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2023-2024学年度第二学期期中学业水平测试试题

高 一 物 理

（考试时间：75分钟  总分：100分）

一、选择题：共11题，每题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意。

1. 物理学发展历程中，在前人研究基础上经过多年的尝试性计算，首先发表行星运动的三个定律的科学家是（　　）

A. 托勒密 B. 哥白尼 C. 第谷 D. 开普勒

【答案】D

【解析】

【详解】首先发表行星运动的三个定律的科学家是开普勒。

故选D。

2. 如图所示，在地面上发射一颗卫星，进入椭圆轨道Ⅱ运行，其发射速度（　　）

A. 小于7.9km/s B. 等于7.9km/s

C. 大于7.9km/s，小于11.2km/s D. 大于11.2 km/s，小于16.7km/s

【答案】C

【解析】

【详解】根据题意，由宇宙速度的意义可知，在地面上发射一颗卫星，要进入椭圆轨道Ⅱ运行，其发射速度大于7.9km/s，小于11.2km/s，故ABD错误C正确。

故选C。

3. 质量的金属小球，从空中某点由静止开始自由下落，经落地。该过程中空气阻力不计，，则小球在下落过程中重力的平均功率为（　　）

A. 10W B. 20W C. 30W D. 40W

【答案】A

【解析】

【详解】由题知，内小球下落的高度为

代入数据得

重力做的功为

代入数据得

则小球在下落过程中重力的平均功率为

故选A。

4. 如图所示，一物体静止在斜面上，现在使斜面体向右匀速移动一段距离，物体相对斜面始终静止，则下列关于物体所受各力对物体做功的说法中正确的是（　　）

A. 重力做正功

B. 支持力不做功

C. 摩擦力做负功

D. 合力做正功

【答案】C

【解析】

【详解】对物体受力分析可知物体受重力、弹力和摩擦力，受力分析图如图所示

由于物体在水平方向移动，重力的方向与物体位移方向垂直，所以重力对物体不做功，支持力的方向与位移方向的夹角小于90°，则支持力对物体做正功，摩擦力的方向与位移方向的夹角大于90°，所以摩擦力对物体做负功，故合外力做负功。

故选C。

5. 我国高铁自主创新取得重大成果。如图所示，一列质量为m的动车，以恒定功率P在平直轨道上从静止运动，经时间t达到该功率下的最大速度v_m，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内（　　）

A. 加速度越来越大 B. 加速度保持不变

C. 最大速度 D. 牵引力做功

【答案】C

【解析】

【详解】AB．动车的牵引力为

根据牛顿第二定律

随着动车速度的增大，动车的牵引力逐渐减小，加速度越来越小，故AB错误；

C．动车达到该功率下的最大速度时，根据平衡条件可得

最大速度为

故C正确；

D．设动车在时间t内，位移为，根据动能定理

牵引力做功

故D错误。

故选C。

6. 北京时间2022年4月15日，我国在西昌卫星发射中心成功将“中星6D”卫星送入地球同步轨道。对于该卫星下列说法正确的是（　　）

A. 轨道可能是椭圆

B. 运行速度小于7.9 km/s

C. 加速度大于近地卫星的加速度

D. 在轨运行时可能经过淮安上方

【答案】B

【解析】

【详解】A．地球同步卫星，相对于地球静止，运行周期等于地球自转周期，其轨道一定是圆，故A错误；

B．第一宇宙速度为卫星最小发射速度和最大环绕速度，因此该卫星在轨道的运行速度小于7.9km/s，故B正确；

C．由万有引力提供向心力可得

由于地球同步卫星的半径大于近地卫星运行半径，故地球同步卫星的加速度小于近地卫星的加速度，故C错误；

D．地球同步卫星只在地球赤道上方，故D错误。

故选B。

7. 如图所示，ABC为等边三角形，电荷量为＋q的点电荷固定在A点，则下列说法正确的有（　　）

A. B、C两点电场强度相同

B. B、C两点电势相等

C. 正电荷在B点电势能比在C点时要大

D. 负电荷在B点电势能比在C点时要小

【答案】B

【解析】

【详解】A．B、C两点距A点的距离相等，根据点电荷电场分布可知，B、C两点电场强度大小相等，方向不同，故A错误；

B．B、C两点距A点的距离相等，根据点电荷电势分布可知，B、C两点电势相等，故B正确；

CD．根据可知，正电荷在B点电势能等于在C点电势能，负电荷在B点电势能等于在C点电势能，故CD错误。

故选B。

8. 铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能E_k和机械能E随运动时间t的变化关系中，正确的是（　　）

A.    B.   

C.    D.   

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于不计空气阻力，铅球被水平推出后只受重力作用，加速度等于重力加速度，不随时间改变，故A错误；

B．铅球被水平推出后做平抛运动，竖直方向有

则抛出后速度大小为

可知速度大小与时间不是一次函数关系，故B错误；

C．铅球抛出后动能

可知动能与时间不是一次函数关系，故C错误；

D．铅球水平抛出后由于忽略空气阻力，所以抛出后铅球机械能守恒，故D正确。

故选D。

【点睛】

9. 如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带正电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φ_M、φ_N，粒子在M点和N点时加速度大小分别为a_M、a_N，速度大小分别为v_M、v_N，电势能分别为、。下列判断正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据电场线越密集的地方电场强度越大，则有

根据牛顿第二定律有

可得

带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，所以粒子受到的电场力方向斜向右下，又粒子带正电，所以电场线的方向从左上指向右下，根据沿电场线方向电势降低可知

又

粒子带正电，所以有

从M运动到N过程中电势能增大，则电场力做负功，动能减小，所以有

故选A。

10. 如图所示为低空跳伞极限运动表演，运动员从离地350m高的桥面一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合。假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度，在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员重力做功为 B. 运动员克服阻力做功为

C. 运动员的动能增加了 D. 运动员的机械能减少了

【答案】D

【解析】

【详解】A．运动员下落h，则重力做功为

故A错误；

B．根据

得

则运动员克服阻力做功为

故B错误；

C．运动员的动能增加量等于合外力做功，则

=

故C错误；

D．运动员的机械能减少量等于克服阻力做功，即

故D正确。

故选D。

11. 一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球质量的3倍。用手托住B球，A球静止于地面，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地面的高度是h，如图所示。以地面为参考平面，不计一切阻力，从释放B球至B球落地的过程中，A球的重力势能和动能随A球的位移x变化的关系可能正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】A

【解析】

【详解】A球的重力势能为

即A球的重力势能和A球的位移x成正比关系，斜率为

对A球由动能定理有

对B球由动能定理有

解得

即A球的动能和A球的位移x成正比关系，斜率为

则有

故选A。

二、非选择题：共5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；有数据计算时，答案中必须写出数值和单位。

12. 为验证机械能守恒定律，某小组同学设计的实验装置如图所示，细线的一端拴一个金属小球，另一端连在天花板O处。先用水平作用力将小球从最低点A处缓慢拉至B点，然后由静止释放，B、A的竖直高度差为h，记录小球通过A处光电门的遮光时间为t，金属小球的直径为，整个过程中细线都处于绷直状态，已知当地重力加速度为g。

（1）为了验证机械能守恒定律，下列必须使用的器材是        。（填正确答案前的字母标号）

A. 秒表 B. 刻度尺 C. 天平（含砝码）

（2）若小球质量为m，小球从B点至A点过程中，重力势能减少量为________。

（3）小球通过最低点的速度大小为________。

（4）小球从静止释放到最低点的过程中，满足机械能守恒的关系式为____________（用d、g、h、t表示）。

（5）实验时应选用密度稍大的重物，这样做能减小误差的主要原因是______________。

【答案】（1）B    （2）    

（3）    

（4）    

（5）减小空气阻力对实验的影响

【解析】

【小问1详解】

光电门具有计时功能，故不需要秒表，实验需使用刻度尺测量B、A的竖直高度差，验证机械能守恒的表达式中，小球的质量可以约去，故不需要使用天平（含砝码）。

故选B。

【小问2详解】

小球从B点至A点过程中，重力势能减少量为

【小问3详解】

根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，小球通过最低点的速度大小为

【小问4详解】

小球从静止释放到最低点的过程中，若小球机械能守恒，则有

整理得

【小问5详解】

实验时应选用密度稍大的重物，这样做能减小误差的主要原因是减小空气阻力对实验的影响。

13. 2023年10月5日8时24分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将遥感三十九号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若卫星质量为m，在离地面高度为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动。已知地球的质量为M，半径为R，引力常量为G，不考虑地球自转的影响。求：

（1）地球对该卫星的万有引力大小；

（2）该卫星的线速度大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据万有引力定律，地球对该卫星的万有引力大小

（2）根据万有引力提供向心力

解得该卫星的线速度大小

14. 如图所示，电荷量为的点电荷与均匀带电薄板相距，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，图中，A点的电场强度为零。求：

（1）电荷量为的点电荷产生的电场在A点的电场强度大小；

（2）B点的电场强度大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）电荷量为的点电荷产生的电场在A点的电场强度大小

（2）电荷量为的点电荷产生的电场在B点的电场强度大小

方向水平向左，A点的电场强度为零，则带电薄板在A点的电场强度与电荷量为的点电荷产生的电场在A点的电场强度等大反向，则

方向水平向右，A、B点关于带电薄板对称，则带电薄板在B点电场强度大小

方向水平向左，则B点的电场强度大小

15. 如图所示，一对平行金属极板相距为3cm，两板间电压为24V，两板间匀强电场方向向上，其中下极板接地（零电势），A点距上板为1cm，B点距下板为0.5cm。求：

（1）两金属板之间的电场强度大小E；

（2）A、B两点电势差U_AB；

（3）电荷量为的带正电的粒子在B点的电势能。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）两金属板之间的电场强度大小为

（2）A、B两点的电势差

（3）根据

可得B点的电势为

带正电的粒子在B点的电势能

16. 如图所示，在竖直平面内，有一倾角为的斜面与半径为的光滑圆弧轨道BCD相切于B点，C是最低点，OB与OC的夹角为，D与圆心O等高。将一质量为的小滑块从A点由静止释放后沿斜面运动，斜面上AB间的距离为，小滑块与斜面间的动摩擦因数为，空气阻力不计，，，取重力加速度大小。求：

（1）小滑块第一次运动到C点时的速度大小；

（2）小滑块通过C点后，能到达的位置离C点的最大高度；

（3）小滑块在整个运动过程中通过斜面路程。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据动能定理可得

解得

（2）设小滑块通过C点后，能到达的位置离C点的最大高度为h，则

解得

（3）最后小滑块在做往复运动，在B点速度为0，设小滑块在整个运动过程中通过斜面的路程为s，根据动能定理可得

解得