2024-2025学年浙江省湖州市高一（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共30分。
1.下列说法正确的是( )
A. 开普勒通过研究行星的运动，提出了万有引力定律
B. 卡文迪什利用扭秤实验装置精确测出了静电力常量
C. 库仑最早测量出了元电荷的数值
D. 法拉第最先引入电场线的方法来描述电场
2.下列选项中不属于比值定义式的是( )
A. 电场强度 B. 电势 C. 电动势 D. 电流
3.年蛇年春晚的舞台上，一群穿着花棉袄的机器人在舞台上扭起了秧歌。其中机器人转手绢的动作，使手绢绕中心点在竖直面内匀速转动，如图所示，若手绢上有质量相等的两质点、，则质点、的( )
A. 线速度相同
B. 角速度相同
C. 向心加速度相同
D. 机械能守恒
4.如图为某同学投篮时的情景，篮球在空中划出一道弧线后精准进入篮框，若不计空气阻力，则篮球飞行过程中( )
A. 动能先减小后增大
B. 机械能先增大后减小
C. 重力对篮球始终做负功
D. 在最高点时重力的功率最大
5.如图所示，下列关于生活中圆周运动的实例分析，说法正确的是( )
A. 图汽车通过凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力小于汽车的重力
B. 图杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于超重状态
C. 图铁路转弯处，若火车行驶的速度大于规定速度大小，则会挤压内轨
D. 图洗衣机脱水筒的脱水原理是附着在衣服上的水做离心运动被甩出
6.如图为某卫星系统的轨道示意图，已知、、三颗卫星均做匀速圆周运动，其中是地球静止卫星，、轨道高度相等，且大于的轨道高度，则( )
A. 卫星和卫星所受的地球引力大小相等
B. 卫星运行的速度大于第一宇宙速度
C. 卫星的运动周期等于地球的自转周期
D. 卫星的线速度大于卫星的线速度
7.如图甲是我国自行研制的“龙芯”系列。图乙中，和是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，的表面边长为的两倍。现给、两端加上相同的电压，则与相比( )
A. 电阻率 B. 通过电流
C. 相同时间内产生的焦耳热 D. 相同时间内通过的电荷量
8.如图所示，带绝缘柄的两极板组成孤立的平行板电容器。将电容器充电后断开，在图示位置静止不动时，两极板之间的电场强度为。某时刻人手开始缓慢向左移动，逐渐拉开两极板之间的距离，当人手向左移动较小的距离时( )
A. 电容器的电量变大
B. 电容器的电压不变
C. 电容器的电容变小
D. 电场强度变大
9.如图为某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。假定某时间内该地区的风速是，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，若该风力发电机将此圆内的风能转化为电能的效率为，下列说法正确的是( )
A. 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为
B. 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的质量为
C. 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为
D. 此风力发电机发电的功率为
10.如图所示，两根完全相同的轻质弹簧、连接着一小球，两弹簧端和端分别固定，且位于同一竖直线上。小球静止于点时，弹簧处于原长状态。现将小球从弹簧的原长处点由静止释放，已知的距离为，重力加速度大小为。若忽略空气阻力，弹簧始终处于弹性限度内，则( )
A. 小球到达点的速率为
B. 小球在点的加速度大小为
C. 由到的过程，小球的机械能守恒
D. 由到的过程，小球的机械能先增大后减小
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
11.下列说法正确的是( )
A. 安培是国际单位制中的基本单位
B. 运动物体所受合外力不为零，则该物体动能一定变化
C. 电荷周围存在电场线，电场线虽然看不见，但客观存在
D. 含有金属丝织物的工作服能保护工人免受高压电的伤害，其原理是静电屏蔽
12.如图甲是等量异种点电荷形成的电场线分布图，图乙是电场中的一些点，是两点电荷连线的中点，、是两点电荷连线中垂线上关于对称的两点，、和、也关于对称。则( )
A. E、两点电场强度相同
B. A、两点电势相等
C. B、、三点中，电子在点受到的电场力最小
D. 电子沿连线从点向点运动，电子电势能逐渐减小
13.我国电动车新国标提出了更科学、更安全、更先进、更有操作性的标准条款。如表为新国标电动自行车的主要技术参数。
整车质量 蓄电池工作电压
最高车速 电机功率
小明同学家里有台质量的电动自行车。为了验证是否符合新国标，小明同学设计如下实验：在封闭路段将车速增至最高后经过一标志物开始紧急刹车，记录刹车距离为。已知紧急刹车时受到的阻力是人与车总重力的倍，正常行驶过程中受到的阻力是人和车总重力的倍。小明同学的质量，重力加速度取。则这台电动自行车的( )
A. 车速符合新国标 B. 车速不符合新国标
C. 电机功率符合新国标 D. 电机功率不符合新国标
三、实验题：本大题共3小题，共16分。
14.“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置如图所示。
本实验主要用到的科学方法是 ；
A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想模型法 D.演绎推理法
探究向心力与角速度之间的关系时，选择半径 选填“相同”或“不同”的两个塔轮；同时应将质量相同的小球分别放在 处；
A.挡板和挡板 B.挡板和挡板 C.挡板和挡板
探究向心力与角速度之间的关系时，若图中左右标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为：，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的左右变速塔轮对应的半径之比为 。
15.某校研究小组的同学利用如图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。其中为电源，为单刀双掷开关，为电阻箱，为电容器，为理想电流表，为理想电压表。研究小组先将开关掷向对电容器充电，待电压表示数稳定后再将开关接，记录电容器放电时电流随时间变化的关系。
充电过程电容器上极板带 选填“正电”或“负电”；
电流表的量程为，某次电流表的示数如图乙所示，则通过电流表的电流大小 ；
该小组测出电流随时间变化的数据并绘出图像如图丙，图线与轴围成的面积约为格，则放电过程中流过电流表的电荷量约为 。已知电源电动势大小为，则该电容器的电容值约为 。
16.某班同学分成两组来进行“验证机械能守恒定律”的实验。甲组同学采用让重锤自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图甲所示；乙组同学采用气垫导轨装置验证机械能守恒定律，实验装置如图乙所示。
实验过程中他们进行了如下操作，其中操作不当的步骤是 选填选项前的字母；
A.甲组中对体积和形状相同的重物，选择密度大的进行实验
B.甲组测量纸带上某点的速度时，可用公式计算
C.乙组实验前将气垫导轨调水平
D.乙组实验时用天平测量钩码、遮光条和滑块的质量
若甲组中重物的质量为，由图丙中纸带数据计算出打点时重物的速度为，相邻两点之间的时间为，则从打起始点到打点的过程中，重物的重力势能减少量 用、、表示，动能的增加量 用、、、表示。若在实验误差允许范围内，则可认为该过程机械能守恒；
乙组实验时，测出光电门、间的距离，遮光条的宽度，滑块和遮光条的总质量，钩码质量。由数字计时器读出遮光条通过光电门、的时间、，则系统机械能守恒成立的表达式是 选填选项前的字母。
A.
B.
四、计算题：本大题共4小题，共42分。
17.宇航员在火星表面附近高处静止释放一个小球，经过时间后小球落到火星表面，不计空气阻力。
求火星表面附近的重力加速度的大小；
已知火星的半径为，引力常量为，求火星的质量；
求在火星表面发射卫星的最小速度火星的第一宇宙速度。
18.如图所示，电源电动势为，内阻为，电阻为。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压为，线圈电阻为。求：
流过的电流；
通过电动机的电流；
电动机正常工作时产生的机械功率。
19.如图所示，质量为、电荷量为的粒子静止于处，经过电压为未知、极板间距离为的加速电场加速后，沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从点垂直进入水平向左的匀强电场中并击中竖直挡板上的点。已知静电分析器通道内有辐向分布的电场，圆弧虚线所在处的电场强度大小均为，方向指向圆心，圆弧对应的半径为，，、、三点共线且水平，粒子重力不计。求：
粒子离开加速电场时的速度大小；
加速电场电压的大小；
粒子从到的总时间。
20.如图所示，为竖直平面内光滑四分之一圆弧轨道，半径。长度的水平传送带，左端与圆弧轨道最低点连接，右端上表面与固定平台等高并紧靠。平台上固定有一底端处开口且略微错开的竖直圆轨道。一质量的滑块视为质点，从圆弧轨道最高点处静止释放，经过传送带，从处进入圆轨道后，在始终沿轨迹切线方向的外力作用下做匀速圆周运动，外力施加前后速率不变。运动一周后撤去外力，滑块再次通过点之后向右滑动，与位于平台处的轻质挡板相撞并粘连。已知滑块与传送带表面的动摩擦因数，与圆轨道间的动摩擦因数，与右侧平台间的动摩擦因数，左侧平台光滑，。轻弹簧初始为原长，左端与轻质挡板铰接，右端固定，其劲度系数。弹簧弹性势能的表达式为弹簧形变量，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计过各连接处的能量损失，重力加速度。
求滑块下滑至圆弧轨道最低点时对处的压力大小；
若传送带不转，求滑块滑到圆轨道处的速度大小；
若传送带以顺时针转动，求滑块经过传送带因摩擦而产生的热量；
若传送带以逆时针转动，求滑块从冲上传送带到弹簧第一次被压缩到最短的过程中因摩擦而产生的热量。
参考答案
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13.
14.
不同
：
15.正电
16.
17.根据自由落体运动规律有，得火星表面重力加速度；
根据黄金代换式，得火星质量；
根据牛顿第二定律，得最小发射速度。
18.电阻与电动机并联，流过的电流为；
根据闭合电路的欧姆定律，总电流为，
电动机的电流为；
电动机内部消耗的功率，
产生的机械功率，解得。
19.根据粒子在辐向电场中做圆周运动，可知电场力恰好提供向心力，即：，解得：；
根据动能定理：，解得：；
根据粒子在加速电场中做匀加速直线运动，结合匀加速运动关系式，可知其位移与时间关系满足：；
根据粒子在辐向电场中做匀速圆周运动，即可知其在辐向电场中的时间满足：；
根据粒子从到的过程中，仅受水平方向的电场力，可知其做类平抛运动的时间，在水平方向做匀速直线运动，水平分运动满足：；
根据三个时间的表达式，即可知粒子从到的时间：，解得：。
20.从到机械能守恒：，解得：，
在点：，解得：，
根据牛顿第三定律，压力大小为；
在传送带上做匀减速直线运动，到点的速度为，有：，解得：；
滑块以速度冲上传送带后，做匀减速直线运动，有：，解得：，然后随传送带匀速运动，
产生的热量：；
滑块的整个运动过程有三段产生摩擦热，具体分析如下：
第一段过程为滑块以速度冲上传送带过程，通过传送带时间：，
滑块与传送带相对位移：，
此过程产生的摩擦热：，
联立解得：。
第二段过程为滑块以速度冲上右侧的固定平台后，在竖直圆轨道匀速运动一周的过程，如图所示，
选取竖直圆轨道上下对称的、两点，根据牛顿第二定律则有：，
，
在、两点附近选取微元长度，则滑块在这两段微元长度克服摩擦力做的功之和：，
求和可得 ，
联立可得：，
第三段过程为滑块滑上右侧平台并与挡板粘连，由功能关系可知，弹簧第一次被压缩到最短此时滑块运动到点则有：，
代入数据解得：，第三个阶段产生的热量：，
所以整个过程产生的热量为。
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