1、江苏省扬州市2020-2021学年高一下学期物理期末考试试卷一、单选题1.如图所示为探究向心力大小表达式的实验装置图。在探究时主要采用的科学方法是（ ） A.控制变量法B.等效替代法C.理想实验法D.演绎法2.静电给人们带来很多方便，但有时也会带来麻烦，甚至造成危害。下列选项中属于防止静电危害的是（ ） A.静电喷漆B.静电复印C.静电除尘D.导电轮胎3.如图所示，某同学在荡秋千，当摆到最低点时，对秋千的压力大小N与其重力大小G的关系是（ ） A.N=GB.NGC.NT2C.v1= v2D.v1v29.某高速行驶的汽车由于刹车失灵，司机将汽车驶入外侧的斜坡式避险车道，如图所示。在汽车冲上斜坡做
2、减速运动的过程中，下列说法正确的是（ ） A.汽车的重力做正功B.汽车的重力做负功C.汽车的重力势能减小D.汽车的重力势能不变10.在下面列举的各个实例中，机械能守恒的是（ ） A.跳伞运动员跳伞时在空气中匀速下降B.拉着金属块沿光滑斜面匀速上滑C.用轻杆拴着小球在竖直面内做匀速圆周运动D.在空中由静止释放的金属小球的运动11.一个孤立的正点电荷的电场线和等势面分布如图所示。实线表示电场线，虚线表示等势面，a、b是其中的两个点，则（ ） A.正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能B.b点电势高于a点电势C.a、b两点电场强度的方向相同D.将一正电荷从b点移到a点电场力做负功12.如图所示，轻弹
3、簧上端固定，下端与质量为m的小球相连。开始时用手托住小球使弹簧恰好为原长，此时小球处于A位置。释放小球使其由静止开始竖直下落，小球经过B点时速度达到最大值，小球能够到达的最低点为C点，运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。已知AB间距离为h1 ， BC间距离为h2 ， 重力加速度为g（不计空气阻力），则下列说法正确的是（ ） A.从A到B过程中小球的机械能一直增大B.从B到C过程中小球的机械能一直减小C.小球在位置B时的动能等于mgh1D.弹性势能的最大值为mgh2二、实验题13.电容器是电学中常见的能存储电荷的电子元件。某同学用图甲所示的电路探究电容器的充、放电规律。图中R是高阻值电阻，先使开关
4、S与1端相连，然后把开关S掷向2端。与电流传感器相连接的计算机，记录了这一过程中电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。 （1）要研究电容器放电过程的规律，开关S应接在_端（选填“1”或“2”）； （2）根据计算机所记录的I-t曲线 在形成电流曲线1的过程中，电容器两极板间电压逐渐_（选填“变大”、“变小”或“不变”）；在形成电流曲线2的过程中，电容器的电容_（选填“变大”、“ 变小”或“不变”）。14.在进行“验证机械能守恒定律”的实验中：甲、乙两实验小组同学分别采用了如图（1）和（2）所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验。 （1）比较两种实验方案，你认为_组（选填“甲”或“乙”）同学采
5、用的实验方案误差更小； （2）甲组同学采用了图（1）所示的方案，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是_（填“甲”、“ 乙”、“ 丙”或“丁”）； （3）甲组同学采用合理的方式完成实验，选出一条纸带如下图所示，其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz交流电，在计数点A和B之间、B和C之间还各有四个点未画出，重物的质量为1.0kg，g取9.8m/s2。根据以上数据，打B点时重物的重力势能比开始下落时减少了_J，这时它的动能是_J。（计算结果保留三位有效数字） （4）乙组同学采用图（2）所示的方案完成实验，选出一条纸带如下图所示，其中O点为起始点，A、B、C三个计数点到O
6、点的距离分别为h1、h2、h3 ， 打点计时器打点周期为T，重物质量如图所示，m1大于m2 ， 重力加速度为g。若通过纸带验证OB过程系统机械能守恒，其表达式为_。 三、解答题15.粒子物理中标准模型理论认为：中子由三个夸克组成，一个上夸克（u）、两个下夸克（d）如图中等边三角形所示。已知：下夸克带负电，电荷量为 e3 ，e为元电荷1.610-19C，夸克间距离为L=0.810-15m，静电力常量k=9.0109Nm2/C2 ， 夸克可视为点电荷。求： （1）上夸克所带电荷性质以及电荷量； （2）两个下夸克间的库仑力大小； （3）两个下夸克在上夸克处形成的场强大小。 16.2021年4月29日
7、上午，天和核心舱的成功发射标志着中国空间站建设拉开了帷幕，预计2022年底之前正式建成。若地球质量为M，空间站质量为m，空间站距地面高度为h，地球半径为R，万有引力常量为G。求： （1）空间站受地球引力大小； （2）空间站环绕地球运行的周期； （3）空间站环绕地球运行的向心加速度大小。 17.串列加速器能将粒子加速两次，其结构如图所示，A、B、C极板竖直等距，A、C极板接地，B极板接高压正极。负一价离子流在A极板中央处由静止开始水平向右加速运动，经过B极板中心处的剥离膜被剥除两个电子转为正一价离子，正离子流再次沿中央线加速向C极板运动，沿着束流管的中心进入束流管。已知：一价离子电荷量为q，质量
8、为m，B极板与A、C极板的电势差为U、间距为d，不计离子经过剥离膜的能量损失。求： （1）离子到达C极板的速度大小； （2）实际离子流经过剥离膜时存在角散和能散，即偏离了原来的方向和动能有了损失。若极少数角散为90的离子能散为99.99%，即速率变为原来的百分之一，则束流管的直径至少多大才能收集到该类型的离子流？ 18.“鲁布戈德堡”游戏通过连锁机械反应，以迂回曲折的方式完成一些简单的动作。如图所示为某兴趣小组设计的该类游戏装置：AB为光滑圆弧轨道，“ ”形轻质纸盒C与物块D用轻绳相连，轻薄板E被D压在光滑桌面上并与物块F用轻绳相连，地面上一轻质塑料尺搁在固定的小垫木上，尺的右端静置一羽毛球。
9、游戏从AB轨道上某点无初速释放小车开始，到羽毛球发射后竖直上升至最高点结束。已知：小车质量为m，物块D质量为3m，物块F质量为 m2 ，羽毛球质量为 m12 ，纸盒C到上方定滑轮的距离为4h，物块F下落2h落到轻质塑料尺左端，轻薄板与物块D间的动摩擦因数为0.5，不计绳与滑轮的摩擦及滑轮大小，小车可视为质点。求： （1）小车从轨道h高度处由静止释放，到达最低点B的速度大小； （2）（1）问中小车刚进入纸盒时绳子的拉力大小； （3）小车从轨道至少多高处释放，才能使物块F落下； （4）（3）问中若物块F落到塑料尺左端，尺左端恰好未触地，忽略尺左端距地面距离，羽毛球弹起最大高度为6h，求羽毛球上升过
10、程中受到的平均阻力大小。 答案解析部分一、单选题1.【答案】 A 【考点】控制变量法 【解析】【解答】使用向心力演示器研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变，研究向心力大小与半径的关系时质量和角速度都不变，研究向心力大小与角速度的关系时半径和质量都不变，所以采用的科学方法是控制变量法。 故答案为：A。 【分析】向心力演示仪可以控制其他量不变，探究任意两个物理量之间的关系。2.【答案】 D 【考点】静电感应与静电的防止 【解析】【解答】A喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电应用，A不符合题意； B静电复印是
11、利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上，属于静电应用，B不符合题意；C静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，C不符合题意；D导电轮胎是将轮胎上的电荷导入大地，是防止静电危害，D符合题意。故答案为：D。 【分析】静电喷漆、静电复印和静电除尘属于静电现象的应用；导电轮胎属于防止静电的危害。3.【答案】 B 【考点】圆周运动实例分析 【解析】【解答】荡秋千，当摆到最低点时，对同学进行受力分析可得 FN-G=F向因为在最低点速度不为零，故可得 FNG ，又秋千对同学的支持力与对秋千的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，故NG，ACD不符合题意，B
12、符合题意。故答案为：B。 【分析】对人受力分析，到达最低点是重力和秋千对人的支持力的合力提供向心力，故支持力大于重力，所以人对秋千的压力大与自身的重力。4.【答案】 C 【考点】圆周运动实例分析 【解析】【解答】A因为吊臂上的M、N两点绕O点做圆周运动，可知M和N两点的周期之比为1：1，A不符合题意； B因为吊臂上的M、N两点绕O点做圆周运动，可知M和N两点的角速度之比为1：1，B不符合题意；C因为吊臂上的M、N两点绕O点做圆周运动，M为ON的中点，由 v=r 可知M和N两点的线速度之比为1：2，C符合题意；D因为吊臂上的M、N两点绕O点做圆周运动，M为ON的中点，由 a=2r 可知M和N两点
13、的加速度之比为1：2，D不符合题意。故答案为：C。 【分析】根据圆周运动中共轴转动的特征：角速度和周期相等，线速度和向心加速度之比等于半径之比分析求解。5.【答案】 D 【考点】开普勒定律 【解析】【解答】AB卫星绕行星沿椭圆轨道运行，根据开普勒第二定律，在b点时离行星近，在d点时离行星远，则卫星在b点的速率大于在d的速率，AB不符合题意； CD根据开普勒第二定律知，S1、S2两部分阴影面积大小相等，则卫星从a到b的运行时间等于从c到d的时间， C不符合题意D符合题意。故答案为：D。 【分析】根据开普勒行星运动定律：行星在运动过程中，在相等的时间内扫过的面积相等，即近日点速度快，远日点速度慢。
14、6.【答案】 A 【考点】恒力做功 【解析】【解答】A无人机吊着货物悬停在空中，货物没有位移，无人机对货物不做功，A符合题意； BCD无人机吊着货物竖直加速上升、匀速上升、匀速下降，货物均有位移，在位移方向上也有力作用，无人机对货物做功，BCD不符合题意。故答案为：A。 【分析】根据力对物体做功的条件，物体必须在沿力方向上产生位移，无人机悬停在空中时，无人机对物体不做功。7.【答案】 C 【考点】瞬时功率与平均功率 【解析】【解答】根据功率的公式可得，运动t时刻发动机的输出功率为 P=Fv=(f+ma)at故答案为：C。 【分析】对飞机受力分析，根据牛顿第二定律和功率的表达式分析求解。8.【答
15、案】 D 【考点】卫星问题 【解析】【解答】AB根据 GMmr2=m42T2r解得 T=42r3GM“火卫一”的轨道半径小于“火卫二”，则有 T1v2C不符合题意D符合题意。故答案为：D。 【分析】根据万有引力定律和向心力与线速度、角速度和周期之间的关系列方程分析你求解。9.【答案】 B 【考点】恒力做功 【解析】【解答】AB汽车的重力做负功，所以A不符合题意；B符合题意； CD汽车的重力势能增加，所以CD不符合题意；故答案为：B。 【分析】汽车冲上斜坡后，重心升高，重力对汽车做负功，重力势能增加。10.【答案】 D 【考点】机械能守恒及其条件 【解析】【解答】A因为跳伞运动员跳伞时在空气中匀
16、速下降，动能不变，重力势能减小，故机械能不守恒，A不符合题意； B因为拉着金属块沿光滑斜面匀速上滑，动能不变，势能增加，故机械能不守恒，B不符合题意；C因为用轻杆拴着小球在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，势能变化，故机械能不守恒，C不符合题意；D在空中由静止释放的金属小球的运动，动能增加，势能减少，增加量和减少量相等，故机械能守恒，D符合题意。故答案为：D。 【分析】根据机械能守恒的条件，系统只有弹簧弹力和重力做功时系统机械能守恒。11.【答案】 B 【考点】电场强度和电场线 【解析】【解答】A因a点电势低于b点，则正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，A不符合题意； B沿电场线电势逐渐降
17、低，可知b点电势高于a点电势， B符合题意；C场强方向沿电场线的切线方向，可知a、b两点电场强度的方向不相同，C不符合题意；D将一正电荷从b点移到a点电场力做正功，D不符合题意。故答案为：B。 【分析】根据电场线和电场强度的关系，电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的方向表示场强的方向，再由电场力做功和电势能变化之间的关系列方程求解。12.【答案】 B 【考点】功能关系 【解析】【解答】ABA处弹簧处于原长，从A到B再到C的过程中弹簧的弹性势能一直增大，故小球的机械能一直减小，A不符合题意，B符合题意； C从A到B小球减小的重力势能等于小球增加的动能与弹簧的弹性势能之和，故小球在位置B时的动
18、能小于mgh1 ， C不符合题意；DA、C位置小球动能均为零，从A到C由能量守恒可知，增大的弹性势能等于减小的重力势能，故弹性势能的最大值为mg(h1+h2)，D不符合题意。故答案为：B。 【分析】对A和B两个小球受力分析，根据功能关系，机械能的变化量等于除重力和弹簧弹力之外其他力做功；动能变化量等于合外力做功；弹性势能的变化量等于克服弹簧弹力做功。二、实验题13.【答案】 （1）2（2）变大；不变 【考点】电容器 【解析】【解答】(1)研究电容器放电过程的规律，应断开电源，开关S应接在2端。 (2) 在形成电流曲线1的过程中，电容器电量逐渐增大，根据 U=QC 可得，电容器两极板间电压逐渐增
19、大。在形成电流曲线2的过程中，根据 C=S4kd 可知，电容器电容不变。【分析】（1）研究电容器放电规律，应断开电源。 （2）形成电流1的过程，电流逐渐减小两板间电压增大 形成电流的过程中，电容器的电容不随电流变化。14.【答案】 （1）甲（2）丙（3）6.91；6.88（4）(m1-m2)gh2=(m2+m1)(h3-h1)28T2【考点】验证机械能守恒定律 【解析】【解答】（1）甲方案更合理，因为在乙图中还受到细线与滑轮之间的阻力影响。 （2）为了减小实验误差，释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置，手提纸带的一端，并且使重物靠近打点计时器，故合理的位置因为丙图。（3）B点时重物的重力势能比
20、开始下落时减少了 Ep=mgxOB=19.80.7056J=6.91J相邻两个计数点时间间隔 T=50.02s=0.1sB点的速度 vB=xAC2T=3.71m/s则B点的动能 EkB=12mvB2=6.88J（4）从O点到B点的过程中，重锤重力势能的减少量 Ep=(m1-m2)gh2到达B点时的速度 vB=h3-h12T重物动能的增加量 Ek=12(m2+m1)vB2=(m2+m1)(h3-h1)28T2当 Ep=Ek机械能守恒，即 (m1-m2)gh2=(m2+m1)(h3-h1)28T2【分析】（1）甲方案摩擦力影响更小。 （2）重锤应靠近打点计时器，手应远离打点计时器。 （3）根据重力
21、做功与重力势能变化的关系计算重力势能变化量，再通过计算B点的瞬时速度进而计算B的动能。 （4）根据机械能守恒定律的表达式并结合纸带计算OB之间重力势能的变化量以及动能的变化量。三、解答题15.【答案】 （1）解：因为中子不带电，且两个下夸克带负电，电荷量为 e3 ，可得，上夸克应该带正电，电荷量为 2e3（2）解：根据电荷间库仑力的公式，可得两个下夸克间的库仑力大小为 F库=k-e3(-e3)L2=19ke2L2代入数据可得 F库=40N（3）解：根据场强公式可得，一个下夸克在上夸克处形成的场强大小为 E1=ke3L2又场强是矢量，故可得两个下夸克在上夸克处形成的场强大小为 E=3E1代入数据
22、，可得场强大小为 E=7.51020N/C【考点】库仑定律，电场强度和电场线 【解析】【分析】（1）根据库仑定律以及电荷之间的作用分析求解。 （2）根据库仑定律分析两个下夸克之间的库仑力大小，并代数计算求解。 （3）根据点电荷周围形成电场的决定式以及场强的叠加原理分析求解。 16.【答案】 （1）解：空间站受地球引力大小为 F=GMm(R+h)2（2）解：由万有引力提供向心力得 GMm(R+h)2=m42(h+R)T2解得 T=2(R+h)3GM（3）解：由万有引力提供向心力得 GMm(R+h)2=ma解得 a=GM(R+h)2【考点】万有引力定律及其应用 【解析】【分析】（1）根据万有引力定
23、律分析空间站所受万有引力的大小。 （2）根据万有引力定律和向心力与周期之间的关系分析求解。 （3）根据万有引力定律以及牛顿第二定律分析求解。 17.【答案】 （1）解：从A加速至C过程，由动能定理可得 2qU=12mv2解得 v=2qUm（2）解：角散为90的离子相当于在BC间做类平抛运动，水平方向做匀加速直线运动 d=12qUmdt2竖直方向做匀速直线运动 r=1100vt联立解得 r=250d则束流管的直径至少为2r，即 225d ，才能收集到该类型的离子流。【考点】电荷在电场中的加速 【解析】【分析】（1）对带电粒子受力分析，根据动能定理计算加速之后的速度。 （2）根据类平抛运动的相关规
24、律，结合牛顿第二定律列方程求解。 18.【答案】 （1）解：由动能定理得 mgh=12mv2解得 v=2gh（2）解：由合力提供向心力得 T-mg=mv24h解得 T=3mg2（3）解：要使物块F落下，则物块F的重力至少要等于轻薄板受到的摩擦力。即 mg2=N对D受力分析，由平衡条件得 T+N-3mg=0对C受力分析得 T-mg=mv24h小车下滑过程中，由动能定理得 mgh=12mv2联立解得 h=2h（4）解：物块F与塑料尺左端碰前的速度为 m2g2h=12m2v02物块F落到塑料尺左端，尺左端恰好未触地，说明物块F碰后速度刚好为0，由动量守恒定律得 mv0=m12v1羽毛球上升过程中，由动能定理得 -(mg+f)6h=0-12m12v12联立解得 f=3mg【考点】动能定理的综合应用 【解析】【分析】（1）对小车应用动能定理计算小车到达最低点时的速度大小。 （2）小车进入盒子之后，做圆周运动，根据向心力与线速度之间的关系分析求解。 （3）若使重物落下，则物块F的重力至少要等于轻板收到的摩擦力，根据牛顿第二定律和向心力之间的关系分析求解。 （4）物块F落在尺子左端时，根据动量守恒定律和动能定理分析羽毛球收到的平均阻力大小。
