参考答案
一、单选题
1.【答案】A
【解析】设左塔轮的角速度为，右塔轮的角速度为，根据皮带传动特点，即皮带上各点具有相同的线速度大小，则有线速度，根据线速度与角速度的关系，有，即，解得左、右塔轮圆盘角速度之比为，其中A、B、C的角速度关系为，，故三者角速度之比为，A正确；根据线速度与角速度的关系，，可得三者线速度之比为，B错误；根据向心加速度公式，可得三者向心加速度之比为，C错误；根据向心力与向心加速度的关系，有，因不知道三个小球的质量关系，故向心力大小之比不一定为1：2：9，D错误。故选A。
2.【答案】B
【解析】设加速电压为U1，偏转电压为U2，C、D极板的长度为L，板间距离为d.在加速电场中，由动能定理得qU1＝mv02，则粒子通过加速电场获得的速度为v0＝.三种粒子从B板运动到荧光屏的过程，水平方向做速度为v0的匀速直线运动，由于三种粒子的比荷不同，则v0不同，所以三种粒子从B板运动到荧光屏飞行的时间不同，故A错误；根据粒子射出偏转电场时的偏移距离y＝可知，y与粒子的质量、电荷量无关，则三种粒子射出偏转电场时沿静电力方向的偏移距离相同，故打到荧光屏上的位置相同，B正确；偏转电场的静电力做的功为W＝qEy，则W与q成正比，三种粒子的电荷量之比为1∶1∶2，则偏转电场的静电力对三种粒子做的功之比为1∶1∶2，故C、D错误．
3.【答案】A
【解析】“天宫空间站”绕地运行时，万有引力提供向心力，则有，可得线速度，由上式可知，“天宫空间站”和“结合体”运行的轨道半径相同，故“结合体”与“天宫空间站”运行的速率相同，A正确；根据牛顿第二定律，由，解得加速度，可知，轨道半径越小，向心加速度越大，则“天宫空间站”的向心加速度小于“天舟五号”的向心加速度，B错误；根据万有引力提供向心力，周期，“天宫空间站”的运行轨道半径大于“天舟五号”，所以“天宫空间站”的运行周期大于“天舟五号”的运行周期，C错误；根据万有引力公式可知，由于“结合体”的质量大于对接前“天宫空间站”的质量，轨道半径相同时，“结合体”受到地球的引力比“天宫空间站”受到地球的引力大，D错误。故选A。
4.【答案】C
【解析】未滑动时，、、角速度相同，根据向心力公式，由题意可知做圆周运动的半径之比等于到顶点的各距离之比，故可得、、的向心力之比，A错误；未滑动时，、、所受合外力提供此时向心力，故合力沿水平方向指向转轴，B错误；设锥面与竖直轴夹角为，对沿锥面方向根据牛顿第二定律有，即①，随着转速缓慢增大，在增大，故、、所受摩擦力均增大，C正确；对沿垂直于锥面方向根据牛顿第二定律有②，达到临界角速度时有③，联立①②③解得，因为做圆周运动的半径最大，故临界角速度最小，所以当转速缓慢增大时，最先滑动；、做圆周运动的半径相同，故随着转速缓慢增大将同时发生滑动，D错误。故选C。
5.【答案】C
【解析】因P点的电场强度为零，所以半球面上的正电荷q在P点产生的电场强度和点电荷Q在P点产生的电场强度等大反向，即半球面上的正电荷q在P点产生的电场强度大小为E1＝，方向沿轴线向右。现补全右侧半球面，如图所示，根据均匀带电的封闭球壳内部电场强度处处为零知，均匀带电的封闭球面在M点产生的电场强度为零，即左半球面在M点产生的电场强度和右半球面在M点产生的电场强度等大反向，又由对称性知左半球面在P点产生的电场强度和右半球面在M点产生的电场强度等大反向，则左半球面在M点产生的电场强度为E2＝，方向沿轴线向右，点电荷Q在M点产生的电场强度为E3＝，方向沿轴线向左，故M点的合电场强度为EM＝－＝，方向沿轴线向左，故选项C正确。
6.【答案】D
【解析】当时，B点的速度为，滑块沿杆AB方向的速度等于B点的速度，则有，联立得此时连杆OB角速度大小为。
7.【答案】C
【解析】在最高点若轻杆对小球无作用力，重力提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式，有，解得小球的线速度为，故小球的速度在，轻杆对小球的作用力竖直向上，A错误；轻杆在两点对小球的作用力大小相同，但是方向不同，B错误；根据牛顿第二定律可知，小球所需向心力大小恒定为，C正确；若线速度，则向心力大于重力，可知F>0，即小球在最高点受到轻杆的作用力竖直向下，D错误。
二、多选题
8.【答案】AC
【解析】由于粒子在a点时的电势能大于其在b点时的电势能，则粒子从b运动到a过程电场力做负功，所以电场力方向由a指向b，则场强方向由b指向a，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，a点电势一定低于b点电势，故A正确；粒子从b以初速度v0竖直向上抛出，运动到a过程，根据动能定理可得，解得，故a、b两点间的电势差为，故B错误；金属板M、N间的距离为L，故平行金属板间的电势差，故C正确；根据平行板电容器的定义式及决定式有 又，联立解得，若将M、N两板间的距离稍微增大一些，两板间的电场强度保持不变，根据，则a、b两点间的电势差也保持不变，故D错误。故选AC。
9.【答案】AB
【解析】第一宇宙速度是飞船的最小发射速度，小于第一宇宙速度飞船将落回地面，所以神舟十七号的发射速度应大于第一宇宙速度，A正确；
根据开普勒第三定律，半长轴越大，周期越大，所以神舟十七号从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ后周期变长，B正确；
“M卫星”若要与空间站对接，可以在低于轨道Ⅲ的轨道上点火加速做离心运动追上空间站，C错误；
由万有引力提供向心力， ，解得， ，到地心的距离相同，神舟十七号在轨道Ⅲ上经过c点的加速度等于其在轨道Ⅱ上经过c点的加速度，D错误。故选AB。
10.【答案】CD
【解析】根据，电容器温度升高时，电容器电介质的相对介电常数减小，则电容器电容减小，故A错误；电容器充电完成后，断开开关，电容器电量不变，根据，电容减小，则电容器两极板间电压增大，静电计指针张角变大，故B错误；电容器两极板间电压增大，根据，两极板间电场强度变大，故C正确；P点与电容器下极板距离不变，根据则P点与电容器下极板间电势差增大，即P点电势升高，故D正确。故选CD。
三、实验题
11.【答案】(1)0.550/0.549/0.551 (2) 见解析 (3) 小于 (4)见解析
【解析】(1)螺旋测微器的读数
(2)①因为电动势为3.0V，为减小测量误差，在实验中，电压表应选用A；金属丝的最大电流约为,电流表选择D；
② 根据电路图，实物图连线如下图所示
(3)根据电阻的决定式,其中,欧姆定律,联立可知,由于电压表分流，使测得的电流偏大，从而造成电阻率的测量值小于真实值。
(4)该小组同学的结论正确。对电压表右侧导线接在点和接在点进行比较，电压表示数的相对变化为,电流表示数的相对变化为,可见电压表变化明显，将电压表右侧导线接在点误差小。
12.【答案】(1)AC (2)CD (3)减小 减小
【解析】(1)电容器的电容与多个因素有关，探究影响平行板电容器的电容的因素时，应采用控制变量法，A正确；静电计测量的是电势差，该实验中电荷量不发生变化，B错误；静电计的金属球与B板连接，故静电计的指针与B板带同种电荷，所以与A板带的是异种电荷，C正确；电压表使用时必须有电流通过，不能用电压表代替静电计，D错误。
(2)电容器的电容是由电容器本身的性质决定的，与电容器所带电荷量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关，不能认为C与Q成正比，与U成反比，故A、B错误，D正确；电容器所带电荷量与极板间的电势差成正比，即Q-U图像为一条过原点的倾斜直线，C正确。
(3)保持B板不动，将A板向右移动，根据C=可得电容变大；由于电荷量不变，根据C=知，两板间的电势差减小，故静电计指针张角减小。保持A、B板不动，向两板间插入陶瓷片，εr增大，则电容增大，故静电计指针张角减小。
四、计算题
13.【答案】张开 张开
【解析】（1）起初导体A和B不带电，先把带正电荷的物体C移近导体A，发生静电感应现象，则A端带负电，B端带正电，金属箔片张开；
接着保持C位置不动，用手摸一下导体A，导体、人和大地形成了新的巨大导体，此时A端和B端都是近端，都带负电，此时远端在地球另一端，带正电，然后移走C，静电感应现象消失，则AB电荷均分，AB带负电，则A导体的金属箔片张开。
（2）在其连线的中垂线上，电场方向垂直中垂线，指向负电荷，电场强度大小从O点向上下两侧递减，中垂线是一条电势为零的等势面，即沿杆运动过程中，电场力不做功，在竖直方向上只受重力作用，做自由落体运动，即做初速度为零的匀加速直线运动。在竖直方向上，根据公式，可得，，所以小环运动到b点和c点时速度之比为
14.【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】(1)根据题意可知，粒子从P点射出的初速度大小
(2)设板间距离为d，从t=0时刻射进电场的粒子，刚好从下板右端边缘射出，
则粒子在电场运动的加速度大小
则
解得
(3)由于所有粒子穿过电场的时间均为T，因此所有粒子出电场时沿电场方向的速度为零，即所有粒子射出电场时速度大小为，方向水平向右。根据对称性，从时刻进入电场的粒子刚好从上板右边缘水平向右射出。即所有粒子射出两板间的区域在两板右端间长为d的区域内。从上板右端边缘射出的粒子进入MN右侧电场后，做类平抛运动。则
解得
从下板右端边缘射出的粒子进入MN右侧电场后，做类平抛运动。
则
解得
因此接收板上有粒子打上的区域长度
15.【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】(1)物体随手心在竖直面内做匀速圆周运动
在最高点时
解得
(2)运动到最低点时
解得
(3)由受力分析可知物体由B运动到C的过程中，重力、支持力、静摩擦力三者的合力提供向心力，如图所示
由几何关系可知
其中
联立解得集宁四中2024-2025学年高一下学期期中考试
物理试卷
一、单选题（共7小题，每题4分）
1.如图所示，向心力演示仪可以探究影响向心力大小的因素。传动皮带所套的左、右塔轮圆盘半径、之比为3：1，A、B、C小球到各自转轴距离之比约为1：2：1，则下列关于A、B、C小球圆周运动的分析，正确的是（ ）
A. 角速度之比为1：1：3
B. 线速度之比为1：2：1
C. 向心加速度之比为1：2：3
D. 向心力之比一定为1：2：9
2.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏．今有质子、氘核和α粒子均从A板由静止开始被加速电场加速，然后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上．已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1∶2，则下列判断正确的是( )
A. 三种粒子从B板运动到荧光屏飞行的时间相同
B. 三种粒子打到荧光屏上的位置相同
C. 偏转电场的静电力对三种粒子做的功之比为1∶2∶2
D. 偏转电场的静电力对三种粒子做的功之比为1∶2∶4
3.为空间站补给物资，我国新一代货运飞船“天舟五号”实现了2小时与“天宫空间站”快速对接，对接后的“结合体”仍在原空间站轨道运行。对接前“天宫空间站”与“天舟五号”的轨道如图所示，则( )
A. “结合体”运行的速率与“天宫空间站”运行的速率相同 B. “天宫空间站”运行的加速度大于“天舟五号”运行的加速度
C. “天宫空间站”的运行周期小于“天舟五号”的运行周期 D. “结合体”受到地球的引力等于“天宫空间站”受到地球的引力
4.图甲为游乐场某种型号的“魔盘”，儿童坐在圆锥面上，随“魔盘”绕通过顶点的竖直轴转动，图乙为“魔盘”侧视截面图，图丙为俯视图。可视为质点的三名儿童、、，其质量，到顶点的距离，与锥面的动摩擦因数都相等。在“魔盘”转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 若三名儿童均未在锥面上发生滑动，则、、的向心力之比
B. 若“魔盘”匀速转动且三名儿童均未在锥面上发生滑动，、、所受合外力都指向顶点O
C. 若“魔盘”转速缓慢增大且三名儿童均未在锥面上发生滑动，则、、所受摩擦力均增大
D. 若“魔盘”转速缓慢增大，将最先发生滑动，然后发生滑动，最后发生滑动
5.如图所示，正电荷q均匀分布在半球面ACB上，球面半径为R，CD为通过半球面顶点C和球心O的轴线。P、M为轴线上的两点，距球心O的距离均为。在M右侧轴线上O′点固定一带正电的点电荷Q，O′、M两点间的距离为R，已知P点的电场强度为零，若均匀带电的封闭球壳内部电场强度处处为零，则M点的电场强度大小为( )
A. 0 B. C. D. －
6.“筋膜枪”利用其内部特制的高速电机带动枪头，产生的高频振动可以作用到肌肉深层，以达到缓解疼痛、促进血液循环等作用。如图所示为某款筋膜枪的内部结构简化图，连杆OB以一定角速度绕垂直于纸面的O轴匀速转动，带动连杆AB，使套在横杆上的滑块左右滑动，从而带动枪头振动。已知AB杆长为L，OB杆长为R，当时，滑块的速度大小为v，则连杆OB角速度大小为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，一小球在轻杆的作用下绕点做竖直面内的匀速圆周运动，线速度大小为，其中两点与点等高。已知轻杆的长度为，小球的质量为且可视为质点，重力加速度为，则( )
A. 在最高点轻杆对小球的作用力一定竖直向下
B. 轻杆在两点对小球的作用力相同
C. 小球所需向心力大小恒定为
D. 若，小球在最高点受到轻杆的作用力竖直向上
二、多选题（共3小题，每题6分）
8.如图所示，两带有等量异种电荷的平行金属板M、N水平放置，a、b为同一条电场线上的两点。若将一质量为m、电荷量为-q(q>0)的带电粒子分别置于a、b两点，则粒子在a点的电势能大于其在b点的电势能。若将该粒子从b点以初速度v0竖直向上抛出，则粒子到达a点时的速度恰好为零。已知a、b两点间的距离为d，金属板M、N间的距离为L，金属板M、N所带电荷量始终不变，不计带电粒子的重力，则下列判断中正确的是( )
A. a点电势一定低于b点电势
B. a、b两点间的电势差为
C. 平行金属板间的电势差
D. 若将M、N两板间的距离稍微增大一些，则a、b两点间的电势差变小
9.2023年10月26日17时46分，我国发射的神舟十七号载人飞船与已在轨的空间站组合体完成自主快速交会对接，它们在地球上空的对接过程如图所示，则下列说法中正确的是( )
A. 神舟十七号的发射速度应大于第一宇宙速度
B. 神舟十七号从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ后周期变长
C. “M卫星”若要与空间站对接，可以在轨道Ⅲ上点火加速追上空间站
D. 神舟十七号在轨道Ⅲ上经过c点的加速度大于其在轨道Ⅱ上经过c点的加速度
10.如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板与静电计金属球相连，下极板与静电计金属外壳均接地，P为电容器两板间一点。电容器充电完成后，断开开关。若电容器电介质的相对介电常数随温度的升高而减小，则当电容器温度升高时，下列说法正确的是( )
A. 电容器电容增加 B. 静电计指针张角变小
C. 两极板间电场强度变大 D. P点电势升高
三、实验题（共2小题，共16分）
11.在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为、粗细均匀金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器分别在三个不同的位置测量金属丝的直径，某次示数如图所示，该次测量值为 。
(2)实验小组的同学采用图所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻，现有电源(电动势为，内阻可忽略不计)，开关导线若干，以及下列器材：
A．电压表(量程，内阻约)
B．电压表(量程，内阻约)
C．电流表(量程，内阻约)
D．电流表(量程，内阻约)
E.滑动变阻器)
为减小测量误差，在实验中，电压表应选用 ，电流表应选用 。(选填各器材前的字母)
图是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图的电路图，补充完成图中实物间的连线。
(3)测量出金属丝直径为、长度为，电压表示数为，电流表示数为，则该金属丝电阻率测量值的表达式 。考虑电流表和电压表内阻引起的误差，该测量值 真实值(选填“大于”或“小于”)。
(4)在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时，实验小组的同学将电流表换成了量程为的毫安表，依据图连接了电路，调整滑动变阻器后保持的阻值不变。然后，将电压表右侧导线分别接在点和点，读出相应的电压表和毫安表示数，记录在表格中。根据这两组数据，同学们认为将电压表右侧导线接在点比接在点实验误差更小。请判断他们得出的结论是否正确，并说明理由。
12.如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器的电容的因素，其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地，右侧极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。
(1)关于此实验，下列说法正确的是 。
A.本实验采用的科学方法是控制变量法
B.使用静电计的目的是测量电容器电荷量的变化情况
C.A板与静电计的指针带的是异种电荷
D.静电计可以用电压表替代
(2)实验时，给电容器充电过程中，其电荷量Q、电势差U、电容C之间的关系图像如图所示，其中描述正确的是 。
(3)保持B板不动，将A板向右移动，静电计指针张角 ；保持A、B板不动，向两板间插入陶瓷片，静电计指针张角 。(均填“增大”“减小”或“不变”)
四、计算题（共3小题，共38分）
13.（1）如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔片均是闭合的。先把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片 ；接着保持C位置不动，用手摸一下导体B，然后移走C，A导体的金属箔片 ，（以上两个空均填“张开”或“闭合”）。
（2）如图，A、B两点各放一电荷量均为Q的等量异种电荷，有一竖直放置的光滑绝缘细杆在两电荷连线的垂直平分线上，a、b、c是杆上的三点，且，b、c关于两电荷连线对称。质量为m、带正电荷q的小环套在细杆上，自a点由静止释放，小环运动到b点和c点时速度之比为 。
14.如图甲所示，长为L的平行金属板水平固定放置，两板间加有如图丙所示的方波电压，图丙中、T均已知，在两板中线左端P点有一个粒子源，不断地从P点射出质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子穿过两板所用的时间为T，从t=0时刻射入两板间的粒子刚好从下板右端边缘射出，在两板右边的竖直虚线MN右侧有竖直向下的匀强电场，电场强度大小等于，在电场中有一水平放置的粒子接收板，粒子接收板的上表面比平行板下板的上表面低的高度为板间距离的一半，不计粒子重力，不计粒子间的相互作用，求：
(1)粒子从P点射出的初速度大小；
(2)两平行金属板间的距离；
(3)接收板上能接收到粒子区域的长度为多少。
15.用手托住一个质量为m的物体在竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动，如图所示。当物体运动到最高点A时手心对物体的支持力大小为，运动过程中手心保持水平且与物体没有相对滑动，重力加速度g，不计空气阻力。求：
(1)物体做圆周运动的角速度；
(2)运动到最低点时物体受到的支持力大小；
(3)以轨迹圆心为坐标原点建立直角坐标系，A、B、C、D分别是运动轨迹与坐标轴的交点。设物体和圆心的连线与x轴正方向夹角，计算得出物体从B点运动到C 点的过程中支持力 与的函数关系。
