江苏省无锡市江阴市南菁高级中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（含解析）

2024-2025学年江苏省无锡市江阴市南菁高级中学高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.下列物理量对应单位的符号正确的是( )
A. 电势，V B. 功率，J C. 电场强度， D. 电容，C
2.如图所示，蚊香点燃后缓慢燃烧，若该蚊香燃烧点的运动速率保持不变，则该燃烧点( )
A. 线速度不变
B. 角速度变小
C. 向心加速度变大
D. 绕一圈所用时间保持不变
3.一质量为m的车厢在平直轨道上行驶，当速度为v时，车厢所受牵引力为F，阻力为f，则此时车厢所受牵引力的功率为( )
A. Fv B. fv C. D.
4.如图所示，物体以速度冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，压缩弹簧至最短的过程中( )
A. 弹簧弹力对物体做正功
B. 弹簧的弹性势能增加
C. 合外力对物体做正功
D. 物体的机械能守恒
5.如图所示，带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示。若不考虑其他力，则下列判断中正确的是( )
A. 若粒子是从A运动到B，则粒子带正电
B. 若粒子是从A运动到B，则加速度减小
C. 若粒子是从B运动到A，则其速度减小
D. 若粒子是从B运动到A，则其电势能减小
6.如图所示，人造地球卫星1在圆形轨道Ⅰ上运行，人造地球卫星2在椭圆轨道Ⅱ上运行，其中椭圆轨道上的A点为远地点，B点为近地点，两轨道相切于A点，下列说法正确的是( )
A. 卫星1在轨道Ⅰ上的速度大于
B. 卫星1和卫星2在相同时间内与地球连线扫过的面积相等
C. 卫星1在A点的加速度等于卫星2在A点的加速度
D. 卫星1在轨道Ⅰ上A点的动能小于在卫星2在轨道Ⅱ上A点的动能
7.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器的滑动端向上滑动的过程中( )
A. 电压表与电流表的示数都减小 B. 电压表与电流表的示数都增大
C. 两端电压增大 D. 两端电压减小
8.如图所示，直线为某电源的图线，曲线为某元件的图线的一部分，虚线为过交点的切线交于纵轴处，用该电源和元件串联起来组成闭合电路，下列说法正确的是( )
A. 此时导体的电阻为
B. 电源的输出效率为
C. 随着电压增大，元件电阻不断减少
D. 若用该电源和两个该元件串联，电流变为
9.两等量异种点电荷、放置在x轴上的、位置，且，已知x轴上的电势随x的变化关系如图所示。下列判断正确的是( )
A. 带负电，带正电
B. 处场强等于0
C. 沿着x轴从到，电场强度E的大小先减小后增大
D. 带负电的试探电荷沿x轴从向运动过程中其电势能先增加后减小
10.如图，带有等量异种电荷的平行板电容器与静电计相连，电容器上极板带正电，静电计金属外壳和电容器下极板均接地，两板间P点处固定一负电荷。下列说法正确的是( )
A. 静电器的指针张角变大，则表明电容器的带电量增大
B. 将电容器上极板向下平移至虚线位置，静电器的指针张角变大
C. 将电容器上极板向下平移至虚线位置，P处电荷的电势能不变
D. 在两极板间插入云母片的过程中，P处电荷的电势能减小
11.如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量分别为m、，开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且与地面的距离为h，物体B静止在地面上、放手后物体A下落，到与地面将接触时速度为v，此时物体B对地面恰好无压力，不计一切摩擦阻力。则上述过程中( )
A. 物体A的机械能守恒
B. 物体A与地面将接触时加速度最大
C. 弹簧对物体A做的功为
D. 物体A速度最大时离地面高度为
二、实验题：本大题共1小题，共16分。
12.某学习小组测量一段粗细均匀金属丝的电阻率。
首先用游标卡尺测量该金属丝的长度，结果如图甲所示，其长度______cm；再用螺旋测微器测金属丝直径，结果如图乙所示，其直径______mm。
用多用电表粗略测量金属丝的电阻，下列实验操作步骤，正确顺序是______。
①将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准欧姆零点
②将选择开关旋转到“”挡的“”位置
③调节指针定位螺丝，使多用电表指针对准电流零刻度
④将选择开关旋转到“OFF”位置
⑤将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，测出金属丝的电阻约
为进一步准确测量该金属丝的电阻，实验室提供如下器材：
电池组电动势为，内阻不计；
定值电阻阻值为；
电压表量程为5V，内阻约为；
电流表量程为20mA，内阻为；
滑动变阻器阻值范围为，额定电流；
开关S、导线若干。
请利用以上器材，在下方的虚线框中补全实验电路图。需标出相应器材的符号
若电压表示数为，电流表示数为15mA，试分析能否计算出的准确值，若能，写出的准确值；若不能，写出误差的来源______。
写出该金属丝电阻率的表达式______用L、d、表示。
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
13.我国计划2030年前实现登月开展科学探索，载人登月的初步方案是：采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至地月转移轨道。若飞船到达月球前，先在离月球表面高度等于月球半径处绕月球做匀速圆周运动，周期为T。已知引力常量为G，月球的半径为r，忽略月球的自转。求：
月球的质量；
月球第一宇宙速度的大小。
14.如图所示，小型直流电动机其线圈内阻为与规格为“6V 6W”的小灯泡并联，再与阻值为的电阻串联，然后接至电源电动势为12V，内阻的电源上，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
通过电阻R的电流；
电动机的效率。
15.如图所示，光滑水平地面与半径的粗糙半圆轨道固定相连接，且在同一竖直平面内，O点是半圆轨道的圆心，B、O、D在同一竖直线上。质量的物块视为质点在大小的水平恒力的作用下，从A点由静止开始做匀加速直线运动，当物块通过B点时撤去水平恒力，物块沿半圆轨道运动并恰好能通过D点。已知A、B两点间的距离，重力加速度大小，不计空气阻力。
求物块通过B点时所受半圆轨道的支持力大小；
求物块从B点运动到D点的过程中克服阻力做的功W；
若半圆轨道光滑，通过改变半圆轨道的半径，使物块通过D点后落到地面上的位置到B点的距离最大，求此种情况下半圆轨道的半径以及该最大距离。
16.如图所示为一种新型粒子收集装置，一个粒子源放置在立方体中心固定在竖直轴上，粒子源可以向水平各方向均匀地发射一种带正电粒子，粒子比荷为，立方体处在竖直向下的匀强电场中，场强；立方体边长，除了上下底面、为空外，其余四个侧面均为荧光屏，不考虑粒子源的尺寸大小、粒子重力以及粒子间的相互作用；粒子打到荧光屏上后被荧光屏所吸收，不考虑荧光屏吸收粒子后的电势变化。求：
粒子打出后，在电场中运动的加速度大小；
若所有粒子都能打到荧光屏上，求粒子源发射粒子的速率范围；
若粒子源发射的速率为，求每秒打在荧光屏上的粒子数占每秒发射粒子数的比例。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：电势的单位为伏特，功率的单位为瓦特或焦耳每秒，电场强度的单位为牛每库，电容的单位为法拉，故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据各物理量的定义和单位解答。
明确国际单位制中的单位名称，对于每个物理量的单位都要掌握住，特别是有多个单位的物理量，如长度的单位有m、cm、mm等等，要注意掌知道哪些单位属于国际单位制中的符号。
2.【答案】C
【解析】解：线速度是矢量，蚊香燃烧点的运动速率不变，方向时刻改变，故A错误；
B.根据线速度与角速度的关系可知，线速度大小不变，半径变小，角速度变大，故B错误；
C.根据向心加速度公式可知，半径变小，向心加速度变大，故C正确；
D.根据周期与角速度的关系可知，角速度变大，绕一圈所需时间变短，故D错误。
故选：C。
A.线速度是矢量，方向时刻改变，据此分析作答；
B.根据线速度与角速度的关系分析作答；
C.根据向心加速度公式分析作答；
D.根据圆周运动的周期公式分析作答。
本题考查了圆周运动的相关知识，对于这些知识要求熟练掌握，基础题。
3.【答案】A
【解析】解：已知速度为v时，车厢所受牵引力为F，则此时车厢所受牵引力的功率为，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据求车厢所受牵引力的功率。
解答本题时，要掌握功率公式，注意F是牵引力，不是合力。
4.【答案】B
【解析】解：物体向左运动，弹力方向向右，故弹力做负功，弹簧的弹性势能增加，故A错误，B正确；
C.根据动能定理
所以合外力对物体做负功，故C错误；
D.因弹力对物体做负功，则物块的机械能减小，故D错误。
故选：B。
分析弹簧弹力变化情况、根据做功和功能关系分析判断。
本题考查功能关系，要明确物块向左运动过程弹簧的弹力是个变力，故其做功与弹簧的压缩量一定不是成正比，掌握做功和功能关系。
5.【答案】D
【解析】解：粒子受到的电场力与电场线相切且指向轨迹凹侧，如图所示，F与场强方向相反，可知粒子带负电，与运动方向无关，若从B运动到A，电场力做正功，动能增大，速度增大，电势能减小，故AC错误，D正确；
B.若粒子是从A运动到B，电场线变密，场强增大，粒子受到的电场力增大，由牛顿第二定律可知，其加速度增大，故C错误。
故选：D。
做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧，本题中粒子只受电场力，由此可判断电场力向左，根据电场力做功可以判断电势能的高低和动能变化情况，加速度的判断可以根据电场线的疏密进行。
本题以带电粒子在电场中的运动为背景考查了带电粒子的速度、加速度、电势能等物理量的变化情况，加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题。
6.【答案】C
【解析】解：根据第一宇宙速度是最大的运行速度可知，卫星1在轨道Ⅰ上的速度小于，故A错误；
根据开普勒第二定律，卫星1和卫星2不在同一轨道上运动，在相同时间内与地球连线扫过的面积不相等，故B错误；
根据可知，卫星1在A点的加速度等于卫星2在A点的加速度，故C正确；
由于卫星1和卫星2质量关系未知，不能比较两卫星在A点的动能关系，故D错误。
故选：C。
根据第一宇宙速度和开普勒第二定律、牛顿第二定律和动能的表达式进行分析解答。
考查第一宇宙速度和开普勒第二定律、牛顿第二定律和动能的表达式，会根据题意进行准确分析解答。
7.【答案】B
【解析】解：ABD、滑动变阻器R的滑动端向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，总阻值增大，干路电流I减小，内电压减小，路端电压增大，则电压表示数增大；
由可知并联部分的电压增大，则两端的电压增大，则过的电流增大，即电流表的示数增大，故AD错误，B正确；
C、干路电流I减小，由可知两端电压减小，故C错误。
故选：B。
在变阻器的滑片向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析干路电流和路端电压如何变化，即可知电压表示数的变化情况，由欧姆定律分析并联部分电压的变化，判断电流表示数的变化；由判断两端电压变化情况。
本题是电路的动态变化分析问题，首先确定出变阻器接入电路的电阻如何变化，再按局部到整体，再到部分的思路进行分析。
8.【答案】B
【解析】解：A、用该电源和元件串联起来组成闭合电路时，由两图线的交点可知，元件的电压为，电流为，则此时导体的电阻为，故A错误；
B、由电源的图线可知，电源的电动势和内阻分别为
，
电源的输出效率为
，故B正确；
C、元件的图线上的点与原点连线的斜率表示元件电阻的倒数，由图可知，随着电压增大，元件电阻不断增大，故C错误；
D、若用该电源和两个该元件串联，则可看成将电源分成电动势为，内阻为的两个新电源分别为元件供电，新电源的图像如图所示。
由图可知，若用该电源和两个该元件串联，电流大于，故D错误。
故选：B。
读出交点坐标，由求此时导体的电阻；由电源的图线读出电动势，求出内阻，再求电源的输出效率；根据元件的图线上的点与原点连线的斜率表示元件电阻的倒数，来分析随着电压增大，元件电阻的变化情况；若用该电源和两个该元件串联，则可看成将电源分成电动势为，内阻为的两个新电源分别为元件供电，作出新电源的图线，由该图线与元件的图线交点读出电流。
本题考查闭合电路欧姆定律和欧姆定律的应用，解决这类问题的关键在于从数学角度理解图像的物理意义，抓住图像的斜率、面积、截距、交点等方面进行分析，更加全面地读出图像的物理内涵。
9.【答案】C
【解析】解：正电荷附近电势高，负电荷附近电势低，距离越近电势越高，距离越近电势越低，可知带负电，带正电，故A错误；
B.由场强叠加可知，两电荷在处产生的场强方向均沿x轴正向，可知该点的场强不等于0，故B错误；
C.图像的斜率等于场强，可知沿着x轴从到，电场强度E的大小先减小后增大，故C正确；
D.从向电势逐渐降低，则带负电的试探电荷沿x轴从向运动过程中其电势能逐渐增加，故D错误。
故选：C。
正电荷附近电势高，负电荷附近电势低；
由场强叠加，处场强不等于0；
图像的斜率等于场强，分析电场强度变化；
负电荷电势越低电势能越高。
本题解题关键是掌握规律正电荷附近电势高，负电荷附近电势低，图像的斜率等于场强，难度不高。
10.【答案】C
【解析】解：A、静电器的指针张角变大，说明电容器两板间电势差增大，电容器的带电量是不变的，故A错误；
B、将电容器上极板向下平移至虚线位置，两板间距离d变小，根据可知电容C变大，根据可知，两板间电压减小，则静电器的指针张角变小，故B错误；
C、根据电容的定义式、决定式和联立可得，，所以将电容器上极板向下平移至虚线位置，两板间的电场强度不变，根据可知P点和下极板之间的电势差不变，下极板接地，则P点电势不变，所以P处电荷的电势能不变，故C正确；
D、由上面C的分析可知，在两极板间插入云母片的过程中，极板间电场强度变小，根据可知，P处的电势降低，对负电荷来说，电势越低电势能越大，所以P处的电势能增大，故D错误。
故选：C。
静电计指针张角的大小表示电容器两板间电势差的大小；根据电容的决定式、定义式分析；写出电场强度的表达式分析，进而分析P处的电势高低，进而可比较P处电荷电势能的变化。
本题考查了电容的定义式、决定式和电场强度与电势差的关系的综合应用，知道对负电荷来说，电势越高电势能越小。
11.【答案】D
【解析】解：A、物体A下落时，除重力以外，弹簧的拉力对A做功，所以物体A的机械能不守恒，故A错误；
B、依题意，物体A下落到与地面将接触时，物体B对地面恰好无压力，此时细绳的拉力大小为，所以弹簧对物体A的拉力大小也为，则弹簧的拉力从小于A的重力变化到大于A的重力，根据牛顿第二定律可知，A的加速度先减小后增大，方向先竖直向下，后竖直向上。
初始时，对物体A，有
解得初始时A的加速度大小为
物体A接触地面瞬间的加速度大小为
解得
所以物体A刚下落是加速度最大，故B错误；
C、以地面为零势能面，上述过程中，物体A的初始机械能为，物体A末态的机械能为，根据功能关系可知，弹簧对物体A做的功等于物体A机械能的变化量，即，故C错误；
D、当弹簧的弹力等于物体A的重力时，物体A的加速度为零，速度最大，设此时弹簧的形变量为x，有
又因为物体A落体时物体B对地面恰好无压力，有
解得
所以此时弹簧的伸长量为，所以此时物体A离地面的高度为，故D正确。
故选：D。
分析弹簧的弹力对物体A做功情况，判断A的机械能是否守恒；物体A下落到与地面即将接触时，此时物体B对地面恰好无压力，此时细绳的拉力为，根据牛顿第二定律分析A的加速度变化情况，判断何时加速度最大；根据功能关系求弹簧对物体A做的功；当物体A的加速度为零时，速度最大，由胡克定律和几何关系求物体A速度最大时离地面高度。
本题的解题关键是分析清楚A的运动过程与受力情况，知道A的加速度为零时，速度最大，应用机械能守恒定律和功能关系分析解题。
12.【答案】；； ③②①⑤④； 实验电路图如图所示； ；
【解析】由图示游标卡尺可知，其读数；
由图示游标卡尺可知，其读数。
用多用电表测电阻，要先进行机械调零，然后将选择开关置于欧姆当，再进行欧姆调零，欧姆调零后测电阻，读数完毕后将选择开关置于OFF位置，故合理的实验步骤是③②①⑤④。
由于滑动变阻器最大阻值与待测金属丝阻值相差不多，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法；电流表量程太小，把定值电阻与电流表并联扩大其量程测电流；由于电流表内阻已知，电流表应采用内接法，实验电路图如图所示
电流表内阻为，定值电阻阻值为，由并联电路特点可知，流过定值电阻的电流是流过电流表电流的9倍，当电流表读数为15mA时，电路电流；
改装后电流表内阻，
则电阻丝阻值。
由电阻定律得，解得。
故答案为：；；③②①⑤④；实验电路图如图所示；；。
游标卡尺主尺与游标尺读数的和是游标卡尺读数；螺旋测微器固定刻度与可动刻度读数的和是螺旋测微器读数。
根据用多用电表测电阻的步骤分析答题。
根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后根据实验原理作出实验电路图。
根据实验电路图应用欧姆定律求解。
应用电阻定律求解。
要掌握常用器材的使用方法与读数方法，理解实验原理是解题的前提；应用电阻定律即可解题、
13.【答案】月球的质量为；
月球第一宇宙速度的大小为
【解析】根据万有引力提供向心力有，解得；
根据牛顿第二定律，得。
答：月球的质量为；
月球第一宇宙速度的大小为。
根据万有引力提供向心力列式解答；
根据牛顿第二定律进行分析解答。
考查万有引力定律的应用，会根据题意进行准确分析解答。
14.【答案】通过电阻R的电流为2A；
电动机的效率为
【解析】通过电阻R的电流为
灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为
通过电动机的电流为
电动机消耗的电功率为
电动机的输出功率为
所以电动机的效率为
答：通过电阻R的电流为2A；
电动机的效率为。
根据闭合电路的欧姆定律计算；
先计算出通过电动机的电流，然后分别计算电动机的电功率和输出功率，然后根据效率公式计算即可。
能够计算出通过电动机的电流是解题的关键，掌握电动机的电功率、发热功率和输出功率的计算方法是解题的基础。
15.【答案】物块通过B点时所受半圆轨道的支持力大小为82N；
物块从B点运动到D点的过程中克服阻力做的功W为；
此种情况下半圆轨道的半径为，以及该最大距离为
【解析】设物块通过B点时的速度大小为。对物块在地面上从A点运动到B点的过程，根据动能定理可得
解得
物块在圆弧上B点时，根据牛顿第二定律得
解得
设物块通过D点时的速度大小为。物块沿半圆轨道运动并恰好能通过D点时，由重力充当向心力，由牛顿第二定律有
解得
对物块从B点运动到D点的过程，根据动能定理有
解得
设当半圆轨道的半径为时，物块能通过D点，且物块通过D点时的速度大小为，对物块从B点运动到D点的过程，根据机械能守恒定律有
设物块通过D点后在空中运动的时间为t，有
物块通过D点后落到地面上的位置到B点的距离
则得
当时，物块通过D点后落到地面上的位置到B点的距离最大，有
解得
答：物块通过B点时所受半圆轨道的支持力大小为82N；
物块从B点运动到D点的过程中克服阻力做的功W为；
此种情况下半圆轨道的半径为，以及该最大距离为。
物块在地面上从A点运动到B点的过程，根据动能定理求出物块通过B点时的速度大小。物块在圆弧上B点时，根据牛顿第二定律求出轨道对物块的支持力大小；
物块沿半圆轨道运动并恰好能通过D点时，由重力充当向心力，由牛顿第二定律求出物块通过D点时的速度大小。根据动能定理求物块从B点运动到D点的过程中克服阻力做的功W；
根据机械能守恒定律或动能定理与平抛运动规律列式，结合数学知识求解。
本题的关键要理清物块的受力情况和运动过程，根据机械能守恒定律和平抛运动的规律得到水平距离解析式，运用数学知识求最大距离。
16.【答案】粒子打出后，在电场中运动的加速度大小为；
若所有粒子都能打到荧光屏上，粒子源发射粒子的速率范围为；
若粒子源发射的速率为，每秒打在荧光屏上的粒子数占每秒发射粒子数的比例为
【解析】
代入数据得
粒子射出后，在电场中做类平抛运动，能打在立方体底边四个顶点的粒子发射速率最小水平方向：
竖直方向：
联立解得：
发射粒子的速率范围：
对粒子源发射速率为的粒子，若不考虑荧光屏的对粒子运动的障碍，粒子在底面上得落点为圆
水平方向：
竖直方向：
联立解得：
因此有部分粒子穿过四个侧面，画出俯视图
解得：
每秒打在荧光屏上的粒子数占每秒发射粒子数的比例
答：粒子打出后，在电场中运动的加速度大小为；
若所有粒子都能打到荧光屏上，粒子源发射粒子的速率范围为；
若粒子源发射的速率为，每秒打在荧光屏上的粒子数占每秒发射粒子数的比例为。
由牛顿第二定律，代入与E，求加速度。
粒子类平抛，垂直电场方向匀速、沿电场方向匀加速。恰打荧光屏边缘时，两方向位移均为，结合运动公式求临界速率，确定范围。
依据类平抛规律，确定能打屏的粒子发射方向范围，通过几何关系算该范围粒子数与总发射数的比例。
将牛顿第二定律、类平抛运动、几何分析临界状态、方向范围融合，考查对电场力下带电粒子运动的综合理解，覆盖力学与电场力的关联核心考点。以“粒子收集装置”为背景，将抽象的带电粒子在电场中运动，与实际装置的“能否打到荧光屏”“粒子数比例”关联，体现物理知识的实际应用价值，培养学以致用的思维。