新泰中学2021级高一下学期期中考试----物理试题考试范围：圆周运动、万有引力与宇宙航行、机械能守恒定律、静电场及其应用注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）一、单项选择题（本题共8个小题，每小题4分，共32分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。）1．如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能EK与水平位x关系的图象是（ ）A．B．C．D．2．如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm．小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线．设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则（ ）A．a、b的电荷同号，B．a、b的电荷异号，C．a、b的电荷同号，D．a、b的电荷异号，
3．如图所示，斜面体静置于粗糙水平地面上，滑块a通过轻绳穿过固定光滑圆环与小球b相连，绳与斜面平行，b在水平面内做匀速圆周运动。由于阻力影响，b的线速度缓慢减小，滑块a始终保持静止。则下列说法中正确的是（ ）A．绳对小球b的拉力缓慢变大B．斜面体对地面的压力缓慢变大C．斜面体对滑块a的摩擦力缓慢减小D．斜面体对地面的摩擦力缓慢变大4．如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动．连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动，连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动．已知OB杆长为L，绕O点做逆时针方向匀速转动的角速度为ω，当连杆AB与水平方向夹角为α，AB杆与OB杆的夹角为β时，滑块的水平速度大小为( )A．B．C．D．5．假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常数为G，则地球的密度为（ ）A．B．C．D．6．一宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面，做如下实验：用不可伸长的轻绳拴一质量为m的小球，上端固定在O点，如图甲所示，在最低点给小球某一初速度，使其绕O点的竖直面内做圆周运动，测得绳的拉力F大小随时间t的变化规律如图乙所示．F1＝7F2，设R、m、引力常量G以及F1为已知量，忽略各种阻力．以下说法正确的是A．该星球表面的重力加速度为B．卫星绕该星球的第一宇宙速度为C．星球的密度为D．小球过最高点的最小速度为0
7．如下图所示，白色传送带A、B两端距离L=24m，以速度v0=8m/s逆时针匀速转动，并且传送带与水平面的夹角为θ=30°，现将一质量为m=2kg的煤块轻放在传送带的A端，煤块与传送带间动摩擦因数，取g=10m/s2，则下列叙述正确的是（ ）A．煤块从A端运动到B端所经历时间为3.5sB．煤块从A端运动到B端重力的平均功率为120WC．煤块从A端运动到B端留下的黑色痕迹为4mD．煤块从A端运动到B端因摩擦产生的热量为24J8．图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为．取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴．设轴上任意点P到O点的的距离为x，P点电场强度的大小为E．下面给出E的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的．你可能不会求解此处的场强E，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断．根据你的判断，E的合理表达式应为A．B．C．D．二、多项选择题（本题共4个小题，每小题5分，共20分。每个小题有多个正确选项，选对得5分，漏选得2.5分，不选或错选得0分。）9．如图所示，M、N为两个等量同号正电荷Q，在其连线的中垂线上任意一点P自由释放一个负点电荷q，不计重力影响，下列关于点电荷q的运动的说法正确的是（ ）A．从P→O的过程中，加速度可能越来越大，速度也越来越大B．从P→O的过程中，加速度可能越来越小，而速度越来越大C．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达到最大值D．点电荷越过O点后，速度越来越小，而加速度可能越来越大，直到速度为零
10．如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细绳相连的质量均为m的两个物体A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为RA＝r，RB＝2r，与盘间的动摩擦因数μ相同，当圆盘转速缓慢加快到两物体刚好要发生滑动时，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是( )A．此时绳子张力为3μmgB．此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆内C．此时圆盘的角速度为D．此时烧断绳子，A仍相对盘静止，B将做离心运动11．宇宙飞船以周期T绕地球作圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程(宇航员看不见太阳)，如图所示，已知地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看作平行光，飞船上的宇航员在A点测出对地球的张角为ɑ，则以下判断正确的是( )A．飞船绕地球运动的线速度为B．一个天内飞船经历“日全食”的次数为C．飞船每次“日全食”过程的时间为D．飞船周期为12．如图所示，质量为的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，质量为的物体乙用轻绳跨过光滑的定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为，某时刻由静止释放乙（足够高），经过一段时间小球运动到点，两点的连线水平，，且小球在、两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为，，。则（ ）A．弹簧的劲度系数为B．小球位于点时的速度大小为C．物体乙重力的瞬时功率一直增大D．小球甲和物体乙的机械能之和先增大后减小
第II卷（非选择题48分）三、实验题（本题共8个小空。每空2分，共16分。第13题6分，第14题10分。）13．某实验小组想要较精确地测量当地的重力加速度，其实验装置如图甲所示，实验器材有重锤、刻度尺、带滑轮的气垫导轨、气泵、滑块、细线、光电门、光电计时器、遮光条、电源。A为释放重锤前滑块所在的位置，B为光电门，已知遮光条的宽度为d，A、B之间的距离为x，遮光条经过光电门所用的时间为t。（1）除上述实验器材外，还需要的实验器材是______；（2）调节气垫导轨水平，该小组测定多组数据作出图像如图乙所示，实验过程中滑块的质量不变，①②图线对应的重锤质量分别为、，则______（填“大于”“小于”或“等于”）；（3）若滑块（含遮光条）的质量为210g，重锤的质量为40g，实验中测定①图线的斜率为，则g＝______（结果保留三位有效数字）。14．在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示。其中为重锤开始下落时记录的点，各点到点的距离分别是、、、、．当地重力加速度，本实验所用电源的频率。（结果保留三位有效数字）(1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度___m/s，打点计时器打下点D时，重锤下落的速度___m/s。(2)从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能的减少量___J，重锤动能的增加量___J。(3)在误差允许范围内，通过比较____________________就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了。
四、解答题（本题共3个小题，8+9+15=32，共32分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）15．如图所示，光滑水平面上相距为L的A、B两个带电小球，电荷量分别为+Q和-25Q，要引入第三个带电小球C（三小球半径都远小于L），使三个小球都只在电场力相互作用下而处于平衡，求：（1）小球C的具体位置；（2）小球C的电性及电荷量。
16．如图所示，水平长直轨道AB与半径为R=0.8m的光滑竖直圆轨道BC相切于B，BC与半径为r=0.4m的光滑竖直圆轨道CD相切于C，质量m=1kg的小球静止在A点，现用F=18N的水平恒力向右拉小球，在到达AB中点时撤去拉力，小球恰能通过D点．已知小球与水平面的动摩擦因数μ=0.2，取g=10m/s2．求：（1）小球在D点的速度vD大小；（2）小球在B点对圆轨道的压力NB大小；（3）A、B两点间的距离x．
17．某型号汽车的质量为，发动机的额定输出功率为，行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的倍若汽车从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了，速度增大到最大速度后才匀速行驶试求：取汽车的最大行驶速度；汽车匀加速启动阶段结束时的速度；当速度为时，汽车牵引力的瞬时功率；当汽车的速度为时的加速度；汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间t．
新泰中学高一下学期期中考试物理参考答案：1．A【解析】由题意可知设斜面倾角为θ，动摩擦因数为μ，则物块在斜面上下滑距离在水平面投影距离为x，根据动能定理，有整理可得即在斜面上运动时动能与x成线性关系；当小物块在水平面运动时,根据动能定理由即为物块刚下滑到平面上时的动能，则即在水平面运动时物块动能与x也成线性关系。故选A。2．D【解析】根据同种电荷相斥，异种电荷相吸，且小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，可知，a、b的电荷异号，对小球c受力分析，如下图所示因ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm，因此ac⊥bc，那么两力的合成构成矩形，依据相似三角形之比，则有根据库仑定律有，综上所得故D正确，ABC错误。3．B【解析】A．对B球受力分析，设连接B球的绳子与竖直方向夹角为，由牛顿第二定律有，解得
则b的线速度缓慢减小时，连接B球的绳子与竖直方向夹角逐渐减小，设绳子拉力为T，则有B球的绳子与竖直方向夹角逐渐减小时，绳子拉力减小，所以A错误；B．滑块与斜面体看成一个整体，则竖直方向有所以绳子拉力减小，斜面体对地面的压力缓慢变大，则B正确；D．滑块与斜面体看成一个整体，则水平方向有所以绳子拉力减小，斜面体对地面的摩擦力缓慢变小，则D错误；C．对a受力分析，由于开始时a的摩擦力方向不知，所以斜面体对滑块a的摩擦力变化不定，可能增大，也可能减小，则C错误；故选B。4．D【详解】设滑块的水平速度大小为v，A点的速度的方向沿水平方向，如图将A点的速度分根据运动的合成与分解可知，沿杆方向的分速度：vA分=vcosα，B点做圆周运动，实际速度是圆周运动的线速度，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆方向的分速度，如图设B的线速度为v′则：vB分=v′⋅cosθ=v′cos(90∘−β)=v′sinβ，v′=ωL又二者沿杆方向的分速度是相等的，即：vA分=vB分联立可得：v=.故D正确，5．B【解析】试题分析：由万有引力定律可知：，在地球的赤道上：，地球的质量：，联立三式可得:，选项B正确；
6．C【解析】设砝码在最低点时细线的拉力为F1，速度为v1，则 ①设砝码在最高点细线的拉力为F2，速度为v2，则 ②由机械能守恒定律得③由①、②、③解得 ④F1=7F2，所以该星球表面的重力加速度为．故A错误．根据万有引力提供向心力得：卫星绕该星球的第一宇宙速度为，故B错误．在星球表面，万有引力近似等于重力⑤由④、⑤解得,星球的密度：，选项C正确；小球在最高点受重力和绳子拉力，根据牛顿运动定律得：所以小球在最高点的最小速．故D错误．故选C．7．C【解析】A．煤块放在传送带后受到沿斜面向下的滑动摩擦力作用，一定先向下做匀加速直线运动．设经过时间t1，煤块的速度与传送带相同，匀加速运动的加速度大小为a1，则根据牛顿第二定律可得：m/s2又由得此过程通过的位移大小为又由于故煤块速度大小等于传送带速度大小后，继续匀加速向下运动，受到的滑动摩擦力沿斜面向上．设煤块接着做匀加速运动的加速度为a2，运动的时间为t2，则
可得由代入数据得故煤块从A到B的运动时间为故A错误。B．煤块从A端运动到B端重力做功为所以煤块从A端运动到B端重力的平均功率为，故B错误。C．煤块在第一段加速过程中位移为，所花时间为，此过程传送带位移为所以煤块在第1s内在传送带上留下痕迹长度为接下来物块速度大于传送带速度，物块下滑20m，所花时间，传送带位移物块在传送带上重复划过故C正确。D．煤块从A端运动到B端因摩擦产生的热量为，故D错。8．B【解析】AC．场强的单位为N/C，k为静电力常量，单位为Nm2/C2，为单位面积的带电量，单位为C/m2，则表达式的单位即为N/C，故各表达式中其它部分应无单位，可知AC错误；BD．当x=0时，此时要求的场强为O点的场强，由对称性可知，当x→∞时E→0，而D项中E→，故B正确，D错误．9．BCD【解析】AB．点电荷在从P→O的过程中，所受的电场力反向竖直向下，做加速运动，所以速度越来越大，因为从O点向上到无穷远，电场强度先增大后减小，从P→O的过程中，电场强度大小变化可能越来越小，也可能先增大再减小，加速度的变化也是如此，故A错，B正确；C．点电荷运动到O点时，所受的电场力为零，加速度为零，然后向下做减速运动，所以O点的速度达到最大值，故C正确；D．根据电场线的对称性可知，越过O点后，负电荷做减速运动，加速度可能越来越大，也可能先增大后减小，故D正确。故选BCD。
10．AC【解析】两物体A和B随着圆盘转动时，合外力提供向心力，则F＝mω2r，B的半径比A的半径大，所以B所需向心力大，细绳拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B的静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，有相对圆盘沿半径指向圆内的运动趋势，根据牛顿第二定律得：FT－μmg＝mω2r，FT＋μmg＝mω2·2r，解得：FT＝3μmg，，故A、C正确，B错误．烧断细绳瞬间A物体所需的向心力为2μmg，此时烧断细绳，A的最大静摩擦力不足以提供向心力，则A做离心运动，故D错误．11．AD【解析】飞船绕地球匀速圆周运动，线速度为；又由几何关系知 ，解得：，故A正确；地球自转一圈时间为T0，飞船绕地球一圈时间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，得一天内飞船经历“日全食”的次数为， 故B错误；由几何关系，飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过α角所需的时间为：，故C错误．万有引力提供向心力则：得：，故D正确.12．ABD【解析】A．P、两点处弹簧弹力的大小相等，则由胡克定律可知点的压缩量等于点的伸长量，由几何关系知则小球位于点时弹簧的压缩量为对点的小球由力的平衡条件可知解得选项A正确；B．当小球运动到点时，假设小球甲的速度为，此时小球甲的速度与绳子OQ垂直，所以物体乙的速度为零，又小球、物体和弹簧组成的系统机械能守恒，则由机械能守恒定律得
解得选项B正确；D．由于小球在、两点处时弹簧弹力的大小相等，即小球在、两点处时弹簧的弹性势能相等，则小球由到的过程，弹簧的弹性势能先减小后增大，由能量守恒定律可知，小球甲和物体乙的机械能之和先增大后减小，选项D正确；C．由于小球在和点处，物体乙的速度都为零，在其他过程中，物体乙的速度不是零，则可知物体乙重力的瞬时功率先增大后减小，选项C错误。故选ABD。13． 天平 大于 9.75【解析】（1）[1]除题述实验器材外，还需要天平测量重锤的质量和滑块（含遮光条）的质量，所以还需要的实验器材是天平。（2）[2]根据系统机械能守恒有整理得可知重锤质量越大，则图线的斜率越大，由图乙可知大于。（3）[3]由可得斜率则代入数据解得14．0.978 ，1.36 ，0.230 ，0.223 重力势能的减小量和动能的增加量（或ΔEP、ΔEK）【解析】［1］因为电源频率，所以，点的速度等于段的平均速度：
［2］点的速度等于段的平均速度：(2)［3］从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量：［4］动能的增加量：(3)［5］在误差允许的范围内，通过比较重力势能的减小量和动能的增加量就可以验证重锤下落过程中的机械能守恒。15．（1）距C点；（2）【解析】（1）要使小球C受到大小相等、方向相反的作用力，C必须放在A的左侧，设C与A之间的距离为x，C的电荷量为q，对C解得（2）要使小球A能二力平衡，C必须带负电，对A球解得【点睛】三个小球只受静电力而平衡时，三个小球所带的电性一定为“两同夹一异”，且在大小上一定为“两大夹一小”。16．(1) （2）45N (3)2m【解析】（1）小球恰好过最高点D，有： 解得： （2）从B到D，由动能定理： 设小球在B点受到轨道支持力为N，由牛顿定律有： NB=N 联解③④⑤得：N=45N （3）小球从A到B，由动能定理：解得： 故本题答案是：(1) （2）45N (3)2m【点睛】
利用牛顿第二定律求出速度，在利用动能定理求出加速阶段的位移，17．（1）40m/s （2）20m/s （3）2×104W （4）0.25m/s2 （5）55s【解析】（1）当汽车牵引力时，达到最大速度，故 对汽车，匀加速启动阶段，据牛顿第二定律有： 可得匀加速阶段的牵引力故匀加速启动阶段结束时的速度当速度为时，处于匀加速启动阶段，故汽车牵引力的瞬时功率当速度为时，此时汽车功率为，故此时牵引力对汽车，据牛顿第二定律有 可得速度为时的加速度汽车匀加速启动阶段所用时间对汽车，速度从增大到过程，根据动能定理有可得速度从增大到所用时间故汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间
