重庆市巴蜀名校2023-2024学年高一下学期期末物理试题

试卷更新日期：2024-07-11 类型：期末考试

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一、单项选择题（共7个小题，每题3分，共21分）

1. 关于下列四幅图像的说法正确的是（　　）

A、图甲中，毛皮与橡胶棒摩擦起电时，毛皮带正电是因为在摩擦过程中它得到正电荷 B、图乙中，处于静电平衡状态的导体腔内表面有电荷，导体壳壁W内电场强度不为0，导体壳内空腔C电场强度为0 C、图丙中，工作人员在超高压带电作业时，穿绝缘橡胶服比金属丝编制的工作服更安全 D、图丁中，避雷针防止建筑物被雷击的原理是尖端放电

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2. 如图所示，在光滑、绝缘的水平面上的 $x$ 轴上有三个带电小球（可视为点电荷），A点处小球带正电，B点处小球带负电，另外一个带电小球Q在图中未画出。它们在静电力作用下保持静止。则（　　）

A、 $Q$ 一定为负电荷 B、 $Q$ 可能在A、B之间 C、若A球电荷量大于B球电荷量，则Q一定在B球右端 D、Q对B球一定为斥力

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3. 如图所示是一个静电喷雾装置，当连接到高压电源后（左端带负电），在喷嘴与被喷涂物体之间形成了一个强大的电场，图中的虚线为该电场的等势面。带有负电荷的液滴从喷嘴喷出，飞向被喷涂物体。在液滴飞行的某条轨迹上，标记为a、b、c的三个点，其中点b是点a和点c的中间位置。下列说法正确的是（　　）

A、a点的加速度小于c点加速度 B、a点的电势低于c点的电势 C、 $a b$ 两点电势差大小等于bc两点电势差大小 D、从a到 $c$ 的过程中液滴的速度逐渐减小

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4. 在如图所示电路中，蓄电池的电动势 $E = 3 V$ ，内阻 $r = 1 Ω$ ，电阻 $R = 3 Ω$ ，电容 $C = 1 pF$ 的平行板电容器水平放置且下极板接地。一带电油滴位于板间正中央 $P$ 点且恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A、油滴带正电 B、上极板所带电荷量为 $\frac{9}{16} C$ C、若将下极板缓慢上移少许， $P$ 点的电势降低 D、若将上极板缓慢左移少许，油滴将向上移动

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5. 2024年5月3日，长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器在中国文昌航天发射场成功发射，嫦娥六号探测器的发射目的是为了实现世界首次月球背面的采样返回任务。假设嫦娥六号探测器在月球轨道上绕月做匀速圆周运动，探测器的运行周期为 $T$ ，其绕月球运动轨道的半径为 $r$ ，月球的半径为 $R$ ，万有引力常数为 $G$ 。根据这些信息，下列关于嫦娥六号探测器的描述，正确的是（　　）

A、嫦娥六号探测器绕月运动的线速度大小为 $\frac{2 π (R + r)}{T}$ B、月球的密度为 $\frac{3 π}{G T^{2}}$ C、月球表面的重力加速度为 $\frac{4 π^{2} r^{3}}{T^{2} R^{2}}$ D、嫦娥六号探测器需要加速来改变其轨道半径以实现月球着陆

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6. 某实验小组在“测定某金属丝的电阻”的实验中，设计了如下所示的电路图。已知该金属丝的电阻约为 $5 Ω$ ，电源为蓄电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势 $E = 4.5 V$ ，内阻很小。滑动变阻器阻值范围为 $0 \sim 10 Ω$ ，电流表内阻约几欧，电压表内阻约 $20 kΩ$ 。则以下电路图中，哪个电路为本次实验应当采用的最佳电路（　　）

A、 B、 C、 D、

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7. 小巴同学自制了一种可以爬墙的遥控小车，它利用排放车身内部空气的方式，与周围大气产生压力差，从而实现在墙面上的吸附。遥控小车从A点静止出发，沿虚线经过B、C点达到D点，运动到D点时速度大小为3m/s，小车从A点运动到D点的过程中牵引力方向始终与小车运动方向一致。到达D点后小车随即调整速度方向，在发动机提供大小恒定的牵引力下，在 $D$ 点仍以3m/s开始绕O点做半径为1.5m的匀速圆周运动。AB沿竖直方向， $B C$ 与竖直方向夹角 $θ$ 为 $37 °$ ， CD沿水平方向，三段长度均为1m。小车质量为0.5kg，车身内外由大气压形成垂直墙面的压力差恒为25N。运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力 $F_{N}$ 之间关系为 $f = 0.2 F_{N}$ ，方向总与速度方向相反。小车可视为质点，忽略空气阻力，不计转折处的能量损失，重力加速度为 $g = 10 {m/s}^{2}$ ， $sin 37 ° = 0.6$ ， $cos 37 ° = 0.8$ 。以下选项错误的是（　　）

A、小车在AB段向上运动时，小车受到墙壁的阻力做功大小为5J B、小车在BC段受到的墙壁的阻力大小为4.4N C、小车做匀速圆周运动时小车提供的牵引力大小为 $\sqrt{34} N$ D、小车从A经过B、C到D三段直线运动过程中，牵引力做功为24.65J

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二、多项选择题（共3个小题，每题5分，共15分；每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错得0分）

8. 如图所示，电源电动势为 $E$ ，内阻为r， $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 为定值电阻， $R_{3}$ 为滑动变阻器。当 $R_{3}$ 的滑片向左移动时（　　）

A、 $R_{1}$ 两端的电压不变 B、通过 $R_{2}$ 的电流变大 C、电源内阻消耗的功率变大 D、电源的输出功率变小

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9. 如图甲所示，在匀强电场中，虚线为电场线，与 $O x$ 轴成 $θ = 37 °$ 角， $O x$ 轴上有a、b、c三点， $O a = b c = \frac{1}{2} a b = 4 cm$ ， Ox轴上各点的电势 $φ$ 的变化规律如图乙所示。取 $\sin 37 ° = 0.6$ ， $cos 37 ° = 0.8$ 。已知电子电量 $e = 1.60 \times 10^{- 19} C$ ，则以下选项正确的是（　　）

A、电场线的方向为斜右向下 B、若质子从 $O$ 点静止释放，将沿 $x$ 轴做加速运动 C、匀强电场强度的大小为 $600 V/m$ D、电子在 $c$ 点的电势能为 $7.68 \times 10^{- 18} J$

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10. 如图所示，一个圆形的光滑绝缘空心管道固定在竖直面上。过管道的圆心 $O$ 点的水平直径上，在A点处固定一个电荷量大小为 $Q$ 的正电荷，在B点固定一个未知电荷。在这两个点电荷共同产生的电场中，一个可以看作质点，质量为 $m$ ，电荷量大小未知的带电小球，在管道内进行圆周运动。当这个带电小球以特定的速度经过管道的最低点 $C$ 点时，小球恰好与空心管上、下壁均无挤压且无沿切线方向的加速度， $A B$ 间的距离为L， $∠ A B C = ∠ A C B = 30 °$ ， $C O ⊥ O B$ ，静电力常量为 $k$ 。则以下说法正确的是（　　）

A、小球带负电 B、 $B$ 处点电荷为负电荷，电荷量大小为 $\sqrt{3} Q$ C、小球运动到最高点，空心管对小球的作用力大小为 $6 m g$ ，方向竖直向上 D、小球从最低点运动到最高点，电势能减小

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三、实验题（本题共2小题，第11题8分，第12题7分，共15分）

11. 重庆大学科学技术发展研究院发明了一种新型材料，其导电性能是其重要的参数。巴蜀中学的物理实验兴趣小组利用身边的仪器和所学知识，对该新材料的电阻率进行了测量。

(1)、首先用螺旋测微器测新材料元件的直径，示数如图甲所示，其直径 $d =$ mm。

(2)、再用游标卡尺测量该材料元件的长度，示数如图乙所示，其长度 $L =$ cm。

(3)、最后利用多用电表测量该材料元件的电阻：选用欧姆挡“ $\times 10$ ”挡进行测量时，发现多用电表指针的偏转角度过大，因此需重新选择（选填“ $\times 1$ ”或“ $\times 100$ ”）挡，并需重新调零后，再次进行测量，若此时多用电表的指针如图丙所示，则测量结果 $R$ 为 $Ω$ 。

(4)、则该材料电阻率 $ρ =$ （用题中相关字母R，L，d表示）。

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12. 小巴同学想要测量玩具汽车电池的电动势和内阻，他在学校实验室发现了一个电压传感器和一个电阻箱，于是他设计了如图甲所示的电路。实验时他多次改变电阻箱的阻值，记录电阻箱阻值 $R$ ，用电压传感器（可视为理想电表）测得路端电压 $U$ ，并在计算机上显示出如图乙所示的 $\frac{1}{U} - \frac{1}{R}$ 关系图线a，已知图线a的斜率为 $k$ ，截距为 $b$ 。

(1)、小巴通过实验测得玩具汽车的电池电动势为；内阻为。

(2)、小巴想利用这个装置测量出玩具汽车里一个未知电阻器的阻值，他设计了如图丙所示的实验装置，通过实验得到如乙中图线b，图线b的斜率为 $1.5 k$ ，由此可得未知电阻 $R_{x} =$ 。

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四、计算题（本题共4小题，第13题9分，第14题10分，第15题12分，第16题18分，共49分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）

13. 无人机搭载的高清摄像头能够实现空中拍摄，其核心原理是利用直流电源给电动机供电带动旋翼旋转，产生克服重力所需要的升力。现有一质量为5kg的小型无人机从地面沿竖直方向匀速上升，10s内上升高度为16m，此过程电动机的输入功率为100W。已知直流电源供电电压为20V。除电动机线圈生热外，其他能量损失不计，求在此过程中：（重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ）
（1）电动机的输出功率；
（2）电动机的线圈电阻。

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14. 如图所示，有一质量为 $m$ 、电荷量为 $- q$ 的小球（可视为质点）与长为 $L$ 的绝缘轻绳相连，轻绳另一端固定在 $O$ 点，其所在平面存在一与竖直方向夹角为 $α = 45 °$ 的匀强电场，小球静止在与 $O$ 点等高的 $A$ 点。现给静止的小球一个竖直向下的初速度，小球恰好能绕 $O$ 点在竖直平面内做完整的圆周运动，重力加速度 $g$ ，试求：
（1）所加匀强电场的大小和方向；
（2）求小球运动到圆周最低点 $B$ 时的速度。

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15. 如图所示，足够长的水平传送带以速率 $v_{0} = 2 m/s$ 逆时针传动，左端与倾角为 $θ = 37 °$ 、长 $L = 2 m$ 的斜面 $C D$ 平滑相接， $C D$ 之间铺了一层匀质特殊材料，其与滑块间的动摩擦因数可在 $0 \leq μ < 1$ 之间调节。现有质量为 $m = 2 kg$ 的小滑块（视为质点）在传送带右端由静止释放，与传送带共速后进入斜面（小滑块进入斜面后传送带立即停止转动）斜面底部 $D$ 点与光滑地面平滑相连，地面上一根轻弹簧一端固定在 $O$ 点，自然状态下另一端恰好在 $D$ 点。滑块在经过C、D两处时速度大小均不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取 $g = 10 {m/s}^{2}$ ， $sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，不计空气阻力。
（1）求小滑块与传送带之间因摩擦产生的热量；
（2）若设置 $μ = 0$ ，求滑块在运动过程中弹簧的最大弹性势能；
（3）若最终滑块停在 $D$ 点，求 $μ$ 的取值范围。

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16. 如图所示，两片半径均为 $R = 4 cm$ 的相同圆形金属板平行正对放置，板间距为 $d = 4 cm$ 。平行板间加载电压 $U_{0} = 4 V$ （上极板电势高于下极板） $M N$ 为圆心连线，轴线 $O Q$ 过 $M N$ 中点 $P$ 并与 $M N$ 垂直； $O Q$ 在 $Q$ 处垂直平分一长为 $2 R$ 的线段AB，AB平行金属板且在板外。在 $O$ 处有一足够大的荧光屏竖直放置，荧光屏与 $P$ 点距离为 $L = 20 cm$ ，在屏上以 $O$ 为坐标原点建立直角坐标系， $x$ 轴平行 $A B$ 。线段 $A B$ 上均匀分布有粒子源，能沿平行 $Q O$ 方向发射比荷为 $\frac{q}{m} = 1 \times 10^{6} C/kg$ ，速度为 $v = 4 \times 10^{3} m/s$ 的负粒子，忽略金属板的边缘效应以及粒子间的相互作用，粒子重力不计，求：
（1） $A B$ 上 $Q$ 点发出的粒子刚出电场时在竖直方向上偏移量 $y$ ；
（2） $A B$ 上距 $Q$ 点 $\frac{\sqrt{3}}{2} R$ 处的粒子打在屏上的位置与 $x$ 轴的距离；
（3）若 $A B$ 上出射粒子的速率调节为 $\sqrt{15} \times 10^{3} m/s$ ，求打在荧光屏上的粒子占发射源发射粒子总数的百分比 $η$ 。

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