2023-2024学年湖南省长沙市雅礼集团高一（下）期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年湖南省长沙市雅礼集团高一（下）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.下列关于电场的说法正确的是( )
A. “元电荷”是最小的电荷量，用表示，则，元电荷就是电子
B. 电场是法拉第首先提出来的，电荷对电荷的作用力就是电荷的电场对的作用
C. 由电场强度的定义式：可知与成正比，与成反比
D. 点电荷是一个带有电荷的点，它是实际带电体的抽象，任何带电体都当作点电荷处理
2.某同学用的力将质量为的足球踢出，足球以的初速度沿水平草坪滚出后静止，则足球在水平草坪上滚动过程中克服阻力做的功是( )
A. B. C. D.
3.某一导体的伏安特性曲线如图中曲线所示，其电阻会随温度的改变而改变，下列说法正确的是( )
A. 点对应的电阻为
B. 点对应的电阻为
C. 工作状态从变化到时，导体的电阻因温度的影响改变了
D. 工作状态从变化到时，导体的电阻因温度的影响改变了
4.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，在半球面上均匀分布正电荷，总电荷量为，球面半径为，为通过半球顶点与球心的轴线，在轴线上有、两点，。已知点的场强大小为，则点的场强大小为( )
A. B. C. D.
5.如图平行板电容器通过导线与二极管，直流电源相连，电容器上下极板分别是板，板，且下极板接地。是极板中间的某一点，位置不发生改变。以下说法正确的是( )
A. 板上移一点，两板之间电势差不变，点电势升高
B. 板上移一点，两板之间电场强度增大，点电势降低
C. 板下移一点，两板之间电场强度增大，点电势不变
D. 板下移一点，两板之间电势差变大，点电势不变
6.如图，在图甲的电路中，是可变电阻，是定值电阻，阻值。实验时调节的阻值，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图像如图乙中所示。和分别为的滑片在不同位置时，其接入电路的电阻的图像。电压表和电流表均看作理想电表。下列说法正确的是( )
A. 该电源电动势为，内阻
B. A、状态对应的电源的效率
C. 当时，消耗功率最大
D. 当电流为时，滑动变阻器接入电路的电阻为
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示，一卫星绕地球运动，图中虚线为卫星的运行轨迹，、、、是轨迹上的四个位置，其中距离地球最近，距离地球最远。下列说法中正确的是( )
A. 卫星在运动过程中完全失重 B. 卫星在做变加速曲线运动
C. 卫星在点的加速度最小 D. 卫星从到做加速运动
8.在如图所示的电路中，电源电动势和内阻为定值，为定值电阻，为滑动变阻器，闭合电键，理想电流表的示数为，理想电压表、和的示数分别为、和当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，各电表示数变化量分别为、、和，下列说法正确的是( )
A. 变大，变大
B. 电源的效率增加
C. 电源的总功率增加
D. 不变，不变
9.如图所示，两个质量均为用轻弹簧相连接的物块，放在倾角为的固定光滑斜面上，系统保持静止。现给物块一个沿斜面向上的初速度，使其沿斜面向上运动，当物块运动到最高点时，物块刚要离开固定在斜面上的挡板，已知弹簧的劲度系数为，弹簧的弹性势能表达式为其中表示弹簧的形变量，重力加速度为，只考虑物块第一次上升过程，下列说法正确的是( )
A. 物块的机械能先增大后减小
B. 初始时弹簧的弹性势能为
C. 物块上升到最高点时沿斜面运动的距离为
D. 物块的加速度先增大后减小
10.如图，电源电动势，内阻，电阻，，，电容器电容，开关原来断开，现在合上开关直到电路稳定，则( )
A. 闭合电路稳定时，电容器极板带正电
B. 断开电路稳定时，电容器的电压为
C. 从断开到合上开关且电路稳定后，流过电流表的电量为
D. 从断开到合上开关且电路稳定后，流过电流表的电量为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.同学在“练习使用多用电表”的实验中，图为某多用电表的面板。

若用此表测量一阻值约为的定值电阻，下列操作正确的是_____
A.将选择开关应调到“”电阻挡
B.欧姆调零时，两表笔短接，用螺丝刀转动调零螺丝，直到指针与表盘右边零刻度对齐
C.在电阻测量时，双手不能同时接触电阻两端
D.测量完成后，将选择开关调到“”挡
图为一正在测量中的多用电表表盘。如果选择开关在电阻挡“”，则读数为_____；如果选择开关在直流电压挡“”，则读数为_____。
若用多用电表的欧姆挡去探测一个正常的二极管，某次探测时，发现表头指针偏转角度很大，则与二极管正极相连的是多用电表的_____选填“红表等”或“黑表笔”
12.某物理小组为了较精确地测量一节新电池的内阻，设计了图所示的实验电路原理图，其中用于保护电路，其阻值为。
实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，作出的图线如图所示，则干电池的电动势_____，干电池的内阻_____。结果保留两位有效数字
用该实验电路测出的电动势和内阻与真实值相比：_____，_____选填“”“”或“”。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，有一电子电荷量为，质量为经电压为的电场加速后，进入两块间距为、电压为的平行金属板。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且刚好能沿下板右边缘飞出，求电子：
刚离开加速电场时的速度；
在平行金属板间的加速度；
通过平行金属板的时间。
14.如图，带电量的球固定在足够长的光滑绝缘斜面上，斜面的倾角，质量、带电量的球在离球处由静止释放。两球均可视为点电荷，静电力恒量，取，。
球在球释放处产生的电场强度的大小和方向；
球的速度最大时两球间的距离；
球从开始运动到速度最大时，其电势能改变了求球运动的最大速度。结果可用根号表示
15.如图，一闯关游戏装置处于竖直面内，该装置由倾斜的直轨道，圆形轨道，水平直轨道，传送带，水平直轨道，两个相同的四分之一圆管道拼接成的管道，水平直轨道组成。圆形轨道与轨道、相切于和为圆形轨道最低点。直线轨道和通过传送带平滑连接，管道与直线轨道相切于点，直线轨道右端为弹性挡板，滑块与弹性挡板碰撞后能原速率返回。已知圆形轨道半径，长，传送带长，长，长，四分之一圆管道的半径。现将一质量为的滑块视为质点从倾斜轨道上某高度处由静止释放，经点进入圆轨道后运动至点再从点滑出圆轨道，滑块与、、间的动摩擦因数，与传送带间的动摩擦因数，某余轨道均光滑。所有轨道都平滑连接，不计空气阻力，取。
若滑块恰好经过圆形轨道最高点，求滑块经过圆轨道点时对轨道的压力及滑块由静止释放时的高度；
若滑块从上高处静止释放，且传送带静止，那么滑块最终静止的位置距离点的水平距离有多远；
若滑块从上高处静止释放，且传送带以恒定的线速度顺时针转动，要使滑块能且仅能通过点一次，求传送带的线速度需满足的条件。
答案解析
1.
【解析】A.“元电荷”是最小的电荷量，用表示，则，质子和电子所带的电荷量等于元电荷，其本身是带电粒子不是元电荷，故A错误；
B.电场是法拉第首先提出来的，电荷间的相互作用是通过电场发生的，电荷对电荷的作用就是电荷的电场对的作用，故B正确；
C.电场强度大小是由电场本身决定的，跟放入的电荷无关，跟电荷所受的力无关，故C错误；
D.点电荷是理想模型，实际不存在的，体积很小的带电体也不一定可以看作点电荷，只有物体的形状和大小对所研究的问题没有影响时，可以把带电体看作点电荷，故D错误。
2.
【解析】足球在草坪上滚动的过程，由动能定理得，则得克服阻力做的功，故A正确，BCD错误。
3.
【解析】解：、点对应的电阻为，故AB错误；
、点对应的电阻为，所以工作状态从变化到时，导体的电阻因温度的影响改变了，故C正确，D错误。
故选：。
从图上分别读出两点对应的电压和电流，然后根据欧姆定律计算、比较即可。
要知道图像的斜率表示电阻的倒数，但斜率不是切线的斜率，是该点与原点连线的斜率，计算电阻还是可以用欧姆定律计算的。
4.
【解析】在半球面右侧填补一个与完全相同的半球面，则这个球壳在、两点产生的电场强度相等，均为
由于半球面在点的场强大小为，则右侧填补的半球面在点产生的电场强度为
根据对称性可知，半球面在点的场强大小与右侧填补的半球面在点产生的场强大小相等，即点的场强大小为
故选A。
5.
【解析】A.当板上移一点，则两板间距增大，根据可知减小，电容器与电源相连接，若不变，由，电容器电容减小，则要放电，但由于二极管的单向导电导致电容器不能放电，故电容器电量保持不变。减小则增大，两板之间电势差增大。根据电容器的定义和以及可得：，因为保持不变，所以当变化时不变，间的距离不变，点电势不变，故A错误；
B.当板上移一点，则两板间距减小，根据可知增大，电容器充电，电容器与电源相连接，不变，减小，则两板间电场强度增大，间电势差增大，则间电势差减小，点电势降低，故B正确；
C.当板下移一点，则两板间距减小，根据可知减小，电容器充电，电容器与电源相连接，不变，减小，则两板间电场强度增大，点电势升高，故C错误；
D.当板下移一点，则两板间距增大，根据可知减小，电容器要放电，但由于二极管的单向导电导致电容器不能放电，故电容器电量保持不变。减小则增大，两板之间电势差增大。根据电容器的定义和以及可得：，因为保持不变，所以当变化时不变，间的距离增大，点电势升高，故D错误。
故选B。
6.
【解析】解：根据闭合电路的欧姆定律可得
由图可知，当时，；当时，。代入上式可得
，
故A错误；
B.电源的效率
代入数据可知
故B错误；
C.把和视作新的内阻，当
时，消耗功率最大，故C错误；
D.当电流为时，根据图像可知
根据欧姆定律可知
故D正确。
故选：。
根据闭合电路欧姆定律对、分别列式求解和，再根据外电路电阻和内电路电阻对功率的影响分析求解。
本题考查了闭合电路欧姆定律，解题的关键是电路结构的分析，掌握电源的图线的斜率表示电源的内阻，掌握外电阻等于内阻时电源输出功率最大。
7.
【解析】A.卫星在运动过程中仅受重力，处于完全失重，故A正确。
B.引力提供合外力，引力大小和方向都发生变化，所以加速度发生变化，做变加速曲线运动，故B正确。
C.根据牛顿第二定律可得可得，可知卫星在点的加速度最大，故C错误。
D.卫星绕地球做椭圆运动，根据开普勒第二定律可知，轨道上离地球越近，卫星的速度越大，离地球越远，卫星的速度越小则卫星在点的速度最大，卫星在点的速度最小，卫星从到做减速运动，故D错误。
8.
【解析】解：、根据电路图可知，滑片上滑，阻值减小，总阻值阻值减小，电流增大，闭合电路的欧姆定律，可知减小，增大，由电路图可知，所以减小，由电源的效率可知，效率在减小，由电源总功率可知，总功率在增加，故C正确，AB错误；
D、由可知，由可知，的变化等于内电阻两端的电压变化，所以，由于和是定值，故D正确；
故选：。
、根据滑动变阻器的变化，先确定总电阻，然后根据欧姆定律判断电流的变化，结合功率的公式，电源的效率公式可求出；
D、根据欧姆定律把变化量表示出来，然后判断电阻是否改变。
本题主要考查学生对于动态电路的分析，结合功率的公式，电源效率的公式来解决本题，难度不大。
9.
【解析】A.弹簧的弹力对物块先做正功后做负功，根据功能关系可知，物块的机械能先增大后减小，故A正确
B.初始时对物块受力分析有，解得，所以弹簧的弹性势能为，故B错误
C.由于、的质量相等且当上升到最高点时物块刚要离开挡板，所以弹簧初末状态的形变量相等，弹性势能相等，故物块的动能全部转化为自身的重力势能，则有，解得，故C正确
D.弹簧恢复原长之前对物块的弹力沿斜面向上，物块的重力的分力沿斜面向下，随着弹力的减小，物块的合力增大，加速度增大，弹簧恢复原长之后对物块的弹力沿斜面向下，物块的重力的分力沿斜面向下，随着弹力的增大，物块的合力增大，加速度增大，故物块的加速度一直增大，故D错误。
10.
【解析】A.闭合，电路稳定后，与串联后再与并联，两端电压等于两端电压，极板的电势比极板的电势高，所以电容器极板带正电，故A正确；
B.断开，相当于断路，中无电流，电容器两端电压等于两端电压，由于极板的电势比极板的电势高，所以电容器极板带正电；电容器的电压为
故B正确；
闭合电路稳定时，外电路的总电阻
电容器的电压为
流过电流表的电量
故D正确，C错误。
故选ABD。
11. 黑表笔
【解析】用欧姆表测电阻要选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近，测量一个阻值大约为的定值电阻，则要先选择开关拨至“”挡，故A错误；
B.进行欧姆调零，调节的是欧姆调零旋钮不是机械调零，故B错误；
C.在电阻测量时，为准确，双手不能同时接触电阻两端，故C正确；
D.测量完成后，将选择开关调到“”挡，故D正确。
故选CD；
选择开关在电阻挡“”，由图示表盘可知，读数为
如果选择开关在直流电压挡“”，由图示表盘可知，其分度值为，其读数为：。
用欧姆挡，电流由黑表笔流出，接二极管正极则导通，接负极为截止，表头指针偏转角度很大，说明电流由二极管的正极进入，对于电表从黑的表头出，所以是黑表笔与二极管正极相接。
12.

【解析】由闭合电路欧姆定律可得
解得
由图示图像可知，图线与纵轴交点坐标值为，干电池的电动势
图像斜率的绝对值
干电池的内阻
当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源的图像如图所示
由图像可知，电源电动势的测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，即
，
13.解：电子在加速电场中，根据动能定理有：，解得：；
电子在平行金属板间，根据牛顿第二定律有：；
电子在水平金属板间做类平抛运动，竖直方向上有：，则有：。
【解析】本题考查了带电粒子在电场中的加速和偏转问题。粒子在偏转电场中做类平抛运动，解决该题的关键是知道电子刚好能穿过电场指电子在水平方向的位移大小等于板长，竖直方向的位移大小为板间距的一半。
14.球在球释放处产生的电场强度大小
方向沿斜面向上。
当球所受静电力等于重力沿斜面向下的分力时球的速度最大，此时
解得
球从开始运动至达到最大速度的过程中，设电场力做的功为 ，根据动能定理有
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.滑块恰好经过圆形轨道最高点，根据牛顿第二定律可得
解得
滑块从 到 点过程中，由动能定理得
解得
滑块过 点时，根据牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律可知滑块对轨道的压力大小为
方向竖直向下。滑块从 到 点过程中，由动能定理得
解得
滑块从 到 点过程中，重力做功为
若传送带静止，滑块运动到 点，需克服摩擦力做功
由动能定理可知滑块从斜面上滑下到达 点时的动能为
设滑块滑上半圆轨道 的高度 ，则有
解得
则滑块会从圆轨道返回滑下运动，由动能定理得
解得滑块滑过四分之一圆轨道继续滑行的位移大小为
所以滑块最终静止在 点右侧，距 点的水平距离
若向上滑块恰好能到达 ，则滑块在 点的动能为
解得
滑块从斜面上滑下到达 点的过程，由动能定理可得
解得
若传送带静止，由动能定理可知滑块从斜面上滑下到达 点时，有
解得
则滑块在传送带上先减速再匀速运动，传送带的速度为
若滑块在上与弹性挡板碰撞后，恰好停在 点，则从 到停下过程，由动能定理得
解得
则滑块在传送带上先加速再匀速运动，传送带的速度为
因此要使滑块停在上滑块不会再次返回半圆轨道回到上，传送带的速度需满足的条件

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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