浙江省杭州市第二名校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷（含答案）

浙江省杭州市第二名校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，错选或不答的得0分）1．功率的单位是瓦特，若用国际单位制的基本单位来表示瓦特，正确的是（）A．Js B．kg⋅m2s3 2．人类对电的认识是在长期实践活动中，不断发展、逐步深化的，经历了一条漫长而曲折的道路。人们对电现象的初步认识，可追溯到公元前6世纪。希腊哲学家泰勒斯那时已发现并记载了摩擦过的琥珀能吸引轻小物体。我国东汉时期，王充在《论衡》一书中所提到的“顿牟掇芥”等问题，也是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。关于物体带电，下列说法正确的是（）A．电荷在转移的过程中，电荷的总量是不变的B．自然界只有两种电荷，点电荷和元电荷C．物体通常呈现电中性，是因为物体内不存在电荷D．摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是创造电荷，或电荷消失3．某人将高尔夫球斜向上击出，不计高尔夫球受到空气的作用力，高尔夫球在空中运动的过程中（）A．机械能先变大后变小 B．速度先变小后变大C．加速度先变小后变大 D．所受重力的功率保持不变4．如图所示，虚线a、b、c为电场中的三条等差等势线，实线为一带电的粒子仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知（）A．带电粒子在P点时的加速度小于在Q点时的加速度B．P点的电势一定高于Q点的电势C．带电粒子在R点时的电势能大于Q点时的电势能D．带电粒子在P点时的动能大于在Q点时的动能5．如图是一款称之为“钢珠永动机”的玩具，小钢珠从A处小孔沿轨道静止滑落，从C处飞离轨道作斜抛运动，然后落到圆盘后滚至A处从小孔再次落下，周而复始。下列判断正确的是（）A．此玩具是一个不需要外界能量的永动机B．钢珠在运动过程中机械能守恒C．此玩具可能仅在轨道的最低处B处的下方安装了一个强磁铁吸引钢珠实现永动D．钢珠运动过程有除重力、弹力和摩擦力之外的力对钢球做了功6．如图，半径为R半圆形槽固定放置在水平地面上，光滑小球从半圆形槽最低点A进入，经过最高点B后做平抛运动落到水平面上的C点，以水平面为零势能面，小球在A点的动能为其最大重力势能的2倍，则A、C之间的距离为（）A．2R B．2R C．4R D．7．如图所示，物体甲的质量为m1，中间有孔的物体乙可以套在竖直杆上无摩擦地滑动，物体乙的质量为m2，物体甲和乙通过绳子绕过光滑的定滑轮连接在一起，先控制物体乙在某一位置正好使连接物体乙的绳子处于水平状态。滑轮与杆的距离d=1.5m，现释放物体乙，当物体乙下降A．3:4 B．4:3 C．8．如图所示，水平面内正方形的四个顶点固定着四个完全相同的点电荷a、b、c、d，竖直线MN为该正方形的中轴线，交正方形所在平面于O点，两个所带电荷量大小相等的小球甲、乙恰好静止在MN轴上距O点相同距离的位置。下列说法正确的是（）A．甲、乙可能为同种电性B．甲、乙之间的静电力一定是排斥力C．甲、乙质量一定不同D．点电荷a、b、c、d在甲、乙位置处产生的场强相同9．如图，在平行板电容器正中有一个带电微粒。S闭合时，该微粒恰好能保持静止。下列情况能实现使该带电微粒向上运动到上极板的是（）A．保持S闭合，可以通过上移极板M实现B．保持S闭合，可以通过上移极板N实现C．充电后将S断开，可以通过上移极板M实现D．充电后将S断开，可以通过上移极板N实现10．均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。如图所示，半径为R的球体上均匀分布着正电荷，在过球心O的直线上有A、B、C三个点，OB=BA=R，CO=2R。若以OB为直径在球内挖一球形空腔，球的体积公式为V=43πr3A．9：25 B．25：9 C．11．如图，为不等量同种电荷q1、q2连线上各点电势随位置坐标变化的φ−x图像，图线与φ轴正交，交点处的纵坐标为φ0，a、b为x轴上关于原点O对称的两个点。取无穷远处为0电势，质子质量为mA．q1、qB．两电荷电量之比qC．将一质子从a点由静止释放，到达b点时速度为0D．将一质子从a点由静止释放，若质子经过O点时速度为v0，则a点电势为12．为了测试某新能源汽车的性能，使该汽车沿平直的公路行驶。当汽车以v1=20m/s的速度匀速行驶时，汽车牵引力的功率为P1=60kW，此时汽车所受路面的摩擦阻力Ff刚好等于汽车所受空气阻力f的2倍。假设汽车所受路面的摩擦阻力大小恒定，空气阻力与汽车的速度成正比，当汽车以v2=30m/s的速度匀速行驶时，汽车牵引力的功率P2约为（）A．75kW B．90kW C．105kW D．135kW13．如图甲所示，小明沿倾角为10°的斜坡向上推动平板车，将一质量为10kg的货物运送到斜坡上某处，货物与小车之间始终没有发生相对滑动。已知平板车板面与斜坡平行，货物的动能Ek随位移x的变化图像如图乙所示，sin10°＝0.A．在0～3m的过程中，所受的合力逐渐增大B．在3m～5m的过程中，所受的合力逐渐减小C．在0～3m的过程中，机械能先增大后减小D．在3m～5m的过程中，机械能先增大后减小二、多项选择题（本题共2小题。在每小题给出的四个选项中，有两个或多个选项正确，全部选对的得3分，选对但不全的得2分，选错或不选得0分，共6分）14．一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、12V、18V。下列说法正确的（）A．电场强度的大小为2V/cmB．坐标原点处的电势为4VC．电子在a点的电势能比在b点的低2eVD．电子从b点运动到c点，电场力做功为6eV15．如图所示，倾角为θ=30°绝缘斜面长L=2m，顶端有一质量为m=1kg、带正电且电量q=1.0×10−6C的滑块，整个空间有电场强度E=A．滑块机械能增加了1J，电势能减少了3JB．滑块机械能减少了2J，电势能减少了3JC．滑块重力势能和电势能之和减少11J，重力势能减少了10JD．滑块机械能和电势能之和减少2J，重力势能减少了10J三、实验题（本题共2小题，共16分）16．某同学通过查阅资料得知：机械能中的动能既包括平动动能也包括转动动能。于是他利用实验室中的器材设计了一个实验用来研究转盘的转动动能Ek转和角速度ω的关系。他需要测量转盘的转动动能Ek转和角速度ω的数值。如图所示，轻质细线上端固定在转盘边缘，另一端连接物块，挡光片固定在物块的侧面。逆时针转动转盘将物块吊起，稳定后由静止释放转盘，物块竖直下落。若挡光片的宽度为d（很窄），计时器挡光片通过光电门的时间为t，物块（含挡光片）的质量为m1，转盘的质量为m2，转盘的半径为（1）请写出挡光片通过光电门时速度的表达式v=，此时转盘角速度的表达式ω=。（2）若忽略各处摩擦及空气阻力，转盘转动动能的表达式Ek转=17．某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用计时器为电火花打点计时器，重锤质量为500g，部分实验步骤如下：（1）按照正确的操作选得如图乙所示的纸带，其中O是重锤刚释放时所打的点，测得连续打下的五个点A、B、C、D、E到O点的距离h值如图乙所示。已知交流电源频率为50Hz，当地重力加速度为9.80m/s2。在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量ΔEk=J，重力势能的减少量（2）该同学进一步求出纸带上其他点的速度大小v，然后作出相应的12v2四、计算题（本题共4小题，共39分）18．如图所示，用轻质绝缘线把一个质量为m，带电量为+q的小球悬挂在带等量异种电荷的竖直平行金属极板之间。静止时，绳子偏离竖直方向的角度为θ，小球与两板的距离相等。两板间的距离为d。金属板足够长。求：（1）绳子上的拉力大小；（2）两板间电势差U的大小；（3）某一时刻剪断绝缘细线，至少经过多少时间小球与左侧极板相碰。19．如图所示，与水平夹角为θ角的倾斜轨道AC与半径为R的圆弧形轨道CDEF平滑连接，D点与圆弧轨道圆心等高，水平线BE（包括BE线）的下方有竖直向下的匀强电场，场强大小为mg2q，现将质量为m，带电量为−q的小滑块从A（1）小滑块刚开始运动时的加速度大小；（2）要使小滑块恰能过圆弧形轨道最高点E，小滑块释放点A与B点的高度差多大？（3）在小滑块恰能过圆弧最高点E的情况下，小滑块从D到E的过程中电势能的变化量以及小滑块在最低点C时对轨道的压力。20．如图所示，一个足够长的斜面，AC部分的长度为4L，C点以下光滑，C点以上粗糙，B是AC的中点．一根原长为2L的轻弹簧下端固定在A点，上端放置一个长为L、质量为m的均匀木板PQ，木板静止时，弹簧长度变为74L．已知斜面的倾角为θ，木板与斜面粗糙部分的动摩擦因数μ=2（1）弹簧的劲度系数；（2）若木板被截掉一半，木板上端到达C点时的速度大小；（3）至少要将木板截掉多少，木板被释放后能静止在斜面上？21．如图所示，半径为R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向夹角θ=37°。另一个端点C为轨道的最低点。C点右侧的水平地面上紧挨着C静止放置一足够长的木板，木板质量M=0.5kg，上表面与C点等高。质量为m=0.5kg的物块（可视为质点）从空中A点以v0（1）物块从A点到B点的运动时间和物块在B点时重力的功率；（2）物块在经过C点时，圆弧轨道对物块的支持力大小；（3）经过足够长时间，物块与木板之间摩擦产生的热能Q1，木板与水平地面之间摩擦过程中产生的热能Q

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】功率的单位是瓦特（W），根据功率的定义式

P=Wt=Fxcosθt=maxt2．【答案】A【解析】【解答】A．根据电荷守恒定律，电荷在转移的过程中，电荷的总量是不变的，A符合题意；B．自然界只有两种电荷，正电荷和负电荷，B不符合题意；C．物体通常呈现电中性，是因为物体内正负电荷数量相等，C不符合题意；D．摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是电子发生的转移，电荷不会创造或消失。故答案为：A。

【分析】利用电荷量守恒定律可以判别电荷的总量是不变的；自然界只有正电荷和负电荷两种；物体呈电中性是由于正负电荷相等；摩擦起电、接触起电和感应起电都是发生了电荷的转移。3．【答案】B【解析】【解答】A.不计空气阻力，高尔夫球仅在重力作用下运动，所以机械能守恒，A不符合题意；

B.高尔夫球做斜上抛运动，速度先变小后变大，B符合题意；

C.高尔夫球仅受重力作用，加速度等于重力加速度，保持不变，C不符合题意；

D.速度在竖直方向上的分量大小一直在变化，则受重力的功率一直变化，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】分析高尔夫球在空中的受力，由机械能守条件分析高尔夫球机械能的变化；由斜抛的运动规律分析球的速度变化；根据牛顿第二定律分析加速度的变化；由功率的公式分析重力的功率。4．【答案】C【解析】【解答】A.等差等势面越密集，表示电场强度越大，可知P点的电场强度大于Q点的电场强度，故带电粒子在P点受到的电场力大于在Q点受到的电场力，由牛顿第二定律可知，带电粒子在P点时的加速度大于在Q点时的加速度，A不符合题意；

BCD.根据曲线运动中物体受到的合力一定指向轨迹内侧和电场力与等势面处处垂直的特点，可知带电粒子所受电场力大致向下。若粒子从P点运动至Q点，电场力做正功，电势能减小，动能增大，则带电粒子在R点时的电势能大于Q点时的电势能；在P点时的动能小于在Q点时的动能。由于粒子电性未知，则电势高低关系不确定，BD不符合题意，C符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据等差等势面的疏密判断出P、Q两点电场强度的大小关系，再由牛顿第二定律得到加速度的大小关系；根据曲线运动中物体受到的合力一定指向轨迹内侧和电场力与等势面处处垂直的特点，判断出粒子受到的电场力的大致方向，得出电场力做功的正负，判断出电势能的变化和动能的变化情况。5．【答案】D【解析】【解答】ABD.钢珠在运动过程中有空气阻力、轨道间摩擦力做功，机械能转化为内能，所以钢珠机械能不守恒，钢珠要回到出发点，则钢珠运动过程除重力、弹力和摩擦力之外，一定还有其它力对钢球做功，为钢珠补充能量，否则钢球不可能回到A点，AB不符合题意，D符合题意；

C.此玩具仅在轨道的最低处B处的下方安装了一个强磁铁吸引钢珠，钢珠靠近磁铁时引力做正功，远离磁铁时引力做负功，不能实现永动，C不符合题意。

故答案为：D。

【分析】钢珠在运动过程中存在能量损失，要使从A点由静止出发的钢珠能再次回到A点，中途必须为钢珠补充能量，没有能量补充的做机械运动的永动机是不可能制成的。6．【答案】C【解析】【解答】对小球从B到C的运动，设运动时间为t，A、C之间的距离为L，则竖直方向上有

2R=12gt2

水平方向有

L=vBt

根据机械能守恒定律可得

12m7．【答案】D【解析】【解答】设物体甲上升的高度为h1，以甲、乙整体为研究对象，由于整体在运动过程中只有重力和系统内弹力做功，所以甲、乙整体的机械能守恒，有

m1gh1=m2gh

由几何关系得

(h8．【答案】C【解析】【解答】D.由题意可知，点电荷a、b、c、d为等量同种电荷，点电荷的电荷周围的电场分布可知，四个点电荷在甲、乙位置处产生的场强大小相等，方向相反，D不符合题意；

AB.由题意可知，小球甲、乙恰好静止，即甲、乙所受合力均为零。设甲、乙之间的库仑力大小为F，若甲、乙为同种电荷，则甲、乙受到的电场力和彼此间的库仑力均大小相等，方向相反，即甲、乙受到的电场力和库仑力的合力等大反向，不可能都能和重力平衡，即甲、乙一定为异种电荷，甲、乙之间的静电力一定是吸引力，故AB不符合题意；

C.由A选项分析可知，甲、乙一定为异种电荷，则受到的电场力相同，库仑力等大反向，则甲、乙受到的电场力和库仑力的合力大小一定不相同，则与之平衡的重力一定不同，即甲、乙的质量一定不同，故C符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据点电荷的电场分布特点和电场的叠加原理，分析M、N两处电场强度大小和方向的关系；假设甲、乙两球为同种电荷，分析两球受力，由共点力平衡条件判断假设是否成立，从而得出两球的电性关系；根据两球受到的电场力和相互之间的库仑力的合力的关系，分析两球的质量关系。9．【答案】B【解析】【解答】A.保持S闭合，则上移极板M时，极板电压不变，根据

E=Ud

可知，板间场强减小，微粒受到的电场力减小，微粒向下运动，A不符合题意；

B.保持S闭合，则上移极板N时，极板电压不变，根据

E=Ud

可知，板间场强增大，微粒受到的电场力增大，微粒向上运动，B符合题意；

CD.充电后将S断开，上移极板M或上移极板N时，极板电量不变，根据

E=Ud=QCd=10．【答案】C【解析】【解答】设原来半径为R的整个均匀带电球体的电荷量为Q，由于均匀带电，可知被挖的球形空腔部分的电荷量为Q可知以OB为直径在球内挖一球形空腔后，A、C两点的电场强度等于整个均匀带电球体在A、C两点的电场强度减去被挖的球形在A、C两点的电场强度，则有EE可得EC符合题意，ABD不符合题意；故答案为：C。

【分析】根据点电荷周围的场强表达式以及割补法计算A，C两点的电场强度。11．【答案】D【解析】【解答】A.根据电场线从正电荷出发到负电荷终止且沿电场线电势降低可知，两个点电荷一定都是正电荷，A不符合题意；

B.根据φ-x图像的斜率表示电场强度可知，在x=0电场强度为零，有

kq1x02=q2(2x0)2

解得

q1:q2=1:4

B不符合题意；

C.由图可知，a点电势大于b两点电势，故质子a点由静止释放到达b点，电场力做功

Wab=12．【答案】C【解析】【解答】当汽车以v1=20m/s的速度匀速行驶时，设汽车受到的空气阻力的表达式为

f=kv

则由受力平衡可得，汽车受到的牵引力大小为

F1=2kv1+kv1

此时汽车的功率

P1=F1v1

当汽车以

v13．【答案】D【解析】【解答】AB.由动能定理可知，Ek-x图像的斜率的绝对值表示合外力的大小，则可知，在0~3m的过程中，货物所受的合力逐渐减小，3m～5m的过程中，所受的合力逐渐增大，AB不符合题意；

C.根据图乙可知，在0～3m的过程中，动能逐渐增大，而随着板车沿着斜面向上运动，货物的势能也逐渐增大，由此可知，在0～3m的过程中，货物的机械能始终增大，C不符合题意；

D.取x=0处为零势能面，在x=5m处货物的重力势能

Ep=mgxsin10°=10×10×5×0.17J=85J

做出重力势能随位移变化的图像如图所示：

14．【答案】A,B,D【解析】【解答】A.将电场强度沿x轴和y轴分解，根据匀强电场中电场强度与电势差的关系式

E=Ud

可得，x轴方向

Ex=Ucadca=φc-φadca=1V/cm

沿y轴方向

Ey=Ucbdcb=φc-φbdcb=1V/cm

则合场强

E=15．【答案】A,D【解析】【解答】AB.对滑块从静止释放到到达斜面底端的过程，根据动能定理可得

∆Ek=WG+W电+Wf=11J

其中重力做功为

WG=mgLsin30°=10J

电场力做功为

W电=qELcos30°=3J

可得摩擦力做功为

Wf16．【答案】（1）dt；（2）mgh−【解析】【解答】（1）因为挡光片挡光时间很短，所以可以用平均速度代替瞬时速度，故挡光片通过光电门时速度为

v=dt

此时转盘角速度为

ω=vR=dRt

17．【答案】（1）1.00；1.07（2）不合理【解析】【解答】（1）相邻两点之间的时间间隔为

T=1f=0.02s

根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，可得打C点时重锤的瞬时速度为vC=xBD2T=(26.00-18.00)×10-22×0.02m/s=2.00m/s

在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为

∆E18．【答案】（1）解：小球处于平衡状态，则绳拉力为F=（2）解：根据tan两板间电势差为U=（3）解：剪断绝缘细线后，小球在水平方向上的加速度为a=又d得t=【解析】【分析】（1）分析小球受力，由共点力平衡条件求出绳子上的拉力大小；

（2）由共点力平衡条件求出电场力，再结合匀强电场中电势差与电场强度的关系，求解两板间的电势差。

（3）剪断细线后，小球在水平方向受到电场力的作用，利用牛顿第二定律及运动学位移时间公式求解。19．【答案】（1）解：小滑块刚开始运动时，根据牛顿第二定律可得mg解得加速度大小为a=g（2）解：要使小滑块恰能过圆弧形轨道最高点E，在E点有mg−qE=m可得v设小滑块释放点A与B点的高度差为h，从A点到E点过程，根据动能定理可得mgh=解得h=（3）解：小滑块从D到E的过程中，电势能的变化量为Δ小滑块从C到E的过程中，根据动能定理可得−mg⋅2R+qE⋅2R=解得v在最低点C时，根据牛顿第二定律可得N−mg+qE=m解得N=3mg根据牛顿第三定律可得，小滑块在最低点C时对轨道的压力大小为3mg，方向竖直向下。【解析】【分析】（1）分析小滑块刚开始运动时的受力，由牛顿第二定律求解加速度大小；

（2）分析小滑块在E点的受力，由牛顿第二定律求出小滑块恰好通过E点时的速度，再由动能定理分析小滑块从A点到E点的运动过程，求出小滑块释放点A与B点的高度差；

（3）由动能定理求出小滑块从D运动到E电场力做的功，得出电势能的变化量；对小滑块从C到E的过程，由动能定理求出小滑块到达C点时的速度，再分析小滑块在C点的受力，由牛顿第二定律和第三定律求出小滑块在最低点C时对轨道的压力。20．【答案】（1）解：当木板静止时，对木板受力分析，由力的平衡有k解得弹簧的劲度系数k=（2）解：木板从被释放至Q端到C点，设弹簧弹力做功为W，