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2022-2023学年江苏省苏州市高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 在物理学发展过程中，许多科学家作出了贡献。以下说法正确的是( )
A. 牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
B. 根据爱因斯坦相对论：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的
C. 库仑发现了库仑定律，并测定了电子的电荷量
D. 开普勒定律只适用于椭圆轨道，不适用于圆轨道
2. 利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验，不需要使用的器材是( )
A. 交流电源
B. 刻度尺
C. 天平含砝码
D. 复写纸或墨粉盒
3. 海南省文昌市龙楼镇的航天发射场，是中国首个开放性滨海航天发射基地，也是世界上为数不多的低纬度发射场之一，人造卫星发射场一般选择靠近赤道的地方，主要原因是该处( )
A. 自转线速度大 B. 自转角速度小 C. 向心加速度小 D. 重力加速度大
4. 有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流。若将该细胞膜视为的电容器，在内细胞膜两侧的电势差从变为，则该过程跨膜电流的平均值为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示，质量为的某同学练习竖直弹跳。第一阶段，脚没有离地，经过一段时间重心上升，人获得速度第二阶段，人整体形态保持不变，重心又上升了，到达最高点。重力加速度为，以下说法正确的是( )
A. 第一阶段地面支持力对人做的功为 B. 第一阶段地面支持力对人做的功为
C. 第二阶段，重力的功率为零 D. 整个过程中人的机械能守恒
6. 内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐．如图所示，岩盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点，点为正方形中心，、为两边中点，取无穷远处电势为零，关于这四个离子形成的电场，下列说法正确的是( )
A. 点电场场强不为零 B. 点电势不为零
C. A、两点电场强度相同 D. A、两点电势相等
7. 通常用地磅测量汽车载重，其工作原理如图所示。空载时变阻器滑片位于点，满载时滑片位于点，电压表为理想电压表，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法错误的是( )
A. 电压表两端电压与被测汽车的总质量成正比
B. 若测量值偏小，可在上并联一个电阻进行校正
C. 若将电压表串联一个电阻，可增大地磅量程
D. 电池长时间使用后，测量值会偏小
8. 如图为某一径向电场示意图，电场强度大小可表示为，其中为常量，为径向半径。比荷相同的两粒子在以为圆心、半径不同的圆轨道运动。不考虑粒子间的相互作用及重力，则( )
A. 粒子的速度大小与轨道半径一定成正比
B. 粒子的周期大小与轨道半径一定成反比
C. 轨道半径小的粒子角速度一定小
D. 电荷量大的粒子的动能一定大
9. 如图所示，一轻质弹簧固定在斜面底端，时刻，一物块从斜面顶端由静止释放，直至运动到最低点的过程中，物块的速度和加速度随时间、动能和机械能随位移变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 压缩机通过活塞在气缸内做往复运动来压缩和输送气体，活塞的中心与圆盘在同一平面内，为圆盘圆心，为圆盘上一点，、处通过铰链连接在轻杆两端，圆盘以角速度匀速转动。如图所示，，，则( )
A. 杆越长，活塞运动的范围越大
B. 圆盘从图示位置转过角的过程中活塞移动的距离比再转过角大
C. 图示位置时的活塞速度小于圆盘转过角时的活塞速度
D. 图示位置时的活塞速度等于圆盘转过角时的活塞速度
二、实验题（本大题共1小题，共15.0分）
11. 某实验小组测量一新材料制成的粗细均匀金属丝的电导，与其电阻是倒数关系，金属丝的长度已知。
用螺旋测微器测金属丝的直径，示数如图甲所示，其直径 ______ 。
用多用电表粗测金属丝的阻值。当用电阻“”挡时，发现指针向右偏转角度过大，几乎接近满偏，接着进行一系列正确的操作后，指针静止时位置如图乙所示，其读数为 ______ 。
为了精确地测量金属丝的电阻，实验室提供了下列器材：
A.电流表量程，内阻
B.电流表量程，内阻约
C.滑动变阻器，额定电流
D.滑动变阻器，额定电流
E.电阻箱阻值范围为
F.电源电动势，内阻约
G.开关、导线若干
实验小组设计的实验电路图如图丙所示由于没有电压表，需要把电流表串联电阻箱改装成量程为的电压表，则电阻箱的阻值应调至 ______ 。并且滑动变阻器选择。
正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器测得组电流表、的值、，数据见下表现根据表中的数据，在方格纸上作出图像。
由图像求出金属丝的电导 ______ 。结果保留位有效数字。
三、简答题（本大题共1小题，共15.0分）
12. 如图所示，在以为圆心、为半径的圆形区域内有匀强电场，为圆的直径，。一质量为、电荷量为的带电粒子在纸面内自点飘入可以认为速度为电场，从圆周上的点以速率穿出，运动过程中粒子仅受电场力作用，且与的夹角。
求电场强度的大小；
若粒子从点以不同速度射入电场，为了使得粒子能够打到点，求入射粒子最小速度的大小和方向？
若粒子从电场中的某一点以垂直电场方向的速度出发，最终能够从点穿出电场以为坐标原点，电场方向为轴，垂直电场方向为轴，求所有满足条件的点其纵坐标和横坐标之间的函数关系。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
13. 某中子星的质量为地球质量的倍，半径为地球的倍。求：
该中子星表面与地球表面的重力加速度之比；
该中子星与地球的第一宇宙速度之比。
14. 小明坐在汽车上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。其电路如图所示，车灯接通电动机未起动时，电流表示数为；电动机启动的瞬间，电流表示数达到。已知电源电动势为，内阻为。求：
车灯接通电动机未起动时，车灯两端的电压；
电动机启动的瞬间，车灯减小的功率结果保留位有效数字。
15. 如图所示的离心装置中，水平轻杆被固定在竖直转轴的点，质量为的小圆环和轻质弹簧穿在水平杆上，弹簧两端分别与和固定，与水平杆的动摩擦因数。穿在竖直转轴上的光滑小圆环，质量也为，长为的轻质杆与、链接处可自由转动。装置静止时轻质杆与竖直方向的夹角为，劲度系数为的弹簧处于原长状态。重力加速度为，取，，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。装置在竖直轴带动下由静止开始缓慢加速转动。求：
装置静止时，小环受水平杆的摩擦力大小；
当杆与竖直方向夹角为时的角速度；
在杆与竖直方向的夹角从变化到的过程中，竖直轴对装置所做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测量了引力常量，故A错误；
B.爱因斯坦的相对论中最重要的一个原理就是，光速不变原理，故B正确；
C.库仑发现了库仑定律，密里根测定了电子的电荷量，故C错误；
D.开普勒定律适用于一切稳定运行的轨道，故D错误。
故选：。
卡文迪什测量了引力常量，密里根测定了电子的电荷量，开普勒定律适用于一切稳定运行的轨道。
此题考查对物理学史的理解，需要注意对物理学史的记忆。
2.【答案】
【解析】解：“验证机械能守恒定律”实验需要使用打点计时器，需要交流电源和复写纸或墨粉盒，打出的纸带需要使用刻度尺测量点迹间距离，验证中需要判断动能和重力势能变化量的关系，都含有质量，不影响测量质量，故C正确，ABD错误。
故选：。
根据“验证机械能守恒定律”实验原理和器材分析判断。
关键掌握实验原理和实验器材。
3.【答案】
【解析】解：根据，因为地球上各个点的周期相等所以角速度相等，赤道半径大所以线速度大，故A正确，B错误；
C.，可知赤道半径大，向心加速度大，故C错误；
D.地球南北两极重力加速度最大，赤道最小，故D错误；
故选：。
在发射卫星时，相对于地心的速度越大，越容易发射出去，相对于地心的发射速度等于相对于地面的发射速度加上地球自转的线速度。
解决本题的关键知道发射卫星选址在赤道附近，是由于赤道处，随地球自转的线速度较大。
4.【答案】
【解析】解：由可知，电容器流出的电荷量
由电流的定义式可得，平均电流，故B正确，ACD错误。
故选：。
根据电容器电势差的变化，由求出电容器流出的电荷量，再根据电流的定义求出电流的平均值。
本题考查电流以及电容器的定义，要注意理解题意，明确跨膜电流的形成原因。
5.【答案】
【解析】解：、第一阶段人受到地面的支持力，但是支持力的作用点在脚上，脚没有离地，则脚没有位移，所以脚对人做的功为零，故A正确，B错误；
C、第二阶段，人的重心上移，重力做功，所以重力的功率不为零，故C错误；
D、人在跳起的整个过程中存在人体肌肉中的化学能转化为机械能，人的重心升高，重力势能增加，机械能增加，故D错误。
故选：。
、支持力的作用点没有移动，没有发生位移，则支持力不做功；
C、人的重心上移，重力做功，功率不为零；
D、人的重力势能增加，机械能增加。
本题考查了做功的条件、功率，解题的关键要知道做功必须具备两个因素，力和在力的方向发生的位移。
6.【答案】
【解析】解：、两等量正离子在点的合场强为，两等量负离子在点的合场强为，则四个离子的在点的合场强为，故A错误；
、由于等量异种电荷的连线的中垂线为等势线，则、、都在同一等势线上，各点电势相同，都为，故B错误，D正确；
C、、两点电场强度大小相等，方向相反，故C错误；
故选：。
理解点电荷产生的场强和电势的特点，结合对称性，利用矢量、标量合成的特点完成分析。
本题主要考查了电场的叠加问题，理解点电荷产生的场强和电势的特点，结合对称性即可完成分析。
7.【答案】
【解析】解：、设变阻器的总电阻为，横截面积为，根据闭合电路欧姆定律得：
设之间的电阻值为，之间的距离为，由欧姆定律和电阻定律得：
汽车受力平衡时，由平衡条件得：
联立解得：
从此结果可以看出：电压表两端电压与被测汽车的总质量成正比，故A正确；
B、若称量值偏小，可以通过在上并联一个电阻，回路中总电阻变小，总电流增大，可变电阻上的电压增大，可使称量值正常，故B正确；
C、若将一个电阻与电压表串联，之间的最大电压不受此电阻的影响，不能增大地磅量程，故C错误；
D、电池长时间使用后，电动势变小，内阻会变大，由选项的结论可知，上的电压减小，所以称量值会偏小，故D正确。
本题选错误的，
故选：。
根据闭合电路欧姆定律、欧姆定律和胡克定律相结合得出电压表两端电压与被测汽车的质量关系式，再分析它们的关系。若将一个电阻与电压表串联，之间的最大电压不受此电阻的影响，对地磅量程没有影响。若称量值偏小，根据欧姆定律分析校正方法。电池长时间使用后，根据电压表达式分析称量值的变化。
本题综合考查闭合电路欧姆定律、电阻定律及胡克定律等有关知识，要注意寻找题目中的隐含条件，建立各知识点间的联系。
8.【答案】
【解析】解：、两粒子做匀速圆周运动，由电场力提供粒子做圆周运动所需的向心力，由牛顿第二定律得：，结合，解得，两粒子的比荷相同，可知粒子的速度大小与轨道半径无关，故A错误；
B、粒子的周期大小为，两粒子的比荷相同，可知粒子的周期大小与轨道半径一定成正比，故B错误；
C、粒子的角速度大小为，两粒子的比荷相同，可知轨道半径小的粒子角速度大，故C错误；
D、粒子的动能为，可知电荷量大的粒子的动能一定大，故D正确。
故选：。
两粒子做匀速圆周运动，由电场力提供粒子做圆周运动所需的向心力，结合圆周运动的公式即可求出角速度、周期、角速度和动能与轨道半径的关系式，再进行分析。
解答本题的关键要知道粒子做匀速圆周运动，由电场力提供向心力，通过列式得到各个量的表达式。
9.【答案】
【解析】解：、物块与弹簧接触前所受合力是恒力，加速度大小不变，做初速度为零的匀加速直线运动；物块与弹簧接触后在压缩弹簧过程，弹簧的弹力逐渐增大，合力逐渐减小，物块的加速度逐渐减小，物体做加速度逐渐减小的加速运动；当物块所受合力为零后继续向下运动过程，合力沿斜面向上，物块做减速运动，由于弹簧弹力增大，合力最大，加速度增大，物块做加速度逐渐增大的减速运动直到速度为零，由于物块与弹簧接触时有一定的初速度，因此弹簧压缩量最大时的加速度大于物块做匀加速直线运动时的加速度大小，故A正确，B错误；
C、由动能定理可知：，由于开始做初速度为零的匀加速直线运动，做初速度为零的匀加速直线运动时与正正比，图象是倾斜的直线；物块与弹簧接触后先做加速度增大的减速运动，后做加速度减小的减速运动，与弹簧接触后图象的斜率先减小后增大，故C错误；
D、如果斜面不光滑，设物块所受摩擦力大小为，物块与弹簧接触前机械能的减少量，图象是倾斜的直线，与弹簧接触后一方面克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，另一方面要克服弹簧弹力做功，部分机械能转化为弹簧的弹性势能，弹簧的弹性势能，故D错误。
故选：。
物块与弹簧接触后弹簧被压缩，弹簧的弹力逐渐增大，根据物块所受合力情况应用牛顿第二定律判断加速度如何变化，根据物块的运动过程与加速度变化情况判断速度如何变化，根据速度变化情况判断动能如何变化，根据功能关系分析机械能的变化情况。
对于图象问题，关键是能够根据已知的公式、定律等推导出横坐标和纵坐标的关系式，分析斜率的变化，然后作出正确的判断。
10.【答案】
【解析】解：当点在圆心左侧水平位置时，活塞运动到最左位置，距离点为
当点在圆心右侧水平位置时，活塞运动到最右位置，距离点为
活塞运动范围为
此距离与无关，与成正比。故A错误；
B.圆盘从图示位置转过角的过程中活塞移动的距离与再转过角的过程中活塞移动的距离相等，均为，故B错误；
图示位置时，即当垂直于时，此时点的速度方向一定沿杆，则
圆盘转过角时，即当垂直，活塞速度方向与圆盘上点速度方向相同，活塞速度方向与杆夹角为，有
解得
即
故C正确；D错误。
故选：。
根据题意分析活塞的运动范围，从而判断项，根据几何关系分析项，根据关联速度问题分析项。
本题考查关联速度问题，解题关键掌握合速度的分解。
11.【答案】
【解析】解：螺旋测微器的最小分度值为，固定刻度读数为，可动刻度读数为，则金属丝直径
当用电阻“”挡时，发现指针向右偏转角度过大，几乎接近满偏，说明待测电阻较小，应用较小倍率挡“”挡，故欧姆表读数为；
把电流表串联电阻箱改装成量程为的电压表，根据欧姆定律有：
在坐标系中描出点。用直线连接各点，使大部分点落在直线上或分布在直线两侧，远离的点舍去，做出图像如图
根据电路图由欧姆定律有：
整理得：
由图像可得
解得
即
故答案为：；；；见解析；。
先确定螺旋测微器最小分度值再读数；
根据欧姆表原理和使用方法判断；
根据电流表的改装原理计算；根据表中数据在坐标系中描点连线画出图像；根据电路图和欧姆定律推导函数图像表达式，结合图像计算。
本题关键掌握电流表的改装原理、利用图像处理数据。
12.【答案】解：由题意可知，粒子的初速度是零，由射出电场，因此电场方向与平行，由指向，如图
由几何关系可得
由动能定理有
联立以上三式解得
为了使得粒子能够打到点，设入射方向与的夹角为，则有
又
整理得
即当时速度的最小值为
若粒子从电场中的某一点以垂直电场方向的速度出发，最终能够从点穿出电场，设出发点的坐标为，，则有
解得
其中或∽
答：电场强度的大小为；
入射粒子最小速度的大小为，入射方向与的夹角为；
所有满足条件的点其纵坐标和横坐标之间的函数关系为，其中或∽。
【解析】粒子在点速度为零时沿电场力方向做匀加速直线运动，粒子由点射出电场，所以电场方向与平行，且由指向，根据动能定理求电场强度的大小；
求出的大小，设入射方向与夹角，根据垂直电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做匀变速运动列式求解；
粒子在电场中做类平抛运动，将运动沿电场力与垂直电场力的两个方向分解处理。
本题考查带电粒子在电场中加速和偏转的运动问题，要明确粒子的受力情况，确定其运动情况，会熟练运用运动的分解法处理类平抛运动，结合几何知识帮助解答，此题第要能理解粒子类平抛运动。
13.【答案】解：忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式：
中子星的质量是地球的倍，半径为地球的倍，
所以中子星与地球表面的重力加速度之比是
根据万有引力提供向心力得
解得
中子星的质量是地球的倍，半径为地球的倍，
中子星与地球第一宇宙速度之比是
答：该中子星表面与地球表面的重力加速度之比为；
该中子星与地球的第一宇宙速度之比为。
【解析】忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式，从而计算重力加速度的比值；
求解第一宇宙速度贴近中心天体表面的速度即为第一宇宙速度可以根据万有引力提供向心力来计算．
本题关键是根据第一宇宙速度和重力加速度的表达式列式求解，其中第一宇宙速度为贴近星球表面飞行的卫星的环绕速度
14.【答案】解：车灯接通电动机未起动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知此时的路端电压：
车灯两端的电压即路端电压；
未起动时车灯的功率为，
根据欧姆定律可知，车灯的电阻：
电动机启动的瞬间，车灯两端电压：
车灯的功率：
车灯减小的功率：
答：车灯两端的电压即路端电压；
车灯减小的功率为；
【解析】灯接通电动机未起动时，根据闭合电路欧姆定律求车灯两端的电压即路端电压；
电动机启动的瞬间，电动机与车灯并连接在电源两端，此时电动机为非纯电阻，此时车灯两端的电压等于路端电压，进一步求解功率。
本题考查了闭合电路欧姆定律的相关知识，电动机为非纯电阻不能直接用欧姆定律求解电流，要根据并联电路的特点解得电流。
15.【答案】解：以为对像，杆对其在竖直方向上的分力，水平方向的分力，则有，则，以为对像，其静止，合外力为零，水平方向上的静摩擦力，方向水平向左；
当杆处于初始位置时，的长度即为弹簧的原长，，当杆成时，弹簧的长度，此时的弹力，对为整体，在竖直方向上，水平杆对整体的支持力，此支持力是作用在上的。杆对的弹力，受到的滑动摩擦力，杆对水平方向的作用，此时受的向心力，由牛顿第二定律，，联立上述各式，可解得；
轻杆由变化到的过程中，摩擦力，弹力，重力做的功分别记为，，，则由动能定理可得，，，，，联立各式，解得。
答：装置静止时，小环受水平杆的摩擦力大小为，方向水平向左；
当杆与竖直方向夹角为时的角速度为；
在杆与竖直方向的夹角从变化到的过程中，竖直轴对装置所做的功为。
【解析】第一问，抓住处于平衡状态，合外力为零，即可解决。第二问抓住在做匀速圆周运动，合个力充当向心力，用牛顿第二定律，可求出此时的角速度。第三问分别求出这二个角度来的角速度，然后求出线速度，利用功量关系，即可解决。
本题关键是要分析出在不同角度下的合外力，即向心力，然后再用牛顿第二定律即可求得角速度。还要充分利用装置隐含的等量关系。否则不易得到解。
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