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2024年春学期高一年级期中学情调研
物理试题（B）
一、单项选择题（共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个正确选项）
1. 关于元电荷、电荷与电荷守恒定律，下列说法正确是（　　）
A. 元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的
B. 元电荷是指电子，电量等于电子的电量，体积很小的带电体是指点电荷
C. 单个物体所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律指带电体和外界没有电荷交换
D. 利用静电感应可使任何物体带电，质子和电子所带电荷量相等，比荷也相等
2. 如图所示，一卫星绕地球运动，图中虚线为卫星的运行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A距离地球最近，C距离地球最远。下列说法中不正确的是（　　）
A. 卫星在A点的速度最大
B. 卫星在C点的速度最大
C. 卫星在A点的加速度最大
D. 行星从A到C做减速运动
3. 两个质点之间万有引力的大小为F，如果将这两个质点之间的距离变为原来的3倍，两个质点的质量都变为原来的2倍，那么它们之间万有引力的大小变为（　　）
A. B. C. D.
4. 质量为m的足球在地面1的位置以速度被踢出后，以速度落到地面3的位置，飞行轨迹如图所示。足球在空中达到最高点2的速度为，高度为h，重力加速度为g，空气阻力不可忽略，则下列说法中正确的是（　　）
A. 足球由位置1到位置2，重力做功为
B. 足球由位置1到位置2，空气阻力做功为
C. 足球由位置2到位置3，合力做功
D. 足球在地面上时，踢力对足球做的功为
5. 如图所示，小物体A随圆盘一起做匀速圆周运动，且与圆盘保持相对静止，那么小物体A受到的力有（　　）
A. 向心力、支持力、摩擦力
B. 向心力、支持力、重力
C. 重力、支持力、摩擦力
D. 重力、支持力、摩擦力、向心力
6. 关于地球同步卫星说法，正确的是（　　）
A. 我国发射的同步通讯卫星定点在赤道上空
B. 我国发射的同步通讯卫星定点在北京上空
C. 它运行的速度一定大于第一宇宙速度
D. 它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择
7. 如图所示为运动员参加撑杆跳高比赛的示意图，对运动员在撑杆跳高过程中的能量变化描述正确的是（　　）
A. 起跳上升过程中，运动员的机械能守恒
B. 起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增大
C. 起跳上升过程中，运动员的动能一直增大
D. 起跳上升过程中，运动员的重力势能一直增大
8. 如图，北斗导航卫星的发射需要经过几次变轨，例如某次变轨，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在2处变轨进入圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点.忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（　　）
A. 该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处减速
B. 该卫星从轨道1到轨道2再到轨道3，机械能逐渐减小
C. 该卫星在轨道3的动能大于在轨道1的动能
D. 该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上Q点的加速度
9. 把一个小球放在光滑的球形容器中，使小球沿容器壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图所示，关于小球的受力情况，下列说法正确的是（　　）
A. 小球受到的合力为零 B. 重力、容器壁的支持力和向心力
C. 重力、向心力 D. 重力、容器壁的支持力
10. 如图，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的3倍，它们之间靠摩擦传动，接触面不打滑。下面关于A、B、C三点的线速度v、角速度、加速度a、周期T等物理量，正确的是（　　）
A. B.
C. D.
11. 一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬于O点，小球在水平力F作用下从平衡位置P点移动到Q点，如图所示。则力F所做的功为（　　）
A. 若F为恒力，则F力做功为
B. 若F为恒力，则F力做功为
C. 若小球被缓慢移动，则F力做功
D. 若小球被缓慢移动，则F力做功为
二、非选择题（本题共5小题，共56分，其中第13～16 题解答时请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。）
12. 利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）除图示器材外，下列器材中，一定需要的是________；
A. 直流电源（12V） B. 交流电源（220V，50Hz）
C. 天平及砝码 D. 刻度尺
E. 导线
（2）打点计时器打出的一条纸带（如图2）的O点（图中未标出）时，重锤开始下落，纸带的_________（填“O”或“C”，用字母表示）端与重物相连。
（3）a、b、c是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的零刻线与O点对齐，a、b、c三个点所对刻度。打点计时器在打出b点时重锤下落的高度________cm，下落的速度为________m/s（计算结果保留3位有效数字）。
（4）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是________。
A. 释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直
B. 做实验时，先接通打点计时器电源，再释放连接重锤的纸带
C. 为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度
D. 用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度
（5）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘图像去研究机械能是否守恒。若忽略阻力因素，那么本实验的图像应是下图中的________；若先释放纸带，后接通电源图像应是下图中的________；若阻力不可忽略，且速度越大，阻力越大，那么v -h图像应是下图中的________；
A．B．C．
D．E．
13. 如图所示，长度为L=10m的绳，系一小球在竖直面内做圆周运动，小球的质量为M=4kg，小球半径不计，小球在通过最低点时的速度大小为v=20m/s，试求：
（1）小球在最低点的向心加速度大小；
（2）小球在最低点所受绳的拉力。
14. 某卫星绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，卫星的轨道半径为r，引力常量为G。求：
（1）卫星的向心加速度大小；
（2）卫星的线速度大小。
15. —辆汽车在平直的路面上行驶，已知该汽车发动机的额定功率为P额=100kW，汽车的总质量为m=1×104kg，运动过程中汽车所受的摩擦力恒为自身重力的，重力加速度g=10m/s2。
（1）求该汽车能达到的最大速度；
（2）若该汽车保持大小恒为0.5m/s2的加速度由静止开始启动，则匀加速运动的时间最长为多大
（3）若该汽车保持100kW的额定功率不变由静止开始启动，当该汽车的加速度为2m/s2时，汽车的速度是多大
16. 如图，abc是竖直面内的固定轨道，ab水平且粗糙，长度为2R；bc是半径为R的四分之一的光滑圆弧，与ab相切于b点。一质量为m=3kg的小球以8m/s的速度从a运动到c点的速度为2m/s，轨道半径R=0.6m。
（1）小球在b点时的速度大小；
（2）小球在b点时对轨道的正压力；
（3）小球从a点运动到b点克服摩擦力做的功。2024年春学期高一年级期中学情调研
物理试题（B）
一、单项选择题（共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个正确选项）
1. 关于元电荷、电荷与电荷守恒定律，下列说法正确的是（　　）
A. 元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的
B. 元电荷是指电子，电量等于电子的电量，体积很小的带电体是指点电荷
C. 单个物体所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律指带电体和外界没有电荷交换
D. 利用静电感应可使任何物体带电，质子和电子所带电荷量相等，比荷也相等
【答案】A
【解析】
【详解】A．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的，这是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，故A正确；
B．元电荷是带电量的最小单元，大小等于电子的电量，但不是电子，当两个带电体的形状和大小对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，所以体积很小的带电体未必就是点电荷，故B错误；
C．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换，故C错误；
D．静电感应不能使绝缘体带电，电子和质子所带电荷量相等，但它们质量不相等，比荷不相等，故D错误。
故选A。
2. 如图所示，一卫星绕地球运动，图中虚线为卫星的运行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A距离地球最近，C距离地球最远。下列说法中不正确的是（　　）
A. 卫星在A点的速度最大
B. 卫星在C点的速度最大
C. 卫星在A点的加速度最大
D. 行星从A到C做减速运动
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．卫星绕地球做椭圆运动，根据开普勒第二定律可知，轨道上离地球越近，卫星的速度越大，离地球越远，卫星的速度越小；则卫星在A点的速度最大，卫星在C点的速度最小，行星从A到C做减速运动，故AD正确，B错误；
C．根据牛顿第二定律可得
可得
可知卫星在A点的加速度最大，故C正确。
本题选择不正确的，故选B。
3. 两个质点之间万有引力的大小为F，如果将这两个质点之间的距离变为原来的3倍，两个质点的质量都变为原来的2倍，那么它们之间万有引力的大小变为（　　）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设原来两质点的质量分别为、，距离为，则两个质点之间万有引力的大小为
如果将这两个质点之间的距离变为原来的3倍，两个质点的质量都变为原来的2倍，那么它们之间万有引力的大小变为
故选B
4. 质量为m的足球在地面1的位置以速度被踢出后，以速度落到地面3的位置，飞行轨迹如图所示。足球在空中达到最高点2的速度为，高度为h，重力加速度为g，空气阻力不可忽略，则下列说法中正确的是（　　）
A. 足球由位置1到位置2，重力做功为
B. 足球由位置1到位置2，空气阻力做功为
C. 足球由位置2到位置3，合力做功为
D. 足球在地面上时，踢力对足球做的功为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．足球由位置1到位置2重力做的功为
故A错误；
B．足球由位置1到位置2，根据动能定理可知
则空气阻力做的功为
故B正确；
C．足球由位置2到位置3，根据动能定理可知合力做的功为
故C正确；
D．足球在地面上时，踢力对足球做的功为
故D错误。
故选BC。
5. 如图所示，小物体A随圆盘一起做匀速圆周运动，且与圆盘保持相对静止，那么小物体A受到的力有（　　）
A. 向心力、支持力、摩擦力
B. 向心力、支持力、重力
C. 重力、支持力、摩擦力
D. 重力、支持力、摩擦力、向心力
【答案】C
【解析】
【详解】对A受力分析有，重力、支持力、摩擦力，摩擦力提供向心力，向心力是一种效果力，所以不能说物体受到向心力。
故选C。
6. 关于地球同步卫星的说法，正确的是（　　）
A. 我国发射的同步通讯卫星定点在赤道上空
B. 我国发射的同步通讯卫星定点在北京上空
C. 它运行的速度一定大于第一宇宙速度
D. 它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择
【答案】A
【解析】
【详解】AB．它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的，因此同步卫星相对地面静止不动，同步通讯卫星只能定点在赤道的上空，故A正确，B错误；
C．同步卫星相对地球静止，它的半径比近地卫星半径大，根据
得
第一宇宙速度的轨道半径等于地球的半径，所以同步卫星的线速度小于第一宇宙速度，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力，列出等式
其中R为地球半径，h为同步卫星离地面的高度．由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以T为一定值，根据上面等式得出：同步卫星离地面的高度h也为一定值．由于轨道半径一定，则线速度的大小也一定，故D错误。
故选A。
7. 如图所示为运动员参加撑杆跳高比赛的示意图，对运动员在撑杆跳高过程中的能量变化描述正确的是（　　）
A. 起跳上升过程中，运动员的机械能守恒
B. 起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增大
C. 起跳上升过程中，运动员的动能一直增大
D. 起跳上升过程中，运动员的重力势能一直增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB．运动员起跳上升过程中，竿的形变量逐渐减小，杆的弹性势能减少，转化为运动员的机械能，运动员机械能增加，故AB错误；
C．运动员起跳上升过程中，杆弹力大于运动员重力时，运动员的动能增加，杆的弹力小于运动员重力时，运动员的动能减小，故C错误；
D．运动员起跳上升过程中，运动员的高度不断增加，则重力势能一直增大，故D正确。
故选D。
8. 如图，北斗导航卫星的发射需要经过几次变轨，例如某次变轨，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在2处变轨进入圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点.忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（　　）
A. 该卫星从轨道1变轨到轨道2需要P处减速
B. 该卫星从轨道1到轨道2再到轨道3，机械能逐渐减小
C. 该卫星在轨道3的动能大于在轨道1的动能
D. 该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上Q点的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处加速，做离心运动，故A错误；
B．该卫星在从轨道1到轨道2需要点火加速，则机械能增加，从轨道2再到轨道3，又需要点火加速，机械能增加，故该卫星在轨道从轨道1到轨道2再到轨道3，机械能逐渐增加，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力
可得
因为该卫星在轨道3的半径大于在轨道1的半径，所以该卫星在轨道3的速度小于在轨道1的速度，则卫星在轨道3的动能小于在轨道1的动能，故C错误；
D．根据
可知，该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上Q点的加速度，故D正确。
故选D。
9. 把一个小球放在光滑的球形容器中，使小球沿容器壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图所示，关于小球的受力情况，下列说法正确的是（　　）
A. 小球受到的合力为零 B. 重力、容器壁的支持力和向心力
C. 重力、向心力 D. 重力、容器壁的支持力
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】小球沿容器壁在某一水平面内做匀速圆周运动，则向心力即合力方向水平指向圆心，不为零。受自身重力和容器壁的支持力作用。
故选D。
10. 如图，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的3倍，它们之间靠摩擦传动，接触面不打滑。下面关于A、B、C三点的线速度v、角速度、加速度a、周期T等物理量，正确的是（　　）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．A、B两点是摩擦传动，所以线速度大小相同，有
vA：vB=1：1
故A错误；
B．由公式
得
故B错误；
C．A、C两点是共轴传动，所以角速度相同。由公式
得
故C正确；
D．由上得
由公式
得
TB：TC=1：3
故D错误。
故选C。
11. 一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬于O点，小球在水平力F作用下从平衡位置P点移动到Q点，如图所示。则力F所做的功为（　　）
A. 若F为恒力，则F力做功为
B. 若F为恒力，则F力做功为
C. 若小球被缓慢移动，则F力做功为
D. 若小球被缓慢移动，则F力做功为
【答案】A
【解析】
【详解】AB．若F为恒力，根据功的计算公式可得F力做功为
故A正确，B错误；
CD．若小球被缓慢移动，根据动能定理可得
所以F力做功为
故CD错误。
故选A。
二、非选择题（本题共5小题，共56分，其中第13～16 题解答时请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。）
12. 利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
（1）除图示器材外，下列器材中，一定需要的是________；
A. 直流电源（12V） B. 交流电源（220V，50Hz）
C. 天平及砝码 D. 刻度尺
E. 导线
（2）打点计时器打出的一条纸带（如图2）的O点（图中未标出）时，重锤开始下落，纸带的_________（填“O”或“C”，用字母表示）端与重物相连。
（3）a、b、c是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的零刻线与O点对齐，a、b、c三个点所对刻度。打点计时器在打出b点时重锤下落的高度________cm，下落的速度为________m/s（计算结果保留3位有效数字）。
（4）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是________。
A. 释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直
B. 做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连接重锤的纸带
C. 为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度
D. 用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度
（5）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘图像去研究机械能是否守恒。若忽略阻力因素，那么本实验的图像应是下图中的________；若先释放纸带，后接通电源图像应是下图中的________；若阻力不可忽略，且速度越大，阻力越大，那么v -h图像应是下图中的________；
A．B．C．
D．E．
【答案】（1）BDE （2）O
（3） ①. 19.30 ②. 1.95 （4）ABD
（5） ①. A ②. C ③. D
【解析】
【小问1详解】
除图示器材外，电火花打点计时器需要用导线连接交流电源（220V，50Hz）；需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离；本实验验证机械能守恒的表达式中质量可以约掉，所以不需要天平测质量。
故选BDE。
【小问2详解】
由题意可知，重锤在下落的过程中速度越来越大，在相等的时间内运动的位移越来越大，故纸带的O端与重物相连。
【小问3详解】
[1]由图可知打点计时器在打出b点时锤下落的高度为
[2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打点计时器在打出b点时重锤下落的速度为
【小问4详解】
A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，故A正确；
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连接重锤的纸带，故B正确；
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，不能用公式计算，因为这样做相当于用机械能守恒验证机械能守恒，失去了验证机械能守恒的意义，故C错误；
D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度，故D正确。
故选ABD。
小问5详解】
[1]若忽略阻力因素，重锤下落过程中只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得
整理得
则实验的图像应该过原点的倾斜直线。
故选A。
[2]若先释放纸带，后接通电源，则当时，速度大于0，即O点已经有了一定初速度，实验的图像应该是不过原点且与纵坐标有交点的倾斜直线。
故选C。
[3]若实验中重锤所受阻力不可忽略，根据动能定理有
整理得
当速度越大，阻力会越大，故在图像中图线斜率会逐渐减小。
故选D。
13. 如图所示，长度为L=10m的绳，系一小球在竖直面内做圆周运动，小球的质量为M=4kg，小球半径不计，小球在通过最低点时的速度大小为v=20m/s，试求：
（1）小球在最低点的向心加速度大小；
（2）小球在最低点所受绳的拉力。
【答案】（1）；（2），竖直向上
【解析】
【详解】（1）小球在最低点的向心加速度
（2）根据牛顿第二定律得
解得
14. 某卫星绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，卫星的轨道半径为r，引力常量为G。求：
（1）卫星的向心加速度大小；
（2）卫星的线速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由万有引力定律提供向心力得
解得
（2）由万有引力定律提供向心力得
解得
15. —辆汽车在平直的路面上行驶，已知该汽车发动机的额定功率为P额=100kW，汽车的总质量为m=1×104kg，运动过程中汽车所受的摩擦力恒为自身重力的，重力加速度g=10m/s2。
（1）求该汽车能达到的最大速度；
（2）若该汽车保持大小恒为0.5m/s2的加速度由静止开始启动，则匀加速运动的时间最长为多大
（3）若该汽车保持100kW的额定功率不变由静止开始启动，当该汽车的加速度为2m/s2时，汽车的速度是多大
【答案】（1）10m/s；（2）s；（3）m/s
【解析】
【详解】（1）汽车在行驶过程中达到最大速度时牵引力F等于阻力f，则有
F=f=0.1mg
P额=Fvm
解得
vm=10 m/s；
（2）汽车由静止开始做匀加速直线运动，设末速度为v1，这一过程能维持时间为t，则有
F-f=ma
P额=Fv1
v1=at
代入数据解得
t=s
（3）根据牛顿第二定律可知
联立解得
16. 如图，abc是竖直面内的固定轨道，ab水平且粗糙，长度为2R；bc是半径为R的四分之一的光滑圆弧，与ab相切于b点。一质量为m=3kg的小球以8m/s的速度从a运动到c点的速度为2m/s，轨道半径R=0.6m。
（1）小球在b点时的速度大小；
（2）小球在b点时对轨道的正压力；
（3）小球从a点运动到b点克服摩擦力做的功。
【答案】（1）；（2）110N，方向竖直向下；（3）90J
【解析】
【详解】（1）对小球从b到c的过程，根据动能定理有
解得
（2）设小球在b点时受到的支持力大小为FN，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知小球在b点时对轨道的正压力大小为
方向竖直向下。
（3）设小球从a点运动到b点克服摩擦力做的功为W，根据动能定理有
解得

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