山东省烟台市第二中学2019-2020高一物理下学期期末试题（Word版附答案） 13页

高一期末考试物理试题 一．选择题（1-7 题为单选，8-14 题为多选，每题均为 3 分，选不全得 2 分） 1．如图，一质量为 m，长度为 l 的均匀柔软细绳 PQ 竖直悬挂。用外力将绳的下端 Q 缓慢地 竖直向上拉起至 M 点，M 点与绳的上端 P 相距 l．重力加速度大小为 g。在此过程中，外 力做的功为（ ） A． mgl B． mgl C． mgl D． mgl 2．如图所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球。当整 个装置沿水平面向左减速运动的过程中，关于重球所受各力做功情况的说法中错误是 （ ） A．重力不做功 B．斜面对球的弹力一定做正功 C．挡板对球的弹力可能不做功 D．挡板对球的弹力一定做负功 3．如图，一半径为 R 的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为 m 的质点自轨道端 点 P 由静止开始滑下，滑到最低点 Q 时，对轨道的正压力为 2mg，重力加速度大小为 g。 质点自 P 滑到 Q 的过程中，克服摩擦力所做的功为（ ） A． mgR B． mgR C． mgR D． mgR 4．小球 P 和 Q 用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P 球的质量大于 Q 球的质量，悬挂 P 球的 绳比悬挂 Q 球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示。将两球由静止释放。 在各自轨迹的最低点，（ ） A．P 球的速度一定大于 Q 球的速度 B．P 球的动能一定小于 Q 球的动能 C．P 球所受绳的拉力一定大于 Q 球所受绳的拉力 D．P 球的向心加速度一定小于 Q 球的向心加速度 5．如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下 极板都接地。在两极板间有一个固定在 P 点的点电荷，以 E 表示两板间的电场强度，Ep 表 示点电荷在 P 点的电势能， θ 表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移 动一小段距离至图中虚线位置，则（ ） A． θ 增大，E 增大 B． θ 增大，EP 不变 C． θ 减小，EP 增大 D． θ 减小，E 不变 6．如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力 作用下的运动轨迹，设 M 点和 N 点的电势分别为 φ M、 φ N，粒子在 M 和 N 时加速度大小 分别为 aM、aN，速度大小分别为 vM、vN，电势能分别为 EPM、EPN．下列判断正确的是（ ） A．vM＜vN，aM＜aN B．vM＜vN， φ M＜ φ N C． φ M＜ φ N，EPM＜EPN D．aM＜aN，EPM＜EPN 7．如图所示，匀强电场的电场强度大小为 200V/m，AB 两点间距离为 20cm，AB 连线与电场 夹角为 60°，则 UAB 的值为（ ） A．﹣40V B．﹣20V C．20V D．40V 8．如图所示，细线的一端固定于 O 点，另一端系一小球，在水平拉力 F 作用下，小球以恒定 速率在竖直平面内由 A 点运动到 B 点的过程中（ ） A．小球的机械能保持不变 B．小球受的合力对小球不做功 C．水平拉力 F 的瞬时功率逐渐减小 D．小球克服重力做功的瞬时功率逐渐增大 9．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 2mgH B．动能损失了 mgH C．机械能损失了 mgH D．机械能损失了 10．如图，滑块 a、b 的质量均为 m，a 套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距 h，b 放在地 面上，a、b 通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计摩擦，a、b 可视为质点，重 力加速度大小为 g。则（ ） A．a 落地前，轻杆对 b 一直做正功 B．a 落地时速度大小为 C．a 下落过程中，其加速度大小始终不大于 g D．a 落地前，当 a 的机械能最小时，b 对地面的压力大小为 mg 11．如图所示，在场强大小为 E 的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细线一端拴一个质量为 m、 电荷量为 q 的带负电小球，另一端固定在 O 点。把小球拉到使细线水平的位置 A，然后将 小球由静止释放，小球沿弧线运动到细线与水平成 θ ＝60°的位置 B 时速度为零。以下说 法正确的是（ ） A．小球重力与电场力的关系是 mg＝ Eq B．小球重力与电场力的关系是 Eq＝ mg C．球在 B 点时，细线拉力为 T＝ mg D．球在 B 点时，细线拉力为 T＝2Eq 12．如图所示，真空中 M、N 点处固定有两等量异种点电荷，其连线的中点为 O，实线是连 线的中垂线，A、B、C、D 分别是连线及延长线和中垂线上的点，其中 B、D 分别是 MO 和 ON 的中点，且 AO＝3BO，取无穷远处电势为零，则（ ） A．A 点电势比 B 点电势低 B．B 点和 C 点电场强度方向相同 C．B、O 两点电场强度大小之比为 20：9 D．若把单位正电荷从 O 点移到 D 点，电场力做功为 W，则 D 点电势为 W 13．如图所示，一带电荷量为 q 的带电粒子以一定的初速度由 P 点射入匀强电场，入射方向 与电场线垂直．粒子从 Q 点射出电场时，其速度方向与电场线成 30°角．已知匀强电场的 宽度为 d，P、Q 两点的电势差为 U，不计重力作用，设 P 点的电势为零．则下列说法正确 的是（ ） A．带电粒子在 Q 点的电势能为﹣Uq B．带电粒子带负电 C．此匀强电场的电场强度大小为 E＝ D．此匀强电场的电场强度大小为 E＝ 14．如图所示，在点电荷 Q 产生的电场中，实线 MN 是一条方向未标出的电场线，虚线 AB 是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在 A、B 两点的加速度大小分别为 aA、 aB，电势能分别为 EpA、EpB．下列说法正确的是（ ） A．电子一定从 A 向 B 运动 B．若 aA＞aB，则 Q 靠近 M 端且为正电荷 C．无论 Q 为正电荷还是负电荷一定有 EpA＜EpB D．B 点电势可能高于 A 点电势 三．实验题（共 4 小题，共 18 分） 15．利用图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）已知打点计时器所用电源的频率为 f，重物的质量为 m，当地的重加速度为 g，实验 中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，把打下的第一个点记作 O，在纸带上测量四个连 续的点 A、B、C、D 到 O 点的距离分别为 hA、hB、hC、hD，则重物由 O 点运动到 C 点的 过程中，计算重力势能减少量的表达式为△Ep＝ ，计算动能增加量的表达式为△Ek ＝ 。 （2）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量 动能的增加量（选填“大于”、 “小于”或“等于”），原因是 。 （3）小红利用公式 vC＝ 计算重物的速度 vc，由此计算重物增加的动能△Ek＝ mvC2，然后计算此过程中重物减小的重力势能△EP，则结果应当是△EP （选填 “＞”、“＜”或“＝”）△Ek。 16．某实验小组用如图甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功。实验时，木块在重物 牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右做匀减速运动。图乙是重物落地后打点计时 器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，相邻的两计数点之间还有 4 个点（图中未标出）， 计数点间的距离如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为 50Hz。 （1）可以判断纸带的 （填“左端”或“右端”）与木块连接。根据纸带提供的数据 可计算出打点计时器在打下 A 点、B 点时木块的速度 vA、vB，其中 vA＝ m/s。（结 果保留两位有效数字） （2）要测量在 AB 段木板对木块的摩擦力所做的功 WAB，还应测量的物理量是 。 （填入物理量前的字母） A．木板的长度 l B．木块的质量 m1 C．木板的质量 m2 D．重物的质量 m3 E．木块运动的时间 t F．AB 段的距离 xAB （3）在 AB 段木板对木块的摩擦力所做的功的表达式 WAB＝ 。（用 vA、vB 和第（2） 问中测得的物理量的符号表示） 17．某同学用如图甲所示的电路测量一个电容器的电容，图中 R 为 20k Ω 的电阻，电源电动势 为 6.0V，内阻可不计。 ① 实验时先将开关 S 接 1，经过一段时间后，当电流表示数为 μ A 时表示电容器极 板间电压最大。 ② 将开关 S 接 2，将传感器连接在计算机上，经处理后画出电容器放电的 i﹣t 图象，如图 乙所示。由图象可知，图象与两坐标轴所围的面积表示电容器放出的电荷量。试根据 i﹣t 图象，求该电容器所放出的电荷量 q＝ C；该电容器的电容 c＝ μ F．（计算 结果保留两位有效数字）。 18．如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静 电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 （1）使电容器带电后与电源断开 ① 上移左极板，可观察到静电计指针偏转角 （选填变大，变小或不变）； ② 将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角 （选填变大，变小或不变）； ③ 两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角 （选填变大，变小或不变）。 （2）下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有 A．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 C．静电计可以用电压表替代 D．静电计可以用电流表替代。 四．计算题（共 4 小题） 19（10）．如图所示，水平面与竖直面内半径为 R 的半圆形轨道在 B 点相切．一个质量为 m 的物体将弹簧压缩至离 B 点 3R 的 A 处由静止释放，物体沿水平面向右滑动，一段时间后 脱离弹簧，经 B 点进入半圆轨道时对轨道的压力为 8mg，之后沿圆形轨道通过高点 C 时速 度为 ．物体与水平面间动摩擦因数为 0.5，不计空气阻力．求： （1）经 B 点时物体的向心力大小； （2）离开 C 点后物体运动的位移； （3）弹簧的弹力对物体所做的功． 20（10）．如图所示，离子发生器发射一束质量为 m，电荷量为+q 的离子，从静止经 PQ 两板 间的加速电压加速后，以初速度 v0 再从 a 点沿 ab 方向进入一匀强电场区域，abcd 所围成 的正方形区域是该匀强电场的边界，已知正方形的边长为 L，匀强电场的方向与 ad 边平行 且由 a 指向 d． （1）求加速电压 U0； （2）若离子恰从 c 点飞离电场，求 ac 两点间的电势差 Uac； （3）若离子从 abcd 边界上某点飞出时的动能为 mv02，求此时匀强电场的场强大小 E． 21（10）．如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为 C，极板间的距离为 d，上板 正中有一小孔。质量为 m、电荷量为+q 的小球从小孔正上方高 h 处由静止开始下落，穿过 小孔到达下极板处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加 速度为 g）。求： （1）小球到达小孔处的速度； （2）极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量； （3）小球从开始下落运动到下极板处的时间。 22（10）．如图所示，BCDG 是光滑绝缘的 圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为 R，下 端与水平绝缘轨道在 B 点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为 m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为 mg，滑 块与水平轨道间的动摩擦因数为 0.5，重力加速度为 g。 （1）若滑块从水平轨道上距离 B 点 s＝3R 的 A 点由静止释放，滑块到达与圆心 O 等高的 C 点时速度为多大？ （2）在（1）的情况下，求滑块到达 C 点时受到轨道的作用力大小； （3）改变 s 的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从 G 点飞出轨道，求滑块在圆轨道上 滑行过程中的最小速度大小。 高一物理期末考试题答案 一． 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 A C C C D D C BD AC BD BC BC AC AC 二．实验题（共 4 小题） 15． （1）mghC； ；（2）大于；重物与纸带克服空气与摩擦阻力做功，导致 少部分重力势能转化为内能；（3）＝。 16．（1）右端，0.72；（2）B；（3） 。 17．： ① 0； ② 9.0×10﹣10；1.5×10﹣4 18．：（1）变大，变小，变小 （2）A。 三．计算题（共 3 小题） 19．解：（1）物块对轨道的压力 F1，轨道对物体的支持力 F2，由牛顿第三定律知： F1＝F2 对物块在 B 点受力分析，由向心力公式和牛顿第二定律得： F 向心力＝F2﹣mg＝7mg （2）离开 C 点后物体做平抛运动： 竖直方向：y＝2R＝ 水平方向：vC＝ x＝vCt＝2R 总位移 x 位＝ ＝2 R，方向与水平面成 45°的角斜向左下方． （3）物体从 A 到 B 过程中： Wf＝ μ mgxAB＝1.5mgR 对物块在 B 点受力分析： F 向心力＝m 物块在 B 点动能 EkB＝ m ＝3.5mgR 设弹簧的弹力对物体所做的功为 WF，物块从 A 到 B 用动能定理： WF﹣Wf＝ m ﹣0 WF＝5mgR 答：（1）经 B 点时物体的向心力大小为 7mg； （2）离开 C 点后物体运动的位移大小为 2 R，方向与水平面成 45°的角斜向左下方； （3）弹簧的弹力对物体所做的功为 5mgR． 20．解：（1）对直线加速过程，根据动能定理，有： 解得： （2）设此时场强大小为 EC，则： ab 方向，有：L＝v0t ad 方向，有：L＝ 又 Uac＝Edac＝EL， 解得：Uac＝ （3）根据 Ek＝m 可知，离子射出电场时的速度 v＝ v0，方向与 ab 所在直线的夹角为 45°，即 vx＝vy，根据 x＝vxt，v＝ 可得 x＝2y，则离子应该从 bc 边上的某点飞出． ab 方向，有：L＝v0t ad 方向，有：y＝ 解得：y＝ 根据动能定理，有： Eqy＝m ﹣ 解得：E＝ 答：（1）加速电压 U0 为 ； （2）ac 两点间的电势差 Uac 为 ； （3）此时匀强电场的场强大小 E 为 ． 21． 解：（1）由 v2＝2gh 解得： （2）对从释放到到达下极板处过程运用动能定理列式，有： mg（h+d）﹣qEd＝0 得 电容器两极板间的电压为：U＝Ed 电容器所带电荷量 Q＝CU 得 （3）加速过程： mgt1＝mv… ③减速过程，有： （mg﹣qE）t2＝0﹣mv… ④t＝t1+t2… ⑤联立 ①②③④⑤ 解得： t＝ 答：（1）小球到达小孔处的速度为 ； （2）极板间电场强度大小为 ，电容器所带电荷量为 ； （3）小球从开始下落运动到下极板处的时间为 。 22． 解：（1）设滑块到达 C 点时的速度为 v， 从 A 到 C 过程，由动能定理得：qE•（s+R）﹣ μ mg•s﹣mgR＝ 由题，qE＝ mg， μ ＝0.5，s＝3R 代入解得，vC＝ （2）滑块到达 C 点时，由电场力和轨道作用力的合力提供向心力，则有 N﹣qE＝m 解得，N＝ mg （3）重力和电场力的合力的大小为 F＝ ＝ 设方向与竖直方向的夹角为 α ，则 tan α ＝ ＝ ，得 α ＝37° 滑块恰好由 F 提供向心力时，在圆轨道上滑行过程中速度最小，此时滑块到达 DG 间 F 点， 相当于“最高点”，滑块与 O 连线和竖直方向的夹角为 37°，设最小速度为 v， F＝m 解得，v＝ 答： （1）若滑块从水平轨道上距离 B 点 s＝3R 的 A 点由静止释放，滑块到达与圆心 O 等高的 C 点时速度为 。 （2）在（1）的情况下，滑块到达 C 点时受到轨道的作用力大小是 mg； （3）改变 s 的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从 G 点飞出轨道，滑块在圆轨道上滑 行过程中的最小速度大小是 。