江苏省盐城市阜宁县（部分校）2023-2024学年高一下学期期中（A卷）物理试卷（解析版）

这是一份江苏省盐城市阜宁县（部分校）2023-2024学年高一下学期期中（A卷）物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个正确选项）
1. 关于元电荷、电荷与电荷守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A. 元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的
B. 元电荷是指电子，电量等于电子的电量，体积很小的带电体是指点电荷
C. 单个物体所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律指带电体和外界没有电荷交换
D. 利用静电感应可使任何物体带电，质子和电子所带电荷量相等，比荷也相等
【答案】A
【解析】A．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的，这是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，故A正确；
B．元电荷是带电量的最小单元，大小等于电子的电量，但不是电子，当两个带电体的形状和大小对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，所以体积很小的带电体未必就是点电荷，故B错误；
C．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换，故C错误；
D．静电感应不能使绝缘体带电，电子和质子所带电荷量相等，但它们的质量不相等，比荷不相等，故D错误。
故选A。
2. 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知：
A. 太阳位于木星运行轨道的中心
B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D. 相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
【答案】C
【解析】太阳位于木星运行轨道的焦点位置，选项A错误；根据开普勒行星运动第二定律可知，木星和火星绕太阳运行速度的大小不是始终相等，离太阳较近点速度较大，较远点的速度较小，选项B错误；根据开普勒行星运动第三定律可知， 木星与火星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，选项C正确；根据开普勒行星运动第二定律可知，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积相等，但是不等于木星与太阳连线扫过面积，选项D错误；故选C.
3. 两个质点之间万有引力的大小为F，如果将这两个质点之间的距离变为原来的3倍，两个质点的质量都变为原来的2倍，那么它们之间万有引力的大小变为（ ）
A B. C. D.
【答案】B
【解析】设原来两质点的质量分别为、，距离为，则两个质点之间万有引力的大小为
如果将这两个质点之间的距离变为原来的3倍，两个质点的质量都变为原来的2倍，那么它们之间万有引力的大小变为
故选B。
4. 质量为m的足球在地面1的位置以速度被踢出后，以速度落到地面3的位置，飞行轨迹如图所示。足球在空中达到最高点2的速度为，高度为h，重力加速度为g，空气阻力不可忽略，则下列说法中正确的是（ ）

A. 足球由位置1到位置2，重力做功
B. 足球由位置1到位置2，空气阻力做功为
C. 足球由位置2到位置3，合力做功为
D. 足球在地面上时，踢力对足球做功为
【答案】BC
【解析】A．足球由位置1到位置2重力做的功为
故A错误；
B．足球由位置1到位置2，根据动能定理可知
则空气阻力做的功为
故B正确；
C．足球由位置2到位置3，根据动能定理可知合力做的功为
故C正确；
D．足球在地面上时，踢力对足球做的功为
故D错误。
故选BC。
5. 如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO＇的距离为l，b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（ ）

A. b一定比a后开始滑动
B. a、b所受的摩擦力始终相等
C. 时b相对圆盘未发生相对滑动
D. 当时，a所受摩擦力的大小为
【答案】C
【解析】A．当a恰好发生滑动时，最大静摩擦力提供向心力
解得
当b恰好发生滑动时，最大静摩擦力提供向心力
解得
由上可知，b恰好发生相对滑动时的角速度更小，即b先发生滑动，故A错误；
B．当角速度为时，a，b均未发生相对滑动，静摩擦力提供向心力
此时，a，b所受摩擦力不同，故B错误；
C．b恰好发生相对滑动的角速度
故C正确；
D．当时，a尚未发生滑动，所受摩擦力的大小为
故D错误。
故选C。
6. 如图所示，a、b、c为三颗人造地球卫星，其中a为地球同步卫星，b、c在同一轨道上，三颗卫星的轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是（ ）
A. 卫星a的运行周期大于卫星b的运行周期
B. 卫星b的运行速度可能大于7.9km/s
C. 卫星b加速即可追上前面的卫星c
D. 卫星a在运行时有可能经过阜宁县的正上方
【答案】A
【解析】A．根据万有引力提供向心力有
所以
则轨道半径越大，周期越大，所以a的运行周期大于卫星b的运行周期，故A正确；
B．第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度，当卫星的轨道半径等于地球半径时，环绕速度等于第一宇宙速度，所以b的速度应小于第一宇宙速度7.9km/s，故B错误；
C．卫星b加速后需要的向心力增大，大于万有引力，所以卫星将做离心运动，不能追上前面的卫星c，故C错误；
D．a为地球同步卫星，在赤道的正上方，不可能经过阜宁县的正上方，故D错误。
故选A。
7. 如图为小明玩橡皮筋球的瞬间，小球正在向上运动，手正在向下运动，橡皮筋处于绷紧状态。此后橡皮筋在恢复原长的过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 小球动能一直增加
B. 小球机械能一直增加
C. 小球一直处于超重状态
D. 橡皮筋的弹性势能完全转化为小球的动能
【答案】B
【解析】AC．小球正在向上运动，此后橡皮筋在恢复原长的过程中，当橡皮筋弹力大于小球重力时，小球向上做加速运动，小球处于超重状态，小球动能增加；当橡皮筋弹力小于小球重力时，小球向上做减速运动，小球处于失重状态，小球动能减少；故AC错误；
BD．小球正在向上运动，此后橡皮筋在恢复原长的过程中，橡皮筋弹力对小球一直做正功，则小球的机械能一直增加，橡皮筋的弹性势能转化为小球的机械能，故B正确，D错误。
故选B。
8. 如图，北斗导航卫星的发射需要经过几次变轨，例如某次变轨，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在2处变轨进入圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点.忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（ ）
A. 该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处减速
B. 该卫星从轨道1到轨道2再到轨道3，机械能逐渐减小
C. 该卫星在轨道3的动能大于在轨道1的动能
D. 该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上Q点的加速度
【答案】D
【解析】A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处加速，做离心运动，故A错误；
B．该卫星在从轨道1到轨道2需要点火加速，则机械能增加，从轨道2再到轨道3，又需要点火加速，机械能增加，故该卫星在轨道从轨道1到轨道2再到轨道3，机械能逐渐增加，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力
可得
因为该卫星在轨道3的半径大于在轨道1的半径，所以该卫星在轨道3的速度小于在轨道1的速度，则卫星在轨道3的动能小于在轨道1的动能，故C错误；
D．根据
可知，该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上Q点的加速度，故D正确。
故选D。
9. 如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐在某一平面一起转动且相对罐壁静止，此时小物块的摩擦力恰好为0，重力加速度为g。该平面离陶罐底的距离h为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】物块的受力情况如图所示

由牛顿第二定律得
解得
则物块做圆周运动的平面离陶罐底的距离为
故选D。
10. 机动车检测站进行车辆尾气检测的原理如下：车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚筒上，可使车轮在原地转动，然后把检测传感器放入尾气出口，操作员将车轮加速一段时间，在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数。现有如下简化图：前车轮内轮A的半径为，前车轮外轮B的半径为，滚筒C的半径为，已知，车轮与滚筒间不打滑，当车轮以恒定速度转动时，下列说法正确的是（ ）
A. A、B轮和滚筒C的角速度大小之比为5∶5∶3
B. A、B轮和滚筒C边缘的线速度大小之比为3∶5∶5
C. A、B轮和滚筒C边缘的向心加速度大小之比为3∶15∶25
D. A、B轮和滚筒C的周期之比为5∶3∶3
【答案】C
【解析】A．A、B 为同轴转动，所以
B、C的线速度大小相同，根据
可知
故A、B轮和滚筒C的角速度大小之比为3：3：5，故A错误；
B．根据
可得
B、C的线速度大小相同，故A、B轮和滚筒C边缘的线速度大小之比为1：5：5，故B错误；
C．根据
可得A、B轮和滚筒C边缘的向心加速度大小之比为3∶15∶25，故C正确；
D．根据
周期与角速度成反比，故A、B轮和滚筒C的周期之比为5∶5∶3，故D错误。
故选C。
11. 如图所示，质量为的物体静止在水平光滑的平台上，系在物体上的水平轻绳跨过光滑的定滑轮，由地面上的人以速度水平向右匀速拉动，设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向的夹角处，在此过程中人的拉力对物体所做的功为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】将人的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度大小等于物体的速度大小，则
根据动能定理
故选B。
二、非选择题（本题共5小题，共56分，其中第13~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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。）
12. 利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）除图示器材外，下列器材中，一定需要的是________；
A. 直流电源（12V）B. 交流电源（220V，50Hz）
C. 天平及砝码D. 刻度尺
E. 导线
（2）打点计时器打出的一条纸带（如图2）的O点（图中未标出）时，重锤开始下落，纸带的_________（填“O”或“C”，用字母表示）端与重物相连。
（3）a、b、c是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的零刻线与O点对齐，a、b、c三个点所对刻度。打点计时器在打出b点时重锤下落的高度________cm，下落的速度为________m/s（计算结果保留3位有效数字）。
（4）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，再释放连接重锤的纸带
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
（5）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，那么本实验的图像应是下图中的________；若先释放纸带，后接通电源图像应是下图中的________；若阻力不可忽略，且速度越大，阻力越大，那么v²-h图像应是下图中的________；
A．B．C．
D．E．
【答案】（1）BDE （2）O （3）19.30 1.95 （4）ABD
（5）A C D
【解析】
【小问1详解】
除图示器材外，电火花打点计时器需要用导线连接交流电源（220V，50Hz）；需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离；本实验验证机械能守恒的表达式中质量可以约掉，所以不需要天平测质量。
故选BDE。
【小问2详解】
由题意可知，重锤在下落的过程中速度越来越大，在相等的时间内运动的位移越来越大，故纸带的O端与重物相连。
【小问3详解】
由图可知打点计时器在打出b点时锤下落的高度为
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打点计时器在打出b点时重锤下落的速度为
【小问4详解】
A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，故A正确；
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连接重锤的纸带，故B正确；
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，不能用公式计算，因为这样做相当于用机械能守恒验证机械能守恒，失去了验证机械能守恒的意义，故C错误；
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，故D正确。
故选ABD。
【小问5详解】
若忽略阻力因素，重锤下落过程中只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得
整理得
则实验的图像应该过原点的倾斜直线。
故选A。
若先释放纸带，后接通电源，则当时，速度大于0，即O点已经有了一定初速度，实验的图像应该是不过原点且与纵坐标有交点的倾斜直线。
故选C。
若实验中重锤所受阻力不可忽略，根据动能定理有
整理得
当速度越大，阻力会越大，故在图像中图线斜率会逐渐减小。
故选D。
13. 绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长L=80cm，求：（g=10m/s2）
（1）最高点水不流出的最小速率；
（2）水在最高点速率v=4m/s时，水对桶底的压力。
【答案】（1）；（2）5N，方向竖直向上
【解析】（1）在最高点
最小速率
=
（2）以桶中的水为研究对象，设桶对水的压力为F，由牛顿第二定律得，在最高点
得
=5N
根据牛顿第三定律有水对桶底的压力
方向竖直向上。
14. 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，地球自转较慢可以忽略不计时，地表处的万有引力约等于重力，这些理论关系对于其它星体也成立．若已知某星球的质量为M、半径为R，在星球表面某一高度处自由下落一重物，经过t时间落到星表面，不计星球自转和空气阻力，引力常量为G．试求：
（1）该星球的第一宇宙速度v；
（2）物体自由下落的高度h．
【答案】（1）（2）
【解析】试题分析：（1）由得
（2）设星球表面重力加速度为g，则有
考点：万有引力定律的应用
点评：解决此类问题的统一思路是万有引力等向心力，在星球表面万有引力等重力．如果有自由落体运动还要用到求重力加速度g．
15. —辆汽车在平直的路面上行驶，已知该汽车发动机的额定功率为P额=100kW，汽车的总质量为m=1×104kg，运动过程中汽车所受的摩擦力恒为自身重力的，重力加速度g=10m/s2。
（1）求该汽车能达到的最大速度；
（2）若该汽车保持大小恒为0.5m/s2加速度由静止开始启动，则匀加速运动的时间最长为多大?
（3）若该汽车保持100kW的额定功率不变由静止开始启动，当该汽车的加速度为2m/s2时，汽车的速度是多大?
【答案】（1）10m/s；（2）s；（3）m/s
【解析】（1）汽车在行驶过程中达到最大速度时牵引力F等于阻力f，则有
F=f=0.1mg
P额=Fvm
解得
vm=10 m/s；
（2）汽车由静止开始做匀加速直线运动，设末速度为v1，这一过程能维持时间为t，则有
F-f=ma
P额=Fv1
v1=at
代入数据解得
t=s
（3）根据牛顿第二定律可知
联立解得
16. 如图所示，光滑的曲面与水平面在O点相切，水平面与一足够长的传送带在P点平滑连接，传送带与水平方向的夹角θ=30°，皮带轮逆时针转动、速率v=3m/s。一质量为m=1kg、可视为质点的物块A自曲面上高h=0.9m处由静止释放，经过O点进入水平面向右运动，OP长L=1m。已知A与OP段间的动摩擦因数μ1=0.1，与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)A第一次经过O点时的速度大小v0；
(2)A第一次自P点上滑的最大位移x；
(3)A从P点向上至第一次返回的过程中，物块与传送带之间由于摩擦而产生的热量Q。
【答案】(1)m/s；(2)0.8m；(3)12.25J
【解析】 (1)设物块第一次达到O点的速度为v0，物块A第一次到O点的过程中，由动能定理得
代入数据，解得
m/s
(2)设A第一次到P点的速度为v1，则有
代入数据，解得
v1=4m/s
A沿传送带向上匀减速运动直至速度为零，加速度大小设为a，由牛顿第二定律得
解得
a=10m/s2
当A的速度为零时，上滑位移最大，由运动学公式得
代入数据解得
t1=0.4s
x1=0.8m
(3)A第一次在传送带上到达最高点过程，传送带的位移xD为
传送带向下运动，物块向上运动，所以此过程相对位移为
A到最高点后又向下加速，加速度仍为a，物块与传送带速相同时，有
v=at2
解得
t2=0.3s
A的位移为
解得
x2=0.45m＜0.8m
即物体与传送带共速后匀速运动至P点，返回过程物与带的相对位移
全过程生热=12.25J