2021-2022学年山东省菏泽市曹县一中高一（下）第二次月考物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年山东省菏泽市曹县一中高一（下）第二次月考物理试卷

1.  下列物体运动过程中，机械能守恒的是(    )

A. 物体由斜面顶端匀速滑到斜面底端
B. 跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降
C. 摩天轮上的游客在竖直面内做匀速圆周运动
D. 物体做斜抛运动

2.  关于重力做功和重力势能，下列说法中正确的是(    )

A. 重力做功与路径无关，只跟它的起点和终点的位置有关
B. 一个物体的重力势能从变化到，重力势能变小了
C. 当物体向高处运动时，克服重力做功，物体的重力势能减小
D. 物体的位置一旦确定，它的重力势能的数值大小也随之确定

3.  “新冠”疫情期间，湖南一民警自费买药，利用无人机空投药品，将药品送到了隔离人员手中。假设无人机在离地面高度为8m处悬停后将药品静止释放，药品匀加速竖直下落了2s后落地，若药品质量为1kg，重力加速度，则药品从释放到刚接触地面的过程中(    )

A. 药品机械能守恒 B. 机械能减少了32J
C. 重力势能减少了80J D. 合力做了的48J功

4.  下列说法正确的是(    )

A. 卡文迪许通过扭秤实验测出了静电力常量 B. 密立根最早测出了元电荷的数值
C. 体积很小的带电体就是点电荷 D. 点电荷是实际存在的电荷

5.  如图所示为某一点电荷产生的电场线，电场中ABC点的场强大小为分别为2E、E、E，则(    )
 

A. B、C两点场强相同
B. 该点电荷为正电荷
C. 该点电荷在A点左侧
D. 放置在A点的负检验电荷受到的电场力方向与该点的场强方向相同

6.  对于点电荷Q产生的电场，下列说法正确的是(    )

A. 电场强度的定义式成立，即，式中q就是产生电场的点电荷
B. 在真空中，电场强度的表达式为，式中Q就是产生电场的电荷
C. 在真空中，电场强度的表达式，式中q是检验电荷
D. 上述说法都不对

7.  在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点．其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是(    )

A. 图中与点电荷等距的a、b两点
B. 图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C. 图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
D. 图中非匀强电场中的a、b两点

8.  质量为M的长木板放在光滑的水平面上，如图所示，一质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑到B点，在木板上前进的距离为L，而长木板前进的距离为l，若滑块与木板间动摩擦因数为，则(    )

A. 摩擦力对滑块所做的功为 B. 摩擦力对木板所做的功为
C. 滑块损失的动能为 D. 滑块和木板系统损失的动能为

9.  如图所示，一匀强电场E大小未知、方向水平向右。两根长度均为L的绝缘轻绳分别将小球M和N悬挂在电场中，悬点均为O。两小球质量均为m、带等量异号电荷，电荷量大小均为。平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均为。若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍在原位置平衡。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(    )

A. M带正电荷 B. N带正电荷 C.  D.

10.  某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示路径运动，先后通过M点和N点。以下说法正确的是(    )

A. M、N点的场强
B. 粒子在M、N点的加速度
C. 粒子在M、N点的速度
D. 粒子带正电

11.  如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r，则下列说法中正确的是(    )

A. 金属球在达到静电平衡后左侧感应出的电荷带正电
B. 由于静电感应而在金属球上出现感应电荷，这些感应电荷在球心处所激发的电场强度大小为，方向水平向右
C. 如果用导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，金属球两侧的电荷将被中和
D. 如果用导线的一端接触金属球的右侧，另一端与大地相连，则右侧的感应电荷将流入大地

12.  如图，半径为R的半球形容器固定在水平桌面上，质量为m的小球a与质量为4m的小球均可视为质点由不可伸长的轻绳连接。开始小球b位于容器边缘上与球心O等高的P点，小球a在P点正下方。由静止释放后小球b在容器内下滑，小球a上升，当小球b到达容器最低点Q时，小球a仍未与容器接触。重力加速度大小为g，不计一切摩擦。在此过程中(    )

A. 小球b的机械能一直减少
B. 小球b到达Q点时，小球a的动能为0
C. 小球b到达Q时的速度大小为
D. 小球b到达Q时的速度大小为

13.  在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点其他点未画出。
已知打点计时器每隔打一次点，当地的重力加速度大小。那么从O点到B点，重物动能增加量______J；重物重力势能减少最______，结果均取3位有效数字可得出的结论______。
重物获得的动能往往______大于；小于；等于减少的重力势能，实验中产生这样系统误差的原因是______。

14.  为验证做匀速圆周运动物体的向心加速度与其角速度、轨道半径间的定量关系：，某同学设计了如图所示的实验装置。其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小钢球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为L；
②测出小钢球的质量m；
③将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
④使凹槽AB绕转轴匀速转动；
⑤记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。
小钢球转动的角速度______用L、d、表示；
为了验证小钢球做匀速圆周运动物体的向心加速度与其角速度、轨道半径间的定量关系：。忽略小钢球所受摩擦在误差允许范围内，本实验需验证的关系式为______用L、d、、F、r、m表示。

15.  如图所示，质量为20kg的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成、大小为60N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，已知雪橇的质量为20kg，求：
内拉力对雪橇做的功是多少？
内拉力的平均功率；
末拉力的瞬时功率。

16.  如图，水平地面上方存在水平向右的匀强电场，一质量为m的带电小球大小可忽略用轻质绝缘细线悬挂于O点，小球带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g。
判断小球所带电性；
求匀强电场的场强大小E；
现只将细线剪断，求小球落地前的加速度大小a；
若只将电场撤去，求小球到达最低点时对细绳的拉力大小。

17.  如图所示，AB为水平轨道，A、B间距离，BCD是半径为的竖直半圆形轨道，B为两轨道的连接点，D为轨道的最高点。一质量的小物块，它与水平轨道和半圆形轨道间的动摩擦因数均为。小物块在的水平力作用下从A点由静止开始运动，到达B点时撤去力F，小物块刚好能到达D点，g取，试求：
物块在D点的速度；
在半圆形轨道上小物块克服摩擦力做的功；
若半圆形轨道是光滑的，其他条件不变，求当小物块到达D点时轨道对小物块的弹力的大小。

18.  如图所示，在光滑水平台面上，一个质量的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住。现打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC。已知A、B的高度差，水平距离，圆弧轨道的半径，C点在圆弧轨道BC的圆心O的正下方，并与水平地面上长为的粗糙直轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边的竖直墙壁会发生碰撞，重力加速度，，，空气阻力忽略不计。试求：
小物块运动到平台末端A的速度大小；
弹簧被锁扣锁住时所储存的弹性势能；
圆弧BC所对的圆心角；
若小物块与墙壁碰撞后以原速率反弹，且只会与墙壁发生一次碰撞并最终停在轨道CD间，那么小物块与轨道CD之间的动摩擦因数应满足什么条件。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：A、物体由斜面顶端匀速滑到斜面底端时动能不变，重力势能减小，机械能不守恒，故A错误；
B、跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，故B错误。
C、摩天轮上的游客在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能变化，故机械能不守恒，故C错误。
D、只有重力或弹力对物体做功时物体的机械能守恒；物体做斜抛运动，只有重力对物体做功，机械能守恒，故D正确；
故选：D。
物体机械能守恒的条件是只有重力或者是系统弹力做功，逐个分析物体的受力的情况，判断做功情况，即可判断物体是否是机械能守恒。也可以机械能的概念分析。
解决本题的关键掌握判断机械能守恒的方法：1、根据机械能守恒的条件分析，明确是否只有重力或系统弹力做功；2、分析势能和动能之和是否保持不变。
 

2.【答案】A 

【解析】解：A、重力做功和路径无关，只与初末两点的高度差有关；故A正确；
B、重力势能是标量，一个物体的重力势能从变化到，物体的重力势能一定增加；故B错误；
C、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；故C错误；
D、重力势能的大小与零势能参考面的选取有关；故D错误。
故选：A。
重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加；重力做的功等于重力势能的减小量．重力势能的大小取决于零势能面的选择。
本题关键明确重力做功的特点以及重力做功与重力势能变化之间的关系。
 

3.【答案】C 

【解析】解：ABC、无人机在离地面高度为处将药物静止释放，设药品落地时的速度为v，则有：，
解得：，
药品从释放到刚接触地面的过程中，动能增加量：，
重力做正功，重力势能减少量：，
则药物机械能不守恒，机械能减少了：，故AB错误，C正确；
D、根据动能定理知，合力做功等于动能的增加量，整个过程中动能增加了32J，合力做了32J的功，故D错误。
故选：C。
由位移公式可求得药品落地时的速度，根据动能计算公式求解动能增加量；根据重力势能的计算公式求解重力势能的减少量，由此得到机械能的减小量。
本题主要是考查功能关系，关键是能够分析能量的转化情况，知道重力势能变化与重力做功有关、动能的变化与合力做功有关、机械能的变化与除重力或弹力以外的力做功有关。
 

4.【答案】B 

【解析】解：A、卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，故A错误；
B、密立根最早用实验的方法测出了元电荷e的数值，故B正确；
CD、当带电体的形状对所研究的问题可忽略不计时，这个带电体可看作点电荷，与体积大小无直接关系，点电荷为理想化模型，实际并不存在，故CD错误；
故选：B。
 

5.【答案】C 

【解析】解：A、电场强度是矢量，B、C两点场强大小相等，方向不同，所以B、C两点场强不同，故A错误；
B、电场线从正电荷出发，据题意，图中电荷是负电荷，故B错误；
C、根据点电荷的电场线的分布得点电荷在三根电场线的汇聚点处，所以该点电荷在A点的左侧，故C正确；
D、正电荷在某点受到的电场力方向与该点的场强方向相同，负电荷在某点受到的电场力方向与该点的场强方向相反。故D错误；
故选：C。
根据电场线从正电荷出发判断电荷位置和电性；电场强度是矢量，有大小和方向，正电荷在某点受到的电场力方向与该点的场强方向相同，负电荷在某点受到的电场力方向与该点的场强方向相反．
本题关键是要知道点电荷的电场线的分布情况，理解电场强度的矢量性，清楚正电荷所受的电场力方向与场强方向相同，难度适中．
 

6.【答案】B 

【解析】解：A、电场强度的表达式适用于任何电场，式中q就是本题中所指的试探电荷，而不是产生电场的点电荷，故A错误；
B、在真空中，电场强度的表达式为，式中Q就是产生电场的电荷，故B正确；
CD、在真空中，式中Q是产生电场的点电荷，故C、D错误；
故选：B
电场强度公式适用于所有的电场，E为场源电荷产生的场强，q为试探电荷；
点电荷的场强公式，其中E就是式中Q产生的场强．
本题是基础的题目，考查的就是学生对基本公式使用条件及物理量的物理意义，在平时要注意多积累．
 

7.【答案】C 

【解析】解：甲图中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相同，方向不相反，故A错误；
B.对乙图，根据电场线的疏密及对称性可判断，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，故B错误；
C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点，电场强度大小相同，方向相反，故C正确；
D.对丁图，根据电场线的疏密可判断，b点的电场强度大于a点的电场强度，故D错误。
故选：C。
电场强度是矢量，根据电场线的疏密表示大小，切线方向表示场强方向去判断各项．
本题考查了常见电场的特点以及电场线的特点：疏密表示场强的大小，切线表示场强的方向．
 

8.【答案】D 

【解析】解：A、滑块从A点滑到B点的过程中，滑块相对于地的位移为，摩擦力对滑块做的功为 ，故A错误；
B、木板的位移为l，摩擦力对木板做的功为：，故B错误；
C、对滑块，由动能定理得知：滑块损失的动能等于滑块克服摩擦力做的功，则有：，故C错误；
D、根据能量守恒定律可知，滑块和木板系统损失的动能等于产生的热，产生的热为：，则滑块和木板系统损失的动能为，故D正确。
故选：D。
摩擦力对滑块所做的功等于摩擦力与滑块相对于地的位移的乘积，同理摩擦力对木板做的功等于摩擦力与M相对于地的位移乘积。再由动能定理求滑块损失的动能；根据能量守恒定律求解滑块和木板系统损失的动能。
本题是滑块在木板上滑动类型，关键要明确功的计算方法，知道对于单个物体求功时，位移的参照物是地面。摩擦产生的内能与相对距离有关。
 

9.【答案】BC 

【解析】解：AB、两小球带等量异号电荷，根据“异种电互相吸引”可知两个小球相互吸引，所以匀强电场对M的电场力方向向左，故M带负电；匀强电场对N的电场力方向向右，故N带正电，故A错误、B正确；
CD、设匀强电场的电场强度为E，根据几何关系可得两个小球之间的距离为：；
当两个小球带电荷量大小均为q时，对M受力分析如图所示，根据平衡条件可得：
，其中
仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍在原位置平衡，对M根据平衡条件可得：
，其中
联立解得：，故C正确、D错误。
故选：BC。
根据“异种电互相吸引”结合平衡条件分析匀强电场对M、N的电场力方向由此确定电性；对M受力分析如图所示，根据平衡条件列方程求解。
本题主要是考查了库仑力作用下的共点力的平衡问题，关键是能够确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成，然后建立平衡方程进行解答。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：A、电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，所以有故A错误；
B、M处场强小，粒子受到的电场力小，由牛顿第二定律知加速度也小，即有故B正确；
CD、根据粒子的运动的轨迹弯曲方向可以知道，粒子的受到的电场力的方向斜向上，所以粒子为正电荷，若粒子从M点运动到N点，电场力方向与速度方向成锐角，电场力做正功，粒子的速度增大，则有故C错误，D正确；
故选：BD。
电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小．由电场线的疏密分析场强的大小，由牛顿第二定律判断加速度的大小．由粒子运动轨迹弯曲的方向，判断粒子受到的电场力方向，从而判断电场力做功情况和粒子的电性，即可分析速度的大小．
本题是电场中粒子的轨迹问题，首先要能根据轨迹的弯曲方向判断粒子受力方向，其次根据电场线的疏密可以判断电场强度的强弱，进而判断电场力的大小，加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决这类问题．
 

11.【答案】AB 

【解析】解：金属球在达到静电平衡状态后，左侧感应出正电荷，故A正确；
B.发生静电感应时，导体内部合场强为零，所以感应电荷在金属球内部产生的场强与外部点电荷在金属球内部产生的场强大小相等，方向相反，所以感应电荷在球心处所激发的电场强度大小为，方向水平向右，故B正确；
C.用一小段导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，则导线和金属球成为一个导体，左侧依然带正电荷、右侧依然带负电荷，故C错误；
D.如果用导线的一端接触金属球的右侧，另一端与大地相连，则金属球和大地相当于一个新的大导体，在靠近点电荷的一端即金属球右侧感应出负电荷，金属球左侧带正电，大地提供自由电子与正电荷中和，即有电子流入金属球，故D错误。
故选：AB。
金属球在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，整个导体是一个等势体。在金属球内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，只有叠加后电场为零时，电荷才不会移动。由于静电平衡，0点的合场强为零，即电荷Q和球面上感应电荷在球心O处产生的场强大小相等，方向相反，最后依据真空中点电荷间的库仑定律才适用。
考查静电平衡的内容，掌握点电荷的电场强度公式，关键要掌握静电平衡状态的特点：处于静电感应现象的导体，内部电场强度处处为零，并能理解场强为零的原因，注意库仑定律的成立条件。
 

12.【答案】AC 

【解析】解：A、此过程中，拉力一直对b做负功，所以b的机械能减小，故A正确；
BCD、设小球b到达Q点时速度为v，
此时的速度关系图如下图所示：

此时小球a的速度为：

根据机械能守恒定律得：

解得：，故C正确，D错误；
故选：AC。
根据拉力对b小球的做功类型分析出小球b的机械能变化；
根据能量守恒定律计算出a、b的速度，并由此完成分析。
本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，理解机械能守恒的条件，同时要注意关联速度的用法即可完成分析，难度不大。
 

13.【答案】在误差允许的范围内重物下落过程中机械能守恒  B 下落过程中需克服阻力做功 

【解析】解：根据匀变速直线运动的规律，B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，故

重物增加的动能

重物减少的重力势能

可得出的结论在误差允许的范围内重物下落过程中机械能守恒；
重物重力势能减少量总是大于动能增加量，原因是下落过程中需克服阻力做功。
故答案为：；；在误差允许的范围内重物下落过程中机械能守恒；下落过程中需克服阻力做功
根据运动学规律得出B点的瞬时速度，从而得出此时的动能，结合重力势能的表达式得出重力势能的改变量；
根据实验原理分析出误差产生的可能原因。
本题主要考查了机械能守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉能量的转化特点，结合机械能守恒定律即可完成分析。
 

14.【答案】  

【解析】解：挡光片的线速度

小钢球和挡光片同轴，则小钢球转动的角速度

根据
即
又
代入角速度的表达式得

即
故答案为：；
先根据运动学公式得出线速度的大小，结合线速度和角速度的关系完成分析；
根据牛顿第二定律结合角速度的表达式得出需要验证的关系式。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，利用牛顿第二定律结合圆周运动的公式即可完成分析。
 

15.【答案】解：内雪橇的位移为

代入数据可得：
拉力对雪橇做的功是

代入数据可得：
内拉力的平均功率

代入数据可得：
末雪橇的速度为

代入数据可得：
2s末拉力的瞬时功率

代入数据可得：
答：内拉力对雪橇做的功是48J；
内拉力的平均功率是24W；
末拉力的瞬时功率是48W。 

【解析】先计算2s内雪橇的位移和2s末的速度，再有公式计算拉力做的功；根据求平均功率；2s末拉力的瞬时功率。
本题考查做功和功率，涉及到位移和速度的计算。解题关键是分清平均功率和瞬时功率。属于基础简单题目。
 

16.【答案】解：小球受到向左的电场力而向左偏，受力方向与电场线方向相反，故小球带负电；
对小球受力分析如图

根据受力平衡得：

解得：；
细绳剪断后，小球做匀加速直线运动，所受合力与静止时细绳的拉力等大反向，根据牛顿第二定律得：

解得：；
只将电场撤去，小球将做圆周运动摆到最低点过程中，设绳长为L，根据动能定理得

根据牛顿第二定律得

联立解得：。
答：小球带负电；
匀强电场的场强大小E为；
现只将细线剪断，小球落地前的加速度大小a为；
若只将电场撤去，小球到达最低点时对细绳的拉力大小为。 

【解析】根据小球受电场力方向与电场强度方向的关系判断电性；
小球受重力、拉力、电场力三个力处于平衡状态，根据受力分析图，利用合成法求出电场力的大小，根据电场强度的定义式求电场强度；
剪断细线到落地，由牛顿第二定律求解加速度；
根据动能定理求小球到达最低点时速度，再根据牛顿第二定律求绳的拉力。
解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解，撤去电场后，小球做圆周运动，根据动能定理和牛顿第二定律联合可求。
 

17.【答案】解：因小物块刚好能到达D点，故有
 
代入数据可得
小物块在AB段摩擦力做的功为
  
小物块在AB段拉力做的功为
 
设在半圆形轨道上小物块克服摩擦力做的功为，对物块从A点到D点的运动过程，由动能定理可得
  
解得
若半圆形轨道是光滑的，设此时物块通过D点时的速度为v，对物块从A点到D点的运动过程，由动能定理可得
 
在D点处，对物块，由牛顿第二定律得
 
联立可得
答：物块在D点的速度为。
 在半圆形轨道上小物块克服摩擦力做的功为8J。
 当小物块到达D点时轨道对小物块的弹力的大小为40N。 

【解析】物块刚好能到达D点，由重力提供向心力，由牛顿第二定律求物块在D点的速度。
物块在半圆形轨道上运动过程，只有重力和摩擦力做功，根据动能定理可求小物块克服摩擦力做的功；
若半圆形轨道是光滑的，对物块从A点到D点的运动过程，应用动能定理求物块在D点的速度，在D点，对物块，由牛顿第二定律求解轨道对小物块的弹力的大小。
本题是动能定理与向心力的综合应用，考查研究多过程的能力，分清每一过程各力做功情况，知道物块恰好到达最高点时，由重力提供向心力是解题的关键。
 

18.【答案】解：根据平抛运动规律可得：，
水平方向：
联立解得：
弹簧被锁扣锁住时所储存的弹性势能为：

小物块运动到B时，竖直方向根据速度-位移关系可得：
代入数据解得：
根据几何关系可得：
则：
由于
若恰能与墙壁相碰，则有
解得：
若恰不从B飞出，则：
解得：
若从BC滑回恰好不与墙壁发生二次碰撞，则：
解得：
综上所述，的取值范围为：。
答：小物块运动到平台末端A的速度大小为；
弹簧被锁扣锁住时所储存的弹性势能为；
圆弧BC所对的圆心角为；
小物块与轨道CD之间的动摩擦因数应满足。 

【解析】根据平抛运动规律求解速度大小；
根据功能关系求解弹簧被锁扣锁住时所储存的弹性势能；
求出小物块经过B点竖直方向的速度，再根据几何关系进行解答；
若小物块恰能与墙壁相碰，根据功能关系求解动摩擦因数；若恰不从B飞出，根据功能关系求解动摩擦因数；若从BC滑回恰好不与墙壁发生二次碰撞，根据功能关系求解动摩擦因数，由此得到小物块与轨道CD之间的动摩擦因数应满足的条件。
本题主要是考查了功能关系、平抛运动的规律等，关键是弄清楚小物块的运动情况和受力情况、能量的转化情况等，根据功能关系、平抛运动的规律求解。