【物理】山东省烟台市第二中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题

【物理】山东省烟台市第二中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题

山东省烟台市第二中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题一．选择题（1-7题为单选，8-14题为多选，每题均为3分，选不全得2分）‎ ‎1．如图，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l．重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为（　　）‎ A．mgl B．mgl C．mgl D．mgl ‎2．如图所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球。当整个装置沿水平面向左减速运动的过程中，关于重球所受各力做功情况的说法中错误是（　　）‎ A．重力不做功 B．斜面对球的弹力一定做正功 ‎ C．挡板对球的弹力可能不做功 D．挡板对球的弹力一定做负功 ‎3．如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g。质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（　　）‎ A．mgR B．mgR C．mgR D．mgR ‎4．小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点，（　　）‎ A．P球的速度一定大于Q球的速度 ‎ B．P球的动能一定小于Q球的动能 ‎ C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力 ‎ D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 ‎5．如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（　　）‎ A．θ增大，E增大 B．θ增大，EP不变 ‎ C．θ减小，EP增大 D．θ减小，E不变 ‎6．如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EPM、EPN．下列判断正确的是（　　）‎ A．vM＜vN，aM＜aN B．vM＜vN，φM＜φN ‎ C．φM＜φN，EPM＜EPN D．aM＜aN，EPM＜EPN ‎7．如图所示，匀强电场的电场强度大小为200V/m，AB两点间距离为20cm，AB连线与电场夹角为60°，则UAB的值为（　　）‎ A．﹣40V B．﹣20V C．20V D．40V ‎8．如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球，在水平拉力F作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点的过程中（　　）‎ A．小球的机械能保持不变 B．小球受的合力对小球不做功 ‎ C．水平拉力F的瞬时功率逐渐减小 D．小球克服重力做功的瞬时功率逐渐增大 ‎9．如图所示，一固定斜面倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的（　　）‎ A．动能损失了2mgH B．动能损失了mgH ‎ C．机械能损失了mgH D．机械能损失了 ‎10．如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。则（　　）‎ A．a落地前，轻杆对b一直做正功 ‎ B．a落地时速度大小为 ‎ C．a下落过程中，其加速度大小始终不大于g ‎ D．a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg ‎11．如图所示，在场强大小为E的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，另一端固定在O点。把小球拉到使细线水平的位置A，然后将小球由静止释放，小球沿弧线运动到细线与水平成θ＝60°的位置B时速度为零。以下说法正确的是（　　）‎ A．小球重力与电场力的关系是mg＝Eq ‎ B．小球重力与电场力的关系是Eq＝mg ‎ C．球在B点时，细线拉力为T＝mg ‎ D．球在B点时，细线拉力为T＝2Eq ‎12．如图所示，真空中M、N点处固定有两等量异种点电荷，其连线的中点为O，实线是连线的中垂线，A、B、C、D分别是连线及延长线和中垂线上的点，其中B、D分别是MO和ON的中点，且AO＝3BO，取无穷远处电势为零，则（　　）‎ A．A点电势比B点电势低 ‎ B．B点和C点电场强度方向相同 ‎ C．B、O两点电场强度大小之比为20：9 ‎ D．若把单位正电荷从O点移到D点，电场力做功为W，则D点电势为W ‎13．如图所示，一带电荷量为q的带电粒子以一定的初速度由P点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直．粒子从Q点射出电场时，其速度方向与电场线成30°角．已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计重力作用，设P点的电势为零．则下列说法正确的是（　　）‎ A．带电粒子在Q点的电势能为﹣Uq ‎ B．带电粒子带负电 ‎ C．此匀强电场的电场强度大小为E＝ ‎ D．此匀强电场的电场强度大小为E＝‎ ‎14．如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB．下列说法正确的是（　　）‎ A．电子一定从A向B运动 ‎ B．若aA＞aB，则Q靠近M端且为正电荷 ‎ C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA＜EpB ‎ D．B点电势可能高于A点电势 三．实验题（共4小题，共18分）‎ ‎15．利用图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。‎ ‎（1）已知打点计时器所用电源的频率为f，重物的质量为m，当地的重加速度为g，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，把打下的第一个点记作O，在纸带上测量四个连续的点A、B、C、D到O点的距离分别为hA、hB、hC、hD，则重物由O点运动到C点的过程中，计算重力势能减少量的表达式为△Ep＝　 　，计算动能增加量的表达式为△Ek＝　 　。‎ ‎（2）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量　 　动能的增加量（选填“大于”、“小于”或“等于”），原因是　 　。‎ ‎（3）小红利用公式vC＝计算重物的速度vc，由此计算重物增加的动能△Ek＝mvC2，然后计算此过程中重物减小的重力势能△EP，则结果应当是△EP　 　（选填“＞”、“＜”或“＝”）△Ek。‎ ‎16．某实验小组用如图甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功。实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右做匀减速运动。图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，相邻的两计数点之间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz。‎ ‎（1）可以判断纸带的　 　（填“左端”或“右端”）与木块连接。根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打下A点、B点时木块的速度vA、vB，其中vA＝　 　m/s。（结果保留两位有效数字）‎ ‎（2）要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB，还应测量的物理量是　 　。（填入物理量前的字母）‎ A．木板的长度l B．木块的质量m1‎ C．木板的质量m2 D．重物的质量m3‎ E．木块运动的时间t F．AB段的距离xAB ‎（3）在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的表达式WAB＝　 　。（用vA、vB和第（2）问中测得的物理量的符号表示）‎ ‎17．某同学用如图甲所示的电路测量一个电容器的电容，图中R为20kΩ的电阻，电源电动势为6.0V，内阻可不计。‎ ‎①实验时先将开关S接1，经过一段时间后，当电流表示数为　 　μA时表示电容器极板间电压最大。‎ ‎②将开关S接2，将传感器连接在计算机上，经处理后画出电容器放电的 i﹣t图象，如图乙所示。由图象可知，图象与两坐标轴所围的面积表示电容器放出的电荷量。试根据 ‎ i﹣t图象，求该电容器所放出的电荷量q＝　 　C；该电容器的电容c＝　 　μF．（计算结果保留两位有效数字）。‎ ‎18．如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。‎ ‎（1）使电容器带电后与电源断开 ‎①上移左极板，可观察到静电计指针偏转角　 　（选填变大，变小或不变）；‎ ‎②将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角　 　（选填变大，变小或不变）；‎ ‎③两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角　 　（选填变大，变小或不变）。‎ ‎（2）下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有　 　‎ A．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 C．静电计可以用电压表替代 D．静电计可以用电流表替代。‎ 四．计算题（共4小题）‎ ‎19（10）．如图所示，水平面与竖直面内半径为R的半圆形轨道在B点相切．一个质量为m的物体将弹簧压缩至离B点3R的A处由静止释放，物体沿水平面向右滑动，一段时间后脱离弹簧，经B点进入半圆轨道时对轨道的压力为8mg，之后沿圆形轨道通过高点C时速度为．物体与水平面间动摩擦因数为0.5，不计空气阻力．求：‎ ‎（1）经B点时物体的向心力大小；‎ ‎（2）离开C点后物体运动的位移；‎ ‎（3）弹簧的弹力对物体所做的功．‎ ‎20（10）．如图所示，离子发生器发射一束质量为m，电荷量为+q的离子，从静止经PQ两板间的加速电压加速后，以初速度v0再从a点沿ab方向进入一匀强电场区域，abcd所围成的正方形区域是该匀强电场的边界，已知正方形的边长为L，匀强电场的方向与ad边平行且由a指向d．‎ ‎（1）求加速电压U0；‎ ‎（2）若离子恰从c点飞离电场，求ac两点间的电势差Uac；‎ ‎（3）若离子从abcd边界上某点飞出时的动能为mv02，求此时匀强电场的场强大小E．‎ ‎21（10）．如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间的距离为d，上板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g）。求：‎ ‎（1）小球到达小孔处的速度；‎ ‎（2）极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量；‎ ‎（3）小球从开始下落运动到下极板处的时间。‎ ‎22（10）．如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g。‎ ‎（1）若滑块从水平轨道上距离B点s＝3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大？‎ ‎（2）在（1）的情况下，求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小；‎ ‎（3）改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小。‎ ‎【参考答案】‎ 一．‎ 二．实验题（共4小题）‎ ‎15． （1）mghC；；（2）大于；重物与纸带克服空气与摩擦阻力做功，导致少部分重力势能转化为内能；（3）＝。‎ ‎16．（1）右端，0.72；（2）B；（3）。‎ ‎17．：①0；②9.0×10﹣10；1.5×10﹣4‎ ‎18．：（1）变大，变小，变小 （2）A。‎ 三．计算题（共3小题）‎ ‎19．解：（1）物块对轨道的压力F1，轨道对物体的支持力F2，由牛顿第三定律知：‎ F1＝F2‎ 对物块在B点受力分析，由向心力公式和牛顿第二定律得：‎ F向心力＝F2﹣mg＝7mg ‎（2）离开C点后物体做平抛运动：‎ 竖直方向：y＝2R＝‎ 水平方向：vC＝‎ ‎ x＝vCt＝2R 总位移x位＝＝2R，方向与水平面成45°的角斜向左下方．‎ ‎（3）物体从A到B过程中：‎ Wf＝μmgxAB＝1.5mgR 对物块在B点受力分析：‎ F向心力＝m 物块在B点动能EkB＝m＝3.5mgR 设弹簧的弹力对物体所做的功为WF，物块从A到B用动能定理：‎ WF﹣Wf＝m﹣0‎ WF＝5mgR 答：（1）经B点时物体的向心力大小为7mg；‎ ‎（2）离开C点后物体运动的位移大小为2R，方向与水平面成45°的角斜向左下方；‎ ‎（3）弹簧的弹力对物体所做的功为5mgR．‎ ‎20．解：（1）对直线加速过程，根据动能定理，有：‎ 解得：‎ ‎（2）设此时场强大小为EC，则：‎ ab方向，有：L＝v0t ad方向，有：L＝‎ 又Uac＝Edac＝EL，‎ 解得：Uac＝‎ ‎（3）根据Ek＝m可知，离子射出电场时的速度v＝v0，方向与ab所在直线的夹角为45°，即vx＝vy，根据x＝vxt，v＝可得x＝2y，则离子应该从bc边上的某点飞出．‎ ab方向，有：L＝v0t ad方向，有：y＝‎ 解得：y＝‎ 根据动能定理，有：‎ Eqy＝m﹣‎ 解得：E＝‎ 答：（1）加速电压U0为；‎ ‎（2）ac两点间的电势差Uac为；‎ ‎（3）此时匀强电场的场强大小E为．‎ ‎21． 解：（1）由v2＝2gh 解得：‎ ‎（2）对从释放到到达下极板处过程运用动能定理列式，有：‎ mg（h+d）﹣qEd＝0‎ 得 电容器两极板间的电压为：U＝Ed 电容器所带电荷量Q＝CU 得 ‎（3）加速过程：‎ mgt1＝mv…③‎ 减速过程，有：‎ ‎（mg﹣qE）t2＝0﹣mv…④‎ t＝t1+t2…⑤‎ 联立①②③④⑤解得：‎ t＝‎ 答：（1）小球到达小孔处的速度为；‎ ‎（2）极板间电场强度大小为，电容器所带电荷量为；‎ ‎（3）小球从开始下落运动到下极板处的时间为。‎ ‎22． 解：（1）设滑块到达C点时的速度为v，‎ 从A到C过程，由动能定理得：qE•（s+R）﹣μmg•s﹣mgR＝‎ 由题，qE＝mg，μ＝0.5，s＝3R 代入解得，vC＝‎ ‎（2）滑块到达C点时，由电场力和轨道作用力的合力提供向心力，则有 ‎ N﹣qE＝m 解得，N＝mg ‎（3）重力和电场力的合力的大小为F＝＝‎ 设方向与竖直方向的夹角为α，则tanα＝＝，得α＝37°‎ 滑块恰好由F提供向心力时，在圆轨道上滑行过程中速度最小，此时滑块到达DG间F点，相当于“最高点”，滑块与O连线和竖直方向的夹角为37°，设最小速度为v，‎ ‎ F＝m 解得，v＝‎ 答：‎ ‎（1）若滑块从水平轨道上距离B点s＝3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为。‎ ‎（2）在（1）的情况下，滑块到达C点时受到轨道的作用力大小是mg；‎ ‎（3）改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小是。‎