山东省聊城市2021-2022高一物理下学期期末考试试题(含解析)

山东省聊城市2021-2022高一物理下学期期末考试试题（含解析）
1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号，并将条形码粘贴在指定位置上。

2.选择题答案必须使用2B 铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，绘图时，可用2B 铅笔作答，字体工整、笔迹清楚。

3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

保持卡面清洁，不折叠、不破损。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 关于电场强度，下列说法中正确的是（ ）
A. 若在电场中的p 点不放试探电荷，则p 点的电场强度为0
B. 匀强电场中的电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同
C. 电场强度的定义式F
E q
=表明，电场中某点的电场强度的大小与试探电荷所带的电荷量成反比
D. 真空中点电荷的电场强度公式2Q
E k r
=表明，点电荷Q 周围某点电场强度的大小，与该点到点电荷Q 的距离r 的二次方成反比 【答案】D 【解析】 【详解】
AC ．电场中某点的场强是由电场本身决定的，只要p 点在电场中的位置确定，它的场强应是一个确定值，与试探电荷的正负和带电量的多少无关，AC 错误；
B ．正电荷在电场中受到的电场力和场强方向相同，负电荷受到的电场力和场强方向相反，且受到的电场力还和电荷的带电量有关，B 错误； D ．真空中点电荷的电场强度公式
2Q E k
r
= 点电荷Q 周围某点电场强度的大小，与该点到点电荷Q 的距离r 的二次方成反比，D 正确。

故选D。

2. 如图所示的皮带传动装置，大轮半径是小轮半径的两倍。

A、B、C为轮上三点，C在半径OA 的中点，传动过程中皮带不打滑。

下列结论正确的是（）
A. B点与C点的线速度大小相等
B. B点与C点的角速度大小相等
C. A点与B点的线速度大小相等
D. A点与B点的向心加速度大小相等【答案】C
【解析】
【详解】ABC．由于A、B两点是靠传送带传动轮子边缘上的点，则线速度大小相等，由于A、C共轴转动，则角速度大小相等，由题，r A=2r C，根据v=ωr，可知
::
:21
A C A C
v v r r
==
则
:2:1
B C
v v=
由公式
v
r
ω=可知
2
1
B
C
ω
ω
=
故AB错误，C正确；
D．由公式
2
n
v
a
r
=可知，且r A=2r B，则A点与B点的向心加速度大小之比1：2，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，桌面高度为h，质量为m小球，从离桌面高H的A点处自由下落，落到地面上的B点处，取桌面为零势能面，小球可视为质点。

则下列说法正确的是（）
A. 小球在A处的重力势能为mg（H+h）
B. 小球在B处的重力势能为0
C. 整个下落过程重力对小球做的功为mg（H+h）
D. 小球落到地面前瞬间重力的功率为
2() mg g H h
+
【答案】C
【解析】
【详解】A．取桌面为零势能面，则小球在A处的重力势能为mgH，选项A错误；
B．取桌面为零势能面，小球在B处的重力势能为-mgh，选项B错误；
C．整个下落过程重力对小球做的功为
W G=mg（H+h）
选项C正确；
D．小球落到地面前的瞬时速度
2()
v g H h
=+
重力的功率为
2()
P mgv mg g H h
==+
选项D错误。

故选C。

4. 如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定：( )
A. 等于拉力所做的功；
B. 小于拉力所做的功；
C. 等于克服摩擦力所做的功；
D. 大于克服摩擦力所做的功；
【答案】B
【解析】
【分析】
受力分析，找到能影响动能变化的是那几个物理量，然后观测这几个物理量的变化即可． 【详解】木箱受力如图所示：
木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正功，摩擦力做负功， 根据动能定理可知即：2
102
F f W W mv -=
- ，所以动能小于拉力做的功，故B 正确；无法比较动能与摩擦力做功的大小，ACD 错误． 故选B
【点睛】正确受力分析，知道木箱在运动过程中有那几个力做功且分别做什么功，然后利用动能定理求解末动能的大小．
5. 1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v 1、v 2，近地点到地心的距离为r ，地球质量为M ，引力常量为G ．则
A. 121,GM
v v v r > B. 121,GM
v v v r >>C. 121,GM
v v v r
<= D. 121,GM
v v v r
< 【答案】B 【解析】
【详解】“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功，动能减小，所以12v v >，过近地点圆周运动的速度为GM v r = ，由于“东方红一号”在椭圆上运动，所以1GM
v r
>故B 正确．
6. 如图所示，有一长度为0.50m
L=的轻质细杆OA，A端有一质量为 3.0kg
m=的小球，
小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速度是2.0m/s，g取2
10m/s，则杆对球的作用力为（）
A. 6.0N的支持力
B. 6.0N的拉力
C. 24N的支持力
D. 24N的
拉力
【答案】A
【解析】
【详解】规定竖直向下为正方向，设在最高点杆对小球的作用力为N
F，根据牛顿第二定律有
2
N
v
mg F m
r
+=
代入数据解得
N
6.0N
F=-
负号代表与规定的正方向相反，说明在最高点杆对小球的作用力N
F方向竖直向上，具体表现
为杆对球的支持力，所以杆对球的作用力表现为6.0N的支持力。

故选A。

7. 如图所示，真空中a、b、c、d四点共线且等距。

先在a点固定一点电荷＋Q，测得b点场
强大小为E。

若再将另一等量异种点电荷－Q放在d点时，则（）
A. c点场强大小为
5
4
E B. b点场强大小为
3
4
E
C b点场强方向向左 D. c点电势比b点电势高
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．设相邻两点间距为d，则+Q在b点场强大小为
2
Q E k
d = 方向向右，-Q 在B 点场强大小为
()
2
2
42Q
Q E k
k
d d '== 方向也向右，所以b 点的合场强为
2
55
44
b Q E E E k
E d '=+== 方向向右，由于bc 两点对称，所以这两点场强大小相等即
25544
c Q E k
E d == 故A 正确，BC 错误
D ．电场线由b 到c ，因电势沿电场线方向逐渐降低，所以c 点电势比b 点电势低，故D 错误。

故选A 。

8. “嫦娥五号”探测器自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球。

若已知月球半径为R ，“嫦娥五号”在距月球表面高度为R 的圆轨道上飞行，周期为T ，万有引力常量为G ，下列说法正确的是（ ）
A. 月球的质量为232
4R GT
π B. 月球表面的重力加速度为22
32R
T
π C. 月球的
密度为2
3GT π
D. 月球第一宇宙速度为
4R
T
π 【答案】B 【解析】 【分析】
对探测器进行分析，做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，根据牛顿第二定律列式可得到月球质量的表达式；根据黄金代换式即可求出月球表面的重力加速度，第一宇宙速度是月球表面的环绕速度。

【详解】A ．由万有引力提供向心力
2
224()()Mm G m R R R R T
π=++ 可得月球的质量为
23
2
32R M GT π=
故A 错误； B ．由黄金代换式
2GM gR =
可得月球表面的重力加速度为
222
32R
M T
G g R π== 故B 正确； C ．月球的密度为
23
232432243
R GT V G M R T ρπππ=== 故C 错误；
D ．月球第一宇宙速度即为月球表面的环绕速度，由万有引力提供向心力
22Mm v G m R R
= 可得月球第一宇宙速度为
v =
=
故D 错误。

故选B 。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 在下面列举的各个实例中（除D 项外都不计空气阻力），机械能守恒的是（ ） A. 小球沿光滑曲面下滑 B. 抛出的铅球在空中运动
C. 拉着一个金属块，使它沿光滑的斜面匀速上升
D. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落 【答案】AB
【解析】
【详解】A ．小球沿光滑曲面下滑的过程中，只有小球的重力做功，光滑曲面的弹力对小球不做功，所以小球的机械能守恒，A 正确；
B ．抛出的铅球在空中运动时，只有铅球的重力做功，铅球的机械能守恒，B 正确；
C ．拉着一个金属块，使它沿光滑的斜面匀速上升，拉力对金属块做功，金属块动能不变，重力势能变大，机械能变大，C 错误；
D ．跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落时，动能不变，重力势能减小，机械能减小，D 错误。

故选AB 。

10. 如图所示，图中实线是电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，箭头表示运动方向，a 、b 是轨迹上的两点。

若粒子在运动中只受电场力作用，下列判断正确是（ ）
A. a b ϕϕ>
B. a b E E >
C. 带电粒子在a 点动能大
D. 带电粒子在a 点电势能大
【答案】BD 【解析】
【详解】A ．根据沿着电场线的方向是电势降低的方向，a 处的等势面比b 处的等势面低，所以
a b ϕϕ<
A 错误；
B ．电场线的疏密表示场强的大小，a 处的电场线比b 处的电场线密，所以
a b E E >
B 正确；
C ．根据轨迹的弯曲方向知粒子受力方向沿电场线的反方向，若粒子由a 向b 运动，则电场力做正功，根据动能定理，带电粒子在b 点动能大，C 错误；
D ．带电粒子从a 处运动到b 处，电场力做正功，电势能减小，则带电粒子在a 点电势能大，D 正确。

故选BD 。

11. 如图所示，平行板电容器两极板M 、N 相距为d ，两极板分别与电压为U 的恒定电源两极连接。

现有一质量为m 的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板所带电荷量是油滴所带电荷量的k 倍，则（ ）
A. 油滴带负电
B. 油滴所带电荷量为
mg Ud
C. 电容器的电容为
2
kmgd
U D. 将极板N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 【答案】AC 【解析】 【分析】
本题考查平行板电容器及带电粒子在电场中的运动，由电容的定义式，再结合电容的决定式进行分析；油滴的运动可结合其受力情况进行分析。

【详解】A ．由题意可知，带电荷量为q 的微粒静止不动，则微粒受到向上的电场力，平行板电容器板间场强方向竖直向下，则微粒带负电，故A 正确； B ．由平衡条件得
U mg q
d
= 解得油滴带电荷量为
mgd
q U
=
故B 错误； C ．电容器的电容为
2
mgd
k
kq kmgd
U
C
U U U
===
故C正确；
D．极板N向下缓慢移动一小段距离，电容器两极板距离d增大，因电压U不变，故板间场强E减小，微粒所受电场力F减小，则有
Eq mg
<
微粒将向下做加速运动，故D错误。

故选AC。

【点睛】本题整合了微粒的力平衡、电容器动态分析，由平衡条件判断微粒的电性，注意由受力情况来确定运动情况，是解题的思路。

12. 放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用，在0~6s内其速度与时间的图像、该拉力的功率与时间的图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是（）
A. 0~6s内物体的位移大小为36m
B. 0~6s内拉力做的功为70J
C. 滑动摩擦力的大小为
5
N
3
D. 合力在0~6s内做的功大于0~2s 内做的功
【答案】BC
【解析】
【详解】
A.v t-图像与坐标轴所围面积表示位移，则0~6s内物体的位移大小
46
6m=30m
2
x
+
=⨯
故A错误；
B.在0~2s内，物体的加速度
226m/s 3m/s 2
v a t ∆===∆ 由图，当P =30W 时，v =6m/s ，得到牵引力 30N 5N 6P F v =
== 在0~2s 内物体的位移为
162m 6m 2
x =⨯= 则拉力做功为
1156J 30J W Fx ==⨯=
2~6s 内拉力做的功
2104J 40J W Pt ==⨯=
所以0~6s 内拉力做的功为
1270J W W W =+=
故B 正确；
C.在2~6s 内，v =6m/s ，P =10W ，物体做匀速运动，摩擦力
f F =
得到
105N=N 63
P f F v ==
= 故C 正确； D.在2~6s 内，物体做匀速运动，合力做零，则合外力在0~6s 内做的功与 0~2s 内做的功相等，故D 错误。

故选BC 。

三、非选择题：本题共7小题，共52分。

13. 某实验小组利用如图所示的电路“观察电容器的充、放电现象”。

将开关S 打到1，电容器将___________（填“充电”或“放电”）；再将开关S 打到2，通过电流表的电流方向__________（填“向左”或“向右”）。

【答案】 (1). 充电 (2). 向左
【解析】
【详解】
[1]将开关S 打到1，电容器将充电，上极板带正电；
[2]再将开关S 打到2，电容器放电，通过电流表的电流方向向左。

14. 如图所示，在使用向心力演示器探究向心力大小与哪些因素有关的实验中：
(1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是__________。

A ．理想实验
B ．等效替代法
C ．微元法
D ．控制变量法
(2)通过本实验可以得到的结果有__________。

A ．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
B ．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
C ．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
D ．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
【答案】 (1). D (2). A
【解析】
【详解】(1)［1］使用向心力演示器探究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变；探究向心力大小与半径的关系时质量和角速度都不变；探究向心力大小与角速度的关系时半径和质量都不变，所以用到的实验方法是控制变量法，A 错误，B 错误，C 错误，D 正确。

故选D 。

(2)［2］A ．根据2F m r ω=知，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，A 正确；
B C ．根据2F m r ω=知，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，B 错误，C 错误；
D ．根据2F m r ω=知，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，D 错误。

故选A 。

15. 利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

(1)除带夹子的重物、纸带铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_________。

A ．交流电源
B ．刻度尺
C ．天平（含砝码）
(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。

在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，测得它们到起始点O 的距离分别为A h 、B h 、C h 。

已知当地重力加速度为g ，打点计时器打点的周期为T ，设重物的质量为m 。

从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能减少量p E ∆=_________，动能增加量k E ∆=___________。

(3)大多数学生的实验结果显示，重物动能的增加量略小于重力势能的减少量，原因是_________。

A ．利用公式v gt =计算重物速度
B ．利用公式2v gh =
C ．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D ．没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】 (1). AB (2). B mgh (3).
()228C A m h h T - (4). C
【解析】
【分析】
本题考查验证机械能守恒定律的实验，根据该实验的实验步骤、实验原理、数据及误差原因进行分析即可。

【详解】(1)[1]在验证机械能守恒定律的实验中，除带夹子的重物、纸带铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，还必须使用交流电源和刻度尺，天平不需要，因为在验证
212
mgh mv = 中，两边质量m 可以消去，故选AB 。

(2)[2]从打O 点到B 点的过程中，重物的重力势能减少量
p B E mgh ∆=
[3]重物在B 点的速度
2C A B h h v T -= 故重物在从O 点到B 点的过程中，动能的增加量
222k 2()11()2228C A C A B h h m h h E mv m T T
--∆=== (3)[4]大多数学生的实验结果显示，重物动能的增加量略小于重力势能的减少量，这是由于存在空气阻力和摩擦阻力的影响，空气阻力和摩擦阻力做负功，使机械能减小，故重物动能的增加量会略小于重力势能的减少量，故选C 。

16. 某中子星的质量为30210kg ⨯、半径为10km ，已知11226.6710N m /kg G -=⨯⋅。

求：
(1)此中子星表面的自由落体加速度的大小；
(2)近中子星表面卫星沿圆轨道运行的速度大小。

（以上两问均保留2位有效数字）
【答案】(1)1221.310m/s ⨯；(2)81.110m/s ⨯
【解析】
【详解】 （1）设中子星表面的自由落体加速度为g ，则 2
Mm G mg R = 解得
1222 1.310m/s GM g R =≈⨯
（2）小卫星的向心力由万有引力提供
2
2Mm v G m R R
= 解得
12481.31010m /s 1.110m/s v =⨯⨯≈⨯
17. 汽车在高速公路的弯道上行驶，取210m /s g =。

(1)假设路面是水平的，汽车以108km/h 速度在弯道上行驶，它的轮胎与地面在垂直于运动方向上的最大静摩擦力等于车重的0.6倍，其弯道的最小半径是多少？
(2)事实上，在高速公路的弯道处，路面铺成外高内低。

设路面与水平面间的夹角为θ，且tan 0.2θ=，弯道路段的团弧半径200m R =。

若要使车轮与路面之间垂直于运动方向的摩擦力等于零，则应控制车速v 为多大？
【答案】(1)150m r =；(2)20m/s
【解析】
【详解】（1）汽车在水平路面上拐弯，可视为做匀速圆周运动，其向心力由车与路面间的径向静摩擦力提供，当径向静摩擦力达到最大值时，由向心力公式可知这时半径最小，设此最小半径为r ，有
200.6v mg m r
= 解得
150m r =
（2）
汽车在高速路上拐弯的向心力
n tan F mg θ=
向心力公式
2
n v F m R
= 解得
tan 102000.2m/s 20m/s v gR θ==⨯⨯= 18. 如图所示，竖直平面内的曲线轨道AB 与光滑圆形轨道在B 点平滑连接，B 点的切线沿水平方向，圆形轨道半径0.4m R =。

现有质量0.2kg m =的滑块（可视为质点），从位于轨道上的A 点由静止开始滑下，滑块经B 点后恰好能通过圆形轨道的最高点C ．已知A 点到B 点的高度 1.5m h =，重力加速度210m/s g =，空气阻力可忽略不计，求：
(1)滑块通过圆形轨道上B 点时对轨道的压力大小；
(2)滑块从A 点滑至B 点的过程中，克服摩擦阻力所做的功。

【答案】(1)2N ；(2)1J
【解析】
【详解】（1）因滑块恰能通过C 点，对滑块在C 点，根据牛顿第二定律有
2C mv mg R
= 解得
2m/s C v gR =
对于滑块从B 点到C 点的过程，选B 点所在水平面为参考平面，根据机械能守恒定律有
2211222
C B mv mv mgR =+ 滑块在B 点受重力mg 和轨道的支持力N F ，根据牛顿第二定律有
2B N mv F mg R
-=
解得
612N N F mg ==
根据牛顿第三定律可知，滑块在B 点时对轨道的压力大小
12N N F '=
（2）滑块从A 点滑至B 点的过程中，根据动能定理有
212
B mgh W mv -=
阻 解得 211J 2
B W mgh mv =-=阻 19. 如图所示，虚线MN 左侧有一场强为1E E =的匀强电场，在两条平行的虚线MN 和PQ 之间存在着宽为L 、电场强度为22E E =的匀强电场，在虚线PQ 右侧距PQ 为L 处有一与电场2E 平行的屏。

现有一电子从电场1E 中的A 点，由静止释放，最后电子打在右侧的屏上，A 点到MN 的距离为L ，AO 连线与屏垂直，垂足为O ，电子电荷量为e ，质量为m ，所受的重力不计，求：
(1)电子到达MN 时的速度大小；
(2)电子刚射出电场2E 时的速度方向与AO 连线夹角θ的正切值tan θ；
(3)电子达到屏上的点P '到O 点的距离y 。

【答案】(1)2eEL v m
=
；(2)tan 1θ=；(3) 32L 【解析】
【分析】 本题考查带电粒子在电场中的运动，由题意可知，带电粒子经过了三个阶段，分别是匀加速直线运动、类平抛运动和匀速直线运动，根据相关的规律进行分析。

【详解】(1)从A 点到MN 的过程中，由动能定理
21
2eEL mv =
解得
v =
(2)根据牛顿第二定律得，电子在电场中的加速度为
22
eE eE
a m m ==
电子在电场2E 中运动的时间
L
t v =
设电子射出电场2E 时沿平行电场线方向的速度为y v ，则
y v at =
tan y
v v θ=
解得
tan 1θ=
(3)电子射出电场2E 时，沿平行电场线方向偏移的距离为
211
2y at =
从电子离开电场2E 到打在屏上，沿屏方向偏移的距离为
2tan y L θ=
解得
1232L
y y y =+=。