江苏省南京师范大学附属中学2022-2023学年高一物理下学期4月期中试题（Word版附解析）

南京师大附中2022-2023学年度第2学期高一年级期中考试物理试卷一、单项选择题：本题共6题，每题4分，共24分，每题只有一个选项最符合题意1.如图所示，不带电的金属球下面垫着干燥的泡沫板，两者一起放在电子秤上，现用带正电的玻璃棒从上方缓慢靠近金属球（未接触），停留一会后再缓慢远离。则（　　）A.玻璃棒停在金属球上方时，金属球下端区域带负电B.玻璃棒停在金属球上方时，电子秤示数等于泡沫板与球的总质量C.玻璃棒靠近过程中，电子秤示数逐渐减小，且示数小于泡沫与球的总质量D.玻璃棒远离过程中，电子秤示数逐渐增大，且示数大于泡沫与球的总质量【答案】C【解析】【详解】A．带正电的玻璃棒停在金属球上方时，由于静电感应现象，金属球的上表面感应出负电荷，下表面感应出等量正电荷，A错误；B．玻璃棒停在金属球上方时，因为异种电荷互相吸引，故金属球受到向上的库仑力，由平衡条件和牛顿第三定律可知：金属球对秤的压力小于泡沫板与球的总重力，故电子秤示数小于泡沫板与球的总质量，B错误；CD．玻璃棒靠近过程中，金属球上感应电荷的电量逐渐增大，故金属球受到向上的静电力逐渐增大，则电子秤示数逐渐减小，且示数小于泡沫与球的总质量，远离过程中吸引力逐渐减小则示数变大，但是小于泡沫和小球的总重力，C正确，D错误。故选C。2.如图所示，带箭头的实线表示某一电场中电场线的情况，虚线表示一带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹。不计粒子所受重力，则（　　） A.该粒子带正电B.A、B两点相比，A点电势较低C.A、B两点相比，粒子在A点处电势能较低D.A、B两点相比，粒子在A点处速度较小【答案】C【解析】【详解】A．由粒子轨迹能够看出，粒子受力指向轨迹内侧，故该粒子带负电，A错误；B．由于沿着电场线方向，电势降低，故A、B两点相比，A点电势较高，B错误；C．A、B两点相比，带负电粒子在A点处电势能较低，C正确；D．假设粒子由A点到B点，则电场力做负功，速度减小，D错误。故选C。3.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称为“行星冲日”，若某行星的轨道半径是地球轨道半径的k倍，则该行星相邻两次“冲日”的时间间隔为（　　）A.年B.年C.年D.年【答案】A【解析】【详解】设某行星的轨道半径为r，运行周期为T，地球的轨道半径为，运行周期为，由题意知，由开普勒第三定律已知年，联立得年设行星相邻两次“冲日”的时间间隔为t，则有联立解得年 故选A。4.沙漠游乐场有两个沙坡PM、QM，P、Q、M三点在同一竖直圆周上，圆心为O，圆周最低点为M，P、Q位置如图所示，Q点高于P点，且均低于O点。人与两沙坡滑动摩擦系数相同。一名游客分别从P、Q两点由静止下滑到M点的过程中，加速度大小分别为a1、a2，经历的时间分别为t1、t2，机械能变化量的绝对值分别为E1、E2，到达M点的速度大小分别为v1、v2，则（　　）A.a1＞a2B.t1＝t2C.v1＞v2D.E1＜E2【答案】D【解析】【详解】A．人在斜坡上受到重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律有解得Q点高于P点，PM与水平方向的夹角小于QM与水平方向的夹角，则有故A错误；B．由几何知识可知斜面的长度为，根据运动学公式有则t1和t2不一定相等，故B错误；C．Q点高于P点，，人到达M点的速度为可知，故C错误；D．损失的机械能等于克服摩擦力做的功，则有 PM与水平方向的夹角小于QM与水平方向的夹角，则有故D正确。故选D。5.如图，卫星在P点由椭圆轨道Ⅱ变轨到近椭圆形轨道Ⅰ（可认为半径等于火星半径R）。已知椭圆轨道Ⅱ上的远火点Q到火星表面高度为6R，火星表面重力加速度为g0，引力常量为G，下列说法错误的是（　　）A.火星的平均密度为B.卫星在轨道Ⅱ上由Q点运动到P点所用时间为C.卫星在轨道Ⅱ上运动到Q点时的速度小于D.卫星在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度等于在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度【答案】B【解析】【详解】A．根据火星质量火星的平均密度为故A正确，不符合题意；B．由题意可知卫星在椭圆轨道上的半长轴为 设卫星在椭圆轨道上的周期为T，卫星在近椭圆形轨道运行的周期为T0，根据开普勒第三定律可得根据万有引力提供向心力，有，设卫星在椭圆轨道由P点运动到Q点所用时间为t，则联立得故B错误，符合题意；C．设卫星做轨道半径为r=7R的匀速圆周运动，根据当在Q点进入轨道Ⅱ时做近心运动，速度减小，所以卫星在轨道Ⅱ上运动到Q点时的速度小于，故C正确，不符合题意；D．根据卫星在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度等于在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度，故D正确，不符合题意。故选B。6.如图所示，粗糙的水平轨道和光滑的竖直圆轨道ABCD相切于A点，小滑块P静置在水平轨道上，现对P施加水平向右的恒力F使之由静止向右运动，到A点时撤去F。研究发现：当起点在M点左侧或N点右侧时，P进入圆轨道后不会脱离轨道。设MA与NA的比值为k，小滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，则（　　） A.μ越大，k越大B.μ越大，k越小C.k=2D.k=【答案】D【解析】【详解】根据题意知，滑块从M点开始运动时，恰好能够到最高点，有在最高点时，重力提供向心力滑块从N点开始运动时，刚好能够运动到B点，有联立上式得k的取值与μ无关，故选D。二、多项选择题：本题共4题，每题6分，共24分，每题有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分7.长征二号丁遥六十四运载火箭载荷舱上的离轨系统于2022年6月26日在轨顺利展开离轨帆装置。离轨帆是一种配置在卫星或航天器上、可在太空中实现自主展开的薄膜结构，在随某近地卫星发射入轨后在圆轨道上运行，离轨帆呈收拢状态，等卫星寿命结束后，薄膜帆面展开，像一个“大风筝”，利用低轨环境稀薄大气形成的气动阻力，让卫星缓慢降轨。则（　　）A.降轨过程中卫星所受万有引力小于所需向心力B.降轨过程中卫星的机械能逐渐减小C.在离轨帆打开后瞬间，卫星的加速度变大D.卫星在轨运行时的周期小于卫星贴近地表运行时的周期【答案】BC 【解析】【详解】A．卫星在降轨过程中，减速后做向心运动，所受万有引力大于所需向心力，A错误；B．降轨过程中稀薄大气形成的气动阻力对卫星做负功，卫星的机械能减小，B正确；C．离轨帆打开后瞬间，地球对卫星的万有引力产生的指向地心的加速度不变，气动阻力提供沿速度反方向的加速度，两个加速度垂直，则在离轨帆打开后瞬间，卫星的加速度变大，C正确；D．卫星在轨运行时高度大于卫星贴近地表运行时的高度，根据万有引力定律有可得卫星在轨运行时的周期大于卫星贴近地表运行时的周期，D错误。故选BC。8.一长木板静止于光滑水平面上，一小物块（可视为质点）从左侧以某一速度滑上木板，最终和木板相对静止一起向右做匀速直线运动。在物块从滑上木板到和木板相对静止的过程中，物块的位移是木板位移的4倍，设板块间滑动摩擦力大小不变，则（　　）A.物块动能的减少量等于木板动能的增加量B.摩擦力对木板做的功等于木板动能的增加量C.因摩擦而产生的内能等于物块克服摩擦力所做的功D.因摩擦而产生内能是木板动能增量的3倍【答案】BD【解析】【详解】A．根据能量守恒可知，物块动能减少量等于木板动能增加量与因摩擦产生的内能之和，故A错误；B．根据动能定理可知，摩擦力对木板做的功等于木板动能的增加量，故B正确；CD．设物块与木板之间的摩擦力为，木板的位移为，则物块的位移为；物块克服摩擦力所做的功为 对木板，根据动能定理可得木板动能的增加量为因摩擦产生的内能为可知因摩擦而产生的内能小于物块克服摩擦力所做的功；因摩擦而产生的内能是木板动能增量的3倍；故C错误，D正确。故选BD。9.如图所示，圆弧形槽固定在地面上，COD为水平直径，在光滑的半球形绝缘内壁有质量分别为mA、mB两带同种电荷的小球，各自带电量为qA、qB，A、B两小球与球心O点的连线与竖直方向分别成37°、53°夹角，处于静止状态，则（　　）A.一定有mA>mBB.一定有qA>qBC.若A球电量减小，A球会降低，B球会升高D.若用外力将小球A缓慢移动到球心O点的正下方，A、B系统的电势能将增大【答案】AD【解析】【详解】AB．分别以小球AB为研究对象，分析受力情况，如图所示根据三角形相似法可得由题意可知 BC>AC则由题中条件不能判断两球电量关系，A正确，B错误；C．若A球电量减小，根据三角形相似法可得其中、都减小，即A、B球都会降低，C错误；D．用外力将小球A缓慢移动到球心O点正下方，则AB两球的距离减小，库仑力变大，电场力做负功，则A、B系统电势能将增加，D正确。故选AD。10.如图，以恒定功率行驶的汽车，在水平路面上匀速行驶，驶上斜坡后速度逐渐减小，已知汽车受地面的阻力与汽车和接触面间的压力成正比，则汽车驶上斜坡后（　　）A.牵引力逐渐减小B.加速度逐渐减小C.动能减小得越来越慢D.机械能增加得越来越快【答案】BCD【解析】【详解】A．汽车以恒定功率行驶，有设斜面与水平方向夹角为，汽车驶上斜坡后减速，功率恒定，故牵引力增大，A错误；B．在斜面上汽车所受合力产生沿斜面向下的加速度，由牛顿第二定律得阻力与汽车和接触面间的压力成正比，汽车在斜面上受到阻力大小不变，牵引力增大，加速度逐渐减小，B正确；C．由于加速度减小，速度减小得越来越慢，动能减小得越来越慢，C正确；D．牵引力与阻力做功，汽车机械能发生变化，由于汽车功率恒定，牵引力做功快慢不变，汽车速度减小，阻力做功越来越慢，故机械能增加得越来越快，D正确。故选BCD。 三、非选择题：共5题，共52分，其中第12题至第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位11.如图1所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。（1）关于本实验，下列说法正确的有______。A．为减小实验误差，应选用质量和密度较大的金属重锤作为重物B．为减小实验误差，可将“释放纸带前用手拉住纸带上端”改为“用固定的夹子夹住纸带上端”C．必须用天平准确测量出重物的质量，否则无法进行验证D．应先释放重物，再立即接通打点计时器的电源（2）实验中得到的一条纸带如图2所示，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。重物质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。根据这些数据，应选用从打下O点到打下__点（选填A、B、C）的过程验证机械能守恒，该过程中，重物重力势能的减少量______，动能的增加量______。（3）某同学在纸带上选取了多个计数点，测量它们到初速度为零的起始点的距离，并计算出打相应计数点时重物的速度，描点并绘出的图像。若实验中重物所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的图像是图3中的_______。 （4）某同学的实验数据结果显示：重物动能的增加量小于重力势能的减少量，则可能的原因有______。A．空气对重物有阻力和打点计时器对纸带有阻力B．重物的速度是用计算得到的C．交流电源的实际频率大于50HzD．交流电源的实际频率小于50Hz【答案】①.AB##BA②.B③.④.⑤.A⑥.AC##CA【解析】【详解】（1）[1]A．选用质量和密度较大的金属重锤作为重物能够减小实验误差，A正确；B．为了避免手抖动产生的实验误差，可将“释放纸带前用手拉住纸带上端”改为“用固定的夹子夹住纸带上端”，B正确；C．验证机械能守恒的方程中质量可以消去，不需要测量，C错误；D．应先接通打点计时器的电源，再释放重物，D错误。故选AB。（2）[2]分析题目可知，由速度公式可得B点的速度为故验证机械能守恒需要比较从O点到B点重物重力势能的减少量与动能的增加量。[3]重力做功等于重力势能的减少量为[4]从O点到B点动能的增加量为（3）[5]若实验中重物所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，设阻力为，根据动能定理可得可得可知图像为一条过原点的倾斜直线。故选A。 （4）[6]A．重物运动过程如果受到空气或打点计时器对纸带的阻力，则重物动能的增加量小于重力势能的减少量，A正确；B．若重物的速度是用计算得到的，则总是成立，B错误；CD．若交流电源的实际频率大于50Hz，则计算过程打点周期比实际值偏大，求得的速度偏小，动能偏小，使得重物动能的增加量小于重力势能的减少量，C正确，D错误。故选AC。12.电影《流浪地球2》中太空电梯非常吸引观众眼球。太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地、同步空间站及配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，如图所示。已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T；配重空间站质量为m，距地面高度为9R；引力常量为G。不考虑太空电梯、两空间站彼此间的万有引力。求：（1）配重空间站速度大小；（2）超级缆绳对配重空间站的拉力大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由题知，太空电梯角速度与地球自转角速度相同，为由题知，配重空间站的轨道半径为，配重空间站的速度大小为（2）设超级缆绳对配重空间站的拉力大小为，则拉力与地球的万有引力提供向心力 解得13.如图所示，一光滑绝缘细直杆MN，长为L，水平固定在匀强电场中，电场强度大小为E，方向与竖直方向夹角为θ.杆的M端固定一个带负电小球A，电荷量大小为Q；另一带负电的小球B穿在杆上，可自由滑动，电荷量大小为q，质量为m，现将小球B从杆的N端由静止释放，小球B开始向右端运动，已知k为静电力常量，g为重力加速度，求：(1)小球B对细杆的压力的大小；(2)小球B开始运动时加速度的大小；(3)小球B速度最大时，离M端的距离．【答案】（1）qEcosθ＋mg（2）（3）【解析】【详解】(1)小球B在垂直于杆的方向上合力为零，则有FN＝qEcosθ＋mg由牛顿第三定律知小球B对细杆的压力FN′＝FN＝qEcosθ＋mg(2)在水平方向上，小球所受合力向右，由牛顿第二定律得：qEsinθ－＝ma解得：(3)当小球B的速度最大时，加速度为零，有：qEsinθ＝解得：14.如图所示，质量为m＝2kg的小物块，用长L＝0.4m的细线悬挂于O 点。现将细线拉直至与水平方向夹角为α＝30°。小物块由静止释放，下摆至最低点B处时，细线达到其最大承受力并瞬间断开。小物块恰好从水平粗糙传送带的最左端滑上传送带，传送带以v0＝3m/s的速度逆时针匀速运转。小物块最后从传送带左端飞出，并恰好从固定光滑斜面的顶端沿斜面下滑。斜面倾角θ＝60°，斜面底端挡板上固定一轻弹簧。小物块沿斜面下滑一段距离后，压缩弹簧。小物块沿斜面运动的最大距离x=m，g取10m/s2。求：（1）绳子能承受的最大拉力的大小；（2）弹簧的最大弹性势能；（3）由于物块滑上传送带电动机多做了多少功。【答案】（1）40N；（2）31J；（3）24J【解析】【详解】（1）小物块从静止摆到最低点过程中，根据机械能守恒定律有解得物块在点时，根据向心力公式有联立解得根据牛顿第三定律，刚到最低点细线达到其最大承受力。（2）物块向右滑上传送带做减速运动，因传送带的速度大于物块的初速度，可知物块速度减为零后将反向运动，回到传送带左端时速度仍为2m/s ，由于小物块恰好沿斜面方向落到光滑斜面上，即小物块落到斜面顶端时速度方向沿斜面方向，则物块滑到斜面最低点时，则解得（3）物块在传送带上减速滑行和反向加速滑行的时间均为整个过程木块相对传送带滑行的距离则整个过程中木块的动能增量为零，则由于物块滑上传送带电动机多做了24J的功。15.如图所示，左、右两个光滑半圆轨道半径分别为3R和R，它们和足够长的光滑水平直轨道AB、CD平滑相连并竖直放置。将质量分别为2m和m的两个小环a、b用长为3R的轻质杆连接，并穿在轨道上。初始时，a、b两环具有一定的初速度，a环恰能运动到直导轨CD上。已知重力加速度为g，求：（1）a环的初速度大小v0；（2）a环在右半圆轨道上运动过程中机械能最大时速度大小v1；（3）a、b两环均在左半圆轨道上运动的过程中，a环机械能最小时的速度大小v2。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由题意知，a、b两环的初速度大小相等，a环恰能运动到直导轨CD上，两环的末速度为 0，由动能定理得解得（2）a、b两环的系统机械能守恒，a环在右半圆轨道上运动过程中机械能最大时，b环机械能最小，当a的速度与杆垂直时，b环速度为0，机械能最小，根据几何关系可得的高度为由机械能守恒有解得（3）当轻杆在左边轨道竖直时a环机械能最小，此时两环速度大小相等，由机械能守恒定律得