2024年新泰一中北校高一下学期期中考试
物理试题
注意事项：
1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、单项选择题：（本题共8小题，每小题3分，共24分）
1．下列说法正确的是（ ）
A．丹麦天文学家第谷坚持对天体进行系统观测20余年，发现了行星运动定律
B．牛顿提出了万有引力定律，并测出了万有引力常量
C．英国物理学家卡文迪什应用“放大法”的方法较精确的测出了万有引力常量
D．由功率的定义式P=可知，功率P与功W成正比，与做功时间t成反比
2．在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把食物磨成面，假设驴对磨杆的平均拉力为 600 N，半径r为0.5 m，转动一周为5 s，则（ ）
A．驴转动一周拉力所做的功为0 B．驴转动一周拉力所做的功为600 J
C．磨盘边缘的线速度为0.1π m/s D．驴转动一周拉力的平均功率为120π W
3．2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱．电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子枪发射电子束，通过电场构成的电子透镜使其会聚或发散．电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势线．一电子仅在电场力作用下运动，运动轨迹如图实线所示，是轨迹上的四个点，下列说法正确的是（ ）
A．电子从a运动到d的过程，做匀加速运动
B．电子从a运动到d的过程，电势能先减小后增大
C．a处的电场强度与d处的电场强度相同
D．电子在a处受到的电场力方向与a处虚线的切线方向相同
4．均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，在半球面AB上均匀分布着总电荷量为q的正电荷，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，，已知M点的电场强度大小为E，静电力常量为k，则N点的电场强度大小为（ ）
A． B． C． D.
5．如图所示，在光滑定滑轮C正下方与C相距h的A处固定一个点电荷P。用轻质绝缘细线拴着一个带电小球B，细线跨过定滑轮，另一端用适当大小的力F拉住，使B处于静止状态。如果P缓慢漏电，保持绳长BC不变且小于h，小球B将在竖直面内缓慢运动至P点正上方，此过程点电荷P的电荷尚未漏完。则在此过程中，关于小球B所受库仑力及拉力F大小的变化情况是（ ）
A．库仑力变大 B．库仑力不变 C．拉力F变小 D．拉力F不变
6． 2023年4月14日，我国首颗综合性太阳探测卫星夸父一号准实时观测部分数据完成了国内外无差别开放，实现了数据共享，体现了大国担当。如图所示，夸父一号卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道、椭圆轨道绕地球逆时针运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上。下列说法正确的是（ ）
A．两卫星在A点的万有引力大小相等
B．两卫星在图示位置的速度
C．两颗卫星可能在A点或B点相遇
D．只有当椭圆轨道卫星离地球最远时，卫星、地球、夸父一号三者才处于同一直线上
7. 已知质量为m的卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为，其中G为引力常量，M为地球质量。某质量为m的卫星原来在半径为的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过多次喷气，卫星变轨到低轨道做匀速圆周运动，半径为，不考虑空气阻力，此过程中卫星喷气做的功为（ ）
A． B． C． D．
8.如图所示，质量为m的物块从A点由静止开始下落，加速度是，下落H到B后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，空气阻力恒定，则（ ）
A．物块从B到C运动过程中一直做减速运动
B．物块从B到C运动过程中，系统动能和弹性势能的和逐渐变小
C．整个过程中，物块机械能损失
D．整个过程中，系统最大弹性势能为
二、多项选择题：(本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
9．在空中某点，将两个相同小球以大小相同的初速度分别水平抛出和竖直向上抛出，不计空气阻力，则从抛出到落地，下列说法正确的是（ ）
A．重力做功相同 B．落地时速率相同
C．速度变化量相同 D．落地时重力的瞬时功率相同
10．滑沙是人们喜爱的游乐活动，如图是滑沙场地的一段斜面，其倾角为，设参加活动人和滑车总质量为m，人和滑车从顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑s距离到底端B的过程中，加速度为，人和滑车可视为质点，（，），不计空气阻力，此过程下列说法正确的是（ ）
A．人和滑车减少的重力势能全部转化为其动能
B．人和滑车增加的动能为
C． 人和滑车减少的机械能为
D．人和滑车减少的重力势能为
11．如图甲所示，有一绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，圆环平面与竖直平面重合。一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环，细杆上套有一个质量为m=10g的带正电的小球，小球所带电荷量q=5.0×10-4C。小球从C点由静止释放，其沿细杆由C经B向A运动的v-t图像如图乙所示。小球运动到B点时，速度图像的切线斜率最大（图中标出了该切线）。则下列说法正确的是（ ）
A．由C到A电势逐渐降低
B．由C到A的过程中，小球的电势能先减小后变大
C．C、B两点间的电势差 UCB=0.9V
D．在O点右侧杆上，B点场强最大，场强大小为E=1.2V/m
12．某行星外围有一圈厚度为d的发光物质，简化为如图甲所示模型，R为该行星除发光带以外的半径。现不知发光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，某科学家做了精确观测后发现：发光带绕行星中心运行的速度与到行星中心的距离r的关系如图乙所示（图中所标v0为已知），则下列说法正确的是（ ）
A．发光带是该行星的组成部分 B．该行星的质量为
C．该行星的平均密度为 D．行星表面的重力加速度
第II卷（非选择题 共60分）
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分）
13．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像．
实验前，接通电源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的
Δt1 Δt2(选填“>”“=”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平．
（2）用仪器测遮光条宽度d．
（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出 和 (写出物理量的名称及符号)．
（4）若上述物理量间满足关系式 ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．
14．某小组同学用如图1所示的DIS二维运动实验系统研究单摆在运动过程中机械能的转化和守恒（忽略空气阻力）。实验时，使发射器（相当于摆球）偏离平衡位置后由静止释放，使其在竖直平面内摆动。-
（1）系统每隔0.02s记录一次发射器的位置，多次往复运动后，在计算机屏幕上得到的发射器在竖直平面内的运动轨迹如图2所示。由A运动到B的过程中，绳上的拉力 。（填“增大”、“减小”、“不变”）
（2）在运动轨迹上选取适当区域后。点击“计算数据”，系统即可计算出摆球在所选区域内各点的重力势能、动能及总机械能，并绘出对应的图线，如图3所示。通过图像可以判断摆球的机械能是否守恒。
A．守恒 B．不守恒
（3）摆球摆到最高点的竖直高度为H，图3中的C点对应在图2中圆弧轨迹中的位置距摆球最低点的高度为 。
四、解答题（本题共4小题，共46分）
15（10分）2019年3月10日，全国政协十三届二次会议第三次全体会议上，相关人士透露：未来十年左右，月球南极将出现中国主导、多国参与的月球科研站，中国人的足迹将踏上月球。假设你经过刻苦学习与训练后成为宇航员并登上月球，你站在月球表面沿水平方向以大小为的速度抛出一个小球，小球经时间落到月球表面上的速度方向与月球表面间的夹角为，如图所示。已知月球的半径为，引力常量为。求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）月球的质量和密度；
（3）绕月球做匀速圆周运动的人造卫星的最小周期。
16（10分）如图所示，固定光滑绝缘斜面的倾角，A、B、C三点均为斜面上的点，AB的距离，BC的距离为AB的2倍。在A点固定一电荷量的正点电荷，将质量的带正电小球（可视为点电荷）放置于B点时，小球恰好能保持静止。若将小球从B点移至C点，小球的电势能减小了。静电力常量，重力加速度大小。
（1）求小球所带的电荷量q；
（2）求B、C两点间的电势差；
（3）若将带电小球从C点由静止释放，不计空气阻力，求小球到达B点时的速度大小v。
17（12分）某种型号的轿车连同驾驶员总质量为，若该轿车行驶过程中所受阻力大小恒为车和驾驶员总重的，额定功率为；。求：
（1）若轿车在水平直线路面上以最高车速匀速行驶时，发动机功率是额定功率，此时轿车速度是多大？
（2）在某次官方测试中，驾驶员驾驶该轿车，在水平直线路面上以额定功率将车速由零提高到，此时轿车的加速度为多大？
（3）在（2）问中轿车以额定功率将车速由零提高到，行驶的距离为，则行驶的时间是多少？
18（14分）如图所示，内壁光滑的管道竖直放置，其圆形轨道部分半径R=0.6m，管道右端水平出口C（C与圆心O等高），在C的右侧等高处放有足够长的长木板乙，长木板乙放在水平地面上，长木板乙质量M=2kg。管道左侧放有弹射装置，被弹出的物块可平滑进入圆管道一圈后，由水平出口C滑上长木板乙。质量为m=1kg的物块甲通过弹射装置获得初动能，管道内径远小于圆形轨道半径，物块甲大小略小于管的内径，空气阻力忽略不计，重力加速度g取10m/s2，物块甲与长木板乙间的动摩擦因数，长木板乙与水平地面间的动摩擦因数。已知弹射器弹射出物块甲的初动能为24J，求：
（1）物块运动到圆形轨道最高点时对轨道的压力；
（2）物块运动到长木板左端时的速度大小；
（3）由物块甲与长木板乙间相对滑动产生的热量是多少？
（4）物块甲与长木板乙间的摩擦力对长木板做的功是多少？
物理参考答案：
1．C【详解】A．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪什测出了万有引力常量，故A错误；
B．丹麦天文学家第谷坚持20余年对天体的系统观测，获得了大量的精确资料；他的弟子德国天文学家开普勒提出了行星运动定律，故B错误；
C．英国的物理学家卡文迪什通过扭秤实验，同时应用微小量放大法的物理学方法测得了引力常量G的值，故C正确；
D．由功率的定义式P=是比值定义式，在相同时间内做功越多，功率P越大，做相等的功，所用时间越少，功率P越大，故D错误。
2．D【详解】AB．驴转动一周拉力所做的功为变力做功，根据变力做功得求解方法可得驴转动一周拉力所做的功为故AB错误；
C．磨盘边缘的线速度为
D．驴转动一周拉力的平均功率为故D正确；故C错误。
3．B【详解】AB．电子带负电，从a运到d的过程中，先从低电势运动到高电势，电场力先做正功，电势能减小，电子做加速运动，然后再从高电势运动到低电势，电场力做负功，电子做减速运动，电势能增大，A错误，B正确；
C．沿着电场线方向电势降低，电场线的方向与等势面处处垂直，由图可知a处的电场强度与d处的电场强度方向不相同，C错误；
D．电场线的方向与等势面处处垂直，而电场力的方向与电场线的切线方向相同或相反，故电场力方向与等势面的切线垂直，故电子在a处受到的电场力方向与a处虚线垂直，D错误。
4．D【详解】右边补齐半球面，电荷量为2q的球型在N点产生的电场强度大小为
由于对称性可得，N点实际的电场强度大小
5．D【详解】对小球，在B点时，受力分析如图，力三角形和长度三角形ABC相似。有则随着电荷的漏电，则AB减小，库仑力F库减小；由于BC不变，则绳子的拉力F不变。故选D。
6 B【详解】B．设沿椭圆轨道运行卫星在远地点变轨成绕地球做匀速圆周运动，则需要在变轨处点火加速，可知小于变轨后圆轨道的运行速度；卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力可得可得可知
则两卫星在图示位置的速度，故B正确；
A．根据万有引力表达式
由于两卫星的质量不一定相等，则两卫星在A处受到的万有引力大小不一定相等，故A错误；
C．椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律可知，两卫星的运动周期相等；从图示位置，圆轨道卫星到A处所用时间大于半个周期，椭圆轨道卫星到A处所用时间小于半个周期；圆轨道卫星到B处所用时间小于半个周期，椭圆轨道卫星到B处所用时间大于半个周期；所以两颗卫星在A或B点处不可能相遇，故C错误；
D．当椭圆轨道卫星离地球最近时，卫星、地球、夸父一号三者也处于同一直线上，故D错误。
7．C【详解】根据题意可知，由于卫星做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则轨道半径为时有卫星的引力势能为
轨道半径为时有
卫星的引力势能为
设卫星喷气做的功为W，根据能量守恒定律得
联立可得,ABD错误，C正确。
8.D【详解】A．物块从A点由静止开始下落，加速度是，根据牛顿第二定律得mg-f=ma解得
物块到达B点后，受重力、空气阻力、弹力，根据牛顿第二定律可得
接触弹簧后弹簧的压缩量逐渐增大，所以物块做加速度减小的加速运动，当加速度等于零时速度达到最大，此后随着弹力的增大，合力向上，做加速度增大的减速运动，到达C点后速度减为零，故A错误；
B．物块从B到C运动过程中，设物块克服弹力做功
W弹，根据动能定理
又因W弹=-Ep弹所以有
由此可知随着x的增大，系统动能和弹性势能的和逐渐增大，故B错误；
C．整个过程中，系统损失的机械能为克服阻力所做的功
物块机械能损失为故C错误。
D．物块从A到C运动过程中，根据能量守恒
解得
9．AB【详解】A．根据重力做功公式W=mgh可知，两个小球重力做功相同，故A正确；
B．小球沿着不同的方向抛出，都只有重力做功，机械能守恒，而两个相同小球，初速度大小相同，故可得到落地时速度大小相等，故B正确；
C．速度变化量为，竖直上抛的运动时间大于平抛的运动时间，则速度变化量不相等，故C错误；
D．根据瞬时功率表达式P=Fvcosθ可知，竖直上抛的瞬时功率较大，平抛的瞬时功率较小，故D错误；
10.BD【详解】A．人和滑车在下滑的过程中由牛顿第二定律可知解得
由此可知，下滑的过程中摩擦力做功，即减少的重力势能转化为内能和动能，A错误；
B．由题意可知，人和滑车的合外力为，根据动能定理可知 B正确；
C．减少的机械能为摩擦力做的功，则C错误。
D．由几何关系可知，则重力势能的减少量为 D正确；
11．ACD【详解】AB．从C到A小球的动能一直增大，说明电场力一直做正功，故电势能一直减小，电势一直减小，故B错误，A正确；
C．根据动能定理知
解得UCB=0.9V故C正确；
D．根据对称性知O点电场强度为0，由乙图可知，小球在B点的加速度最大，故所受的电场力最大，加速度由电场力产生，故B点的电场强度最大，小球的加速度根据牛顿第二定律
联立解得E=1.2V/m故D正确。
12．BD【详解】A．若光带是该行星的组成部分，则其角速度与行星自转角速度相同，应有
与应成正比，与图不符，因此该发光带不是该行星的组成部分，故A错误；
B．光带是环绕该行星的卫星群，由万有引力提供向心力，则有
可得该行星的质量为
由图乙知，当时，，则有
故B正确；
C．该行星的平均密度为
故C错误。
D．当时有可得行星表面的重力加速度为故D正确。
13． = 滑块质量M 两光电门间距离L
【详解】（1）[1]如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平。
（3）（4）[2][3][[4]光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，
滑块和砝码组成的系统动能的增加量为
．
滑块和砝码组成的系统动能的重力势能的减小量为
所以还应测出滑块质量M，两光电门间距离L．如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，那么滑块和砝码组成的系统机械能守恒，即
14． 增大 A
【详解】（1）[1]从A到B过程中，重力做正功，小球动能增加，速度增大；
[2]由向心力方程可得
因为速度增大，角度减小，所以绳子拉力增大。
（2）[3]由图像可知，摆球动能和重力势能相互转化，总机械能不变。
（3）[4]C点为重力势能和动能相等的点，设C点高度为h1速度为v1，根据机械能守恒定律得
解得
从A到B过程中，由机械能守恒可得
解得则可得出
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球在月球上做平抛运动，设月球表面的重力加速度为，根据 2分
所以月球表面的重力加速度为 1分
（2）对月球表面的物体，万有引力等于重力
1分
月球的质量为 1分
密度 2分
（3）当卫星的轨道半径等于月球半径时，周期最小，根据万有引力提供向心力 2分
解得 1分
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）带电小球放置于B点时恰好能保持静止，根据受力平衡有 2分
解得 1分
（2）根据电势能变化量和电场力做功的关系有
1分
B、C两点间的电势差 1分
解得 1分
（3）C、B两点间的电势差 1分
小球从C点到达B点的过程中，根据动能定理有
2分
解得 1分
17．(1) ；(2) ；(3)
【详解】(1)根据题意可知, 1分
根据公式 1分
得 1分
1分
(2)根据题意可知，由公式得， 1分
1分
根据牛顿第二定律得 1分
1分
(3)由能量守恒定律可知，汽车发动机做功就等于汽车克服阻力做功和汽车动能变化量，所以根据公式
2分
则代入数据得 2分
18．（1）30N，方向竖直向上；（2）6m/s；（3）15J；（4）3J
【详解】（1）物块甲弹出至圆轨道最高点，由动能定理得 1分
由题意可得
设物块甲在最高点受轨道的弹力方向向下，则有
联立解得 1分
由牛顿第三定律，物块甲对圆轨道的压力大小为，方向竖直向上。 1分
（2）物块甲弹出至出口C，由机械能守恒定律得
1分
解得 1分
（3）甲与乙相对运动时，设加速度大小分别为、，根据牛顿第二定律可得
1分
解得， 1分
设甲与乙达共速度，时间为，
则有
解得， 1分
时间内，甲、乙分别运动位移、，则有
甲在乙上相对滑动长度为 1分
Q==15J 1分
（4）甲、乙共速后，共同向右做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为 1分
达到共速之后静摩擦力 1分
从到停止，位移为，则有
解得 1分
=3J 1分
