江苏省无锡市锡山高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷（21班）（解析版）

江苏省锡山高级中学2023—2024学年度第二学期期中考试一、单项选择题∶（本题共10小题，每小题4分，共计40分。每小题只有一个选项符合题意）1.2024年4月，我国鹊桥二号卫星发射成功。鹊桥二号到达月球后，进入环月大椭圆冻结轨道，如图，其中A为近月点，B为远月点，则卫星从B运动到A的过程中（）A.机械能减小B.机械能增大C.动能减小D.动能增大【答案】D【解析】【详解】卫星从B运动到A的过程中只有万有引力做功，机械能不变，万有引力做正功，则动能增大。故选D。2.如图，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的空气分子被电离，电子碰到烟气中的煤粉，使其带负电，并被吸附到A上。由此可知（）A.离B越近，场强越大，电势越低B.离B越近，场强越大，电势越高C.离B越近，场强越小，电势越低D.离B越近，场强越小，电势越高【答案】A【解析】【详解】静电除尘器是利用静电除尘，所以属于对静电的利用。因为B接负极，AB间形成电场，B为比较细的金属丝，所以靠近B处电场较强，电势越低。故选A。3.如图为电容式话筒的原理图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为电容器两金属极板。人对着P说话，P振动而Q不动。在P、Q间距离减小的过程中（）A.电容器的电容减小B.Q极板的带电量变大C.电容器两极板间电压增大D.R中有从M流向N的电流【答案】B【解析】【详解】A．根据可知，P、Q间距离减小，则电容增大。故A错误；C．两极板电压等于电源电压不变。故C错误；B．根据可知，U不变，C增大，则Q增大。故B正确；D．Q增大，电源给电容器充电，则R中有从N流向M的电流。故D错误。故选B。4.某同学做电容器的放电实验，用电压为U的电源给电容器充完电后转换开关，通过电流传感器观察其放电电流的变化如图中虚线a所示；该同学又换用一个电容C更大的电容器完成实验，不改变其它元件，重复上述操作，其放电曲线为实线b，下图能正确反应两次实验结果的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】前后电源不变，则前后放电初始时电流一样。换用一个电容C更大的电容器，电容器储存的电荷量更多，则放电时间变长。故选C。5.如图甲所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量m＝2kg的另一物体B（可看成质点）以水平速度v0＝2m/s滑上原来静止的长木板A的上表面。由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化的情况如图乙所示，则该过程中系统损失的机械能为（g取10m/s2）（）AΔE=1J B.ΔE=2JC.ΔE=3J D.ΔE=4J【答案】B【解析】【详解】由图像可知，1s后A、B的共同速度大小为根据动量守恒可得解得系统损失的机械能为解得故选B。6.如图所示，不计重力的质子（+q，m）和α粒子（+2q，4m）先后从同一位置由静止经同一水平加速电场加速，然后进入同一竖直匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，则在整个运动过程中，α粒子和质子相比（）A.质子的出射动能较小 B.质子的竖直偏移量较小C.质子出射时速度的偏向角较小 D.质子的出射速度较小【答案】A【解析】【详解】B．令粒子的电荷量、质量分别为、，则在加速电场中有在偏转电场中飞出过程有，解得可知，粒子的竖直侧移量与电荷量、质量无关，即质子和α粒子的侧移量相等，故B错误；C．结合上述，令偏向角为，则有即偏向角与电荷量、质量无关，即质子和α粒子的偏向角相等，故C错误；D．结合上述，粒子的出射速度偏向角一定，比荷越大，出射速度越大，可知质子的出射速度较较大，故D错误；A．结合上述，质子的出射速度较大，由于偏向角一定，电荷量越大，出射的动能越大，则质子的出射动能较小，故A正确。故选A。7.某半导体PN结中存在电场，取电场强度E的方向为x轴正方向，其E-x关系如图所示，ON=OP，OA=OB。取O点的电势为零，则（）A.A、B的电势相等B.从N到O的过程中，电势一直增大C.电子从N移到P的过程中，电势能先增大后减小D.电子从N移到O和从O移到P的过程中，电场力做功相等【答案】D【解析】【详解】A．由于场强为正值则电场强度E的方向为x轴正方向，沿着电场线方向电势逐渐降低，所以A点电势高于B点的电势，故A错误；B．由上知从N到O的过程中，电势一直减小，故B错误；C．电子从N移到P的过程中，电场力一直做负功，电势能逐渐增大，故C错误；D．由图像可知，图形的面积表示电势差，则有再根据可知，则电子从N移到O和从O移到P的过程中，电场力做功相等，故D正确。故选D。8.一弯成“L”形的硬质轻杆可在竖直面内绕O点自由转动，已知两段轻杆的长度均为l，轻杆端点分别固定质量为m、2m的小球A、B（均可视为质点），先让OA杆竖直而OB杆水平，如图甲，从静止释放，运动到OB杆竖直（如图乙）的过程中，下列说法正确的是（）A.B球运动到最低点时的速度为B.系统重力势能一直减小C.B球的动能先增加后减小D.B球的机械能先减小后增加【答案】B【解析】【详解】A．B球由释放运动到最低点时，由机械能守恒定律可知解得故A错误；BC．选A球初始所在高度为零势能参考面。设B球下落h，系统重力势能为随着下落高度增加，系统的重力势能一直减小，则系统动能一直增加。由于两球速度大小相等，可知两球的动能一直增加。故B正确，C错误；D．A球的动能和势能一直增加，则B球的动能和势能（机械能）一直减少。故D错误。故选B。9.如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平，a、b是两个完全相同的带正电小球（视为点电荷），b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q（图中未画出）时速度为零。则小球a（）A.从N到P的过程中，速率一直增大B.从N到Q的过程中，电势能一直增加C.从N到Q的过程中，机械能一直增大D.从N到Q的过程中，库仑力先增大后减小【答案】B【解析】【详解】A．从N到P的过程中，在其中间某个位置存在一个三力平衡的位置，此位置的合力为零，加速度为零，速度最大，则从N到P的过程中，a球速率必先增大后减小，选项A错误；BC．在a球在从N到Q的过程中，a、b两小球距离逐渐变小，电场力(库仑斥力)一直做负功，a球电势能一直增加，除了重力之外的其他力做负功，则机械能一直减小，选项B正确，C错误；D．从N到Q的过程中，a、b两小球距离逐渐变小，根据库伦定律可知库仑力一直增大，故D错误。故选B。10.如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g，则小球运动过程中绳子的最大拉力为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】小球静止时细线与竖直方向成θ角，由平衡条件得电场力和重力的合力，即细线拉力小球在速度最小点由合力提供向心力，大小等于F。则分析可知，在初位置拉力最大，设速度为，则由速度最小的点到初位置，由动能定理得联立解得故选D。二、实验题∶（本题共有1题，共计15分。请将解答填写在答题卡相应的位置）11.某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h，钢球直径为D，当地的重力加速度为g。（1）要验证机械能守恒定律，只要比较____________；A.与gh是否相等B.与2gh是否相等C.与gh是否相等D.与2gh是否相等（2）该小组成员用自制卡尺测量小球直径如图所示，钢球直径________cm；（3）下列做法中，可以减小“验证机械能守恒定律”实验误差的是_____。A.选用质量大体积小的球B.减小小球下落初位置与光电门A的高度差C.适当减小两光电门的高度差h（4）实际钢球通过光电门的平均速度____________（选填“大于”或“小于”）钢球球心通过光电门的瞬时速度，此误差____________（选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小；【答案】（1）B（2）1.33（3）A（4）①.小于②.不能【解析】【小问1详解】利用钢球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，通过光电门A、B时钢球的瞬时速度分别为根据机械能守恒有整理可得即只要比较与2gh是否相等。故选B。【小问2详解】由图可知，自制卡尺的分度值为0.1cm，需要估读到分度值下一位，钢球直径【小问3详解】A．为了减小空气阻力的影响，选择质量大体积小的球，故A正确；B．应该使小球下落初位置与光电门A的高度差适当大一些，使小球经过光电门的速度大便于测量，故B错误；C．适当增大两光电门的高度差h，减小测量误差，故C错误；故选A。【小问4详解】[1]钢球通过光电门的平均速度钢球球心通过光电门的瞬时速度解得故钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度；[2]由此产生的误差不是偶然误差，不能通过实验次数减少。三、解答题：（本题共4小题，共计45分。请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）12.剩余离子电偏转系统原理如图所示，让混合粒子束经过偏转电场，带电离子发生偏转被极板吞噬，中性粒子继续沿原有方向运动。若粒子束中的带电离子的电荷量均为q，质量均为m，动能都是Ek，两极板板长为L，间距为d。要使带电离子都被极板吞噬，求：（1）离子在电场中运动的最小加速度；（2）两极板上所加的最小电压。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）粒子从上极板左端进入，从下极板右端被吞噬时，电压最小，加速度最小，则结合，联立解得（2）由牛顿第二定律解得13.皮带式传送带是物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。如图传送带的倾角为，以的速度向上匀速运行，将质量为的货物（可视为质点）由静止释放从底端运送到顶端。若传送带顶端的高度，货物与传送带间的动摩擦因数为，g取10m/s2，则：（1）一件货物由底端到顶端运动的过程中，摩擦力对该货物做的功是多少？（2）运送完成一个货物，电动机需多提供多少电能？【答案】（1）295J；（2）430J【解析】【详解】（1）对货物进行受力分析，由牛顿第二定律得可得设货物由底端经时间t1与传送带共速，由v解得货物由底端到与传送带共速时，货物运动的距离滑动摩擦力对货物做的功斜面长为货物做匀速运动过程中，静摩擦力做的功所以整个运动过程中，摩擦力对货物做的功为（2）货物匀加速过程中，传送带位移货物与传送带间因摩擦而产生的内能电动机多提供的电能等于系统增加的能量，即货物增加的动能和重力势能以及系统内摩擦增加的内能，设一件货物运送到顶端需多提供的电能为E1，则14.如图，一倾角为θ=6°（sin6°=0.1）的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离均为d=10m，减速带的宽度远小于d；一质量为m=4000kg的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，每次刚通过减速带后的速度都相同，且该速度为v=4m/s。已知重力加速度大小为g=10m/s2。（1）求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能；（2）若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小车在光滑斜面上，根据牛顿第二定律有小车通过第30个减速带后的速度为，令到达第31个减速带时的速度为，则有经过每一个减速带时损失的机械能解得（2）小车从静止下滑到通过第30个减速带过程，根据动能定理有则小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能根据题意有结合上述解得15.如图(a)，竖直平行正对金属板A、B接在恒压电源上。极板长度为L、间距为d的平行正对金属板C、D水平放置，其间电压随时间变化的规律如图（b）。位于A板处的粒子源P不断发射质量为m、电荷量为q的带电粒子，在A、B间加速后从B板中央的小孔射出，沿C、D间的中心线射入C、D板间。已知t=0时刻从O点进入的粒子恰好在t=T0时刻从C板边缘射出。不考虑金属板正对部分之外的电场，不计粒子重力和粒子从粒子源射出时的初速度。求：(1)金属板A、B间的电压；(2)金属板C、D间的电压；(3)其他条件不变，仅使C、D间距离变为原来的一半（中心线仍为），则时刻从O点进入的粒子能否射出板间？若能，求出离开时位置与的距离；若不能，求到达极板时的动