江苏省泰州中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题(含答案)

2023～2024学年春学期泰兴中学、泰州中学联合质量检测
物理学科试卷
一、单选题：（本题共10小题，每小题4分）
1．当一个带电导体达到静电平衡时（ ）
A．导体表面上电荷密度较大处电势较高
B．导体表面曲率较大处电势较高
C．导体内部的电势比导体表面的电势高
D．导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零
2．有两段电阻丝是由同种材料制成的。它们的质量相同，它们的长度之比．将它们串联在电路中，则它们两端的电压之比为（ ）
A．2:3 B．4:9 C．9:4 D．3:2
3．如图所示，飞船携带探测器在圆轨道Ⅰ上绕地球飞行，其轨道半径为地球半径的k倍（）。当飞船通过轨道Ⅰ的A点时，飞船上的发射装置短暂工作，将探测器沿飞船原运动方向射出，而飞船在发射探测器后速度方向不变沿椭圆轨道Ⅱ向前运动，其近地点B到地心的距离近似为地球半径R。以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变。已知地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转。下列说法中正确的是（ ）
A．飞船在轨道Ⅰ运动的速度大小
B飞船在轨道Ⅰ运动的加速度大小
C．飞船在轨道Ⅱ上的B点运动的速度大小
D．飞船在轨道Ⅱ上的B点的速度等于第一宇宙速度
4．两个位于纸面内的点电荷产生的电场的等势面如图中实线所示，相邻等势面间的电势差相等，虚线MPN是一个电子在该电场中的运动轨迹，轨迹与某等势面相切于P点。下列说法正确的是（ ）
A．两点电荷可能是异种点电荷 B．A点电场强度比B点的大
C．A点的电势高于B点的电势 D．电子运动到P点时动能最大
5．两电荷量分别为和的点电荷放在x轴上的O，M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A，N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则下列说法正确的是（ ）
A．N点的电场强度大小为零 B．
C．NC间场强方向沿x轴正方向 D．将一负点电荷从N点移到D点，电势能先减少后增加
6．如图所示，用绝缘细线将甲、乙两个带同种电荷的小球（均可视为质点）悬挂于O点。若系统平衡时，甲球与O点间的水平距离是乙球与O点间的水平距离的两倍，则甲、乙两球的质量之比为（ ）
A．1 B．2 C． D．
7．如图所示，M、N为水平平行金属板，上板有一孔a，两板相距为d，分别与电源两极相连，开关S闭合。一带电荷量为q、质量为m的液滴自a孔正上方距离为d的P点由静止自由下落，到达距离上板的Q点时速度恰好变为零，重力加速度为g，则以下判断正确的是（ ）
A．两板间电势差为
B．N板上移一小段距离，液滴仍能到达Q点
C．若S断开，N板上移一小段距离，液滴仍能到达Q点
D．若S断开，N板右移一小段距离，液滴仍能到达Q点
8．如图所示，质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连放置于倾角为α的光滑固定斜面上，物块B与垂直于斜面的挡板C接触，物块A系一轻质细绳，细绳绕过斜面顶端的定滑轮系一轻质挂钩，细绳与轻弹簧均与斜面平行，物块A、B保持静止，现在挂钩上挂一重物D，平衡时物块B恰好不离开挡板。已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，某一瞬间剪断细绳，则下列说法正确的是（ ）
A．重物D的重力为
B．物块A下滑过程中机械能守恒
C．剪断细绳瞬间，物块A的加速度大小为
D．物块A下滑过程中的最大速度为
9．一小球从地面竖直上抛，后又落回地面。取竖直向上为正方向、地面所在水平面为重力势能参考平面，且空气阻力的大小不变。下列关于小球的加速度a和速度v与时间t、重力势能E与相对抛出点的位移x、机械能E与相对抛出点的路程s的关系图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，传送带的水平部分ab长度为2m，倾斜部分bc长度为4m，bc与水平方向的夹角为37°。传送带沿图示顺时针方向匀速率运动，速率为2m/s。现将质量为小煤块A从静止轻放到a处，它将被传送到c点，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为，且此过程中煤块不会脱离传送带，，则下列说法中正确的是（ ）
A．小煤块从a点运动到b点的过程中，电动机多消耗的电能为6J
B．小煤块从a点运动到c点所用的时间为2.2s
C．从a点运动到c点的过程，小煤块和皮带间因摩擦而产生的热量为4J
D．从a点运动到c点的过程，小煤块在传送带上留下的痕迹长度为2m
二、非选择题：共5题，共60分．其中第12题～第15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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位
11．（15分）如图甲所示，某同学利用竖直上抛小球的频闪照片“验证机械能守恒定律”。频闪仪每隔0.05s闪光一次，用毫米刻度尺测得相邻时刻小球上升的高度分别为，，，，，该同学通过计算得到不同时刻的速度如图乙所示（当地重力加速度大小，小球的质量）
时刻
速度（m/s） 4.48 3.98 3.47
乙
（1）、、、、中不符合有效数字读数要求的是__________。
（2）由频闪照片上的数据计算时刻小球的速度大小__________m/s。（计算结果保留三位有效数字）
（3）从到时间内，小球重力势能的增加量__________J。（计算结果均保留三位有效数字）
（4）在误差允许的范围内，若与近似相等，则验证了机械能守恒定律。由数据计算所得__________（填“＞”、“＜”或“＝”），造成这种结果的主要原因是__________。
12．（10分）2020年6月11日，我国在太原卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功发射海洋一号D卫星，实现对全球海洋的观测。若该卫星的运动可看作匀速圆周运动，卫星的角速度为ω，线速度大小为v，卫星离地面高度为H。已知万有引力常量为G，求：
（1）卫星轨道半径r；
（2）地球质量M；
（3）地球表面的重力加速度g（不考虑地球自转）。
13．（8分）在平行于纸面的圆形区域ABCD内有匀强电场，圆心为O、半径为R。如图甲所示，动点P从A点沿圆周逆时针运动，θ为PO连线转过的角度，转动过程P所在位置的电势φ随角度θ的变化如图乙所示。求：
（1）电量为的带电粒子在A点处的电势能；
（2）匀强电场的场强大小E。
14．（12分）如图所示，AC水平轨道上AB段光滑，BC段粗糙，且，CDF为竖直平面内半径为的光滑半圆轨道，两轨道相切于C点，CF右侧有电场强度的匀强电场，方向水平向右。一根轻质绝缘弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与带负电滑块P接触但不连接，弹簧原长时滑块在B点。现向左压缩弹簧后由静止释放，当滑块P运动到F点瞬间对轨道压力为2N。已知滑块P的质量为，电荷量的绝对值，与轨道BC间的动摩擦因数为，忽略滑块P与轨道间电荷转移。已知，，。求：
（1）滑块从F点抛出后落点离C的距离；
（2）滑块运动到与O点等高的D点时对轨道的压力；
（3）欲使滑块P在进入圆轨道后不脱离圆轨道且能从F点飞出，弹簧释放弹性势能的取值范围。
15．（15分）如图所示，水平放置的平行金属板A、B间距为，板长，在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板，小孔恰好位于A、B中间，距金属板右端处竖直放置一足够大的荧光屏。现在A、B板间加如图2所示的方波形周期电压，有大量质量，电荷量的带电粒子以平行于金属板的速度持续射向挡板。已知，粒子重力不计，求：
（1）粒子在电场中的运动时间；
（2）时刻进入金属板间的粒子离开电场时在竖直方向的位移大小；
（3）撤去挡板后荧光屏上的光带宽度。
2023～2024学年春学期泰兴中学、泰州中学联合质量检测
高二物理参考答案
一、单选题：（本题共10小题，每小题4分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D B A C D C C D C D
二、非选择题：共5题，共60分。
11.（每空3分）① ②5.00 ③0.622 ④＜ ⑤上升过程中有空气阻力做负功
12.（1）卫星做匀速圆周运动，根据
（2分） 解得（1分）
（2）设卫星的质量为m，地球对卫星的引力提供做圆周运动的向心力，则有
（2分）
解得地球质量（1分）
（3）地球表面物体所受重力近似等于万有引力，则有
（2分）
又（1分）
解得（1分）
13.（1）由题图可知，A点的电势为，电量为的带电粒子在A点处的电势能为
（4分）
（2）PO从角α转到角的过程，恰好转过π，故圆周上电势最大值与最小值恰好在一条直径上的两点，其连线与电场线平行，可得场强大小为
（4分）（公式可给2分）
14.（1）F点时，由牛顿第二定律
（1分）
从F点开始做平抛运动，有
（1分）
可解得（1分）
（2）滑块从D到F的过程中，根据动能定理，有
（1分）
在D点时，有
（1分）
可解得（1分）
根据牛顿第三定律知，滑块对轨道的压力大小为3.5N，方向沿OD连线向右（1分）
（3）重力和电场力可看作等效重力（斜向左下方），此时
设等效重力的方向与竖直方向夹角为θ，则有
可得（2分）
设M点为等效最高点，要使滑块P沿半圆轨道运动到M点时不与轨道分离，有
（1分）
可得
滑块P从压缩时到M点的过程中，由动能定理得
（1分）
联立可得
所以要使滑块P沿光滑半圆轨道CDF运动时不脱离圆弧轨道，应满足。（1分）
15.（1）假设粒子一直在电压下运动，则
，，
解得
因此粒子不会撞击平行金属板，而粒子的水平分速度不变，则在电场中的运动时间
（3分）
（2）在内粒子在竖直方向做匀加速直线运动，方向指向A金属板，在内粒子在指向A金属板的竖直方向做匀减速运动，以向下为正方向，两个运动过程中，加速度大小始终为
（1分）
因此
，（2分）
（1分）
（1分）
所以位移大小为0.07m。
（3）粒子在电场中的运动时间等于电场变化的周期，故撤去挡板后，粒子离开电场的速度都相同，如图所示（）时刻进入的粒子向下偏转的距离最大，粒子先向下偏转做类平抛运动，加速度向下，再做加速度向上的类平抛运动。同样以向下为正方向，加速度大小仍为a，前一段满足
，
，
所以（2分）
但是向下最大位移为向下的速度为零时，即
（2分）
即在这个点射出的粒子出AB极板时向下位移最大为1cm，但是运动过程中最大位移为2cm，因此考虑这么一种粒子，在某位置出发，刚好向下位移最大2cm到达B极板，随后再向上运动，此时该粒子为光带最下端。
当粒子在（）射出时，粒子向上偏转最大，此时假设粒子出AB极板时恰好到达A极板右端，则此时粒子y方向的速度为
（1分）
因此恰好与光带最下端的粒子y方向上的速度相同，故两者相互平行射出，光带距离也即为出电场的竖直方向位移差
（2分）
粒子离开电场时的速度方向相同，可知粒子打在荧光屏上产生的光带宽度为19cm。