山东省枣庄市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. 下列说法正确的是（）

A、带电小球在任何情况下均可视为点电荷 B、对于两个点电荷之间的库仑力而言，带电荷量较大的点电荷受到的库仑力更大 C、对于两个点电荷之间的库仑力而言，无论它们带电荷量是否相同，它们之间的库仑力总是大小相等 D、保持两个点电荷之间的距离不变，若将它们的带电荷量各减为原来的一半，则它们之间的库仑力也减为原来的一半

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2. 关于重力做功与重力势能变化的关系，下列说法正确的是（）

A、物体除受重力外，只在拉力作用下向上运动，若拉力做的功是10J，则物体重力势能的增加量一定是10J B、物体除受重力外，只在拉力作用下向上匀速运动，若拉力做的功是10J，则物体重力势能的增加量一定是10J C、若重力对物体做的功是 $- 10 J$ ，则物体重力势能的增加量不一定是10J D、若没有摩擦时物体由A点沿直线运动到B点，重力做功是10J，则有摩擦时物体由A点沿曲线运动到B点，重力做的功一定大于10J

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3. 如图所示为一质量为M的球形物体，质量分布均匀，半径为R，在距球心2R处有一质量为m的质点。若在球心与质点的连线上挖去两个半径均为 $\frac{R}{2}$ 的小球两球表面相切。已知引力常量为，则球形物体剩余部分对质点的万有引力的大小为（）

A、 $\frac{7 G M m}{100 R^{2}}$ B、 $\frac{157 G M m}{450 R^{2}}$ C、 $\frac{7 G M m}{36 R^{2}}$ D、 $\frac{157 G M m}{900 R^{2}}$

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4. 如图所示，质量为m的滑块从靠近竖直墙壁的高为h处的a点，由静止开始沿斜面ab滑入水平地面，最终静止在点。斜面与水平地面在b点平滑连接，斜面长度可随b点位置变动调节。已知滑块与斜面及水平地面之间的动摩擦因数均为 $μ$ ，空气阻力不计。设滑块经过b点时的动能为 $E_{k}$ ， c点到竖直墙壁的水平距离为x，则滑块从a到c的运动过程中（）

A、斜面倾角越大， $E_{k}$ 越大 B、斜面倾角越大， $E_{k}$ 越小 C、斜面倾角越大，x越大 D、斜面倾角越大，x越小

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5. 如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点；图中a、b两点的电场强度和电势都相同的是（）

A、甲图：与点电荷等距的a、b两点 B、乙图：两平行板间电场中的a、b两点 C、丙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D、丁图：两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点

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6. 在静电除尘器中有一带电荷量为 $q = - 2.0 \times 1 0^{- 9} C$ 的尘埃，由P点移到Q点，动能增加了 $8.0 \times 1 0^{- 5} J$ ，在这过程中，除静电力做功外，其他力做的功为 $2.0 \times 1 0^{- 5} J$ ，则P、Q两点间的电势差 $U_{P Q}$ 为（）

A、 $- 3.0 \times 1 0^{4} V$ B、 $3.0 \times 1 0^{4} V$ C、 $- 5.0 \times 1 0^{4} V$ D、 $5.0 \times 1 0^{4} V$

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7. 如图所示，在竖直平面内固定三枚钉子a、b、c，三枚钉子构成边长 $d = 10 c m$ 的等边三角形，其中钉子a、b的连线沿，竖直方向。长为 $L = 0.3 m$ 的细线一端固定在钉子a上，另一端系着质量 $m = 200 g$ 的小球，细线拉直与边ab垂直，然后将小球以 $v_{0} = 2.0 m / s$ 的初速度竖直向下抛出，小球可视为质点。不考虑钉子的粗细，取重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ，细线碰到钉子c后，小球经过最高点时，细线拉力大小为（）

A、1.0N B、2.0N C、3.0N D、4.0N

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8. 有一匀强电场，方向平行于 $x 0 y$ 平面，平面内 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 、 $d$ 四点的位置如图所示， $c d$ ， $c b$ 分别垂直于 $x$ 轴、 $y$ 轴，其中 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 三点电势分别为 $2.0 V$ 、 $4.0 V$ 、 $5.0 V$ 。将电荷量为 $q = 2.0 \times 1 0^{- 10} C$ 的正点电荷从 $a$ 点沿 $a b c d$ 路线移动，则下列判断正确的是（）

A、坐标原点O的电势为 $3.5 V$ B、电场强度的大小为 $50 \sqrt{2} V / m$ C、该点电荷在 $d$ 点的电势能为 $10.0 \times 1 0^{- 10} J$ D、该点电荷从 $a$ 点移动到 $d$ 点的过程中，电场力做功为 $- 6.0 \times 1 0^{- 10} J$

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二、多选题

9. 发射北斗导航卫星的过程如图所示，卫星要经过多次变轨，才能准确进入预定轨道。在某卫星发射过程中，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后在Q处由轨道2变轨进入圆轨道3；轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则下列说法正确的是（）

A、要使该卫星从轨道1变轨到轨道2，则应操控卫星在P处减速才行 B、该卫星在轨道3运行时的动能小于在轨道1运行时的动能 C、该卫星在轨道3运行时的动能大于在轨道1运行时的动能 D、该卫星在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上经过Q点的加速度

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10. 如图所示，真空中有两个点电荷 $Q_{1} = + 9.0 \times 1 0^{- 8} C$ 和 $Q_{2} = - 1.0 \times 1 0^{- 8} C$ ，分别固定在 $x$ 坐标轴上，其中 $Q_{1}$ 位于 $x = 0$ 处， $Q_{2}$ 位于 $x = 6 c m$ 处。下列说法正确的是（）

A、 $x$ 坐标轴上（不计无穷远处）电场强度为零的点只有一个 B、 $x$ 坐标轴上（不计无穷远处）电场强度为零的点有两个 C、 $x$ 坐标轴上 $x > 6 c m$ 区域电场强度方向是沿 $x$ 轴负方向 D、 $x$ 坐标轴上 $x < 0$ 区域电场强度方向是沿 $x$ 轴负方向

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11. 如图所示，是某市有轨电车运行的示意图。已知该电车质量为 $M$ ，现由静止出发做匀加速直线运动，经过时间 $t$ ，运行里程为 $L$ ，此时电车的发动机恰好达到额定功率 $P$ ；此后，电车保持发动机额定功率不变做变加速直线运动，最后以速度 $v_{1}$ 匀速运动。已知电车所受的阻力大小恒定。下列说法正确的是（）

A、电车做匀加速直线运动的最大速度大小为 $\frac{2 L}{t^{2}}$ B、电车所受阻力大小为 $\frac{P}{v_{1}}$ C、电车在匀加速直线运动过程中，发动机的牵引力大小为 $\frac{P}{v_{1}} + \frac{2 M L}{t^{2}}$ D、从开始运动到速度为 $v_{1}$ 过程中，发动机做的功为 $\frac{1}{2} M v_{1}^{2} - \frac{P L}{v_{1}}$

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12. 如图所示，一光滑硬直杆固定在水平地面的 $O$ 点，与地面的夹角为 $60 °$ 。套在直杆上的轻弹簧一端固定在 $O$ 点，另一端连接质量为 $0.1 k g$ 的小球，小球也套在直杆上。某时刻，小球从 $P$ 点由静止开始沿直杆下滑，经过 $M$ 点时弹簧恢复原长，此后，小球继续下滑经过 $N$ 点。已知 $P M = M N = 0.15 \sqrt{3} m$ ，弹簧原长为 $0.45 m$ ，取重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。下列说法正确的是（）

A、从 $P$ 点运动到 $N$ 点的过程中，小球的机械能守恒 B、小球经过 $N$ 点时，速度大小为 $3 m / s$ C、小球经过 $N$ 点时，重力的瞬时功率为 $\frac{3 \sqrt{3}}{2} W$ D、小球从 $P$ 点到 $M$ 点的下滑过程中，弹簧弹力的功率先增大后减小

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三、实验题

13. 某同学利用重物自由下落做“验证机械能守恒定律”的实验，装置如图甲所示。

(1)、实验装置图甲中的明显错误为：

(2)、改正装置甲中的错误后，继续做实验，如图乙所示是实验打出的纸带，打点计时器的打点周期为T。选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点，测出它们到打出的第一个点0的距离分别为 $h_{1} ， h_{2} ， h_{3} ， h_{4}$ ；处理所测数据，若能满足关系式 $g h_{3}$ = ，则可验证重物下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量符号表示）。

(3)、某同学计算出各点的瞬时速度v后，作出了 $v^{2} - h$ 图像如图丙所示，则由图像得到的重力加速度 $g =$ m/s（结果保留三位有效数字）。

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14. 在测定电容器电容的实验中，将电容器C、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源（6V）、单刀双掷开关S按图甲所示电路图进行连接。先将开关S掷向1，电源给电容器充电，充电完毕后，将开关S掷向2，电容器放电，直至放电完毕。与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示；由计算机对图乙进行数据处理后得到的“峰值”及图线与时间轴所围“面积”的图像如图丙所示。（结果均保留两位，有效数字）

(1)、充电过程中，流过电阻 $R$ 的电流方向为（填“向上”或“向下”）。

(2)、电容器充电结束时的带电荷量为 $C$ 。

(3)、该电容器的电容为 $F$ 。

(4)、某同学认为，仍利用上述装置，将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端进行实验，也可以测出电容器的电容值。该同学的观点是否正确（填“正确”或“错误”）。

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四、解答题

15. 2019年5月17日23时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星。假设该卫星在距离地球表面高为h处绕地球做匀速圆周运动，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，地球的体积为 $V_{体} = \frac{4}{3} π R^{3}$ ，忽略地球自转。求：

(1)、地球的平均密度ρ；

(2)、该人造卫星绕地球运动的周期T。

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16. 双人滑冰是2022年北京冬奥会比赛项目之一。如图甲所示为某次训练中男运动员以自己为轴拉着女运动员做圆周运动的情形。若女运动员的质量 $m = 48 k g$ ，伸直的手臂与竖直方向的夹角 $θ = 53 °$ ，转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径 $r = 1.2 m$ ，如图乙所示。冰面对女运动员的摩擦力忽略不计，取重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 53 ° = 0.8 ， c o s 53 ° = 0.6$ 。求：

(1)、当女运动员的角速度为 $3 r a d / s$ 时，女运动员对冰面的压力；

(2)、当女运动员刚要离开冰面时，女运动员角速度的大小。

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17. 如图甲所示，某装置中，8个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示，图乙中电压的绝对值为U₀ ，周期为T。在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律依次增加。电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。若已知电子的质量为m、电子电荷量为-e，偏转电场由两块相同的平行金属极板A与B组成，A，B的长度均为L，相距为d，极板间的电压为U₁ ，把两板间的电场看作匀强电场。电子从直线加速器射出后，沿平行于板面的方向自M点射入偏转电场中，最后从两极板之间的N点射出偏转电场。求：

(1)、电子在第8个金属圆筒中运动的速度大小，

(2)、第8个金属圆筒长度是多少；

(3)、电子射出偏转电场时，在垂直于板面方向偏离中心线的距离是多少；

(4)、M，N两点间的电势差U_MN。

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18. 如图所示，水平传送带左端 $A$ 处与竖直面内的光滑曲面平滑连接，右端 $B$ 处与光滑水平面平滑连接，水平面上固定一个竖直挡板，挡板左侧连接一个轻弹簧，弹簧处于自然状态，弹簧左端刚好处在水平面上的 $C$ 点。光滑曲面上的 $O$ 点距离水平传送带的高度差 $h = 1.25 m$ ，传送带长 $L = 0.75 m$ ，以速度 $v = 1.0 m / s$ 顺时针转动。一质量为 $m = 2.0 k g$ 的物块从 $O$ 点由静止释放，已知物块与传送带之间的动摩㧒因数为 $μ = 0.6$ ，取重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ，求：

(1)、物块第一次滑到曲面底端 $A$ 处的速度大小；

(2)、物块第一次到达 $B$ 处的速度大小；

(3)、弹簧获得的最大弹性势能；

(4)、在物块第一次从 $A$ 运动到 $B$ 的过程中，摩擦力对物块做的功 $W_{f}$ 以及系统因摩擦而产生的热量 $Q$ 。

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