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上海市南汇中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题（解析版）
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这是一份上海市南汇中学2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题（解析版），共13页。试卷主要包含了 如图所示，强强乘坐速度为0，4cB等内容，欢迎下载使用。
考生注意:
1.试卷满分100分，考试时间60分钟。
2.作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.本卷中重力加速度 g 取10m/s2。
一、单项选择题（1-8题每题3分，9-12题每题4分，共40分）
1. 下列物体的运动，不能在牛顿力学框架下得到解释的是（ ）
A. 中子星B. 人造卫星
C. 飞行的鸟D. 射出的子弹
【答案】A
【解析】
【详解】牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，对微观、高速运动的粒子与中子星等大质量、高密度天体周边的物理现象不适应，可知，即中子星不能在牛顿力学框架下得到解释。
故选A。
2. 下列基本概念与规律中既适用于点电荷产生的静电场也适用于匀强电场的是（ ）
①电场强度② 电场强度③ 电场强度④ 电势差
A. ①③B. ②③C. ②④D. ①④
【答案】D
【解析】
【详解】是电场强度的比值定义式，既适用于点电荷产生的静电场也适用于匀强电场；是匀强电场中电势差与电场强度的关系式，适用于匀强电场，不适用点电荷；是点电荷电场强度的决定式，适用于点电荷，不适用于匀强电场；是电势差的比值定义式，既适用于点电荷产生的静电场也适用于匀强电场。可知，既适用于点电荷产生的静电场也适用于匀强电场的表达式有①④。
故选D。
3. 两个质量相同的物体分别静止放在北京和广州，均随地球一起运动。下列关于这两个物体运动的说法正确的是（ ）
A. 向心力大小相同B. 向心加速度大小相同
C. 角速度大小相同D. 线速度大小相同
【答案】C
【解析】
【详解】两个质量相同的物体分别静止放在北京和广州，均随地球一起运动，因为它们是共轴转动，则角速度大小相等，但它们到地轴的距离不相等，即做圆周运动的半径不同，根据
可知它们的线速度大小不相等，向心加速度大小不相等，向心力大小不相等，C正确，ABD错误。
故选C。
4. 如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是受（ ）
A. 重力、支持力
B. 重力、向心力
C. 重力、支持力、向心力和指向圆心的摩擦力
D. 重力、支持力和指向圆心的摩擦力
【答案】D
【解析】
【详解】物体A受重力、圆盘的支持力和指向圆心的摩擦力，其中的摩擦力充当做圆周运动的向心力。
故选D。
5. 游乐场里有一种旋转飞椅，当飞椅以一定的速度旋转时，坐在飞椅上的游客在水平面内做匀速圆周运动，重力对飞椅（包括游客）做功为，摆线对飞椅（包括游客）的拉力做功，（不计空气阻力）则（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】B
【解析】
【详解】游客在水平面内做匀速圆周运动，游客的高度不变，则重力对飞椅（包括游客）做功为
摆线对飞椅（包括游客）的拉力方向始终与速度方向垂直，则摆线对飞椅（包括游客）的拉力做功
故选B。
6. 如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )
A. 0.4cB. 0.5cC. 0.9cD. 1.0c
【答案】D
【解析】
【详解】根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．所以壮壮观测到该光束的传播速度为c，所以ABC错误，D正确．
7. 下列关于行星绕太阳运动的描述正确的是（ ）
A. 太阳处于椭圆轨道的中心
B. 所有行星在同一椭圆轨道上运动
C. 轨道半长轴越短的行星周期越长
D. 行星从近日点运动到远日点过程中速率逐渐减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．太阳位于椭圆轨道的一个公共焦点上，不是位于椭圆轨道的中点，A错误；
B．所有行星的轨道都是椭圆，但不是位于同一个椭圆轨道上，B错误；
C．根据开普勒第三定律
可知轨道半长轴越短，行星周期越短，C错误；
D．行星从近日点运动到远日点过程中万有引力与速度方向成钝角，所以行星做减速运动，速率逐渐减小，D正确。
故选D。
8. 质量为m、初速度为零的物体，在按不同规律变化的合外力作用下都通过位移x0。下列各种情况中合外力做功最多的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由力做功公式可知W=Fx，则F-x图象中，图象与坐标轴围成的面积表示力F所做的功，由图象可知，C图象中围成的面积最大，所以C中合外力做功最多，故C正确，ABD错误。
故选C。
9. 我国于5月10日成功发射的“天舟六号”是世界上现役的运载能力最强的货运飞船，5月11日“天舟六号”成功与轨道高度350km的空间站对接。假设对接前后空间站轨道高度不变，关于“天舟六号”以及空间站的说法正确的是（ ）
A. “天舟六号”发射速度小于7.9km/sB. 空间站运行过程中其加速度不变
C. 对接前后空间站速率减小D. 对接前后空间站周期不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据第一宇宙速度可知，最小发射速度为7.9km/s，故A错误；
B．空间站在运行过程中做匀速圆周运动，加速度方向时刻在变，故B错误；
CD．对接前后轨道不变，所以速率不变，周期不变，故C错误、D正确
故选D。
10. 一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球过最高点时，杆所受到弹力可以等于零
B. 小球过最高点的最小速度是
C. 小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大
D. 小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小
【答案】A
【解析】
【详解】AB．轻杆可对小球产生向上的支持力，小球经过最高点的速度可以为零，当小球过最高点的速度v＝时，杆所受的弹力等于零，A正确，B错误；
CD．若v＜，则杆在最高点对小球的弹力竖直向上
mg－F＝m
随v增大，F减小；
若v＞，则杆在最高点对小球弹力竖直向下
mg＋F＝m
随v增大，F增大，故CD均错误。
故选A。
11. 可视为质点的游客在蹦极平台末端O点由静止开始下落，到a点时轻质弹性绳恰好伸直，能到达的低位置为b点。弹性绳始终在弹性限度内，不计一切阻力，则游客第一次从a点运动到b点的过程中（ ）
A. 游客的机械能守恒
B. 游客过a点时动能最大
C. 游客的机械能先增大后减小
D. 游客、轻质弹性绳和地球组成的系统机械能守恒
【答案】D
【解析】
【详解】AC．游客第一次从a到b的运动过程中，弹性绳弹力一直对游客做负功，游客的机械能一直减小，故AC错误；
B．游客第一次从a到b的运动过程中，一开始弹力小于游客的重力，游客向下加速运动，当弹力等于游客的重力时，速度达到最大，动能达到最大，之后弹力大于重力，游客向下减速运动，故B错误；
D．游客、轻质弹性绳和地球组成的系统，只有重力和弹力做功，则系统机械能守恒，故D正确。
故选D。
12. 一带负电的粒子在匀强电场中运动，从a点运动到c点的轨迹如图所示。已该粒子运动到b点时速度方向与它所受电场力方向恰好互相垂直。不计粒子的重力，则从a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. a点电势大于b点电势
B. 电场方向竖直向下
C. 粒子的电势能先减小后增加
D. 拉子所受的电场力先做正功后做负功
【答案】A
【解析】
【详解】B．b点为轨迹的最高点，速度方向水平向右，粒子运动到b点时速度方向与它所受电场力方向恰好互相垂直，电场力即为粒子的合力，由于合力方向指向轨迹的内侧，可知，粒子所受电场力方向竖直向下，由于粒子带负电，则电场方向竖直向上，故B错误；
A．结合上述可知，粒子所受电场力方向竖直向下，由于粒子带负电，则电场方向竖直向上，由于沿电场线电势降低，等势线与电场线垂直，可知，a点电势大于b点电势，故A正确；
CD．粒子所受电场力方向竖直向下，根据轨迹可知，电场力先做负功，后做正功，则粒子的电势能先增加后减小，故CD错误；
故选A。
二、填空题（共20分。本大题有5小题，每小题4分，每空格2分。）
13. 真空中有一电场，在电场中的P点放一电荷量为的检验电荷，它受到的电场力为，则P点的场强为________N/C。把检验电荷的电荷盘减小为则P点的电场强度为___________N/C。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1][2]电场中的P点放一电荷量为的检验电荷，它受到的电场力为，则P点的场强为
把检验电荷的电荷盘减小为，由于电场强度只由电场自身决定，所以P点的电场强度仍为。
14. 如图所示，点电荷A和B相距40cm，分别带正电和负电，电荷量分别为4Q和-Q。在A、B连线上。引入点电荷C。此时三个点电荷恰好在彼此的静电力作用下处于平衡状态，则电荷C电荷量大小为_______，它应放在___________（选填“A和B之间”，“A的右侧”，“B的左侧”，“A的右侧及B的左侧”）处。
【答案】 ①. 4Q ②. B的左侧
【解析】
【详解】[1][2]当三个电荷都处于平衡时满足“两同夹异”、“两大夹小”则C一定是放在B的左侧且带正电，设距离电荷B左侧为x，则满足
解得
x=40cm
QC=4Q
即电荷C电荷量大小为4Q，它应放在B的左侧处。
15. 如图为_____________扭秤实验，该实验验证了万有引力定律，在物理量测量中所使用科学方法是_____________。
【答案】 ①. 卡文迪许 ②. 微小量放大
【解析】
【详解】[1][2]如图为卡文迪许扭秤实验，该实验验证了万有引力定律，卡文迪什的扭秤实验中将微小量转化为较大的、方便观察的物理量，用到了放大思想，即所使用的科学方法是微小量放大法。
16. 若将一个电量为2.0×10－10C的正电荷，从零电势点移到电场中M点要克服电场力做功8.0×10－9J，则M点的电势是_______V；若再将该电荷从M点移到电场中的N点，电场力做功1.8×10－8J，则M、N两点间的电势差UMN ＝_______V。
【答案】 ①. 40 V ②. 90 V
【解析】
【详解】[1]设因为电荷是从零电势O点开始移动的，所以
解得
[2]MN两点电势差为
17. 一台起重机以2.1×N的牵引力将质量m＝200kg的货物由静止开始竖直向上匀加速提升，如果起重机的额定功率＝5×W。则货物做匀加速运动的时间为________s；若起重机达到额定功率后，始终保持该功率运行，最终将以______m/s的速度匀速上升。（保留到小数点后一位）
【答案】 ①. 4.8 ②. 2.5
【解析】
【详解】[1]货物做匀加速运动达到额定功率时的速度为
货物的加速度
解得
a=0.5m/s2
可得货物做匀加速运动的时间为
[2]当牵引力等于货物的重力时速度最大，此时最大速度为
三、综合题（共40分）注意∶在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
18. 某同学设计了如图（a）所示的装置来研究机械能是否守恒。轻质细线的上端固定在O点，下端连接圆柱形的摆锤P，在摆锤摆动的路径上，固定了四个完全相同的光电门传感器A、B、C、D。实验时，分别测出四个光电门到悬点O的高度差、、、，从某一高度释放摆，利用光电门测出摆锤经过四个光电门的速度。（已知重力加速度为g）
（1）利用光电门测量摆锤P的速度时，可以将______________作为挡光片宽度。若摆锤直径的测量值比实际值小，则摆锤动能的测量比实际值____________（选填“大”。“小”或“不变”）。
（2）另一同学在得到摆锤经过四个光电门的速度v和光电门距离悬点O的高度差h后，作出如图（b）所示的图线。若摆锤摆动过程中机械能守恒，则该直线的斜率为___________。
（3）该同学经过多次实验，发现摆锤在A、B、C、D四点的机械能总是依次的略微减小，你认为可能的原因是___________________________。
【答案】（1） ①. 摆锤的直径 ②. 小
（2）
（3）摆锤在运动的过程中受到空气阻力的影响
【解析】
【小问1详解】
[1][2]用光电门测量速度是利用挡光片的宽度和挡光时间的比值得到的，故利用光电门测量摆锤P的速度时，可以将摆锤的直径作为挡光片的宽度；若摆锤直径d的测量值比实际值小，根据
可知此时测得的摆锤的速度偏小，则摆锤动能的测量值比实际值小。
【小问2详解】
设摆锤释放时距O点的距离为，初速度为，摆动过程中根据机械能守恒得
整理可得
可知若摆锤摆动过程中机械能守恒，则图线的斜率为。
【小问3详解】
该同学经过多次实验，发现摆锤在A、B、C、D点的机械能总是依次的略微减小，可能的原因是：摆锤在运动的过程中受到空气阻力的影响。
19. 如图所示，一长为L的细线上端固定，下端拴一质量为m的带正电小球，将它置于一水平向右的电场强度为E的匀强电场中，当细线与竖直方向偏角为θ时，小球处于平衡状态，试问∶
（1）画出小球的受力分析图；
（2）小球的带电荷量q；
（3）若改变电场方向仍保证小球在该位置平衡，则场强最小为多少？电场的方向如何？（用θ、E表示）
【答案】（1）；（2）；（3）；方向与水平方向夹角为
【解析】
【详解】（1）以小球为研究对象，作出力图如图；
（2）根据平衡条件得：
qE=mgtanθ
得到
（3）当电场力方向与细绳方向垂直时，电场力最小，则场强最小，此时
解得
方向与水平方向夹角为。
20. 如图所示，高为h=10m的光滑斜面AB，倾角为θ=30°，底端与水平面BD相连，假设经过B点时无机械能损失，在水平面末端的墙上固定一轻弹簧，水平面BC段粗糙，长度为20m，物块与水平面之间的动摩擦因数，水平面CD段光滑，且等于弹簧原长，质量为m=1kg的物块，由斜面顶端A点静止下滑（物块可看成质点），g=10m/s2，求∶
（1）物块第一次运动到C处的速率；（保留到小数点后两位）
（2）弹簧被压缩具有的最大弹性势能；
（3）物块第一次回到最高点，是在A点的 （选填“上方”、“下方”或“原位置”）
（4）物块最后停在 段（选填“AB”、“BC”或“CD”）；
（5）物块在BC段上运动的总路程。
【答案】（1）；（2）60J；（3）下方；（4）BC；（5）50m
【解析】
【详解】（1）物块第一次运动到C处，根据动能定理有
解得
（2）根据能量守恒定律有
结合上述解得
（3）水平面BC段粗糙，由于摩擦生热，导致总机械能减小，可知，物块第一次回到最高点，是在A点的下方。
（4）根据能量转化与守恒可知，总机械能最终全部转化摩擦生热，可知，物块最后停在BC段。
（5）结合上述有
解得
考生注意:
1.试卷满分100分，考试时间60分钟。
2.作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.本卷中重力加速度 g 取10m/s2。
一、单项选择题（1-8题每题3分，9-12题每题4分，共40分）
1. 下列物体的运动，不能在牛顿力学框架下得到解释的是（ ）
A. 中子星B. 人造卫星
C. 飞行的鸟D. 射出的子弹
【答案】A
【解析】
【详解】牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，对微观、高速运动的粒子与中子星等大质量、高密度天体周边的物理现象不适应，可知，即中子星不能在牛顿力学框架下得到解释。
故选A。
2. 下列基本概念与规律中既适用于点电荷产生的静电场也适用于匀强电场的是（ ）
①电场强度② 电场强度③ 电场强度④ 电势差
A. ①③B. ②③C. ②④D. ①④
【答案】D
【解析】
【详解】是电场强度的比值定义式，既适用于点电荷产生的静电场也适用于匀强电场；是匀强电场中电势差与电场强度的关系式，适用于匀强电场，不适用点电荷；是点电荷电场强度的决定式，适用于点电荷，不适用于匀强电场；是电势差的比值定义式，既适用于点电荷产生的静电场也适用于匀强电场。可知，既适用于点电荷产生的静电场也适用于匀强电场的表达式有①④。
故选D。
3. 两个质量相同的物体分别静止放在北京和广州，均随地球一起运动。下列关于这两个物体运动的说法正确的是（ ）
A. 向心力大小相同B. 向心加速度大小相同
C. 角速度大小相同D. 线速度大小相同
【答案】C
【解析】
【详解】两个质量相同的物体分别静止放在北京和广州，均随地球一起运动，因为它们是共轴转动，则角速度大小相等，但它们到地轴的距离不相等，即做圆周运动的半径不同，根据
可知它们的线速度大小不相等，向心加速度大小不相等，向心力大小不相等，C正确，ABD错误。
故选C。
4. 如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是受（ ）
A. 重力、支持力
B. 重力、向心力
C. 重力、支持力、向心力和指向圆心的摩擦力
D. 重力、支持力和指向圆心的摩擦力
【答案】D
【解析】
【详解】物体A受重力、圆盘的支持力和指向圆心的摩擦力，其中的摩擦力充当做圆周运动的向心力。
故选D。
5. 游乐场里有一种旋转飞椅，当飞椅以一定的速度旋转时，坐在飞椅上的游客在水平面内做匀速圆周运动，重力对飞椅（包括游客）做功为，摆线对飞椅（包括游客）的拉力做功，（不计空气阻力）则（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】B
【解析】
【详解】游客在水平面内做匀速圆周运动，游客的高度不变，则重力对飞椅（包括游客）做功为
摆线对飞椅（包括游客）的拉力方向始终与速度方向垂直，则摆线对飞椅（包括游客）的拉力做功
故选B。
6. 如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )
A. 0.4cB. 0.5cC. 0.9cD. 1.0c
【答案】D
【解析】
【详解】根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．所以壮壮观测到该光束的传播速度为c，所以ABC错误，D正确．
7. 下列关于行星绕太阳运动的描述正确的是（ ）
A. 太阳处于椭圆轨道的中心
B. 所有行星在同一椭圆轨道上运动
C. 轨道半长轴越短的行星周期越长
D. 行星从近日点运动到远日点过程中速率逐渐减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．太阳位于椭圆轨道的一个公共焦点上，不是位于椭圆轨道的中点，A错误；
B．所有行星的轨道都是椭圆，但不是位于同一个椭圆轨道上，B错误；
C．根据开普勒第三定律
可知轨道半长轴越短，行星周期越短，C错误；
D．行星从近日点运动到远日点过程中万有引力与速度方向成钝角，所以行星做减速运动，速率逐渐减小，D正确。
故选D。
8. 质量为m、初速度为零的物体，在按不同规律变化的合外力作用下都通过位移x0。下列各种情况中合外力做功最多的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由力做功公式可知W=Fx，则F-x图象中，图象与坐标轴围成的面积表示力F所做的功，由图象可知，C图象中围成的面积最大，所以C中合外力做功最多，故C正确，ABD错误。
故选C。
9. 我国于5月10日成功发射的“天舟六号”是世界上现役的运载能力最强的货运飞船，5月11日“天舟六号”成功与轨道高度350km的空间站对接。假设对接前后空间站轨道高度不变，关于“天舟六号”以及空间站的说法正确的是（ ）
A. “天舟六号”发射速度小于7.9km/sB. 空间站运行过程中其加速度不变
C. 对接前后空间站速率减小D. 对接前后空间站周期不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据第一宇宙速度可知，最小发射速度为7.9km/s，故A错误；
B．空间站在运行过程中做匀速圆周运动，加速度方向时刻在变，故B错误；
CD．对接前后轨道不变，所以速率不变，周期不变，故C错误、D正确
故选D。
10. 一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球过最高点时，杆所受到弹力可以等于零
B. 小球过最高点的最小速度是
C. 小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大
D. 小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小
【答案】A
【解析】
【详解】AB．轻杆可对小球产生向上的支持力，小球经过最高点的速度可以为零，当小球过最高点的速度v＝时，杆所受的弹力等于零，A正确，B错误；
CD．若v＜，则杆在最高点对小球的弹力竖直向上
mg－F＝m
随v增大，F减小；
若v＞，则杆在最高点对小球弹力竖直向下
mg＋F＝m
随v增大，F增大，故CD均错误。
故选A。
11. 可视为质点的游客在蹦极平台末端O点由静止开始下落，到a点时轻质弹性绳恰好伸直，能到达的低位置为b点。弹性绳始终在弹性限度内，不计一切阻力，则游客第一次从a点运动到b点的过程中（ ）
A. 游客的机械能守恒
B. 游客过a点时动能最大
C. 游客的机械能先增大后减小
D. 游客、轻质弹性绳和地球组成的系统机械能守恒
【答案】D
【解析】
【详解】AC．游客第一次从a到b的运动过程中，弹性绳弹力一直对游客做负功，游客的机械能一直减小，故AC错误；
B．游客第一次从a到b的运动过程中，一开始弹力小于游客的重力，游客向下加速运动，当弹力等于游客的重力时，速度达到最大，动能达到最大，之后弹力大于重力，游客向下减速运动，故B错误；
D．游客、轻质弹性绳和地球组成的系统，只有重力和弹力做功，则系统机械能守恒，故D正确。
故选D。
12. 一带负电的粒子在匀强电场中运动，从a点运动到c点的轨迹如图所示。已该粒子运动到b点时速度方向与它所受电场力方向恰好互相垂直。不计粒子的重力，则从a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. a点电势大于b点电势
B. 电场方向竖直向下
C. 粒子的电势能先减小后增加
D. 拉子所受的电场力先做正功后做负功
【答案】A
【解析】
【详解】B．b点为轨迹的最高点，速度方向水平向右，粒子运动到b点时速度方向与它所受电场力方向恰好互相垂直，电场力即为粒子的合力，由于合力方向指向轨迹的内侧，可知，粒子所受电场力方向竖直向下，由于粒子带负电，则电场方向竖直向上，故B错误；
A．结合上述可知，粒子所受电场力方向竖直向下，由于粒子带负电，则电场方向竖直向上，由于沿电场线电势降低，等势线与电场线垂直，可知，a点电势大于b点电势，故A正确；
CD．粒子所受电场力方向竖直向下，根据轨迹可知，电场力先做负功，后做正功，则粒子的电势能先增加后减小，故CD错误；
故选A。
二、填空题（共20分。本大题有5小题，每小题4分，每空格2分。）
13. 真空中有一电场，在电场中的P点放一电荷量为的检验电荷，它受到的电场力为，则P点的场强为________N/C。把检验电荷的电荷盘减小为则P点的电场强度为___________N/C。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1][2]电场中的P点放一电荷量为的检验电荷，它受到的电场力为，则P点的场强为
把检验电荷的电荷盘减小为，由于电场强度只由电场自身决定，所以P点的电场强度仍为。
14. 如图所示，点电荷A和B相距40cm，分别带正电和负电，电荷量分别为4Q和-Q。在A、B连线上。引入点电荷C。此时三个点电荷恰好在彼此的静电力作用下处于平衡状态，则电荷C电荷量大小为_______，它应放在___________（选填“A和B之间”，“A的右侧”，“B的左侧”，“A的右侧及B的左侧”）处。
【答案】 ①. 4Q ②. B的左侧
【解析】
【详解】[1][2]当三个电荷都处于平衡时满足“两同夹异”、“两大夹小”则C一定是放在B的左侧且带正电，设距离电荷B左侧为x，则满足
解得
x=40cm
QC=4Q
即电荷C电荷量大小为4Q，它应放在B的左侧处。
15. 如图为_____________扭秤实验，该实验验证了万有引力定律，在物理量测量中所使用科学方法是_____________。
【答案】 ①. 卡文迪许 ②. 微小量放大
【解析】
【详解】[1][2]如图为卡文迪许扭秤实验，该实验验证了万有引力定律，卡文迪什的扭秤实验中将微小量转化为较大的、方便观察的物理量，用到了放大思想，即所使用的科学方法是微小量放大法。
16. 若将一个电量为2.0×10－10C的正电荷，从零电势点移到电场中M点要克服电场力做功8.0×10－9J，则M点的电势是_______V；若再将该电荷从M点移到电场中的N点，电场力做功1.8×10－8J，则M、N两点间的电势差UMN ＝_______V。
【答案】 ①. 40 V ②. 90 V
【解析】
【详解】[1]设因为电荷是从零电势O点开始移动的，所以
解得
[2]MN两点电势差为
17. 一台起重机以2.1×N的牵引力将质量m＝200kg的货物由静止开始竖直向上匀加速提升，如果起重机的额定功率＝5×W。则货物做匀加速运动的时间为________s；若起重机达到额定功率后，始终保持该功率运行，最终将以______m/s的速度匀速上升。（保留到小数点后一位）
【答案】 ①. 4.8 ②. 2.5
【解析】
【详解】[1]货物做匀加速运动达到额定功率时的速度为
货物的加速度
解得
a=0.5m/s2
可得货物做匀加速运动的时间为
[2]当牵引力等于货物的重力时速度最大，此时最大速度为
三、综合题（共40分）注意∶在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
18. 某同学设计了如图（a）所示的装置来研究机械能是否守恒。轻质细线的上端固定在O点，下端连接圆柱形的摆锤P，在摆锤摆动的路径上，固定了四个完全相同的光电门传感器A、B、C、D。实验时，分别测出四个光电门到悬点O的高度差、、、，从某一高度释放摆，利用光电门测出摆锤经过四个光电门的速度。（已知重力加速度为g）
（1）利用光电门测量摆锤P的速度时，可以将______________作为挡光片宽度。若摆锤直径的测量值比实际值小，则摆锤动能的测量比实际值____________（选填“大”。“小”或“不变”）。
（2）另一同学在得到摆锤经过四个光电门的速度v和光电门距离悬点O的高度差h后，作出如图（b）所示的图线。若摆锤摆动过程中机械能守恒，则该直线的斜率为___________。
（3）该同学经过多次实验，发现摆锤在A、B、C、D四点的机械能总是依次的略微减小，你认为可能的原因是___________________________。
【答案】（1） ①. 摆锤的直径 ②. 小
（2）
（3）摆锤在运动的过程中受到空气阻力的影响
【解析】
【小问1详解】
[1][2]用光电门测量速度是利用挡光片的宽度和挡光时间的比值得到的，故利用光电门测量摆锤P的速度时，可以将摆锤的直径作为挡光片的宽度；若摆锤直径d的测量值比实际值小，根据
可知此时测得的摆锤的速度偏小，则摆锤动能的测量值比实际值小。
【小问2详解】
设摆锤释放时距O点的距离为，初速度为，摆动过程中根据机械能守恒得
整理可得
可知若摆锤摆动过程中机械能守恒，则图线的斜率为。
【小问3详解】
该同学经过多次实验，发现摆锤在A、B、C、D点的机械能总是依次的略微减小，可能的原因是：摆锤在运动的过程中受到空气阻力的影响。
19. 如图所示，一长为L的细线上端固定，下端拴一质量为m的带正电小球，将它置于一水平向右的电场强度为E的匀强电场中，当细线与竖直方向偏角为θ时，小球处于平衡状态，试问∶
（1）画出小球的受力分析图；
（2）小球的带电荷量q；
（3）若改变电场方向仍保证小球在该位置平衡，则场强最小为多少？电场的方向如何？（用θ、E表示）
【答案】（1）；（2）；（3）；方向与水平方向夹角为
【解析】
【详解】（1）以小球为研究对象，作出力图如图；
（2）根据平衡条件得：
qE=mgtanθ
得到
（3）当电场力方向与细绳方向垂直时，电场力最小，则场强最小，此时
解得
方向与水平方向夹角为。
20. 如图所示，高为h=10m的光滑斜面AB，倾角为θ=30°，底端与水平面BD相连，假设经过B点时无机械能损失，在水平面末端的墙上固定一轻弹簧，水平面BC段粗糙，长度为20m，物块与水平面之间的动摩擦因数，水平面CD段光滑，且等于弹簧原长，质量为m=1kg的物块，由斜面顶端A点静止下滑（物块可看成质点），g=10m/s2，求∶
（1）物块第一次运动到C处的速率；（保留到小数点后两位）
（2）弹簧被压缩具有的最大弹性势能；
（3）物块第一次回到最高点，是在A点的 （选填“上方”、“下方”或“原位置”）
（4）物块最后停在 段（选填“AB”、“BC”或“CD”）；
（5）物块在BC段上运动的总路程。
【答案】（1）；（2）60J；（3）下方；（4）BC；（5）50m
【解析】
【详解】（1）物块第一次运动到C处，根据动能定理有
解得
（2）根据能量守恒定律有
结合上述解得
（3）水平面BC段粗糙，由于摩擦生热，导致总机械能减小，可知，物块第一次回到最高点，是在A点的下方。
（4）根据能量转化与守恒可知，总机械能最终全部转化摩擦生热，可知，物块最后停在BC段。
（5）结合上述有
解得
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