福建省福州第二中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷(含答案)

这是一份福建省福州第二中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷(含答案)，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．如图，一电荷量为q的正点电荷位于电场中的A点，受到的电场力为F。若把该点电荷换为电荷量为2q的负点电荷，则A点的电场强度E为( )
A.，方向与F相反B.，方向与F相反
C.，方向与F相同D.，方向与F相同
2．如图，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星。三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为、、，角速度大小分别为、、，周期分别为、、，向心加速度大小分别为、、，则( )
A.B.C.D.
3．如图所示为某一带电粒子从a到b通过一电场区域时速率随时间变化的图像。该带电粒子只受电场力作用，用虚线表示该带电粒子的运动轨迹，则粒子运动轨迹和电场线分布情况可能是( )
A.B.
C.D.
4．如图所示，一质量为m的滑块以初速度从固定于地面的斜面底端A开始冲上斜面，到达某一高度后返回A，斜面与滑块之间有摩擦，代表动能，E代表机械能，代表势能，a代表加速度，x代表路程，t代表时间，下图中能正确反映物理量之间关系的图像是( )
A. B.
C.D.
二、多选题
5．如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为2r，左侧点电荷带电荷量为，右侧点电荷带电荷量为，P、Q两点关于两电荷连线对称。由图可知( )
A.P、Q两点的电场强度相同
B.M点的电场强度大于N点的电场强度
C.若将一试探正电荷由M点静止释放，它将沿电场线运动到P点
D.两点电荷连线的中点处的电场强度为
6．2024年3月20日，长征八号火箭成功发射，将鹊桥二号直接送入预定地月转移轨道。如图所示，鹊桥二号在进入近月点P、远月点A的月球捕获椭圆轨道，开始绕月球飞行。经过多次轨道控制，鹊桥二号最终进入近月点P和远月点B、周期为24小时的环月椭圆轨道。关于鹊桥二号的说法正确的是( )
A.离开火箭时速度大于地球的第三宇宙速度环月轨道
B.在捕获轨道运行的周期大于24小时
C.在捕获轨道上经过P点时，需要点火加速，才可能进入环月轨道
D.经过A点的加速度比经过B点时小
7．如图，光滑绝缘水平面上的两点分别固定两个带等量点电荷，O为AB连线的中点，CD为AB连线的垂直平分线，分别为连线上的点。下列说法正确的是( )
A.如果都带负电，则b点的电场强度方向沿Ob指向C
B.如果M带正电、N带负电，则b点的电场强度方向垂直Ob向右
C.如果M带正电、N带负电，则b点的电场强度小于a点的电场强度
D.如果都带正电，则O点的电场强度大于b点的电场强度
8．如图所示，倾角为30°的斜面体置于粗糙的水平地面上，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的光滑小定滑轮O。现用手托住A，使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB绳平行于斜面，此时物块B静止不动。将A由静止释放，在其下摆到最低点的过程中，斜面体始终保持静止，已知A的质量为m，B的质量为4m。下列判断中正确的是( )
A.小球A速度增加得越来越快B.A和B组成的系统机械能不守恒
C.物块B受到的摩擦力先增大后减小D.地面对斜面体的摩擦力方向一直向右
三、填空题
9．目前我国新能源汽车发展迅猛，其中有一款总质量为2吨，发动机额定功率为的新能源汽车。在水平路面上行驶时，其所受阻力恒定为，则该新能源汽车所能达到的最大速度是___________；若该新能源汽车以恒定功率工作，当行驶速度达到时，此时新能源汽车的加速度是___________。
10．如图，在光滑绝缘的水平面上有三个带电小球，其中A球带正电，电荷量为16Q，B球带负电，电荷量为Q，已知三个小球均处于静止状态，且AB之间的距离为L、则C球带电量为___________，BC距离___________。
11．利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的正极和负极，其装置示意图如右图所示.之间有很强的电场，距B越近，场强__________（填“越大”或“越小”）.B附近的气体分子被电离成为电子和正离子、粉尘吸附电子后被吸附到______（填“A”或“B”）上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中.
四、实验题
12． 图甲是探究向心力大小跟质量、半径、线速度关系的实验装置图。电动机带动转台匀速转动，改变电动机的电压可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间。用一轻质细线将金属块与固定在转台中心的力传感器连接，金属块被约束在转台的回槽中并只能沿半径方向移动且跟转台之间的摩擦力忽略不计。
（1）某同学为了探究向心力跟线速度的关系，需要控制__________和__________两个变量保持不变；
（2）现用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为r，光电计时器读出转动的周期T，则线速度，__________（用题中所给字母表示）；
（3）该同学多次改变转速后，记录了一系列力与对应周期数据，通过数据处理描绘出了图线（图乙），若半径，则金属块的质量__________kg（结果保留2位有效数字）。
13． 某物理兴趣小组利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。
（1）该实验采用的方法是______。（填正确选项前的字母）
A.理想实验法B.控制变量法C.等效替代法
（2）若球质量为m，在位置的偏离竖直方向的夹角为α，则带电体受的库仑力大小为______。
（3）在实验中，同学让两半径为R的小球分别带上和的正电，并使两小球球心相距3R时处于平衡状态，利用公式来计算两球之间的库仑力，你以为该值与第二问的结果相比应该______（选填“偏大”“偏小”或“相等”），理由是：______。
五、计算题
14．2020年6月23日9时43分,我国在西昌卫星发射中心成功发射了第五十五颗北斗导航卫星。假设该卫星在距离地球表面高为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动,地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的体积为，忽略地球自转的影响。求:
（1）地球的平均密度ρ；
（2）该人造卫星绕地球运动的周期T。
15．在匀强电场中相距为的A、B两点固定电荷量均为Q的正电荷，放置在AB中垂线上C点的负电荷恰好能静止，已知负电荷的质量为m、电荷量为q、重力不计，O为AB的中点，。
（1）求匀强电场的电场强度大小和方向；
（2）撤去匀强电场后给负电荷一个合适的速度v，使它恰好能做匀速圆周运动，求v的大小。
16．如图所示，粗糙水平面与竖直面内的光滑半圆形轨道在B点平滑相接，一质量m的小滑块（可视为质点）将弹簧压缩至A点后由静止释放，经过B点后恰好能通过最高点C作平抛运动。已知：导轨半径，小滑块的质量，小滑块与轨道间的动摩擦因数，的长度，重力加速度取。求：
（1）小滑块对圆轨道最低处B点的压力大小；
（2）弹簧压缩至A点时弹簧的弹性势能；
（3）若仅改变的长度L，其他不变，滑块在半圆轨道运动时不脱离轨道，求出L的可能值。
参考答案
1．答案：C
解析：将一电荷量为q的正点电荷位于电场中的A点，受到的电场力为F，则该点的电场强度大小为
方向与正电荷受力方向相同，即与F的方向相同；
根据电场强度的物理意义：电场强度是反映电场本身性质的物理量，仅电场本身决定，与试探电荷无关。可知将该点电荷换为电荷量为2q的负点电荷，A点的场强大小仍然是，方向与F的方向相同。
故选C。
2．答案：B
解析：A为地面上的待发射卫星，C为地球同步卫星，则有
，
由图可知
A.根据万有引力提供向心力
可得
则
可得
故A错误；
B.根据，由于
可知
即
故B正确；
C.根据万有引力提供向心力
可得
可知
又根据可知
则
故C错误；
D.根据万有引力提供向心力
可得
可知
根据可知
则
故D错误。
故选B。
3．答案：D
解析：由图像结合数学知识可知带电粒子加速度减小，带电粒子只受电场力作用，根据牛顿第二定律有，可知，电场强度E减小，电场线越疏的场强越小，可知带电粒子应该从电场线密的地方向电场线疏的地方运动；带电粒子从a到b运动时，轨迹切线方向表速度方向，力指向轨迹的凹侧面，且带电粒子速度减小，所以力和速度夹角成钝角。故ABC错误，D正确。
故选：D。
4．答案：D
解析：A.滑块在斜面上运动过程中，由于存在摩擦力，机械能不断减小，经过同一点时下滑的速度小于上滑的速度，根据速度图象的“面积”等于位移，两个过程的位移大小相等，可知，下滑时间大于上滑时间，所以A错误；
B.由于下滑时间大于上滑时间，故B错误；
C.物块的重力势能
可知重力势能与x之间的关系是线性关系，故C错误；
D.由于物体克服摩擦力做功，其机械能不断减小.克服摩擦力做的功
是位移x的线性函数，所以机械能也是位移的线性函数，故D正确。
故选D。
5．答案：BD
解析：A.电场线的疏密表示电场强弱，电场线的切线方向为电场方向，所以两点的电场强度大小相等，方向不同，A错误;
B.电场线越密集的地方电场强度越大，电场线越稀疏的地方电场强度越小，M点的电场线比N点的电场线密，所以M点的电场强度大于N点的电场强度，B正确;
C.电场线上每一点的切线方向与该点的电场强度方向一致，根据公式
故若将一试探正电荷由M点静止释放，试探正电荷不会沿电场线运动，C错误;
D.左侧点电荷在中点处的电场强度为
方向水平向右;
右侧点电荷在中点处的电场强度为
方向水平向右;
则两点电荷连线的中点处的电场强度为
方向水平向右;
D正确;
故选BD。
6．答案：BD
解析：A.鹊桥二号离开火箭时速度要大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，才能进入环月轨道，A错误；
B.由开普勒第三定律，鹊桥二号在捕获轨道上运行的周期大于在环月轨道上运行的周期，B正确；
C.在P点要由捕获轨道变轨到环月轨道，做近心运动，必须降低速度，经过P点时，需要点火减速，C错误；
D.根据万有引力提供向心力知
解得
则经过A点的加速度比经过B点时小，D正确；
故选BD。
7．答案：BC
解析：A.如果都带负电，根据等量同种电荷电场线分布可知，则b点的电场强度方向沿bO指向O，选项A错误；
B.如果M带正电、N带负电，由叠加可知，则b点的电场强度方向垂直Ob向右，选项B正确；
C.如果M带正电、N带负电，a点的电场强度大于O点的场强，O点的场强大于b点的场强，即b点的电场强度小于a点的电场强度，选项C正确；
D.如果都带正电，则O点的电场强度等于零，小于b点的电场强度，选项D错误。
故选：BC。
8．答案：AD
解析：
9．答案：20；0.5
解析：当达到最大速度时，汽车牵引力和阻力平衡，则根据功率和速度的关系
解得
当速度为16m/s时，汽车的牵引力为
根据牛顿第二定律可得
解得
10．答案：；
解析：B球受力平衡，可知C球带正电，设小球C带电量为q，BC之间距离为r。因为三个小球均静止，所以对B球受力分析有
对C球有
联立解得
11．答案：越大；A
解析：电源的两极分别接在AB上，净电荷一般分布在尖端，所以B处分布电荷较为密集，则距离B越近场强较大，粉尘吸附电子后带负电，在电场力的作用下将会向正极板运动，即向A运动，最后被吸附到A上。
12．答案：（1）质量；半径（2）（3）0.18
解析：（1）某同学为了探究向心力跟线速度的关系，需要控制质量和半径两个变量保持不变；
（2）现用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为r，光电计时器读出转动的周期T，则线速度
（3）根据
由图像可知
解得
13．答案：（1）B（2）（3）偏大；同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于3R，库仑力的实际值小于
解析：（1）该实验采用的方法是控制变量法，故B正确，AC错误；
故选：B。
（2）对球受力分析，受力分析图如图所示：
由平衡条件得：
（3）在实验中，同学让两半径为R的小球分别带上和的正电，并使两小球球心相距3R时处于平衡状态，利用公式来计算两球之间的库仑力，该值与第二问的结果相比应该偏大。理由是：同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于3R，库仑力的实际值小于
14．答案：（1）（2）
解析：（1）在地球表面附近，有
解得
又
，
得
（2）根据万有引力提供向心力，有
解得
又知
所以
15．答案：（1），方向沿CO方向（2）
解析：（1）由几个关系，放置在AB中垂线上C点的负电荷恰好能静止，可知C点的场强为零，则
方向沿CO方向；
（2）撤去匀强电场后，C点的场强方向指向O点，大小为E，则由牛顿第二定律
解得
16．答案：（1）（2）（3）或者
解析：（1）在C点，根据牛顿第二定律有
在B点，根据牛顿第二定律有
小滑块从B至C根据动能定理有
代入数据得
根据牛顿第三定律，小滑块对圆轨道最低处B点的压力大小；
（2）小滑块A至B根据功能关系有
由（1）可得，代入数据得
（3）物块滑上圆轨道，但不越过圆弧，设刚好到达圆弧时，轨道长，刚好到达B点时，轨道长为，则
代入数据解得
故物块滑上圆轨道，但不越过圆弧的条件为：；
依题意，时，刚好不脱离最高点：故物块要在整个圆弧运动要求；
综上所述二种情况有
或者