2023-2024学年全国高中高一下物理新人教版期末试卷(含解析)

2023-2024学年全国高一下物理期末试卷
考试总分：96 分 考试时间： 120 分钟
学校：__________ 班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息; 2．请将答案正确填写在答题卡上;
卷I （选择题）
一、 选择题 （本题共计 6 小题 ，每题 4 分 ，共计24分 ）
1. 下列叙述中正确的是（ ）
A.用点电荷来代替带电体的研究方法叫做等效替代法
B.用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如电场强度、电容都是采用了比值法定义的
C.伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比、并直接用实验进行了验证
D.库仑提出了用电场线描述电场的方法
2. 中国首个火星探测器“天问一号”于年月日发射升空，计划飞行约个月抵达火星．若已知火星半径为地球的一半、质量为地球的十分之一．则（ ）
A.此次天问一号的发射速度大于
B.火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为
C.火星表面处的重力加速度为地球的倍
D.天问一号在火星表面环绕飞行时的周期与地球近地卫星的周期相等
3. 如图所示，长为的枕形导体原来不带电，点是其几何中心．将一个带正电、电量为的点电荷放置在距导体左端处，由于静电感应，枕形导体的、端分别出现感应电荷，为静电力常量，则（ ）
A.导体两端的感应电荷在点产生的场强大小等于
B.导体两端的感应电荷在点产生的场强大小等于
C.闭合，有电子从枕形导体流向大地
E =
F q C =Q U
2020723716.7km/s
:1
5–√0.4L O Q R a b k O 0
O kQ
(R +L 2
)2
S b
D.导体、端电势满足关系
4. 如图所示，内部为竖直光滑圆轨道的铁块静置在粗糙的水平地面上，其质量为．有一质量为的小球以水平速度从圆轨道最低点开始向左运动，小球沿圆轨道运动且始终不脱离圆轨道，在
此过程中，铁块始终保持静止，重力加速度大小为，则下列说法正确的是（ ）
A.地面受到的压力一定大于
B.小球到达点时与铁块间可能无作用力
C.经过最低点时小球处于失重状态
D.小球在圆轨道左侧运动的过程中，地面受到的摩擦力方向可能向右
5. 如图，间的电压为，改变滑动变阻器触头的位置，可以改变
间的电压，则的变化范围是（ ）
A.B.C.D.
6. 如图所示，在与直流电源相接的平行板电容器内部，有一个带电体正好处于静止
状态．下列推断正确的是（ ）
A.保持闭合，将板一小段距离，将会向上运动
B.保持闭合，将板一小段距离，将会向下运动
C.断开后，将板一小段距离，将会向上运动
D.断开后，将板一小段距离，将会向下运动
二、 多选题 （本题共计 4 小题 ，每题 4 分 ，共计16分 ）
7. 如图所示，两质量相等的小球、被固定在轻质直角支架上，支架两边和长分别为和
a b <φa φb
M m v 0A g Mg
B A AB 30V CD U CD 0∼10V
0∼20V
10∼20V
20∼30V
P S A P S A P S A P S A P a b Oa Ob L 3–√O Oa
，支架可绕过顶点处垂直支架平面的水平转轴自由转动，开始时，两小球静止，竖直，不计空
气阻力和转轴处的摩擦，释放支架后，下列说法正确的是（ ）
A.小球、组成的系统机械能守恒
B.小球在下落过程中机械能守恒
C.小球在下落过程中动能先增大后减小
D.在支架转动过程中，小球的线速度可能小于的线速度
8. 如图甲所示，轻杆的一端固定一小球（视为质点），另一端套在光滑的水平轴上，轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小；轴处有力传感器，可以测量小球通过最高点时轴受到杆的作用力，若竖直向下为力的正方向，小球在最低点时给不同的初速度，得到图象如图乙所示，取
＝，则（ ）
A.轴到球心间的距离为
B.小球的质量为
C.小球恰好通过最高点时的速度大小为
D.小球在最低点的初速度大小为
时通过最高点时杆不受球的作用力
9. 、两点在同一条电场线上，若某正电荷仅在静电力的作用下以一定的初速度从点沿电场线运动到点，该过程中正电荷的电势能增大，则该电场的电场线分布可能为下面四幅图中的（ ） A.
B.
L O Oa a b b b a b O O v O O F F −v 2g 10m/s 2O 0.5m
3kg
5m/s
m/s A B A B
C. D.
10. 如图，等量同种电荷位于圆的直径上，其中，直径垂直于
直径，下列说法正确的是（ ）A.、两个位置的电场强度相等
B.从经到，电势一直不变
C.正电荷在点的电势能比其在点的电势能小
D.将电子从经过移动到，电场力先做正功后做负功，总功为零
卷II （非选择题）
三、 解答题 （本题共计 3 小题 ，每题 14 分 ，共计42分 ）
11. 从高，以的初速度平抛一物体，（）求：
（1）物体经过多少时间落地；
（2）落地速度；
（3）水平射程． 12. 质量均为的两个小球和，中间用轻质杆固定连接，杆长为，在离球处有一个光滑固定轴，如图所示现在把杆置于水平位置后自由释放，在球顺时针摆动到最低位置时，已知重力加速度，求：AC CM =MO =ON =NA =R 2BD AC B D A B C A O B O D h =20m =10m/s v 0g =10m/s 2v x m P Q L P L 3O Q g
（1）小球的速度大小；
（2）在此过程中杆对小球做的功． 13. 如图所示，电源电动势为，内阻，定值电阻和的阻值均为．平行板电容器接在两端，两极板长度和距离均为，足够大屏幕与电容器右端距离为，为电容器中心轴线．一个不计重力、质量为、电荷量为的带正电粒子从点以一定的初速度沿方向射入电场，离开电场时的位置与电容器下极板的距离为．（1）求粒子射入电场时的初速度大小．
（2）若将平行板电容器沿竖直中线等分为两部分后均并联在两端．左半部分不动，右半部分向右平移，求粒子打在屏幕上的位置与的距离．
（3）若将平行板电容器沿竖直中线等分为两部分后均并联在两端，将右半部分向右平移，求粒子打在屏幕上的位置与的最小距离．四、 实验探究题 （本题共计 2 小题 ，每题 7 分 ，共计14分 ） 14. 如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为、质量为的金属小球由处由静止释放，下落过程中能通过处正下方、固定于处的光电门，测得、间的距离为，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为，当地的重力加速度为．则：
（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径＝________．
（2）小球经过光电门时的速度表达式为________．
（3）多次改变高度，重复上述实验，作出随的变化图像如图丙所示，当图中已知量、和重力加速度及小球的直径满足以下表达式________时，可判断小球下落过程中机械能守恒．（4）实验中发现动能增加量总是稍小于重力势能减少量，增加下落高度后，则将________（选填“增加”“减小”或“不变”）． 15. 在测定金属的电阻率的实验中，所用金属电阻丝的电阻约为．现通过以下实验测量该金属材
P P E r =R R 1R 2R R 2d d OO 1m q O OO 1d 4
R 2d 3
OO 1R 2x OO 1d m A A B A B H(H >>d)t g d mm B H 1t 2
H t 0H 0g d ΔE k ΔE p Δ−ΔE p E k 30Ω
料的电阻率
（1）用螺旋测微器测量电阻丝直径，其示数如图所示，则该电阻丝直径的测量值________
．
（2）实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
电压表（量程，内阻约）
电压表（量程，内阻约）
电流表（量程，内阻约）
电流表（量程，内阻约）
滑动变阻器滑动变阻器电源（电动势为，内阻不计）
为了便于调节电路并能较准确的涮也电阻丝的阻值，电流表应选________，滑动变阻器应选________．
（3）如图所示，将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱和上，刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头，触头的另一端为接线柱，当用手按下触头时，触 头才与电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出．实验中改变触头与电阻丝接触 的位置，并移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数保持不变，分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度与对应的电压．请在图中完成实验电路的连接，部分已连好的线不能改动．（要求：能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量）
（4）利用测量数据画出图线，如图所示，其中是图线上的一个点的坐标．根据图线，用电阻丝的直径、电流和坐标可计算得出电阻丝的电阻率________．（用所给字母表示）
1d =mm V l 0∼3V 3kΩV 20∼15V 15kΩA l 0∼100mA 5ΩA 20∼0.6A 0.1Ω(o ∼5Ω)
R 1(0∼1kΩ)
R 2E 4.5V l 2a b P c P P P I L U 3U −L 4(,)L 0U 0U −L U −L d I (,)L 0U 0p =
参考答案与试题解析
2023-2024学年全国高一下物理期末试卷
一、 选择题 （本题共计 6 小题 ，每题 4 分 ，共计24分 ）
1.
【答案】
B
【考点】
物理学史
【解析】
对于物理中的重要事件、规律的得出要了解其发展历史，明确重要科学家库仑、牛顿、伽利略、法拉第、洛伦兹等的主要贡献，培养自己的科学素养和科学品质。

【解答】
、当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷，点电荷是一种理想化的物理模型，故错误；、电场强度、电容都是采用了比值法定义的，故正确；、伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，但并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上的理想化推理得到，故错误；
、法拉第提出了用电场线描述电场的方法，故错误。

2.
【答案】
C
【考点】
第一宇宙速度
第二宇宙速度和第三宇宙速度
万有引力定律及其应用
【解析】
地球的第三宇宙速度是，探测器达到第三宇宙速度时要脱离太阳系；万有引力提供探测器做圆周运动的向心力，应用牛顿第二定律求出线速度、重力加速度与周期，然后分析答题．
【解答】
A A
B E =F q
C =Q U B C C
D D 16.7km/s A 16.7km/s
解：．是第三宇宙速度，达到第三宇宙速度要脱离太阳系，由于天问一号没有脱离太阳系，因此天问一号的发射速度小于，故错误；
．绕行星表面做圆周运动，即轨道半径等于行星半径时的线速度为第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力得：，解得第一宇宙速度：，火星的第一宇的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比之比，故错误；．行星表面的物体受到的重力等于万有引力，即，解得行星表面的重力加速度，火星表面的重力加速度，故正确；．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得： ，则天问一号在火星表面环绕飞行时的周期与地球近地卫星的周期之比 ，故错误．
故选．
3.
【答案】
B
【考点】
静电平衡
电场强度
电势
【解析】
静电平衡导体的特点是整个导体是等势体，内部场强处处为零．闭合，根据电子的受力情况分析其移动方向．
【解答】
解：．当达到静电平衡时导体中心点的场强为，则导体两端的感应电荷和点电荷在点产生的场强大小相等、方向相反，所以导体两端的感应电荷在点产生的场强大小不等于，故错误；．电荷量为的点电荷在点产生的场强大小等于
，由上分析可得，导体两端的感应电荷在点产生的场强大小等于，故正确；．闭合，大地中的电子从大地流向枕形导体，故错误；A 16.7km/s 16.7km/s A B G =m Mm R 2v 2R v =GM R −−−−√=v 火v 地GM 火R 火−−−−−−√GM 地R 地
−−−−−−√==⋅M 火M 地R 地R 火−−−−−−−−−√15–√B C G =mg Mm R 2g =GM R 2=g 火GM 火R 2火==0.4=0.4G ⋅110M 地(12R 地)2GM 地R 2地g 地C D G =m(R Mm R 22πT )2T =2πR 3GM −−−−√==T 火T 地⋅R 3火R 3地
M 地M 火−−−−−−−−− 5–√2D C S A O 0Q O O 0A B Q O kQ (R +)L 22O kQ (R +)L 22B C S C b
．当达到静电平衡时枕形导体是一个等势体，则导体端电势等于端电势，即，故错误．
故选．
4.
【答案】
B,D
【考点】
平均功率
动能定理
圆周运动中脱轨与不脱轨问题
【解析】
根据小球的运动情况和向心力的来源分析小球与轨道间的作用力，由此分析．
【解答】
解：．小球在上面运动过程中对的作用力方向在竖直方向有向上的分力，此时地面受到的压力小于，故错误；
．如果小球在点的速度刚好为零，则此时球与间无作用力，故正确；
．经过最低点时，小球的合力方向向上，加速度方向向上，小球处于超重状态，故错误；．小球在圆轨道左侧运动的过程中，对轨道的作用力不为零，轨道有向左的运动趋势，所以地面受到的摩擦力方向可能向右，故正确．
故选：．
5.
【答案】
C
【考点】
闭合电路的欧姆定律
路端电压与负载的关系
串联电路和并联电路的特点
【解析】
此题暂无解析
【解答】
当滑动变阻器触头置于变阻器的最上端时，最大，最大值为：
；当滑动变阻器触头置于变
D a b φa =φb D B A BD M Mg A B B B B C A C D D BD U CD =U =×30V =20V U max 2R 3R 23U =×30V =10V
加R
1
阻器的最下端时，最小，最小值为：，所以的变化范围是
．故选6.
【答案】B
【考点】
电容器的动态分析
【解析】
带电液滴处于静止状态，知液滴所受的电场力和重力平衡．当电键闭合，电容器两端的电势差不变，结合电场强度的变化判断电场力的变化，从而确定液滴的运动情况．
当电键断开时，电容器所带的电荷量不变，结合电容的定义式、匀强电场的电场强度公式得出电场强度的大小表达式，判断电场力的变化，从而确定液滴的运动情况．
【解答】
解：、保持闭合，则电容器两端的电势差不变，将电容器极板一小段距离，增大，则电场强度减小，电场力减小，则液滴向下运动．故错误，正确．、将断开，只改变时，不变，根据ɛ
，，得，，将板一小段距离，电场强度不变，电场力不变，液滴仍然处于静止状态．故错误．
故选：．二、 多选题 （本题共计 4 小题 ，每题 4 分 ，共计16分 ）
7.
【答案】
A,C
【考点】
系统机械能守恒定律的应用
线速度、角速度和周期、转速
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：．球和组成的系统，在转动过程中，只有重力做功，则机械能守恒，故正确；．小球在下落过程中，除重力外还有杆对做功，故机械能不守恒，故错误；
．设转过的角度为，则球上升的高度为，球下落的高度为，
当时，二者下落与上升的高度相同，当时，，两球质量相等，重力做正功，
U CD =
U =×30V =10V U 加加R 313U CD 10∼20V C.S S A S A d A B C S d Q C =s 4πkd U =Q C E =U d E =4πkQ ɛs
A CD
B A a b A B b b B
C αa =L(1−cos α)h a 3–√b =L sin αh b α=60∘α<60∘<h a h b α<60∘C
动能增大，当时，重力总体做负功，动能减小，故正确．
．二者角速度相等，由，，故的线速度不可能小于的线速度，故错误．故选：．
8.
【答案】
A
【考点】
向心力
牛顿第二定律的概念
【解析】
此题暂无解析
【解答】
此题暂无解答
9.
【答案】
B,D
【考点】
电场线
电场力做功与电势能变化的关系
【解析】
对只受电场力作用的带电微粒，电势能增大，所以电场力做负功，从而即可求解．
【解答】
解：一带正电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从点沿电场线运动到点，电势能增大，电场力做负功，可知电荷运动的方向与受力的方向相反，即正电荷运动的方向与电场线的方向相反，故正确，错误．
故选．
10.
【答案】
C,D
【考点】
α<60∘C D v =ωr >r a r b a b D AC A B BD AC BD
电势
电场力做功与电势能变化的关系
电场的叠加
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：由于两点到
的距离相等，
由点电荷电场强度计算公式可得，点电荷在处产生的场强大小相等，但方向不同，故选项错误；
由电势的叠加可知，，故选项错误；
由电荷电势能计算公式可得，正电荷在点的电势能比其在点的电势能小，故选项正确；
由于电子带负电，到时，电场力方向与运动方向相同，电场力做正功，到时，电场力方向与运动方向相反，电场力做负功，点和点电子电势能相等，所以到电场力做的总功为零，故选项正确．
故选．
三、 解答题 （本题共计 3 小题 ，每题 14 分 ，共计42分 ）
11.
【答案】
【考点】
平抛运动的概念
【解析】
此题暂无解析
【解答】
此题暂无解答
12.
【答案】
BD MN E =k Q r 2
BD A >=>=φO φA φC φB φD B =φq E p A O C B O O D B D B D D CD −−
−−
（1）小球的速度大小为；（2）在此过程中杆对小球做的功为．【考点】
系统机械能守恒定律的应用
动能定理的应用
【解析】
（）两个小球在旋转过程中，由于没有外力做功所以系统机械能守恒；利用线速度的关系结合机械能守恒定律可以求出小球的速度大小；
（3）利用小球从释放到最高点过程中杆做功和重力做功等于动能的变化可以求出杆做功的大小．
【解答】
解：（1）将两小球、和轻杆看作一个系统，在转动过程中，对系统来说，只有重力做功，所以系统的机械能守恒，则在球顺时针摆动到最低位置时，由机械能守恒定律得，又小球、可以认为在做圆周运动，则，，
根据可知，联立解得．（2）对小球，从释放到最高点，由动能定理，解得．13.
【答案】
（1）粒子射入电场时的初速度为．（2）粒子打在屏幕上的位置与的距离为．（3）粒子打在屏幕上的位置与的最小距离为．【考点】
带电粒子在电场中的加（减）速和偏转
闭合电路的欧姆定律
【解析】
此题暂无解析
【解答】
P 2gL 15−−−−√P mgL 25
1P P Q Q mg ⋅L −mg ⋅L =m +m 231312v 2P 12v 2Q
P Q =ωP ωQ 2=r P r Q v =ωr 2=v P v Q =v P 2gL 15−−−−√P W −mg ⋅=m −0L 312v 2P
W =mgL 252qE 3m −−−−√OO 12d 3OO 1d 2
==E R E
解：（1）由闭合电路欧姆定律得电容器两端电压为：，设粒子射入电场的初速度为，在平行板间做类平抛运动有，，，；由联立解得：．（2）设没有平移时，粒子离开电场时速度与水平方向夹角为，速度反向延长线过水平位移中点，有，平移后，粒子在左半部分电场中运动的水平位移减半，则运动时间减半，由得，粒子在左半部分电场中侧移的距离，设粒子离开左侧电场时速度与水平方向夹角为，有，粒子离开左侧电场后做匀速运动，侧移距离，粒子在两电场中的合轨迹不变，故粒子从点到离开右侧电场时侧移距离，粒子打在屏幕上位置与的距离为：．（3）粒子能从右侧电场射出，有，得，粒子打在屏幕上位置与的距离为，当时，最小，得．四、 实验探究题 （本题共计 2 小题 ，每题 7 分 ，共计14分 ）
14.
【答案】
（1）（2）（3）（4）增加
【考点】
用纸带测速法（落体法）验证机械能守恒定律
【解析】
由题意可知，本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度；则根据机械能守恒定律可知，当减小的机械能应等于增大的动能；由原理即可明确注意事项及数据的处理等内容。

【解答】
解：（1）由图乙可知，主尺刻度为，游标对齐的刻度为，故小球的直径为＝
U =
=E R 2++r R 1R 2E 3
v 0=E 0U d a =qE 0m d =t v 0y =at 22y =d 4=v 02qE 3m
−−−−√θ1tan =θ112y =at 22=y 1d 16θ2tan ==θ2y 1d 414
=tan =y 2d 3θ2d 12O =+=y 3d 4y 2d 3OO 1=+(d −)tan =y 总y 3d 3θ12d 3x tan ≤θ2d 4x ≤d OO 1=+x tan +(d −x)tan =y ′d 4θ2θ13d −x 4x =d y ′=y min ′d 2
7.25
d t 2g =H 0t 20d 27mm 57+5×0.05
．
（2）已知经过光电门时的时间小球的直径，则可以由平均速度表示经过光电门时的速度为．（3）若减小的重力势能等于增加的动能时，
则有：，即：＝，解得：，此时可以认为机械能守恒，
（4）由于该过程中有阻力做功，且高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，则将增大．
15.
【答案】
,（3）如上图所示；
【考点】
测定金属的电阻率
【解析】
（1）应分成整数部分和小数部分两部分来读；
（2）首先根据电动势大小选出电压表量程，再根据通过待测电阻的最大电流来选择电流表的量程，根据电路中需要的最大电阻来选择变阻器；
（3）根据待测电阻满足，可知电流表应用外接法，根据变阻器的全电阻远小于待测电阻可知，变阻器应采用分压式接法；
（4）根据欧姆定律和电阻定律写出电压与长度的函数表达式，然后通过斜率的概念即可求解．
【解答】
解：（1）螺旋测微器的读数为：（均可以）；（2）由于电源电动势为，所以电压表应选，
根据欧姆定律可知，通过待测电阻的最大电流为：，所以电流表应选；根据闭合电路欧姆定律，电路中需要的最大电阻为：，所以变阻器应选，且应采用分压式接法；
（3）由于待测电阻满足，可知电流表应用外接法，又变阻器应采用分压式接法，连线图如图所示：7.25mm v =d t mgH =m 12v 22gH 0(d t 0)22g =H 0t 20d 2Δ−ΔE p E k 0.184A 1R 1πd 2U 0
4IL 0
<R 2x R V R A U L d =0+18.4×0.01mm =0.184mm
0.183∼0.1854.5V V 1==A =100mA I max U R x 330
A 1=
=Ω=135ΩR max E I A 3
4.50.13R 1<R 2x R V R A
（4）根据欧姆定律应有： 根据电阻定律应有：，联立得：，根据函数斜率概念应有：，解得：；=R x U I =
R x ρL πd 24U =
L 4ρI πd 2=4ρI πd 2U 0L 0ρ=πd 2U 04IL 0。