龙南市2022-2023学年高一下学期期末考试
物理试卷
一、选择题 (共11题,每题4分,共44分,1-7单选,8-11多选。)
1.下列说法错误的是( )
A.伽利略在研究自由落体运动时,采用了科学实验和逻辑推理相结合的方法
B.库仑通过油滴实验精确测定了元电荷的电荷量
C.库仑通过扭秤实验的研究得到库仑定律运用了微小量放大法
D.法拉第最早建立了电场概念并用电场线描述电场
2.在下列关于电场强度的说法中,不正确的是( )
A.同一点电荷,放在电场强度大的地方所受电场力一定大
B.电场强度为零的地方电场力一定为零
C.电场中某点电场强度的方向就是放入该点的电荷所受电场力的方向
D.等量同种电荷的电场中,在两电荷连线的中点处电场强度最小
3.如图,从地面上方某点,将一质量为1kg的小球以5m/s的初速度沿水平方向抛出,小球经过1s落地,不计空气阻力,。则可求出( )
A.小球下落过程中重力做功为100J
B.小球落地时重力的瞬时功率为100W
C.小球落地时的速度大小是15m/s
D.小球落地时的速度方向与水平地面成60°角
4.匀强电场中A、B、C三点间距离均为l,构成一个等边三角形,如图所示。等边三角形所在平面与匀强电场方向平行,若在B处放一正点电荷+q,在C处放一负点电荷-q,则A点场强为0。则此匀强电场的场强大小为( )
A. B. C. D.
5.A、B两物体的质量之比mA∶mB=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其v-t图像如图所示。此过程中,A、B两物体受到的摩擦力之比为FA∶FB,摩擦力做的功之比为WA∶WB,下列判断中正确的是( )
A.FA∶FB=2∶1 B.FA∶FB=1∶2
C.WA∶WB=2∶1 D.WA∶WB=1∶1
6.如图所示,某航天器围绕一颗行星做匀速圆周运动,航天器的轨道半径为R,环绕行星运动的周期为T,经过轨道上A点时发出了一束激光,与行星表面相切于B点,若测得激光束AB与轨道半径AO夹角为θ,引力常量为G,不考虑行星的自转,下列说法正确的是( )
A.行星的质量为
B.行星的平均密度为
C.行星表面的重力加速度为
D.行星的第一宇宙速度为
7.如图所示,一块长木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以恒定的外力拉B,A、B间接触面不光滑,以地面为参照物,A、B都向前移动一段距离且移动的距离不相等在此过程中( )
A.外力F对B做的功等于B的动能的增量
B.外力F做的功等于A和B动能的增量
C.B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量
D.A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功
8.如图所示,在真空中一点电荷形成的电场中画一条虚线,在该虚线上点的电场强度最大,点的电场强度方向与虚线夹角为,则( )
A.点与点的电场强度大小之比为
B.点与点的电场强度大小之比为
C.点电荷一定在该条虚线上
D.点电荷一定在过点且与该条虚线垂直的直线上
9.如图所示,轻质弹簧竖直放置在水平地面上。它的正上方有一金属块从高处自由下落,从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中,以下说法正确的是( )
A.金属块机械能守恒
B.金属块的动能最大时,弹力与重力相平衡
C.金属块的动能为零时,弹簧的弹性势能最大
D.金属块先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动
10.如图所示,一个光滑斜面与一个光滑的竖直圆轨道在A点相切,B点为圆轨道的最低点,C点与轨道圆心等高,一质量为小球,从斜面上距A点高为的位置由静止释放。已知,圆轨道半径,g取10m/s2,取sin53°=0.8,。不计空气阻力,则以下说法中正确的是( )
A.小球到达B点的速度大小为m/s
B.小球到达B点的速度大小为m/s
C.小球到达C点时对轨道的压力大小为20N
D.小球到达C点时对轨道的压力大小为40N
11.如图所示,左侧竖直墙面上固定半径为0.3m的光滑半圆环,右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定一水平光滑直杆。质量为2kg的小球a套在半圆环上,质量为1kg的小球b套在直杆上,两者之间用长为L=0.4m的轻杆通过两铰链连接。现将a从圆环的最高处静止释放,让其沿圆环自由下滑,不计一切摩擦,a、b均视为质点,g取10m/s2,则以下说法中正确的是( )
A.小球a滑到与圆心O等高的P点时,a、b两球的速度大小相等
B.小球a滑到与圆心O等高的P点时,a的速度大小为m/s
C.小球a从P点下滑至杆与圆环相切的Q点(图中未画出)过程中,a、b两球组成的系统机械能守恒
D.小球a从P点下滑至杆与圆环相切的Q点(图中未画出)的过程中,杆对小球b做的功为
二、实验题(共20分)
12.某班级同学利用如图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验,已知打点计时器打点的周期为T,当地重力加速度为g。
(1)在实验过程中,下列操作正确的有__________。
A.必须秤出重物的质量
B.释放重锤前,手捏住纸带上端,让重物靠近打点计时器并使纸带保持竖直
C.做实验时,先释放重物,再接通打点计时器的电源
(2)小华在实验过程中,得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为。设重物的质量为m,从打O点到打B点的过程中,重物的动能变化量_________。
(3)很多实验结果显示,重力势能的减少量略大于动能的增加量,原因是__________。
A.利用公式计算重物速度
B.利用公式计算重物速度
C.没有采用多次实验取平均值的方法
D.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
(4)小芳在纸带上选取计数点后,测量它们到起始点O的距离h,计算出打相应计数点时重物的速度v,若描绘出的图像是一条过原点的倾斜直线,能否说明重物下落过程中机械能守恒__________(填“能”或“不能”),并写出理由______________________________。
13.某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中,A是一个带正电的物体,系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离,静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一:把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置,比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。
步骤二:使小球处于同一位置,增大(或减小)小球所带的电荷量,比较小球所受的静电力的大小。
(1)图甲中实验采用的方法是___________(填正确选项前的字母);
A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法
(2)图甲实验表明,电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大,随着距离的减小而___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)接着该组同学使小球处于同一位置,增大(或减少)小球A所带的电荷量,比较小球所受作用力大小的变化。如图乙,悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B,在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球A,当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上,B处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向角度为,若两次实验中A的电量分别为和,分别为和,则为___________。
三、计算题(共36分)
14.如图所示,在水平向右的匀强电场中,一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球处于静止状态,已知小球质量为m,所带电荷量为q,轻绳与竖直方向夹角为θ。求:
(1)匀强电场的电场强度大小E;
(2)若剪断轻绳,小球加速度大小a。
15.双星系统是宇宙中相对独立的系统,它由两颗彼此环绕的恒星构成。已知某双星系统的两颗天体的总质量为M,这两颗天体运行的周期为T,由于两天体之间距离远大于天体自身的半径,两天体都可看成质点。引力常量为G。求:
(1)双星系统两天体之间的距离L。
(2)双星系统两天体的线速度大小之和。
16.如图所示,某电视台娱乐节目的选手抓紧轻绳端点从跳台上A点跃出,初速度不计,当摆到O点正下方的B点时松开手,最终恰能落在指定位置D,质量的选手可视为质点,已知绳长且不可伸长,轻绳另一端系在距离水面高的O点,开始时轻绳与竖直方向的夹角为,C点是位于O点正下方水面上的点,O、A、B、C、D各点均在同一竖直面内。已知,,,空气阻力不计。求:
(1)选手经过B点时速度的大小v;
(2)选手落到D点时速度方向与竖直方向夹角α的正切值;
(3)落点D到跳台边缘的水平距离d。
1.B
A.伽利略利用斜面实验研究自由落体运动时,采用科学实验和逻辑推理相结合的方法,故A正确,不符合题意;
B.密立根通过油滴实验精确测定了元电荷的电荷量,故B错误,符合题意;
C.库仑通过扭秤实验的研究得到库仑定律运用了微小量放大法,故C正确,不符合题意;
D.法拉第最早建立了电场概念,并提出了用电场线描述电场,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.C
AB.根据
可得:同一点电荷,放在电场强度大的地方所受电场力一定大,电场强度为零的地方电场力一定为零,AB正确;
C.电场中某点电场强度的方向就是放入该点的正电荷所受电场力的方向,C错误;
D.等量同种电荷的电场中,在两电荷连线的中点处电场强度最小,D正确;
本题选择错误的选项,故选C。
3.B
A.小球下落的竖直高度
重力做功为
WG=mgh=50J
A错误;
B.小球落地时重力的瞬时功率为
PG=mgvy=mg gt=100W
B正确;
C.小球落地时的速度大小是
C错误;
D.小球落地时的速度方向与水平地面夹角
则
θ≠60°
D错误。
故选B。
4.B
在BC两点的点电荷在A点产生的电场强度的矢量和为
因A点的合场强为0,则匀强电场的场强与BC两点的点电荷在A点的合场强等大反向,则匀强电场的场强大小为
故选B。
5.C
AB.由图像可知
根据
F=ma
可得
FA∶FB=4∶1
选项AB错误;
CD.因图像的面积等于位移,可知
xA:xB=1:2
根据
W=Fx
可得
WA∶WB=2∶1
选项C正确,D错误。
故选C。
6.C
A.航天器围绕行星做匀速圆周运动,由牛顿第二定律有
解得
故A错误;
B.设行星半径为由几何知识,可得
行星的平均密度为
联立,可得
故B错误;
C.根据黄金代换,可得行星表面的重力加速度
解得
故C正确;
D.行星的第一宇宙速度设为,则有
解得
故D错误。
故选C。
7.C
A.对B应用动能定理,有
WF-Wf=△EkB
即
WF=△EkB+Wf
即外力F对B做的功等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和,故A错误;
B.根据功能关系可知,外力F做的功等于A和B动能的增量与产生的内能之和,故B错误;
C.以A物体作为研究对象,由动能定理得知,B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量,故C正确;
D.A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,但是由于A在B上滑动,A、B对地的位移不等,故二者做功不相等,故D错误;
故选C。
8.BD
CD.在点电荷形成的电场中,P点的电场强度最大,说明虚线上的点只有P点离场源最近,则场源在过P点的垂线上,故C错误,D正确;
AB.Q点的电场强度方向与虚线夹角为60°,情景如图所示
设场源与P点的距离为,则Q点与场源的距离为
由点电荷的场强决定式,可得
故A错误,B正确。
故选BD。
9.BC
A.金属块与弹簧接触下落的过程中受弹簧的弹力作用,金属块与弹簧组成的系统机械能守恒,金属块的机械能不守恒,故A错误;
B.金属块撞击弹簧,受到弹簧向上的弹力,开始重力大于弹力,继续向下加速运动;弹簧不断被压缩,弹力在增大,当弹力等于重力时,金属块的运动速度最大,其动能最大,故B正确;
C.当金属块的动能为零时,弹簧被压缩到最短,弹簧的弹性势能最大。故C正确;
D.金属块与弹簧接触前做匀加速直线运动,金属块与弹簧接触后先做加速度减小的加速运动后做加速度增大的减速直线运动,故D错误。
故选BC。
10.AD
AB.小球从开始释放到B点,由动能定理可得
解得
故A正确,B错误;
CD.小球从开始释放到C点,由动能定理可得
小球在C点,由牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律可知小球到达C点时对轨道的压力大小与支持力大小相等,则
故C错误,D正确。
故选AD。
11.BCD
A.当a滑到与O同高度P点时,a的速度v沿圆环切向向下,a沿杆方向速度为零,所以b的速度为零,故A错误;
B.由机械能守恒定律可得
解得
m/s
故B正确;
C.小球a从P点下滑至杆与圆环相切的Q点(图中未画出)过程中,a、b两球组成的系统除了两球的机械能在变化,系统没有其他形式能量在变化,所以系统机械能守恒。故C正确;
D.杆与圆相切时,如图所示。
a的速度沿杆方向,设此时b的速度为,根据杆不可伸长和缩短,有
由几何关系可得
在图中,球a下降的高度
a、b系统机械能守恒,则有
对b,由动能定理得
J
故D正确。
故选BCD。
12. (1)B (2) (3)D (4)不能
13.(1) C (2)增大 (3)
14.(1);(2)
(1)小球受到重力、绳子拉力和电场力,受力如图所示
电场力向右,与场强方向相同,故小球带正电,根据共点力平衡可得电场力
(2)剪断轻绳小球受到电场力和重力的作用,合力
加速度
15.(1);(2)
(1)设两颗天体的轨道半径分别是、,质量分别为、,由万有引力提供向心力得
,
又
,
联立可得
解得
(2)设两天体的线速度大小分别为v1、v2,由线速度与角速度的关系
可得
,
解得双星系统两天体的线速度大小之和为
16.(1);(2)0.4;(3)
(1)从A到B由动能定理
解得
(2)选手在BD间做平抛运动,设落到D点时竖直方向速度为,可知
解得
故有
(3)BD间水平距离为
,
解得
落点D到跳台边缘的水平距离为