2021-2022年湖南省长沙市长郡中学高一（下）基础学科知识竞赛物理试题含解析

  长郡中学2022年高一基础学科知识竞赛

物理

时量：75分钟：满分：100分

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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. 2020年秋起，湖南省启用新人教版物理学科教材，该教材最大特点是潜移默化地渗透物理学科的核心素养，所谓物理核心素养包括“物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任”。下列关于物理核心素养的认识，正确的是（　　）

A. 只要有力对物体做负功，物体的动能一定减少

B. 伽利略通过斜面实验直接得到了自由落体运动的速度与时间成正比

C. 某首歌词里有“……在光滑的地板上摩擦……”，从物理角度来看光滑的地板不可能对物体有摩擦力

D. 保龄球比赛，“全中”过程中，球对瓶的作用力大于瓶对球的作用力

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据动能定理可知，合外力对物体做正功，物体的动能就是增加的，A错误；

B．伽利略将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动，B错误；

C．“……在光滑的地板上摩擦……”，从物理角度来看这是不可能的，因为光滑的地板，动摩擦因数为零，不可能有摩擦力，C正确；

D．保龄球比赛，球对瓶的作用力等于瓶对球的作用力，D错误。

故选C。

2. 甲、乙两车在同一直线车道上，均以相同的初速度向正方向运动，其加速度随时间变化的规律如图所示。则下列说法正确的是（　　）

A. 时刻，甲的速度小于乙的速度

B. 时刻，甲的速度大于乙的速度

C. 时间内，甲的位移小于乙的位移

D. 时间内，甲的位移大于乙的位移

【答案】C

【解析】

【详解】AB．直线运动中，根据，a－t图像中，图像与t轴所围的面积为速度的变化量，甲乙两图像所围面积相等，且甲乙初速度相同，所以时刻，甲乙末速度相同，AB错误；

CD．时间内，任取某时刻，将内两图像与t轴所围面积进行比较，乙所围面积总是大于甲所围面积，即时刻乙的速度总大于甲的速度，所以时间内乙的位移大于甲的位移，C正确，D错误。

故选C。

3. 为了人民的健康，我国环保部门每天派出大量的洒水车上街进行空气净化除尘。假设行驶过程中洒水车受到的摩擦阻力跟其质量成正比，受到的空气阻力跟车速成正比，当洒水车在平直路面上匀速行驶并且匀速洒水时，以下判断正确的是（　　）

A. 洒水车的动能保持不变

B. 发动机的功率保持不变

C. 牵引力的功率随时间均匀减小

D. 牵引力大小跟洒水时间成反比

【答案】C

【解析】

【详解】A．以车和车内剩余水为研究对象，受力分析可知，水平方向受牵引力F、地面摩擦阻力f和空气阻力kv作用，由题意，有平衡方程

且车与水的质量在减小，故摩擦阻力在减小，空气阻力恒定不变，则牵引力在减小，合力始终为零。洒水车的质量减小，速度不变，故动能减小，A错误；

B．发动机的功率，牵引力减小，速度不变，则发动机的功率减小，B错误；

CD．牵引力，洒水车的质量随时间均匀减小，则牵引力的大小随洒水时间均匀减小，但不成反比。牵引力功率随时间均匀减小，C正确，D错误。

故选C。

4. 如图所示，曲线表示固定在x轴上a、b两点的两个点电荷产生的电势与位置坐标之间的对应关系，两个点电荷所带电荷量分别为和，x轴上a、p两点间距离大于p、b两点间距离。以下说法正确的是（　　）

A. 两点电荷带异种电荷

B. 若，则

C. a、p间的电场方向都指向a点

D. 将一负的检验电荷沿x轴从b点移到p点，检验电荷的电势能增加

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于从a到b，电势先减小再增大，所以a、b应均为正电荷，A错误；

B．由图像的斜率表示电场强度E，在电势最低点场强一定为零

，

解得

B错误；

D．由知，将一负的检验电荷从b处移到p处，检验电荷的电势能增加，D正确；

C．沿电场线方向电势降低，所以ap间的电场方向指向p点，C错误。

故选D。

5. 如图所示，在真空中光滑绝缘的水平面上有三个相同的不带电的小球，小球之间由三根完全相同的轻弹簧连接构成等边三角形，弹簧处于原长l0，若让每个小球带上相同的电荷量q，小球可沿所在角的角平分线运动，当三角形的面积增大到原来的4倍时小球的加速度均为零，弹簧是绝缘体且劲度系数相同，真空中的静电力常量为k，则弹簧的劲度系数为（   ）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】设弹簧的劲度系数为k′，三角形的面积增大为原来的四倍，则三角形每边边长增大为原来的两倍，即每根弹簧伸长量均为l0，此位置每个带电小球受力平衡，有

得

故选D。

6. 如图所示，晾晒衣服绳子两端分别固定在两根等高的竖直杆上，绳子的质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计，原来保持静止。一阵恒定的风吹来，衣服受到水平向右的恒力而发生滑动，并在新的位置保持静止。下列说法中正确的是（　　）

A. 在新位置时挂钩左右两边绳的拉力不再相等

B. 有风和无风两种情况下绳的拉力大小相等

C. 有风和无风两种情况下，绳子的张角∠AOB保持不变

D. 在有风的情况下，将绳子的右端从A点移到C点，则绳子的拉力变小

【答案】D

【解析】

【详解】A．O点始终是活结点，活结两端的同一根绳拉力力肯定相等，A错；

BC．衣服原来是受重力和两个拉力而平衡，多个风力后是四力平衡，两个绳子的拉力的合力与重力、风力的合力相平衡，故两个绳子的拉力的合力变大；有风时张角会变小，所以绳子的拉力可能增大，可能较小，也可能不变，故B、C错误；

D．当在有风的情况下将绳子的端点从A点移到C点，BO与竖直方向的夹角增大，AO与竖直方向的夹角减小，因为BO和AO绳产生的拉力仍然相等，它们在水平方向的分力的差值刚好是风力，由于AO与水平方向夹角变小，而绳中拉力水平分力的差值不变，故绳的拉力变小，故D正确；

故选D。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7. 把两个相同的小量程电流表分别改装成了两个量程不同的大量程电流表、，若把、分别采用并联或串联的方式接入电路，如图甲、乙所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是（　　）

A. 图甲中的、的示数相同

B. 图甲中的、的指针偏角相同

C. 图乙中的、的示数和偏角都不同

D. 图乙中的、的指针偏角不同，示数相同

【答案】BD

【解析】

分析】

【详解】由于电流表是由小量程的电流表并联上分流电阻构成的，改装成的电流表量程不同，并联的分流电阻不同。

AB．图甲中，两块电流表并联，由于电流表内阻不同，因此流过两块电表的电流不同，即两块表的示数不同；由于两块小量程的电流表的表头内阻相同，也是并联关系，因此小量程电流表的电流相同，即表头的指针偏转角度相同，A错误，B正确；

CD．图乙中，两块电流表串联，流过两块电流表的电流相同，因此示数相同；由于两块表的内阻不同，分得的电压不同，因此流过小量程电流表的电流不同，表针偏转角不同，C错误，D正确。

故选BD。

8. 北京时间2020年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器从月面起飞，携带月球样品成功进入预定环月轨道，这是中国首次实现地外天体起飞。假设嫦娥五号进入预定环月轨道后半径为R1，周期为T1，能直接观测到月球部分的张角为θ1，另外有一颗探月高轨卫星，在半径为9R1的轨道上围绕月球旋转，高轨卫星能直接观测到月球部分的张角为θ2，已知嫦娥五号和高轨卫星轨道平面重合，且运行方向相同。下列说法正确的是（　　）

A. 高轨卫星周期为27T1

B. 嫦娥五号与高轨卫星每次“不见面”的时间为

C. 嫦娥五号与高轨卫星每次“不见面”的时间为

D. 嫦娥五号与高轨卫星能直接观测月球部分的张角关系为

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【详解】A．由开普勒第三定律

解得

A正确；

BC．如图

两卫星每次“不见面”的对应的角度，设“不见面”时间为t，则

代人数据可得

B正确C错误；

D．设月球半径为r0，由题意可知

则

D正确。

故选ABD。

9. 如图所示，长度为L的竖直轻杆上端连着小球A（视为质点），轻杆的下端用铰链固接在水平地面上的O点，置于同一水平地面上的物体B恰好与A接触。在微小扰动下，轻杆向右倾倒，A、B脱离接触的瞬间，轻杆与地面的夹角为30°，且此时轻杆与A球间无弹力，重力加速度大小为g，不计一切摩擦。下列说法正确的是（　　）

A. 脱离接触的瞬间，A、B的速率之比为1：2

B. 脱离接触的瞬间，B的速率为

C. A落地前瞬间的速率为

D. A、B的质量之比为1：4

【答案】BD

【解析】

【详解】A．对A进行运动分解如图所示

设小球速度为，立方体速度为，分离时刻，小球的水平分速度与立方体速度相同，即

解得

A错误；

B．A、B分离瞬间，B的速度最大，合力为零，据此可判定此时杆对A球的作用力为零，对A球，根据牛顿第二定律有

解得

B正确；

C．A从分离到落地，小球机械能守恒，则有

解得

C错误；

D．在杆从竖直位置开始倒下到A与B恰好分离的过程中，A和B组成的系统机械能守恒，有

解得A、B的质量之比为1：4，D正确。

故选BD。

10. 如图所示，一固定的足够长斜面体倾斜角为θ，其中PB段光滑，PA段粗糙程度相同。三块完全相同且长为L的质量分布均匀的木板123靠在一起，从N点静止释放。已知PN＝L，三块长木板恰能完全进入粗糙的PA段，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. PA段动摩擦因数

B. 三块长木板运动过程中的最大速度为

C. 第1块长木板恰完全进入粗糙的PA段时，第1、2块长木板之间的作用力为

D. 第2块长木板恰完全进入粗糙的PA段时，速度大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．三块长木板进入粗糙斜面过程中，受到逐渐增大的摩擦力f作用，摩擦力f大小与进入的距离成正比。长木板恰能完全进入粗糙斜面过程中，由动能定理有

可得

故A错误；

B．长木板速度达到最大值时

a＝0

则有摩擦力

设此时进入粗糙段的长木板长度为x，摩擦力

从静止释放至长木板达到最大速度过程中，由动能定理

联立解之得

故B正确；

C．第1块长木板恰完全进入粗糙阶段时，对三块木板整体受力分析有

对第1块木板受力分析有

联立两式可得

故C错误；

D．第2块长木板恰完全进入粗糙斜面时，三块木板整体的速度为，由动能定理

可得

故D正确。

故选BD。

三、实验题：本大题共2小题，共16分。

11. 某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，有一直径为d、质量为m的小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A点正下方、固定于B点的光电门。测得A、B间的距离为H（），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。

（1）小球通过光电门时的瞬时速度___________（用题中所给的物理量符号表示）。

（2）调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出随H的变化图像如图乙所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线的斜率___________（用题中所给的物理量符号表示）。

（3）在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为k（），则实验过程中小球所受的平均阻力f与小球重力的比值___________（用k、表示）。

【答案】    ①.     ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]可以用很短时间内的平均速度作为小球的瞬时速度，则小球经过光电门B时的速度：；

（2）[2]小球下落过程机械能守恒，由机械能守恒定律得

其中，整理得

则图像的斜率

（3）[3]小球下落过程受空气阻力f作用，由动能定理得

其中，整理得

则图像的斜率

而，解得

12. 有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为同心圆环（如图b所示），此样品长约为6cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为，因该样品的内径太小，无法直接测量。现提供以下实验器材：

A．20分度的游标卡尺；

B．螺旋测微器；

C．电流表A1（量程50mA，内阻100Ω）；

D．电流表A2（量程100mA，内阻约为10Ω）；

E．滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）；

F．滑动变阻器R2（0～1000Ω，额定电流2A）；

G．直流电源E（约6V，内阻不计）；

H．导电材料样品；

I．开关S一只，导线若干。

请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：

（1）用游标卡尺测得该样品的长度为L；用螺旋测微器测得该样品的外径如图2所示，其示数D＝________mm。

（2）请选择合适的仪器，设计一个合理的电路图来测量该导电材料样品的电阻。在图3方框内画出实验电路原理图，并标明所选器材的符号________。

（3）如果电流表A1无法正常使用，可以用满偏电流500μA、内阻100Ω的灵敏电流计与阻值为R＝________Ω的定值电阻串联代替A1。

（4）A1正常使用的情形下，为了得到样品的内径d，实验中还需要测得的物理量是________（用字母表示且要说明相应字母的含义）。

（5）用已知的物理量字母和所测得的物理量的字母表示样品的内径d＝________。

【答案】    ①. 6.121##6.125##6.122##6.123##6.124    ②.     ③. 9900    ④. 电流表示数，电流表示数    ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]由图示螺旋测微器可知，固定刻度示数为6mm，可动刻度示数为12.2×0.01mm＝0.122mm，螺旋测微器示数

D＝6mm+0.122mm＝6.122mm

（2）[2]由所给实验器材可知，无电压表，应采用安安法测电阻阻值，由于待测电阻阻值约为100Ω，如果滑动变阻器选，全值电阻太大，不方便调节，故选，滑动变阻器最大阻值为10Ω，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法；电路最大电流约为

电流表的电阻为100Ω、量程为50mA，电流表的量程为100mA。测量电路部分应该为电流表与并联，整体再与串联。

（3）[3]A1满偏时两端的电压为

U＝IR＝50mA×100Ω＝5V

换用表头，满偏时满足

解得

R＝9900Ω

（4）[4]A1正常使用的情形下，为了得到样品的内径d，实验中还需要测得的物理量是电流表示数，电流表示数；

（5）[5]由欧姆定律可得待测电阻阻值

又由电阻定律及解得样品的内径

四、综合题：本大题有3小题，总分40分。解答过程中要写出必要的文字说明、重要的方程式，只写结果的不得分。

13. 如图所示，一对平行金属极板与电源保持相连，两板间电压为U，金属板长为L，两板之间距离为。有一比荷为k的带正电粒子，沿两板的中线从O点以初速度射入平行金属极板间，求：

（1）通过计算说明，粒子将打极板何处；

（2）若要使得带电粒子恰从下极板边沿射出，需将下极板向下平移s，试写出s与L需满足的关系式（化成“”形式）。

【答案】（1）粒子将打在下极板中间位置；（2）

【解析】

【详解】（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，打到下极板用时t，竖直方向做匀加速直线运动

，

水平方向做匀速运动

代入数据可得

粒子将打在下极板中间位置；

（2）若下极板下移距离s，带电粒子恰好从下极板边沿射出所用时间为，带电粒子的加速度为，则有

，，

代入数据，化简可得

14. 如图所示，光滑的部分圆弧轨道PMN竖直放置，在右侧N点与一倾斜传送带相切。M为圆弧轨道最低点，圆弧所在圆的圆心为O，PO水平，∠PON＝127°。一质量m＝2kg的小物块a（可视为质点）从圆弧轨道最左端P以m/s的初速度向下运动。已知圆弧轨道半径R＝5m，传送带L＝8m且在电机驱动下始终以速度m/s顺时针匀速转动（与轮子间无相对滑动），小物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：

（1）小物块经过M点时，小物块对圆弧轨道的压力大小；

（2）传送带在传送小物块过程中，其电机多做的功。

【答案】（1）68N；（2）

【解析】

【详解】（1）小物块a下滑到圆弧最低，点M时的速度为，根据机械能守恒定律有

小物块a在最低点，根据牛顿第二定律有

代入数据可得

根据牛顿第三定律可知，小物块对圆弧最低，点M压力大小为68N

（2）小物块a从P下滑到N点时速度为，根据机械能守恒定律有

代入数据可得

小物块a在传送带上减速运动加速度

减速至与传送带运动速度相等的时间

时间内小物块发生的位移

传送带发生的位移

小物块与传送带的相对位移为

摩擦生热

由于，小物块a将与传送带保持相对静止直至到达传送带顶端。根据能量守恒定律，传送带传送小物块a的过程中，电机多做的功

代入数据可得

15. 如图所示，一质量M＝1kg的绝缘长木板静止于水平地面上，在距其最左端L＝1m处存在宽度d＝2m、方向竖直向下的匀强电场区域，电场强度E＝300N/C。一质量m＝1kg、带电量C的物块（可视为质点）放在长木板的最左端，物块在F＝10N的水平向右恒力作用下从静止开始运动，在物块刚离开电场右边界时撤去外力F，物块最终未从长木板末端滑离。若物块与长木板之间的动摩擦因数为，长木板与地面之间的动摩擦因数为，重力加速度g＝10m/s2，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计物块电量损失，求：

（1）物块刚进入电场区域时的速度大小；

（2）长木板从开始运动至与物块共速所用的时间；

（3）木板与地面摩擦而产生的热量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对物块根据牛顿第二定律可得

代入数据解得加速度大小为

对长木板根据牛顿第二定律可得

解得加速度大小为

所以物块进入电场前，木板处于静止状态，对物块根据速度—位移关系可得

代入数据解得

（2）设物块进入电场中时，物块的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得

代入数据解得

说明物块进入电场后匀速运动，设物块在电场中运动时间为，则有

代入数据解得

物块在电场中运动过程中，设木板的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得

代入数据解得

当物块刚要离开电场时，木板的速度为

物块离开电场后，设物块的加速度大小为，则有

代入数据解得

对木板分析可得

所以木板匀速运动。

物块离开电场后，物块与木板共速的时间为，则有

代入数据解得

则长木板从开始运动至与物块共速所用时间

（3）从物块进入电场到离开电场过程中，木板的位移

物块离开电场到二者共速，木板的位移

共速后二者一起减速运动的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得

代入数据解得

根据速度—位移关系可得

因木板与地面摩擦而产生的热量