杭州重点高中学校2022-2023学年高一下学期期中考试
物理试卷
一、单项选择选择题（每个题目只有一个选项是正确的，多选、错选、漏选都不得分，共13小题，1-10题每题3分，11-13题每题4分，共42分）
1．在国际单位制中，力学的三个基本单位是（ ）
A．kg、m、s B．N、m、s C．g、m、s D．N、kg、m
2．为研究自由运动规律，一位同学从学校五楼同一位置先后无初速释放两块小石子，不计空气作用力。两块小石子均在空中运动时，则它俩之间的（ ）
A．距离保持不变 B．距离越来越大
C．速度之差越来越小 D．速度之差越来越大
3．某同学站在自动扶梯的水平粗糙踏板上，随扶梯一起斜向上做匀速直线运动，如图所示。该同学所受力的个数为（ ）
A．2 B．3
C．4 D．5
4．用手掌托着智能手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向，取重力加速度g＝10m/s2。由此可判断出（ ）
A．手机一直未离开过手掌
B．手机在t1时刻运动到最高点
C．手机在t2时刻改变运动方向
D．手机在t1～t3时间内，受到的支持力一直减小
5．某同学玩飞镖游戏，先后将两只飞镖a、b由同一位置水平投出，飞镖打在竖直靶上的状态如图所示。以下关于飞镖投出时的初速度va和vb判断正确的是（ ）
A．va＞vb B．va＜vb
C．va＝vb D．无法确定
6．新华社酒泉1月30日电，据中国载人航天工程办公室消息，神舟十五号载人飞船入轨后，于2022年11月30日5时42分，成功对接于空间站天和核心舱前向端口，整个对接过程历时约6.5小时。完成各项准备后，2022年1月30日7时33分，翘盼已久的神舟十四号航天员乘组顺利打开“家门”，热情欢迎远道而来的亲人入驻“天宫”。随后，“胜利会师”的两个航天员乘组，一起在中国人自己的“太空家园”里留下了一张足以载入史册的太空合影，在空间站绕地球做匀速圆周运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．空间站的速度不变
B．空间站的加速度不变
C．宇航员处于超重状态
D．宇航员处于完全失重状态
7．如图所示是地球的两颗卫星a和b，其中b是地球的同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．卫星a运行周期小于24h
B．卫星a所受的向心力大于b所受的向心力
C．在地面附近发射卫星b的速度为11.2km/s
D．在地面附近发射卫星a的速度为11.2km/s
8．如图所示，可视为质点的小球用轻质细绳悬挂于点，使小球在水平面内做匀速圆周运动。现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心到悬点的高度不变，小球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动的角速度、加速度以及所受细绳的拉力大小分别为、、和、、。则
A． B．
C． D．
9．图示的仪器叫库仑扭秤，用此仪器进行实验，研究点电荷之间的相互作用力，实验中运用的物理方法是（ ）
A．比值定义法 B．放大法
C．模拟实验法 D．图像法
10．两个完全相同的金属球A和B（可视为点电荷），带电荷量之比为1：7，相距为r。两者接触一下放到相距的位置，若两电荷原来带异种电荷，则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是（ ）
A．4：7 B．3：7
C．9：7 D．36：7
11．关于静电及其应用，下列说法正确的是（ ）
A．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0
B．处于静电平衡状态的导体，其表面没有电荷
C．避雷针就是利用静电屏蔽实现了避免建筑物遭到雷击
D．超高压带电作业的工作服要用包含金属丝的织物制成，这是利用了尖端放电保证安全
12．一正点电荷从静止开始，仅在电场力作用下由a点向b点运动，且加速度逐渐增大。该电荷所在的电场分布可能为（ ）
A． B．
C． D．
13．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab＝Ubc，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（ ）
A．三个等势面中，a的电势最高
B．带电质点在P点时的加速度小于在Q点时的加速度
C．带电质点一定是从P点运动到Q点
D．带电质点在P点时的速度小于在Q点时的速度
二．实验题（共2小题，每空2分，共16分）
14．某物理研究性学习小组利用如图1中的装置“探究加速度与力、质量的关系”。实验步骤如下：
（1）实验前要消除计时器和木板阻力对小车的影响，在图2中关于该操作正确的是 （选填字母序号） （单选）；
（2）为使沙桶及沙的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是沙桶及沙的总质量 小车的总质量（单选）；
A．远大于 B．远小于 C．近似等于
（3）实验所使用的交流电周期为0.02s，如图3是实验中打出的一段纸带，在打出的点中，从清晰的O点开始，每隔4个点取一计数点（相邻计数点间还有4个点没画出），分别记为O、A、B、C、D。测得各计数点到O点的距离如图所示。则小车的加速度a＝
m/s2；（保留三位有效数字）
（4）该小组做本实验时，用质量分别为300g、600g、900g的小车进行了实验并作出了如图4所示的图像。根据图像，你能得到的结论是 （多选）。
A．质量一定时，物体的加速度与受力成正比
B．质量一定时，物体的加速度与受力成反比
C．受力一定时，物体的质量越大，其加速度越小
D．受力一定时，物体的质量越大，其加速度越大
15．如图甲所示，小王同学利用此装置，用重物带动纸带从静止开始自由下落，做“验证机械能守恒定律”的实验。已知当地的重力加速度为g。
（1）下列实验准备及操作和数据处理正确的是 （多选）。
A．还必须需要的器材有交流电源、刻度尺
B．使纸带限位孔在竖直方向，固定打点计时器
C．做实验时，先释放连接重物的纸带，再接通打点计时器的电源
D．为测量打点计时器打下某点时重物的速度v，需要先测量该点到起始点的距离h，再根据公式v＝计算得出
（2）小王同学得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点A、B、C、D、E，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打B点到打D点的过程中，重物的重力势能减少量 ΔEP＝ ，动能增加量ΔEk＝ 。
（3）由于存在阻力的作用，上述结果中ΔEp ΔEk。（填“＜”、“＝”或“＞”）
三．计算题（共4小题，共计42分）
16．（9分）如图所示，长l＝1m的轻质细绳上端固定，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＝30°．已知小球所带电荷量q＝1.0×10﹣6C，匀强电场的场强E＝3.0×103N/C，取重力加速度g＝10m/s2．求：
（1）小球带何种电性的电荷；
（2）小球所受电场力的大小；
（3）小球的质量m．
17．（11分）如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用。一架质量m＝2kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F＝40N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f＝4N，取g＝10m/s2。求：
（1）无人机以最大升力在地面上从静止开始竖直向上起飞，能产生最大的加速度？
（2）某次表演时，当无人机悬停在距离地面高度H处，让无人机突然失去升力而下落3s，之后马上恢复升力，要保证无人机不与地面相撞，求无人机悬停在距离地面高度H。（无人机的运动在同一竖直线上）
18．（11分）某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量m为50g的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。已知握绳的手离地面高度d为1.6m，手与球之间绳长l为0.4m，绳能承受的最大拉力F为3.5N，重力加速度g＝10m/s2．忽略手的运动半径和空气阻力。
（1）要使球能在竖直平面内完成整个圆周运动，它在最高点的速度至少多大？
（2）当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，求绳断时球的速度大小？
（3）保持手的高度不变，改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时达到最大拉力被拉断，要使球的落地点距握绳的手的水平距离最大，绳长应是多少？最大水平距离多大？
19．（11分）如图为某游戏装置的示意图。AB、CD均为四分之一圆弧，E为圆弧DEG的最高点，各圆弧轨道与直轨道相接处均相切。GH与水平夹角为θ＝37°，底端H有一弹簧，A、O1、O2、D、O3、H在同一水平直线上。一质量为0.01kg的小钢球（其直径稍小于圆管内径，可视作质点）从距A点高为h处的O点静止释放，从A点沿切线进入轨道，B处有一装置，小钢球向右能无能量损失的通过，向左则不能通过且小钢球被吸在B点。若小钢球能够运动到H点，则被等速反弹。各圆轨道半径均为R＝0.6m，BC长L＝2m，水平直轨道BC和GH的动摩擦因数μ＝0.5，其余轨道均光滑，小钢球通过各圆弧轨道与直轨道相接处均无能量损失。某次游戏时，小钢球从O点出发恰能第一次通过圆弧的最高点E。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2）求：
（1）小钢球第一次经过C点时的速度大小vC；
（2）小钢球第一次经过圆弧轨道最低点B时对轨道的压力大小FB（保留两位小数）；
（3）若改变小钢球的释放高度h，求出小钢球在斜面轨道上运动的总路程s与h的函数关系。杭州重点高中学校2022-2023学年高一下学期期中考试
物理答案
一、选择题（每个题目只有一个选项是正确的，多选、错选、漏选都不得分，共13小题，1-10题每题3分，11-13题每题4分，共42分）
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 A B A D A D A
题号 8 9 10 11 12 13
答案 A B D A B B
二、实验题（共2小题，每空2分，共16分）
14．（1）B （2）B （3）1.95 （4）AC
15．（1）AB （2）mg（hD﹣hB） （3）大于
三、计算题（共4小题）
16．（1）带正电 （2）3.0×10﹣3N （3）
解：（1）由题意知，小球处于静止状态则小球必须带正电；（2分）
（2）由（2分）
F＝Eq＝3.0×103×1.0×10﹣6N＝3.0×10﹣3 N；（2分）
（3）对小球受力分析如图，由平衡条件得
水平方向：Tsin30°＝Eq （1分）
竖直方向：Tcos30°＝mg （1分）
联立解得：m＝。（1分）
17．（1）8m/s2 （2）H应大于60m
解：（1）由牛顿第二定律得：F﹣mg﹣f＝ma（2分）
代入数据解得：a＝8m/s2 （2分）
（2）下落过程中，设加速度为a1，由牛顿第二定律得：mg﹣f＝ma1 （1分）
代入数据解得：a1＝8m/s2 （1分）
3s后，v= a1 t=24 m/s 或h1=36m （1分）
恢复升力后，设加速度大小为a2，由牛顿第二定律得：F+f﹣mg＝ma2（1分）
代入数据解得：a2＝12m/s2 （1分）
h2=24m （1分） （1分）
18．（1）2m/s （2） （3）绳长为0.8m，最大水平距离为
解：（1）球恰好过最高点时，由重力提供向心力：（2分）
代入数据解得：vmin＝2m/s （1分）
（2）根据牛顿第二定律有： （1分）
代入数据解得： （1分）
（3）根据平抛运动竖直方向规律有： （1分）
水平方向做匀速直线运动：x＝vt （1分）
根据牛顿第二定律有： （1分）
联立解得： （1分）
根据数学方法可知当l＝0.8m时，（2分）
19．（1）vC为 （2）压力FB为0.83N；
（3）①s＝0（h＜1.6m） ②s＝2.5（h﹣1）（1.6m≤h＜2.24m） ③s＝1.6m（h ≥2.24m）
解：（1）小钢球从O点出发恰能第一次通过圆管轨道的最高点E，
则小球到E点速度为0，从C点到E点，由动能定理得：（1分）
代入数据解得： （1分）
（2）从B点到C点，由动能定理得： （1分）
小钢球经过B点，由牛顿第二定律得： （1分）
代入数据联立解得： （1分）
根据牛顿第三定律得，小钢球对轨道的压力大小FB＝0.83N （1分）
（3）若小钢球恰能第一次通过E点，设小钢球释放点距A点为h1，从释放到E点，由动能定理得：mg（h1﹣R）﹣μmgL＝0
代入数据解得：h1＝1.6m （1分）
若小钢球恰能第二次通过E点，设小球钢释放点距A点为h2，从释放到E点，
由动能定理得：
代入数据解得：h2＝2.24m （1分）
①若小球释放高度h＜1.6m，无法到达E点，s＝0 （1分）
②若小球释放高度1.6m≤h＜2.24m，小球能经过E点一次，μ＜tanθ，则小钢球最终停在H点，从释放点到停在H点，根据动能定理得：mgh-μmgL-μmgcosθ s＝0-0
代入数据解得：s＝2.5（h﹣1） （1分）
③若小球释放高度2.24m≤h，小球经过E点两次， （1分）
1．A【解析】在国际单位制中，力学的三个基本单位是千克、米和秒，即kg、m、s。故A正确；故BCD错误。
2．B【解析】AB．小石子做自由落体运动，设两石子释放的时间差为t0，则第二个石子释放时间t时刻两石子间的距离为
所以随着时间t的增加，两石子间距逐渐变大，故A错误，B正确。
CD．速度差Δv＝g（t+t0）﹣gt＝gt0 则速度差不变，故CD错误。
3．A【解析】由于该同学做匀速直线运动，所以合力为零，即该同学受竖直向下的重力和踏板对同学向上的支持力。故A正确，BCD错误。
4．D【解析】A．由图可知，t3时间后，手机的加速度等于重力加速度，方向竖直向下，则手机与手掌没有力的作用，故手机离开过手掌，故A错误；
B．由图像得，0～t2时间内手机加速度始终为正值，一直向上做加速运动，则手机在t1时刻还没有到最高点，故B错误；
C．t2时刻，手机向上的速度达到最大值，则t2时刻，手机的运动方向没有发生改变，故C错误；
D．t1～t2时间内，根据牛顿第二定律得：N﹣mg＝ma
整理得：N＝ma+mg
由图可知t1～t2时间加速度向上不断减小，则支持力不断减小；t2～t3时间内加速度向下，根据牛顿第二定律得：mg﹣N＝ma
整理得：N＝mg﹣ma
t2～t3时间内加速度不断增大，则支持力不断减小，即手机在t1～t3时间内，受到的支持力一直减小，故D正确。
5．A【解析】两只飞镖a、b由同一位置水平投出，做平抛运动，将其运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，水平方向有：x＝v0t
竖直方向有：h＝gt2 联立解得：v0＝x
由题意得，两飞镖水平位移相同，a的竖直位移小于b的竖直位移，则va＞vb，故A正确，BCD错误。
6．D【解析】解：A．空间站绕地球做匀速圆周运动，速度方向时刻在变化，故A错误；
B．空间站绕地球做匀速圆周运动，加速度方向始终指向地心，方向时刻变化，所以空间站的加速度是变化的，故B错误；
CD．空间站内宇航员和宇宙飞船一样，做匀速圆周运动，万有引力完全提供向心力，处于完全失重状态，故C错误，D正确。
7．A【解析】解：A．根据万有引力定律与牛顿第二定律得：，解得：T＝，ra＜rb，所以Ta＜Tb，即卫星a运行周期小于24h，故A正确；
B．根据万有引力定律F＝，由于不知道卫星a、b的质量，所以无法比较卫星a所受的向心力与b所受的向心力的大小关系，故B错误；
CD．在地面附近发射卫星，只要卫星绕地运动，发射卫星的最小发射速度为7.9km/s，故CD错误。
8．A【解析】．对小球受力分析，如下图所示：
绳子的拉力和重力的合力提供向心力，有，
解得，仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心到悬点的高度不变，
则角速度不变，即，故正确；
．，，由于增加了绳长而高度不变，
即增大了角度，则加速度变大，，故错误；
、根据受力分析可知，增大则增大，有，故错误；故错误。
9．B【解析】解：库仑扭秤，用此仪器进行实验，研究点电荷之间的相互作用力，验证库仑定律时，将金属丝发生的微小扭转角度进行放大，实验中运用的物理方法是放大法。故B正确，ACD错误；
10．D【解析】解：两个完全相同的金属小球，间距为r，将它们相互接触再分开，带电量先中和后平分，设开始金属球A和B的带电量为Q：7Q，则分开后A、B所带的电荷相等都为3Q，间距变为根据库仑定律得
整理解得 故
则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是36：7，故ABC错误，D正确。
11．A【解析】解：A．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为零，感应电荷产生的电场强度与外界电场等大反向，合场强处处为零，故A正确；
B．金属导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，净电荷分布在外表面上，故B错误；
C．避雷针利用尖端放电原理来避雷：带电云层靠近建筑物时，避雷针发生静电感应，带异种电荷；避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，故C错误；
D．超高压带电作业的工作服是用包含金属丝的织物制成的，利用的是静电屏蔽的原理，故D错误。
12．B【解析】A．图A为匀强电场，电场强度不变，所以点电荷由a到b加速度保持不变，故A错误；
B．图B中由a到b电场线越来越密，则电场强度越来越大，正点电荷所受电场力方向由a指向b，则点电荷由a到b做加速度逐渐增大的加速运动，故B正确；
C．图C中由a到b电场线越来越疏，则电场强度越来越小，正点电荷所受电场力方向由b指向a，则点电荷由b到a运动，不符合题意，故C错误；
D．图D中由a到b电场线越来越疏，则电场强度越来越小，正点电荷所受电场力方向由a指向b，则点电荷由a到b做加速度逐渐减小的加速运动，故D错误。
13．B【解析】A．电荷所受电场力指向轨迹内侧，可知质点受到的电场力的方向指向右下方，由于电荷带负电，因此电场线指向左上方，沿电场线电势降低，故a等势线的电势最低，故A错误；
B．等差等势线密的地方电场线密场强大，Q点等势面密，故Q点位置电场强，负电荷受到的电场力大，根据牛顿第二定律，加速度也大，故B正确；
C．根据运动的轨迹，不能判断出质点是否是从P点运动到Q点，故C错误；
D．根据质点受力情况可知，从P到Q过程中电场力做负功，动能减小，故通过P点的动能大于通过Q点的动能，则质点在P点时的速度大于在Q点时的速度，故D错误。
二、实验题（共2小题，每空2分，共16分）
14．（1）B （2）B （3）1.95 （4）AC
【解析】（1）实验前要消除计时器和木板阻力对小车的影响，需要的操作是垫高木板，小车前端不挂重物，后端连着纸带，直到轻推小车能够打出点迹均匀的纸带，故AC错误，B正确；
（2）为使沙桶及沙的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是沙桶及沙的总质量远小于小车的总质量，故AC错误，B正确；
（3）根据逐差法可得加速度为
（4）由图像可得质量一定时，物体的加速度与受力成正比；受力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，故AC正确，BD错误；
15．（1）AB （2）mg（hD﹣hB） （3）大于
【解析】（1）A．还必须需要的器材有交流电源给打点计时器提供交流电压和刻度尺用来测量点迹间的距离。故A正确；
B．使纸带限位孔在竖直方向，固定打点计时器，可以减小实验过程中纸带所受摩擦阻力。故B正确；
C．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连接重物的纸带。故C错误；
D．由于实验过程中不可避免地存在阻力作用，重锤的实际加速度小于当地的重力加速度，所以应该利用匀变速直线规律中的平均速度等于中间时刻的速度来求打下某点时重锤的速度v。故D错误。
（2）从打B点到打D点的过程中，重物的重力势能减少量为ΔEP＝mg（hD﹣hB）
根据一段时间内平均速度等于中间时刻的速度，可得，..
动能增加量为
解得；
（3）由于受到空气阻力以及纸带与打点计时器间的摩擦阻力，有部分机械能转化为内能，所以减小的重力势能一定大于增加的动能。
