【物理】甘肃省兰州市教育局第四片区2019-2020学年高一下学期期末考试试题 (解析版）

【物理】甘肃省兰州市教育局第四片区2019-2020学年高一下学期期末考试试题 (解析版）

甘肃省兰州市教育局第四片区2019-2020学年 高一下学期期末考试试题 一、选择题（共12小题；1~8为单选题，9~12为多选题；每小题4分，选错不得分，选不全得2分；共48分）‎ ‎1. 关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 平抛运动是匀变速运动 B. 初速度越大，物体在空中运动的时间越长 C. 物体落地时的水平位移与初速度无关 D. 物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．平抛运动的加速度为g，保持不变，做匀变速运动，故A正确；‎ B．根据可知，平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关，故B错误；‎ CD．水平位移为可知，物体落地的水平位移与初速度和抛出点的高度有关，故CD错误。‎ 故选A。‎ ‎2. 关于匀速圆周运动的向心力，下列说法错误的是（　　）‎ A. 向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的 B. 向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力的分力 C. 对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力 D. 向心力的效果是改变质点的线速度的方向 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．向心力是物体做匀速圆周运动所需要的指向圆心的合外力，故它是根据力的作用效果命名的，所以A正确；‎ B．向心力是物体做匀速圆周运动所需要的指向圆心的合外力，所以它可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，也可以一个力的分力提供，故B正确；‎ C．向心力是指向圆心的合外力，方向时刻改变，所以它不是一个恒力，故C错误；‎ D．由于向心力指向圆心，与线速度方向始终垂直，所以它的效果只是改变线速度方向，不会改变线速度大小，故D正确。‎ 本题选错误的，故选C。‎ ‎3. ‎2018年12月27日，北斗三号基本系统已完成建设，开始提供全球服务。其导航系统中部分卫星运动轨道如图所示：a为低轨道极地卫星，b为地球同步卫星，c为倾斜轨道卫星，其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，c的周期与地球自转周期相同。下列说法正确的是（　　）‎ A. 卫星a的线速度比卫星c的线速度小 B. 卫星b的向心加速度比卫星c的向心加速度大 C. 卫星b和卫星c的线速度大小相等 D. 卫星a的机械能一定比卫星b的机械能大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由线速度与半径的关系可知，卫星a的线速度比卫星c的线速度大。故A错误；‎ B．由于b为地球同步卫星，c的周期与地球自转周期相同，所以b、c周期相等。由可知，卫星b的向心加速度与卫星c的向心加速度相等。故B错误；‎ C．由可知，b、c轨道半径相同。所以卫星b和卫星c的线速度大小相等。故C正确；‎ D．由轨道a到轨道b，卫星需加速，所以卫星a的机械能一定比卫星b的机械能小。故D错误。‎ 故选C。‎ ‎4. 已知引力常量G和下列各组数据，能计算出地球质量的是（　　）‎ A. 地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B. 人造地球卫星在地面附近运行的周期和轨道半径 C. 月球绕地球运行的周期及月球的半径 D. 月球绕地球运行的周期及地球的半径 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．地球绕太阳运动的周期和地球与太阳的距离，根据万有引力提供向心力 ‎，其中m为地球质量，在等式中消去，只能求出太阳的质量M，也就是说只能求出中心体的质量，故A错误； B．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力，‎ 又有，所以地球的质量，可求出地球的质量，故B正确；‎ CD．月球绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力，所以地球的质量，其中r为地球与月球间距离，而不是月球的半径，也不是地球半径，故CD错误。故选B。‎ ‎5. 质量为‎2kg的物体（可视为质点）在xoy平面内运动，其x方向的速度—时间图象及y方向坐标随时间变化的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）‎ A. 质点的初速度为‎3m/s B. 质点所受的合外力为3N C. 质点初速度的方向与合外力方向垂直 D. 2s末质点速度大小为‎6m/s ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．当t=0时通过速度图线可以看出x轴方向的分速度为‎3m/s，在y轴上，通过位移图线可以看出在y轴方向的分运动为匀速直线运动，速度为vy＝=‎4m/s，因此质点的初速度为，故A错误；‎ B．y轴上匀速运动，所受合力为零，在x轴加速度为由牛顿第二定律可知x轴所受合力为Fx=max=3N，物体所受合外力为3N，故B正确；‎ C．质点初速度方向与x轴成锐角，合外力沿x方向，则初速度与合外力方向不垂直，故C错误；‎ D．在2s末x轴分速度为‎6m/s，y轴分速度为‎4m/s，合速度大于‎6m/s，故D错误；‎ 故选B。‎ ‎6. 地面上竖直放一根轻弹簧，其下端和地面连接，一物体从弹簧正上方距弹簧一定高度处自由下落，则（　　）‎ A. 物体和弹簧接触时，物体的动能最大 B. 与弹簧接触的整个过程，物体的动能与弹簧弹性势能的和不断增加 C. 与弹簧接触的整个过程，物体的动能与弹簧弹性势能的和先增加后减小 D. 物体在反弹阶段，动能一直增加，直到物体脱离弹簧为止 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球接触弹簧后，受到向上弹力和向下的重力，弹力先小于重力，后大于重力，小球先向下做加速运动，后向下做减速运动，则当弹簧弹力与重力相等时速度最大，此时弹簧处于压缩状态，故A错误； BC．压缩弹簧阶段，小球的重力势能一直减少，转化为物体的动能和弹簧弹性势能，故物体的动能和弹簧弹性势能的和不断增加，反弹阶段，小球的重力势能增加，则物体的动能和弹簧弹性势能的和不断减小，故与弹簧接触的整个过程，物体的动能与弹簧弹性势能之和先增加后减小，故B错误，C正确； D ‎．物体在反弹阶段，速度先增大，重力与弹簧弹力相等时速度最大，之后速度减小，故直到物体脱离弹簧时物体的动能先增加后减小，故D错误。 故选C。‎ ‎7. 小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短．将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示，将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点( )‎ A. P球的速度一定大于Q球的速度 B. P球的动能一定小于Q球的动能 C. P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力 D. P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 从静止释放至最低点，由机械能守恒得：mgR=mv2，解得：，在最低点的速度只与半径有关，可知vP＜vQ；动能与质量和半径有关，由于P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短，所以不能比较动能的大小．故AB错误；在最低点，拉力和重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：F-mg=m，解得，F=mg+m=3mg，，所以P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力，向心加速度两者相等．故C正确，D错误．故选C．‎ ‎8. 下列说法正确的是 A. 物体做匀速运动，它的机械能一定守恒 B. 物体所受合外力的功为零，它的机械能一定守恒 C. 物体所受的合外力等于零，它的机械能一定守恒 D. 物体所受合外力不等于零，它的机械能可能守恒 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】机械能守恒的条件是当只有重力和弹力做功的条件下，其他外力不做功或做功的代数和为零，机械能守恒，所以只有D选项正确，A、B、C均错．‎ ‎9. 假设宇宙中有两颗相距足够远的行星A和B，半径分别为和。各自相应的两颗卫足环绕行星运行周期的平方与轨道半径的三次方(所的关系如图所示，两颗卫星环绕相应行星表而运行的周期都为。则（　　）‎ A. 行星A的质量大于行星B的质量 B. 行星A的密度小于行星B的密度 C. 行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一字宙速度 D. 当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据万有引力提供向心力得，解得，从图中可知斜率越小，越大，质量越大，所以行星A的质量大于行星B的质量，A正确；‎ B．根据图象可知，在两颗行星表面做匀速圆周运动的周期相同，密度，所以行星A的密度等于行星B的密度，B错误；‎ C．第一宇宙速度，A的半径大于B的半径，卫星环绕行星表面运行的周期相同，则A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度，C错误；‎ D．根据得，当两行星的卫星轨道半径相同时，A的质量大于B的质量，则行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎10. 如图甲所示，在水平地面上固定一个倾角为的足够长的光滑斜面，小滑块从斜面底端在与斜面平行的拉力F作用下由静止开始沿斜面运动，拉力F随时间变化的图象如图乙所示，小滑块运动的速度一时间图象如图丙所示，重力加速度g为‎10 m/s2．下列说法正确的是 A. 斜面倾角为30°，小滑块的质量m=‎‎2 kg B. 在0~2 s时间内拉力F做的功为100 J C. 在0~1 s时间内合外力对小滑块做功12.5 J D. 在0~4 s时间内小滑块机械能增加80 J ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A：由速度一时间图像可知，在2-4s时间内小滑块的加速度，由牛顿第二定律：，解得：．在0-2s时间内小滑块的加速度，由牛顿第二定律，，解得：．故A项错误．‎ B：由速度一时间图像可知，在0-2s时间内小滑块的位移为，拉力F做的功为，故B项正确．‎ C：1s末小滑块的速度，由动能定理，在0-1s时间内合外力对小滑块做的功．故C项正确．‎ D：由功能关系可知，在0-4时间内小滑块机械能增加量．故D项错误．‎ ‎11. 如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，已知AP=2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（　　）‎ A. 重力做功 B. 机械能减少 C. 合外力做功 D. 克服摩擦力做功 ‎【答案】ABCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．重力做功，A正确；‎ B．小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，则有，解得，机械能减少，B正确；‎ C．根据动能定理，C正确；‎ D．根据动能定理，解得，所以克服摩擦力做功为，D正确。‎ 故选ABCD。‎ ‎12. 有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法中正确的是（　　）‎ A. h 越高，摩托车对侧壁的压力将越大 B. h 越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大 C. h 越高，摩托车做圆周运动的周期将越大 D. h 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．摩托车做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，所以小球在竖直方向上受力平衡，可知侧壁对摩托车支持力与高度无关，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，A错误；‎ B．根据牛顿第二定律可知，解得，高度越大，越大，摩托车运动线速度越大，B正确；‎ C．根据牛顿第二定律可知，解得，高度越大，越大，摩托车运动的周期越大，C正确；‎ D．摩托车的向心力大小为，大小不变，D错误。‎ 故选BC。‎ 二、实验探究题（每空2分，共18分）‎ ‎13. 在“研究平抛物体的运动”的实验中，某同学使用如图（甲）所示的装置，让小球从斜槽滚下，通过斜槽末端水平抛出。已知重力加速度g。‎ ‎(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线沿水平方向，则简便的检验方法是：______。‎ ‎(2)该同学建立的直角坐标系如图（乙）所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，请指出：______。‎ ‎(3)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为（x，y），则初速度的测量值为______，测量值比真实值要______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。‎ ‎【答案】 (1). 将小球（无初速度）轻放在斜槽末端槽口处轨道上，小球不滚动，则说明斜槽末端水平 ‎ ‎(2). 坐标原点不是小球在槽口处时球心在白纸上的水平投影点 ‎ ‎ (3). 偏大 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)简便的检验斜槽末端是否水平的方法是：将小球（无初速度）轻放在斜槽末端槽口处轨道上，小球不滚动，则说明斜槽末端水平。‎ ‎(2)该同学有一处失误是：坐标原点不是小球在槽口处时球心在白纸上的水平投影点。‎ ‎(3)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为（x，y），则 解得初速度的测量值为 因由图示建立坐标系时，y值测量值偏小，则初速度测量值比真实值要偏大。‎ ‎14. 为了探究机械能守恒定律，某同学设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：‎ A．小车 B．钩码 C．一端带滑轮木板 D．细线 E．电火花计时器 F．纸带 G．毫米刻度尺 H．低压交流电源 I．220 V的交流电源 ‎(1)根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是________(填写器材序号)，还应补充的器材是________。‎ ‎(2)实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0～6)，测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T。则打点2时小车的速度v2＝____；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为________。‎ ‎(3)在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出－d图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为__________。‎ ‎【答案】 (1). H 天平 (2). ‎ ‎ (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)电火花计时器使用的是220V交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质量M。‎ ‎(2)打点2时的速度等于1~3间的平均速度，即 根据机械能守恒，整个系统减小的重力势能等于整个系统增加的动能，即 ‎(3)根据 因此的斜率就是加速度，而对砝码进行受力分析可知 而对小车 因此可得 三、解答题（15题8分，16题12分，17题14分，共34分）‎ ‎15. 宇航员站在一颗星球表面上，在距星球表面高h处以初速度v0水平抛出一个物体，然后测量出该平抛物体的水平位移为x。通过查阅资料得知该星球的半径为R。设物体只受星球引力的作用，求：‎ ‎（1）该平抛物体刚要落到星球表面处时的速度大小v；‎ ‎（2）该星球的第一宇宙速度v1。‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）物体被抛出后做平抛运动，由 整理可得星球表面的加速度 根据 解得落到星球表面处时的速度大小 ‎（2）设星球表面质量为的物体 球表面质量为的卫星 两关系式解得 ‎16. 电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图所示。已知重力加速度g。设传送带足够长。从小木块被轻放在传送带上至小木块与传送带相对静止的过程中，求：‎ ‎(1)小木块的位移；‎ ‎(2)摩擦力对传送带做的功；‎ ‎(3)小木块与传送带在摩擦过程中产生的内能；‎ ‎(4)因传动物体电动机多消耗的电能。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)；(4)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)分析小木块，设运动时间为t，木块位移为，根据动力学规律有 v=at 解得 小木块的位移 ‎(2)传送带的位移 解得 摩擦力对传送带做的功 解得 ‎(3)摩擦过程中产生的内能 ‎(4)由能量守恒定律得电动机消耗的电能 ‎17. 某校科技节举行车模大赛，其规定的赛道如图所示。某小车以额定功率18W由静止开始从A点出发，经过粗糙水平面AB，加速2s后进入光滑的竖直圆轨道BC，恰好能经过圆轨道最高点C，然后经过光滑曲线轨道BE后，从E处水平飞出，最后落入沙坑中，已知圆轨道半径R＝‎1.2m，沙坑距离BD平面的高度为h2＝‎1m，小车的总质量为‎1kg，g＝‎10m/s2，不计空气阻力，求：‎ ‎(1)小车在B点对轨道的压力大小；‎ ‎(2)小车在AB段克服摩擦力做的功；‎ ‎(3)轨道BE末端平抛高台高度h1=‎1m时，小车落入沙坑的位置到E点的水平距离为多少？‎ ‎【答案】(1)N；(2)6J；(3)‎‎4m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小车恰能过C点，则有 小车从C点到B点的过程中，功能关系有 ‎[或小车从B点到C点的过程中，功能关系有]‎ 小车在B点处有 以上代入数据解得B点处轨道对小车的支持力N 由牛顿第三定律得小车在B点对轨道的压力为N ‎(2)小车在AB段运动过程中，设小车克服摩擦力做功W，则有功能关系 代入数据可得W=6J ‎(3)小车从B点到E点的过程中，功能关系有 小车从E点飞出后做平抛运动，有 代入数据可得小车落入沙坑的位置到E点的水平距离为x=‎‎4m