力是否做功？
b．小滑块在运动过程中机械能是否守恒？
（2）根据研究平抛运动的思想方法，可以将该运动（螺旋线运动）分解为两个分运动：①平行于水平面的分运动：匀速圆周运动（如上俯视平面图所示）；②竖直方向的分运动为另一种基本运动。
a．说明分运动①的线速度v线和v0的关系；
b．描述竖直方向上分运动②是什么运动？
（3） a．求小滑块在柱体壁上旋转一周所用的时间T；
b．求小滑块到达O1点时的速度大小v1。


参考答案
本试卷共7页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。
第一部分（选择题 共48分）
一、选择题（共16个小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）
1. 物体做曲线运动时，下列说法中正确的是
A. 速度大小一定是变化的 B. 速度方向一定是变化的
C. 合力一定是变化的 D. 加速度一定是变化的
【答案】B
【解析】
【详解】物体做曲线运动时，速度大小不一定是变化的，例如匀速圆周运动，选项A错误；物体做曲线运动时，速度方向一定是变化的，选项B正确；物体做曲线运动时，合力不一定是变化的，例如平抛运动，选项C错误；物体做曲线运动时，加速度不一定是变化的，例如平抛运动，选项D错误；故选B.
2. 功的单位是焦耳（J），焦耳与基本单位米（m）、千克（kg）、秒（s）之间的关系正确的是（　）
A. 1J=1kg×m2/s2
B. 1J = 1kg∙ m/s2
C. 1J = 1kg × m2 / s
D. 1J = 1kg × m / s
【答案】A
【解析】
【详解】根据W=FL可得，
1J=1N•m
根据牛顿第二定律F=ma可知，力的单位为：
1N=1kg•m/s2
所以有：
1J=kg•m2/s2
A．1J=1kg×m2/s2 ，与结论相符，选项A正确；
B．1J = 1kg∙ m/s2，与结论不相符，选项B错误；
C．1J = 1kg × m2 / s，与结论不相符，选项C错误；
D．1J = 1kg × m / s，与结论不相符，选项D错误；
3. 如图所示，虚线为飞机在某一平面内飞行的一段轨迹，P是轨迹上的一点。某班同学在该平面内共画出了四种有向线段甲、乙、丙、丁，用来表达飞机经过P点时瞬时速度的方向，则其中正确的是（　　）

A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向，则飞机经过P点时瞬时速度的方向为丙所示。
故选C
4. 静电现象在生活中既有害，也有利。静电吸附是带电粒子受到静电场的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象。下列选项中不属于静电吸附在生产技术中应用的是（　　）
A. 静电屏蔽 B. 静电除尘 C. 静电喷漆 D. 静电复印
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】静电屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响，也不对外部电场产生影响。不属于静电吸附。静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电吸附在生产技术中应用；静电喷漆是利用高压静电电场使带负电的漆料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将漆料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法，属于静电吸附在生产技术中应用；静电复印是利用静电将墨吸附在纸张上的，属于静电吸附在生产技术中应用。故A正确，BCD错误。
故选A。
5. 两个分别带有电荷量和的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其放回原处，则两球间的库仑力大小为（　　）
A. 3F B. F C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】接触前两个点电荷之间的库仑力大小为

两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后平分，所以两球分开后各自带电为+Q，距离仍不变，则库仑力为

所以，两球间库仑力的大小变为。
故选C。
6. 如图所示，一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P1和P2处．当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2（θ2图中未标出）．则

A. 小球N带正电，θ1>θ2
B. 小球N带正电，θ1<θ2
C. 小球N带负电，θ1>θ2
D. 小球N带负电，θ1<θ2
【答案】A
【解析】
【分析】对小球受力分析，其受重力，绳的拉力，库仑力，进而得到夹角的表达式
【详解】小球M与N相互排斥，M、N带同种电荷，M带正电，N也带正电，小球N受重力mg，绳的拉力，库仑力F，绳与竖直方向夹角为：，库仑力：， 由于电荷N悬挂在P1点时距离小，库仑力大，偏角大，故θ1＞θ2，故A正确，B、C、D错误.
故选A.
【点睛】重点掌握库仑力表达式，其次是正确表示角度，尽量用重力，不要用绳的拉力来表示．
7. 在静电场中的某一固定点P处放置一个电荷量为q的试探电荷，其所受静电力为F，P点的电场强度为E．则关于P点的电场强度，下列说法中正确的是（　　）

A. 移去该试探电荷q，P点的电场强度变为零
B. 移去该试探电荷q，P点的电场强度不改变
C. 将试探电荷换为2q，P点的电场强度将变为2E
D. 将试探电荷换为－q，P点的电场强度E的方向发生改变
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】电场强度由电场本身决定，是电场的性质，跟试探电荷无关， 故ACD错误，B正确。
故选B。
8. 下面四幅图均表示两个点电荷在真空中的空间分布情况。甲、乙两图中的电荷是等量异种点电荷；丙、丁两图中的电荷是等量同种点电荷；O点均表示两个点电荷连线的中点；a和b两点关于O点对称。那么a、b两点的电场强度相同的是（　　）


A. 甲、乙 B. 丙、丁 C. 甲、丙 D. 乙、丁
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】根据和电场方向的规定以及电场的叠加原理可知，甲、乙两图中， a和b两点场强大小相同，且方向相同；丙、丁两图中，a和b两点场强大小相同，方向相反，故A正确，BCD错误。
故选A。
9. 如图所示，水平放置的转盘以角速度ω绕圆心O匀速转动，质量为m的小物块在转盘上与转盘保持相对静止并随之做匀速圆周运动。已知小物块到圆心O的距离为R，与转盘间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。关于小物块受到的摩擦力，下列说法中正确的是（　　）

A. 其大小一定等于mω2R
B. 其大小一定等于μmg
C. 其方向沿转盘的半径方向向外
D. 其方向与小物块的线速度方向相反
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】滑块随转盘匀速转动，则静摩擦力充当向心力，即

但不一定是最大静摩擦力，即不一定等于μmg；静摩擦力的方向沿转盘的半径方向指向圆心，与速度方向垂直。
故选A。
10. 如图所示，摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一。坐满乘客的摩天轮绕中心轴在竖直平面内匀速转动。假设所有乘客的质量均相等，那么当摩天轮匀速转动时，关于乘客的运动，下列说法中正确的是（　　）


A. 所有乘客的线速度都相同
B. 所有乘客的加速度都相同
C. 每位乘客受到的合外力大小均相等
D. 每位乘客对座椅的压力大小均相等
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．所有乘客同轴转动，则角速度相同，由于半径相等，根据

知，所有乘客的线速度大小相等，但是方向不相同，故A错误；
BC．根据

知，所有乘客的加速度大小相等，但方向不相同；摩天轮匀速转动时，每位乘客受到的合外力大小为

由于所有乘客的质量均相等，所以每位乘客受到的合外力大小均相等，故B错误，C正确；
D．当乘客处于摩天轮最高位置时，根据牛顿第二定律有

当乘客处于摩天轮最低位置时，根据牛顿第二定律有

显然，在这两个位置，摩天轮对人的支持力不等。根据牛顿第三定律知，人对座椅的压力大小不相等，所以乘客对座椅的压力大小有不相等的情况，故D错误。
故选C。
11. 如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后的物体以速度vt落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能的参考面且不计空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）

A. 物体落到海平面时的重力势能为mgh
B. 物体在海平面上的机械能为
C. 物体在海平面上的动能为
D. 物体在海平面上的机械能为
【答案】D
【解析】
【详解】A.以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为﹣mgh，故A错误．
B.物体在海平面上的机械能为 E=mvt2﹣mgh，故B错误．
C.物体运动的过程中，只有重力对物体做功，物体的机械能守恒，则mv02=Ek+（﹣mgh），得物体在海平面上的动能为 Ek=mv02+mgh，故C错误．
D.整个过程机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面，抛出时的机械能为mv02，所以物体在海平面时的机械能也为mv02，故D正确．
12. 如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度。a由静止开始沿光滑斜面下滑，b做自由落体运动，c向右以某一初速度v0做平抛运动，三者最终都落在同一个水平面上、若不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）

A. 三者的运动时间都相等
B. 三者的重力做功都相等
C. 三者落地前瞬间，其动能都相等
D. 三者落地前瞬间，重力的功率相等
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．由于平抛运动的竖直分运动为自由落体，有
t =
b、c下落时间相同，但a的下落时间为
t =
则综上可知，tb = tc ≠ ta，A错误；
B．a沿斜面做加速度为gsinθ，初速度为零的匀加速直线运动，b做自由落体运动，c做平抛运动，三物体下落高度相同，质量相同，故重力对三物体做功相同，B正确；
C．由题意可知，三个物体下落的过程只有重力做功，重力对三个物体做功相同，根据动能定理，WG = Ek - Ek0，c的初动能不为零，故落地瞬间c的动能较大，a、b的动能相同，C错误；
D．三者落地前瞬间，重力的功率为
P = mgvy
b做自由落体运动，c做平抛运动，则
vby = vcy =
a沿斜面做加速度为gsinθ，初速度为零的匀加速直线运动，则
vay = sinθ
综上可知三者落地前瞬间，重力的功率不相等，D错误。
故选B。
13. 为纪念中国航天事业的成就，发扬航天精神，自2016年起，将每年的4月24日设立为“中国航天日”。1970年的这一天，中国第一颗人造地球卫星发射成功。至今中国已发射了几百颗环绕地球运行的人造地球卫星。若把人造地球卫星的运动看成匀速圆周运动，下列说法中正确的是（　　）


A. 轨道半径大的卫星，其运行的线速度也大
B. 轨道半径大的卫星，其运行的周期也大
C. 轨道半径大的卫星，其运行的角速度也大
D. 轨道半径大的卫星，其向心加速度也大
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】根据

可得




则轨道半径大的卫星，其运行的线速度小，周期大，角速度小，向心加速度小。
故选B。
14. 如图所示，某同学练习定点投篮，其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上，篮球的轨迹分别如图中曲线1、2所示。不计空气阻力，关于这两次抛出的篮球在空中的运动时间t1和t2，篮球撞击篮板前的瞬时速度v1和v2。下列说法中正确的是（　　）

A. t1= t2 B. t1< t2 C. v1=v2 D. v1< v2
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB．将篮球的运动反向处理，视为平抛运动，曲线1、2对应的水平位移相等，竖直位移曲线1大于2，由竖直方向运动规律可有


可知
t1>t2
AB错误；
CD．水平方向是匀速直线运动，水平初速度有

可知
v1 C错误，D正确。
故选D。
15. 由于空气阻力的影响，炮弹实际飞行的轨迹并不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示。图中的虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，即抛物线轨迹。O、a、b、c、d为弹道曲线上的五个点，其中O点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点，a点和c点为轨迹上距地面高度相等的两个点。下列说法中正确的是（　　）

A. 炮弹到达b点时的速度为零
B. 炮弹到达b点时的加速度为零
C. 炮弹到达b点时的加速度为重力加速度g
D. 炮弹经过a点时的速度大于经过c点时的速度
【答案】D
【解析】
分析】
【详解】A．炮弹在最高点竖直方向上的速度为零，水平方向上的速度不为零，故炮弹在b点速度不为零，故A错误；
BC．在b点受水平方向的空气阻力和竖直方向的重力作用，二力合力不为零且大于重力，故加速度不为零，也不等于重力加速度g，故BC错误；
D．由于空气阻力一直做负功，所以根据动能定理可知经过a点时的速度大于经过c点时的速度，故D正确。
故选D。
16. 如图所示，带箭头的实线表示某一静电场中的电场线分布情况。一个带电粒子在电场中仅受静电力的作用，其运动轨迹如图中的虚线所示。下列说法中正确的是（　　）

A. 若粒子是从A运动到B，则其速度增大
B. 若粒子是从A运动到B，则其加速度减小
C. 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
D. 若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】CD．带电粒子在电场中仅受静电力的作用，根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧，可知粒子所受电场力与电场线的方向相反，所以不论粒子是从运动到，还是从运动到，粒子必带负电，故C正确，D错误；
A．若粒子是从A运动到B，电场力与粒子运动方向夹角大于，电场力做负功，动能减小，则速度减小，故A错误；
B．若粒子是从A运动到B，根据电场线的疏密表示场强的大小，可知粒子受到的电场力逐渐增大，由牛顿第二定律可知则其加速度逐渐增大，故B错误；
故选C。
第二部分（实验、论述和计算题 共52分）
二、实验题（共12分）
17. 利用图1所示的装置做“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）、交流电源、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．大小合适的铁质重锤
B．体积较大的木质重锤
C．刻度尺
D．天平
E．秒表
（2）图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点A、B、C、D、E，测得A、B、C三点到起始点O的距离分别为hA、hB、hC．已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量ΔEp＝______，动能的增加量ΔEk＝______。


（3）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______。
A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到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
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）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2-h图像去研究机械能是否守恒。若忽略阻力因素，那么本实验的v2-h图像应该是下图中的______。
A、 B、 C、 D、
（5）对于上述的实验探究方法，有的同学认为：探究机械能守恒过程的起点必须选定在纸带开始运动时的起点，即O点。你同意这种看法吗？如果不同意，请根据图2所示的纸带，给出验证机械能守恒的方法。要求：①说明需要测量的物理量；②给出物理量应该满足的关系式______。
【答案】 ①. AC ②. mghB ③. ④. ABD ⑤. A ⑥. 不同意；见详解
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1] AB．为了减小空气阻力的影响，选用大小合适的铁质重锤，故A正确，B错误；
C．需要用刻度尺测量重锤下落的高度，故C正确；
D．实验中不需要测量重锤的质量，不需要天平，故D错误；
E．打点计时器就是计时仪器，不需要秒表，故E错误。
故选AC；
(2)[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

[3]打下B点时，重锤的速度为

动能的增加量

(3)[4] A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，尽量减小纸带跟打点计时器的摩擦，故A正确；
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带，以保证打第一个点时，重锤速度为零，故B正确；
C．不能用公式计算，否则就默认了机械能守恒，失去了验证的意义，故C错误；
D．重力势能减少量跟下降的高度有关，所以利用公式mgh计算重力势能的减少量时，需用刻度尺测量某点到O点的距离h，且g应取当地的重力加速度，故D正确。
故选ABD；
(4)[5] 若忽略阻力因素，则机械能守恒，有

则可得

即v2与h成正比，故A正确，BCD错误；
故选A；
(5)[6]不同意这位同学的说法；可以测量AB、BC、CD、DE的距离hAB、hBC、hCD、hDE，求出打B、D两点时，重锤的速度

如果在误差允许的范围内，重力势能减少量等于动能的增加量

也可以验证机械能守恒。
三、论述和计算题（4个题，共40分）
解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
18. 如图所示，在水平恒力F=8N的作用下，使质量m=1kg的物体由静止开始在水平面上做匀加速直线运动，经过的位移l＝2m。重力加速度g取10m/s2。
（1）若水平面光滑，请计算该过程中，拉力所做的功WF以及物体获得的动能Ek1分别为多少？
（2）若物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，请计算该过程中，滑动摩擦力所做的功Wf以及物体获得的动能Ek2分别为多少？


【答案】（1）16J，16J；（2），14J
【解析】
【分析】
【详解】（1）若水平面光滑，物体运动过程中拉力做功为
WF=Fl=16J
由动能定理，物体获得的动能为
Ek1＝WF＝16J
（2）若物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，物体运动过程中，摩擦力做的功
Wf＝－μmgl=
由动能定理，物体获得的动能为
Ek2＝WF+Wf＝14J
19. 跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员脚踏专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台A点处沿水平方向飞出，在斜坡B点处着陆，如图所示。测得AB间的距离为40 m，斜坡与水平方向的夹角为30°，已知运动员及滑雪板的总质量为70kg，不计空气阻力，重力加速度g 取10 m/s2。求：
（1）运动员在空中飞行的时间t；
（2）运动员从A 点飞出时的速度大小v0；
（3）运动员在B 点着陆时的动能Ek。

【答案】（1）2s；（2）m/s；（3）24500J
【解析】
【分析】
【详解】（1）运动员在竖直方向的位移大小
y＝ ABsin30°＝ 20m
在竖直方向的分运动为自由落体运动，有

运动员在空中的飞行时间
=2s
（2） 运动员在水平方向的位移大小
x＝ ABcos30°=m
在水平方向的分运动为匀速直线运动，有
x=v0t
运动员在A 处的速度大小
v0=m/s
（3）以B点为重力势能的零点，根据机械能守恒定律有

运动员在B点处着陆时的动能
Ek＝ 24500J
20. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：
（1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；
（2）火星的质量M；
（3）火星表面重力加速度的大小g。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）由线速度定义可得

（2）设“天问一号”的质量为m，引力提供向心力有

得

（3）忽略火星自转，火星表面质量为的物体，其所受引力等于重力

得

21. 在研究某些复杂的曲线运动时，常常采用运动的合成与分解的方法。我们对于平抛运动的研究就是采用了这种方法。请应用这种思想方法，解决下面的类似问题：
如图所示，内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上，圆柱体的内径为R。沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度v0，小滑块将沿着柱体的内壁旋转一周经过O1点后继续运动，最终落在柱体的底面上、已知小滑块的质量为m，重力加速度为g。
（1）a．小滑块在运动中受哪些力的作用？分析这些力是否做功？
b．小滑块在运动过程中机械能是否守恒？
（2）根据研究平抛运动的思想方法，可以将该运动（螺旋线运动）分解为两个分运动：①平行于水平面的分运动：匀速圆周运动（如上俯视平面图所示）；②竖直方向的分运动为另一种基本运动。
a．说明分运动①的线速度v线和v0的关系；
b．描述竖直方向上的分运动②是什么运动？
（3） a．求小滑块在柱体壁上旋转一周所用的时间T；
b．求小滑块到达O1点时的速度大小v1。

【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）a．；b．
【解析】
【分析】
【详解】（1）a．小滑块在运动过程中只受到支持力N和重力mg的作用。重力G做功；支持力N的方向始终和速度的方向垂直，所以不做功。
b．该运动中只有重力做功，所以小滑块的机械能守恒。
（2）a．匀速圆周运动的线速度v线和初速度v0大小相等。
b．竖直方向上的分运动是自由落体运动。
（3）a．小滑块旋转一周所用的时间即为匀速圆周运动的时间周期：

b．在小滑块从O点旋转到O1点的运动过程中：

根据动能定理有

小滑块旋转到O1点时的速度大小