辽宁省鞍山市普通高中2022-2023学年高一下学期期末物理试题（A卷）

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时间：75分钟 满分：100分
范围：必修；678章、必修三9、10章
一、选择题：(本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
1. 如图所示，对电容器充电完毕后，将电容器和电源断开。若其他条件不变，仅减小两极板的正对面积，则下列说法正确的是( )
A. 电容器的电荷量增大
B. 电容器的电容增大
C. 静电计指针的张角减小
D. 电容器内部电场的电场强度增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知，电源断开后，电容器的电荷量保持不变，故A错误；
B．由可知，减小两极板的正对面积，电容器的电容减小，故B错误；
C．电容器两极板间的电压，由于不变，减小，可得增大，因此静电计指针的张角增大，故C错误；
D．电容器内部电场的电场强度大小，由于增大，不变，可得增大，故D正确。
故选D。
2. 下列有关运动的说法正确的是( )
A. 图甲中A球在水平面内做匀速圆周运动，A球受到重力、绳子的拉力和向心力的作用
B. 图乙中质量为的小球到达最高点时对管壁的压力大小为，则此时小球的速度一定为
C. 图丙皮带轮上a点的加速度与b点的加速度之比为
D. 如图丁，长为L的细绳，一端固定于O点，另一端系一个小球(可看成质点)，在O点的正下方距O点处钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。绳子与钉子碰撞前后瞬间绳子拉力变为原来2倍。
【答案】C
【解析】
【详解】A．图甲中A球在水平面内做匀速圆周运动，A球受到重力、绳子的拉力，其合力提供小球做匀速圆周运动的向心力，故A错误；
B．图乙中质量为的小球到达最高点时，若对内壁的压力为，则有
解得
若对外壁的压力为，则有
解得
故B错误；
C．由皮带传动可知，点和点的线速度大小相等，由公式可知，点和点的角速度之比为，由同轴转到可知，点和点的角速度相等，则由公式可得，a点的加速度与b点的加速度之比为
故C正确；
D．绳子与钉子碰撞前后瞬间，小球的线速度大小不变，由牛顿第二定律有
可知
故D错误。
故选C。
3. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是( )

A. 地球同步卫星都与c在同一个轨道上，并且它们受到的万有引力大小相等
B. a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为
C. a物体与地球的万有引力全部提供给a物体随地球自转的向心力
D. a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为
【答案】D
【解析】
【详解】A．由万有引力定律可知，地球同步卫星都与c在同一个轨道上，轨道半径相等，但是卫星的质量不相等，所以它们受到的万有引力大小不相等，A错误；
B．对于卫星b、c，由万有引力提供向心力
解得
其中
所以
由于卫星a、c绕地球运动的周期相等，所以
其中
可得
所以a、b、c做匀速圆周运动向心加速度大小关系为
B错误；
C．a物体与地球的万有引力一部分提供给a物体随地球自转的向心力，一部分为物体的重力，C错误；
D．对于卫星a、c，其周期相等，所以
对于卫星b、c，由万有引力提供向心力
解得
其中
所以
即a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为
D正确。
故选D。
4. 如图为某匀强电场等势面分布图(等势面竖直分布)，已知每两个相邻等势面相距2cm，则该匀强电场的电场强度大小和方向分别为( )
A. ，水平向左B. ，水平向右
C. ，水平向左D. ，水平向右
【答案】C
【解析】
【详解】匀强电场的电场强度大小
沿电场线电势降低，可知场强方向水平向左
故选C。
5. 生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场，电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点，据此可以判断( )

A. P点电场强度大于M点
B. P点电势小于N点电势
C. M点电势小于N点电势
D. 某带电小颗粒在M点的电势能一定小于在N点的电势能
【答案】C
【解析】
【详解】A．电场线的疏密反应场强大小，可知P点电场强度小于M点，选项A错误；
BC．沿电场线电势逐渐降低，可知 P点电势大于N点电势，M点电势小于N点电势，选项B错误，C正确；
D．某带电小颗粒的电性不确定，可知带电小颗粒在M点的电势能与在N点的电势能大小无法确定，选项D错误。
故选C。
6. 如图所示，一带电粒子从a运动到b，径迹如虚线所示，下列说法错误的是( )

A. 粒子带负电B. 粒子的加速度不断减小
C. 粒子在a点时电势能小于在b点时的电势能D. 粒子在a点的动能比b处大
【答案】A
【解析】
【详解】A．因电场方向未知，所以无法判定粒子的电性，故A符合题意；
B．粒子从a到b所受电场力减小，加速度变小，故B不符合题意；
CD．由轨迹可知所受电场力指向轨迹内测，可知从a到b电场力做负功，电势能增大，动能减小，所以粒子在a点时电势能小于在b点时的电势能，粒子在a点的动能比b处大，故CD不符合题意。
故选A。
7. 如图所示，质量相等的甲、乙两球用长度不等的轻绳拴接在同一点，两球在同一水平面内做匀速圆周运动，稳定时拴接甲、乙两球的轻绳与竖直方向的夹角分别为60°、30°。下列说法正确的是( )

A. 甲、乙两球的向心加速度大小之比为
B. 甲、乙两球所受的拉力大小之比为
C. 甲、乙两球的转动周期之比为
D. 甲、乙两球的线速度大小之比为
【答案】A
【解析】
【详解】A．以小球为对象，水平方向根据牛顿第二定律可得
可知甲、乙两球的向心加速度大小之比为
故A正确；
B．以小球为对象，竖直方向根据受力平衡可得
可知甲、乙两球所受的拉力大小之比为
故B错误；
C．以小球为对象，水平方向根据牛顿第二定律可得
可得
可知甲、乙两球的转动周期之比为
故C错误；
D．以小球为对象，水平方向根据牛顿第二定律可得
可得
可知甲、乙两球的线速度大小之比为
故D错误。
故选A。
8. 铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小、速度大小、动能和机械能随运动时间的变化关系中，不正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．铅球做平抛运动，在空中运动时加速度为重力加速度，大小不变，a-t图像应为水平直线，故A错误，符合题意；
B．铅球竖直方向做自由落体运动，竖直分速度
水平方向做匀速直线运动，水平分速度
铅球的速度大小
速度随时间变化的关系不是线性关系，故B错误，符合题意；
C．铅球的动能
则动能与时间的关系为二次函数关系，图像为抛物线，故C错误，符合题意；
D．铅球运动过程中，只受重力，机械能守恒，E-t图像为水平直线，故D正确，不符合题意。
故选ABC。
9. 2021年12月9日下午，“天宫课堂”第一课在太空“教室”——中国空间站正式开讲并直播，王亚平航天员说到，在空间站每天可以看到16次日出。若中国空间站的轨道离地球表面高度为，绕地球周期为。地球半径为，引力常量为，则( )
A. 地球密度为B. 地球质量为
C. 空间站的加速度比同步卫星的加速度大D. 空间站运行的线速度大于
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据万有引力提供向心力有
地球的质量为
则地球的密度为
故A错误，B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
空间站的半径小于地球同步卫星的半径，所以空间站的加速度比同步卫星的加速度大，故C正确；
D．是第一宇宙速度，是最大的环绕速度，所以空间站运行的线速度小于，故D错误；
故选C。
10. 如图所示，在水平地面上固定一竖直轻弹簧，弹簧的劲度系数为，原长为L。质量为的小球由弹簧的正上方高处自由下落，与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为时，小球下落到最低点，整个过程中弹簧一直处在弹性限度内。不计空气阻力，当地的重力加速度为，则从小球接触弹簧开始到小球下落到最低点的过程中( )

A. 小球到达最低点时所受弹簧的弹力等于重力
B. 小球的重力势能一直减小
C. 弹簧弹性势能的最大值
D. 小球下落到距地面高度时动能最大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．小球到达最低点时，小球有向上的加速度，此时所受弹簧的弹力大于重力，选项A错误；
B．从小球接触弹簧开始到小球下落到最低点的过程中小球的高度一致降低，可知重力势能一直减小，选项B正确；
C．由能量关系可知，弹簧弹性势能的最大值，选项C错误；
D．小球动能最大时弹力等于重力，即
此时小球距地面高度
选项D正确。
故选BD。
二、实验题(14分。11题每空各1分，12题每空各2分。)
11. 取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，分别贴在导体A、B下部的金属箔均是闭合的。现将用丝绸摩擦过的玻璃棒C移近导体A，回答下列问题：
(1)A和B未分开前，左端金属箔______，右端金属箔______(填“闭合”、“张开”)；
(2)若先把A和B分开，然后移去C，此时A导体______，B导体______(填“带正电”、“带负电”、“不带电”)；
(3)若先移去C，然后把A和B分开，此时A导体______，B导体______(填“带正电”、“带负电”、“不带电”)。
【答案】 ①. 张开 ②. 张开 ③. 带负电 ④. 带正电 ⑤. 不带电 ⑥. 不带电
【解析】
【详解】(1)[1][2] 现将用丝绸摩擦过的玻璃棒C带正电，移近导体A，A和B未分开前，因为静电感应，左端金属箔带负电，张开，右端金属箔带正电，张开。
(2)[3][4]若先把A和B分开，然后移去C，此时A导体带负电，B导体带正电。
(3)[5][6]若先移去C，然后把A和B分开，此时两部分电荷中和，A导体不带电，B导体不带电。
12. 用如图所示装置验证机械能守恒定律，装有遮光条的滑块放置在气垫导轨上的A位置，细线绕过固定在导轨右端的定滑轮，一端与滑块连接、另一端悬吊钩码。测出遮光条的宽度d，滑块与遮光条的总质量M，A到光电门中心距离x。调节气垫导轨水平，由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t。将遮光条通过光电门的平均速度看作滑块中心到达光电门中心点时的瞬时速度。已知钩码的质量为m，当地重力加速度为g。

(1)滑块从A处到达光电门中心处时，m和M组成的系统动能增加量可表示为______，系统的重力势能减少量可表示为______，在误差允许的范围内，若，则可认为系统的机械能守恒。(用题中字母表示)
(2)某同学实验时，保持光电门的位置不变，改变滑块的位置A，测出多组对应的x与t的数值，经过计算发现系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，其原因可能是______。
A．钩码质量太大
B．系统受到空气阻力和绳子与滑轮之间存在摩擦力
C．气垫导轨未完全调水平，左端高于右端
(3)某同学在实验时，发现细绳与导轨不平行(细绳左边稍低于右边)，则该同学重力势能的测量值______真实值。(选填“大于”“小于”“等于”)
【答案】 ①. ②. ③. C ④. 大于
【解析】
【详解】(1)[1]滑块从A处到达光电门中心处时，速度为
m和M组成的系统动能增加量为
[2]系统重力势能减少量可表示为
(2)[3]某同学实验时，保持光电门的位置不变，改变滑块的位置A，测出多组对应的x与t的数值，经过计算发现系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量。
A．由于研究对象是系统，则钩码质量太大不会使系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，故A错误；
B．系统受到空气阻力和绳子与滑轮之间存在摩擦力，则钩码重力势能的减少量有一部分转化为内能，使得系统动能的增加量小于钩码重力势能的减少量，故B错误；
C．气垫导轨未完全调水平，左端高于右端，则滑块的重力势能会减少，使得系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，故C正确。
故选C。
(3)[4]某同学在实验时，发现细绳与导轨不平行(细绳左边稍低于右边)，则A到光电门中心距离x大于钩码实际下落的高度，使得重力势能的测量值大于真实值。
三、解答题(本题共3小题，共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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)
13. 我国提出实施新能源汽车推广计划，推动新能源汽车产业高质量发展，加快建设汽车强国。某新能源汽车质量，发动机的额定输出功率P＝84kW，沿着平直公路行驶时受到阻力的大小恒为车重的0.15倍，g取。
(1)若汽车以额定功率启动，求汽车行驶过程中的最大速度；
(2)若汽车以恒定加速度启动，求匀加速过程所用的时间。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)当牵引力大小等于阻力大小时汽车的速度最大,即
故
(2)根据牛顿第二定律可得
解得
设以恒定加速度加速的最大速度为，则
由可得
14. 如图所示，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，匀强电场的场强，取重力加速度，sin 37°=0.6，cs 37°=0.8，求：
(1)小球的质量m；
(2)若剪断细线，求剪断细线后2s末的速度大小；
(3)若不剪断细线，调整场强大小与方向保持小球静止，求最小场强。

【答案】(1)；(2)；(3)，方向垂直于绳向上
【解析】
【详解】(1)对小球进行受力分析如图所示

则有
，
解得
(2)剪断细线的瞬时，因为小球受重力和电场力合力恒定不变，方向与初始状态绳上力的方向相反，故小球将沿与重力方向夹角为37°的方向做匀加速直线运动。
合力大小：
，
加速度：
2s后的末速度
(3)若不剪断细线，调整场强大小与方向保持小球静止，对小球进行受力分析，作出受力的动态三角形，如图所示

可知，当电场方向垂直于绳向上时，电场力最小，电场强度最小，则有
解得
15. 如图所示，在平面直角坐标系xOy中的第一、二象限内存在匀强电场，其中第一象限内的电场沿y轴负方向；第二象限内的电场沿x轴正方向、电场强度大小为E。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从第二象限内坐标为(-L，L)的M点由静止开始释放，从y轴上的N点进入第一象限，最后从x轴上到原点O距离为2L的P点离开第一象限。不计粒子受到的重力。求：
(1)粒子通过N点时的速度大小v；
(2)第一象限内的电场的电场强度大小Eʹ；
(3)粒子从M点运动到P点的时间t；
(4)粒子从M点运动到P点的过程中电势能的变化量ΔEp。

【答案】(1)；(2)E0；(3)；(4)-2qEL
【解析】
【详解】(1)对粒子在第二象限内运动的过程，根据动能定理有
解得
(2)粒子在第一象限内做类平抛运动，设粒子从点运动到点的时间为，粒子在第一象限内运动的加速度大小为，则根据牛顿第二定律有
根据平抛运动的研究方法，水平方向有
竖直方向有
联立解得
(3)粒子在第二象限内做匀加速直线运动，设加速度大小，有
根据匀变速直线运动的规律有
解得
由(2)可得
又
解得
(4)根据动能定理可知，在粒子从点运动到点的过程中，电场力对粒子做的功
根据功能关系有
解得