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正定中学2013-2014学年高一下学期期末考试物理试题含答案


高一年级下学期期末考试

物理试题
满分 110 分;时间 90 分钟
一、选择题(本题共 12 小题,每题 4 分,共 48 分。其中 1-8 为单选题,9-12 为多项选择题, 全部选对的得 4 分,选不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分。 ) 1.清代学者郑复光在他的著作《费隐与知录》中,提出了极具新意的地脉说,用以解释地磁现

象,明确赋予了地脉以确切的物理的力学性能:“针为地脉牵型”,地脉是能够对磁针施予力 作用的,将地脉抽象为无数曲线组成的曲线族,这些曲线就是现在我们通常所说的力线,而 在西方学者中,最先提出力线概念的科学家是( A.牛顿 B.法拉第 C.库仑 D.第谷 )

2.如图所示,以 O 为圆心的圆周上有六个等分点 a、b、c、d、e、f,等量正、负点电荷分别 放置在 a、d 两处时,在圆心 O 处产生的电场强度大小为 E。现改变 a 处点电荷的位置,使 O 点的电场强度改变,下列叙述正确的是( )

A.移至 c 处,O 处的电场强度大小不变,方向沿 Oe B.移至 b 处,O 处的电场强度大小减半,方向沿 Od C.移至 e 处,O 处的电场强度大小减半,方向沿 Oc D.移至 f 处,O 处的电场强度大小不变,方向沿 Oe 3.“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星,被称为“太空 110”,它可在太空中给“垃圾”卫星补充能 源,延长卫星的使用寿命假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一, 其运动方向与地球自转方向一致,轨道平面与地球赤道平面重合,下列说法正确的是( A.“轨道康复者”可在高轨道上加速,以实现对低轨道上卫星的拯救 B.站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动 C.“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的 5 倍 D.“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的 25 倍 )

4.如图所示,平行直线 AA′、BB′、CC′、DD′、EE′,分别表示电势-4V、-2V、0、2V、4V 的等势 线,若 AB=BC=CD=DE=2cm,且与直线 MN 成 30°角,则( A. 该电场是匀强电场,场强方向垂直于 AA′,且指向右下 B. 该电场是匀强电场,场强大小为 E=2V/m )

C. 该电场是匀强电场,距 C 点距离为 2cm 的所有点中,最高电势为 2V,最低电势为-2V D. 该电场是匀强电场,距 C 点距离为 2cm 的所有点中,最高电势为 4V,最低电势为-4V 5.在 x 轴上存在与 x 轴平行的电场,x 轴上各点的电势随 x 点位置变化情况如图所示。图中- x1~x1 之间为曲线,且关于纵轴对称,其余均为直线,也关于纵轴对称。下列关于该电场的 论述正确的是( )

A.x 轴上各点的场强大小相等 B.从-x1 到 x1 场强的大小先减小后增大 C.一个带正电的粒子在 x1 点的电势能大于在-x1 点的电势能 D.一个带正电的粒子在-x1 点的电势能大于在-x2 点的电势能 6.如图所示,无限大均匀带正电薄板竖直放置,其周围空间的电场可认为是匀强电场。光滑绝 缘细管垂直于板穿过中间小孔,一个视为质点的带负电小球在细管内运动。以小孔为原点建 立 x 轴,规定 x 轴正方向为加速度 a、速度 v 的正方向,下图分别表示 x 轴上各点的电势 φ, 小球的加速度 a、速度 v 和动能 Ek 随 x 的变化图象,其中正确的是(
φ E E O x O x O x O x O x a v


Ek

A 7. 如图所示,竖直平面内

B

C

D

1 光滑圆弧轨道半径为 R,等边三角形 ABC 的边长为 L,顶点 C 恰 4

好位于圆周最低点,CD 是 AB 边的中垂线。在 A、B 两顶点上放置一对等量异种电荷,带电荷 量分别为+q、-q。现把质量为 m 带电荷量为+Q 的小球由圆弧的最高点 M 处静止释放,到 最低点 C 时速度为 v0 。不计+Q 对原电场的影响,取无穷远处为电势零点,静电力常量为 k, 则( )

A.小球在圆弧轨道上运动过程机械能守恒 B. C 点电势比 D 点电势高 C. M 点电势为

1 2 (m v0 ? 2m gR) 2Q

2 v0 D.小球对轨道最低点 C 处的压力大小为 m g ? m R

8.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地。两板间有一个正试探电荷固定在 P 点,如 图所示,以 C 表示电容器的电容、E 表示两板间的场强、φ 表示 P 点的电势,W 表示正电荷

在 P 点的电势能。若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离 l0 的过程中,各物

理量与负极板移动距离 x 的关系图象中正确的是( )

9.某空间区域的竖直平面内存在电场, 其中竖直的一条电场线如图 1 中虚线所示。 一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球,在电场中从 O 点由静止开始沿电场线竖直向下运动。以 O 为 坐标原点, 取竖直向下为 x 轴的正方向, 小球的机械能 E 与位移 x 的关系如图 2 所示, 则 (不 考虑空气阻力)( )

A.电场强度大小恒定,方向沿 x 轴正方向 B.从 O 到 x1 的过程中, 小球的速率越来越大, 加速度越 来越大 C.从 O 到 x1 的过程中,相等的位移内,小球克服电场 力做的功越来越多 D.到达 x1 位置时,小球速度的大小为

2?E1 ? E0 ? m gx 1? m

10. 如图所示。氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电 场 E1 ,之后进入电场线竖直向下的匀强电场 E2 发生偏转,最后打在屏上。整个装置处于真空 中,不计粒子重力及其相互作用,那么( A.偏转电场 E2 对三种粒子做功一样多 B.三种粒子打到屏上的速度一样大 C.三种粒子运动到屏上所用的时间相同 D.三种粒子一定打到屏上的同一位置 11.如图所示,将质量为 2m 的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为 m 的环,环 套在竖直固定的光滑直杆上,光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为 d,杆上的 A 点与定滑轮等 高,杆上的 B 点在 A 点下方距离为 d 处。现将环从 A 处由静止释放,不计一切摩擦阻力,下 列说法正确的是( ) )

A.环到达 B 处时,重物上升的高度 h ?

?

2 ?1 d

?

B.环到达 B 处时,环与重物的速度大小相等 C.环从 A 到 B,环减少的机械能等于重物增加的机械能 D.环能下降的最大高度为

4 d 3 T 时间内微粒匀速运动,T 时刻微粒恰好 3

12.如图甲,两水平金属板间距为 d,板间电场强度的变化规律如图乙所示。t=0 时刻,质量为 m 的带电微粒以初速度 v0 沿中线射入两板间, 0 ~

经金属边缘飞出。 微粒运动过程中未与金属板接触。 重力加速度的大小为 g。 关于微粒在 0 ~ T 时间内运动的描述,正确的是( )

E 2E 0 d v0 E0 O 图甲 T 3 2T 3 T t

图乙
A.末速度大小为 2v0 C.重力势能减少了 B.末速度沿水平方向 D.克服电场力做功为 m gd

1 mgd 2

第Ⅱ卷 非选择题(共 62 分) 二、填空题:本题 2 个小题,其中第 13 题 7 分,第 14 题 7 分 13.某实验小组利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将力传感器固定在小车上,用 不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物 G 相连,力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平 轨道上 A、B 两点各固定一个光电门传感器,用于测量小车的速度 v1 和 v2,如图所示。在小 车上放置砝码来改变小车质量,用不同的重 物 G 来改变拉力的大小,摩擦力不计。 (1)实验主要步骤如下: ①测量小车和拉力传感器的总质量 M1, 把 细线的一端固定在力传感器上,另一端 通过定滑轮与重物 G 相连,正确连接所需电路; ②将小车停在点 C(点 C 在光电门 B 的右侧) ,由静止开始释放小车,小车在细线拉动下运 动,除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外,还应该记录的物理量

为_________; ③改变小车的质量或重物的质量,重复②的操作。 (2)下面表格中 M 是 M1 与小车中砝码质量之和, (△ E 为动能变化量,F 是拉力传感器的 拉力,W 是 F 在 A、B 间所做的功。表中的△ E3=________,W3=_______(数据保留三位 有效数字) 。

次数 1 2 3 4 5

M/kg 0.500 0.500 0.500 1.00 1.00

|v22- v12|/m2s-2 0.760 1.65 2.40 2.40 2.84

△E/J 0.190 0.413 △E3 1.20 1.42

F/N 0.400 0.840 1.22 2.42 2.86

W/J 0.200 0.420 W3 1.21 1.43

(3)根据表中的数据,请在坐标上作出△ E—W 图线。 14.理论分析可得出弹簧的弹性势能公式 E P ?

1 2 kx (式中 k 为弹簧的劲度系数, x 为弹簧长 2

度的变化量)。为验证这一结论,A、B 两位同学设计了以下的实验: ①两位同学首先都进行了如图甲所示的实验:将一根轻质弹簧竖直挂起,在弹簧的另一 端挂上一个已知质量为 m 的小铁球,稳定后测得弹簧的伸长量为 d。 ②A 同学完成步骤①后,接着进行了如图乙所示的实验:将这根弹簧竖直地固定在水平 桌面上,并把小铁球放在弹簧上,然后再竖直套上一根带有插销孔的长透明塑料管,利用插 销压缩弹簧。拔掉插销时,弹簧对小球做功,使小球弹起,测得弹簧的压缩量 x 和小铁球上 升的最大高度 H。 ③B 同学完成步骤①后,接着进行了如图丙所示的实验:将弹簧放在水平桌面上,一端 固定在竖直的墙上,另一端被小铁球压缩,测得压缩量为 x,释放弹簧后,小铁球从高为 h 的桌面上水平抛出,抛出的水平距离为 L。

⑴A 、 B 两 位 同 学 进 行 图 甲 所 示 的 实 验 目 的 是 为 了 确 定 什 么 物 理 量 , 这 个 物 理 量



;请用 m、d、g 表示所示的物理量 ⑵如果 E P ?



1 2 kx 成立,那么: 2
; ;

A 同学测出的物理量 x 与 d、H 的关系式是 x= B 同学测出的物理量 x 与 d、h、L 的关系式是 x=

三、计算题(本题 4 个小题,共 48 分。解答时应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.邯郸大剧院是目前河北省内投资最大、设施最完备、科技含量最高的一家专业高端剧院。 2014 年元旦前后,邯郸大剧院举办了几场盛大的新年音乐会。在一场演出前工作人员用绳索 把一架钢琴从高台吊运到地面。已知钢琴的质量为 175kg,绳索能承受的最大拉力为 1820N, 吊运过程中钢琴以 0.6m/s 的速度在竖直方向向下做匀速直线运动。降落至底部距地面的高度 为 h 时,立即以恒定加速度减速,最终钢琴落地时刚好速度为零(g 取 10m/s2) ,求: (1)h 的最小值是多少; (2)为了保证绳索和钢琴的安全,此次以 0.6m/s 的初速度匀减速到零,用时 3s,求此 次减速过程中钢琴机械能减少了多少。

16.月球与地球质量之比约为 1:80,一般情况下,我们认为月球绕地球运动,其轨道可近似 认为是圆周轨道,但有研究者提出,地球的质量并非远远大于月球质量,故可认为月球和地 球可视为一个由两质点构成的双星系统,它们都围绕地球与月球连线上某点 O 做匀速圆周运 动。在月地距离一定的情况下,试计算这种双星系统所计算出的周期 T1 与一般情况所计算出 的周期 T2 之比(结果可用根号表示)。

17.如图,绝缘的水平面上,相隔 2 L 的 AB 两点固定有两个电量均为 Q 的正点电荷,a,O,b 是 AB 连线上的三点,且 O 为中点, Oa ? Ob ? L / 2 。一质量为 m、电量为 ? q 的点电荷以初 速度 v0 从 a 点出发沿 AB 连线向 B 运动,在运动过程中电荷受到大小恒定的阻力作用,当它 第一次运动到 O 点时速度为 2v0 ,继续运动到 b 点时速度刚好为零,然后返回,最后恰停在 O 点。已知静电力恒量为 k。求:

(1)a 点的场强大小。 (2)aO 两点间的电势差。 (3)电荷在电场中运动的总路程。

18.如图所示,边长为 L 的正方形区域 abcd 内存在着匀强电场。电量为 q、动能为 E k 的带电 粒子从 a 点沿 ab 方向进入电场,不计重力。 (1)若粒子从 c 点离开电场,求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能。
' (2)若粒子从 bc 边离开电场时动能为 Ek ,求电场强度的大小。

高一下学期物理试题答案
1.B 2.C 3.D 4.D 5.B 6.D 7.C 8.C 9.BD 10.AD 11.ACD 12.BC 13.(1)② (2) 两光电门间的距离(或 AB 间距离) (1 分) 0.600(2 分) 0.610(2 分)

(3)答案如图(2 分) 14.⑴确定弹簧的劲度系数 k(1 分); k= (1 分)⑵A:

(2 分) B: L

(2 分)

15.(10 分) (1)当拉力最大时,h 有最小值 对钢琴: ② ③ ④ (2)当减速时间为 3s 时: ⑤ ⑥ ⑦ 16.(14 分)解:设地球和月球的质量分别为 M、m,其间距为 L,在双星系统中地球与月球的 轨道半径分别为 R、r,则 在双星系统中,对地球: ①

GMm 4? 2 ? MR L2 T12



…………2 分

GMm 4? 2 ? mr 2 对月球: L2 T1
其中

② ③ ④

…………2 分 …………2 分 …………2 分

R?r ? L

由①②③得: T1 ? 2?L

L G( M ? m)

在一般情况下,对月球:

GMm 4? 2 ? m L L2 T22



…………2 分

则 T2 ? 2?L

L GM



…………2 分

由④⑥得:

T1 ? T2

M 4 5 ? M ?m 9

………………………2 分

17.(12 分)解析:(1)由库仑定律及场强的定义式可得: Ea ? k

Q Q ?k 2 L 3 L ( ) ( )2 2 2

解得: Ea ?

32kQ 9 L2

(3 分)

(2)从 a 到 b 点过程中,根据对称性,Ua=Ub 根据动能定理: ? fL ? 0 ?

1 2 mv0 2

解得: f ?

1 2 mv0 2L

从 a 到 o 点过程中,根据动能定理

qU ao ? f

L 1 1 2 ? m(2v0 ) 2 ? mv0 2 2 2
2 7 mv0 4q

解得: U ao ?

(5 分)

(3) 最后停在 o 点,整个过程由动能定理得

1 2 qU ao ? fS ? 0 ? mv0 2

解得: S ?

9 L 2

(4 分)

18.(12 分)⑴ 粒子做类平抛运动,则有:

(2 分)

所以:

(1 分)

根据动能定理 :

(2 分)

所以:

(1 分)

⑵若粒子由 bc 边离开电场,则:

(2 分)

(2 分)

所以:

(2 分)


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