辽宁省重点中学协作校2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题
一、单选题
1．下列关于静电场的说法中，正确的是（ ）
A．电场强度为零的地方，电势一定为零
B．电势越高的地方，电荷的电势能越大
C．同一等势面上各点的电场强度大小一定相等
D．电场强度方向总是垂直于等势面指向电势降低的方向
2．在法网公开赛的关键分时刻，郑钦文将网球（可视为质点）以水平的初速度从距地面2.45m的高度强力击出。若忽略空气阻力，取重力加速度，关于这记精彩发球，下列说法正确的是（ ）
A．网球在空中运动的时间约为0.75s
B．这记发球使网球落在距离发球点27m处
C．网球落地时竖直方向速度大小为
D．网球落地瞬间速度方向与水平方向夹角的正切值为
3．在2024年巴黎奥运会跳水女子10米台决赛中，全红婵在入水时通过调整身体姿态减少水花。以下分析正确的是（ ）
A．若入水时身体绷直，接触水面的时间缩短，冲击力增大
B．若手臂展开增大触水面积，可减小动量变化量
C．入水过程中，水的作用力对运动员的冲量方向竖直向下
D．运动员入水过程的动量变化量仅由重力冲量决定
4．如图所示为研究高压带电体周围绝缘试验的电场分布图，由于试验线路比较短，在大的空间尺度下高压带电体A可以等效为点电荷，B、C、D是其周围的三个金属导体，均已处于静电平衡状态，P、S是导体C上的两点，M、N是A附近的两点，下列说法正确的是（ ）
A．导体B内部电场强度处处为零，表面电场强度也为零
B．电场线在A附近密集，表明A附近的电场是匀强电场
C．把一个电子从P点移动到S点，电子的电势能不变
D．若将一试探正电荷从点移到点，电场力做正功，电势能增大
5．如图所示，带有中心转轴的水平转盘上放置一质量为1.5kg的小物块，物块与转轴通过轻质弹簧连接，小物块处于静止状态，弹簧伸长6cm。已知弹簧的劲度系数为、原长为30cm，现让转盘从静止开始缓慢加速转动，下列说法中正确的是（ ）
A．当物块与转盘间的摩擦力恰好为零时，转盘角速度为
B．当物块与转盘间的摩擦力大小为4.5N时，转盘角速度可能为
C．当转盘角速度为时，物块与转盘间的摩擦力大小为4N
D．当转盘角速度由增加到的过程中物块与转盘间的摩擦力逐渐增大
6．如图，A、B是水平面上带电荷量均为的固定点电荷，A、B间距离为，在A、B连线的中点O有一固定竖直杆OD，一根绝缘细线一端系在杆上的D点，另一端连接一带电小球C，小球C的质量为。小球C静止在水平面上且对水平面的压力为0，三角形ABC为等腰三角形，，，，重力加速度大小为g，不计小球的大小，静电力常量为k，设A、B两点电荷在小球C处产生的合场强大小为，小球C所带电荷量的大小为，则下面结论正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
7．2024年“嫦娥七号”探测器计划着陆月球南极，开展水冰探测。已知月球质量为M，引力常量为。探测器在环月圆轨道Ⅰ上运行时，轨道半径为，之后经变轨进入椭圆轨道Ⅱ，椭圆轨道近月点距离月心为，远月点为原环月轨道Ⅰ上的点。不考虑其他天体的影响，下列说法正确的是（ ）
A．探测器在环月圆形轨道Ⅰ上运行时的线速度满足
B．探测器从环月圆形轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ，需在远月点减速，减速瞬间的加速度满足
C．探测器在椭圆轨道Ⅱ上运行时，从远月点到近月点，月球引力做正功，其动能的增加量大于引力势能的减少量
D．若探测器在环月圆轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ上运行的周期分别为和，则
8．假设滑冰场地是光滑冰面，质量为50kg的小明手持一个质量为2kg的篮球，以的速度水平滑行。突然小明将篮球水平向前抛出，抛出后小明的速度变为。若抛出过程中消耗的体内化学能中约转化为小明和篮球的机械能增量，则此次抛球过程中小明消耗的化学能约为（ ）
A．15J B．18.75J C．22.5J D．30J
二、未知
9．反射式速调管是常用的微波器件之一，它的工作原理是通过电子在电场中的振荡来产生微波。其内部为真空，有一个静电场的方向平行于轴，其电势随的分布如图所示。现将一电子（重力不计）从处以初动能2eV沿轴负方向射出，下列说法正确的是（ ）
A．处的电场强度小于处的电场强度
B．电子运动到处后返回
C．电子在运动过程中，在处的电势能最大
D．电子在运动过程中电势能与动能之和逐渐减小
10．一辆电动平衡车含骑手的总质量约为80kg，在一次户外骑行中平衡车在平坦道路上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度随速度的倒数的变化规律如图所示（图像与纵轴交点为，与横轴交点为0.02，则平衡车在加速过程中（ ）
A．速度增大时加速度减小
B．当速度为时，加速度大小为
C．输出功率为12kW
D．所受阻力大小为240N
11．如图所示，两个四分之一圆弧体A、B静止在光滑的水平面上。A、B的圆弧面光滑，半径分别为和，底端切线均沿水平面且靠在一起。将一可视为质点的小物块C从A的圆弧面的顶端静止释放，A、C的质量分别为和，则以下说法正确的是（ ）
A．C下滑过程中，A、C组成的系统在水平方向动量守恒
B．C刚滑到A底端时，C的速度大小为
C．C刚滑到A底端时，C距B的圆弧面底端的水平距离为
D．若C滑到A底端后，恰好能滑上B的圆弧面顶端，则B的质量为3m
12．如图甲，一带电粒子沿平行板电容器中线MN以速度平行于极板进入（记为时刻），同时在两板上加一按图乙变化的电压。已知粒子比荷为k，带电粒子只受电场力的作用且不与极板发生碰撞，经过一段时间，粒子以平行极板方向的速度射出，则下列说法中正确的是（ ）
A．若粒子在时未射出，则粒子在垂直极板方向的速度不为0
B．粒子射出时的速度大小一定为
C．若粒子在时未射出，则粒子在垂直极板方向的位移大小为（d为极板间距）
D．极板间距离d需满足，粒子才不会与极板碰撞
13．在研究新型纳米材料制成的电容器性能时，科研小组设计如下实验：将两片镀有纳米氧化钛绝缘层的石墨烯电极平行放置，组成平行板电容器，电极通过导线与高精度静电计相连。实验过程中，通过精密机械装置改变极板间距，同时向两极板间缓慢注入不同配比的绝缘硅油和蓖麻油混合液（介电常数可调），以此来探究电容的变化规律。实验时保持电容器电荷量Q恒定不变。
(1)实验前需校准设备，下列操作错误的是______；
A．闭合电路前，检查静电计金属球与电极是否良好接触
B．为消除残余电荷影响，每次实验前需用导线短接两极板放电
C．缓慢注入绝缘混合液，可使溶液分布均匀，从而保证介电常数的均匀性
D．调节电极间距时，无需关注纳米涂层因机械挤压导致的微小形变
(2)一般来说，介电常数随着蓖麻油比例的提高而增大。若保持电极间距和电极材料不变，仅增加溶液中蓖麻油的比例，会发现静电计指针张角 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
(3)在实验过程中，若不慎将少量金属碎屑掉入两极板间（碎屑未接触两极板），下列说法正确的是______。
A．金属碎屑会使两极板间等效距离减小，电容增大
B．金属碎屑会导致极板间发生短路，电荷量变为0
C．金属碎屑会使绝缘混合液的介电常数发生改变，影响电容
D．金属碎屑对实验结果无明显影响
14．某科研小组利用磁悬浮轨道装置研究动量守恒定律，实验装置（部分）如图所示。光滑的磁悬浮轨道上放置两个质量分别为和的滑块A、B，滑块表面安装有高精度的速度传感器和电磁锁装置。当电磁锁通电时，两滑块可锁定为一个整体；断电时，滑块可自由滑动。轨道末端连接有数据采集系统，可实时记录滑块碰撞前后的速度大小和方向。实验过程中，滑块B初始静止，滑块A以一定初速度沿轨道方向运动，两滑块碰撞后，可通过控制电磁锁的通断实现不同类型的碰撞实验。
(1)实验前需要对装置进行调试，下列操作正确的是______；
A．为确保轨道水平，需用水平仪在轨道各点多次测量
B．为减小空气阻力影响，可在轨道表面涂抹润滑油
C．测量滑块质量时，可将滑块放在精度较高的电子天平上多次测量取平均值
D．实验前无需检查速度传感器是否正常工作，可直接进行实验
(2)先使电磁锁处于断电状态，让质量为的滑块A以初速度与静止的质量为的滑块B发生弹性碰撞。碰撞后，滑块A、B的速度分别为和。根据动量守恒定律和机械能守恒定律推导可得 和 ；
(3)保持滑块质量和初速度不变，使电磁锁在两滑块碰撞瞬间通电，将两滑块锁定为一个整体。若已知，，，则碰撞后两滑块整体的速度大小 ；
(4)若两滑块发生完全非弹性碰撞后，实验测得的系统总动量比理论值偏小，可能的原因是轨道未调平导致滑块B在碰撞前具有与滑块A初速度方向 （选填“相同”或“相反”）的微小速度。
15．如图所示，竖直平面内固定一绝缘光滑材料制成的椭圆状细杆，椭圆的半长轴为，半短轴为，在其中一个焦点位置固定一点电荷，电荷量为，在最高点有一质量为、电荷量为小圆环套在椭圆杆上，以水平向左初速度开始运动。B与O处于同一水平面上，点为最低点，小圆环可视为点电荷。取无穷远电势为0，点电荷电势公式为（为静电力常量，为场源电荷的电荷量，为该点到点电荷的距离），已知重力加速度为g，静电力常量为，空气阻力不计，求：
(1)小圆环从点运动到点的过程中静电力做功；
(2)小圆环运动到点时的速度大小。
16．一半径为的光滑绝缘半圆弧轨道固定在竖直平面内，MN为其竖直直径，O为圆心，整个空间存在与水平成角、斜向左上方的匀强电场。一质量为，电荷量为的小球（可视为质点），第一次从轨道最低点M由静止释放，到达P点时速度刚好为零，OP连线与水平面成角。第二次小球从M点以速度水平向左射入，可使小球刚好能到达N点，且在N点速度大小为，取重力加速度，求：
(1)匀强电场的电场强度E的大小；
(2)和的大小；
(3)第二次小球从M点到N点过程中的最大速度。
17．如图所示为一轨道模型图，由水平轨道、固定凹槽（足够长）、半圆轨道（是最高点，是最低点，在的正下方，且和间隙不计）组成，其中半圆轨道的半径大小可调，所有轨道及凹槽均光滑。长度的水平传送带与平滑衔接。质量的平板紧靠凹槽侧璧放置，平板上表面与平面齐平。质量的小滑块（可视为质点）被弹簧弹出后，滑上平板并与平板相对静止一起运动，平板与侧璧CH相撞后将原速弹回。已知平面与水平地面高度差，传送带顺时针传送速度，滑块与平板和传送带之间的动摩擦因数均为，取重力加速度。
(1)调节半圆轨道的半径为，被弹出的滑块恰好能滑过凹槽，且恰好不脱离圆轨道，求：
①小滑块沿圆轨道滑过点时受到的支持力；
②平板的长度及弹簧释放的弹性势能；
(2)在保持问（1）中其他条件不变的情形下，仅改变大小，滑块从飞出落至地面，水平位移为，求的最大值。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D C A C B B D D
9．AB
10．ACD
11．AB
12．BC
13．(1)D
(2)减小
(3)A
14．(1)AC
(2)
(3)
(4)相反
15．(1)
(2)
【详解】（1）细杆上A、B两点的电势分别为：
，
A、B两点的电势差：，
静电力做功为：，
由于，所以A和C为等势点，从A到C依动能定理可得：
，
解得：．
16．(1)
(2)，
(3)
【详解】（1）小球从到依动能定理可得：
，
解得：．
（2）小球刚好到达N点时对轨道的压力为零，可得：
，
解得：．
小球从到依动能定理可得：
，
解得：．
（3）由题意可知，与的合力F与圆轨道的交点为等效最低点，设该点为Q，当小球到达Q点时速度最大，其方向是过Q点圆的切线方向，由图可知，合力，
小球从到依动能定理可得：
，
解得：．
17．(1)①12N；②，
(2)1.5m
【详解】（1）①设滑块经过D点的速度为，根据题意，可得
，
解得．
D到E过程由动能定理得 ，
解得．
在点有 ，
解得．
②到达木板最右端时两物体共速，设木板长度为s，滑块滑上木板时速度为，共速时的速度为，即，由动量守恒定律得
，
解得．
由能量守恒可得弹性势能为，
由能量守恒得，
解得．
（2）在满足（1）条件下滑块在D点的速度为，所以，D到F过程由动能定理得
，
从F点滑出后滑块做平抛运动，则，．
联立可得．
当时，x有最大值，即．
