山东省德州市2021-2022学年高一下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2022-08-03 类型：期末考试

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一、单选题

1. 下列物理量的单位与J/C等价的是（）

A、电势差 B、电势能 C、电场力 D、电场强度

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2. 关于静电场，下列说法中正确的是（）

A、元电荷实际上是指电子和质子本身 B、在匀强电场中，电势降低的方向一定就是电场线的方向 C、在电场中移动电荷，若电场力对该电荷做负功，则该电荷的电势能一定增加 D、由真空中点电荷的电场强度公式 $E = k \frac{Q}{r^{2}}$ 可知，当r趋近于0时， $E$ 将无穷大

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3. 如图所示，在德州市的某十字路口，设置有右转弯专用车道。现有一辆汽车正在水平右转弯车道上行驶，其运动可视作圆周运动，行驶过程中车辆未发生打滑。司机和副驾驶座上的乘客始终与汽车保持相对静止。当汽车在水平的右转弯车道上减速行驶时，下列说法正确的是（）

A、司机和乘客具有相同的线速度 B、汽车所受的合力一定指向圆心 C、汽车对乘客的作用力小于汽车对司机的作用力 D、汽车对乘客的作用力大于乘客所受的重力

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4. 2022年6月5日17时42分，神舟十四号载人飞船与天和核心舱径向端口成功对接。对接后的组合体绕地球做匀速圆周运动，其轨道离地面高度为地球半径的 $\frac{1}{16}$ 。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A、神舟十四号与天和核心舱对接时，要先变轨到达核心舱所在的轨道，再加速追上核心舱进行对接 B、组合体的向心加速度大于g C、组合体的线速度小于地球赤道上物体的线速度 D、组合体运行的周期为 $T = \frac{17 π}{32} \sqrt{\frac{17 R}{g}}$

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5. 2022年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示（截取其中一部分），虚线为等势面，相邻等势面间的电势差相等，一电子仅在电场力作用下运动的轨迹如图中实线所示，a、b是轨迹上的两点，则（）

A、a点的电场强度大于b点的电场强度 B、电子在a点的动能大于在b点的动能 C、电子在a点的电势能大于在b点的电势能 D、a点的电势高于b点的电势

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6. 如图所示，一质量为m的小滑块（可视为质点）从斜面上的P点由静止下滑，在水平面上滑行，至Q点停止运动。已知P点离水平面高度为h，小滑块经过斜面与水平面连接处时无机械能损失，重力加速度为g。为使小滑块由Q点静止出发沿原路返回到达P点，需对小滑块施加一个始终与运动方向相同的拉力，则拉力至少对小滑块做功（）

A、mgh B、2mgh C、2.5mgh D、3mgh

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7. 如图所示，长方体AB边长为2L， $B C = C G = L$ ，在其顶点C、F处固定电荷量分别为 $- q$ 、+2q的点电荷。已知静电力常量为k。下列说法正确的是（）

A、B，G两顶点处电场强度相同 B、顶点B处电场强度大小为 $\frac{\sqrt{2} k q}{L^{2}}$ C、A，E两顶点处电势关系为 $φ_{E} > φ_{A}$ D、一带负电的试探电荷在E点的电势能比在D点的电势能大

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8. 如图所示，空间中存在与水平方向成 $45 °$ 角斜向右上方的匀强电场，电场强度为 $E$ ，在电场中的 $P$ 点有一个质量为 $m$ ，电荷量为 $q$ 的带正电的小球。已知电场强度 $E = \frac{\sqrt{2} m g}{q}$ ，其中 $g$ 为重力加速度，忽略空气阻力，下列对小球运动情况分析正确的是（）

A、若小球从静止释放，小球将做曲线运动 B、若小球以某一速度竖直向下抛出，小球的动能一直增加 C、若小球以某一速度竖直向上抛出，小球电势能先减小后增大 D、若小球初速度方向与电场线方向相同，最终小球可能竖直向下做直线运动

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二、多选题

9. 在高空运行的同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其它在轨卫星，节省轨道资源。2022年1月22日，我国实践21号卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的北斗二号G2卫星后，成功将其送入“墓地轨道”。如图所示，已知同步轨道和“墓地轨道”的轨道半径分别为 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ ，转移轨道与同步轨道、“墓地轨道”分别相切于 $P$ 、 $Q$ 点，地球自转周期为 $T_{0}$ ，万有引力常量为 $G$ 。则（）

A、由以上数据可求得地球的质量为 $\frac{4 π^{2} R_{1}^{3}}{G T_{0}^{2}}$ B、由以上数据可求得地球的质量为 $\frac{4 π^{2} R_{2}^{3}}{G T_{0}^{2}}$ C、北斗二号G2卫星沿转移轨道运行的周期为 $\frac{T_{0}}{2} \sqrt{\frac{{(R_{1} + R_{2})}^{3}}{2 R_{1}^{3}}}$ D、北斗二号G2卫星沿转移轨道运行的周期为 $T_{0} \sqrt{\frac{{(R_{1} + R_{2})}^{3}}{2 R_{1}^{3}}}$

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10. 如图所示， $P B$ 为固定的粗糙水平轨道， $B C$ 为竖直面内圆心为O、半径为 $R = 0.8 m$ 的四分之一固定光滑圆弧轨道， $P B$ 与 $B C$ 相切于 $B$ 点， $P B$ 左侧水平固定一轻弹簧。现将一质量为 $0.2 k g$ 的小物块（可视为质点）压缩弹簧至 $A$ 点后由静止释放。小物块在 $A$ 、 $B$ 之间与弹簧脱离，继续沿轨道运动，其运动轨迹的最高点 $M$ 与圆弧轨道末端 $C$ 点之间的距离为 $R$ 。已知小物块与水平面之间的动摩擦因数为0.25， $A$ 、 $B$ 之间的距离为 $2 R$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ，忽略空气阻力。则小物块由 $A$ 点运动至 $M$ 点的过程中，下列说法正确的是（）

A、当弹簧恢复原长时，小物块的速度最大 B、小物块的机械能先增大，然后减小，最后不变 C、小物块在 $B$ 点速度大小为 $2 \sqrt{2} m / s$ D、小物块位于 $A$ 点时弹簧的弹性势能为4J

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11. 质量为m的小球（可视为质点）用长为L的轻绳悬于P点，某同学用该装置进行了两种情景的操作：Ⅰ．如图甲所示，使小球在水平面内做匀速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为37°，小球的向心加速度大小为 $a_{1}$ ，绳子的拉力大小为 $F_{1}$ ；Ⅱ．如图乙所示，使小球在竖直平面内左右摆动，绳子的最大摆角为37°，当小球摆到最低点时，小球的加速度大小为 $a_{2}$ ，绳子的拉力大小为 $F_{2}$ 。重力加速度为g， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ ，忽略空气阻力，则以下比值正确的是（）

A、 $\frac{a_{1}}{a_{2}} = \frac{15}{8}$ B、 $\frac{a_{1}}{a_{2}} = \frac{10}{3}$ C、 $\frac{F_{1}}{F_{2}} = \frac{28}{25}$ D、 $\frac{F_{1}}{F_{2}} = \frac{25}{28}$

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12. 如图所示，水平传送带在电动机带动下以恒定速率v顺时针运行，某时刻一个质量为m的物块（可视为质点）以初速度 $v_{0} (v_{0} < v)$ 从传送带左端滑上传送带。从物块滑上传送带开始计时， $t_{0}$ 时刻物块与传送带相对静止，已知物块与传送带间的动摩擦因数保持不变，忽略空气阻力。下列说法正确的是（）

A、 $0 - t_{0}$ 时间内，物块所受摩擦力对物体做功的功率越来越大 B、物块被传送的整个过程中，传送带对物块做的功为 $\frac{1}{2} m (v^{2} - v_{0}^{2})$ C、若仅增大物块的初速度 $v_{0}$ （ $v_{0}$ 仍小于v），则物块在加速运动阶段，摩擦力对物块做功的平均功率可能不变 D、物块被传送的整个过程中，因摩擦产生的热量为 $\frac{1}{2} m {(v - v_{0})}^{2}$

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三、实验题

13. 某同学采用落体法做“验证机械能守恒定律”的实验。

(1)、释放纸带前的瞬间，下列四幅图中重物和手的位置合理的是____

A、 B、 C、 D、

(2)、关于实验器材的选择，下列说法合理的是____

A、选取重物时，应选质量大、体积小的物体较好 B、打点计时器可以用干电池供电 C、同样条件下，采用电火花计时器比采用电磁打点计时器纸带所受阻力更小 D、本实验需较精确测量重物质量，所以天平是必备器材

(3)、该同学进行正确的实验操作，选取一条点迹清晰的纸带，如图所示。其中O点为纸带上打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器接50Hz的交流电，在计数点A和B之间、B和C之间各有四个点未画出，重物的质量 $m = 1.00 k g$ ， g取 $9.8 m / s^{2}$ 。
根据以上数据，打B点时重物的重力势能比开始下落时减少了J，这时它的动能是J。（计算结果均保留三位有效数字）。若在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量，则重物下落过程中机械能守恒。

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14. 电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。某实验小组用如图甲所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小，他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。
实验时，根据图甲所示的电路原理图连接好电路， $t = 0$ 时刻把开关K掷向1端，电容器充电完毕后，再把开关K掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的 $I - t$ 图像如图乙所示。

(1)、电容器放电时，流过电阻R的电流方向为；（选填“由a到b”或"由b到a”）

(2)、乙图中，阴影部分的面积 $S_{1}$ $S_{2}$ ；（选填“>”、“<”或“=”）

(3)、图丙为电压恒为8V的电源给电容器充电时作出的电流随时间变化的 $I - t$ 图像，电容器充电完毕后的电荷量为C，电容器的电容为F。（计算结果均保留两位有效数字）

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四、解答题

15. 如图所示，固定的光滑绝缘斜面 $O M$ 倾角为 $θ = 37 °$ ，最高点 $O$ 距地面的高度为 $h = 40 c m$ ，空间中存在水平向右的匀强电场。现有一质量为 $m = 1.6 k g$ 、电量为 $q = 2 \times 1 0^{- 3} C$ 的带正电的小滑块（可视为质点）从 $O$ 点沿斜面匀速下滑，已知重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ 。求：

(1)、匀强电场的电场强度大小 $E$ ；

(2)、最低点 $M$ 与最高点 $O$ 之间的电势差 $U_{M O}$ ；

(3)、若匀速运动的速度为 $v = 0.1 m / s$ ，求小滑块运动到斜面中点时重力的瞬时功率 $P$ 。

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16. 如图所示，轻绳一端固定于O点，绕过轻质光滑的动滑轮和定滑轮，另一端与质量为 $m_{B} = 2 m$ 的物块B相连，动滑轮下方悬挂质量为 $m_{A} = m$ 的物块A，将物块B置于倾角为30°的固定光滑斜面的顶端。已知斜面长为L，与物块B相连接的轻绳始终与斜面平行，悬挂动滑轮的轻绳竖直，两滑轮间竖直距离足够长，空气阻力忽略不计，两物块均可视为质点，重力加速度为g。现由静止释放物块B，求：

(1)、物块B运动至斜面底端时的动能；

(2)、物块B从斜面顶端运动至底端的过程中，克服轻绳拉力做的功。

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17. 如图为北京2022年冬奥会滑雪大跳台的赛道示意图，着陆坡末端是半径为 $R = 60 m$ 的圆弧轨道 $E F$ ，轨道 $E F$ 对应的圆心角为 $θ = 53 °$ 。在某次训练中，质量为 $m = 70 k g$ （含装备）的运动员经助滑道加速后，自起跳点 $C$ 以大小为 $v_{C} = 15 m / s$ 、方向与水平面夹角为 $α = 37 °$ 的速度飞起，完成空中动作后，恰好沿 $E$ 点的切线方向进入圆弧轨道 $E F$ ，接着自由滑行通过最低点 $F$ 后进入水平停止区 $F G$ ，然后做匀减速直线运动直到静止。已知在圆弧轨道的 $F$ 点地面对运动员的支持力为其重力（含装备）的1.8倍，运动员与停止区之间的动摩擦因数 $μ = 0.5$ ， $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ ，忽略运动过程中的空气阻力，运动员视为质点。求：

(1)、运动员沿水平停止区 $F G$ 滑行的距离；

(2)、以停止区平面为参考平面，运动员在 $C$ 点的机械能；

(3)、运动员沿圆弧轨道 $E F$ 运动时克服摩擦力做的功。

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18. 如图所示，在平面直角坐标系 $y$ 轴的左侧有与 $x$ 轴正方向成 $45 °$ 斜向上的匀强电场，电场强度大小为 $E_{1} = 200 N / C$ ；y轴的右侧有与 $x$ 轴正方向成 $45 °$ 斜向下的匀强电场，电场强度大小为 $E_{2} = 600 N / C$ 。一比荷为 $\frac{q}{m} = 2 \times 1 0^{6} C / k g$ 的带正电的粒子从 $x$ 轴 $m$ 负半轴上的 $P$ 点由静止释放， $O P$ 间的距离为 $L = \sqrt{2} c m$ ，粒子经y轴上的 $Q$ 点进入 $y$ 轴右侧的匀强电场区，最后到达 $x$ 轴上的 $N$ 点（图中未标出）。粒子重力忽略不计，

(1)、求粒子经过 $Q$ 点时的速度大小；

(2)、若该过程粒子离 $x$ 轴最远的点为 $M$ （图中未标出），求粒子从 $P$ 点运动到 $M$ 点的时间；

(3)、求 $N$ 点到 $O$ 点的距离。

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