【解析】黑龙江省双鸭山一中2023-2023学年高一下学期物理期末考试试卷

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黑龙江省双鸭山一中2023-2023学年高一下学期物理期末考试试卷

一、单选题

1．（2023高一下·黑龙江期末）下面各个实例中，机械能守恒的是（）

A．物体沿斜面匀速下滑

B．物体从高处以0.9g的加速度竖直下落

C．物体沿光滑曲面滑下

D．拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升

2．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是（）

A．这个电场可能是负点电荷的电场

B．点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大

C．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线的切线方向

D．点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小

3．（2023高二上·德惠月考）下列图中，a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势φa＝10V，φb＝2V，φc＝6V，a、b、c三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是（）

A．B．

C．D．

4．（2023高一下·黑龙江期末）若某航天器变轨后仍绕地球做匀速圆周运动，但动能增大为原来的四倍，则变轨后（）

A．向心加速度变为原来的八倍B．周期变为原来的八分之一

C．角速度变为原来的四倍D．轨道半径变为原来的二分之一

5．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间场强E的变化情况是（）

A．Q变小，C不变，U不变，E变小B．Q变小，C变小，U不变，E不变

C．Q不变，C变小，U变大，E不变D．Q不变，C变小，U变小，E变小

二、多选题

6．（2023高一下·宜昌月考）如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球从M点运动到N点的过程中（）

A．弹力对小球先做正功后做负功

B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度

C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零

D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能

7．（2023高一下·黑龙江期末）要计算地球的质量，除已知的一些常数外还需知道某些数据，现给出下列各组数据，可以计算出地球质量的是（）

A．已知地球半径R

B．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v

C．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T

D．已知地球公转的周期T′及运转半径r′

8．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，一固定斜面倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的（）

A．动能损失了2mgHB．动能损失了mgH

C．机械能损失了mgHD．机械能损失了mgH

9．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场E中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右端。不计重力，下列表述正确的是（）

A．粒子在M点的速率最大

B．粒子所受电场力与电场方向相同

C．粒子在电场中的加速度不变

D．粒子速度先减小后增大

10．（2023高一下·黑龙江期末）质量为m＝2kg的物体沿水平面向右做直线运动，t＝0时刻受到一个水平向左的恒力F，此后物体的vt图像如图所示，取水平向右为正方向，g取10m/s2，则（）

A．物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.05

B．10s末恒力F的瞬时功率为6W

C．10s末物体在计时起点左侧4m处

D．0～10s内恒力F做功的平均功率为0.6W

11．（2023高一下·黑龙江期末）如图，两电荷量分别为Q（Q＞0）和-Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b位于y轴O点上方。取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是（）

A．b点的电势为零，电场强度也为零

B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右

C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功

D．将同一正的试探电荷先后从O、b点移到a点，后者电势能的变化较大

12．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，足够长传送带与水平方向的倾角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力的作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中（）

A．物块a重力势能减少量等于物块b重力势能的增加量

B．物块a机械能的减少量等于物块b机械能的增加量

C．摩擦力对物块a做的功等于物块a、b动能增加之和

D．任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等

三、实验题

13．（2023高一下·黑龙江期末）用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。实验时先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计器的纸带，记录其运动情况。观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：

（1）适当垫高木板是为；

（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的（填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；

（3）若实验作了n次，所用橡皮条分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2…vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的W——v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是；

（4）以下关于该实验的说法中有一项正确，它是________。

A．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值

B．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小

C．小车在橡皮筋的作用下弹出，橡皮筋所做的功可根据公式W=FL算出

D．实验中先释放小车再接通电源

14．（2023高一下·黑龙江期末）某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6V的交流电和直流电，交流电的频率为重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律。

（1）他进行了下面几个操作步骤：

A.按照图示的装置安装器件；

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C.用天平测出重锤的质量；

D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；

E.测量纸带上某些点间的距离；

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

其中没有必要进行的步骤是，操作不当的步骤是。

（2）这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示。其中0点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点。根据纸带上的测量数据，当打B点时重锤的速度为。保留3位有效数字

（3）他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，应是图丙中的。

四、解答题

15．（2023高一下·黑龙江期末）用30cm的细线将质量为4×10-3㎏的带电小球P悬挂在Ｏ点下，当空中有方向为水平向右，大小为1×104N/C的匀强电场时，小球偏转37°后处在静止状态。

（1）分析小球的带电性质;

（2）求小球的带电量;

（3）求细线的拉力.

16．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，悬崖上有一质量m＝50kg的石块，距离地面高度h＝20m，由于长期风化作用而从悬崖上由静止落到地面。若下落时不计空气阻力且石块质量不变，以地面为零势能面，求石块：（g取10

m/s2）

（1）未下落时在悬崖上的重力势能；

（2）落到地面时的速度大小；

（3）落到地面时的机械能大小。

17．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，在场强E＝104N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3g、电荷量q＝2×10－6C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g取10m/s2.求：

（1）若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？

（2）小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？

18．（2023高二下·温州期中）如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直1/4圆轨道相切与B点，右端与一倾角为30°的光滑斜面轨道在C点平滑连接（即物体经过C点时速度的大小不变），斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量为2Kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点，已知光滑圆轨道的半径R＝0.45m，水平轨道BC长为0.4m，其动摩擦因数μ＝0.2，光滑斜面轨道上CD长为0.6m，g取10m/s2，求

（1）滑块第一次经过B点时对轨道的压力

（2）整个过程中弹簧具有最大的弹性势能；

（3）滑块最终停在何处？

答案解析部分

1．【答案】C

【知识点】机械能

【解析】【解答】匀速下滑，动能不变，重力势能减小，A不符合题意；物体从高处以0.9g的加速度下落，受到阻力，机械能不守恒，B不符合题意；物体沿光滑曲面滑下，除重力做功外，没有其它力做功，机械能守恒，C符合题意；拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升，速度不变，重力势能增加，机械能增加，D不符合题意。

故答案为：C

【分析】物体机械能守恒的条件是只有受到重力；物体沿斜面匀速下滑，摩擦力做负功，机械能减少；物体加速度小于重力加速度下降时阻力做功机械能减小；拉着一个物体沿光滑斜面匀速上升，动能不变，重力势能和机械能增加。

2．【答案】B

【知识点】电场强度和电场线

【解析】【解答】A．负点电荷的电场中的电场线是从正电荷或无穷远出发到负电荷终止的直线，而该电场是曲线，A不符合题意；

BD．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，所以EA＞EB，依据F=qE，则有点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大，根据牛顿第二定律F=ma可知，电场力越大的，产生加速度也越大，B符合题意，D不符合题意。

C．电场线的切线方向为该点场强的方向，所以负电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线切线的反方向，C不符合题意；

故答案为：B

【分析】负电荷产生的电场电场线是直线；利用电场线的疏密可以判别电场力的大小；利用场线的切线方向可以判别场力的方向；利用场力的大小可以判别加速度的大小。

3．【答案】D

【知识点】电势差、电势、电势能

【解析】【解答】解：据题，a、b、c三点的电势分别φa=10V，φb=2V，φc=6V，因为匀强电场中沿电场线方向相同距离电势差相等，则得ab两点连线的中点的电势为φ==6V，因此该中点与C点的连线为等势面，那么与连线垂直的直线即为电场线，由于φA=10V，φB=2V，又因为电势沿着电场线降低，所以电场线方向垂直于ab的中点与C点连线向下，D符合题意.

故答案为：D

【分析】利用等势面和电场线垂直可以判别电场强度的方向。

4．【答案】B

【知识点】万有引力定律及其应用

【解析】【解答】由题意可知，Ek=4Ek0，所以v=2v0，根据可得，，所以轨道半径。

A．根据得，，轨道半径变为原来的，则向心加速度变为原来的16倍，A不符合题意；

B．根据得，，轨道半径变为原来的，则周期变为原来的，B符合题意；

C．根据知，周期变为原来的，则角速度变为原来的8倍，C不符合题意；

D．由前面分析可知，，D不符合题意。

故答案为：B

【分析】由于动能变为原来的四倍则速度变为原来的两倍，利用引力提供向心力结合速度变大为原来的两倍，可以判别轨道半径，向心加速度、周期和角速度的变化。

5．【答案】C

【知识点】电容器及其应用

【解析】【解答】电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据，知电容C变小，根据，知两极板间的电势差U变大，根据，知电场强度E不变．C符合题意，ABD不符合题意．

故答案为：C．

【分析】由于开关断开所以电荷量保持不变，由于板间距离变大所以电容变小，导致电压变大，结合电容的决定式和场强和电势差的关系可以判别场强保持不变。

6．【答案】B,C,D

【知识点】受力分析的应用；能量守恒定律

【解析】【解答】A、因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<知M处的弹簧处于压缩状态，N处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球选做负功后正功，A不符合题意。

B、当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为g；当竖直方向的合外力为mg时，加速度为也g，则有两个时刻的加速度大小等于g，B符合题意；

C、弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，则做功的功率为零，C符合题意；

D、由M→N的动能定理，因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，则由弹力作功特点知，即，D符合题意，

故答案为：BCD．

【分析】对小球进行受力分析，利用牛顿第二定律求解小球的加速度，弹簧的弹力对小球做正功，弹性势能减小，小球的动能增加。

7．【答案】A,B,C

【知识点】万有引力定律及其应用

【解析】【解答】A．根据，得，仅知道地球的半径，地球表面的重力加速度和引力常量也是已知的常数，可以求出地球的质量，A符合题意；

B．卫星绕地球做匀速周运动，根据万有引力提供向心力有，得地球质量，故已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v，可以计算出地球质量，B符合题意；

C．根据得，根据万有引力提供向心力，解得，故已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T可以计算地球的质量，C符合题意；

D．地球绕太阳公转，中心天体是太阳，根据万有引力提供向心力只能求太阳的质量，故已知地球公转的周期T′及运转半径r′不可以计算地球的质量，D不符合题意；

故答案为：ABC

【分析】利用引力形成重力结合地球半径可以求出地球质量；利用引力提供向心力要求地球质量需要卫星的轨道半径和线速度大小；或者周期和线速度大小；地球本身的公转周期和轨道半径只能求出太阳的质量。

8．【答案】A,C

【知识点】功能关系

【解析】【解答】知道加速度，根据牛顿第二定律和动能定理可求得动能的损失；根据牛顿第二定律求出摩擦力，得到摩擦力做功，即可根据功能关系求解机械能的损失．

已知物体上滑的加速度大小为g，由动能定理得：动能损失等于物体克服合外力做功，为：，A符合题意B不符合题意；设摩擦力的大小为f，根据牛顿第二定律得，得，则物块克服摩擦力做功为，根据功能关系可知机械能损失了mgH，C符合题意D不符合题意．

故答案为：AC

【分析】利用合力做功可以求出动能的变化；利用牛顿第二定律可以求出阻力的大小，利用阻力做功可以求出机械能的损失。

9．【答案】C,D

【知识点】电场强度和电场线；电场力做功

【解析】【解答】AD．粒子受到的电场力向左，在向右运动的过程中，电场力对粒子做负功，粒子的速度减小，运动到M点时，粒子的速度最小，然后向左运动时，电场力做正功，粒子的速度增加，所以A不符合题意，D符合题意；

B．粒子做曲线运动，受电场力指向曲线弯曲的内侧，故可知，粒子所受电场力沿电场的反方向，B不符合题意；

C．粒子在匀强电场中只受到恒定的电场力作用，故粒子在电场中的加速度不变，C符合题意；

故答案为：CD

【分析】利用电场力做功可以判别M点的速率最小；利用曲线运动的轨迹可以判别电场方向，和场强方向相反；由于场强不变所以粒子的加速度不变；利用电场力做功可以判别速率的变化。

10．【答案】A,D

【知识点】运动学v-t图象

【解析】【解答】A．由图线可知0～4s内的加速度：a1=m/s2=2m/s2，可得：F+μmg=ma1；由图线可知4～10s内的加速度：a2=m/s2=1m/s2，可得：F-μmg=ma2；解得：F=3N，μ=0.05，A符合题意；

B.10s末恒力F的瞬时功率为P10=Fv10=3×6W=18W，B不符合题意；

C.0～4s内的位移x1=×4×8m=16m，4～10s内的位移x2=-×6×6m=-18m，故10s末物体在计时起点左侧x=2m处，C不符合题意；

D.0～10s内恒力F做功的平均功率为，D符合题意。

故答案为：AD

【分析】利用图像可以求出加速度大小，结合牛顿第二定律可以求出恒力和动摩擦因数的大小；利用恒力乘以速率可以求出瞬时功率的大小；利用面积可以求出位移的大小；利用恒力做功除以时间可以求出平均功率的大小。

11．【答案】B,C

【知识点】电场强度和电场线

【解析】【解答】因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，B点的电势为零，但是电场强度不为零，A不符合题意；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，B符合题意；O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C符合题意；O点和b点的电势相等，所以先后从O、b点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，D不符合题意；

故答案为：BC

【分析】利用电场线的分布可以判别场强和电势的大小；利用电场线分布结合电性可以判别场力方向和电势能的大小；利用电场力方向结合运动方向可以判别电场力做功；利用电势差可以判别电势能的变化。

12．【答案】A,C,D

【知识点】功能关系

【解析】【解答】A．开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，则有magsinθ=mbg，则masinθ=mb．b上升h，则a下降高度为hsinθ，则a重力势能的减小量为maghsinθ=mbgh．即物块a重力势能减少量等于物块b重力势能的增加量，A符合题意。

B．由于摩擦力对a做正功，系统机械能增加，所以物块a机械能的减少量小于物块b机械能的增加量，B不符合题意。

C．根据能量守恒得知系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量。所以摩擦力做功大于a的机械能增加。因为系统重力势能不变，所以摩擦力做功等于系统动能的增加之和。C符合题意。

D．任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率Pb=mgv，对a有：Pa=magvsinθ=mgv，所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等。D符合题意。

故答案为：ACD

【分析】利用平衡结合重力做功可以判别重力势能的变化；由于摩擦力做正功所以a机械能的减少量小于物块吧机械能的增加；摩擦力做功等于机械能的增加；利用重力乘以瞬时速率可以判别瞬时功率的大小。

13．【答案】（1）平衡摩擦力

（2）后面部分

（3）W与成正比

（4）B

【知识点】探究功与物体速度变化的关系

【解析】【解答】（1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高；（2）纸带在橡皮条的作用下做加速运动，橡皮条做功完毕，则速度达到最大，此后做匀速运动，故通过纸带求小车速度时，应使用纸带的后面点迹均匀的部分。（3）W-v2图线是一条过坐标原点的直线，根据数学知识可确定W与速度v的平方成正比．（4）实验是通过改变橡皮筋的个数来改变拉力做功的数值，A不符合题意；本实验中小车先加速后减速，造成纸带上打出的点，两端密、中间疏，说明摩擦力没有平衡，或没有完全平衡，可能是没有使木板倾斜或倾角太小．B符合题意；橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能根据公式W=FL求变力做功问题，C不符合题意；实验中先接通电源再释放小车，D不符合题意；

故答案为：B．

【分析】（1）适当垫高木板是为了让重力的分力平衡摩擦力；

（2）要利用纸带求出小车的速度，必须利用纸带后面部分，小车加速后的速度；

（3）利用功能关系可以判别做功和速度的平方成正比；

（4）实验是通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的倍数；橡皮筋的做功不用利用公式计算；实验要先通电源再释放小车。

14．【答案】（1）C；B

（2）1.84

（3）C

【知识点】验证机械能守恒定律

【解析】【解答】（1）将打点计时器接到电源的“交流输出”上，B不符合题意，操作不当；因为我们是比较mgh、的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，C没有必要．故答案为：C，B；（2）匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小为；（3）他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，根据，所以应是图中的C．

【分析】（1）实验不需要天平测量重锤的质量；打点计时器需要使用交流电源；

（2）利用平均速度公式可以求出重锤的瞬时速度大小；

（3）利用机械能守恒可以判别下落高度和速度的关系。

15．【答案】（1）解：小球受力如图，故带正电。

（2）解：小球受力平衡，在水平方向：

，得

（3）解：如受力图可知：

【知识点】共点力平衡条件的应用

【解析】【分析】（1）利用电场力和场强方向可以判别小球的电性；

（2）利用平衡可以求出小球的电荷量大小；

（3）利用平衡可以求出细线的拉力大小。

16．【答案】（1）解：以地面为零势能面，未下落时在悬崖上的重力势能为：

（2）解：根据动能定理可得：

代入数据解得：

（3）解：因为在下落过程中只有重力做功机械能守恒，所以落到地面时的机械能大小为104J

【知识点】机械能守恒及其条件

【解析】【分析】（1）利用高度可以求出重力势能的大小；

（2）利用动能定理可以求出落到地面的速度大小；

（3）利用机械能守恒可以求出落到地面的机械能大小。

17．【答案】（1）解：从A到B电势能的变化量为：△Ep电=Eql=3×10-3J

若取A点电势为零，小球在B点的电势能：Ep=△Ep电=3×10-3J

由Ep=φBq得：φB=V=1.5×103V

（2）解：A→B由动能定理得：mgl-Eql=mvB2

代入解得：vB=1m/s

在B点，对小球由牛顿第二定律得：FT-mg=m

得：FT=5×10-2N

【知识点】动能定理的综合应用

【解析】【分析】（1）利用电场力做功可以求出电势能的大小，利用电势能和电势的关系可以求出电势的大小；

（2）利用动能定理可以求出小球到达B点的速度大小；结合牛顿第二定律可以求出绳子的拉力大小。

18．【答案】（1）解：滑块从A点到B点，由动能定理可得：mgR=mvB2

解得：vB＝3m/s，

滑块在B点，由牛顿第二定律：F-mg=m

解得：F＝60N，

由牛顿第三定律可得：物块对B点的压力：F′＝F＝60N

（2）解：滑块从A点到D点，该过程弹簧弹力对滑块做的功为W，

由动能定理可得：mgR﹣μmgLBC﹣mgLCDsin30°+W＝0，

其中：EP＝﹣W，解得：EP＝1.4J

（3）解：滑块最终停止在水平轨道BC间，从滑块第一次经过B点到最终停下来的全过程，

由动能定理可得：

解得：s＝2.25m

则物体在BC段上运动的次数为：n＝＝5.625，

说明物体在BC上滑动了5次，又向左运动0.625×0.4＝0.25m，

故滑块最终停止在BC间距B点0.15m处（或距C点0.25m处）

【知识点】动能定理的综合应用；竖直平面的圆周运动

【解析】【分析】（1）对物体从A点到B点的运动应用动能定理求解物体的末速度即可，结合速度，利用向心力公式求解对轨道的压力；

（2）对物体从A点到最高点的运动过程应用动能定理，求解弹簧的最大弹性势能；

（3）物体的机械能最终全部转化为内能，利用动能定理求解运动的距离。

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黑龙江省双鸭山一中2023-2023学年高一下学期物理期末考试试卷

一、单选题

1．（2023高一下·黑龙江期末）下面各个实例中，机械能守恒的是（）

A．物体沿斜面匀速下滑

B．物体从高处以0.9g的加速度竖直下落

C．物体沿光滑曲面滑下

D．拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升

【答案】C

【知识点】机械能

【解析】【解答】匀速下滑，动能不变，重力势能减小，A不符合题意；物体从高处以0.9g的加速度下落，受到阻力，机械能不守恒，B不符合题意；物体沿光滑曲面滑下，除重力做功外，没有其它力做功，机械能守恒，C符合题意；拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升，速度不变，重力势能增加，机械能增加，D不符合题意。

故答案为：C

【分析】物体机械能守恒的条件是只有受到重力；物体沿斜面匀速下滑，摩擦力做负功，机械能减少；物体加速度小于重力加速度下降时阻力做功机械能减小；拉着一个物体沿光滑斜面匀速上升，动能不变，重力势能和机械能增加。

2．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是（）

A．这个电场可能是负点电荷的电场

B．点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大

C．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线的切线方向

D．点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小

【答案】B

【知识点】电场强度和电场线

【解析】【解答】A．负点电荷的电场中的电场线是从正电荷或无穷远出发到负电荷终止的直线，而该电场是曲线，A不符合题意；

BD．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，所以EA＞EB，依据F=qE，则有点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大，根据牛顿第二定律F=ma可知，电场力越大的，产生加速度也越大，B符合题意，D不符合题意。

C．电场线的切线方向为该点场强的方向，所以负电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线切线的反方向，C不符合题意；

故答案为：B

【分析】负电荷产生的电场电场线是直线；利用电场线的疏密可以判别电场力的大小；利用场线的切线方向可以判别场力的方向；利用场力的大小可以判别加速度的大小。

3．（2023高二上·德惠月考）下列图中，a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势φa＝10V，φb＝2V，φc＝6V，a、b、c三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是（）

A．B．

C．D．

【答案】D

【知识点】电势差、电势、电势能

【解析】【解答】解：据题，a、b、c三点的电势分别φa=10V，φb=2V，φc=6V，因为匀强电场中沿电场线方向相同距离电势差相等，则得ab两点连线的中点的电势为φ==6V，因此该中点与C点的连线为等势面，那么与连线垂直的直线即为电场线，由于φA=10V，φB=2V，又因为电势沿着电场线降低，所以电场线方向垂直于ab的中点与C点连线向下，D符合题意.

故答案为：D

【分析】利用等势面和电场线垂直可以判别电场强度的方向。

4．（2023高一下·黑龙江期末）若某航天器变轨后仍绕地球做匀速圆周运动，但动能增大为原来的四倍，则变轨后（）

A．向心加速度变为原来的八倍B．周期变为原来的八分之一

C．角速度变为原来的四倍D．轨道半径变为原来的二分之一

【答案】B

【知识点】万有引力定律及其应用

【解析】【解答】由题意可知，Ek=4Ek0，所以v=2v0，根据可得，，所以轨道半径。

A．根据得，，轨道半径变为原来的，则向心加速度变为原来的16倍，A不符合题意；

B．根据得，，轨道半径变为原来的，则周期变为原来的，B符合题意；

C．根据知，周期变为原来的，则角速度变为原来的8倍，C不符合题意；

D．由前面分析可知，，D不符合题意。

故答案为：B

【分析】由于动能变为原来的四倍则速度变为原来的两倍，利用引力提供向心力结合速度变大为原来的两倍，可以判别轨道半径，向心加速度、周期和角速度的变化。

5．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间场强E的变化情况是（）

A．Q变小，C不变，U不变，E变小B．Q变小，C变小，U不变，E不变

C．Q不变，C变小，U变大，E不变D．Q不变，C变小，U变小，E变小

【答案】C

【知识点】电容器及其应用

【解析】【解答】电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据，知电容C变小，根据，知两极板间的电势差U变大，根据，知电场强度E不变．C符合题意，ABD不符合题意．

故答案为：C．

【分析】由于开关断开所以电荷量保持不变，由于板间距离变大所以电容变小，导致电压变大，结合电容的决定式和场强和电势差的关系可以判别场强保持不变。

二、多选题

6．（2023高一下·宜昌月考）如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球从M点运动到N点的过程中（）

A．弹力对小球先做正功后做负功

B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度

C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零

D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能

【答案】B,C,D

【知识点】受力分析的应用；能量守恒定律

【解析】【解答】A、因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<知M处的弹簧处于压缩状态，N处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球选做负功后正功，A不符合题意。

B、当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为g；当竖直方向的合外力为mg时，加速度为也g，则有两个时刻的加速度大小等于g，B符合题意；

C、弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，则做功的功率为零，C符合题意；

D、由M→N的动能定理，因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，则由弹力作功特点知，即，D符合题意，

故答案为：BCD．

【分析】对小球进行受力分析，利用牛顿第二定律求解小球的加速度，弹簧的弹力对小球做正功，弹性势能减小，小球的动能增加。

7．（2023高一下·黑龙江期末）要计算地球的质量，除已知的一些常数外还需知道某些数据，现给出下列各组数据，可以计算出地球质量的是（）

A．已知地球半径R

B．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v

C．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T

D．已知地球公转的周期T′及运转半径r′

【答案】A,B,C

【知识点】万有引力定律及其应用

【解析】【解答】A．根据，得，仅知道地球的半径，地球表面的重力加速度和引力常量也是已知的常数，可以求出地球的质量，A符合题意；

B．卫星绕地球做匀速周运动，根据万有引力提供向心力有，得地球质量，故已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v，可以计算出地球质量，B符合题意；

C．根据得，根据万有引力提供向心力，解得，故已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T可以计算地球的质量，C符合题意；

D．地球绕太阳公转，中心天体是太阳，根据万有引力提供向心力只能求太阳的质量，故已知地球公转的周期T′及运转半径r′不可以计算地球的质量，D不符合题意；

故答案为：ABC

【分析】利用引力形成重力结合地球半径可以求出地球质量；利用引力提供向心力要求地球质量需要卫星的轨道半径和线速度大小；或者周期和线速度大小；地球本身的公转周期和轨道半径只能求出太阳的质量。

8．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，一固定斜面倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的（）

A．动能损失了2mgHB．动能损失了mgH

C．机械能损失了mgHD．机械能损失了mgH

【答案】A,C

【知识点】功能关系

【解析】【解答】知道加速度，根据牛顿第二定律和动能定理可求得动能的损失；根据牛顿第二定律求出摩擦力，得到摩擦力做功，即可根据功能关系求解机械能的损失．

已知物体上滑的加速度大小为g，由动能定理得：动能损失等于物体克服合外力做功，为：，A符合题意B不符合题意；设摩擦力的大小为f，根据牛顿第二定律得，得，则物块克服摩擦力做功为，根据功能关系可知机械能损失了mgH，C符合题意D不符合题意．

故答案为：AC

【分析】利用合力做功可以求出动能的变化；利用牛顿第二定律可以求出阻力的大小，利用阻力做功可以求出机械能的损失。

9．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场E中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右端。不计重力，下列表述正确的是（）

A．粒子在M点的速率最大

B．粒子所受电场力与电场方向相同

C．粒子在电场中的加速度不变

D．粒子速度先减小后增大

【答案】C,D

【知识点】电场强度和电场线；电场力做功

【解析】【解答】AD．粒子受到的电场力向左，在向右运动的过程中，电场力对粒子做负功，粒子的速度减小，运动到M点时，粒子的速度最小，然后向左运动时，电场力做正功，粒子的速度增加，所以A不符合题意，D符合题意；

B．粒子做曲线运动，受电场力指向曲线弯曲的内侧，故可知，粒子所受电场力沿电场的反方向，B不符合题意；

C．粒子在匀强电场中只受到恒定的电场力作用，故粒子在电场中的加速度不变，C符合题意；

故答案为：CD

【分析】利用电场力做功可以判别M点的速率最小；利用曲线运动的轨迹可以判别电场方向，和场强方向相反；由于场强不变所以粒子的加速度不变；利用电场力做功可以判别速率的变化。

10．（2023高一下·黑龙江期末）质量为m＝2kg的物体沿水平面向右做直线运动，t＝0时刻受到一个水平向左的恒力F，此后物体的vt图像如图所示，取水平向右为正方向，g取10m/s2，则（）

A．物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.05

B．10s末恒力F的瞬时功率为6W

C．10s末物体在计时起点左侧4m处

D．0～10s内恒力F做功的平均功率为0.6W

【答案】A,D

【知识点】运动学v-t图象

【解析】【解答】A．由图线可知0～4s内的加速度：a1=m/s2=2m/s2，可得：F+μmg=ma1；由图线可知4～10s内的加速度：a2=m/s2=1m/s2，可得：F-μmg=ma2；解得：F=3N，μ=0.05，A符合题意；

B.10s末恒力F的瞬时功率为P10=Fv10=3×6W=18W，B不符合题意；

C.0～4s内的位移x1=×4×8m=16m，4～10s内的位移x2=-×6×6m=-18m，故10s末物体在计时起点左侧x=2m处，C不符合题意；

D.0～10s内恒力F做功的平均功率为，D符合题意。

故答案为：AD

【分析】利用图像可以求出加速度大小，结合牛顿第二定律可以求出恒力和动摩擦因数的大小；利用恒力乘以速率可以求出瞬时功率的大小；利用面积可以求出位移的大小；利用恒力做功除以时间可以求出平均功率的大小。

11．（2023高一下·黑龙江期末）如图，两电荷量分别为Q（Q＞0）和-Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b位于y轴O点上方。取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是（）

A．b点的电势为零，电场强度也为零

B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右

C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功

D．将同一正的试探电荷先后从O、b点移到a点，后者电势能的变化较大

【答案】B,C

【知识点】电场强度和电场线

【解析】【解答】因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，B点的电势为零，但是电场强度不为零，A不符合题意；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，B符合题意；O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C符合题意；O点和b点的电势相等，所以先后从O、b点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，D不符合题意；

故答案为：BC

【分析】利用电场线的分布可以判别场强和电势的大小；利用电场线分布结合电性可以判别场力方向和电势能的大小；利用电场力方向结合运动方向可以判别电场力做功；利用电势差可以判别电势能的变化。

12．（2023高一下·黑龙江期末）如图所示，足够长传送带与水平方向的倾角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力的作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中（）

A．物块a重力势能减少量等于物块b重力势能的增加量

B．物块a机械能的减少量等于物块b机械能的增加量

C．摩擦力对物块a做的功等于物块a、b动能增加之和

D．任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等

【答案】A,C,D

【知识点】功能关系

【解析】【解答】A．开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，则有magsinθ=mbg，则masinθ=mb．b上升h，则a下降高度为hsinθ，则a重力势能的减小量为maghsinθ=mbgh．即物块a重力势能减少量等于物块b重力势能的增加量，A符合题意。

B．由于摩擦力对a做正功，系统机械能增加，所以物块a机械能的减少量小于物块b机械能的增加量，B不符合题意。

C．根据能量守恒得知系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量。所以摩擦力做功大于a的机械能增加。因为系统重力势能不变，所以摩擦力做功等于系统动能的增加之和。C符合题意。

D．任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率Pb=mgv，对a有：Pa=magvsinθ=mgv，所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等。D符合题意。

故答案为：ACD

【分析】利用平衡结合重力做功可以判别重力势能的变化；由于摩擦力做正功所以a机械能的减少量小于物块吧机械能的增加；摩擦力做功等于机械能的增加；利用重力乘以瞬时速率可以判别瞬时功率的大小。

三、实验题

13．（2023高一下·黑龙江期末）用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。实验时先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计器的纸带，记录其运动情况。观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：

（1）适当垫高木板是为；

（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的（填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；

（3）若实验作了n次，所用橡皮条分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2…vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的W——v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是；

（4）以下关于该实验的说法中有一项正确，它是________。

A．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值

B．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小

C．小车在橡皮筋的作用下弹出，橡皮筋所做的功可根据公式W=FL算出

D．实验中先释放小车再接通电源

【答案】（1）平衡摩擦力

（2）后面部分

（3）W与成正比

（4）B

【知识点】探究功与物体速度变化的关系

【解析】【解答】（1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高；（2）纸带在橡皮条的作用下做加速运动，橡皮条做功完毕，则速度达到最大，此后做匀速运动，故通过纸带求小车速度时，应使用纸带的后面点迹均匀的部分。（3）W-v2图线是一条过坐标原点的直线，根据数学知识可确定W与速度v的平方成正比．（4）实验是通过改变橡皮筋的个数来改变拉力做功的数值，A不符合题意；本实验中小车先加速后减速，造成纸带上打出的点，两端密、中间疏，说明摩擦力没有平衡，或没有完全平衡，可能是没有使木板倾斜或倾角太小．B符合题意；橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能根据公式W=FL求变力做功问题，C不符合题意；实验中先接通电源再释放小车，D不符合题意；

故答案为：B．

【分析】（1）适当垫高木板是为了让重力的分力平衡摩擦力；

（2）要利用纸带求出小车的速度，必须利用纸带后面部分，小车加速后的速度；

（3）利用功能关系可以判别做功和速度的平方成正比；

（4）实验是通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的倍数；橡皮筋的做功不用利用公式计算；实验要先通电源再释放小车。

14．（2023高一下·黑龙江期末）某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6V的交流电和直流电，交流电的频率为重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律。

（1）他进行了下面几个操作步骤：

A.按照图示的装置安装器件；

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C.用天平测出重锤的质量；

D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；

E.测量纸带上某些点间的距离；

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

其中没有必要进行的步骤是，操作不当的步骤是。

（2）这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示。其中0点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点。根据纸带上的测量数据，当打B点时重锤的速度为。保留3位有效数字

（3）他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，应是图丙中的。

【答案】（1）C；B

（2）1.84

（3）C

【知识点】验证机械能守恒定律

【解析】【解答】（1）将打点计时器接到电源的“交流输出”上，B不符合题意，操作不当；因为我们是比较mgh、的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，C没有必要．故答案为：C，B；（2）匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小为；（3）他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，根据，所以应是图中的C．

【分析】（1）实验不需要天平测量重锤的质量；打点计时器需要使用交流电源；

（2）利用平均速