2023-2024学年江苏省南通市如东县高一（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.用物理量之比定义新物理量，它是物理学中一种常用方法。以下物理量表达式中属于用物理量之比定义电场强度的是( )
A. B. C. D.
2.关于力做功，下列说法正确的是( )
A. 力越大，力对物体做功越多
B. 静摩擦力一定对物体不做功
C. 滑动摩擦力可能对物体做正功
D. 一对作用力与反作用力做功的代数和总为零
3.下列有关电学知识的相关说法正确的是( )
A. 图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电极上
B. 图乙中，家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的
C. 图丙中，在加油站给汽车加油前需要触摸静电释放器是为了利用静电
D. 图丁中，工作人员在超高压带电作业时，穿绝缘橡胶服比金属丝编制的更安全
4.北斗系统主要由离地面高度约为为地球半径的同步轨道卫星和离地面高度约为的中轨道卫星组成则( )
A. 中轨道卫星的线速度大于同步轨道卫星的线速度
B. 中轨道卫星与同步轨道卫星的向心加速度之比为：
C. 中轨道卫星的运行周期为小时
D. 卫星从中轨道变轨到同步轨道，需向前方喷气
5.某电场区域的电场线分布如图，在电场中有、、、四个点，下面说法正确的是( )
A.
B.
C.
D.
6.如图所示，一长度为不可伸长的轻绳，一端固定在点，另一端系一个质量为的小球可看作质点。把细绳拉至水平由静止释放小球，小球下降到点时细绳与水平方向成，忽略空气阻力，重力加速度为。则运动到点时小球重力的瞬时功率为( )
A. B. C. D.
7.某同学用如图所示装置“探究平行板电容器的电容影响因素”，图中、是平行板电容器的两个极板，探究过程中，发现电流表中有到的电流，不可能的原因是( )
A. 板向下平移 B. 板向左平移 C. 电介质向右平移 D. 电介质向左平移
8.一环状物体套在光滑水平直杆上，环状物能沿杆自由滑动用绳子一端连接在物体上，另一端绕过定滑轮，用大小恒定的力拉着，使物体沿杆自左向右滑动，如图所示物体在杆上通过、、三点时的动能分别为、、，且，滑轮质量和摩擦不计，则下列关系中正确的是( )
A. B.
C. D.
9.如图是空间某区域电势随位置变化的关系图，图中四个区域、、、内电场强度沿轴方向的分量大小分别为、、、。下列判断正确的是( )
A.
B. 沿正方向
C. 同一电荷沿方向在区域受的电场力比在区域大
D. 电子沿轴正方向穿过区域的过程中电势能增大
10.儿童电动汽车启动时，以额定功率沿水平轨道直线加速并达到最大速度，其加速度与速度倒数的关系图像如图所示。已知电动汽车受到的阻力大小恒为，重力加速度。则电动汽车的额定功率和最大速度分别为( )
A. B. C. D.
11.如图所示，是半径为的圆内接正五边形，在其顶点、、、处各固定有电荷量为的点电荷，则放置在圆心处的点电荷所受到的静电力大小为( )
A.
B.
C.
D.
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.“验证机械能守恒定律”实验采用以下两种方法：
用图甲所示的装置进行实验。
正确进行实验操作，选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计时点位置对应刻度尺上的读数如图乙所示，图中是打点计时器打的第一个点，、、、、分别是连续的计时点。若重锤质量为，取，计时器打点周期为，则重锤由初始位置到打下计时点的过程中，减少的重力势能为______，打点时重锤的速度为______。
关于本实验，下列说法正确的是______。
A.在重物大小合适的情况下，选择木块比选择铁块好
B.实验时要先释放重物，再接通打点计时器
C.选取的第一个计数点对应重物的速度可以不为零
D.重物下落的速度可以用来计算
实验中产生误差的主要原因是______选填“空气”或“摩擦”阻力的影响。
某实验小组利用智能手机的相关软件来验证机械能守恒定律，装置如图丙所示，实验步骤如下：
将手机放到盒子中，测出盒子和手机的总质量，再将盒子、分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的轻质细线的两端；
调整盒子中细沙的质量，使整个装置恰能处于静止状态；
在盒子的下端挂一个质量为的钩码，用手拉住盒子，稳定后由静止释放；
通过软件测得手机的加速度随时间变化的图像如图丁所示。
根据图像，不考虑微小的波动影响，最好选择______时间段的运动过程，进行机械能守恒定律的验证，此过程盒子的末速度大小 ______。
已知当地的重力加速度为，钩码下落高度时的速度为，若要验证机械能守恒定律，需要验证的关系式为______用所给物理量的符号表示。
三、简答题：本大题共4小题，共41分。
13.宇航员登上半径为某球形未知天体，将质量为的小球从距该天体表面高度由静止释放，测得下落过程的时间为，不考虑该天体的自转。求：
该未知天体表面的重力加速度大小；
该未知天体的第一宇宙速度。
14.如图所示，三角形所在平面内有一匀强电场。电荷量的检验电荷从点移动到点过程电场力做功为零，从点移动到点过程电场力做功，再从点移动到边的中点。已知，边长，以点为电势零点，求：
匀强电场的电场强度大小和方向；
检验电荷在点具有的电势能。
15.如图甲所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端点在位置。质量的物块可视为质点以初速度从距点右方处的点向左运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压到点位置后，又被弹回，恰好回到点处于静止状态。已知物块与水平面间的动摩擦因数，取。求：
之间的距离；
被压缩到点时弹簧的弹性势能；
如图乙所示，若将另一个与完全相同的物块可视为质点与弹簧右端拴接，将放在右边，向左推、，使弹簧右端压缩到点位置，然后由静止释放，求物块向右滑行的最大距离。
16.如图所示，半径为的六分之一光滑圆弧支架竖直放置，支架的底部水平，离地面足够高，圆心在点的正上方，右侧边缘点固定一个光滑轻质小轮滑轮大小不计。可视为质点的小球、系在长为的跨过小轮的轻绳两端，两球的质量分别为、。现将球从紧靠小轮处由静止释放，取面为零势能面，重力加速度为，不计空气阻力。求：
释放前、系统的重力势能；
球刚释放时的加速度大小和此时轻绳的拉力大小；
球运动到点时的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、是电场强度的定义式，采用比值定义法，与、均无关，反映了电场本身的性质，故A正确；
B、是点电荷电场强度的决定式，不是比值定义式，故B错误；
C、是匀强电场中电势差与电场强度的关系式，不是比值定义式，故C错误；
D、电势差，则，此表达式是匀强电场中电场力做功、电荷量、沿电场方向的距离与电场强度的关系式，不是比值定义式，故D错误。
故选：。
根据比值定义法的定义和比值不随着构成比值的物理量变化而变化，且反映物质的最本质属性分析。
本题考查了电场强度的比值定义式，解题的关键是知道比值定义法往往是两个或者两个以上物理量的比值，该比值不随着构成比值的物理量的变化而变化。
2.【答案】
【解析】解：、由功的计算公式可知，力对物体做功与、、三者都有关系，物体受力越大，位移越大，力对物体做功不一定大，如，，故A错误；
、静摩擦力的方向与相对运动趋势相反，滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反；当摩擦力方向与物体的位移方向相同时，做正功，当滑动摩擦力方向与物体的位移方向相反时，做负功，故B错误，C正确；
D、一对作用力和反作用力分别作用在两个不同物体上，两个物体的位移大小可能相等，也可能不等，故做功和不一定为零，故D错误。
故选：。
力作用在物体上，物体在力的方向上有位移，则力对物体做功；根据功的计算公式分析答题。
力对物体是否做功可以根据功的公式来判断，作用力和反作用力由于它们作用在不同的物体上，它们做功的情况也就不一样了。
3.【答案】
【解析】解：图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在两个带正电的极板上，故A错误；
B.图乙中，家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的，故B正确；
C.图丙中，给汽车加油前要触摸一下静电释放器，其目的是导走人身的静电，防止发生静电危害，故C错误；
D.图丁中，超高压带电作业的工作人员，穿上金属丝制成的衣服，起到静电屏蔽的作用，可以保证安全，故D错误。
故选：。
根据静电除尘的原理分析；根据静电防止的原理分析；根据静电屏蔽的原理分析。
本题主要考查了静电的防止与应用，这一类的情况在平时要注意积累。
4.【答案】
【解析】解：同步轨道卫星的轨道半径为，中轨道卫星的轨道半径为。
A、卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有：，解得：，所以中轨道卫星的线速度大于同步轨道卫星的线速度，故A正确；
B、根据牛顿第二定律可得，解得，所以中轨道卫星与同步轨道卫星的向心加速度之比为：，故B错误；
C、根据开普勒第三定律可得，其中同步卫星的周期为，所以中轨道卫星的运行周期约为小时，故C错误；
D、卫星从中轨道变轨到同步轨道，需向后方喷气做离心运动，故D错误。
故选：。
卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力分析线速度表达式；根据牛顿第二定律分析加速度大小；根据开普勒第三定律分析周期；根据变轨原理分析选项。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。
5.【答案】
【解析】解：、根据电场线的性质可知，电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，点的电场强度比点大；点的电场强度比点大，故AB错误；
、沿着电场线电势一定降低，所以点电势大于点的电势，所以，点电势大于点电势，故C错误，D正确；
故选：。
明确电场线的性质，知道电场强度的大小看电场线的疏密程度，电场线越密的地方电场强度越大，电势的高低看电场线的指向，沿着电场线电势一定降低。
本题关键在于通过电场线的疏密程度看电场强度的大小，通过电场线的指向看电势的高低。
6.【答案】
【解析】解：根据动能定理
解得。将其沿重力方向分解，
则此时重力的瞬时功率为，故D正确，ABC错误。
故选：。
根据动能定理求出速度，利用功率公式求出重力瞬时功率。
学生在解答本题时，应注意求解瞬时功率要利用，先计算出瞬时速度，然后求出瞬时功率。
7.【答案】
【解析】解：、在图示的连接方式中，两极板间的电压保持不变；板向下平移，则极板间距减小，根据可知电容器的电容增大；根据
可知电容器带电量增大，则电容器充电，电流方向是从到的，故A不可能；
B.板向左移，则极板正对面积减小，根据可知电容器的电容减小；根据
可知电容器带电量减小，则电容器放电，电流方向是从到的，故B可能。
C.电介质向右移，则介电常数减小，根据可知电容器的电容减小；根据
可知电容器带电量减小，则电容器放电，电流方向是从到的，故C可能；
D.电介质向左移，则介电常数减小，根据可知电容器的电容减小；根据
可知电容器带电量减小，则电容器放电，电流方向是从到的，故D可能。
故选：。
根据电流表的电流的方向，进而分析出极板电荷量的变化；根据分析各参量变化时，引起电容的变化情况；根据公式分析出电容器的电容变化，均可分析四个选项。
本题主要考查了电容器的动态分析、决定式，根据电流表通过的电流方向得出两极板电荷量的变化，熟悉公式即可完成分析。
8.【答案】
【解析】解：滑块从到过程，只有拉力做功，根据动能定理，有：
滑块从到过程，只有拉力做功，根据动能定理，有：
根据几何关系，有：
故E
拉力一直做正功，故E
故选：。
对物体运用动能定理列式分析，拉力做的功等于拉力与其作用点移动的距离的乘积
本题关键是明确拉力做的功等于拉力大小与拉力作用点运动距离的乘积，然后根据动能定理列式分析
9.【答案】
【解析】解：、由图像可得，图像的斜率为场强大小，我们可以看到、区域的场强均为，故A错误；
、沿轴正方向区域的电势在增大，因此区域处的场强在轴的分矢量沿轴负方向，电子在此区域会加速运动，动能增大，电势能减小，故BD错误；
C、区域的斜率大于区域，因此，同一电荷沿方向在区域受的电场力比在区域大，故C正确；
故选：。
电场强度的大小可以根据图象的斜率判断，电场强度的方向可以根据电势的升降判断，同一电荷在斜率大的地方电场力大；根据电场力做功情况判断电子的电势能变化情况。
本题考查了图象的斜率即电场强度的大小、电场强度与电势差的关系，图象是物理试题中最常见的题型之一，图象的斜率、截距、围的面积有其一定的物理意义，需要熟练判断和总结、记忆。
10.【答案】
【解析】解：设电动玩具汽车的额定功率为，受到的阻力大小为，根据牛顿第二定律可得
又
联立可得
根据图像可得，
解得
当牵引力等于阻力时，速度到达最大，则有，故C正确，ABD错误。
故选：。
利用牛顿第二定律，结合功率表达式可求出功率大小，速度最大时加速度为零，从而计算出最大速度。
学生在解答本题时，应注意对于汽车启动问题要有比较清晰的认识，能够将牛顿第二定律与功率两个关系式结合起来。
11.【答案】
【解析】解：假设在点固定一个电荷量为的点电荷，根据对称性和电场的叠加原理可知圆心处的合场强为零，所以，如果撤去点处固定的这个电荷，则剩下电荷在处的合场强与点固定一个电荷量为的点电荷在处产生的场强等大反向，大小为，则放置在圆心处的点电荷所受到的静电力大小为，故ACD错误，B正确。
故选：。
本题采用假设法研究：假设在处固定一个电荷量为的点电荷，则圆心处的合场强为零，若取走该点电荷，再根据电场的叠加原理求出圆心处的场强，从而求得放置在圆心处的点电荷所受到的静电力大小。
本题采用假设法从而降低解题难度，根据矢量叠加原理，结合点电荷场强公式求点处场强是关键。
12.【答案】 摩擦
【解析】解：重锤由初始位置到打下计时点的过程中，减少的重力势能为：
打点时重锤的速度为：
在重物大小合适的情况下，选择密度较大的铁块，阻力对实验的影响较小，故选择铁块比木块好，故A错误；
B.为有效的利用纸带，实验时要先接通打点计时器，再释放重物，故B错误；
C.选取的第一个计数点对应重物的速度可以不为零，动能的增加量可以用末动能减去初动能计算，故C正确；
D.重物下落的速度不可以用来计算，用此公式计算是认为重物的加速度等于，默认了机械能是守恒的，不能做到验证的目的，故D错误。
故选：。
实验中重物选择的是体积小密度大的重物，空气阻力的影响较小，纸带运动过程中的摩擦阻力影响较大，故产生误差的主要原因是摩擦阻力的影响。
根据图像，可知内与内手机的加速度均为零，而内加速度不为零，则内手机在做加速运动，所以最好选择时间段的运动过程，进行机械能守恒定律的验证。
由图像可得，内的加速阶段速度增加量为：
盒子由静止开始运动，可得其末速度大小为：
、、组成的系统加速运动时，如果机械能守恒，、减少的重力势能等于增加的重力势能和系统增加的动能之和，则有：
可得需要验证的关系式为：
故答案为：；；；摩擦；；；
根据重力势能的定义求解减少的重力势能。根据打点纸带测量速度的原理计算打点时重锤的速度；
选择密度较大的铁块，阻力对实验的影响较小；为有效的利用纸带，实验时要先接通打点计时器，再释放重物；选取的第一个计数点对应重物的速度可以不为零；重物下落的速度不可以用来计算，用此公式计算是认为重物的加速度等于，默认了机械能是守恒的。
实验中空气阻力的影响较小，纸带运动过程中的摩擦阻力影响较大。
根据图像确定手机在做加速运动的时间段。盒子由静止开始运动，其末速度大小等于内的加速阶段速度增加量；
、、组成的系统加速运动时，如果机械能守恒，、减少的重力势能等于增加的重力势能和系统增加的动能之和。
本题考查了验证机械能守恒定律的实验，涉及到实验的要求、原理及数据处理问题。要掌握打点纸带测量速度的方法是用短时间内的平均速度大小来代替瞬时速度，数据处理要注意单位要统一使用国际单位制的单位。
13.【答案】解：根据小球自由落体可知，解得
根据万有引力提供重力有，得到
根据万有引力提供向心力有，解得
答：该未知天体表面的重力加速度大小为；
该未知天体的第一宇宙速度为。
【解析】根据自由落体运动规律，可求出加速度；
利用黄金代换公式，以及万有引力提供向心力等式，可求出第一宇宙速度。
学生在解答本题时，应注意对于黄金代换公式的掌握，并能够熟练运动万有引力提供向心力这一等式。
14.【答案】解：、两点的电势差：
检验电荷从点移动到点时电场力做功为零，则、两点等电势，、两点在同一等势线上，电场强度方向垂直于等势线，且沿着电场线电势逐渐降低，可知电场方向垂直于向下，，边长等于的边长，均为，根据几何关系，到所在直线的垂直距离
匀强电场的大小
解得
、两点的电势差：
点为电势零点，所以点电势：
移动到点时检验电荷的电势能：
答：匀强电场的电场强度大小为，方向垂直于向下；
检验电荷在点具有的电势能为。
【解析】根据公式求两点的电势差，根据求电场强度的大小；
先求点的电势，再由电势能的公式求电荷在点时检验电荷的电势能。
本题考查电场强度与电势差的关系，关键是要理解两个公式、及电势能的公式的意义。注意前一公式中三个量均有正负，但后一公式均取的绝对值。
15.【答案】解：物块从过程，由动能定理有：
代入数据可得：
物块从过程，由动能定理有：
由功能关系有：
代入数据可得：
左推、使弹簧右端压缩到点位置，则弹簧增加的弹性势能与只有物块时相等，当弹簧恢复原长时，、分离，分离时两物体的速度相等，设此速度大小为，从点到点过程，由能量守恒有：
脱离弹簧后做匀减速直线运动，此过程由动能定理有：
物块向右滑行的最大距离：
代入数据可得：
答：之间的距离为；
被压缩到点时弹簧的弹性势能为；
如图乙所示，若将另一个与完全相同的物块可视为质点与弹簧右端拴接，将放在右边，向左推、，使弹簧右端压缩到点位置，然后由静止释放，物块向右滑行的最大距离为。
【解析】物块从点再回到点过程，利用动能定理求解；
从点到最左端，利用动能定理和功能关系求解；
从到点过程由能量守恒列式，物块脱离弹簧利用动能定理列式，联立方程可得解。
本题考查了动能定理、功能关系和能量守恒，解题的关键是知道物块从点再回到点过程，弹簧弹力做功为零，注意弹簧恢复原长时，、两物体分离。
16.【答案】解：取面为零势能面，球距离零势能面的高度：
球在零势能面以下的距离：
所以系统的重力势能：
解得：
根据牛顿第二定律有
解得，
由题意可知，、组成的系统机械能守恒，有
在点进行速度的合成与分解，如图所示
根据几何关系，有
联立解得：
答：释放前系统的重力势能为；
球刚释放时的加速度大小为，此时轻绳的拉力大小为；
球运动到点时的速度大小为。
【解析】取面为零势能面，根据重力势能的计算公式求解系统的重力势能；
对、分别应用牛顿第二定律解答；
、组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律、运动的合成与分解进行解答。
本题主要是考查机械能守恒定律，解答此类问题的关键是掌握机械能守恒定律的书写方法：根据某一位置的动能与重力势能之和等于另一位置的动能与重力势能之和列方程；根据系统重力势能的减少等于系统动能的增加列方程。
