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许昌高中2021届高二尖子生上学期期初考试物理试题一选择题（本题共15小题，每小题4分，共60分19题为单项选择题，1015题为多项选择题，所列四个选项中至少有二项符合题意，漏选得2分，错选或不选不得分）1.如图所示，在竖直放置间距为的平行板电容器中，存在电场强度为E的匀强电场。有一质量为，电荷量为的点电荷从两极板正中间处静止释放，重力加速度为。则点电荷运动到负极板的过程A. 加速度大小为B. 所需的时间为C. 下降的高度为 D. 电场力所做的功为 【答案】B【解析】【详解】点电荷在电场中的受力如图所示，点电荷所受的合外力为 由牛顿第二定律得 故A错；点电荷在水平方向的加速度为 ，由运动学公式d/2=a1t2/2,所以 ，故B正确，点电荷在竖直方向上做自由落体运动，所以下降的高度 ，故C错误；由功公式W=Eqd/2,故D错误。综上所述本题答案是：B【点睛】由于电荷水平方向和竖直方向都受到力的作用，根据水平方向上的运动求出运动时间，再结合竖直方向上自由落体运动求出下落的高度。2.如图所示，为一空腔球形导体（不带电），现将一个带正电的小金属球A放入腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的电场强度E和电势的关系是（ ）A. B. C. D. 【答案】D【解析】当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出负电荷，外表面感应出正电荷，画出电场线的分布如图：由于a处电场线较密，c处电场线较疏，b处场强为零，则EaEcEb根据顺着电场线方向电势降低，整个空腔球形导体是一个等势体，表面是一个等势面，分析可知电势关系是abc故选D.【点睛】本题抓住处于静电平衡导体的特点是关键比较场强大小和电势高低常常画电场线，形象直观地判断3. 如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点，粒子在a、c动能相等，不计粒子重力下列说法中正确的是（ ）A. M带正电荷，N带负电荷B. 粒子M、N在a、c的电势能相等C. 粒子M在b点的动能小于粒子N在在e点的动能D. 粒子M在b点的动能等于粒子N在d点的动能【答案】C【解析】试题分析：A、由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，N带正电荷，故A错误B、a点和c点在同一等势面上，电势相等，由知动能相等不能确定电量是否相等，故电势能不一定相等，故B错误C、M从a点到b点，库仑力做负功，根据动能定理知动能减小，则M在b点的动能小于在a点的动能；N从e点到c点，库仑力做负功，根据动能定理知动能减小，则N在e点的动能大于在c点的动能,而两粒子在a、c动能相等，故粒子M在b点的动能小于粒子N在在e点的动能，则C正确D、N从c点到d点，库仑力做正功，根据动能定理知动能增大，则N在d点的动能大于在c点的动能，同理知粒子M在b点的动能小于粒子N在d点的动能，故D错误故选C考点：考查电势差与电场强度的关系；电场强度【名师点睛】本题关键是根据曲线运动的条件判断出静电力的方向，掌握判断动能和电势能变化的方向，一般的解题思路是根据动能定理判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化4.如图，平行板电容器板间电压为U，板间距为d，两板间为匀强电场，让质子流以初速度v0垂直电场射入，沿a轨迹落到下板的中央，现只改变其中一条件，让质子沿b轨迹落到下板边缘，则可以将（）A. 开关S断开B. 初速度变为C. 板间电压变为D. 竖直移动上板，使板间距变为2d【答案】C【解析】A、开关S断开，电容器极板电荷量不变，电容器电容不变，电容器两极板间电压不变，场强不变，质子所受电场力不变，加速度不变，所以仍落到下板的中央，故A错误；B、将初速度变为一半，质子加速度不变，运动时间不变，质子的水平位移变为原来的一半，不可能到达下板边缘，故B错误；C、当板间电压变为U/4时，场强变为原来的1/4，电场力变为原来的1/4，加速度变为原来的1/4，根据知，时间为原来的2倍，由x=v0t知水平位移为原来的2倍，所以能沿b轨迹落到下板边缘，故C正确；D、竖直移动上板，使板间距变为2d，则板间场强变为原来的1/2，电场力为原来的1/2，加速度为原来的1/2，根据知，时间为原来的倍，水平位移为原来倍，不能到达下板边缘，故D错误；故选：C。5.下列说法正确的是（）A. 动量大小相同的两个小球，其动能也一定相同B. 做曲线运动的物体，其加速度一定是变化的C. 物体做平抛运动时，相同时间内的动量的变化量不可能相同D. 物体做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心【答案】D【解析】【详解】A. 动量与动能的大小关系为 可知动量大小相同的两个小球，其动能不一定相同，还要看质量关系，故A项与题意不符；B. 在恒力作用下，物体可以做曲线运动，如平抛运动，加速度不变，故B项与题意不相符；C. 物体做平抛运动时受到力绳子等于质量，所以相同时间内的动量的变化量一定相同，故C项与题意不相符；D. 物体做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心，故D项与题意相符。6.一辆汽车在平直公路上运动，受到的阻力恒定为f，运动的最大速度为vm下列说法正确的是（）A. 汽车以恒定额定功率行驶时，牵引力F与速度v成正比B. 在汽车匀加速运动过程中，当发动机的实际功率等于额定功率时，速度就达到vmC. 汽车运动的最大速度vm与额定功率Pm满足PmfvmD. 当汽车以恒定速度行驶时，发动机的实际功率一定等于额定功率【答案】C【解析】【详解】A. 汽车以恒定额定功率行驶时，由P=Fv可知牵引力与速度成反比，故A项与题意不相符；B. 汽车匀加速运动时，阻力恒定，根据牛顿第二定律可知牵引力恒定，由P=Fv，知发动机的实际功率不断增大，当发动机的实际功率等于额定功率时，开始做加速度逐渐减小的加速运动，功率不变，速度变大，故B项与题意不相符；C. 当汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，即F=f，当速度达到最大时，Pm满足Pm=Fvm=fvm，故C项与题意相符；D. 当汽车以恒定速度行驶时，如果速度没有达到最大速度，发动机的实际功率将小于额定功率，故D项与题意不相符。7.如图所示，运动员以速度v在倾角为的倾斜赛道上做匀速圆周运动。已知运动员及自行车的总质量为m，做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，将运动员和自行车看作一个整体，则（）A. 受重力、支持力、摩擦力、向心力作用B. 受到的合力大小为FC. 若运动员加速，则一定沿倾斜赛道上滑D. 若运动员减速，则一定沿倾斜赛道下滑【答案】B【解析】【详解】A. 将运动员和自行车看作一个整体，受到重力、支持力、摩擦力作用，向心力是按照力的作用效果命名的力，不是物体受到的力，故A项与题意不相符；B. 运动员骑自行车在倾斜赛道上做匀速圆周运动，合力指向圆心，提供匀速圆周运动需要的向心力，所以，故B项与题意相符；C. 若运动员加速，由向上运动的趋势，但不一定沿斜面上滑，故C项与题意不相符；D. 若运动员减速，有沿斜面向下运动的趋势，但不一定沿斜面下滑，故D项与题意不相符。8.质量为m的人造卫星在地面上未发射时的重力为G0，它在离地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运行时，其（）A. 周期为4B. 速度为C. 动能为G0RD. 所受万有引力为【答案】A【解析】【详解】在地球表面上时，由重力等于万有引力，有 卫星在距地面距离等于地球半径R的圆形轨道上运动时，其轨道半径为2R，根据万有引力提供向心力有： 联立可得：A. 卫星的周期故A项与题意相符；B. 卫星的速度故B项与题意不相符；C. 卫星的动能 故C项与题意不相符；D. 所受万有引力为 故D项与题意不相符。9.绝缘水平面上固定一正点电荷Q，另一质量为m、电荷量为q(q0)的滑块(可看做点电荷)从a点以初速度v0沿水平面向Q运动，到达b点时速度减为零已知a、b间距离为s，滑块与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g.以下判断正确的是()A. 滑块在运动过程中所受Q的库仑力有可能大于滑动摩擦力B. 滑块在运动过程中的中间时刻，速度的大小等于C. 此运动过程中产生的内能为D. Q产生的电场中，a、b两点间的电势差为【答案】D【解析】【详解】A. 由题意可知，滑块水平方向受库仑力、滑动摩擦力，摩擦力与运动方向相反，而库仑力与运动方相同，因滑块在b点静止，故一定有段时间，库仑力小于滑动摩擦力，当在滑动过程中，随着间距减小，库仑力增大，但仍小于滑动摩擦力，到达b点时速度减为零，故A项与题意不相符；B. 水平方向受大小不变的摩擦力及变大的库仑力，当在滑动过程中，随着间距减小，库仑力增大，但仍小于滑动摩擦力，所以导致加速度慢慢减小，加速度是变化的，故中间时刻的速度不等于，故B项与题意不相符；C. 由动能定理可得： 产生的内能 因此在此过程中产生的内能大于动能的减少，故C项与题意不相符；D. 由动能定理可得： 解得两点间的电势差 故D项与题意相符。10.发射高轨道卫星时，一般是先将卫星发射至近地圆形轨道1上运行，然后在某点Q变速，使其沿椭圆轨道2运行，最后在远地点P再次变速，将卫星送入预定圆形高轨道3运行，已知轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点设卫星的质量保持不变，卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，只受地球引力作用，则下列说法正确的是A. 卫星在1轨道上正常运行时的速度小于在3轨道上正常运行时的速度B. 卫星在1轨道上正常运行时的机械能小于在3轨道上正常运行时的机械能C. 卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程中，处于失重状态，但不是完全失重状态D. 卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程中，加速度逐渐增大【答案】BD【解析】【详解】A.根据可知，则卫星在1轨道上正常运行时的速度大于在3轨道上正常运行时的速度，选项A错误；B. 卫星从轨道1要在Q点加速进入轨道2，然后在轨道2上的P点再加速进入轨道3，则卫星在1轨道上正常运行时的机械能小于在3轨道上正常运行时的机械能，选项B正确；C. 卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程中，只受万有引力作用，处于完全失重状态，选项C错误；D. 根据可知，卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程中，加速度逐渐增大，选项D正确；11.如图所示，人在岸上匀速的、拉着质量不计的绳子使船靠岸，已知船的质量为m，水的阻力恒为f，当船沿水面行驶x米的位移时，轻绳与水平面的夹角为，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则（）A. 人拉绳的速度大小是B. 船行驶x米位移的过程，人的拉力做功为FxcosC. 船行驶x米位移时，人的拉力的瞬时功率为FvcosD. 此时船的加速度为【答案】CD【解析】【详解】A. 船运动的速度是沿绳子收缩方向的速度和绕定滑轮的摆动速度的合速度。如图1所示根据平行四边形定则有，v人=vcos，故A项与题意不相符；B. 如图2可知，当船前进的距离为x时，人走的距离：x=x1-x2x，所以人做的功WFxcos故B项与题意不相符；C. 船行驶x米位移时v人=vcos，人的拉力的瞬时功率为：P=Fv人=Fvcos，故C项与题意相符；D. 对小船受力分析，如图所示，则有Fcos-f=ma因此船的加速度大小为 故D项与题意相符。12. 如图所示，一带电粒子在两个固定的等量正电荷电场运动，图中的实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两电荷连线的中点，A、C位于同一等势面上，下列说法正确的是A. 该粒子可能带正电B. 该粒子经过B点时的速度最大C. 该粒子在B点的加速度一定为零D. 该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能【答案】CD【解析】试题分析：A到B的过程轨迹向左下弯曲，说明带电粒子受力向左下，与电场线的方向相反，所以带电粒子带负电，故A错误；从图中可以看到，A到B的过程和B到C的过程中各有一点的电势最高，B点的电势介于最大与最小之间，故B错误；两个固定的等量正点电荷的电场中，点电荷连线的中点处的场强为0，所以粒子在B的受到的电场力为0，加速度也为0故C正确；带电粒子受力向左下，与电场线的方向相反，与速度方向的夹角小于90，电场力做正功，电势能减小，故D正确故选CD。考点：等势面；电势能【名师点睛】该题考查等量同种电荷的电场线与等势面的特点，要能根据粒子的运动轨迹来判断粒子的电性；此题属于记忆性的知识点，题目简单。13.如图所示，Q1、Q2为两个固定点电荷，其中Q1带正电，它们连线的延长线上有a、b两点一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动，其速度图象如图所示则 ( )A. Q2带正电B. Q2带负电C. 该试探电荷从b到a的过程中电势能增大D. 该试探电荷从b到a的过程中电势能减小【答案】BC【解析】分析：根据图乙描述的速度-时间图象可知，检验电荷减速，由于检验电荷带正电，Q1也带正电，由此可以判断出Q2的电性，后来加速说明Q1形成的电场大于Q2形成的电场，由此可以判断Q1、Q2电量的大小，根据电场力做功情况可以判断电势能的变化解：由图乙可知，检验电荷先减速运动，若Q2为正该电荷将一直加速，故Q2为负，后来检验电荷又加速运动，由于检验电荷为正，这说明正电荷Q1比负电荷Q2形成的电场强度大，所以电荷量Q1Q2，故A错误，B正确；从b到a过程中，由图乙可知，电荷减速，故电场力做负功，因此电势能增大，故C正确，D错误故选BC14.从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2由图中数据可得（）A. 从地面至h4m，物体重力做功80JB. 从地面至h4m，物体克服空气阻力做功20JC. 物体的质量为2kgD. h0时，物体的速率为20m/s【答案】BC【解析】【详解】A. 从地面至h=4m，物体重力势能增加了80J，则物体重力做功-80J，故A项与题意不相符；B. 从地面至h=4m，物体的机械能减少20J，根据功能关系知，物体克服空气阻力做功20J故B项与题意相符；C. 由图知，h=4m时Ep=80J，由Ep=mgh得m=2kg，故C项与题意相符；D. h=0时，Ep=0，E总=100J，则物体的动能为Ek=E总-Ep=100J由得： 故D项与题意不相符。15.如图，A、B质量分别为m11kg，m22kg，置于平板小车C上，小车质量为m31kg，A、B与小车的动摩擦因数均为0.5，事先三者均静止在光滑的水平面上。某时刻A、B间炸药爆炸（时间极短）使A、B获得图示左右方向的瞬时速度和12J的总机械能。假设A、B最终都没有离开小车上表面，水平面足够长，g10m/s2现从炸药爆炸结束开始计时，则（）A. t0时，A、B的速度大小分别是4m/s、2m/sB. t0.4s时，B与平板小车C先相对静止C. t0.8s时，A与平板小车C相对静止D. t0.8s时，A、B与平板小车因摩擦而产生的热量Q10J【答案】AC【解析】【详解】A. 炸药爆炸瞬间A、B系统动量守恒，以向左为正方向，有：A、B的机械能总量为12J，故： 联立解得：v1=4m/s，v2=2m/s故A项与题意相符；BC. 爆炸后AB在C上滑动，B先与C相对静止，设此时A的速度为v3，B、C的速度为v4，该过程中ABC组成的系统动量守恒，设该过程的时间为t3，对A应用动量定理-m1gt3=m1v3-m1v1对B应用动量定理-m2gt3=m2v4-m2v2对C应用动量定理(m2g-m1g)t3=m3v4代人数据得v3=3m/s；v4=-1m/s；t3=0.2s之后，A在C是滑动直到相对静止，根据系统的动量守恒0=(m1+m2+m3)v解得：v=0设A滑动的总时间为t，则-m1gt=0-m1v1解得：t=0.8s故B项与题意不相符，C项与题意相符；D. t=0.8s时，A、B与平板小车因摩擦而产生的热量Q=E=12J故D项与题意不相符。二实验题（本大题共1小题，每空2分，共10分把答案填写在答题卡对应位置上）16.如图所示为研究决定平行板电容器电容因素的实验装置。两块相互靠近的等大正对平行金属平板M、N组成电容器，板N固定在绝缘座上并通过导线与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都通过导线接地，板M上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M的位置。给电容器充上一定的电荷，静电计指针张开一定角度。若仅将两极板间的距离增大，则静电计指针的偏角将_（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若仅将M沿平行板面方向移动一段距离以减小两极板间的正对面积，则静电计指针的偏角将_（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若在两板板间插入云母片，且保持其他条件不变，则静电计指针的偏角将_（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若在两极板间插入一块不与两板接触的厚金属板P，且保持其他条件不变，则静电计指针偏角将_（选填“变大”、“不变”或“变小”），插入后金属板P内部的电场强度大小为_。【答案】 (1). 变大 (2). 变大 (3). 变小 (4). 变小 (5). 0【解析】只将板间距离d增大，由电容的决定式C=S/4kd分析得知，电容减小，电量Q不变，则由C=Q/U分析得到板间电势差U增大，静电计指针张角变大；只将M沿平行板面方向移动一段距离以减小两极板间的正对面积S，由电容的决定式C=S/4kd分析得知，电容减小，电量Q不变，则由C=Q/U分析得到板间电势差U增大，静电计指针张角变大；若在两板板间插入云母片，且保持其他条件不变，由电容的决定式C=S/4kd分析得知，电容增大，电量Q不变，则由C=Q/U分析得到板间电势差U减小，静电计指针张角变小；若在两极板间插入一块不与两板接触的厚金属板P，且保持其他条件不变，相当于极板间距减小，由电容的决定式C=S/4kd分析得知，电容增大，电量Q不变，则由C=Q/U分析得到板间电势差U减小，静电计指针张角变小；插入后金属板处于静电平衡状态，所以P内部的电场强度处处为零。四计算题（本题共4小题，8分+10分+10分+12分，共40分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分）17.如图所示，长l1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角37已知小球所带电荷量q1.0106C，匀强电场的场强E3.0103N/C，取重力加速度g10m/s2，sin0.6，cos0.8求：(1)小球的质量m。(2)将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。【答案】（1）4104kg（2）2m/s【解析】【详解】(1)根据电场力的计算公式可得电场力FqE1.01063.0103 N3.0103 N小球受力情况如图所示：根据几何关系可得mg所以mkg4104kg(2)电场撤去后小球运动过程中机械能守恒，则Mgl(1cos37)解得：v2m/s18.如图所示，两平行金属板A、B长L8cm，两板间距离d8cm，A板比B板电势高300V，一不计重力的带正电的粒子电荷量q1010C，质量m1020kg，沿电场中心线RD垂直电场线飞入电场，初速度02106m/s，粒子飞出平行板电场后可进入界面MN、PS间的无电场区域已知两界面MN、PS相距为12cm，D是中心线RD与界面PS的交点求：(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RD的距离y的大小？(2)粒子到达PS界面时离D点的距离Y为多少？【答案】（1）0.03m（2）0.12m【解析】【详解】(1)带电粒子垂直进入匀强电场后做类平抛运动，加速度为 a水平方向有：Lv0t竖直方向有：yat2联立得：y代入数据解得：y003m(2)带电粒子在离开电场速度的反向延长线交水平位移的中点，设两界面MN、PS相距为D由相似三角形得：解得：Y4y0.12m19.如图所示，光滑水平平台AB与竖直光滑半圆轨道AC平滑连接，C点切线水平，长为L4m的粗糙水平传送带BD与平台无缝对接。质量分别为m10.3kg和m21kg两个小物体中间有一被压缩的轻质弹簧，用细绳将它们连接。已知传送带以v01.5m/s的速度向左匀速运动，小物体与传送带间动摩擦因数为0.15某时剪断细绳，小物体m1向左运动，m2向右运动速度大小为v23m/s，g取10m/s2求：（1）剪断细绳前弹簧的弹性势能Ep（2）从小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的过程中，为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能E【答案】（1）19.5J（2）6.75J。【解析】【详解】(1)对m1和m2弹开过程，取向左为正方向，由动量守恒定律有：0m1v1m2v2解得 v110m/s剪断细绳前弹簧的弹性势能为：Epm1v12+m2v22解得 Ep19.5J(2)设m2向右减速运动的最大距离为x，由动能定理得：m2gx0m2v22解得 x3mL4m则m2先向右减速至速度为零，向左加速至速度为v01.5m/s，然后向左匀速运动，直至离开传送带，设小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的所用时间为t。取向左为正方向。根据动量定理得：m2gtm2v0(m2v2)解得：t3s该过程皮带运动距离为：x带v0t4.5m故为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能为：Em2gx带解得：E6.75J20.如图所示，在E103 V/m的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径R40 cm，N为半圆形轨道最低点，P为QN圆弧的中点，一带负电q104 C的小滑块质量m10 g，与水平轨道间的动摩擦因数0.15，位于N点右侧1.5 m的M处，取g10 m/s2，求：(1)要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点Q，则小滑块应以多大的初速度v0向左运动？(2)这样运动的小滑块通过P点时对轨道的压力是多大？【答案】（1）7m/s （2）0.6N【解析】【详解】（1）设滑块到达Q点时速度为v，则由牛顿第二定律得：mg+qE=m，滑块从开始运动至到达Q点过程中，由动能定理得：-mg2R-qE2R-（mg+qE）x=mv2-mv02联立方程组，解得：v0=7m/s；（2）设滑块到达N点时速度为v，则从开始运动至到达N点过程中，由动能定理得： -（qE+mg）x=mv2-mv02又在N点时，由牛顿第二定律得：FN-(mg+qE)=m，代入数据解得：FN=1.2N；【点睛】此题中滑块恰好通过最高点时轨道对滑块没有弹力，由牛顿定律求出临界速度，再根据动能定理和牛顿运定律结合求解小球对轨道的弹力- 20 -
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