铁人中学2021级高一学年下学期期中考试物理试题试题说明：1、本试题满分100分，答题时间90分钟。2、请将答案填写在答题卡上，考试结束后只交答题卡。第Ⅰ卷（选择题共52分）一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分，每小题只有一个选项符合题意。)1.下列描述电场的物理量中哪些与试探电荷有关（）A.电场强度B.电势C.电势能D.电势差2.人类对太阳系中行星运动规律的探索过程中，曾有擅长观测的科学家通过长期观测记录了各行星环绕太阳运动（公转）的大量数据，在此基础上有位擅长数学推理的科学家，认为行星公转轨道应该是椭圆，然后通过数学推理，发现了行星运动三定律，揭示了行星运动的规律，但他却未能找到行星按照这些规律运动的原因，今天的你可以轻而易举的知道这个原因。发现行星运动三定律的这位科学家是（）A.托勒密B.开普勒C.第谷D.哥白尼3.一个孤立的正点电荷的电场线和等势面分布如图所示。实线表示电场线，虚线是以点电荷为圆心的同心圆，a、b是其中的两个点，则（ ）A.正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能B.b点电势高于a点电势C.a、b两点电场强度的方向相同D.将一正电荷从b点移到a点电场力做负功4.如图所示，质量为mA的物块A置于倾角为30°的固定光滑斜面上，物块A上连接的轻绳跨过两个定滑轮后与质量为mB的物块B相连，连接A的绳子开始时与水平方向的夹角也为30°。现将物块A、B同时由静止释放，物块A始终没有离开斜面，物块B未与斜面及滑轮碰撞，不计滑轮的质量和摩擦，在物块A沿斜面下滑到速度最大的过程中（）A.物块A的机械能守恒B.绳子与斜面垂直时物块B的机械能最大C.绳子对B的拉力一直做正功D.物块A、B组成的系统机械能一定守恒5.2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测器开启了环绕火星之旅。假设“天问一号”探测器在绕火星轨道上做圆周运动时距火星表面的高度为h，绕行周期为T1，火星的半径为R1；“天问一号”在地球的近地轨道上做圆周运动时的周期为T0，地球的半径为R0。则可计算出火星与地球的质量之比为（）\nA.B.C.D.6.电荷量为的点电荷和接地金属板附近的电场线分布如图所示，点电荷与金属板相距为，图中点到金属板和点电荷间的距离均为。已知点的电场强度为，则金属板上感应电荷在点处产生的电场强度的大小为（）A.B.C.D.7.如图所示，a、b两小球通过轻质细线连接跨在光滑轻质定滑轮（视为质点）。开始时，a球放在水平地面上，连接b球的细线伸直并水平。现由静止释放b球，当连接b球的细线摆到竖直位置时，a球对地面的压力恰好为零，则a、b两球的质量之比为（）A.3∶1B.2∶1C.3∶2D.1∶18.空中轨道列车（简称空轨）是一种悬挂式单轨交通系统，具有建设成本低、工程建设快、占地面积小、环保低噪节能、适应复杂地形等优点。如图所示，假定空轨的质量为M，在平直轨道从静止开始匀加速直线行驶，经过时间前进距离，发动机输出功率恰好达到额定功率P，空轨运行过程中所受阻力恒定，下列说法正确的是（）A.匀加速行驶过程中，空轨牵引力恒为B.匀加速行驶过程中，空轨发动机所做的功为Pt0C.空轨运行过程中所受阻力为D.空轨能达到的最大速度为二、多项www.ks5u.com选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分。）9.如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中（）A.从P到M所用的时间等于B.从Q到N阶段，机械能逐渐变大C.从P到Q阶段，速率逐渐变小D.从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功10.用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O\n对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（ ）A.B、C两点场强大小相等，方向相同B.A、D两点场强大小相等，方向相反C.E、O、F三点比较，O点场强最强D.B、O、C三点比较，O点场强最弱11.如图所示，物块以一定初速度沿倾角为30°固定的粗糙斜面向上运动，运动过程中受一个恒定的平行斜面的拉力F作用，在向上运动的过程中，物块的加速度大小为5m/s2，方向沿斜面向下。下列说法正确的是（ ）A.拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功B.物块的机械能不变C.拉力做的功小于物块克服重力做的功D.物块的机械能减小12.两个质量分别为m1、m2的小球，各用长为L的丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q1、q2时，两丝线张开一定的角度θ1、θ2，如图所示，则下列说法正确的是（）A.若m1＝m2，则θ1＝θ2B.若q1＝q2，则θ1＝θ2C.若m1<m2，则θ1>θ2D.若m1>m2，则θ1<θ213.如图所示，用两根长度均为l的绝缘轻绳将正电的小球悬挂在水平的天花板下，小球的质量为m，轻绳与天花板的夹角均为，小球正下方距离也为l的A处的绝缘支架上固定一带电小球，此时轻绳的张力均为0，现在将支架水平向右移动到B处，B处与竖直方向的夹角也为，且小球处于静止状态，则（ ）A.两小球的带电量一定相等B.B处小球受到库仑力大小为C.支架处于B处，左边绳子张力为D.支架处于B处，右边绳子张力为第Ⅱ卷（非选择题共48分）三、实www.ks5u.com验题（本题共2小题，共14分。）14.（4分）)在用如图的装置探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系时，主要实验步骤如下：\n①测出滑块(包括遮光片)的质量m以及遮光片的宽度d；②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧；③用滑块压缩弹簧，测量并记录弹簧的压缩量x；④释放滑块，记录滑块通过光电门的遮光时间△t，算出滑块的速度；⑤重复步骤③④，获得多组v与x的值。回答下列问题：(1)弹簧的弹性势能Ep=（利用测量量m、d、△t表示）；(2)处理数据发现v与x成正比，则弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系满足。A.Ep∝xB.Ep∝C.Ep∝x2D.Ep∝15.（10分）如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）已准备的器材有打点计时器(带导线)、低压交流电源、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还必需要的器材是；（2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的；A.速度变化量与高度变化量B.重力做功与重力势能变化量C.动能变化量与重力势能变化量D.合外力做的功与动能变化量（3）（多选）下列关于该实验的一些说法正确的是；A.做实验时，要先接通电源，再释放重物B.实验中的误差主要是由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的C.若某同学通过描绘v2－h图像研究机械能是否守恒，合理的图像应该是过原点的一条直线，并且该直线的斜率应约为9.8D.可以用v=gt来计算重物下落的速度（4）安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示，其中O点为起始点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz交流电，在计数点A和B之间、B和C之间还各有四个点未画出，重物的质量为1.0kg，g取9.8m/s2。根据以上数据，打B点时重物\n的重力势能比开始下落时减少了________J，这时它的动能是________J。（计算结果保留三位有效数字）四、计算题（本题共3小题，共34分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不得分。）16.（10分）A、B是两个电荷量都是Q（Q>0）的点电荷，相距2l，AB连线中点为O，C点是两者形成的电场的中垂线上一点，距O点距离为x（图甲）。（静电力常量k）（1）C处电场强度E1；（2）若A的电荷量变为﹣Q，其他条件都不变（图乙），此时C处电场强度E2；（3）为使E2的大小大于E1的大小，l和x的大小应满足什么关系？17.（11分）如图所示，轻细线的一端固定于O点，另一端系一质量为m、电荷量为q的小球，空间存在着水平向右的匀强电场，小球平衡时细线与竖直方向成θ角。（重力加速度g）（1）求电场强度E的大小；（2）若在平衡位置将细线剪断，求小球运动位移L用的时间；（3）将球拉至右侧与O等高（线水平）位置静止释放，求当球摆到最低点时细线的张力。18.(13分)如图所示，倾角θ=37°的斜面AB长为L1=1m，通过平滑的小圆弧与水平直轨道BC连接，CD、DE为两段竖直放置的四分之一圆管，两管相切于D处、半径均为R=0.125m。右侧有一倾角α=30°的光滑斜面PQ固定在水平地面上。一质量为m=0.2kg、可视为质点的小物块从斜面AB顶端由静止释放，经ABCDE轨道从E处水平飞出后，恰能从P点平行PQ方向飞入斜面。小物块与斜面AB的动摩擦因数μ1=0.25，与BCDE段摩擦不计，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）小物块到达C点时对轨道的压力大小；（2）E点与P点的水平距离；（3）若斜面PQ上距离P点L2=0.2m的M点下方有一段长度可调的粗糙部分MN，其调\n节范围为0.2m≤L≤0.5m，与小物块间的动摩擦因数µ2=，斜面底端固定一轻质弹簧，弹簧始终在弹性限度内，且不与粗糙部分MN重叠，求小物块在MN段上运动的总路程s与MN长度L的关系式。铁人中学2021级高一学年下学期期中考试物理试题答案12345678910111213CBBDACACCDACDABACDBD14.（每问2分）（1）（2）C15.（每问2分）（1）毫米刻度尺（2）C（3）AB（4）6.91；6.8816.【答案】（1） （2）（3）l>x\n【详解】（1）A、B两电荷在C点对产生的电场强度大小相同，为：（1分）方向分别为由A指向C和由B指向C：故C处的电场强度大小为：E1=2EAsinθ（1分）其中： 所以： （1分）方向由O指向C（1分）（2）若A的电荷量变为-Q，其他条件都不变，则C处的电场强度大小为：E2=2EAcosθ（1分）其中： 所以：（1分）方向由B指向A（1分）（3）为使E2大于E1，则：＞（1分）即：l＞x（2分）17.【答案】（1）（2）（3）（3﹣2tanθ）mg。【详解】（1）小球受重力、电场力以及细线的拉力而处于平衡；如图所示；根据平衡条件可知：qE＝mgtanθ（2分）解得：E＝（1分）（2）电场力和重力不变，由牛顿第二定律有：＝ma（2分）得a＝根据运动学公式可得：L＝at2。（1分）联立解得：t＝（1分）（3）小球从静止释放到最低点的过程，根据动能定理得：mgL﹣qEL＝mv2（2分）\n小球在最低点时，受力如图。根据牛顿第二定律得：F﹣mg＝m（1分）解得：F＝（3﹣2tanθ）mg（1分）答：（1）电场强度E为（2）若在平衡位置将细线剪断，小球运动位移L用的时间是（3）当球摆到最低点时细线的张力是（3﹣2tanθ）mg。18.【答案】（1）14.8N（2）x=m（3）s=2L，0.2mL<0.4m；s=2L+1.2，0.4mL0.5m【详解】（1）小物块由A运动到C的过程中，由动能定理可得：mgLsin37º‐μ1mgcos37ºL=‐0（1分）在C处：N‐mg=m（1分）由牛顿第三定律可知，小物块对轨道的压力大小N′=N（1分）得N′=14.8N（1分）（2）小物块由A运动到E的过程中，由动能定理可得：mgLsin37º‐μ1mgcos37ºL‐mg·2R=‐0（1分）小物块恰能从P点平行PQ飞入斜面，即其速度与水平方向夹角为30º，则：tan30º=（1分）E点与P点的水平距离为：x=vEt（1分）得x=m（1分）（3）物块飞入P点的速度大小为：得（1分）若经弹簧一次反弹后恰能回到P点，经过粗糙段MN两次，则‐μ2mgcos30º·2L0=0‐得：L0=0.4m（1分）即当0.2mL<0.4m时，小物块经过弹簧一次反弹后从P点飞出，\ns=2L，0.2mL<0.4m（1分）当0.4mL0.5m时，小物块无法冲出斜面，且mgsin30º>μ1mgcos30º，故小物块不会停在MN段上，最终在N点与弹簧间往复运动，在N点的速度为零，由能量守恒定律可得：（1分）得：s=2L+1.2，0.4mL0.5m（1分）综上所述，小物块在MN段上运动的总路程s与其长度L的关系式为：s=2L，0.2mL<0.4ms=2L+1.2，0.4mL0.5m
