2022-2023学年江苏省丹阳市高一（下）期中质量检测物理试卷（含解析）

2022-2023学年江苏省丹阳市高一（下）期中质量检测物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
题号 一 二 三 总分
得分
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 将机械表三根针的运动均视为匀速圆周运动，则( )
A. 秒针的角速度最大 B. 时针转动的周期最短
C. 针上各点线速度始终保持不变 D. 针上各点加速度始终保持不变
2. 如图两个均匀带电小球之间的静电力为，将其中一球的带电量减半，并将两者之间距离也减半，此时两球之间的静电力为( )
A. B. C. D.
3. 一探月卫星绕月球做圆周运动，由天文观测可得，该卫星的运动周期为，速率为引力常量为，由以上条件不能求出的是( )
A. 卫星的轨道半径 B. 月球的质量 C. 卫星的质量 D. 卫星运动的加速度
4. 如图所示，光滑斜面固定在水平地面上，质量为的小球以初速度从斜面底端沿斜面向上运动，以水平地面为参考平面，当小球上升的高度为时，其机械能为( )
A. B. C. D.
5. 、两个点电荷在真空中的电场线方向未标出如图所示图中点为两点电荷连线的中点，为两点电荷连线的中垂线，点为中垂线上的一点，电场线的分布关于左右对称则( )
A. A、是等量同种点电荷
B. 处的场强方向一定垂直向右
C. 从点沿直线到点，场强大小逐渐增大
D. 从点沿直线到点，场强方向保持不变
6. 中国天宫空间站所在轨道距离地球表面的高度约为千米，地球的半径约为千米，下列说法中正确的是( )
A. 空间站的运行速度大于
B. 空间站中的宇航员处于完全失重状态，不受地球引力作用
C. 空间站的周期小于地球同步卫星的周期
D. 弹簧测力计在空间站内一定无法使用
7. 一个负电荷从电场中的点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到点，它运动的速度时间图像如图所示，则、两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的( )
A. B.
C. D.
8. 年月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过一系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是( )
A. 图中两阴影部分的面积相等
B. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变小
C. 从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大
D. 探测器在点的加速度小于在点的加速度
9. 链球是奥运会比赛项目，研究运动员甩动链球做匀速圆周运动的过程，简化模型如图乙所示，不计空气阻力和链重，则( )
A. 链球受重力、拉力和向心力三个力的作用 B. 链长不变，转速越大，链条张力越小
C. 链长不变，转速越大，角越小 D. 转速不变，链长越大，角越大
10. 一物体在竖直向上的恒力作用下，由静止开始向上运动，在某一高度时撤去该力，不计空气阻力，则在整个上升过程中，物体的机械能、动能、重力势能随时间或位移变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
第II卷（非选择题）
二、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
11. 某实验小组的同学做“验证机械能守恒定律”实验，实验装置主体如图甲所示，该小组的同学完成的操作如下：
将宽度为的黑色胶带等间隔贴在 “透明塑料”或“铁质”直尺上，相邻胶带中心线之间的距离为
图乙所示为某条胶带在刻度尺上的位置，则该胶带右侧边缘所对应的读数为
将光电门固定在铁架台上，由静止竖直释放直尺，测得第个和第个胶带通过光电门的时间分别为和若直尺质量为，，则第个胶带经过光电门时的动能为 保留两位有效数字
若关系式 选用、、、、、表示成立，说明直尺下落过程中机械能守恒
设为胶条通过光电门的距离，为胶带到直尺下端的距离，利用采集的数据作出的图像图丙所示，则下列说法正确的是 不定项选择
A.理论上直线段斜率的大小应为
B.理论上直线段斜率的大小应为
C.图像不过原点，一定是释放直尺时初速度不为零造成的
D.利用图像法处理数据能有效地减小实验误差
三、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
12. 如图所示，用竖直向上的拉力提升原来静止的质量为的物体，使其以的加速度匀加速竖直上升，不计其他阻力，，求开始运动的内，
物体重力势能增加量
物体合外力做功的平均功率．
13. “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落高度的时间为，已知月球半径为，引力常量为。求：
月球的质量；
月球的第一宇宙速度。
14. 如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点，用一根长度为的绝缘细线把质量为、带电量为的金属小球悬挂在点小球静止在点时，细线与竖直方向的夹角为重力加速度为，，．
求电场强度的大小
现将小球拉至位置使细线水平后由静止释放，求
小球通过最低点时的速率
小球通过最低点时，细线张力大小．
15. 如图所示，某一弹射游戏装置由弹性竖直挡板、长度的水平直轨道、半径的竖直半圆轨道和半径的竖直半圆管道组成，轨道各部分平滑连接已知小球质量，小球直径略小于管道直径，小球与间的动摩擦因数，其余各部分轨道均光滑，小球与的碰撞无机械能损失，某次小球从处向右弹出时的初动能为取
求小球第一次运动到点时对圆轨道的压力大小
若要小球能从点射出，求的最小值
若，小球能两次进入轨道，求的范围．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查描述匀速圆周运动的物理量。明确秒针、分针以及时针转动的周期大小关系，由可知三根针的角速度关系；做匀速圆周运动的物体的线速度大小不变，方向时刻改变；做匀速圆周运动的物体的加速度大小不变，方向时刻改变，由此分析即可正确求解。
【解答】
秒针转动的周期，分针转动的周期，时针转动的周期，所以秒针转动的周期最短，由，可知秒针的角速度最大，故A正确，B错误；
C.三根针的运动均视为匀速圆周运动，针上各点线速度大小始终保持不变，方向时刻改变，故C错误；
D.针上各点加速度大小始终保持不变，方向时刻指向圆心，时刻改变，故D错误。

2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查库仑定律的应用，基础题目。
根据库仑定律结合题设分析即可判断。
【解答】
由库仑定律：知，其中一球的带电量减半，并将两者之间距离也减半，此时两球之间的静电力为原来的倍，即库仑力变为，故C正确，ABD错误。

3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力是解题的关键。
根据线速度、周期与半径关系得出卫星的轨道半径，根据万有引力提供向心力列方程得出卫星的加速度，月球的质量，结合等式分析即可判断。
【解答】
由知，卫星的轨道半径，由知，卫星运动的加速度，月球的质量，可见卫星的轨道半径、月球的质量和卫星运动的加速度可以求出，而等式中卫星的质量可以消去，则卫星的质量无法求出，故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】物体上滑过程中，支持力不做功，只有重力做功，机械能守恒。处的机械能与斜面底端的机械能相等。
本题关键抓住只有重力做功，物体的机械能守恒，所以整个运动过程中的各点机械能均相等。
【解答】物体的初动能为，初始重力势能为，故初始机械能为；
物体沿着光滑斜面上滑的过程中，只有重力做功，机械能守恒，故上升的高度为时的机械能依然为，故正确，错误；
故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查等量异种点电荷的电场线。根据电场线的特点可判断、两个点电荷的电性关系；由已知条件无法判断处的场强方向；电场线的疏密程度表示电场强度的大小；等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，等势线上各点的电场强度方向与等势线垂直，由此分析即可正确求解。
【解答】
A.根据电场线的特点，从正电荷出发到负电荷终止可以判断，、是等量异种点电荷，故A错误；
B.因为不知、两个点电荷的带电性，所以处的场强方向不能确定，故B错误；
C.电场线的疏密程度表示电场强度的大小，由题图电场线分布可知，从点沿直线到点，场强大小逐渐减小，故C错误；
D.等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，从点沿直线到点，场强的方向总是与垂直，由正点电荷指向负点电荷，即场强方向保持不变，故D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据万有引力提供向心力可确定空间站的线速度与第一宇宙速度的关系；以及周期与地球同步卫星的周期的关系；万有引力全部提供向心力，宇航员处于完全失重状态，弹簧测力计不能测量物体所受重力大小，但可以使用弹簧测力计测量其他拉力大小。
【解答】
A.由牛顿第二定律可得，第一宇宙速度是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，空间站的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，所以空间站的环绕速度不可能大于第一宇宙速度，故 A错误；
B.宇航员进驻空间站时随空间站绕地球做匀速圆周运动，所受万有引力全部提供向心力，宇航员处于完全失重状态，故 B错误；
C.由牛顿第二定律可得，地球同步卫星位于赤道上方高度约，高于空间站距离地球表面的高度，所以空间站的周期小于地球同步卫星的周期，故 C正确；
D.由于空间站中的物体处于完全失重状态，故不能使用弹簧测力计来测量物体所受重力大小，但可以使用弹簧测力计测量其他拉力大小，比如航天员水平拖动物体的拉力等，故 D错误。

7.【答案】
【解析】
【分析】
本题结合图象，考查了电场强度与电场线以及电荷受电场力与电场方向之间的关系，考点结合巧妙、新颖，有创新性．
图象中的斜率表示物体的加速度，所以根据电荷运动过程中图象可知电荷的加速度越来越小，则电场力越来越小，电场强度越来越小，根据电场线与电场强度的关系可得出正确结果．
【解答】
由图像可知，电荷从到做加速度减小的加速运动，由“加速”可知电荷受到的电场力方向和运动方向相同，而所带电荷为负，则电场方向由到，由“加速度减小”可知场强变小，即电场线变疏，即由到电场线变疏。故A正确，BCD错误。
8.【答案】
【解析】
【分析】
由开普勒第二定律得解；由开普勒第三定律判断两轨道上运动的周期大小关系；由卫星的变轨判断机械能的变化；火星探测器仅受万有引力，由此得解。
本题主要考查对开普勒定律的理解与应用，用时熟悉天体的变轨情况，知道万有引力提供合力是解题的关键，难度一般。
【解答】
A.由开普勒第二定律可知，天问一号火星探测器在两轨道上运动时，只有在相同轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相才相等，故A错误；
C.由开普勒第三定律可知，由于从“调相轨道”进入“停泊轨道”，探测器运动轨道的半长轴变短，故其周期变小，故C错误；
B.从“调相轨道”进入“停泊轨道”，探测器需要减速变轨，故其机械能变小，故B正确；
D.天问一号火星探测器仅受万有引力，故由牛顿第二定律可得：，解得，由表达式可知，探测器离中心天体越远，则加速度越小，故探测器在点的加速度大于在点的加速度，故D错误。

9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查圆锥摆模型，知道向心力来源是解题的关键。
分析链球的受力情况，从而得出其向心力来源即可判断；对链球，由牛顿第二定律列方程求出拉力的大小和夹角满足的条件，结合选项逐一分析即可判断。
【解答】
A、链球在重力和拉力作用下做匀速圆周运动，其向心力由重力和拉力的合力或拉力的水平分力提供，故A错误；
、对链球，由牛顿第二定律：，，解得链球的拉力大小，夹角满足。可见链长不变，转速越大，链条张力越大；链长不变，转速越大，越小，角越大；转速不变，链长越大，越小，角越大。故D正确，BC错误。

10.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力势能表达式分析图象的形状。根据动能定理列式，分析图象的形状。恒力做功的大小等于机械能的增量，撤去恒力后，物体仅受重力，只有重力做功，机械能守恒。物体先做匀加速直线运动，后做竖直上抛运动．
解决本题的关键是要明确物体的运动情况，掌握功能关系以及动能、重力势能的决定因素，根据表达式来分析图象的形状。
【解答】
D.撤去恒力前，根据动能定理得，图象是过原点的直线，撤去拉力后，
由动能定理有，得 ，图象是向下倾斜的直线，故D错误；
C.以地面为参考平面，撤去恒力前，重力势能为，图象是开口向上的抛物线。撤去拉力后，应先增大后减小，故C错误；
撤去恒力前，由功能原理可知，机械能增量为：，得 ，图象是过原点的直线，撤去恒力后物体的机械能不变，故A错误，B正确。
故选B。

11.【答案】透明塑料；；；；。
【解析】
【分析】
本题考查实验：验证机械能守恒定律。解题的关键是要根据机械能守恒定律确定实验的原理，即仅在重力或系统内弹力做功时，系统动能与势能相互转化，而机械能总量保持不变。
根据实验要求及胶带的作用分析选择器材；根据刻度尺读数，注意要估读；根据图中装置可以确定的是速度的测量通过光电门来进行测量，即：，根据动能公式求出动能；求出物体重力势能及动能改变量，根据机械能守恒定律写出关系式；根据机械能守恒定律或自由落体规律写出的关系式，据此及实验操作要求分析选项。
【解答】
本实验通过光电门来测量瞬时速度，采用黑色胶带来进行挡光，故应间隔贴在透明塑料直尺上；
根据刻度尺读数规律，右侧边缘所对应的读数应为，注意需要估读；
；
第个和第个胶带有个，故减小的重力势能，动能的改变量，若机械能守恒应有：，整理得：；
根据机械能定恒应有减小的重力势能等于增加的动能，即：，设为胶条通过光电门的距离，为胶带到直尺下端的距离，故有：，其中为直尺下端通过光电门时的速度，故利用采集的数据作出的图像，理论上直线段斜率的大小应为，图像不过原点说明直尺下端通过光电门时有初速度，可能是由于释放直尺时初速度不为零，也可能是由于释放直尺时直尺下端距光电门有一定距离，利用图像法处理数据能有效地减小实验误差，故BD正确，AC错误；故选BD。
12.【答案】解：内物体上升的高度，
物体重力做的功为：
即重力势能增加；
根据动能定理可知合力做功
而
合外力做功的平均功率。
【解析】根据位移时间公式求出物体上升的高度，从而得出重力做功的大小，根据重力做功和重力势能关系分析重力势能的变化；
根据动能定理计算合力做功，由平均功率公式计算平均功率。
本题考查了动能定理的基本应用和功率公式的基本运用，知道平均功率和瞬时功率的区别，掌握这两种功率的求法。
13.【答案】解：由自由落体运动规律有：，
解得：，
在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，则有：，
所以：；
月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力：，
所以：。
答：月球的质量为；
月球的第一宇宙速度为。
【解析】根据自由落体运动规律求出月球表面的重力加速度，根据物体在月球表面的重力等于所受的万有引力，求出月球的质量；
月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力求解。
在处理天体运动问题时，要注意解题的思路：一是万有引力提供向心力；二是在天体表面附近万有引力等于物体的重力。
14.【答案】解：小球静止在点时，根据平衡条件可得
解得；
小球从到过程，根据动能定理可得
联立解得小球通过点的速度大小为；
在最低点根据牛顿第二定律可得
解得小球通过最低点时细线对小球的拉力大小为。
【解析】小球在点处于静止状态，对小球进行受力分析，根据平衡条件即可求解；
对小球，从点运动到点的过程中运用动能定理即可解题；在点，小球受重力和细线的合力提供向心力，根据向心力公式即可求解．
本题主要考查了平衡条件、动能定理及向心力公式的直接应用，难度不大。
15.【答案】解：小球从运动到，由动能定理，
解得，
根据，
解得：，根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力大小为。
要求运动中，滑块不脱离轨道，设通过轨道的最高点的最小值速度为
对过程
在点有
所以滑块通过点后肯定能通过点，对到过程分析
所以，。
若，假设小球在点的速度可以为零，那么根据机械能守恒有，解得，则假设成立。
若小球恰好运动到点，由动能定理得：，
所以，，
小球恰好第二次运动到点，有，
，
因此的范围为
【解析】本题考查了动能定理、竖直面的圆周运动，机械能守恒等知识点。
从到，根据动能定理求出到达点的速度，然后在点根据牛顿第二定律结合向心力公式求出轨道支持力，再由牛顿第三定律求压力；
小球在点不脱轨，那么临界条件是在点由重力恰好提供向心力，从到根据机械能守恒可求出在点的速度，只要到达点的速度大于零就说明可以过点，最后从到由功能关系可求出的最小值
分别根据动能定理分析恰好能运动到点以及恰好能第二次运动到点对应的，从而得出结论。
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