1、南京师大附中2020-2021学年第二学期高一年级期中考试物理试卷一、单项选择题：共11小题，每小题3分，共计3分. 每小题只有一个选项符合题意. 1. 如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可以估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋做的功最接近于（ ）A. 0. 3JB. 0. 9JC. 3JD. 9J2. 如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是（ ）A. C带正电，且QCQBB. C带负电，且QCQBD. C带负电，且QCQB3. 一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水
2、平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v；若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v；对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则（ ）A. WF24WF1，Wf2=2Wf1B. WF24WF1，Wf22Wf1D. WF24WF1，Wf22|W34|D. |W12|=2|W34|6. 如图所示升降机在箱底有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中（ ）A. 升降机的速度不断减小B. 升降机的加速度不断变大C. 重力势能
3、的减少量等于弹性势能的增加量D. 到最低点时，升降机的加速度的值一定大于重力加速度的值7. 质量为m的物体在水平面上，只受摩擦力作用，以初动能E0做匀变速直线运动，经距离d后，动能减小为，则（ ）A. 物体与水平面间的动摩擦因数为B. 物体再前进便静止C. 物体滑行距离d所用的时间是滑行后面距离所用时间的倍D. 若要使此物体滑行的总距离为3d，其初动能应为3E08. 一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两极板间有一个正试探电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两极板间的电场强度、表示P点点电势，EP表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距
4、离x0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是（ ）A. B. C. D. 9. 如图所示，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一个小孔A(A孔大小不计)；已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场等与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷（不计重力）从球心以初动能Em沿OA方向射出，下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图线，可能正确的是（ ）A. B. C. D. 10. 如图所示，竖直平面内存在着两个方向竖直向上的相同带状匀强电场区，电场区的高度和间隔均为d，水平方向足够长，一个质量为m，电荷量+q的小球以初速度v0在距离电场上方d处
5、水平抛出，不计空气阻力，则下列各种说法中错误的是（ ）A. 小球在水平方向一直做匀速直线运动B. 小球在电场区可能做直线运动C. 若场强大小为，小球经过两电场区的时间相等D. 若场强大小为，小球经过两电场区的时间相等11. 如图所示，两个固定的半径均为r的细圆环同轴放置，O1、O2分别为两细圆环的圆心，且O1O2=2r，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷-Q、+Q(Q0)，一带负电的粒子（重力不计）位于右侧远处，现给粒子一向左的初速度，使其沿轴线运动，穿过两环后运动至左侧远处，则在粒子运动的过程中（ ）A. 粒子经过O1点时电势能最小B. 从O2到左侧远处粒子一直做减速运动C. 轴线上O1点右
6、侧存在一点，粒子在该点的动能最大D. 粒子从右向左运动的整个过程中，电势能先减小后增大二、非选择题：共6题，共67分，其中第1317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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。12（12分）用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒（图中滑轮为轻质滑轮）m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间
7、的距离如图乙所示。已知m1=100g、m2=300g，（取g=9. 8m/s2）则：（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_A刻度尺B. 秒表C012V的直流电源D. 012V的交流电源（2）在纸带上打下计数点5时的速度v5=_m/s；结果保留3位有效数字（3）在打点05过程中系统动能的增加量_J，系统势能的减少量_J，由此得出的结论是_（结果均保留3位有效数字）（4）若某同学作出图象如图丙所示，则根据图象求得得重力加速度g=_m/s2。13. （9分）如图所示，在平行金属带电极板MN电场中将电荷量为C的负点电荷从A点移到M板，电场力做功J，把该点电荷从A点移到N板，克服电场力做功
8、为J，其中M板带正电，N板带负电且接地。求：（1）两极板间的电势差UMN；（2）A点的电势；（3）该点电荷在A点的电势能EPA。14. （9分）如图是利用传送带装运煤块的示意图，从动轮A和主动B之间的传送带长l10m，倾角37，主动轮与运煤车底板间的竖直高度h1. 6m，传送带匀速运动的速度v02m/s。将一质量m2kg的煤块在传送带底端由静止释放，煤块在传送带上先做匀加速直线运动，后与传送带一起做匀速运动，到达主动轮后沿传送带方向斜向上抛出，最后落在车厢中，已知煤块与传送带间的动摩擦因数0. 8，不计主动轮、从动轮的半径大小，取g10m/s2，sin370. 6，cos370. 8求：（1）
9、煤块落在车厢底板时的速度大小v；（2）传送带把煤块从底端运送至顶端的过程中对煤块做的功W；（3）传送带把煤块从底端运送至顶端的过程中因摩擦而产生的热量Q；15. （12分）如图所示，质量均为m=1kg的物体A、B放在倾角为在30的固定光滑斜面上，斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板，B与挡板接触，A、B间用劲度系数为k=50N/m且与斜面平行的轻弹簧连接，A、B均处于静止状态。现对物快A施加沿斜面向上、大小恒定的拉力F，使物块A沿斜面向上运动，当A向上运动到速度最大时，B对挡板的压力恰好为零，重力加速度为g10m/s2，则在此过程中，求：（1）物体A沿斜面向上移动的距离x1（2）拉力F做功的大小W
10、（3）A的最大速度vA的大小16. （12分）如图所示，光滑水平地面BC与光滑半圆弧平滑对接，圆弧的最低点为C点，最高点为D点，圆弧半径R=0. 2m。小物体P沿水平地面向右运动，经过B点时的速度大小，g取10m/s2，求：（1）小物体经过D点时的速度大小vD（2）改变圆弧轨道的半径R，物体从D点飞出后，落回到水平地面时，为使物块距离C点的水平位移最大，R应为多大，最大位移Sx为多少？（不考虑小物块P落到地面后的运动）；（3）若小物块质量为m=0. 6kg，并使小物块带正电q=1.610-3C，小物体与各接触面间均绝缘电量始终不变，在整个空间加上水平向左的电场E=5103V/m，为使小物体能到
11、达D点，BC之间的距离x的取值范围。17. （13分）如图所示，平面直角坐标系第一象限部分区域存在竖直向上的匀强电场，电场左侧边界为y轴，竖直线边界PQ位于x=3d处，且PQ为电场的右侧边界，宽度为3d的水平电子束以相同的速度v0从第二象限垂直y轴进入电场区域，电子束最下沿贴着x轴。假设粒子的比荷大小满足以下关系，不考虑电子所受重力以及电子之间相互作用力，求：（1）从y=3d处进入电场的电子离开电场时候的位置坐标；（2）从y=d处进入电场的电子离开电场时候的速度大小；（3）电子打到边界PQ上的点距x轴的最远距离l南京师大附中2020-2021学年第二学期高一年级期中考试物理试卷-答案及解析一、
12、单项选择题：共11小题，每小题3分，共计3分. 每小题只有一个选项符合题意. 1. 如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可以估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋做的功最接近于（ ）A. 0. 3JB. 0. 9JC. 3JD. 9J【解析】：对鸡蛋做的功会转化为鸡蛋的动能，这个动能最后又会转化为鸡蛋的重力势能增加量，一般情况下，鸡蛋重50g，升高0. 5m，那么重力势能应该增加0. 25J，选取最接近答案A；2. 如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是（ ）A. C带正电，且QC
13、QBB. C带负电，且QCQBD. C带负电，且QCQB【解析】：做出矢量三角形可以得出C对A的力沿AC方向且比B对A的力要小，故答案选择B；3. 一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v；若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v；对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则（ ）A. WF24WF1，Wf2=2Wf1B. WF24WF1，Wf22Wf1D. WF24WF1，Wf22Wf1【解析】：第二次同样时间速度变为两倍，故加速度为第一次
14、两倍，即合力为第一次两倍，故F2-f=2(F1-f)，F2=2F1-f2|W34|D. |W12|=2|W34|【解析】：由轨迹可以判断两个电荷间存在的力是斥力，故一定同号，若P处延长线指向Q，那么电荷应当做直线运动，A错，1234球面等间距，越远电场强度越小，根据U=Ed，越远两相邻球面电势差越小，34做功比23小，故答案选择C；6. 如图所示升降机在箱底有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中（ ）A. 升降机的速度不断减小B. 升降机的加速度不断变大C. 重力势能的减少量等于弹性势能的增加量D. 到最低点时，升降
15、机的加速度的值一定大于重力加速度的值【解析】：下落过程中升降机受重力与弹力，弹力从零增加到最大值且最大值大于重力，加速度由一开始向下逐渐减少到零再反向向上逐渐增大，故AB错，初始速度不为零，故重力势能与动能总减少量转化为弹性势能，故C错，对于弹簧刚接触到地面时无初速度情况，根据受力的对称性得到最低点加速度=重力加速度大小，方向向上，题目条件有弹簧刚接触到地面初速度显然不为零，故最低点会更低即弹力更大，加速度大于g，故答案选择D；7. 质量为m的物体在水平面上，只受摩擦力作用，以初动能E0做匀变速直线运动，经距离d后，动能减小为，则（ ）A. 物体与水平面间的动摩擦因数为B. 物体再前进便静止C
16、. 物体滑行距离d所用的时间是滑行后面距离所用时间的倍D. 若要使此物体滑行的总距离为3d，其初动能应为3E0【解析】：摩擦力为恒力，做功量为动能减少量，动能减少了2/3，A选项分子上少了2，B选项应该再前进d/2，C选项利用平均速度，初速度为v0，那么滑行d之后速度为，平均速度为，后面滑行d/2距离，平均速度为，用距离除以平均速度可得到两者所用时间，故C正确，原本滑行3d/2，若要滑行3d，动能应该时2E；故答案选择C8. 一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两极板间有一个正试探电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两极板间的电场强度、表示P点点电势，EP表示正电荷在
17、P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是（ ）A. B. C. D. 【解析】：电容器单板接地不会损失电荷，故本题电荷总量不变，那么改变板间距场强不变，距离减小，那么两板电势差U=Ed会减小，也就是电压减小，电容增大，P点与负极板距离减小，场强由P指向负极板，故P点电势直线减小，电势能直线减小，综上可以排除BD，又因为电容器电容与距离d成反比，不应该直线增大，所以答案选择C；9. 如图所示，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一个小孔A(A孔大小不计)；已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场等与将球壳上的全部电荷集中
18、于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷（不计重力）从球心以初动能Em沿OA方向射出，下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图线，可能正确的是（ ）A. B. C. D. 【解析】：Ek-x图像斜率表示合外力大小，这个球壳内场强为零，故合外力为0，斜率为0，图像为平行x轴等直线，故排除AB，外部场强越远越小，故合外力等于电场力也越来越小，图像斜率应该越来越小，故答案选择D；10. 如图所示，竖直平面内存在着两个方向竖直向上的相同带状匀强电场区，电场区的高度和间隔均为d，水平方向足够长，一个质量为m，电荷量+q的小球以初速度v0在距离电场上方d处水平抛出，不计空气阻力，则下
19、列各种说法中错误的是（ ）A. 小球在水平方向一直做匀速直线运动B. 小球在电场区可能做直线运动C. 若场强大小为，小球经过两电场区的时间相等D. 若场强大小为，小球经过两电场区的时间相等【解析】：在电场区受电场力向上，只在竖直方向受力，水平速度不变，故A正确，电场力可能和重力大小相等，B正确，C该场强重力与电场力大小相等，故电场区匀速运动，但是两个电场区对应速度不同，下面电场区竖直速度更大，用时更短，故C错误，D选项，该场强使得小球加速度向上，大小为g，经过第一个电场使速度回到水平初速度v0，故可以得到两次进入电场区域时竖直速度应该相等，故时间相等，故D正确。选择错误的选项，故选C；11.
20、如图所示，两个固定的半径均为r的细圆环同轴放置，O1、O2分别为两细圆环的圆心，且O1O2=2r，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷-Q、+Q(Q0)，一带负电的粒子（重力不计）位于右侧远处，现给粒子一向左的初速度，使其沿轴线运动，穿过两环后运动至左侧远处，则在粒子运动的过程中（ ）A. 粒子经过O1点时电势能最小B. 从O2到左侧远处粒子一直做减速运动C. 轴线上O1点右侧存在一点，粒子在该点的动能最大D. 粒子从右向左运动的整个过程中，电势能先减小后增大【解析】：负电荷电势能最小处亦为电势极大处，电势极大处场强应该为零，但是显然O1处场强不为零，故A错；右侧近处，负电荷离带正电的圆环更近，
21、故合力应为引力，合力做正功，速度增加，左侧远处，因为负电荷环离得更近，场强粒子受力向左，速度增加，B错；动能最大对应电势能最小，O2到O1电场力做负功，故电势能不断增加，再根据对称性和O1O2处场强方向，可以作出电势能随距离变化的图像，应该是这样的：从右向左看，先从趋于零开始先减少后增大，然后经过O2点，原点，O1点，再过一段距离后开始减小并趋于零，整幅图关于O1O2中点对称，故C正确，D错误，答案选择C；二、非选择题：共6题，共67分，其中第1317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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。12（12分）用如
22、图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒（图中滑轮为轻质滑轮）m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示。已知m1=100g、m2=300g，（取g=9. 8m/s2）则：（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_A刻度尺B. 秒表C012V的直流电源D. 012V的交流电源（2）在纸带上打下计数点5时的速度v5=_m/s；结果保留3位有效数字（3）在
23、打点05过程中系统动能的增加量_J，系统势能的减少量_J，由此得出的结论是_（结果均保留3位有效数字）（4）若某同学作出图象如图丙所示，则根据图象求得得重力加速度g=_m/s2。【解析】解：（1）用刻度尺测量点迹之间的距离，打点计时器用交流电源，故选AD（2）计数点间有4个点没有表出去，计数点间的时间间隔：T0. 0250. 1s，做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打第5个点时的速度为：（3）物体的初速度为零，所以动能的增加量为：系统减少的重力势能：，则可认为在误差允许范围内，物体的机械能守恒（4）由机械能守恒定律得：，则有，所以图象的斜率：解得：g9. 6m
24、/s2故答案为：（1）AD； （2）2. 40；（3）1. 15，1. 18，在误差允许范围内，物体的机械能守恒（4）9. 6；13. （9分）如图所示，在平行金属带电极板MN电场中将电荷量为C的负点电荷从A点移到M板，电场力做功J，把该点电荷从A点移到N板，克服电场力做功为J，其中M板带正电，N板带负电且接地。求：（1）两极板间的电势差UMN；（2）A点的电势；（3）该点电荷在A点的电势能EPA。【解析】解：（1）M、N间的电势差：（2）A点电势（3）该点电荷在A点的电势能答：（1）M、N间的电势差（2）A点电势（3）该点电荷在A点的电势能14. （9分）如图是利用传送带装运煤块的示意图，从
25、动轮A和主动B之间的传送带长l10m，倾角37，主动轮与运煤车底板间的竖直高度h1. 6m，传送带匀速运动的速度v02m/s。将一质量m2kg的煤块在传送带底端由静止释放，煤块在传送带上先做匀加速直线运动，后与传送带一起做匀速运动，到达主动轮后沿传送带方向斜向上抛出，最后落在车厢中，已知煤块与传送带间的动摩擦因数0. 8，不计主动轮、从动轮的半径大小，取g10m/s2，sin370. 6，cos370. 8求：（1）煤块落在车厢底板时的速度大小v；（2）传送带把煤块从底端运送至顶端的过程中对煤块做的功W；（3）传送带把煤块从底端运送至顶端的过程中因摩擦而产生的热量Q；【解析】解：（1）煤块到B
26、点后做斜抛运动，分析煤块由B点到车厢的过程中由动能定理得：，代入数据得：v6m/s；（2）设传送带把煤块从底端运送至顶端的过程中对煤块做的功为W由题意得，煤块在传送带上先做匀加速运动再做匀速直线运动到达B点，故煤块到达B点的速度与传送带的速度相同，由动能定理得：，代入数据得：W124J；（3）摩擦生热答：（1）煤块落在车厢底板时的速度大小为6m/s；（2）传送带把煤块从底端运送至顶端的过程中对煤块做的功为124J；（3）传送带把煤块从底端运送至顶端的过程中因摩擦而产生的热量Q为64J。15. （12分）如图所示，质量均为m=1kg的物体A、B放在倾角为在30的固定光滑斜面上，斜面底端有一垂直于
27、斜面的固定挡板，B与挡板接触，A、B间用劲度系数为k=50N/m且与斜面平行的轻弹簧连接，A、B均处于静止状态。现对物快A施加沿斜面向上、大小恒定的拉力F，使物块A沿斜面向上运动，当A向上运动到速度最大时，B对挡板的压力恰好为零，重力加速度为g10m/s2，则在此过程中，求：（1）物体A沿斜面向上移动的距离x1（2）拉力F做功的大小W（3）A的最大速度vA的大小【解析】解：（1）当A向上的加速度为0时，速度达到最大，B对挡板压力为0，只受重力、斜面支持力和弹簧弹力，设此时弹簧弹力为F1，由A、B分别的受力平衡得：，F=mg=10N，初始状态弹簧的压缩量为，A速度最大时弹簧弹力和初始状态大小一样
28、，故伸长量为x0，所以物体A沿斜面向上移动的距离（2）恒力F做功W=Fx=2J（3）对A在此过程中列动能定理：，解得答：（1）物体A沿斜面向上移动的距离（2）拉力F做功的大小W=2J（3）A的最大速度16. （12分）如图所示，光滑水平地面BC与光滑半圆弧平滑对接，圆弧的最低点为C点，最高点为D点，圆弧半径R=0. 2m。小物体P沿水平地面向右运动，经过B点时的速度大小，g取10m/s2，求：（1）小物体经过D点时的速度大小vD（2）改变圆弧轨道的半径R，物体从D点飞出后，落回到水平地面时，为使物块距离C点的水平位移最大，R应为多大，最大位移Sx为多少？（不考虑小物块P落到地面后的运动）；（3
29、）若小物块质量为m=0. 6kg，并使小物块带正电q=1.610-3C，小物体与各接触面间均绝缘电量始终不变，在整个空间加上水平向左的电场E=5103V/m，为使小物体能到达D点，BC之间的距离x的取值范围。【解析】解：（1）从B到D对小物块列动能定理：，解得（2）根据第（1）问的动能定理得：，在D点飞出时，以vD为水平初速度做平抛运动，要使Sx取得最大值，需二次函数取得极大值，在对称轴R=0. 45m处取得，此时最大水平位移Sx=1. 8m（3）小物体收到电场力F=qE=8N，重力G=mg=6N，故合力为10N，等效重力G等即为10N，设小物体恰好通过等效最高点时速度为v，在等效最高点由等效
30、重力提供向心力：，解得；从B到等效最高点列动能定理解得x=0. 825m，故BC之间的距离应满足x0. 825m答：（1）小物体经过D点时的速度大小（2）为使物块距离C点的水平位移最大，R应为0. 45m，最大位移Sx=1. 8m（3）为使小物体能到达D点，BC之间的距离应满足x0. 825m17. （13分）如图所示，平面直角坐标系第一象限部分区域存在竖直向上的匀强电场，电场左侧边界为y轴，竖直线边界PQ位于x=3d处，且PQ为电场的右侧边界，宽度为3d的水平电子束以相同的速度v0从第二象限垂直y轴进入电场区域，电子束最下沿贴着x轴。假设粒子的比荷大小满足以下关系，不考虑电子所受重力以及电子
31、之间相互作用力，求：（1）从y=3d处进入电场的电子离开电场时候的位置坐标；（2）从y=d处进入电场的电子离开电场时候的速度大小；（3）电子打到边界PQ上的点距x轴的最远距离l【解析】解：（1）电子进入电场后受到向下的大小为F=eE的电场力做类平抛运动，加速度当水平位移x=v0t=3d时，时间，竖直位移；当竖直位移时，时间，水平位移；故从y=3d处进入电场的电子会从右边界离开，离开电场时候的位置坐标为（2）由第（1）问得：当进入电场𝑦坐标满足时粒子会从右边界离开，竖直位移都是；故对从y=d处进入电场的电子列动能定理：，解得（3）对于粒子从右边界射出的情况，最远距离是第（1）问中情况；对于粒子从下边界射出的情况，记粒子射入电场时y轴坐标是y（），那么它会先做平抛运动，达到x轴后作匀速直线运动，最后达到右边界，分两个阶段讨论：1. 平抛阶段：下落y，竖直加速度为，那么下落时间，水平位移是2. 匀速直线运动阶段，竖直速度是，水平速度v0，水平位移，那么竖直位移是，l是关于的二次函数，当时，得到最大值；答：（1）从y=3d处进入电场的电子离开电场时候的位置坐标是（2）从y=d处进入电场的电子离开电场时候的速度大小（3）电子打到边界PQ上的点距x轴的最远距离
