2022-2023学年河南省洛阳重点中学高一（下）联考物理试卷（5月）
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共8小题，共32分）
1. 下列说法正确的是( )
A. 库仑定律适用于点电荷，也适用于一切带电体
B. 根据，当两个电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向于无穷大
C. 若点电荷的电荷量大于的电荷量，则对的静电力大于大于的静电力
D. 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
2. 小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的( )
A. 制作这些图标的依据是静电屏蔽原理
B. 工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装
C. 化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患
D. 用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系
3. 当导体球靠近带正电的金属球时，周围的电场线如图所示．则、两点的电场强度
A. 大小不等，方向不同 B. 大小不等，方向相同
C. 大小相等，方向不同 D. 大小相等，方向相同
4. 弹力在日常生活和工农业生产中有着广泛的应用。如生活中的缓冲装置就是利用弹簧的弹力作用来实现的。某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型，图中，为原长相等、劲度系数、不同的轻质弹簧，经测试，下列说法正确的是( )
A. 弹簧缓冲效果更好
B. 垫片向右移动时，弹簧产生的弹力更大
C. 垫片向右移动时，弹簧产生的弹力更大
D. 垫片向右移动时，弹簧的长度变化更大
5. 如图所示，一蜘蛛将网织成两个正方形、，其边长分别为、，现在、、、 四个位置分别放置一个点电荷，发现处的点电荷所受电场力恰好为零，若仅将处的点电荷沿方向移至 处，则( )
A. 、两处点电荷对点电荷的合力先增大后减小
B. 、两处点电荷对点电荷的合力先减小后增大
C. 、两处点电荷对点电荷的合力一定先做正功，后做负功
D. 、两处点电荷对点电荷的合力一定先做负功，后做正功
6. 在地球赤道某处有一天文观测站，观测站一名观测员一次偶然机会发现一颗人造卫星从观测站的正上方掠过，然后他就对这颗卫星进行跟踪，发现这颗卫星每两天恰好有四次从观测站的正上方掠过。若地球自转周期为，假设卫星做匀速圆周运动且运行方向与地球自转方向相同，地球半径为，地球表面加速度为，则下列判断正确的是( )
A. 卫星周期为
B. 卫星轨道半径为
C. 卫星运行速度小于地球同步卫星速度
D. 卫星加速度小于地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度
7. 如图是北京冬奥会重要的交通保障设施京张高铁，假设质量为的高铁动车从静止开始以恒定功率行驶，能获得最大行驶速度为，且行驶过程中受到的阻力大小不变，则下列说法正确的是( )
A. 若加速过程的时间为，则动车获得的最大动能为
B. 当动车的速度为时，动车的加速度大小为
C. 当动车的加速度大小为时，动车的速度为
D. 从静止开始到速度为的过程中，动车牵引力做的功为
8. 为足够大的不带电的金属板，在其右侧距离为的位置放一个电荷量为的点电荷，金属板右侧空间的电场分布如图甲所示，是金属板表面上与点电荷距离为的一点。几位同学想求出点的电场强度大小，但发现问题很难，经过研究，他们发现图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的。图乙中是两等量异号点电荷的电场线分布，其电荷量的大小均为，它们之间的距离为，虚线是两点电荷连线的中垂线。由此他们分别对甲图点的电场强度方向和大小做出以下判断，其中正确的是( )
A. 方向沿点和点电荷的连线向左，大小为
B. 方向沿点和点电荷的连线向左，大小为
C. 方向垂直于金属板向左，大小为
D. 方向垂直于金属板向左，大小为
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
9. 关于静电场中的能量，下列说法正确的是( )
A. 电势能既与电场有关，又与电荷有关；电势仅由电场本身因素决定
B. 一个电子从点移动到点过程中，电场力做功为，则为
C. 在静电场中，正电荷在电势越高的地方电势能越大
D. 将一试探电荷从电势高的等势面移至电势低的等势面，电势能一定减小
10. 如图所示，甲、乙两个带电小球用不可伸长的绝缘细线悬挂在同一水平天花板上，两带电小球所带电荷量相等但电性相反。此时两小球在库仑力的作用下，在同一水平面上处于静止状态。若以水平天花板为重力势能的零势能面，与甲、乙两球连接的细线与竖直方向的夹角分别为和，且。现用一金属导线把两球连接后立即拿开，两球都开始运动，则下列说法中正确的是( )
A. 甲球的质量大于乙球的质量 B. 甲球的机械能大于乙球的机械能
C. 甲球的最大速度大于乙球的最大速度 D. 甲球的最大动能小于乙球的最大动能
11. 如图所示，实线是匀强电场的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，、是轨迹上两点．若带电粒子在运动中只受电场力作用，则由此图可做出的正确判断是( )
A. 带电粒子带负电荷 B. 带电粒子带正电荷
C. 带电粒子所受电场力的方向向左 D. 带电粒子做匀变速运动
12. “神舟十三号”飞船开始在半径为的圆轨道Ⅰ上运行，运行周期为，在点通过变轨操作后进入椭圆轨道Ⅱ运动，沿轨道Ⅱ运动到远地点时正好与处于半径为的圆轨道Ⅲ上的核心舱对接，为椭圆轨道Ⅱ的近地点。假设飞船质量始终不变，关于飞船的运动，下列说法正确的是
A. 沿轨道Ⅰ运动到时的速率大于沿轨道Ⅱ运动到时的速率
B. 沿轨道Ⅰ运行时的机械能等于沿轨道Ⅱ运行时的机械能
C. 沿轨道Ⅱ运行的周期为
D. 沿轨道Ⅰ运动到点时的加速度小于沿轨道Ⅱ运动到点时的加速度
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共18分）
13. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，其中为固定橡皮条的图钉，为橡皮条与细绳的结点，和为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
如果没有操作失误，图乙中的与两力中，方向一定沿方向的是________。
本实验采用的科学方法是________。
A.理想实验法 等效替代法
C.控制变量法 建立物理模型法
实验时，主要的步骤是：
A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置。记录下点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力和的图示，并用平行四边形定则求出合力；
E.只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力的图示；
F.比较和的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
上述步骤中：有重要遗漏的步骤的标号是________和________；
遗漏的内容分别是________________和________________________________。
14. 利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。图中点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点、、、，测出其中、、点距打点起始点的距离分别为、、，已知重锤质量为，当地重力加速度为，打点计时器打点周期为。
下列操作中，有利于减小实验误差的是__________；
A.两限位孔在同一竖直线上
B.先释放纸带，后接通电源
C.精确测量重锤的质量
为验证从到过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量__________，动能的增加量__________；
某同学根据纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出点与该点的距离，以为横坐标、为纵坐标建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为，则在误差允许的范围内，图线的“斜率”为__________；
某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表为便于比较，表中数据均保留一位小数。其中不合理的是第__________组数据，判断的依据是____________________。
四、计算题（本大题共3小题，共34分）
15. 空间存在方向竖直向上的匀强电场，水平地面上有一根细短管，与水平面之间的夹角为，如图所示，一略小于细短管直径、质量为、电荷量为的带正电小球，从水平地面上方一定高度处水平抛出，经时间小球恰好无碰撞地落入细短管。已知细短管到抛出点的水平距离为，重力加速度大小为，取，，空气阻力不计，求：
小球抛出点与落地点间的高度差；
细短管所在位置与小球抛出点间的电压。
16. 如图所示，是一倾角为的绝缘粗糙直轨道，滑块与斜面间的动摩擦因数，是半径为的光滑圆弧轨道，它们相切于点，为圆弧轨道的最低点，整个空间存在着竖直向上的匀强电场，场强，质量的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下。已知斜面对应的高度，滑块带电荷，取重力加速度，，。求
：
滑块从斜面最高点滑到斜面底端点时的速度大小；
滑块滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力。
17. 滑板运动是冲浪运动在陆地上的延伸，是青少年喜爱的一项室外活动。如图所示，滑板运动员先静立在点，用力蹬地向前滑行至点以某一初速度离开高的平台，恰好沿切线方向滑入竖直光滑圆弧轨道，最后经点滑上与圆弧轨道相切的固定斜面。已知圆弧两端点、的连线水平，圆弧对应圆心角，运动员连同滑板通过圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为，滑板在水平滑道和斜面上所受的阻力与压力之比，运动员可视为质点，总质量，、两点间距离，重力加速度，，，不计空气阻力。求：
圆弧轨道的半径；
运动员在段蹬地滑行过程中所做的功；
运动员沿斜面上升的最大距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
库仑定律只适用于真空中两静止的点电荷之间的作用力；当带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力影响可以忽略时，可以看成点电荷；两个带电体间的距离趋近于零时，带电体已经不能看成点电荷了；电子的带电量最小，质子的带电量与电子相等，但电性相反，故物体的带电量只能是电子电量的整数倍，人们把这个最小的带电量叫做元电荷。
解决本题的关键是掌握库仑定律的适用范围，以及能看成点电荷的条件，当带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力影响可以忽略时，可以看成点电荷；元电荷是带电量的最小值，它本身不是电荷，所带电量均是元电荷的整数倍，且知道电子的电量与元电荷的电量相等。
【解答】
A.库仑定律的公式适用于求解点电荷之间的静电力，不能直接求解任何两个带电体之间的静电力，故A错误；
B.当两个点电荷距离趋于时，两带电体已不能看成点电荷了，该公式，不适用了，故静电力并不是趋于无穷大，故B错误；
C.两点电荷之间的作用力是相互的，根据牛顿第三定律，无论点电荷的电荷量与的电荷量大小如何，对 的静电力大小总等于对 静电力，故C错误；
D.根据带电本质可知，所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，任何带电体的电荷量都不是连续变化的，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
加油站中由于静电会引起汽油的燃烧发生危险，故应避免一些引起静电的行为．
由于在干燥的季节，由于摩擦引起的静电会引发易燃物体的燃烧，故在加油站等地应避免产生静电，或及时将静电导走．
【解答】
A、用塑料梳子梳头时会产生静电，会引起静电，穿衣，脱衣也会产生静电，这些图标都是为了减少静电的产生，不是静电屏蔽，故A错误；
B、绝缘性能良好的化纤制品的衣服不能及时把静电导入大地，故B错误；
C、化纤手套与接触物容易摩擦起电，故会引起静电，从而引起油料燃烧的危险，故C正确；
D、用塑料梳子梳头时会产生静电，会引起静电，故D错误；
故选：。
3.【答案】
【解析】
【分析】
电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场强度的方向和曲线上该点的切线方向一致；根据电场线的特点解答。
本题考查电场线的特点，基础题。
【解答】
由图知，、两点电场线疏密程度不相同，故、两点电场强度大小不同；、两点曲线的切线方向不同，故、两点电场强度方向不同。故A正确；
故选A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
缓冲效果与弹簧的劲度系数有关垫片向右移动时，两弹簧均被压缩，两弹簧串联弹力相等由于劲度系数不同，两弹簧形变量不同。
掌握基础知识是解题的前提与关键，解题实验要知道两弹簧串联弹力大小相等。
【详解】
A.劲度系数越小的弹簧在相同的力作用下形变量较大，缓冲效果越好，即弹簧缓冲效果更好，A错误；
垫片向右移动时，串联的两弹簧产生的弹力相等，根据胡克定律，由于，则弹簧的长度变化更大，BC错误，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
抓住处的点电荷所受电场力恰好为零这一条件进行分析。
另外本题需明确：对相距为等量同种电荷连线的中垂线上，离连线中点距离为的点场强最大。
【解答】
当点电荷在点时，、两处点电荷对点电荷的合力为零，则将处的点电荷沿方向移至 处时，、两处点电荷对点电荷的合力先减小后增大，故A错误，B正确；
在、、、四个位置分别放置一个点电荷，发现处的点电荷所受电场力恰好为零，可知、、三个位置分别放置的点电荷一定是同种电荷，但是不能确定电荷的正负；仅将处的点电荷沿方向移至 处，若点电荷与另外三个电荷带同种电荷，则点电荷从到 时电场力做正功；若点电荷与另外三个电荷带异种电荷，则点电荷从到时电场力做负功，故CD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】
该题考查同步卫星、卫星运行规律相关知识。每两天恰好有四次从观测站的正上方掠过，由此求解卫星周期；根据万有引力充当向心力结合重力和万有引力关系求解卫星轨道半径；
【解答】
解：由于每两天恰有次经过，所以卫星的周期为，A错误
又，而，所以，B正确
由于卫星周期小于同步卫星周期，则卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以速度大于同步卫星速度， C错误
根据，则，所以卫星的加速度大于同步卫星加速度，而同步卫星加速度大于地球赤道上物体的加速度，所以卫星加速度大于地球赤道上物体的加速度，D错误
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查机车的恒功率启动问题、瞬时功率、动能定理等。解题关键是熟悉启动过程功率、速度和力的关系。
根据功率和牵引力的关系，求出动车受到的阻力；利用牛顿第二定律求出当动车的速度为时的加速度大小；利用动能定理，结合题意判断动车牵引力做的功。
【解答】
由动能定理阻力做负功，仅为牵引力做功，动车最大动能应小于，动车牵引力做的功应大于，故AD错误
B.最大速度时，牵引力等于阻力阻力为，当动车的速度为时，由，，得加速度为，故B错误
C.当动车的加速度大小为时，同选项，得，故C正确。
8.【答案】
【解析】
【分析】
此题考查点电荷电场的叠加，熟悉等量异种点电荷的电场分布规律为解题关键。
【解答】
据题意，从乙图可以看出，点电场方向为水平向左；由图乙可知，正、负电荷在点电场的叠加，其大小为，故选项C正确。
9.【答案】
【解析】解：、根据电势能与电势的关系，可知电势能与电势与电荷量有关，电势仅由电场本身因素决定，故A正确；
B、一个电子从点移动到点过程中，电场力做功为，根据，则，故B错误；
C、在静电场中，正电荷在电势越高的地方电势能越大，故C正确；
D、将一正试探电荷从电势高的等势面移至电势低的等势面，电势能一定减小，故D错误；
故选：。
电势仅由电场本身因素决定，而电势能既与电场有关，又与电荷有关．根据电势的定义式，和电势能与电势关系分析项．
解决本题的关键要掌握电势的物理意义和电势的定义式，要注意运用该公式时各个量要代入符号运算．
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了静电场，学生需熟练掌握库仑定律，并结合机械能守恒分析。
由库仑定律分析细线关系，并进一步分析机械能关系，由机械能守恒分析速度关系，结合动能分析最大动能。
【解答】
对两球进行受力分析，由于两球在水平方向所受库仑力大小相等，且两球处于同一水平面上，根据力的平衡有；
根据几何关系有；
因为，所以一定小于，且；
而甲、乙两球的机械能，；
所以，故A错误、B正确；
C.根据机械能守恒定律得两球在最低点时速度最大，分别为，；
所以有，故C正确；
D.最大动能分别为，，由于，可知甲球的最大动能大于乙球的最大动能，故D错误。
11.【答案】
【解析】
【分析】
根据轨迹的弯曲得出电场力的方向，从而得出带电粒子的电性；根据粒子的受力确定粒子的运动情况。
解决本题的关键知道轨迹的凹向大致指向合力的方向，这是解决本题的关键，知道正电荷所受电场力方向与电场强度方向相同，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反。
【解答】
、因为轨迹的凹向大致指向合力的方向，知粒子所受电场力方向水平向左，则粒子带负电，故A正确，B错误，C正确。
D、粒子仅受电场力，电场力恒定，加速度不变，做匀变速曲线运动，故D正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查卫星的运行规律、卫星的变轨、开普勒第三定律等知识点。
对于绕地做圆周运动的卫星，由万有引力提供向心力。低轨变高轨需要加速，使卫星做离心运动，高轨变低轨需要减速，使卫星做近心运动。
对于同一个卫星，在不同轨道上时，轨道越高机械能越大。分析同一中心天体但是不同椭圆轨道的周期时，往往使用开普勒第三定律。
【解答】
A、根据卫星圆周运动万有引力提供向心力，解得，所以圆轨道Ⅲ上速率小于圆轨道Ⅰ上速率，
又从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ，需要在点加速使其做离心运动，故轨道Ⅱ上的点速率小于轨道Ⅲ上点速率，综合可得沿轨道Ⅰ运动到时的速率大于沿轨道Ⅱ运动到时的速率，故A正确；
B、轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ需要在点加速做离心运动，飞船上的驱动系统做正功，飞船机械能变大，故沿轨道Ⅰ运行时的机械能小于沿轨道Ⅱ运行时的机械能，故B错误；
C、根据开普勒第三定律，解得，故C正确；
D、加速度，故A点加速度更大，故D错误。
故选AC。
13.【答案】；
；
； ；中应加上“记下两条细绳的方向”；中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置
【解析】
【分析】
在实验中和分别由平行四边形定则及实验得出，明确理论值和实验值的区别即可正确答题
本实验中采用了两个力合力与一个力效果相同来验证的平行四边形定则，因此采用“等效法”，注意该实验方法的应用
步骤中只有记下两条细绳的方向，才能确定两个分力的方向，进一步才能根据平行四边形定则求合力步骤中只有使结点到达同样的位置，才能表示两种情况下力的作用效果相同。
该实验关键理解实验原理，根据实验原理分析实验步骤中有无遗漏或缺陷，因此掌握实验原理是解决实验问题的关键。
【解答】
由一个弹簧测力计拉橡皮条至点的拉力一定沿方向，即一定沿方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿方向。
一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故本实验采用等效替代法。
故选B。
根据实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的标号是、。
在中未记下两条细绳的方向，中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置。
14.【答案】 ；
； ；
；
；因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第组数据，显然不合理。
【解析】
【分析】
本题考查了验证机械能守恒定律；解决本题的关键知道实验的原理和注意事项。
根据实验注意事项与实验原理分析答题；
根据重力势能的计算公式求出重力势能的减少量；
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，根据动能计算公式得出动能的增加量；
应用机械能守恒定律求出图像的函数表达式，然后分析答题。
根据实验误差来源分析答题。
【解答】
两限位孔在同一竖直线上，可以减小纸带运动过程中所受的阻力，有利于减小实验误差，故A符合题意；
B.由于重锤速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，再释放纸带，故B不符合题意；
C.本实验最终验证机械能守恒定律对应的表达式时，等式左右两边的重锤质量可以消去，所以精确测量重锤的质量并不利于减小误差，故C不符合题意。
故选A。
从到过程中重锤重力势能的减少量为
打点计时器打点时，重锤的瞬时速度大小为
从到过程中重锤动能的增加量为
由题意，根据机械能守恒定律可得
整理得
所以图线的“斜率”为。
因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第组数据，显然不合理。
15.【答案】解：小球抛出时的速度大小为：
设小球下落的加速度大小为，有：
又：
解得：；
小球落入细短管时的速度大小为：
对小球在空中运动的过程，由动能定理有：
解得：。
【解析】本题考查带电粒子在复合场中的运动，关键是分析清楚小球的受力和运动情况，运用运动的合成与分解研究的方法，并让学生掌握运动学公式、牛顿第二定律、动能定理等规律，同时让学生形成如何处理曲线的方法。
小球在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律求解小球抛出点与落地点间的高度差；
根据速度的分解求出末速度，根据动能定理即可求出细短管所在位置与小球抛出点间的电压。
16.【答案】解：滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦力
，
设到达斜面底端时的速度为，根据动能定理得
，
解得；
滑块从 到 点，由动能定理可得：
，
当滑块经过最低点时，有
，
由牛顿第三定律：，
解得：，方向竖直向下。
【解析】滑块沿斜面滑下的过程中，根据动能定理求解滑到斜面底端点时的速度大小；
滑块从 到 点，由动能定理可得点速度，由牛顿第二定律和由牛顿第三定律求解。
本题是动能定理与牛顿定律的综合应用，关键在于研究过程的选择，中等难度。
17.【答案】【小题】
设运动员到达点时的竖直速度为，有，可得 得到运动员在点的速度 设到达圆弧最低点的速度为，则有 在圆弧最低点对运动员受力分析可得对圆弧轨道压力，解得
【小题】
由第一问可得运动员在点的水平速度 运动员在段蹬地滑行过程中，由动能定理得 代入数据，解得
【小题】
运动员从点滑至轨道最高点的过程，由动能定理得 代入数据，解得
【解析】 略
略
略
第10页，共18页
