2022-2023学年湖北省黄冈、黄石、鄂州三市高一（下）期末物理试卷（含解析）

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一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.华中科技大学引力中心团队在引力常量的测量中作出了突出贡献，于年得到了当时最精确的引力常量的值。下列说法正确的是()

A.值与物体间的距离有关B.值是卡文迪什最先测量出来的

C.值是牛顿最先测出的D.值与物体的质量有关

2.月球是距离地球最近的天体，登陆月球是人类迈向宇宙的第一步。中国载人月球探测工程已启动，总目标是年前实现中国人首次登陆月球。若届时你登陆月球并站在月面不动，下列相关说法正确的是()

A.你不再受到地球的引力

B.月球对你的引力提供你绕地球做圆周运动的向心力

C.你绕地球的运行速度比地球的第一宇宙速度小

D.你绕地球的运行速度比地球同步卫星绕地球的运行速度大

3.如图所示，人用手接触带电金属球后，人的头发会竖起散开，下列说法正确的是()

A.人的头发和金属球的电势相等

B.人的头发由于静电感应而带电

C.人的头发竖起散开说明电场线是真实存在的

D.人的头发竖起散开，是金属球对头发的电场力造成的

4.年月日，我国自主研制的大型客运飞机从上海虹桥飞抵北京首都国际机场，标志着中国造大飞机正式迈入商业运营阶段。若客机空中转弯时，在时间内以恒定的速率沿圆弧路径飞行的路程为，客机相对圆弧圆心转过的角度为，客机的质量为，下列对客机转弯过程的分析，正确的是()

A.转弯半径为B.转弯半径为

C.客机所受向心力大小为D.客机所受向心力大小为

5.如图所示，纸面有水平向右的匀强电场，纸面内平行四边形的、边平行于电场方向，下列说法正确的是()

A.点电场强度比点电场强度大

B.点电势比点电势高

C.点与点、点与点的电势差满足

D.点与点、点与点的电势差满足

6.如图所示，两个质量分别为、的金属小球两小球材质相同、体积相同都带正电，电荷量分别为、，用两根长度相等的绝缘细线系于天花板上的点，两球静止时，细线与竖直方向的夹角均为。现将两小球接触一下，然后分开，两球再次静止时，细线与竖直方向夹角均为，下列说法正确的是()

A.B.C.D.

7.如图甲所示，是观察电容器的充、放电现象的电路图，电源电动势为。图乙是通过电流传感器的电流随时间变化的图线，图中曲线与坐标轴围成的面积大小为。下列说法正确的是()

A.图乙是开关接时获得的

B.开关接和接时流经的电流方向不变

C.若只减小图甲中的阻值，其他不变，则变小

D.若只减小图甲中电源的值，其他不变，则变小

二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）

8.在学校体育运动会铅球比赛项目中，某同学将一铅球两次投出的运动轨迹分别如图中曲线、所示。已知两次投掷中，铅球从同一高度以不同的角度出手，两次上升的最大高度相等，空气的阻力不计，下列说法正确的是()

A.铅球两次着地时重力的瞬时功率相等

B.铅球两次着地时的速度相等

C.铅球两次落地时的机械能相等

D.铅球在空中运动过程中，重力两次做功的平均功率相等

9.如图所示，电源电动势，内阻为，，，开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机的额定电压为，电动机的线圈的电阻为，下列说法正确的是()

A.通过电动机线圈的电流为B.通过电阻的电流为

C.电动机输出的机械功率为D.电源的输出功率为

10.如图甲所示，固定在地面的直立光滑管内，一劲度系数为的轻质弹簧下端固定在管底端，质量为的小球可视为质点从弹簧上端高处由静止释放。以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建立坐标轴，小球的加速度与其位置坐标的关系如图乙所示。已知弹簧始终处于竖直、且始终在弹性范围内，不计空气阻力，重力加速度为，则()

A.当时，小球的动能为

B.当时，弹簧的弹性势能为

C.若，则时，小球的动能为

D.若，则时，弹簧的弹性势能为

三、实验题（本大题共2小题，共17.0分）

11.某同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。已知钩码质量为，带遮光条的滑块总质量为，重力加速度为。

用游标卡尺测遮光条的宽度，读数如图乙所示，则遮光条的宽度______。

打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，其目的是______；

现挂上钩码，将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离，然后开启气泵，由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间，则滑块从静止释放至运动到光电门的过程中，若满足关系式______用题中给出的字母表示，则可验证机械能守恒。

12.某实验小组选用以下器材，设计了如图所示电路图，测量一电池组的电动势和内阻电动势约为，内阻约为

电流表，内阻约

电流表，内阻约

电压表，内阻约

电压表，内阻约

滑动变阻器，额定电流为

定值电阻阻值为

开关、导线若干

为保证测量结果尽量准确，实验中，电流表应选用______，电压表应选用______；选填器材符号

按图连接电路，实验中调节滑动变阻器，发现电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显，主要原因是______；

A.电压表内阻太大

B.电压表内阻太小

C.待测电池内阻太小

仍使用所选实验器材，重新设计实验电路图，解决中出现的问题。请将电路图画在虚线框中，并标注各元件的符号______。

按新设计的电路图重做实验，得到了多组电压表读数和对应的电流表读数，并作出图像，如图所示。根据图像可得电池组的电动势为______，内阻为______。结果均保留位有效数字

四、简答题（本大题共3小题，共43.0分）

13.如图所示，是一段长为、粗细均匀的金属直导体，当导体两端加上恒定电压时，导体内部即建立起恒定的匀强电场，此时流经导体的电流大小为。已知导体中电量为的自由电子受到恒定电场对它的作用力大小为。

求导体的电阻。

若在一段时间内，通过导体横截面的电量为，求这段时间内导体产生的电热。

14.如图所示，倾斜直轨道与光滑圆弧轨道相切于点，为圆弧轨道的直径且垂直于水平地面，为圆心，半径与夹角为，整个轨道固定在竖直面内。质量为的小滑块从点由静止释放，先后经过、、点，最后打在直轨道上。已知、间距，滑块与直轨道间的动摩擦因数，圆弧半径，重力加速度取。

求滑块运动到点时的动能；

求滑块经过点时，圆弧轨道对滑块的弹力大小；结果可保留根号

改变滑块在直轨道上的释放位置，使滑块始终不脱离轨道，求滑块在直线轨道上运动的最大路程。

15.如图所示，真空中一对半径均为的圆形金属板、，圆心正对平行放置，、板分别与电压可调的恒压电源正极、负极相连。板内侧圆心点能向板右侧各个方向均匀喷出带负电的微粒，微粒的速率均为，质量均为、电量均为。、板正对部分的电场可看成匀强电场，微粒重力和微粒间的相互作用力不计。

若刚好所有带电微粒都不能达到板，求、板间电压；

若将、板分别与电源负极、正极连接，调节电源电压为，使从点发射出的带电微粒都落在板上半径为的圆形区域内，求与两板间距的函数关系式；

调节电源电压，当时，从点发射出的带电微粒刚好能全部落在板上，求微粒从点运动到板所用时间的范围。取，结果保留位有效数字

答案和解析

1.【答案】

【解析】解：根据万有引力定律知，引力常量是一个常数，与任何物理量无关，故AD错误；

引力常量的值是在牛顿发现万有引力定律多年后，由卡文迪许通过扭秤实验得到的，是卡文迪什最先测量出来的，故B正确，C错误。

故选：。

根据万有引力定律及有引力定律的发展史分析判断即可。

解题关键是掌握万有引力定律的发展史，注重日常学习的积累，注意值与任何物理量无关。

2.【答案】

【解析】解：月球环绕地球运动，其做圆周运动的向心力来自于地球对月球的引力，所以当人站在月面上时，随月球一起环绕地球运动，依然受到地球引力的作用，故A错误；

B.因为月球环绕地球运动的向心力由地球对月球的万有引力提供，因此当人在月面上时，随月球一起环绕地球运动所需的向心力由地球对人的万有引力提供，故B错误；

C.第一宇宙速度为物体环绕地球表面做圆周运动的线速度大小，万有引力充当向心力，根据牛顿第二定律可得：

可得：

根据上述表达式可知，轨道半径越大，线速度越小，而由于月球环绕地球运动的轨道半径大于地球半径，所以月球绕地球运动的线速度小于第一宇宙速度，也就是说人在月球表面绕地球的运行速度比地球的第一宇宙速度小，故C正确；

D.月球的轨道半径大于地球同步卫星的轨道半径，所以人在月球表面绕地球的运行速度比地球同步卫星绕地球的运行速度小，故D错误。

故选：。

在月球上的人依然受到地球的引力，且此引力充当人绕地球做圆周运动的向心力；

理解第一宇宙速度的物理意义，结合牛顿第二定律得出速度的表达式并完成分析；

根据月球半径和地球同步卫星半径的大小关系分析出其对应的线速度的大小关系。

本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解物体的受力分析，掌握其向心力来源，结合牛顿第二定律即可完成解答。

3.【答案】

【解析】解：人用手接触带电金属球后，因为接触起电，金属球的一部分电荷转移给了人，使人带上了与金属球电性相同的电荷，最终达到静电平衡状态，从而形成了一个等势体，而人的头发之间因带有同种电荷而互相排斥，从而竖起散开，并不是静电感应带电，故A正确，BD错误；

C.电场线是人为了更方便研究研究电场而假想出来的，不是真实存在的，故C错误。

故选：。

根据人和金属球通过接触最终处于静电平衡状态分析；根据同种电荷而互相排斥分析头发竖起散开的原因；电场线是人为了更方便研究研究电场而假想出来的，不是真实存在的。

本题考查了接触起电、静电平衡状态、电场线等相关知识，知道静平衡状态的特点，知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

4.【答案】

【解析】解：、已知客机沿圆弧路径飞行的路程为，客机相对圆弧圆心转过的角度为，根据得转弯半径为，AB错误；

、客机所受向心力大小为

又因为

联立解得：，故C错误，D正确。

故选：。

已知客机沿圆弧路径飞行的路程为，客机相对圆弧圆心转过的角度为，根据求转弯半径。根据求出角速度，再根据求客机所受向心力大小。

解答本题时，要掌握圆周运动的规律，如角速度的定义式，向心力公式等，同时，要运用几何知识求转弯半径。

5.【答案】

【解析】解：匀强电场中各点的场强相等，故A错误；

B.沿着电场线方向电势逐渐降低，可知点电势比点电势低，故B错误；

C.因为点与点、点与点沿电场线方向的距离相等，则根据公式可知，故C正确；

D.同上述分析可知两点的电势差和两点的电势差相等，故D错误。

故选：。

匀强电场中场强处处相等；

沿电场线方向电势逐渐降低；

根据公式，结合题意分析出对应电势差的大小关系。

本题主要考查了电势差与电场强度的关系，理解匀强电场的特点，结合公式即可完成分析。

6.【答案】

【解析】解：、依题意，设两小球未接触前，设它们之间的距离为，对其中任意一个小球，根据平衡条件有：

因两个小球相互作用的库仑力大小相等，可得到：，故A错误，B正确；

、由于两个小球都带正电，且，接触后两个小球均分总电量，每个小球带电量为

由数学知识可知，电量均分后的两小球的电荷量的乘积大于之前的电荷量的乘积，再分开若它们仍处于原来的位置，它们之间的库仑力将增大，两小球不可能在原位置平衡，小球将向外侧运动，之间的距离变大，再重新达到新的平衡时之间的距离一定变大，可知，故CD错误。

故选：。

对其中任意一个小球，根据平衡条件求解库仑力与重力的大小关系，进而比较质量的大小关系；接触后两个小球均分总电量，判断库仑力的变化情况，若库仑力变大，则细线与竖直方向夹角变大。

本题考查了库仑定律在共点力平衡问题中的应用，涉及到了球形导体的电荷均分的问题，需要注意两个导体球原来带电的正负，若所带电荷为异种接触后要先中和，再均分中和后的剩余的电荷。

7.【答案】

【解析】解：充电的图线和放电的图线均是指数函数，因此根据图乙无法判断出电容器充电还是放电，故A错误；

B.开关接时流经的电流方向向上，开关接时流经的电流方向向下，故B错误；

C.图中曲线与坐标轴围成的面积大小为，表示电容器所带的电荷量，其大小为，与的阻值无关，若只减小图甲中的阻值，其他不变，不变，C错误；

D.根据，若只减小图甲中电源的值，其他不变，则变小，故D正确。

故选：。

图像的面积表示电容器的电荷量，结合电路构造的分析和公式完成分析；

开关接不同位置时，根据电容器电荷量的变化趋势分析出电流的方向。

本题主要考查了电容器的充放电现象，熟悉电路构造的分析，结合图像的物理意义和公式即可完成分析。

8.【答案】

【解析】解：、根据题意，铅球两次上升的最大高度相等，根据运动的分解，可知竖直方向在下落过程属于自由落体运动，因此落地时竖直方向的速度相同，根据

可知，铅球两次着地时重力的瞬时功率相等，故A正确；

B、设该同学两次投铅球时的初速度方向与竖直方向的夹角分别为、，两次投射的初速度大小分别为、，因为铅球两次上升的最大高度相等，则有

根据轨迹可知

则可得

由此可得水平分速度

，

即铅球第一次着地时的速度小于第二次着地时的速度，故B错误；

C、铅球两次落在同一水平面上，则可知两次落地时铅球的势能相同，而

铅球两次落地时的速度大小不同，即落地时的动能不同，因此铅球两次落地时的机械能不相等，故C错误；

D、因两次抛出点相同，即竖直方向运动的位移相同，设为，另外两次铅球运动的时间分别为、，则有

因为

由此可得

铅球两次下落的高度相同，可知两次投球的过程中重力对铅球做功相同

根据平均功率的计算功率可知两次运动过程中重力的平均功率相同，故D正确。

故选：。

首先，根据自由落体运动的规律判断铅球落地时的速度大小以及方向，再根据瞬时功率的计算判断铅球两次着地时重力的瞬时功率是否相等；

其次，根据铅球两次上升的最大高度关系，结合该同学两次投铅球时的初速度方向与竖直方向的夹角，再根据投射轨迹图像分析铅球落地时的速度大小关系；

接着，根据铅球两次落在同一水平面以及铅球两次落地时的动能，判断铅球两次落地时的机械能是不是相等；

最后，根据两次抛出点相同结合竖直方向速度关系判断时间关系，再根据重力两次对铅球做功，判断两次重力做功的平均功率是否相同。

本题考查了重力做功以及平均功率、机械能的比较，解决本题的关键是根据铅球的运动规律判断两次铅球运动的时间。

9.【答案】

【解析】解：、开关闭合后，电动机恰好正常工作，由电路可知此时两端电压为，根据闭合电路欧姆定律，可得电阻中的电流为

，故B正确；

A、根据串并联电路可求得通过电动机线圈的电流为

，故A错误；

C、电动机的输入功率为

电动机正常工作时内部消耗的热功率为

电动机输出的机械功率等于电动机总功率减去热功率

，故C错误；

D、电源的输出功率等于电源总功率减去内电路消耗的功率

，故D正确。

故选：。

电动机正常工作时的电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，而和是纯电阻，可以对和，运用欧姆定律求电路中的电流；电动机输入功率，发热功率，输出功率，根据功率关系求出电动机输出的功率。

本题考查闭合电路欧姆定律适用范围，对于电动机电路区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路，可从能量转化的角度理解：电能全部转化内能时，是纯电阻电路，电能转化为内能和其他能时，是非纯电阻电路。

10.【答案】

【解析】解：当时，根据图乙可知，此时小球的加速度为零，根据牛顿第二定律和胡克定律可得：

解得：

根据弹性势能的计算公式可得：

根据功能关系可得：

根据动能定理有

联立解得：，故A正确，B错误；

若，则可知

可得：

当时，弹簧的弹力所做的功为

可得此时弹簧的弹性势能为

而根据动能定理有

解得：，故C正确，D错误。

故选：。

根据小球的平衡条件结合胡克定律得出对应的形变量，结合动能定理得出小球的动能和弹簧的弹性势能；

根据题意得出的大小，结合功能关系和动能定理即可完成分析。

本题主要考查了功能关系的相关应用，理解图像的物理意义，根据胡克定律和动能定理分析出小球的动能，结合功能关系分析出小球的弹性势能。

11.【答案】将气垫导轨调至水平

【解析】解：游标卡尺的分度值为，不需要估读，则遮光条的宽度

打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，其目的是将气垫导轨调至水平；

滑块运动到光电门时的速度为

根据机械能守恒定律得

解得：

故答案为：；将气垫导轨调至水平；

根据游标卡尺的读数规则得出遮光条的宽度；

根据实验原理分析出让滑块保持静止的目的；

根据机械能守恒定律列式需要满足的关系式。

本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式和机械能守恒定律即可完成分析。

12.【答案】见解析

【解析】解：根据闭合电路的欧姆定律可得电路的最大电流约为：，因此电流表应选择；由于电动势为，因此应选择电压表；

由图可知，电压表的示数为路端电压，根据闭合电路的欧姆定律

经分析可知，当实验中调节滑动变阻器，发现电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显，主要原因是待测电池内阻太小，故C正确，AB错误；

故选：。

为了解决电压表示数变化不明显的问题，可将定值电阻串接在电源旁边，把定值电阻看作电源内阻的一部分，即；根据闭合电路的欧姆定律有

从而在调节滑动变阻器时使电压表示数变化明显，重新设计的实验电路图如图所示：

根据根合电路的欧姆定律可得

图像斜率

图像纵截距

结合函数可得斜率

纵截距

代入数据可得电源电动势；内阻

故答案为：；；；见解析；；。

根据闭合电路的欧姆定律求解电路中的最大电流，然后选择电流表；根据电源电动势选择电压表的量程；

根据电路构造的分析，结合电表示数的变化特点分析出对应的原因；

根据上述分析出的原因，将定值电阻串接在电源旁，据此完成电路图；

根据闭合电路欧姆定律求解函数，结合图像斜率和纵截距的物理意义，求解电源电动势和内阻的大小。

本题主要考查了电源电动势和内阻的测量实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解电路构造的分析，结合欧姆定律即可完成解答。

13.【答案】解：电子受到电场的作用力：

在匀强电场中电场强度：

由部分电路欧姆定律有：

代入数据可得：

由焦耳定律有：

电路中电流：

代入数据可得：

答：导体的电阻为；

若在一段时间内，通过导体横截面的电量为，这段时间内导体产生的电热为。

【解析】根据电子在电场中的电场力和匀强电场中场强的计算式可得金属导体的电势差，由部分电路欧姆定律可得导体的电阻；

由通过导体横截面的电量，根据电流的定义式可得时间，根据焦耳定律可得这段时间内导体产生的电热。

本题考查了焦耳定律、部分电路欧姆定律，解题的关键是粗细均匀的金属直导体两端加上恒定电压时，导体内部为匀强电场。

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