2020年江苏省南通市高一(下)期中物理试卷

期中物理试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共7小题，共21.0分）下列说法符合史实的是（）A.开普勒在牛顿定律的基础上，总结出了行星运动的规律

B.牛顿发现了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量

C.卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量

D.法拉第总结了电荷之间作用力的规律，并提出“场”的概念真空中有两个静止点电荷，它们之间的静电引力为F．如果它们之间的距离增大为原来的2倍，两点电荷的电荷量都减少为原来的，则它们之间的作用力的大小变为（）A. B. C. D.如图所示，高速摄像机记录了一名擅长飞牌、射牌的魔术师的发牌过程，虚线是飞出的扑克牌的轨迹，则扑克牌所受合外力F与速度v关系正确的是（）A. B.

C. D.在水流速度均匀恒定的一条河中，一条船以相对于水恒定的速度渡河，下列哪些是正确的（）A.小船渡河的轨迹为曲线

B.保持船头垂直于河岸，小船渡河的时间最短

C.保持船头垂直于河岸，小船渡河的路程最短

D.船头偏向上游适当角度，小船一定可以到达河的正对岸一端固定的轻质弹簧处于原长，现用互成角度的两个力F1、F2拉弹簧的另一端至O点，如图所示，在此过程F1、F2分别做了3J、4J的功；换用另一个力F仍使弹簧重复上述过程，该过程F所做的功是（）A.1J

B.5J

C.7J

D.9J

将一电荷量为＋Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等，a、b为电场中的两点，则()

A.a点的电势比b点的低

B.a点的电场强度比b点的小

C.

带负电的电荷q在a点的电势能比在b点的小

D.带正电的电荷q从a点移到b点的过程中，电场力做负功如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在光滑竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，重力加速度为g，下列说法中不正确的是（）

A.由A到B的过程中圆环重力势能的减少量大于动能的增加量

B.由A到C的过程中，圆环的机械能守恒

C.由A到C的过程中，圆环的动能与重力势能之和一直在减小

D.在C处时，弹簧的弹性势能为mgh二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）根据《日经新闻》的报道，日本将在2020年东京奥运会开幕之前使“无人驾驶”汽车正式上路并且投入运营．高度详细的3D地图技术能够为“无人驾驶”汽车提供大量可靠的数据，这些数据可以通过汽车内部的机器学习系统进行全面的分析，以执行不同的指令．如图所示为一段公路拐弯处的3D地图，你认为以下说法正确的是（）A.如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力

B.如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点，防止汽车作离心运动而发生侧翻

C.如果弯道是倾斜的，3D地图上应标出内（东）高外（西）低

D.如果弯道是倾斜的，3D地图上应标出外（西）高内（东）低如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知P、Q、M三颗卫星均做匀速圆周运动，其中P是地球同步卫星，则（）A.卫星P的角速度小于卫星M的角速度

B.卫星P的线速度大小等于卫星Q的线速度大小

C.卫星M运行速度大于第一宇宙速度

D.卫星P、Q可能相对地面静止

如图所示，小物体位于半径为R的半球顶端，若给小物体以水平初速度v0时，小物体对球顶恰好无压力，则（）

A.物体开始沿球面下滑

B.物体的初速度为

C.物体落地时的水平位移为

D.物体着地时速度方向与地面成45°角如图所示，电路中平行板电容器C不带电，下列说法正确的有

A.闭合S瞬间，电流计G中有a→b方向的电流

B.闭合S后，增大C两极板间距离的过程中，电容器所带的电荷量变大

C.闭合S后再断开，增大C两极板间距离，极板间电场强度保持不变

D.闭合S后再断开，在C两极板间插入电介质，极板间电势差变大

某中学科技小组制作了利用太阳能驱动小车的装置当太阳光照射到小车上方的光电板上，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进若小车在平直的水泥路上从静止开始加速行驶，经过时间t前进距离s，速度达到最大值，设这一过程中电动机的功率恒为P，小车所受阻力恒为f，则

A.这段时间内小车先匀加速运动，然后匀速运动

B.小车所受阻力

C.这段时间内电动机所做的功为

D.这段时间内合力所做的功为图示ABCD为竖直放置的光滑绝缘细管道，其中AB部分是半径为R的圆弧形管道，BCD部分是固定的水平管道，两部分管道恰好相切于B点。水平面内的M、N、B三点连线构成边长为L的等边三角形，M、N连线过C点且垂直于BCD．两个带等量异种电荷的点电荷分别固定在M、N两点，电荷量分别为+Q和-Q．现把质量为m、电荷量为+q的小球（小球直径略小于管道内径，小球可视为点电荷），由管道的A处静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g，则（）

A.小球运动到B点时受到的电场力小于运动到C点时受到的电场力

B.小球在B点时的电势能小于在C点时的电势能

C.小球在A点时的电势能等于在C点时的电势能

D.小球运动到C点时的速度为三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）在“验证机械能守恒定律”的实验中，回答下列问题：

（1）用打点计时器打出一条纸带，前后要连续进行一系列的操作，下列各步骤的合理顺序是______。

A．释放纸带B．接通电源

C．取下纸带D．切断电源

（2）如图1，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是______。

（3）如图2，某同学用正确的方法获得了一条纸带，并以起点为记数点O，后隔一段距离，取连续点为记数点A、B、C、D、E、F，如图所示。已知重锤的质量为0.5kg，则电磁打点计时器打下E点时，重锤减少的重力势能△EP=______J，重锤增加的动能△EK=______J．（g取9.8m/s2，计算结果均保留两位有效数字）

（4）比较△EP与△EK的大小，发现并不相等，造成这个结果的原因可能是______。某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块、刻度尺等。

（1）若要完成该实验，还需要的实验器材是______；

（2）为了能用钩码的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功，本实验中小车质量M______（选填“需要”或“不需要”）远大于钩码的质量m；

（3）若测得小车的质量为M，钩码的总质量为m，用打点计时器记录小车的运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为______（用题中的字母表示）。

（4）该同学画出小车动能变化量△Ek与拉力对小车所做功W之间的关系图象，由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他得到的实验图象（实线）应该是图2的______。

四、计算题（本大题共3小题，共37.0分）土星是太阳系最大的行星，也是一个气态巨行星。图示为2017年7月13日朱诺号飞行器近距离拍摄的土星表面的气体涡旋（大红斑），假设朱诺号绕土星做匀速圆周运动，距离土星表面高度为h。土星视为球体，已知土星质量为M，半径为R，万有引力常量为G．求：

（1）土星表面的重力加速度g；

（2）朱诺号的运行速度v；

（3）朱诺号的运行周期T。

静电喷漆技术具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置如图所示。A、B为两块平行金属板，间距d=0.4m，两板间有方向由B指向A，大小为E=1×103N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的初速度大小均为v0=2m/s，质量m=5×10-15kg、带电量为q=-2×10-16C．微粒的重力和所受空气阻力均不计，油漆微粒最后都落在金属板B上。求：

（1）微粒打在B板上的速度大小；

（2）微粒到达B板的最长时间；

（3）微粒最后落在B板上所形成的图形及面积的大小。

如图所示，AB是光滑的水平轨道，B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，将弹簧水平放置，一端固定在A点。现使质量为m的小滑块从D点以速度v0=进入轨道DCB，然后沿着BA运动压缩弹簧，弹簧压缩最短时小滑块处于P点，重力加速度大小为g，求：

（1）在D点时轨道对小滑块的作用力大小FN；

（2）弹簧压缩到最短时的弹性势能Ep；

（3）若水平轨道AB粗糙，小滑块从P点静止释放，且PB=5l，要使得小滑块能沿着轨道BCD运动，且运动过程中不脱离轨道，求小滑块与AB间的动摩擦因数μ的范围。

答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故A错误；

B、C、牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，故B错误，C正确；

D、法拉第提出“场”的概念，库仑总结了电荷之间作用力的规律，即库仑定律；故D错误

故选：C。

根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。

本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。

2.【答案】D

【解析】解：真空中有两个静止点电荷，它们之间的静电引力为F，故：

F=k

如果它们之间的距离增大为原来的2倍，而两个点电荷的电荷量均减少为原来的，则它们之间的作用力的大小变为：

F′=k=k

故F′=；故D正确ABC错误。

故选：D。

真空中两个静止的点电荷间的作用力符合库仑定律，根据库仑定律的公式F=k判断即可。

解决本题的关键掌握库仑定律，能够灵活运用公式列式即可确定库仑力的变化情况。

3.【答案】A

【解析】解：曲线运动的物体速度方向沿切线方向，而受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧，由此可以判断BCD错误，A正确；

故选：A。

做曲线运动的物体的速度的方向是沿着运动轨迹的切线的方向，合力指向运动轨迹弯曲的内侧。

本题考查物体做曲线运动的条件，根据物体的运动轨迹来判断受到的合力的方向，合力应该指向运动轨迹的弯曲的内侧，这是解决曲线运动的时候经常用到的知识点。

4.【答案】B

【解析】【分析】

小船参与了静水的运动和水流的运动，根据平行四边形定则确定合运动的轨迹；当船头（即静水速）与河岸垂直，根据等时性确定渡河的时间，水流速度变化时，不影响渡河时间；船能否垂直河岸到达，由水流速度与船在静水中速度大小关系来决定的。

解决本题的关键知道运动的合成和分解遵循平行四边形定则，知道合运动与分运动具有等时性，并掌握如何渡河时时间最短，如何渡河时位移最短。

【解答】

A.根据两方向均做匀速直线运动，则运动轨迹为直线，故A错误；

B.若静水速始终垂直于河岸，则在垂直于河岸方向上的速度不变，根据等时性，渡河时间t=，即为最短，故B正确；

C.若合速度的方向与河岸垂直，小船渡河的路程才最短，故C错误；

D.当水流速度小于船在静水中的速度时，根据平行四边形定则知，则船头应适当偏向上游，合速度才可能垂直河岸，故D错误；

故选B。

5.【答案】C

【解析】解：F1、F2拉弹簧的作用效果与力F拉弹簧的作用效果相同，故力F拉弹簧做的功等于力F1、F2拉弹簧做功之和故为：

W=3+4=7J

故选：C。

功时标量，求和直接相加减即可，拉力F1、F2与拉力F的作用效果相同，故拉力F做的功等于拉力F1、F2做功之和

本题主要考查了功是标量，几个力对物体做的总功等于可以等效为这几个力的合力对物体做的功

6.【答案】C

【解析】【分析】

电场线的疏密表示场强的大小；a点所在的电场线从Q出发到不带电的金属球终止，所以a点的电势高于金属球的电势，而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远，所以金属球的电势高于b点的电势；电势越高的地方，负电荷具有的电势能越小．

该题考查电场线的特点与电场力做功的特点，解题的关键是电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加．基础题目．

【解答】

A：a点所在的电场线从Q出发到不带电的金属球终止，所以a点的电势高于金属球的电势，而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远，所以金属球的电势高于b点的电势，即a点的电势比b点的高，故A错误；

B：电场线的疏密表示场强的大小，由图象知a点的电场强度比b点大。故B错误；

C：电势越高的地方，负电荷具有的电势能越小，即负电荷在a点的电势能较b点小，故C正确；

D：由上知，+q在a点的电势能较b点大，则把正电荷从电势能大的a点移动到电势能小的b点，电势能减小，电场力做正功。故D错误。

故选：C。

7.【答案】B

【解析】解：B、由A到C的过程中，弹簧对圆环要做功，圆环的机械能不守恒，故B不正确。

A、对于圆环和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，即圆环的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变。由A到B的过程中，弹簧的弹性势能增加，则圆环重力势能和动能之和减小，所以圆环重力势能的减少量大于动能的增加量，故A正确。

C、由A到C的过程中，弹簧的弹性势能一直增加，根据系统的机械能守恒，知圆环的动能与重力势能之和一直在减小，故C正确。

D、由A到C的过程中，圆环动能变化量为零，则圆环重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，所以在C处时，弹簧的弹性势能为mgh，故D正确。

本题选说法中不正确的，故选：B。

分析外力做功情况，根据机械能守恒的条件分析圆环的机械能是否守恒。对于圆环和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒。根据机械能守恒定律分析能量的转化情况，并求在C处时弹簧的弹性势能。

能正确分析小球的受力情况，对物理过程进行做功分析，这是解决问题的根本方法，并要掌握机械能守恒定律的应用。

8.【答案】BD

【解析】解：A、如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力，受力分析不能分析向心力，故A错误；

B、如果弯道是水平的，由静摩擦力提供向心力，根据f=m可知，速度越大，所需要的向心力越大，当需要的向心力大于最大静摩擦力时，汽车做离心运动，所以“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点，防止汽车作离心运动而发生侧翻，故B正确；

C、如果弯道是倾斜的，重力和支持力的合力可以提供向心力，而向心力指向圆心，所以3D地图上应标出外（西）高内（东）低，故C错误，D正确。

故选：BD。

做圆周运动的物体靠径向的合力提供向心力，如果弯道是水平的，汽车拐弯靠静摩擦力提供向心力，如果弯道是倾斜的，重力和支持力的合力可以提供向心力，据此分析即可．

解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，不论是匀速圆周运动还是变速圆周运动，都是靠径向的合力提供向心力，注意受力分析不能分析向心力．

9.【答案】AB

【解析】解：A、卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：．G=mω2r，

解得：ω=，故转动半径越大，角速度越小，故ωP＜ωM，故A正确；

B、卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：G=m，

解得：v=，P的线速度大小等于于卫星A的线速度大小，故B正确；

C、卫星M运行速度不大于第一宇宙速度，故C错误；

D、由于地球自转方向与卫星Q的转动方向不一致，故卫星Q不可能相对地面静止，故D错误；

故选：AB。

三颗卫星均做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列式得到加速度、角速度的表达式进行分析。

本题考查卫星问题，关键明确卫星的动力学原理，结合牛顿第二定律列式分析，基础题目。

10.【答案】BC

【解析】解：A、物体在球顶时，只受重力，具有水平初速度，做平抛运动，故A错误；

B、物体只受重力，根据向心力公式得：，解得初速度为：，故B正确；

C、物体离开后做平抛运动，水平方向上，x=v0t，竖直方向上，，联立解得：x=，故C正确；

D、物体着地时竖直速度为：，速度方向与地面夹角正切值为：tanθ==，θ≠45°，故D错误。

故选：BC。

①物体在最高点时，对球顶没有压力，只受重力，根据向心力公式求解初速度；

②离开后物体做平抛运动，根据平抛运动公式求解水平位移，末速度。

掌握平抛运动的规律，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动；物体对球顶无压力，则重力提供向心力。

11.【答案】AC

【解析】解：A、闭合S瞬间，电容器充电，上极板接正极，故电流计中有a→b方向的电流，故A正确；

B、闭合S后，电压不变，增大C两极板间距离的过程中，由C=可知，C减小，由Q=UC可知，电量减小，电容器放电，故电流计中b→a方向的电流，故B错误；

C、闭合S后再断开，电容器两板上的电量不变，增大C两极板间距离，由C=和Q=UC可知，U=，

再由U=Ed可得，E=，故两极板间电场强度不变，故C正确；

D、闭合S后再断开，电容器两板上的电量不变，在C两极板间插入电介质时电容C增大，则由Q=UC可知，U变小，故D错误；

故选：AC。

S断开，电容器所带的电荷量不变，结合电容的变化得出电势差的变化，从而得出电场强度的变化。当S闭合时，两极板间的电势差不变，结合电容的变化得出所带电荷量的变化，结合两极板间的距离得出电场强度的变化。

本题考查了电容器的动态分析，关键抓住不变量，结合电容的决定式、定义式以及匀强电场的场强公式分析判断。注意记住结论：当电量不变，只改变两板间的距离时，两板间的电场强度不变。

12.【答案】BCD

【解析】解：A、从题意得到，太阳能驱动小车以功率不变启动，当开始阶段小车所受的牵引力大于阻力，小车做加速运动，但加速度逐渐减小，当牵引力平衡后小球做匀速直线运动，速度达到最大，加速度为零。故A错误；

B、匀速运动时牵引力等于阻力，则P=fvm，小车所受阻力，则B正确；

C、根据动能定理可得W-fs=，解得电动机所做的功为fs+mvm2，故C正确；

D、根据动能定理可知这段时间内合力所做的功为mvm2；故D正确；

故选：BCD。

本题跟汽车启动问题类似，小车以恒定功率启动时，根据牵引力与阻力的关系分析小车的运动情况。根据功的计算公式和动能定理分别求解阻力做功、合力做功和电动机做功。

本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要熟悉。

13.【答案】AC

【解析】解：A、在M、N两点，电荷量分别为+Q和-Q，根据等量异种点电荷的电场特征，B点电场强一度小于C点，小球在B点时受到的电场力小于运动到C点时受到的电场力。故A正确；

BC、根据等量异种点电荷的电场特征可知A、B、C三点处于同一个等势面上，所以三点的电势相等，小球在三点处的电势能都是相等的，故B错误、C正确；

D、从A点到C点的运动过程只有重力对小球做功，应用动能定理可得：，所以小球在C点时速度为，故D错误

故选：AC。

根据库仑定律，结合等量异种点电荷的特点比较小球运动到B、C处时受到的电场力大小；结合等量异种点电荷的特点判断出ABC三点处于同一个等势面上，然后判断。

小球在管道中运动时，小球受到的电场力和管道对它的弹力都不做功，只有重力对小球做功，从而即可求解。

此题属于电场力与重力场的复合场，关键是根据机械能守恒和功能关系进行判断。要注意到量异种点电荷的特点是解答的关键。

14.【答案】BADC

丙

0.35

0.33

重锤下落过程受到阻力作用

【解析】解：（1）根据实验原理和要求：实验中先接通电源，再释放纸带，然后切断电源，最后取下纸带，所以实验的步骤顺序为BADC。

（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，并且使重物靠近打点计时器。故合理的位置因为丙图。

（3）由图可知，E点时下落的高度为：h=7.1cm=0.071m；

故重力势能的减小量为：△EP=mgh=0.5×10×0.071=0.35J；

打E点时的速度：vE==1.15m/s，

重锤增加的动能△EK=≈0.33J；

（4）重锤下落过程要受到阻力作用，重锤克服阻力做功，重力势能的减少量大于动能的增加量；

故答案为：（1）BADC；（2）丙；（3）0.35；0.33；（4）重锤下落过程受到阻力作用。

（1）根据实验原理和要求：实验中先接通电源，再释放纸带，然后切断电源，最后取下纸带。

（2）该实验中为了减小实验误差，释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置，并且使重物靠近打点计时器。

（3）根据纸带分析打E点时下落的高度，再根据mgh即可求得减小的重力势能，由于本实验存在阻力，重物下落过程中要克服阻力作用，所以减小的重力势能没有完全转化为动能。

（4）重锤下落过程要受到阻力作用，重锤克服阻力做功，重力势能的减少量大于动能的增加量。

本题考查利用自由落体规律分析机械能守恒定律的规律，正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等。

15.【答案】天平

需要

D

【解析】解：（1）根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量，即还需要天平。

（2）根据牛顿第二定律可知mg=（M+m）a，对小车F=Ma=，当M＞＞m时，能用钩码的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功

（3）根据动能定理可知

（4）由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，可知小车受到的合外力一定小于mg，则合外力做功的理论值小于实际值，则他得到的实验图线（实线）应该为D选项的图象。故ABC错误，D正确。

故答案为：

（1）天平

（2）需要

（3）（4）D

（1）根据该实验的实验原理、要求和减少误差的角度分析，平衡摩擦力作用后，进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上点的距离，用天平测出小车的质量，需要改变砝码的质量来代替小车的拉力。

（2）根据牛顿第二定律判断出绳子的拉力等于重物的重力的条件即可判断

（3）根据动能定理求得需要验证的表达式

（4）根据合外力最高点理论值与实际值之间的关系分析即可。

要明确此题在验证合外力的功与动能变化间的关系中用到的原理，围绕实验原理，明确实验目的，根据相应的物理规律可知需要测量的物理量及实验时的注意事项。

16.【答案】解：（1）土星表面的重力等于万有引力：

可得g=

（2）由万有引力提供向心力：可得：v=

（3）由万有引力提供向心力：可得：T=

答：（1）土星表面的重力加速度为

（2）朱诺号的运行速度是

（3）朱诺号的运行周期是

【解析】（1）土星表面的重力等于万有引力可求得得力加速度

（2）（3）由万有引力提供向心力并分别用速度与周期表示向心力可求得速度与周期。

考查圆周运动中各种向心力公式的变换。要能根据万有引力提供向心力，选择恰当的向心力的表达式。

17.【答案】解：（1）微粒从A板到B板过程，动能定理得：W=EkB-Ek0即-qEd=-

解得：vB=6m/s

（2）微粒初速度方向平行与极板时，到达B板时间最长，在