江苏省扬州市2021年高一下期末考试物理试卷（含答案解析）

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1、江苏省扬州市江苏省扬州市 2020-2021 学年高一下物理期末考试试卷学年高一下物理期末考试试卷 一、单选题一、单选题 1.如图所示为探究向心力大小表达式的实验装置图。在探究时主要采用的科学方法是（ ） A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想实验法 D.演绎法 2.静电给人们带来很多方便， 但有时也会带来麻烦， 甚至造成危害。 下列选项中属于防止静电危害的是 （ ） A.静电喷漆 B.静电复印 C.静电除尘 D.导电轮胎 3.如图所示，某同学在荡秋千，当摆到最低点时，对秋千的压力大小 N 与其重力大小 G 的关系是（ ） A. N=G B. NG C. NT2 C.v1= v2 D.v1v

2、2 9.某高速行驶的汽车由于刹车失灵，司机将汽车驶入外侧的斜坡式避险车道，如图所示。在汽车冲上斜坡做减速运动的过程中，下列说法正确的是（ ） A.汽车的重力做正功 B.汽车的重力做负功 C.汽车的重力势能减小 D.汽车的重力势能不变 10.在下面列举的各个实例中，机械能守恒的是（ ） A.跳伞运动员跳伞时在空气中匀速下降 B.拉着金属块沿光滑斜面匀速上滑 C.用轻杆拴着小球在竖直面内做匀速圆周运动 D.在空中由静止释放的金属小球的运动 11.一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，虚线表示等势面，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

3、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 12.如图所示，轻弹簧上端固定，下端与质量为 m 的小球相连。开始时用手托住小球使弹簧恰好为原长，此时小球处于 A 位置。释放小球使其由静止开始竖直下落，小球经过 B 点时速度达到最大值，小球能够到达的最低点为 C 点， 运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。 已知 AB 间距离为 h1 ， BC 间距离为 h2 ， 重力加速度为 g（不计空气阻力），则下列说法正确的是（ ） A.从 A 到 B 过程中小球的机械能一直增大 B.从 B 到 C 过程中小球的机械能一直减小

4、 C.小球在位置 B 时的动能等于 mgh1 D.弹性势能的最大值为 mgh2 二、实验题二、实验题 13.电容器是电学中常见的能存储电荷的电子元件。某同学用图甲所示的电路探究电容器的充、放电规律。图中 R 是高阻值电阻，先使开关 S 与 1 端相连，然后把开关 S 掷向 2 端。与电流传感器相连接的计算机，记录了这一过程中电流随时间变化的 I-t 曲线如图乙所示。 （1）要研究电容器放电过程的规律，开关 S 应接在_端（选填“1”或“2”）； （2）根据计算机所记录的 I-t 曲线 在形成电流曲线 1 的过程中，电容器两极板间电压逐渐_（选填“变大”、“变小”或“不变”）； 在形成电流曲线

5、2 的过程中，电容器的电容_（选填“变大”、“ 变小”或“不变”）。 14.在进行“验证机械能守恒定律”的实验中：甲、乙两实验小组同学分别采用了如图（1）和（2）所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验。 （1）比较两种实验方案，你认为_组（选填“甲”或“乙”）同学采用的实验方案误差更小； （2） 甲组同学采用了图 （1） 所示的方案， 释放纸带前的瞬间， 重锤和手的位置合理的是_ （填“甲”、“ 乙”、“ 丙”或“丁”）； （3）甲组同学采用合理的方式完成实验，选出一条纸带如下图所示，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

6、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） （4）乙组同学采用图（2）所示的方案完成实验，选出一条纸带如下图所示，其中 O 点为起始点，A、B、C 三个计数点到 O 点的距离分别为 h1、h2、h3 ， 打点计时器打点周期为 T，重物质量如图所示，m1大于m2 ， 重力加速度为 g。若通过纸带验证 OB 过程系统机械能守恒，其表达式为_。 三、解答题三、解答题 15.粒子物理中标准模型理论认为：中子由三个夸克组成，一个上夸克（u）、两个

7、下夸克（d）如图中等边三角形所示。已知：下夸克带负电，电荷量为 ，e 为元电荷 1.610-19C，夸克间距离为 L=0.810-15m，静电力常量 k=9.0109N m2/C2 ， 夸克可视为点电荷。求： （1）上夸克所带电荷性质以及电荷量； （2）两个下夸克间的库仑力大小； （3）两个下夸克在上夸克处形成的场强大小。 16.2021 年 4 月 29 日上午，天和核心舱的成功发射标志着中国空间站建设拉开了帷幕，预计 2022 年底之前正式建成。若地球质量为 M，空间站质量为 m，空间站距地面高度为 h，地球半径为 R，万有引力常量为 G。求： （1）空间站受地球引力大小； （2）空间站环

8、绕地球运行的周期； （3）空间站环绕地球运行的向心加速度大小。 17.串列加速器能将粒子加速两次，其结构如图所示，A、B、C 极板竖直等距，A、C 极板接地，B 极板接高压正极。负一价离子流在 A 极板中央处由静止开始水平向右加速运动，经过 B 极板中心处的剥离膜被剥除两个电子转为正一价离子，正离子流再次沿中央线加速向 C 极板运动，沿着束流管的中心进入束流管。已知：一价离子电荷量为 q，质量为 m，B 极板与 A、C 极板的电势差为 U、间距为 d，不计离子经过剥离膜的能量损失。求： （1）离子到达 C 极板的速度大小； （2）实际离子流经过剥离膜时存在角散和能散，即偏离了原来的方向和动能有

9、了损失。若极少数角散为90的离子能散为 99.99%，即速率变为原来的百分之一，则束流管的直径至少多大才能收集到该类型的离子流？ 18.“鲁布 戈德堡”游戏通过连锁机械反应， 以迂回曲折的方式完成一些简单的动作。 如图所示为某兴趣小组设计的该类游戏装置：AB 为光滑圆弧轨道，“ ”形轻质纸盒 C 与物块 D 用轻绳相连，轻薄板 E 被 D 压在光滑桌面上并与物块 F 用轻绳相连，地面上一轻质塑料尺搁在固定的小垫木上，尺的右端静置一羽毛球。游戏从 AB 轨道上某点无初速释放小车开始，到羽毛球发射后竖直上升至最高点结束。已知：小车质量为m，物块 D 质量为 3m，物块 F 质量为 ，羽毛球质量为

10、，纸盒 C 到上方定滑轮的距离为 4h，物块 F下落 2h 落到轻质塑料尺左端，轻薄板与物块 D 间的动摩擦因数为 0.5，不计绳与滑轮的摩擦及滑轮大小，小车可视为质点。求： （1）小车从轨道 h 高度处由静止释放，到达最低点 B 的速度大小； （2）（1）问中小车刚进入纸盒时绳子的拉力大小； （3）小车从轨道至少多高处释放，才能使物块 F 落下； （4）（3）问中若物块 F 落到塑料尺左端，尺左端恰好未触地，忽略尺左端距地面距离，羽毛球弹起最大高度为 6h，求羽毛球上升过程中受到的平均阻力大小。 答案解析部分答案解析部分 一、单选题 1.【答案】 A 【考点】控制变量法 【解析】【解答】使用

11、向心力演示器研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变，研究向心力大小与半径的关系时质量和角速度都不变，研究向心力大小与角速度的关系时半径和质量都不变，所以采用的科学方法是控制变量法。 故答案为：A。 【分析】向心力演示仪可以控制其他量不变，探究任意两个物理量之间的关系。 2.【答案】 D 【考点】静电感应与静电的防止 【解析】【解答】A喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电应用，A 不符合题意； B静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上，属于静电应用，B 不符合题意； C静电除尘时除尘器中的空气被电

12、离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，C 不符合题意； D导电轮胎是将轮胎上的电荷导入大地，是防止静电危害，D 符合题意。 故答案为：D。 【分析】静电喷漆、静电复印和静电除尘属于静电现象的应用；导电轮胎属于防止静电的危害。 3.【答案】 B 【考点】圆周运动实例分析 【解析】【解答】荡秋千，当摆到最低点时，对同学进行受力分析可得 向 因为在最低点速度不为零，故可得 ，又秋千对同学的支持力与对秋千的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，故 NG，ACD 不符合题意，B 符合题意。 故答案为：B。 【分析】 对人受力分析， 到达最低点是重力和秋千对人的支持力的合力提供向

13、心力， 故支持力大于重力，所以人对秋千的压力大与自身的重力。 4.【答案】 C 【考点】圆周运动实例分析 【解析】【解答】A因为吊臂上的 M、N 两点绕 O 点做圆周运动，可知 M 和 N 两点的周期之比为 1：1，A 不符合题意； B因为吊臂上的 M、N 两点绕 O 点做圆周运动，可知 M 和 N 两点的角速度之比为 1：1，B 不符合题意； C因为吊臂上的 M、N 两点绕 O 点做圆周运动，M 为 ON 的中点，由 可知 M 和 N 两点的线速度之比为 1：2，C 符合题意； D因为吊臂上的 M、N 两点绕 O 点做圆周运动，M 为 ON 的中点，由 可知 M 和 N 两点的加速度之比为

14、1：2，D 不符合题意。 故答案为：C。 【分析】根据圆周运动中共轴转动的特征：角速度和周期相等，线速度和向心加速度之比等于半径之比分析求解。 5.【答案】 D 【考点】开普勒定律 【解析】【解答】AB卫星绕行星沿椭圆轨道运行，根据开普勒第二定律，在 b 点时离行星近，在 d 点时离行星远，则卫星在 b 点的速率大于在 d 的速率，AB 不符合题意； CD根据开普勒第二定律知，S1、S2两部分阴影面积大小相等，则卫星从 a 到 b 的运行时间等于从 c 到 d的时间， C 不符合题意 D 符合题意。 故答案为：D。 【分析】根据开普勒行星运动定律：行星在运动过程中，在相等的时间内扫过的面积相等

15、，即近日点速度快，远日点速度慢。 6.【答案】 A 【考点】恒力做功 【解析】【解答】A无人机吊着货物悬停在空中，货物没有位移，无人机对货物不做功，A 符合题意； BCD无人机吊着货物竖直加速上升、匀速上升、匀速下降，货物均有位移，在位移方向上也有力作用，无人机对货物做功，BCD 不符合题意。 故答案为：A。 【分析】根据力对物体做功的条件，物体必须在沿力方向上产生位移，无人机悬停在空中时，无人机对物体不做功。 7.【答案】 C 【考点】瞬时功率与平均功率 【解析】【解答】根据功率的公式可得，运动 t 时刻发动机的输出功率为 故答案为：C。 【分析】对飞机受力分析，根据牛顿第二定律和功率的表达

16、式分析求解。 8.【答案】 D 【考点】卫星问题 【解析】【解答】AB根据 解得 “火卫一”的轨道半径小于“火卫二”，则有 AB 不符合题意； CD根据 解得 “火卫一”的轨道半径小于“火卫二”，则有 C 不符合题意 D 符合题意。 故答案为：D。 【分析】根据万有引力定律和向心力与线速度、角速度和周期之间的关系列方程分析你求解。 9.【答案】 B 【考点】恒力做功 【解析】【解答】AB汽车的重力做负功，所以 A 不符合题意；B 符合题意； CD汽车的重力势能增加，所以 CD 不符合题意； 故答案为：B。 【分析】汽车冲上斜坡后，重心升高，重力对汽车做负功，重力势能增加。 10.【答案】 D

17、【考点】机械能守恒及其条件 【解析】【解答】A因为跳伞运动员跳伞时在空气中匀速下降，动能不变，重力势能减小，故机械能不守恒，A 不符合题意； B因为拉着金属块沿光滑斜面匀速上滑，动能不变，势能增加，故机械能不守恒，B 不符合题意； C因为用轻杆拴着小球在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，势能变化，故机械能不守恒，C 不符合题意； D在空中由静止释放的金属小球的运动，动能增加，势能减少，增加量和减少量相等，故机械能守恒，D符合题意。 故答案为：D。 【分析】根据机械能守恒的条件，系统只有弹簧弹力和重力做功时系统机械能守恒。 11.【答案】 B 【考点】电场强度和电场线 【解析】【解答】A因 a

18、点电势低于 b 点，则正电荷在 a 点的电势能小于在 b 点的电势能，A 不符合题意； B沿电场线电势逐渐降低，可知 b 点电势高于 a 点电势， B 符合题意； C场强方向沿电场线的切线方向，可知 a、b 两点电场强度的方向不相同，C 不符合题意； D将一正电荷从 b 点移到 a 点电场力做正功，D 不符合题意。 故答案为：B。 【分析】根据电场线和电场强度的关系，电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的方向表示场强的方向，再由电场力做功和电势能变化之间的关系列方程求解。 12.【答案】 B 【考点】功能关系 【解析】【解答】ABA 处弹簧处于原长，从 A 到 B 再到 C 的过程中弹簧的弹

19、性势能一直增大，故小球的机械能一直减小，A 不符合题意，B 符合题意； C从 A 到 B 小球减小的重力势能等于小球增加的动能与弹簧的弹性势能之和，故小球在位置 B 时的动能小于 mgh1 ， C 不符合题意； DA、C 位置小球动能均为零，从 A 到 C 由能量守恒可知，增大的弹性势能等于减小的重力势能，故弹性势能的最大值为 mg(h1+h2)，D 不符合题意。 故答案为：B。 【分析】对 A 和 B 两个小球受力分析，根据功能关系，机械能的变化量等于除重力和弹簧弹力之外其他力做功；动能变化量等于合外力做功；弹性势能的变化量等于克服弹簧弹力做功。 二、实验题 13.【答案】 （1）2 （2）

20、变大；不变 【考点】电容器 【解析】【解答】(1)研究电容器放电过程的规律，应断开电源，开关 S 应接在 2 端。 (2) 在形成电流曲线 1 的过程中，电容器电量逐渐增大，根据 可得，电容器两极板间电压逐渐增大。 在形成电流曲线 2 的过程中，根据 可知，电容器电容不变。 【分析】（1）研究电容器放电规律，应断开电源。 （2）形成电流 1 的过程，电流逐渐减小两板间电压增大 形成电流的过程中，电容器的电容不随电流变化。 14.【答案】 （1）甲 （2）丙 （3）6.91；6.88 （4） 【考点】验证机械能守恒定律 【解析】【解答】（1）甲方案更合理，因为在乙图中还受到细线与滑轮之间的阻力影

21、响。 （2）为了减小实验误差，释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置，手提纸带的一端，并且使重物靠近打点计时器，故合理的位置因为丙图。 （3）B 点时重物的重力势能比开始下落时减少了 相邻两个计数点时间间隔 B 点的速度 则 B 点的动能 （4）从 O 点到 B 点的过程中，重锤重力势能的减少量 到达 B 点时的速度 重物动能的增加量 当 机械能守恒，即 【分析】（1）甲方案摩擦力影响更小。 （2）重锤应靠近打点计时器，手应远离打点计时器。 （3）根据重力做功与重力势能变化的关系计算重力势能变化量，再通过计算 B 点的瞬时速度进而计算 B的动能。 （4）根据机械能守恒定律的表达式并结合纸带计算

22、OB 之间重力势能的变化量以及动能的变化量。 三、解答题 15.【答案】 （1）解：因为中子不带电，且两个下夸克带负电，电荷量为 ，可得，上夸克应该带正电，电荷量为 （2）解：根据电荷间库仑力的公式，可得两个下夸克间的库仑力大小为 库 代入数据可得 库 （3）解：根据场强公式可得，一个下夸克在上夸克处形成的场强大小为 又场强是矢量，故可得两个下夸克在上夸克处形成的场强大小为 代入数据，可得场强大小为 【考点】库仑定律，电场强度和电场线 【解析】【分析】（1）根据库仑定律以及电荷之间的作用分析求解。 （2）根据库仑定律分析两个下夸克之间的库仑力大小，并代数计算求解。 （3）根据点电荷周围形成电场

23、的决定式以及场强的叠加原理分析求解。 16.【答案】 （1）解：空间站受地球引力大小为 （2）解：由万有引力提供向心力得 解得 （3）解：由万有引力提供向心力得 解得 【考点】万有引力定律及其应用 【解析】【分析】（1）根据万有引力定律分析空间站所受万有引力的大小。 （2）根据万有引力定律和向心力与周期之间的关系分析求解。 （3）根据万有引力定律以及牛顿第二定律分析求解。 17.【答案】 （1）解：从 A 加速至 C 过程，由动能定理可得 解得 （2）解：角散为 90的离子相当于在 BC 间做类平抛运动，水平方向做匀加速直线运动 竖直方向做匀速直线运动 联立解得 则束流管的直径至少为 2r，即

24、 ，才能收集到该类型的离子流。 【考点】电荷在电场中的加速 【解析】【分析】（1）对带电粒子受力分析，根据动能定理计算加速之后的速度。 （2）根据类平抛运动的相关规律，结合牛顿第二定律列方程求解。 18.【答案】 （1）解：由动能定理得 解得 （2）解：由合力提供向心力得 解得 （3）解：要使物块 F 落下，则物块 F 的重力至少要等于轻薄板受到的摩擦力。即 对 D 受力分析，由平衡条件得 对 C 受力分析得 小车下滑过程中，由动能定理得 联立解得 （4）解：物块 F 与塑料尺左端碰前的速度为 物块 F 落到塑料尺左端， 尺左端恰好未触地， 说明物块 F 碰后速度刚好为 0， 由动量守恒定律得 羽毛球上升过程中，由动能定理得 联立解得 【考点】动能定理的综合应用 【解析】【分析】（1）对小车应用动能定理计算小车到达最低点时的速度大小。 （2）小车进入盒子之后，做圆周运动，根据向心力与线速度之间的关系分析求解。 （3）若使重物落下，则物块 F 的重力至少要等于轻板收到的摩擦力，根据牛顿第二定律和向心力之间的关系分析求解。 （4）物块 F 落在尺子左端时，根据动量守恒定律和动能定理分析羽毛球收到的平均阻力大小。