江苏省2022-2023学年高一下学期5月第二次月考物理试卷（含答案）

江苏省2022-2023学年高一下学期5月第二次月考
物理试卷
一、选择题。（本大题共10小题，每题4分，满分40分）
光滑绝缘桌面上，带电小球A固定，带电小球B在A、B间库仑力作用下以速率v0绕小球A做半径为r的匀速圆周运动，若使其绕小球A做匀速圆周运动的半径变为2r，则B球的速率大小变为
A．v0 B．v0 C．2v0 D．
如图所示的实验装置为库仑扭秤．细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电量q的关系．这一实验中用到了下列哪些方法
①微小量放大法； ②极限法； ③控制变量法； ④逐差法
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
如图所示，两根长度不同的细线分别系有1、2两个质量相同的小球，细线的上端都系于O点，细线长L1大于L2现使两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动，下列说法中正确的有
A．球2运动的角速度大于球1的角速度
B．球1运动的线速度比球2大
C．球2所受的拉力比球1大
D．球2运动的加速度比球1大
如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为，粒子在M和N时加速度大小分别为，速度大小分别为，电势能分别为。下列判断正确的是
A． B．
C． D．
如图所示，长为L的导体棒AB原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在导体棒的中心轴线上，且距离导体棒的A端为R，O为AB的中点。当导体棒达到静电平衡后，下列说法正确的是
A．A端带正电，B端带负电
B．A端电势比B端电势低
C．感应电荷在O点的场强方向沿虚线向左
D．点电荷q对处在O点的电子没有电场力
电影《流浪地球》系列中设想用发动机推动地球：行星发动机通过逐步改变地球绕太阳运行的轨道，具体过程如图所示，轨道1为地球公转的近似圆轨道，轨道2、3为椭圆轨道，P、Q为椭圆轨道3长轴的端点。以下说法正确的是
A．地球在1、2、3轨道的运行周期分别为T1、T2、T3，则T1 > T2 > T3
B．地球在1、2、3轨道运行时经过P点的速度分别为v1、v2、v3，则v1 > v2 > v3
C．地球在3轨道运行时经过P、Q点的速度分别为v、v，则v < v
D．地球在1轨道P点加速后进入2轨道，在2轨道P点再加速后进入3轨道
如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一静电计相接，极板A接地，静电计此时指针的偏角为θ，下列说法正确的是
A．将极板A向左移动一些，静电计指针偏角θ变小
B．将极板A向右移动一些，静电计指针偏角θ不变
C．将极板A向上移动一些，静电计指针偏角θ变大
D．在极板间插入一块玻璃板，静电计指针偏角θ变大
如图为示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长为L。为了提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量）可采用的方法是
A．增大两板间的电势差U2
B．尽可能使板长L短些
C．使加速电压U1升高些
D．尽可能使板间距离d小些
如图所示，相距为d的两平行金属板的电容为C，带电量为Q。有一长为L的绝缘轻杆，两端各固定电荷量分别为q和＋q的小球，不计两球的重力和两球间的库仑力。现将杆从平行于极板的位置I缓慢移动到垂直于极板的位置II，再从位置II缓慢移动到无穷远处。则
A．从位置I移到位置II的过程中，电场力对两球做功为零
B．从位置I移到位置II的过程中，两球与电容的总电势能减小
C．从位置II移到无穷远处的过程中，两球与电容的总电势能不变
D．从位置I移到无穷远处的过程中，克服电场力做功
如图所示，质量为M的半圆形轨道槽放置在水平地面上，槽内壁光滑。质量为m的小物体从槽的左侧与圆心等高处由静止开始下滑到最低点的过程中，轨道槽始终静止，则该过程中
A．轨道槽对地面的最小压力为(M＋m)g
B．轨道槽对地面的最大压力为(M＋2m)g
C．地面对轨道槽摩擦力的最大值为
D．小物体水平方向的加速度最大时，竖直方向的速度最大
二、实验题。（本大题共1小题，每空3分，满分15分）
某物理小组利用如图甲所示的装置探究平抛运动规律。在斜槽轨道的末端安装一个光电门，调节激光束与实验所用小钢球的球心等高，斜槽末端切线水平，又分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装频闪摄像头进行拍摄，钢球从斜槽上的固定位置无初速度释放，通过光电门后抛出，测得钢球通过光电门的平均时间为，得到的频闪照片如图丙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点，g取10m/s2。
（1）用50分度游标卡尺测得钢球直径如图乙所示，则钢球直径________mm，由此可知钢球通过光电门的速度____________ (此空结果保留两位有效数字)．
（2）在图丙中，B处摄像头所拍摄的频闪照片为________(选填“a”或“b”)．
（3）测得图丙a中距离为59.10cm，b中距离为45.00cm，则钢球平抛的初速度大小___________ (结果保留两位小数)．
（4）通过比较____________与由平抛运动规律解得的平抛初速度的关系，从而验证平抛运动的规律．
三、解答题。（本大题共4小题，满分45分）
12.（8分）如图所示，匀强电场中有A、B、C三点，把电荷量为的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为。求：
（1） A、B间电势差U和B、C间的电势差U；
（2） 把电荷量为的点电荷从A点移动到C点，静电力做的功；
（3） 若AB间距为8cm，该匀强电场的场强的大小。
13.（10分）由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同：若地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G，地球可视为质量均匀分布的球体。求：
（1）地球半径R；
（2）若地球自转速度加快，当赤道上的物体恰好能“飘”起来时，求此时地球自转周期T'。
14.（13分）如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为d，金属板长为L=2d，两金属板间加如图乙所示的电压（初始时上金属板带正电），其中。一粒子源射出的带电粒子恰好从上金属板左端的下边缘水平进入两金属板间。该粒子源能随时间均匀发射质量为m、电荷量为＋q的带电粒子（初速度，重力忽略不计）。
（1）求能从板间飞出的粒子在板间运动的时间；
（2）若时刻进入两极板之间，粒子飞出极板时的偏移量y是多少；
（3）若发射时间足够长，则能够从两金属板间飞出的粒子占总入射粒子数的比例为多少。
15.（14分）如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点（未画出），随后P沿轨道被弹回，最高点到达F点，AF=4R，已知P与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g。（取，）
（1）求P第一次运动到B点时速度的大小；
（2）求P运动到Ｅ点时弹簧的弹性势能；
（3）改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点。G点在C点左下方，与C点水平相距、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。
江苏省2022-2023学年高一下学期5月第二次月考
物理试卷答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B B D C D C D B C
11． 4.20 2.0 b 1.97 钢球通过光电门的速度v (每空3分，15分)
12．（1），；(2分) （2）； (2分)（3） (3分)
13．（1）；(4分) （2） (6分)
14．（1）； (4分) （2）d； (4分) （3） (5分)
15．（1）； (3分) （2）；(4分) （3）， (7分)
1.半径为r时，对B球 半径为2r时，对B球 解得v＝v0
2.当小球C靠近小球A时，旋转小角度，因此通过微小放大，能比较准确的测出转动角度．同时体现了控制变量法，即控制了电荷量，去研究库仑力与间距的关系，故C正确，ABD错误．
3.CD．设细线与竖直方向的夹角为θ，小球的质量为mg，加速度大小为a，细线的拉力大小为T，小球在竖直方向合力为零，则 ① 在水平方向根据牛顿第二定律有 ②
根据①②解得 因为，所以，故CD错误；
A．设小球的角速度大小为ω，在水平方向根据牛顿第二定律有 ③
根据①③解得因为两小球在同一水平面上做匀速圆周运动，则相同，所以两小球的角速度大小相同，故A错误；B．球1的运动半径比球2的运动半径大，根据可知球1运动的线速度比球2大，故B正确。
4.A．带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，结合带负电粒子受力情况可知，电场线方向斜向左上方，又因为沿着电场线方向，电势逐渐降低，可知故A错误；
B．电场线的疏密表示电场强度的大小，由图可知M点电场强度小于N点电场强度，根据
可得故B错误；CD．若粒子从M到N过程，电场力做负功，动能减小，电势能增加，故带电粒子通过M点时的速度比通过N点时的速度大，即
在M点具有的电势能比在N点具有的电势能小，即故C错误；D正确。
5.A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引可知，导体棒AB中的负电荷受到正电荷q的吸引作用，所以当导体棒AB达到静电平衡后，A端带负电，B端带正电，故A错误；
B．处于静电平衡下的导体是个等势体，其表面是等势面，所以导体棒表面各点电势相等，故B错误；
C．处于静电平衡下的导体内部场强处处为零，感应电场和外电场的合场强为零，所以感应电荷在O点的场强与点电荷q的场强等大反向，点电荷q在O点产生的场强向右，所以感应电荷在O点的场强方向沿虚线向左，故C正确；D．点电荷q对处在O点的电子有电场力的作用，故D错误。
6.A．根据开普勒第三定律有由题图可知a1 < a2 < a3则T1 < T2 < T3A错误；BD．由题图可知，从轨道1到轨道3地球做“离心运动”，则在P点要依次点火加速，则v1 < v2 < v3，B错误、D正确；
C．根据开普勒第二定律可知，地球在3轨道运行时vP > vQ，C错误。
7.A．将极板A向左移动一些时，两极板间的距离d增大，根据电容的决定式分析得知电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式，极板间的电势差U增大，所以静电计指针偏角θ变大，故A错误。B．将极板A向右移动一些时，两极板间的距离d减小，根据电容的决定式分析得知电容C增大，而电容器的电量不变，由电容的定义式，极板间的电势差减小，所以静电计指针偏角θ变小，故B错误。C．将极板A向上移动一些，两极板正对面积S减小，根据电容的决定式分析得知电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式，极板间的电势差U增大，所以静电计指针偏角θ变大，故C正确；D．在极板间插入一块玻璃板， 增大，电容增大，而电容器的电量不变，由电容的定义式，极板间的电势差减小，所以静电计指针偏角θ变小，故D错误。
8.电子在加速电场，根据动能定理电子在偏转电场中做类平抛运动，，联立上式得为了提高示波管的灵敏度, 应尽可能使板长L长些，使加速电压U1降低些，使板间距离d小些。故选ABC错误，D正确。
9.AB．由于不计两球的重力和两球间的库仑力，则从位置I移到位置II的过程中，只有电场力做功，对于两球组成的系统，则有W = Eq 2L－EqL = EqL对于平行板电容器有
联立有且从位置I移到位置II，W > 0，则系统电势能减小，且减少了，A错误、B正确；
C．在位置II，由于＋q、－q所在位置的电势不同，则在位置II系统的电势能Ep ≠ 0，则从位置II移到无穷远处的过程中，两球与电容的总电势能将发生改变，C错误；D．在位置I，由于＋q、－q所在位置的电势相同，则在位置I系统的电势能Ep′ = 0，则从位置I移到无穷远处的过程中，电场力做的总功为0，D错误。
10.A．当m在最高点时，小物体只受重力对半圆轨道没有压力，故此时轨道槽对地面的压力最小为Mg，A错误；B．当小物体运动到最低点时，由机械能守恒可知由向心力公式可得
解得F = 3mg故轨道槽对地面的压力为3mg＋Mg，此时压力最大，B错误；
C．设当小物体重心与圆心O的连线与水平方向夹角为θ时，地面对轨道槽的摩擦力最大，则有 f = FNcosθ 再根据动能定理有联立有f = 3mgsinθcosθ
则当θ = 45°时，地面对轨道槽的摩擦力最大，且为C正确；
D．对小物块和轨道槽整体列牛顿第二定律，在水平方向有f = max
可知当地面对轨道槽的摩擦力最大时，小物体水平方向的加速度最大，则此时小物块竖直方向的加速度为（取向下为正）FNsinθ－mg = may其中则联立有
mg－3mgsin2θ = may 根据选项C可知，θ = 45°，则“－”号表示ay的方向向上，说明小物块在y方向已经做减速运动，则小物体水平方向的加速度最大时，竖直方向的速度不是最大，D错误。
11.（1）[1] [2]由游标卡尺读数规则可知读数为，
由此可知钢球通过光电门的速度（2）[3]钢球做平抛运动时，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，故B处摄像头所拍摄的频闪照片为b．（3）[4]由平抛运动规律可得，竖直方向代入数据得t=0.3s 水平方向代入数据得
12.（1）根据静电力做的功与电势差的关系可得，
可得A、B间的电势差为
可得B、C间的电势差为
（2）A、C间的电势差为
把电荷量为的点电荷从A点移动到C点，静电力做的功为
（3）若AB间距为8cm，则该匀强电场的场强大小为
13.（1）在地球表面两极 在赤道处，由牛顿第二定律可得
解得
（2）赤道上的物体恰好能飘起来，物体受到的万有引力恰好提供向心力，由牛顿第二定律可得
解得
14.（1）能从板间飞出的粒子，平行于板方向做匀速直线运动，在板间运动的时间
（2）设带电粒子在两金属板间运动时的加速度大小为a，则
带电粒子在时刻进入两极板之间，则它在竖直方向上先加速向下，有
经过时间后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，又经过时间，竖直分速度减为零
飞出极板时的偏移量
（3）假设时刻进入两金属板间的粒子不碰到金属板而能够飞出两金属板间，则飞出两金属板间时的偏移量为
则假设不成立，时刻进入两金属板间的粒子将打在金属板上。
在第一个周期内，设带电粒子在时刻进入两金属板间，它在竖直方向上先加速向下，经过时间后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，又经过时间，竖直分速度减为零，恰好从下金属板右端飞出，画出其运动轨迹，如图所示：
可知 解得 所以
在第一个周期内，设带电粒子在时刻进入两金属板间，它在竖直方向上先加速向下，经过时间后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，又经过时间，竖直分速度减为零，然后加速向上直到恰好从上金属板右端飞出，画出其运动轨迹，如图所示：
可知解得
所以 在第一个周期内，带电粒子不碰到金属板而能够飞出两金属板间的时刻满足
则能够从两金属板间飞出的粒子占总入射粒子数的比例为
15.（1）根据题意知，B、C之间的距离l为l=7R–2R
设P到达B点时的速度为vB，由动能定理得
式中θ=37°，联立以上两式并由题给条件得
（2）设BE=x，P到达E点时速度是零，设此时弹簧的弹性势能为EP，由B点运动到E点的过程中，由动能定理有
E、F之间的距离l1为l1=4R–2R+x
P到达E点后反弹，从E点运动到F点的过程中，由动能定理有
联立以上三式并由题给条件得x=R
（3）设改变后P的质量为m1。D点与G点的水平距离x1和竖直距离y1分别为
式中，已应用了过C点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ的事实。设P在D点的速度为vD，由D点运动到G点的时间为t。由平抛运动公式有 x1=vDt 联立解得
设P在C点速度的大小为vC。在P由C运动到D的过程中机械能守恒，有
P由E点运动到C点的过程中，同理，由动能定理有
联立解得