湖南师范大学附属中学2024-2025学年高一下学期期末考试物理试卷

湖南师范大学附属中学2024-2025学年高一下学期6月期末物理试题
一、单选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．点电荷周围离点电荷距离相等的地方场强相同
B．点电荷仅在电场力作用下由静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动
C．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法
D．两个彼此绝缘又相距很近的金属针，可以看成一个电容器
2．如图所示，甲、乙两个电表都是由一个表头G和一只变阻器R组成的，下列说法正确的是
A．甲表是电压表，R1增大时量程增大
B．甲表是电流表，R1增大时量程减小
C．乙表是电流表，R2增大时量程增大
D．乙表是电压表，R2增大时量程增大
3．中国的高铁技术居世界领先地位，通常列车受到的阻力与速度的平方成正比，即。列车要跑得快，必须用大功率的机车牵引。若列车以的速度匀速行驶时机车的功率为P，则该列车以的速度匀速行驶时机车的功率为（　　）
A．8P B．6P C．4P D．2P
4．工人在河堤的硬质坡面上固定一垂直坡面的挡板，向坡底运送长方体建筑材料。如图所示，坡面与水平面夹角为，交线为PN，坡面内QN与PN垂直，挡板平面与坡面的交线为MN，。若建筑材料与坡面、挡板间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，则建筑材料沿MN向下匀加速滑行的加速度大小为（ ）
A． B．
C． D．
5．2023年5月11日，天舟六号货运飞船成功对接中国空间站天和核心舱，空间站和另一地球卫星的轨道如图所示，二者的运动均可看成匀速圆周运动。已知卫星-地心的连线与卫星—空间站的连线的最大夹角为，地球半径为，空间站距地面的高度为，万有引力常量为，重力加速度为，忽略地球自转。下列判断正确的是（　　）

A．中国空间站的运行周期为
B．卫星的轨道半径为
C．空间站与卫星的线速度之比为
D．空间站与卫星的角速度之比为1：
6．如图，两平行板电容器正对面积分别为S、2S，两板间距离分别为，开始时开关断开，两板间电压分别为，两电容器带电量均为Q。下列说法正确的是（　　）
A．
B．闭合开关后，电阻R上有a→b电流
C．闭合开关并稳定后，两板间电压U介于之间
D．闭合开关并稳定后，两电容器带电量之比为4：1
二、多选题
7．一个T型电路如图所示，电路中的电阻，，，另有一测试电源，电源提供的电压为14V，内阻忽略不计，则（　　）
A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是
B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为
8．如图所示的曲线是某一质点的运动轨迹，为曲线上A点处的切线。质点从点运动到A点所发生的位移为，所用时间为。下列说法正确的是（　　）
A．表示质点从点运动到A点过程的平均速度
B．质点从点运动到A点的过程，平均速度的方向由点指向A点
C．若点越接近A点，则越接近质点在A点时的瞬时速度
D．质点经过A点时所受合力可能沿着的方向
9．通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，已知试探电荷q在场源电荷的电场中具所有电势能表达式为式中k为静电力常量，r为试探电荷与场源电荷间的距离）。真空中有两个点电荷Q1、Q2分别固定在 x 坐标轴的和的位置上。x轴上各点的电势φ随x的变化关系如图所示。A、B是图线与x的交点，A点的x坐标是4.8 cm，图线上C点的切线水平。下列说法正确的是（　　）
A．电荷Q1、Q2的电性相同 B．电荷Q1、Q2的电荷量之比为1∶4
C．B点的x坐标是8cm D．C点的x坐标是12cm
10．如图，带电荷量为的球1固定在倾角为光滑绝缘斜面上的N点，其正上方L处固定一电荷量为的球2，斜面上距N点L处的M点有质量m的带电球3，球3与一端固定的绝缘轻质弹簧相连并在M点处于静止状态。此时弹簧的压缩量为，球2、3间的静电力大小为。迅速移走球1后，球3沿斜面向下运动。g为重力加速度，球的大小可忽略，下列关于球3的说法正确的是（ ）
A．带正电
B．运动到MN中点处时，动能最大
C．运动至N点的速度大小为
D．运动至N点的加速度大小为2g
三、实验题
11．在测定电容器电容的实验中，将电容器C、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源（6V）、单刀双掷开关S按图甲所示电路图进行连接。先将开关S掷向1，电源给电容器充电，充电完毕后，将开关S掷向2，电容器放电，直至放电完毕。与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示；由计算机对图乙进行数据处理后得到的“峰值”及图线与时间轴所围“面积”的图像如图丙所示。（结果均保留两位，有效数字）
（1）充电过程中，流过电阻的电流方向为 （填“向上”或“向下”）。
（2）电容器充电结束时的带电荷量为 。
（3）该电容器的电容为 。
（4）某同学认为，仍利用上述装置，将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端进行实验，也可以测出电容器的电容值。该同学的观点是否正确 （填“正确”或“错误”）。
12．某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线，如图乙所示。
(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图乙中直线斜率大小的理论值为 。
(2)由图乙得：直线斜率的大小为 ，小钢球的重力为 。（结果均保留2位有效数字）
(3)该实验系统误差的主要来源是________（单选，填正确答案标号）。
A．小钢球摆动角度偏大
B．小钢球初始释放位置不同
C．小钢球摆动过程中有空气阻力
(4)考虑到上述实验误差的影响，实验得到的图像与理论值相比________。
A．斜率偏小
B．斜率偏大
C．纵截距偏小
D．纵截距偏大
四、解答题
13．如图所示，平行板电容器与电源相连，两极板竖直放置，相距为d．在两极板的中央位置，用绝缘细线悬挂一个质量为m，电荷量为q的小球．小球静止在A点，此时细线与竖直方向成θ角．已知电容器的电容为C，重力加速度大小为g．求：
（1）平行板电容器两极板间的电场强度大小；
（2）电容器极板上所带电荷量Q；
14．如图，可视为质点的光滑定滑轮与竖直墙面上的点等高，为的中点，距离为。一根轻质不可伸长的细绳一端系在点，穿过光滑圆环再绕过定滑轮，另一端吊着质量为的重物B。初始时A、B都静止，且此时与水平方向夹角为（如图所示）：然后在外力作用下，将圆环缓慢上移到点并静止释放。已知重力加速度为，整个过程中B未与滑轮相撞，不计空气阻力和一切摩擦。求：
（1）的质量；
（2）可以下降的最大距离；
（3）和B总动能最大时的动能。
15．如图甲所示，某装置由直线加速器、偏转电场和荧光屏三部分组成。直线加速器由5个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示，在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于序号为0的金属圆板中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中时，都能恰好使所受静电力的方向与运动方向相同而不断加速，且已知电子的质量为m、电荷量为e、交变电压的绝对值为U0，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。偏转电场由两块相同的平行金属极板A与B组成，板长和板间距均为L，两极板间的电压UAB=8U0，两板间的电场可视为匀强电场，忽略边缘效应，距两极板右侧L处竖直放置一足够大的荧光屏。电子自直线加速器射出后，沿两板的中心线PO射入偏转电场，并从另一侧的Q点射出，最后打到荧光屏上。试求：
（1）第4个金属圆筒的长度s；
（2）电子打在荧光屏上的M点到O点的距离lOM；
（3）若两极板间的电压UAB可调节，要使电子能打在荧光屏上距O点0.5L ~ 2L的范围内，求UAB的取值范围。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A A B D C BD ABC CD AD
11． 向下 正确
【详解】（1）[1]由图甲可知充电过程中，流过电阻的电流方向为向下；
（2）[2]根据
可得电容器充电结束时的带电荷量
（3）[3]根据代入数据得
（4）[4]正确，电容器放电的过程中，电容器C与电阻R两端的电压大小相等，因此通过对放电曲线进行数据处理后记录的“峰值Um”及图线与时间轴所围“面积”，仍可应用
计算电容值。
12．(1)
(2) 0.59
(3)C
(4)C
【详解】（1）设初始位置时，细线与竖直方向夹角为θ，则细线拉力最小值为
到最低点时细线拉力最大，则
联立可得
即若小钢球摆动过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为。
（2）[1][2]有图乙得直线的斜率为
，
则小钢球的重力为
（3）该实验系统误差的主要来源是小钢球摆动过程中有空气阻力，使得机械能减小。
故选C。
（4）考了空气阻力，设初始位置时，细线与竖直方向夹角为θ，则细线拉力最小值为
到最低点时细线拉力最大，则
联立可得
有上述式子可知图像的斜率为不变，截距变为，即纵截距与理论值相比偏小。
故选C。
13．（1）
（2）
【详解】试题分析：（1）带电小球静止在A点的受力如图：
根据共点力平衡条件，有：，．
（2）设两板间电压为U，则 由，可得
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）初始时A、B静止，此时与水平方向夹角为，A、B受力平衡，有
，
故有
（2）设可以下降的最大高度为A向下位移最大时A、B速度均为0，由机械能守恒定律有
解得
（3）和B总动能最大时系统的总势能最小，即总势能取极小值，对应系统静止时的平衡位置，即与水平方向夹角为30°的位置，由机械能守恒定律，此时总动能
由关联速度知，此时A、B速度等大，A、B动能等大，故此时的动能为
综上，和B总动能最大时的动能为
15．（1）；（2）；（3）或
【详解】（1）设电子进入第4个圆筒后的速度为v1，根据动能定理有
得
第4个圆筒的长度为
（2）设电子从第5个圆筒射出后的速度为v2，根据动能定理有
得
电子在偏转电场中运动的加速度是
电子射出偏转电场时，在垂直于板面方向偏移的距离为
其中t为飞行时间。由于电子在平行于板面的方向不受力，所以在这个方向做匀速直线运动，由L=v2t可求得
且有题意得
UAB=8U0
代入得到
由类平抛运动的结论，结合几何关系可知：
解得
（3）由
（0.5L≤lOM≤2L）
得
且要使电子不打板，电子在垂直于板面方向偏移的距离：
综上得
又因为
得
或