上海市控江中学2021-2022学年高一物理下学期期末试题（Word版附解析）

控江中学2021学年第二学期高一年级物理期末试题一、选择题（共40分。第1—8题，每题3分，第9—12题，每题4分。每小题只有一个正确答案。）1.《流浪地球》讲述了极速衰老的太阳威胁到地球的生存环境，人类带着地球逃亡的故事．若太阳变为了红巨星，此时意味着它处于恒星的（）A.诞生期B.成长期C.存在期D.死亡期【答案】D【解析】【分析】【详解】太阳的最终演化过程为：恒星→主序星→红巨星→白矮星,若太阳变为了红巨星，此时意味着它处于恒星的死亡期，故D正确ABC错误。故选D。2.北斗三号系统最后一颗组网卫星于2020年6月23日在西昌卫星发射中心发射，并于6月30日成功定点到工作轨位。据介绍，该卫星是北斗卫星导航系统第55颗卫星，也是北斗三号全球卫星导航系统中的地球静止轨道卫星，可以定点在赤道上空的某一点。则关于该颗卫星下列说法正确的是（　　）A.以地面为参考系，北斗导航卫星静止B.以太阳为参考系，北斗导航卫星静止C.北斗导航卫星在高空相对赤道上物体一定是运动的D.北斗导航卫星相对地面上静止的物体是运动的【答案】A【解析】【详解】A．地球静止轨道卫星相对于地面是静止的，故A正确；B．以太阳为参考系，北斗导航卫星随地球一起绕太阳运动，故B错误；C．地球静止轨道卫星相对于地面是静止的，所以相对地面上静止的物体也是静止的，故C错误； D．根据地球同步卫星同步卫星的特点可知，在高空它相对地面是静止的，故D错误。故选A。3.转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示。转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，有关该同学转笔中涉及到的物理知识，下列叙述正确的是（　　）A.笔杆上的点离O点越远，角速度越大B.笔杆上的点离O点越近，做圆周运动的向心加速度越大C.笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由手的摩擦力提供的D.若该同学使用钢笔，钢笔中的墨水有可能因快速转动被甩出【答案】D【解析】【详解】A．笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的，故A错误；B．由向心加速度公式an＝ω2R笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，故B错误；C．笔杆上的点并不都与手接触，故各点不都与手存在摩擦，因此不应该都是由手的摩擦力提供向心力，故C错误；D．当转速过大时，当提供的向心力小于需要向心力，钢笔中的墨水有可能做离心运动被甩出，故D正确。故选D。4.两个相同的金属小球，分别带有同种电荷，相距r时，两球间的静电力大小为F。若将两球接触一下后再分开，仍放回原处，两球间的静电力大小为，则（　　）A.B.C.D.都有可能【答案】AC【解析】 【详解】开始两球的静电力为后来两球的静电力为由于化简得所以故AC正确，BD错误。故选AC。5.质量为、初速度为零的物体，在不同变化的合外力作用下都通过位移．下列各种情况中合外力做功最多的是（）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】试题分析：根据公式可知图像与坐标轴围成的面积表示做功多少，故C做功最多，C正确；考点：考查了功的计算【名师点睛】利用数学图象处理物理问题方法就是把物理表达式与图象结合起来，根据图 象中的数据求解．6.如图所示，小球在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做圆周运动，则（　　）A.小球通过最高点的最小速度为B.小球通过最低点时一定受到外管壁向上的压力C.小球通过最低点时可能受到内管壁向下的压力D.小球通过最高点时一定受到内管壁向上的支持力【答案】B【解析】【详解】A．由于细管内能支撑小球，所以小球通过最高点的最小速度为零，不是，故A错误；BC．小球通过最低点时向心力向上，重力向下，则外管壁对小球的弹力必定向上，故B正确，C错误；D．若小球通过最高点时速度小球的向心力小于重力，受到向上的支持力；若不受圆管的作用力；若小球的向心力大于重力，受到向下的压力，故D错误。故选B。7.如图，有一条宽为20m的河道，一小船从岸边的某点渡河，渡河过程中保持船头指向与河岸垂直。小船在静水中的速度大小为4m/s，水流速度大小为3m/s。下列说法正确的是（　　） A.小船在河水中航行的轨迹是曲线B.小船渡河的时间是4sC.小船渡河过程中的位移大小为25mD.小船在河水中的速度是7m/s【答案】C【解析】【详解】A．小船垂直于河岸方向做匀速直线运动，沿河岸方向也做匀速直线运动，所以小船实际运动为匀速直线运动，A错误；B．由于渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直，故解得B错误；C．小船到达河对岸时，垂直于河岸的位移为20m，沿河岸方向的位移为总位移为C正确；D．小船在河水中的速度为D错误。故选C。8.如图所示，甲图是等量异种点电荷形成的电场，乙图是等量同种点电荷形成的电场，丙图 是孤立点电荷形成的电场，丁图是一对带等量异号电荷的平行金属板形成的电场。某带负电粒子（只受电场力作用且不与形成电场的电荷接触）在这四种电场内的运动情况，说法错误的是（　　）A.在甲电场中可以做匀变速直线运动B.在乙电场中可以静止不动C.在丙电场中可以做匀速圆周运动D.在丁电场中可以做曲线运动【答案】A【解析】【详解】A．在甲电场中，根据电场线分布可知，粒子在该电场中受电场力不可能不变，则不可以做匀变速直线运动，选项A错误；B．在乙电场中，若粒子放在两电荷连线的中点位置，则受电场力为零，可以静止不动，选项B正确；C．在丙电场中，若速度合适，粒子可以以点电荷为中心做匀速圆周运动，选项C正确；D．在丁电场中，粒子若速度方向与电场线不共线时可以做曲线运动，选项D正确。此题选择不正确的选项，故选A。9.两颗人造卫星A、B绕地球作圆周运动，轨道半径之比为，则周期之比和运动速率之比分别为（　　）A.；B.；C.；D.；【答案】C【解析】 【详解】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力有可得线速度得周期得故C正确，ABD错误。故选C10.一带负电的粒子在匀强电场中运动，从a点运动到c点的轨迹如图所示。已知该粒子运动到b点时速度方向与它所受电场力方向恰好互相垂直。不计粒子的重力，则从a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是（　　）A.a点电势大于c点电势B.电场方向竖直向下C.粒子的电势能先增加后减小D.粒子所受的电场力先做正功后做负功【答案】C【解析】 【详解】AB．根据曲线运动的特点合外力总是指轨迹弯曲的一面，所以电场力的方向竖直向下，电场强度方向竖直向上，根据匀强电场的等势的分布或利用沿着电场线方向电势逐渐降低，都能判断a点电势低于c点电势，故AB错误；CD．从a点运动到c点的过程中，电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增加后减少，故C正确，D错误；故选C。11.ab是长为l的均匀带电细杆，、是位于ab所在直线上的两点，位置如图所示。ab上电荷产生的静电场在处的场强大小为，在处的场强大小为。则以下说法正确的是（　　）A.两处的电场方向相同，B.两处的电场方向相反，C.两处的电场方向相同，D.两处的电场方向相反，【答案】B【解析】【详解】设细杆带正电，由对称性可知，P1左边内的电荷与P1右边内的电荷在P1处产生的电场强度的矢量和为零，即P1处的电场强度是由杆右端内的电荷产生的，方向水平向左；而P2处的电场强度可看作是由杆右端内的电荷与杆左端内的电荷在P2处的电场强度的矢量和，方向水平向右。设杆左端内的电荷在P2处的电场强度大小为，则 显然有同理可分析若细杆带负电，两处的电场强度方向也相反。故选B。12.如图甲所示，有一物体由O点以初速度v0沿水平面向右滑行，物体始终受到一个水平向左的恒力F，已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g取10m/s2，其动能Ek随离开O点的距离s变化图线如图乙所示，则以下说法正确的是（　　）A.物体的质量为m=2kgB.物体受到水平向左的恒力F=2NC.物体与水平面间的摩擦力大小Ff=3ND.由于摩擦力做负功，物体的机械能不断减小【答案】A【解析】【详解】AB．根据动能定理得：物体向右运动过程有-（F+μmg）s=0-Ek0即-（F+0.1×m×10）×5=0-25物体向左运动过程有（F-μmg）s=Ek即（F-0.1×m×10）×5=5联立解得m=2kgF=3N故A正确，B错误；C．摩擦力大小 f=μmg=0.1×2×10N=2N故C错误；D．物体的重力势能不变，动能先减小后增大，则机械能先减小后增大，故D错误。故选A。二、填空题（每空2分，共20分）13.在速度为v行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，分别以火车上的人和地面的人看闪光，则闪光传播的速度______（填写“相同”或“不同”），判断依据是________【答案】①.相同②.光速不变原理【解析】【详解】[1][2]在速度为v行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，分别以火车上的人和地面的人看闪光，则闪光传播的速度相同，判断依据是光速不变原理。14.如图所示，电容器上极板A接电源正极、下极板B接电源负极，且将上极板接地，电源电压恒定，开关S始终闭合，一带电液滴恰静止在电容器内部P点。现将电容器下极板B向上平移一小段距离，则液滴将______（填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”），P点电势将______（填“升高”、“降低”或“不变”）。【答案】①.向上运动②.降低【解析】【详解】[1]液滴恰静止在电容器内部P点知，液滴受电场力向上，大小等于重力。将电容器下极板B向上平移一小段距离，则板间距d减小，由知，板间电场强度增加，则液滴受电场力增加，大于重力，故液滴将向上运动。[2]P点电势，由 则板间电场强度增加，知P点电势降低。15.质量为4×103kg的汽车在水平公路上由静止开始行驶，发动机始终保持输出功率为30kW，设所受阻力保持不变，当汽车行驶30m时即达所能达到的最大速度15m/s，在此过程中汽车所受阻力大小为_________N，汽车行驶时间为________s。【答案】①.2000②.17【解析】【详解】[1]汽车行驶速度最大时，汽车的加速度为零，即汽车的牵引力等于阻力，根据公式可知，可得[2]设汽车的运动时间为，汽车运动到最大速度的过程中，由动能定理得代入数据解得16.如图，半径为的水平圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，在的正上方有一个小球以初速度水平抛出。为圆盘边缘上一点，小球抛出时，恰与的方向平行，若小球恰好直接落在点，则小球抛出时距的高度___________，圆盘转动的角速度大小___________（重力加速度为）。 【答案】①.②.【解析】【详解】[1]小球做平抛运动，设运动时间为t，水平方向上有竖直方向为自由落体运动，因此[2]由于水平圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小球恰好直接落在点，因此在运动时间t内，圆盘应转了整数圈，即因此圆盘的角速度为17.如图所示，一个粗细均匀、内部横截面积均为S的U形管内，装有密度为、总长度为3h的液体，开始时左右两端液面的高度差为h。现打开阀门C，待液体运动到左右液面高度相等时，液体重力势能改变量为______，此时左侧液面下降的速度为______。（重力加速度为g）【答案】①.②.【解析】【详解】[1]重力势能改变量为[2]由动能定理得 解得三、实验题18.某物理兴趣小组利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作：步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。（1）该实验采用的方法是______。（填正确选项前的字母）A.理想实验法　　B.控制变量法　　C.等效替代法（2）若球质量为m，在位置的偏离竖直方向的夹角为，则带电体受的库仑力大小为______。（3）在实验中，同学让两半径为R的小球分别带上和的正电，并使两小球球心相距3R时处于平衡状态，利用公式来计算两球之间的库仑力，你以为该值与第二问的结果相比应该______（选填“偏大”“偏小”或“相等”），理由是：______。【答案】①.B②.③.偏大④.同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于3R，库仑力的实际值小于。 【解析】【详解】（1）[1]该实验采用的方法是控制变量法。B正确，故选B。（2）[2]对球受力分析，受力示意图如图所示由平衡条件可得，带电体受的库仑力大小为（3）[3]在实验中，同学让两半径为R的小球分别带上和的正电，并使两小球球心相距3R时处于平衡状态，利用公式来计算两球之间的库仑力，你以为该值与第二问的结果相比应该偏大。[4]理由是：同种电荷相互排斥，电荷间等效距离大于3R，库仑力的实际值小于。四、计算题（共30分，写出必要的推理过程和解题步骤）19.如图所示，高为的光滑斜面AB，倾角为，底端与水平面BD相连，经过B点时无机械能损失，在水平面末端墙上固定一轻弹簧，水平面BC段粗糙，长度为20m，动摩擦因数为，水平面CD段光滑，且等于弹簧原长，质量为的物块，由斜面顶端A点静止下滑（），求：（1）物块、弹簧、地球组成的系统是否机械能守恒？请说明理由；（2）弹簧被压缩具有的最大弹性势能；（3）物块会在BC端上总共运动多少路程？停在距离C点多远的地方？ 【答案】（1）不守恒，理由见解析；（2）60J；（3）50m，10m【解析】【详解】（1）由于水平面BC段粗糙，摩擦生热有能量损失，故物块、弹簧、地球组成的系统机械能不守恒。（2）弹簧压缩最短时，弹性势能最大，此时物体速度为零，全程由能量守恒得解得（3）设物体在BC段运动的总路程为s，则根据能量守恒得解得物体被弹簧反弹后，停止在距离C点10m处。20.如图所示，C为固定的、电荷量为Q的正点电荷，A、B两点在C的正上方，它们与C的距离分别为4h和0.25h。将另一质量为m、电荷量未知的正点电荷D从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为零。已知重力加速度大小为g，点电荷D在B点处的加速度大小为3g，静电力常量为k，求：（1）点电荷D所带的电荷量q；（2）点电荷D在A点加速度大小及方向；（3）点电荷D从A点下落到B点的过程中速度最大的位置离C点电荷的竖直距离；（4）求A、B两点间的电势差的大小，并比较A、B两点电势高低。 【答案】（1）；（2），竖直向下；（3）；（4），【解析】【详解】（1）对点电荷D在B点时受力分析，根据牛顿第二定律有又解得（2）A点静止释放，点电荷向下移动，则加速度竖直向下；由牛顿第二定律得解得（3）当点电荷D所受合外力为0时，速度最大，有解得 （4）点电荷D从A点到B点的过程，根据动能定理有又解得则