浙江省宁波市五校2024-2025学年高一下学期期中联考物理试卷
一、单项选择题(本题共13小题,每小题3分,共39分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确,选对的得3分,错选或不答的得0分)
1.(2025高一下·宁波期中)达因值是液体表面张力系数,是液体表面相邻两部分之间单位长度内互相牵引的力。则1达因其值为( )
A.1 × 10-5N B.1 × 10-5N/m
C.1 × 10-5N/m2 D.1 × 10-5N/m3
2.(2025高一下·宁波期中)2021年2月10日19时52分,“天问一号”探测器实施近火捕获制动,顺利进入环火星轨道,自发射以来,“天问一号”已累计飞行202天,飞行里程约4.75亿千米,距离地球约1.92亿千米。下列判断正确的是( )
A.“天问一号”绕火星飞行一圈平均速度不为0,且它在每一时刻的瞬时速度都不为0
B.“19时52分”和“202天”,前者表示“时刻”,后者表示“时间”
C.飞行里程约4.75亿千米表示位移,距离地球约1.92亿千米表示路程
D.地面卫星控制中心在对“天问一号”进行飞行姿态调整时可以将“天问一号”看成质点
3.(2025高一下·宁波期中)下列各物理量都属于矢量的是( )
A.速率、平均速度 B.瞬时速度、功率
C.加速度、线速度 D.位移、重力势能
4.(2025高一下·宁波期中)下列说法不正确的是( )
A.示波器可以用来观察电信号随时间的变化情况
B.重力的施力物体是地球,方向竖直向下
C.物体在地球附近绕地球运动时,太阳的作用可以忽略
D.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的中心处
5.(2025高一下·宁波期中)如图,用手掌托着质量为1kg的书,由静止向上运动了一段距离后停下。已知该过程中书的加速度大小始终为2m/s2,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.书一直向上运动,故一直处于超重状态
B.前半段运动过程中,书受到的支持力为12N
C.前半段运动过程中,书受到的重力变为12N
D.后半段运动过程中,书受到的重力变小
6.(2025高一下·宁波期中)小石子从山崖上无初速地脱落,不计空气阻力,以山崖下水平面为零势能面。小石子在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能和重力势能随运动时间t的变化关系中,正确的是( )
A. B.
C. D.
7.(2025高一下·宁波期中)如图所示,a、b、c为电场中同一条电场线上的三点,其中c为ab的中点.已知a、b两点的电势分别为φa=3 V,φb=9 V,则下列叙述正确的是( )
A.该电场在c点处的电势一定为6 V
B.a点处的场强Ea一定小于b点处的场强Eb
C.正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大
D.正电荷只受电场力作用从a点运动到b点的过程中动能一定增大
8.(2025高一下·宁波期中)甲、乙两个小灯笼用轻绳连接,悬挂在空中,在相同的水平风力作用下发生倾斜,稳定时与竖直方向的夹角分别为、,如图所示,已知甲的质量为m1、乙的质量为m2,下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
9.(2025高一下·宁波期中)宇航员在地球表面一斜坡上P点,沿水平方向以初速度抛出一个小球,测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上。现宇航员站在某质量分布均匀的星球表面相同的斜坡上P点,沿水平方向以初速度抛出一个小球,小球仍落在斜坡的Q点。已知该星球的半径为R,地球表面重力加速度为g,引力常量为G。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.该星球表面的重力加速度
B.该星球的质量为
C.该星球的密度为
D.该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为2∶1
10.(2025高一下·宁波期中)质量为1kg的物体做匀变速直线运动,其位移随时间变化的规律为。时,该物体所受合力的功率为( )
A.2W B.4W C.6W D.8W
11.(2025高一下·宁波期中)如图所示是某游乐场的激流勇进项目,游客乘坐小船从滑道滑下,落入水中激起水花。水花在空中可看成斜抛运动,若水花初速度为,与水面夹角为,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.当一定时,夹角越大,水花在空中运动时间越长
B.当一定时,夹角越大,水花溅射的越远
C.在水花运动过程中,重力的功率一直减小
D.在水花运动到最高位置时,水花的机械能最小
12.(2025高一下·宁波期中)如图所示,真空中平行板电容器带有绝缘手柄的A板接地,闭合电键给电容器充电后断开电键。电容器中的C点固定放置一带负电的点电荷q,q不影响电容器的电场分布。下列说法正确的是( )
A.若通过手柄把A板向上平移一小段距离,则q所受的电场力变大
B.若通过手柄把A板向左平移一小段距离,则q所受电场力变小
C.若紧靠B板插入一块有机玻璃板,则q的电势能变小
D.若紧靠B板插入一块等大的铁板,则q的电势能不变
13.(2025高一下·宁波期中)某一区域的电场线分布如图所示,、、是电场中的三个点,以下判断正确的是( )
A.点电势最高
B.点电场强度最大
C.负点电荷放在点所受电场力沿点的切线方向斜向上
D.同一点电荷放在点所受电场力比放在点时大
二、多项选择题(本题共2小题,在每小题给出的四个选项中,有两个或多个选项正确,全部选对的得3分,选对但不全的得2分,选错或不选得0分,共6分)
14.(2025高一下·宁波期中)下列关于教科书上的四副插图,说法正确的是( )
A.图甲为静电除尘装置的示意图,带负电的尘埃被收集至B上
B.图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器,其目的是导走加油枪上的静电
C.图丙中摇动起电机,烟雾缭绕的塑料瓶顿时清澈透明,其工作原理为静电吸附
D.图丁的燃气灶中安装了电子点火器,点火应用了尖端放电原理
15.(2025高一下·宁波期中)救援车营救被困在深坑中探险车的情景可简化为如图甲所示的模型。斜坡倾角为,其动摩擦因数为。在救援车作用下,探险车从坑底A点由静止匀加速至B点时达到最大速度,接着匀速运动至C点,最后从C点匀减速运动到达最高点D,恰好停下,选深坑底部为参考平面,救援过程中探险车的机械能E随高度h变化的图线如图乙所示,已知重力加速度,,,下列说法正确的是( )
A.探险车质量为1500kg
B.探险车在坡面上的最大速度为4m/s
C.探险车在BC段运动的时间为18s
D.救援过程中救援车对探险车做功为
三、实验题
16.(2025高一下·宁波期中)如图1所示是研究小车加速度与力关系的实验装置,木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的细绳通过滑轮与拉力传感器相连,拉力传感器可显示所受拉力的大小,为带滑轮小车的质量,为砂和砂桶的总质量。实验时先不挂砂桶,将木板右端垫高,调整垫块的左右位置,平衡摩擦力,然后挂上砂桶,改变桶中砂的质量,多次进行实验。完成下列问题:
(1)实验中 (填“需要”或“不需要”)满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。
(2)以拉力传感器的示数为横坐标,小车的加速度为纵坐标,画出的图像是一条过坐标原点的直线,如图2所示,则图线的斜率 (用表示)。
(3)若某同学实验中加垫块过高,采集实验数据作出的图像可能是 。
A. B. C.
17.(2025高一下·宁波期中)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30 Hz和40 Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示。
该同学在实验中没有记录交流电的频率,需要用实验数据和其他条件进行推算。
(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为 ,打出C点时重物下落的速度大小为 ,重物下落的加速度的大小为 。
(2)已测得=8.89cm,=9.5.cm,=10.10cm;当重力加速度大小为9.80m/,试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出为 Hz。
18.(2025高一下·宁波期中)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准:
(1)如图,用螺旋测微器测得金属棒直径d为 mm;用20分度游标卡尺测金属棒长度l为 cm。
(2)用多用电表粗测金属棒的阻值:当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大,他应该换用 挡(填“×1Ω”或“×100Ω”),换挡并进行一系列正确的操作后,再将红黑表笔接在金属棒两端,指针静止时如图所示,则金属棒的阻值约为 Ω。
(3)用伏安法测金属棒的电阻Rx。要求电压从零开始变化,则实验选用的电路是上图中的 图(选填“甲”或“乙”)。
四、解答题(本题共4小题,共41分)
19.(2025高一下·宁波期中)如图所示,质量的小物块,带有的电荷,放在倾角为的光滑绝缘斜面上,整个斜面置于的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,物块由静止开始下滑,滑到某一位置时开始离开斜面,。求:
(1)物块带什么电?
(2)物块离开斜面时速度多大?
(3)斜面至少有多长?
20.(2025高一下·宁波期中)某人站在一平台上,用长的轻细线拴一个质量为的小球,让它在竖直平面内以O点为圆心做圆周运动,最高点A距地面高度为,当小球转到最高点A时,人突然撒手,小球被水平抛出,落地点B与A点的水平距离,不计空气阻力,。求:
(1)小球从A到B的时间;
(2)小球离开最高点时的线速度大小;
(3)人撒手前小球运动到A点时,绳对球的拉力大小。
21.(2025高一下·宁波期中)如图所示,在竖直平面内有一粗糙斜面轨道AB与光滑圆弧轨道BC在B点平滑连接(滑块经过B点时速度大小不变),斜面轨道长L=2.5 m,斜面倾角θ=37°,O点是圆弧轨道圆心,OB竖直圆弧轨道半径R=1 m,圆心角θ=37°,C点距水平地面的高度h=0.512 m,整个轨道是固定的。一质量m=1 kg的滑块在斜面顶点A由静止释放,最终落到水平地面上。滑块可视为质点,滑块与斜面轨道之间的动摩擦因数μ=0.25,取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,求:
(1)滑块经过圆弧轨道最低点B时,对圆弧轨道的压力大小;
(2)滑块经过圆弧轨道最高点C时的速度大小;
(3)滑块离开C点后在空中运动的时间t。
22.(2025高一下·宁波期中)如图所示,间距为d的水平平行金属板间电压恒为U。初速度为零的电子经电压U0的加速后,沿两板间的中心线进入板间电场,电子从两板间飞出,飞出时速度的偏向角为。已知电子质量为m、电荷量为e,电子重力不计。求:
(1)电子在水平金属板间所受的电场力的大小F;
(2)电子刚进入水平金属板间电场时的速度大小v0;
(3)水平金属板的长度L。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】液体的表面张力
【解析】【解答】表面张力的单位在SI制中为牛顿/米(N/m),但仍常用达因/厘米(dyn/cm),而达因是力的单位,其为使质量是1克的物体产生1cm/s2的加速度的力,叫做1达因,缩写:dyn,由于1N = 1kg × 1m/s2 = 1 × 103g × 1 × 100cm/s2 = 105dyn,则1达因其值为1 × 10-5N。
故答案为:A。
【分析】我们先明确达因的定义,再通过单位换算将其转换为国际单位制中的牛顿(N),从而确定正确选项。
2.【答案】B
【知识点】质点;时间与时刻;位移与路程;平均速度
【解析】【解答】A.“天问一号”绕火星飞行一圈的位移为0,所以平均速度为0,但它在每一时刻的瞬时速度都不为0,故A错误;
B.“19时52分”和“202天”,前者表示“时刻”后者表示“时间间隔”,故B正确;
C.飞行里程约4.75亿千米表示路程,距离地球约1.92亿千米表示位移,故C错误;
D.地面卫星控制中心在对“天问一号”进行飞行姿态调整时,“天问一号”各部分的运动差异不能忽略,此时不可以将“天问一号”看成质点,故D错误。
故答案为:B。
【分析】区分时刻与时间间隔、位移与路程、质点模型的条件,并理解平均速度的定义。
3.【答案】C
【知识点】矢量与标量;重力势能
【解析】【解答】物理量中,根据物理量的分类则有:一是矢量有方向,标量没有方向;二是运算法则不同,矢量运算遵守平行四边形定则,标量运算遵守代数加减法则。
在题意中,位移、瞬时速度、平均速度、加速度、线速度是矢量,功率、速率、重力势能是标量。
故选C。
【分析】物理量中,矢量具有大小和方向,标量具有大小没有方向。
4.【答案】D
【知识点】重力与重心;开普勒定律;示波器的使用
【解析】【解答】A.示波器是一种电子测量仪器,主要用于观察电信号(如电压、电流)随时间变化的波形,故A正确,不符合题意;
B.重力的施力物体是地球,方向竖直向下,故B正确,不符合题意;
C.物体在地球附近绕地球运动时,太阳的作用可以忽略,故C正确,不符合题意;
D.根据开普勒第一定律,行星绕太阳运动的轨道是椭圆,但太阳位于椭圆的一个焦点上,而不是中心,故D错误,符合题意。
故选D。
【分析】1、示波器可以用来观察电信号随时间的变化情况。
2、重力的施力物体是地球,方向竖直向下。
3、物体在地球附近运动时(如人造卫星、抛体运动等),地球的引力起主导作用,太阳的引力影响极小,通常可以忽略。
4、所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的焦点处。
5.【答案】B
【知识点】重力与重心;牛顿第二定律;超重与失重
【解析】【解答】A.书在向上运动的过程中,虽然速度方向向上,但由于加速度方向先向上后向下,所以书处于先超重后失重状态,故A错误;
B.对书进行受力分析,书受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力。根据题意可知,前半段运动过程中,书向上加速运动,根据牛顿第二定律可得,解得书受到的支持力为,故B正确;
CD.书受到的重力是由地球对书的吸引产生的,与书的运动状态无关,所以无论书如何运动,它受到的重力都保持不变,即书的重力一直为,故CD错误。
故答案为:B。
【分析】明确超重、失重的判断依据是加速度方向,结合牛顿第二定律计算支持力,重力大小由质量和重力加速度决定,与运动状态无关。
6.【答案】A
【知识点】自由落体运动;动能;重力势能
【解析】【解答】AB.在空中运动时做自由落体运动,加速度为重力加速度,恒定不变;根据,可知图像为过原点的倾斜直线,故A正确,B错误;
C.根据,可知图像为抛物线,故C错误;
D.以山崖下水平面为零势能面,设初始高度为,则有,可知图像为抛物线,故D错误。
故答案为:A。
【分析】小石子做自由落体运动,加速度恒定为,速度,动能,重力势能,据此判断各图像的正确性。
7.【答案】C
【知识点】电场线;电势能;电势;带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A.若该电场是匀强电场,则在c点处的电势为,若该电场不是匀强电场,则在c点处的电势为φc≠6V,故A错误.
B.一条电场线,无法判断电场线的疏密,就无法判断两点场强的大小,所以a点处的场强Ea不一定小于b点处的场强Eb,故B错误.
CD.根据正电荷在电势高处电势能大,可知正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大,而由能量守恒得知,若正电荷只受电场力作用,其动能一定减小,故C正确,D错误.
【分析】根据电场线与电势、场强的关系,以及电势能和动能的变化规律,逐一分析选项。
8.【答案】C
【知识点】整体法隔离法
【解析】【解答】设每个灯笼受到的水平风力为F,对乙受力分析,乙受重力、沿绳方向的拉力和水平向右的风力,故
对甲、乙整体受力分析,整体受重力、沿绳方向的拉力和水平向右的风力,故
因此
故答案为:C 。
【分析】我们可以通过对乙和整体分别进行受力分析,利用平衡条件求出tanα和tanθ的表达式,再进行比值计算。
9.【答案】C
【知识点】平抛运动;万有引力定律;第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A.小球抛出后做平抛运动,由平抛运动的规律可得,小球在地球表面时,在水平方向
在竖直方向
小球在某星球表面上时,则有在水平方向
在竖直方向
解得,A错误;
BC.设星球质量为,在该星球表面质量是的物体则有
解得
该星球的密度为,B错误,C正确;
D.由万有引力提供向心力可得,
由可得该星球的第一宇宙速度
地球的第一宇宙速度
因地球的半径与该星球的半径关系不确定,因此该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比不确定,D错误。
故答案为:C。
【分析】利用平抛运动落在斜面上的位移偏角恒定,结合运动学公式求出星球表面重力加速度 g0 ;再通过万有引力等于重力求出星球质量、密度和第一宇宙速度。
10.【答案】D
【知识点】牛顿第二定律;功率及其计算
【解析】【解答】根据
知质点的加速度
初速度为
根据
可知时速度为
根据牛顿第二定律可知物体所受合力
t=1s时,该物体所受合力的功率为
故答案为:D。
【分析】先从位移公式 中提取初速度 和加速度 ,再求 时的速度 ,然后由牛顿第二定律求合力 ,最后用 计算功率。
11.【答案】A
【知识点】斜抛运动;功率及其计算;机械能守恒定律
【解析】【解答】本题采用运动的分解法处理斜抛运动,要掌握分运动的规律,通过列式分析水花运动时间和水平射程的变化。AB.溅射的水花做斜抛运动,水花运动时间
水平射程
运动时间随增大而增大,随的增大,射程先增大后减小,故A正确,B错误;
C.水花先上升后下降,竖直方向速度先减小后增大,重力功率先减小后增大;故C错误;
D.水花运动过程中只有重力做功,机械能守恒,故D错误。
故选A。
【分析】溅射的水花在空中做斜抛运动,根据分析水花在空中运动时间与θ的变化关系;根据分位移公式得到水平射程表达式,再分析水平射程的变化。分析竖直方向分速度的变化判断重力的功率变化。对照机械能守恒条件分析水的机械能是否守恒。
12.【答案】D
【知识点】电容器及其应用;电势能
【解析】【解答】电容器充电后断开电键,电量不变,
A.若保持正对面积不变,把板上移,电容器的电容,,
解得,电场强度与电荷量和正对面积有关,与两极板距离无关,故A错误;
B.向左移动A板,正对面积减小,则电场强度增大,根据公式,故q所受电场力变大,故B错误;
C.电容器中的C点固定放置一带负电的点电荷q,则,紧靠B插入有机玻璃板,可知增大,则电容器的电容C变大,E变小,q电场力减小,则电荷向下运动,电场力做负功,则负电荷q的电势能变大,故C错误;
D.紧靠B插入一块铁板相当于两极板间距离变小,电荷量不变,正对面积不变,所以电场强度不变,则电荷q静止,故q的电势能不变,故D正确。
故答案为:D。
【分析】电容器充电后断开电键,电荷量 保持不变,根据 、 和 可推导出 ,即电场强度 仅与 、、 有关,与极板间距 无关。
13.【答案】D
【知识点】电场线;电势
【解析】【解答】A.沿电场线电势降低,则C点电势最低,A错误;
B.电场线越密集场强越大,则B点的电场强度最大,B错误;
C.负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反,因此负点电荷放在点所受电场力沿A点的切线方向斜向下,C错误;
D.电场线越密集场强越大,因B点的电场强度比A大,所以同一点电荷放在点所受电场力比放在A点时大,D正确。
故答案为:D。
【分析】根据电场线的两个核心性质来判断选项:
电场线的疏密表示电场强度的大小,越密场强越大。
沿电场线方向电势逐渐降低。
正电荷受力方向与电场线切线方向相同,负电荷受力方向与切线方向相反。
14.【答案】C,D
【知识点】静电的防止与利用;电场强度的叠加
【解析】【解答】本题考查静电除尘、静电释放、静电吸附和尖端放电现象,要求掌握静电除尘、静电释放、静电吸附和尖端放电原理。A.根据图甲可知,极板A与电源正极连接,极板A带正电,带负电的尘埃受到指向极板A的电场力作用,即带负电的尘埃被收集在极板A上,故A错误;
B.图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器,其目的是导走人手上的静电,故B错误;
C.图丙中摇动起电机,电极之间形成强电场,将气体电离,电子被吸附到烟雾颗粒上,使烟雾颗粒带负电,导致烟雾颗粒向正极移动,其工作原理为静电吸附,故C正确;
D.图丁的燃气灶中安装了电子点火器,点火应用了尖端放电原理,故D正确。
故选CD。
【分析】根据静电除尘、静电释放、静电吸附和尖端放电原理分析判断。
15.【答案】A,B,D
【知识点】动能定理的综合应用;机械能守恒定律
【解析】【解答】A.设点处最大速度为,则段速度大小不变,动能不变,机械能大小为
图像中斜率大小为探险车的重力,则
则探险车质量为,故A正确;
B.在的位置速度达到最大值,则将坐标点代入A中的表达式,则解得,故B正确;
C.由图像可知探险车在BC段上升的高度为
探险车的位移
则探险车在BC段运动的时间为,故C错误;
D.根据动能定理全过程
解得救援过程中救援车对探险车做功为,故D正确。
故答案为:ABD。
【分析】利用机械能 的图像斜率分析受力与运动状态,结合动能定理求解各物理量。
16.【答案】不需要;;A
【知识点】探究加速度与力、质量的关系;实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】(1)本题实验中有拉力传感器,拉力是已知的,所以无需满足满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量;
故答案为:不需要
(2)由牛顿第二定律
整理为
故斜率为;
故答案为:
(3)加垫块过高会导致平衡摩擦力过度,当拉力为0时,也有加速度,故A符合题意。故答案为A。
【分析】本题考查验证牛顿第二定律,根据图像反映的信息对相关量进行分析,注意平衡摩擦时产生的误差。
17.【答案】;;;40
【知识点】验证机械能守恒定律;牛顿第二定律
【解析】【解答】(1)打B点时,重物下落的速度等于AC段的平均速度,所以
同理打出C点时,重物下落的速度
由加速度的定义式得
故答案为:;;
(2)由牛顿第二定律得
解得
代入数值解得
故答案为:40
【分析】(1) 利用匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于平均速度,以及逐差法求加速度,结合打点周期进行推导。
(2) 根据牛顿第二定律mg f=ma,结合加速度的表达式求解频率f。
18.【答案】(1)6.125;10.230
(2)×1Ω;10
(3)甲
【知识点】导体电阻率的测量;电压表、电流表欧姆表等电表的读数
【解析】【解答】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知金属棒直径
根据游标卡尺的读数规则可得金属棒长度
故答案为:6.125;10.230
(2)当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大说明读数过小,需要换用低倍率,所以应该选用“×1Ω”挡。
电阻读数为表盘读数乘以倍率,则金属棒的阻值约为。
故答案为:×1Ω;10
(3)要求电压从零开始变化则需要用分压法测金属棒的电阻Rx,甲图是分压法测电阻的电路,乙图是限流法测电阻的电路。
故答案为:甲
【分析】(1) 螺旋测微器和游标卡尺的读数规则:螺旋测微器需估读,游标卡尺无需估读。
(2) 多用电表欧姆挡的使用:指针偏转角度过大,说明被测电阻小,应换小倍率挡;读数为表盘示数乘以倍率。
(3) 伏安法测电阻:要求电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法。
(1)[1]根据螺旋测微器的读数规则可知金属棒直径
[2]根据游标卡尺的读数规则可得金属棒长度
(2)[1]当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大说明读数过小,需要换用低倍率,所以应该选用“×1Ω”挡。
[2]电阻读数为表盘读数乘以倍率,则金属棒的阻值约为。
(3)要求电压从零开始变化则需要用分压法测金属棒的电阻Rx。甲图是分压法测电阻的电路,乙图是限流法测电阻的电路,故选甲。
19.【答案】(1)解:由题意可知:滑到某一位置时开始离开斜面,则小滑块受到的安培力垂直斜面向上,根据左手定则可得:小滑块带负电。
(2)解:当物体离开斜面时,弹力为零,因此有
故
(3)解:由于斜面光滑,物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得mgsin30°=ma
由匀变速直线运动的速度位移公式得v2=2ax
解得x=1.2m
【知识点】牛顿运动定律的综合应用;洛伦兹力的计算
【解析】【分析】(1) 物块离开斜面时,洛伦兹力需垂直斜面向上,根据左手定则判断电性。
(2) 离开斜面时支持力为零,洛伦兹力与重力垂直斜面的分力平衡,列方程求速度。
(3) 物块下滑时做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求加速度,再用运动学公式求斜面最小长度。
20.【答案】(1)解:小球从A点飞出后做平抛运动,竖直方向满足
解得
(2)解:小球离开最高点时的线速度大小为
(3)解:人撒手前小球运动到A点时,对小球由牛顿第二定律得
代入数据解得绳对球的拉力大小为T=30N
【知识点】平抛运动;生活中的圆周运动
【解析】【分析】(1) 小球从A点抛出后做平抛运动,竖直方向自由下落,由高度求时间。
(2) 水平方向匀速运动,由水平位移和时间求初速度。
(3) 在最高点,重力与绳的拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求拉力。
21.【答案】(1)解:对滑块从A到B的过程,由动能定理有
解得
滑块经过圆弧轨道的B点时,由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知,滑块经过B点时对圆弧轨道的压力大小
(2)解:对滑块从B到C的过程,由动能定理有
解得
(3)解:滑块离开C点后,在竖直方向上做竖直上抛运动,以竖直向下为正方向,则有
解得
【知识点】平抛运动;生活中的圆周运动;动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1) 先由动能定理求出滑块到达 B 点的速度,再在 B 点由牛顿第二定律求出轨道对滑块的支持力,最后由牛顿第三定律得到滑块对轨道的压力。
(2) 从 B 到 C,由机械能守恒求出 C 点的速度。
(3) 离开 C 点后做抛体运动,由竖直方向的位移公式求出运动时间。
22.【答案】(1)解:水平金属板间电场的电场强度为
电子在水平金属板间所受的电场力为
解得
(2)解:电子在加速电场U0,则
解得
(3)解:电子在水平金属板间做类平抛运动,
则,竖直方向上;,水平方向上
,
联立解得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转;带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【分析】(1) 先由板间电压和间距求电场强度,再由F=eE求电场力。
(2) 电子在加速电场中,由动能定理求进入偏转电场时的初速度。
(3) 电子在偏转电场中做类平抛运动,由偏转角θ的正切值结合运动学公式求板长 L。
1 / 1浙江省宁波市五校2024-2025学年高一下学期期中联考物理试卷
一、单项选择题(本题共13小题,每小题3分,共39分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确,选对的得3分,错选或不答的得0分)
1.(2025高一下·宁波期中)达因值是液体表面张力系数,是液体表面相邻两部分之间单位长度内互相牵引的力。则1达因其值为( )
A.1 × 10-5N B.1 × 10-5N/m
C.1 × 10-5N/m2 D.1 × 10-5N/m3
【答案】A
【知识点】液体的表面张力
【解析】【解答】表面张力的单位在SI制中为牛顿/米(N/m),但仍常用达因/厘米(dyn/cm),而达因是力的单位,其为使质量是1克的物体产生1cm/s2的加速度的力,叫做1达因,缩写:dyn,由于1N = 1kg × 1m/s2 = 1 × 103g × 1 × 100cm/s2 = 105dyn,则1达因其值为1 × 10-5N。
故答案为:A。
【分析】我们先明确达因的定义,再通过单位换算将其转换为国际单位制中的牛顿(N),从而确定正确选项。
2.(2025高一下·宁波期中)2021年2月10日19时52分,“天问一号”探测器实施近火捕获制动,顺利进入环火星轨道,自发射以来,“天问一号”已累计飞行202天,飞行里程约4.75亿千米,距离地球约1.92亿千米。下列判断正确的是( )
A.“天问一号”绕火星飞行一圈平均速度不为0,且它在每一时刻的瞬时速度都不为0
B.“19时52分”和“202天”,前者表示“时刻”,后者表示“时间”
C.飞行里程约4.75亿千米表示位移,距离地球约1.92亿千米表示路程
D.地面卫星控制中心在对“天问一号”进行飞行姿态调整时可以将“天问一号”看成质点
【答案】B
【知识点】质点;时间与时刻;位移与路程;平均速度
【解析】【解答】A.“天问一号”绕火星飞行一圈的位移为0,所以平均速度为0,但它在每一时刻的瞬时速度都不为0,故A错误;
B.“19时52分”和“202天”,前者表示“时刻”后者表示“时间间隔”,故B正确;
C.飞行里程约4.75亿千米表示路程,距离地球约1.92亿千米表示位移,故C错误;
D.地面卫星控制中心在对“天问一号”进行飞行姿态调整时,“天问一号”各部分的运动差异不能忽略,此时不可以将“天问一号”看成质点,故D错误。
故答案为:B。
【分析】区分时刻与时间间隔、位移与路程、质点模型的条件,并理解平均速度的定义。
3.(2025高一下·宁波期中)下列各物理量都属于矢量的是( )
A.速率、平均速度 B.瞬时速度、功率
C.加速度、线速度 D.位移、重力势能
【答案】C
【知识点】矢量与标量;重力势能
【解析】【解答】物理量中,根据物理量的分类则有:一是矢量有方向,标量没有方向;二是运算法则不同,矢量运算遵守平行四边形定则,标量运算遵守代数加减法则。
在题意中,位移、瞬时速度、平均速度、加速度、线速度是矢量,功率、速率、重力势能是标量。
故选C。
【分析】物理量中,矢量具有大小和方向,标量具有大小没有方向。
4.(2025高一下·宁波期中)下列说法不正确的是( )
A.示波器可以用来观察电信号随时间的变化情况
B.重力的施力物体是地球,方向竖直向下
C.物体在地球附近绕地球运动时,太阳的作用可以忽略
D.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的中心处
【答案】D
【知识点】重力与重心;开普勒定律;示波器的使用
【解析】【解答】A.示波器是一种电子测量仪器,主要用于观察电信号(如电压、电流)随时间变化的波形,故A正确,不符合题意;
B.重力的施力物体是地球,方向竖直向下,故B正确,不符合题意;
C.物体在地球附近绕地球运动时,太阳的作用可以忽略,故C正确,不符合题意;
D.根据开普勒第一定律,行星绕太阳运动的轨道是椭圆,但太阳位于椭圆的一个焦点上,而不是中心,故D错误,符合题意。
故选D。
【分析】1、示波器可以用来观察电信号随时间的变化情况。
2、重力的施力物体是地球,方向竖直向下。
3、物体在地球附近运动时(如人造卫星、抛体运动等),地球的引力起主导作用,太阳的引力影响极小,通常可以忽略。
4、所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的焦点处。
5.(2025高一下·宁波期中)如图,用手掌托着质量为1kg的书,由静止向上运动了一段距离后停下。已知该过程中书的加速度大小始终为2m/s2,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.书一直向上运动,故一直处于超重状态
B.前半段运动过程中,书受到的支持力为12N
C.前半段运动过程中,书受到的重力变为12N
D.后半段运动过程中,书受到的重力变小
【答案】B
【知识点】重力与重心;牛顿第二定律;超重与失重
【解析】【解答】A.书在向上运动的过程中,虽然速度方向向上,但由于加速度方向先向上后向下,所以书处于先超重后失重状态,故A错误;
B.对书进行受力分析,书受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力。根据题意可知,前半段运动过程中,书向上加速运动,根据牛顿第二定律可得,解得书受到的支持力为,故B正确;
CD.书受到的重力是由地球对书的吸引产生的,与书的运动状态无关,所以无论书如何运动,它受到的重力都保持不变,即书的重力一直为,故CD错误。
故答案为:B。
【分析】明确超重、失重的判断依据是加速度方向,结合牛顿第二定律计算支持力,重力大小由质量和重力加速度决定,与运动状态无关。
6.(2025高一下·宁波期中)小石子从山崖上无初速地脱落,不计空气阻力,以山崖下水平面为零势能面。小石子在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能和重力势能随运动时间t的变化关系中,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】自由落体运动;动能;重力势能
【解析】【解答】AB.在空中运动时做自由落体运动,加速度为重力加速度,恒定不变;根据,可知图像为过原点的倾斜直线,故A正确,B错误;
C.根据,可知图像为抛物线,故C错误;
D.以山崖下水平面为零势能面,设初始高度为,则有,可知图像为抛物线,故D错误。
故答案为:A。
【分析】小石子做自由落体运动,加速度恒定为,速度,动能,重力势能,据此判断各图像的正确性。
7.(2025高一下·宁波期中)如图所示,a、b、c为电场中同一条电场线上的三点,其中c为ab的中点.已知a、b两点的电势分别为φa=3 V,φb=9 V,则下列叙述正确的是( )
A.该电场在c点处的电势一定为6 V
B.a点处的场强Ea一定小于b点处的场强Eb
C.正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大
D.正电荷只受电场力作用从a点运动到b点的过程中动能一定增大
【答案】C
【知识点】电场线;电势能;电势;带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A.若该电场是匀强电场,则在c点处的电势为,若该电场不是匀强电场,则在c点处的电势为φc≠6V,故A错误.
B.一条电场线,无法判断电场线的疏密,就无法判断两点场强的大小,所以a点处的场强Ea不一定小于b点处的场强Eb,故B错误.
CD.根据正电荷在电势高处电势能大,可知正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大,而由能量守恒得知,若正电荷只受电场力作用,其动能一定减小,故C正确,D错误.
【分析】根据电场线与电势、场强的关系,以及电势能和动能的变化规律,逐一分析选项。
8.(2025高一下·宁波期中)甲、乙两个小灯笼用轻绳连接,悬挂在空中,在相同的水平风力作用下发生倾斜,稳定时与竖直方向的夹角分别为、,如图所示,已知甲的质量为m1、乙的质量为m2,下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】整体法隔离法
【解析】【解答】设每个灯笼受到的水平风力为F,对乙受力分析,乙受重力、沿绳方向的拉力和水平向右的风力,故
对甲、乙整体受力分析,整体受重力、沿绳方向的拉力和水平向右的风力,故
因此
故答案为:C 。
【分析】我们可以通过对乙和整体分别进行受力分析,利用平衡条件求出tanα和tanθ的表达式,再进行比值计算。
9.(2025高一下·宁波期中)宇航员在地球表面一斜坡上P点,沿水平方向以初速度抛出一个小球,测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上。现宇航员站在某质量分布均匀的星球表面相同的斜坡上P点,沿水平方向以初速度抛出一个小球,小球仍落在斜坡的Q点。已知该星球的半径为R,地球表面重力加速度为g,引力常量为G。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.该星球表面的重力加速度
B.该星球的质量为
C.该星球的密度为
D.该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为2∶1
【答案】C
【知识点】平抛运动;万有引力定律;第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A.小球抛出后做平抛运动,由平抛运动的规律可得,小球在地球表面时,在水平方向
在竖直方向
小球在某星球表面上时,则有在水平方向
在竖直方向
解得,A错误;
BC.设星球质量为,在该星球表面质量是的物体则有
解得
该星球的密度为,B错误,C正确;
D.由万有引力提供向心力可得,
由可得该星球的第一宇宙速度
地球的第一宇宙速度
因地球的半径与该星球的半径关系不确定,因此该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比不确定,D错误。
故答案为:C。
【分析】利用平抛运动落在斜面上的位移偏角恒定,结合运动学公式求出星球表面重力加速度 g0 ;再通过万有引力等于重力求出星球质量、密度和第一宇宙速度。
10.(2025高一下·宁波期中)质量为1kg的物体做匀变速直线运动,其位移随时间变化的规律为。时,该物体所受合力的功率为( )
A.2W B.4W C.6W D.8W
【答案】D
【知识点】牛顿第二定律;功率及其计算
【解析】【解答】根据
知质点的加速度
初速度为
根据
可知时速度为
根据牛顿第二定律可知物体所受合力
t=1s时,该物体所受合力的功率为
故答案为:D。
【分析】先从位移公式 中提取初速度 和加速度 ,再求 时的速度 ,然后由牛顿第二定律求合力 ,最后用 计算功率。
11.(2025高一下·宁波期中)如图所示是某游乐场的激流勇进项目,游客乘坐小船从滑道滑下,落入水中激起水花。水花在空中可看成斜抛运动,若水花初速度为,与水面夹角为,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.当一定时,夹角越大,水花在空中运动时间越长
B.当一定时,夹角越大,水花溅射的越远
C.在水花运动过程中,重力的功率一直减小
D.在水花运动到最高位置时,水花的机械能最小
【答案】A
【知识点】斜抛运动;功率及其计算;机械能守恒定律
【解析】【解答】本题采用运动的分解法处理斜抛运动,要掌握分运动的规律,通过列式分析水花运动时间和水平射程的变化。AB.溅射的水花做斜抛运动,水花运动时间
水平射程
运动时间随增大而增大,随的增大,射程先增大后减小,故A正确,B错误;
C.水花先上升后下降,竖直方向速度先减小后增大,重力功率先减小后增大;故C错误;
D.水花运动过程中只有重力做功,机械能守恒,故D错误。
故选A。
【分析】溅射的水花在空中做斜抛运动,根据分析水花在空中运动时间与θ的变化关系;根据分位移公式得到水平射程表达式,再分析水平射程的变化。分析竖直方向分速度的变化判断重力的功率变化。对照机械能守恒条件分析水的机械能是否守恒。
12.(2025高一下·宁波期中)如图所示,真空中平行板电容器带有绝缘手柄的A板接地,闭合电键给电容器充电后断开电键。电容器中的C点固定放置一带负电的点电荷q,q不影响电容器的电场分布。下列说法正确的是( )
A.若通过手柄把A板向上平移一小段距离,则q所受的电场力变大
B.若通过手柄把A板向左平移一小段距离,则q所受电场力变小
C.若紧靠B板插入一块有机玻璃板,则q的电势能变小
D.若紧靠B板插入一块等大的铁板,则q的电势能不变
【答案】D
【知识点】电容器及其应用;电势能
【解析】【解答】电容器充电后断开电键,电量不变,
A.若保持正对面积不变,把板上移,电容器的电容,,
解得,电场强度与电荷量和正对面积有关,与两极板距离无关,故A错误;
B.向左移动A板,正对面积减小,则电场强度增大,根据公式,故q所受电场力变大,故B错误;
C.电容器中的C点固定放置一带负电的点电荷q,则,紧靠B插入有机玻璃板,可知增大,则电容器的电容C变大,E变小,q电场力减小,则电荷向下运动,电场力做负功,则负电荷q的电势能变大,故C错误;
D.紧靠B插入一块铁板相当于两极板间距离变小,电荷量不变,正对面积不变,所以电场强度不变,则电荷q静止,故q的电势能不变,故D正确。
故答案为:D。
【分析】电容器充电后断开电键,电荷量 保持不变,根据 、 和 可推导出 ,即电场强度 仅与 、、 有关,与极板间距 无关。
13.(2025高一下·宁波期中)某一区域的电场线分布如图所示,、、是电场中的三个点,以下判断正确的是( )
A.点电势最高
B.点电场强度最大
C.负点电荷放在点所受电场力沿点的切线方向斜向上
D.同一点电荷放在点所受电场力比放在点时大
【答案】D
【知识点】电场线;电势
【解析】【解答】A.沿电场线电势降低,则C点电势最低,A错误;
B.电场线越密集场强越大,则B点的电场强度最大,B错误;
C.负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反,因此负点电荷放在点所受电场力沿A点的切线方向斜向下,C错误;
D.电场线越密集场强越大,因B点的电场强度比A大,所以同一点电荷放在点所受电场力比放在A点时大,D正确。
故答案为:D。
【分析】根据电场线的两个核心性质来判断选项:
电场线的疏密表示电场强度的大小,越密场强越大。
沿电场线方向电势逐渐降低。
正电荷受力方向与电场线切线方向相同,负电荷受力方向与切线方向相反。
二、多项选择题(本题共2小题,在每小题给出的四个选项中,有两个或多个选项正确,全部选对的得3分,选对但不全的得2分,选错或不选得0分,共6分)
14.(2025高一下·宁波期中)下列关于教科书上的四副插图,说法正确的是( )
A.图甲为静电除尘装置的示意图,带负电的尘埃被收集至B上
B.图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器,其目的是导走加油枪上的静电
C.图丙中摇动起电机,烟雾缭绕的塑料瓶顿时清澈透明,其工作原理为静电吸附
D.图丁的燃气灶中安装了电子点火器,点火应用了尖端放电原理
【答案】C,D
【知识点】静电的防止与利用;电场强度的叠加
【解析】【解答】本题考查静电除尘、静电释放、静电吸附和尖端放电现象,要求掌握静电除尘、静电释放、静电吸附和尖端放电原理。A.根据图甲可知,极板A与电源正极连接,极板A带正电,带负电的尘埃受到指向极板A的电场力作用,即带负电的尘埃被收集在极板A上,故A错误;
B.图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器,其目的是导走人手上的静电,故B错误;
C.图丙中摇动起电机,电极之间形成强电场,将气体电离,电子被吸附到烟雾颗粒上,使烟雾颗粒带负电,导致烟雾颗粒向正极移动,其工作原理为静电吸附,故C正确;
D.图丁的燃气灶中安装了电子点火器,点火应用了尖端放电原理,故D正确。
故选CD。
【分析】根据静电除尘、静电释放、静电吸附和尖端放电原理分析判断。
15.(2025高一下·宁波期中)救援车营救被困在深坑中探险车的情景可简化为如图甲所示的模型。斜坡倾角为,其动摩擦因数为。在救援车作用下,探险车从坑底A点由静止匀加速至B点时达到最大速度,接着匀速运动至C点,最后从C点匀减速运动到达最高点D,恰好停下,选深坑底部为参考平面,救援过程中探险车的机械能E随高度h变化的图线如图乙所示,已知重力加速度,,,下列说法正确的是( )
A.探险车质量为1500kg
B.探险车在坡面上的最大速度为4m/s
C.探险车在BC段运动的时间为18s
D.救援过程中救援车对探险车做功为
【答案】A,B,D
【知识点】动能定理的综合应用;机械能守恒定律
【解析】【解答】A.设点处最大速度为,则段速度大小不变,动能不变,机械能大小为
图像中斜率大小为探险车的重力,则
则探险车质量为,故A正确;
B.在的位置速度达到最大值,则将坐标点代入A中的表达式,则解得,故B正确;
C.由图像可知探险车在BC段上升的高度为
探险车的位移
则探险车在BC段运动的时间为,故C错误;
D.根据动能定理全过程
解得救援过程中救援车对探险车做功为,故D正确。
故答案为:ABD。
【分析】利用机械能 的图像斜率分析受力与运动状态,结合动能定理求解各物理量。
三、实验题
16.(2025高一下·宁波期中)如图1所示是研究小车加速度与力关系的实验装置,木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的细绳通过滑轮与拉力传感器相连,拉力传感器可显示所受拉力的大小,为带滑轮小车的质量,为砂和砂桶的总质量。实验时先不挂砂桶,将木板右端垫高,调整垫块的左右位置,平衡摩擦力,然后挂上砂桶,改变桶中砂的质量,多次进行实验。完成下列问题:
(1)实验中 (填“需要”或“不需要”)满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。
(2)以拉力传感器的示数为横坐标,小车的加速度为纵坐标,画出的图像是一条过坐标原点的直线,如图2所示,则图线的斜率 (用表示)。
(3)若某同学实验中加垫块过高,采集实验数据作出的图像可能是 。
A. B. C.
【答案】不需要;;A
【知识点】探究加速度与力、质量的关系;实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】(1)本题实验中有拉力传感器,拉力是已知的,所以无需满足满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量;
故答案为:不需要
(2)由牛顿第二定律
整理为
故斜率为;
故答案为:
(3)加垫块过高会导致平衡摩擦力过度,当拉力为0时,也有加速度,故A符合题意。故答案为A。
【分析】本题考查验证牛顿第二定律,根据图像反映的信息对相关量进行分析,注意平衡摩擦时产生的误差。
17.(2025高一下·宁波期中)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30 Hz和40 Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示。
该同学在实验中没有记录交流电的频率,需要用实验数据和其他条件进行推算。
(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为 ,打出C点时重物下落的速度大小为 ,重物下落的加速度的大小为 。
(2)已测得=8.89cm,=9.5.cm,=10.10cm;当重力加速度大小为9.80m/,试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出为 Hz。
【答案】;;;40
【知识点】验证机械能守恒定律;牛顿第二定律
【解析】【解答】(1)打B点时,重物下落的速度等于AC段的平均速度,所以
同理打出C点时,重物下落的速度
由加速度的定义式得
故答案为:;;
(2)由牛顿第二定律得
解得
代入数值解得
故答案为:40
【分析】(1) 利用匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于平均速度,以及逐差法求加速度,结合打点周期进行推导。
(2) 根据牛顿第二定律mg f=ma,结合加速度的表达式求解频率f。
18.(2025高一下·宁波期中)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准:
(1)如图,用螺旋测微器测得金属棒直径d为 mm;用20分度游标卡尺测金属棒长度l为 cm。
(2)用多用电表粗测金属棒的阻值:当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大,他应该换用 挡(填“×1Ω”或“×100Ω”),换挡并进行一系列正确的操作后,再将红黑表笔接在金属棒两端,指针静止时如图所示,则金属棒的阻值约为 Ω。
(3)用伏安法测金属棒的电阻Rx。要求电压从零开始变化,则实验选用的电路是上图中的 图(选填“甲”或“乙”)。
【答案】(1)6.125;10.230
(2)×1Ω;10
(3)甲
【知识点】导体电阻率的测量;电压表、电流表欧姆表等电表的读数
【解析】【解答】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知金属棒直径
根据游标卡尺的读数规则可得金属棒长度
故答案为:6.125;10.230
(2)当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大说明读数过小,需要换用低倍率,所以应该选用“×1Ω”挡。
电阻读数为表盘读数乘以倍率,则金属棒的阻值约为。
故答案为:×1Ω;10
(3)要求电压从零开始变化则需要用分压法测金属棒的电阻Rx,甲图是分压法测电阻的电路,乙图是限流法测电阻的电路。
故答案为:甲
【分析】(1) 螺旋测微器和游标卡尺的读数规则:螺旋测微器需估读,游标卡尺无需估读。
(2) 多用电表欧姆挡的使用:指针偏转角度过大,说明被测电阻小,应换小倍率挡;读数为表盘示数乘以倍率。
(3) 伏安法测电阻:要求电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法。
(1)[1]根据螺旋测微器的读数规则可知金属棒直径
[2]根据游标卡尺的读数规则可得金属棒长度
(2)[1]当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大说明读数过小,需要换用低倍率,所以应该选用“×1Ω”挡。
[2]电阻读数为表盘读数乘以倍率,则金属棒的阻值约为。
(3)要求电压从零开始变化则需要用分压法测金属棒的电阻Rx。甲图是分压法测电阻的电路,乙图是限流法测电阻的电路,故选甲。
四、解答题(本题共4小题,共41分)
19.(2025高一下·宁波期中)如图所示,质量的小物块,带有的电荷,放在倾角为的光滑绝缘斜面上,整个斜面置于的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,物块由静止开始下滑,滑到某一位置时开始离开斜面,。求:
(1)物块带什么电?
(2)物块离开斜面时速度多大?
(3)斜面至少有多长?
【答案】(1)解:由题意可知:滑到某一位置时开始离开斜面,则小滑块受到的安培力垂直斜面向上,根据左手定则可得:小滑块带负电。
(2)解:当物体离开斜面时,弹力为零,因此有
故
(3)解:由于斜面光滑,物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得mgsin30°=ma
由匀变速直线运动的速度位移公式得v2=2ax
解得x=1.2m
【知识点】牛顿运动定律的综合应用;洛伦兹力的计算
【解析】【分析】(1) 物块离开斜面时,洛伦兹力需垂直斜面向上,根据左手定则判断电性。
(2) 离开斜面时支持力为零,洛伦兹力与重力垂直斜面的分力平衡,列方程求速度。
(3) 物块下滑时做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求加速度,再用运动学公式求斜面最小长度。
20.(2025高一下·宁波期中)某人站在一平台上,用长的轻细线拴一个质量为的小球,让它在竖直平面内以O点为圆心做圆周运动,最高点A距地面高度为,当小球转到最高点A时,人突然撒手,小球被水平抛出,落地点B与A点的水平距离,不计空气阻力,。求:
(1)小球从A到B的时间;
(2)小球离开最高点时的线速度大小;
(3)人撒手前小球运动到A点时,绳对球的拉力大小。
【答案】(1)解:小球从A点飞出后做平抛运动,竖直方向满足
解得
(2)解:小球离开最高点时的线速度大小为
(3)解:人撒手前小球运动到A点时,对小球由牛顿第二定律得
代入数据解得绳对球的拉力大小为T=30N
【知识点】平抛运动;生活中的圆周运动
【解析】【分析】(1) 小球从A点抛出后做平抛运动,竖直方向自由下落,由高度求时间。
(2) 水平方向匀速运动,由水平位移和时间求初速度。
(3) 在最高点,重力与绳的拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求拉力。
21.(2025高一下·宁波期中)如图所示,在竖直平面内有一粗糙斜面轨道AB与光滑圆弧轨道BC在B点平滑连接(滑块经过B点时速度大小不变),斜面轨道长L=2.5 m,斜面倾角θ=37°,O点是圆弧轨道圆心,OB竖直圆弧轨道半径R=1 m,圆心角θ=37°,C点距水平地面的高度h=0.512 m,整个轨道是固定的。一质量m=1 kg的滑块在斜面顶点A由静止释放,最终落到水平地面上。滑块可视为质点,滑块与斜面轨道之间的动摩擦因数μ=0.25,取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,求:
(1)滑块经过圆弧轨道最低点B时,对圆弧轨道的压力大小;
(2)滑块经过圆弧轨道最高点C时的速度大小;
(3)滑块离开C点后在空中运动的时间t。
【答案】(1)解:对滑块从A到B的过程,由动能定理有
解得
滑块经过圆弧轨道的B点时,由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知,滑块经过B点时对圆弧轨道的压力大小
(2)解:对滑块从B到C的过程,由动能定理有
解得
(3)解:滑块离开C点后,在竖直方向上做竖直上抛运动,以竖直向下为正方向,则有
解得
【知识点】平抛运动;生活中的圆周运动;动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1) 先由动能定理求出滑块到达 B 点的速度,再在 B 点由牛顿第二定律求出轨道对滑块的支持力,最后由牛顿第三定律得到滑块对轨道的压力。
(2) 从 B 到 C,由机械能守恒求出 C 点的速度。
(3) 离开 C 点后做抛体运动,由竖直方向的位移公式求出运动时间。
22.(2025高一下·宁波期中)如图所示,间距为d的水平平行金属板间电压恒为U。初速度为零的电子经电压U0的加速后,沿两板间的中心线进入板间电场,电子从两板间飞出,飞出时速度的偏向角为。已知电子质量为m、电荷量为e,电子重力不计。求:
(1)电子在水平金属板间所受的电场力的大小F;
(2)电子刚进入水平金属板间电场时的速度大小v0;
(3)水平金属板的长度L。
【答案】(1)解:水平金属板间电场的电场强度为
电子在水平金属板间所受的电场力为
解得
(2)解:电子在加速电场U0,则
解得
(3)解:电子在水平金属板间做类平抛运动,
则,竖直方向上;,水平方向上
,
联立解得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转;带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【分析】(1) 先由板间电压和间距求电场强度,再由F=eE求电场力。
(2) 电子在加速电场中,由动能定理求进入偏转电场时的初速度。
(3) 电子在偏转电场中做类平抛运动,由偏转角θ的正切值结合运动学公式求板长 L。
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