【物理】安徽省池州市2019-2020学年高一下学期期末考试试题（解析版）

【物理】安徽省池州市2019-2020学年高一下学期期末考试试题（解析版）

安徽省池州市2019-2020学年高一下学期期末考试试题 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，满分28分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求。‎ ‎1.关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是 A.相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学 B.真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的 C.经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体 D.经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例在自己的适用范围内仍然成立 ‎2.某质量为6×107kg的战舰，其额定功率为1.5×105kW，最大航速为54km/h。在一次航行中，战舰上的速度计显示速度为13.5km/h，已知此时战舰以额定功率航行，则其加速度的大小是 A.0.5m/s2 B.5×10-2m/s2‎ C.5×10-3m/s2 D.5×10-4m/s2‎ ‎3.2022年第24届冬奥会由北京市和张家口市联合承办。滑雪是冬奥会的比赛项目之一。如图所示，若斜面雪坡的倾角θ=37°，某运动员（可视为质点）从斜面雪坡顶端M点沿水平方向飞出后，在空中的姿势保持不变，不计空气阻力，若运动员经3s后落到斜面雪坡上的N点。运动员离开M点时的速度大小用v0表示，运动员离开M点后，经过时间t离斜坡最远。（sin37°=0.60，cos37°=0.80，g取10m/s2），则v0和t的值为 A.15m/s 2.0s B.15m/s 1.5s C.20m/s 1.5s D.20m/s 2.0s ‎4.如图所示，圆柱体竖直固定于光滑水平面上，一根不可伸长的轻质细线一端连接一小球m，另一端固定于圆柱体的底部外侧上某点。拉直细线使其水平，给小球一垂直细线的沿水平方向的初速度。则 A.小球的动能会越来越大 B.小球的角速度不变 C.若某时刻细线断裂，小球将沿速度方向做直线运动 D.由于线变短，小球运动半径变为原来的一半时，对小球的拉力将变为原来的4倍 ‎5.如图所示，在某次抗洪救援演练中，一条可视为质点的救灾冲锋舟位于与对岸的最近距离为m的O点处，从O点向下游30m处有一危险区当时水流速度为m/s，水流速度恒定，为了使冲锋舟避开危险区沿直线到达对岸，冲锋舟在静水中的速度大小至少是 A.m/s B.m/s C.5m/s D.9m/s ‎6.2020年5月12日，我国快舟一号甲运载火箭以“一箭双星”方式成功将行云二号01星和02星发射升空，本次任务取得圆满成功。如图所示，星1和卫星2沿同一轨道绕地心O做匀速圆周运动，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，若卫星均沿顺时针方向运行，不计卫星间的相互作用力，则以下判断中正确的是 A.两颗卫星的质量一定相等 B.两颗卫星的加速度大小一定相等 C.两颗卫星所受到的向心力大小一定相等 D.卫星1向后喷气（即加速）就一定能追上卫星2‎ ‎7.2020年5月15日消息，我国新飞船试验舱在预定区域成功着陆，试验取得圆满成功。高空回收常用装置有降落伞，回收舱上的伞打开前可看成是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落。若用h表示回收舱下落的高度，t表示下落的时间，Ek 表示回收舱的动能，E表示回收舱的机械能，v表示回收舱下落的速度，Ep表示回收舱的重力势能，如果回收舱的质量不变，打开伞后空气阻力与速度平方成正比，取水平地面为重力势能零面，所研究的过程中回收舱离地面距离远远小于地球半径，重力视为恒力，则下列图像可能正确的是 A. B.‎ C. D.‎ 二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，满分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4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。）‎ ‎8.如图所示是静止在地面上的起吊重物的吊车，一次操作过程中，液压杆长度收缩，吊臂绕固定转轴顺时针转动，吊臂上的M、N两点做圆周运动，此时M点的角速度为ω，ON=20M=2L，则 A.M点的速度方向垂直于液压杆 B.N点的角速度为ω C.M、N两点的线速度大小关系为vN=4vM D.N点的向心加速度大小为2ω2L ‎9.蹦床比赛中运动员从最高点下落过程可简化为下物理模型:如图，运动员从O点自由下落，其正下方放置一下端固定的轻质弹簧，弹簧处于自然长度。运动员下落到轻质弹簧上端a位置开始与弹簧接触并开始向下压缩弹簧。运动员运动到b处时，质弹簧对运动员的弹力与运动员的重力平衡。运动员运动到c处时，到达最低点。若不计空气阻力，下列说法正确的是 A.由O向a运动的过程中运动员处于完全失重状态，其机械能减少 B.由a向b运动的过程中运动员处于失重状态，其机械能减少 C.由a向b运动的过程中运动员处于超重状态，其动能增加 D.由b向c运动的过程中运动员处于超重状态，其机械能减少 ‎10.2020年7月21日将发生土星冲日现象，图所示，土星冲日是指土星、地球和太阳几乎排列成一线，地球位于太阳与土星之间。此时土星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于观察。地球和土星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，地球一年绕太阳一周，土星约29.5年绕太阳一周。则 A.地球绕太阳运转的向心加速度大于土星绕太阳运转的向心加速度 B.地球绕太阳运转的运行速度比土星绕太阳运转的运行速度小 C.2019年没有出现土星冲日现象 D.土星冲日现象下一次出现的时间是2021年 ‎11.如图所示，在竖直平面内xOy坐标系中的第一象限内有沿x轴正方向的恒定风力，将质量为m=0.1kg小球以初速度v0=4m/s从O点竖直向上抛出，到达最高点的位置为M点，落回x轴时的位置为N（图中没有画出），若不计空气阻力，坐标为正方形，g取10m/s2，则 A.小球在M点的速度大小为5m/s B.位置N的坐标为（12，0）‎ C.小球到达N点的速度大小为4m/s D.风力大小为10N ‎12.如图所示，一个质量为M、长为L的木板B静止在光滑水平面上其右端放有可视为质点的质量为m的滑块A，现用一水平恒力作用在滑块上，使滑块从静止开始做匀加速直线运动。滑块和木板之间的摩擦力为Ff，滑块滑到木板的最左端时，木板运动的距离为x，此过程中下列说法正确的是 A.滑块A到达木板B最左端时，具有的动能为（F-Ff）·（L+x）‎ B.滑块A到达木板B最左端时，木板B具有的动能为Ff·x C.滑块A克服摩擦力所做的功为Ff·L D.滑块A和木板B增加的机械能为F·（L+x）-Ff·L 三、实验题（共2小题，满分12分）‎ ‎13.（5分）‎ 某同学利用如图所示的实验装置，探究钩码的重力对系统（以钩码和滑块为系统）做的功与系统动能变化的关系。‎ ‎（1）将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是_______。‎ ‎（2）已知遮光条的宽度d，实验时将滑块从图所示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△‎ t。在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m，滑块与遮光条的总质量M，光电门与滑块在运动起点时遮光条之间的距离L。已知当地重力加速度大小为g，钩码的重力对系统做功的表达式为W=_____________，系统动能变化量的表达式为Ek2-Ek1=____________。通过几次实验，若两者在误差允许的范围内相等，从而说明钩码的重力对系统做的功等于系统的动能变化量。（用已知物理量字母和测量的物理量字母表示）‎ ‎14.（7分）‎ 某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。让重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。‎ ‎（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是___________。‎ A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.调整打点计时器的限位孔，使它在同一竖直线上 C.精确测量出重物的质量 D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物 ‎（2）选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50Hz的交变电流。用分度值为1mm的刻度尺测得OA=12.15cm，OB=18.90cm，OC=27.35cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00kg重力加速度g=9.8m/s2，甲同学根据以上数据算出:当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了______J；此时重锤的速度vB=_____m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了___________J。（结果均保留三位有效数字）‎ ‎（3）大多数同学的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是___________（填正确答案标号）。‎ A.利用公式v=gt计算重物速度 B.利用公式v=计算重物速度 C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法 四、计算题（本题共3小题，满分40分。按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明方程式和重要的演算步骤；只写出最后答案的不能得分；有值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎15.（10分）‎ ‎2020年，我国将有35颗北斗导航卫星在轨运行，形成全球覆盖能力，其中包含多颗地球同步卫星。已知地球同步卫星距地面的高度为h，地球半径为R，地球的自转周期为T，万有引力常量为G。请估算:‎ ‎（1）地球赤道表面上的物体随地球自转的线速度大小和同步卫星运行时的线速度的大小；‎ ‎（2）地球的质量。‎ ‎16.（14分）‎ 如图所示，半径R=2.6m的四分之一光滑圆弧轨道AB竖直固定，其末端B切线水平，将一质量m=2kg的滑块从圆弧最高点A由静止释放，再经长L=4m且与B点等高的粗糙平面CD滑上静止于光滑水平地面上质量为M=4kg的足够长的长木板，长木板M的上表面与CD面齐平，与D点的间隙可忽略，当滑块m滑至长木板M上表面的同时施加给M一个大小为F=6N的水平向右的作用力。已知滑块m与粗糙平面CD及M上表面的动摩擦因数均为μ=0.2（g取10m/s2）求:‎ ‎（1）滑块对圆轨道最低点B点的压力；‎ ‎（2）当滑块滑到长木板M后经多长时间，两者速度相等。‎ ‎17.（16分）‎ 如图所示，将一可视为质点质量为m=0.5kg的滑块放在点（此时弹簧已被压缩）松开手在弹簧的作用下将其从静止弹出，通过一段水平面PO，再沿着半径为r=1m的光滑圆形竖直轨道OAO′运动（O与O′分别为轨道的进口和出口，二者并不重合。此装置类似于过山车），滑块在水平面PB上所受的阻力为其自身重力的0.5倍，PB长为s=16m，O为PB中点，PB面与水平面CD的高度差为h=1.25m，B点离C点的水平距离为L=2m。（不计空气阻力，重力加速度大小g取10m/s2）。‎ ‎（1）若滑块恰好能越过A点，试判断滑块能不能落到CD平面 ‎（2）若滑块能从B点平抛后落在C点，则原来弹簧的弹性势能为多少；‎ ‎（3）要使滑块能够滑上圆轨道并且在圆轨道运动时不脱离轨道求原来弹簧的弹性势能应满足什么条件?‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.【答案】D ‎【解析】相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，选项A错误；根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，选项B错误；经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；选项C错误；相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，选项D正确。‎ ‎2.【答案】A ‎【解析】战舰以最大航速匀速前进时，P=fvm，；在一次航行中，P=Fv，，F-f=ma，战舰的加速度大小a=0.5m/s2，选项A正确。‎ ‎3.【答案】C ‎【解析】根据得h=45m，由，x=v0t得v0=20m/s，运动员离开斜坡最远时速度方向与斜坡平行，由，vy=gt得t=1.5s，选项C正确。‎ ‎4.【答案】C ‎【解析】由于向心力不做功，小球运动过程中绳变短，但小球的线速度大小不变，小球的动能不变，选项A错误；由v=ωR知角速度变大，B错误；绳子断裂，小球在水平方向不受外力的作用，小球沿速度方向做匀速直线运动，选项C正确；由于线变短，小球运动半径为原来的一半时，线速度大小不变，则由可知，线的拉力变为原来的2倍，选项D错误。‎ ‎5.【答案】D ‎【解析】若冲锋舟刚好避开危险区，冲锋舟应沿OP方向以速度v行驶，如图所示。‎ v1为水流速度，冲锋舟在静水中的速度至少应为v2=v1sinθ，由题可知θ=60°，显然冲锋舟沿其他方向，如沿OQ以速度v′行驶时，在静水中的最小速度要大于v2。则冲锋舟在静水中的速度至少为v2=v1sinθ=9m/s，选项D正确。‎ ‎6.【答案】B ‎【解析】根据万有引力提供向心力得:，解得，两颗卫星的轨道半径相等，所以运动速度大小相等，与质量无关，选项A错误；根据万有引力提供向心力得，解得:，两颗卫星的轨道半径相等，所以加速度大小相等，选项B正确；根据万有引力提供向心力得，向心力，由于两颗卫星质量不一定相等，所以向心力大小不一定相等，选项C错误；若卫星1向后喷气，则其速度会增大，卫星1将做离心运动，所以卫星1不可能追上卫星2，选项D错误。‎ ‎7.【答案】A ‎【解析】回收舱先做自由落体运动，机械能守恒，可得Ek=△Ep=mgh，动能与下落的高度成正比；打开降落伞后回收舱做减速运动，随速度的减小，阻力减小，由牛顿第二定律可知，回收舱做加速度减小的减速运动，最后当阻力与重力大小相等后，回收舱做匀速直线运动，所以动能先减小得快，后减小得慢，当阻力与重力大小相等后，动能不再发生变化，而机械能继续减小，选项A正确，B、C错误，重力势能与回收舱下落的高度呈线性关系，选项D错误。‎ ‎8.【答案】BD ‎【解析】吊臂是以固定转轴O旋转，因此M点的速度方向垂直于吊臂，选项A错误；M、N点在吊臂上绕同一固定转轴O旋转，有相同的角速度，即N点的角速度应该等于M点角速度，选项B正确；根据v=ωr可知，vN=2vM，选项C错误；根据a=ω2r可知，Ⅳ点的向心加速度大小为aN=2ω2L，选项D正确。‎ ‎9.【答案】BD ‎【解析】运动员由O向a运动的过程中，做由落体运动，加速度等于竖直向下的重力加速度g，处于完全失重状态，此过程中只有重力做功，运动员的机械能守恒，选项A错误；运动员由a向b运动的过程中，重力大于弹簧的弹力，加速度向下，运动员处于失重状态，运动员和弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的弹性势能增加，运动员的机械能减少，由于运动员向下加速运动，运动员的动能还是增大的，选项B正确，C错误；运动员由b向c运动的过程中，弹簧的弹力大于小球的重力，加速度方向向上，处于超重状态，弹簧继续被压缩，弹性势能继续增大，运动员的机械能继续减小，选项D正确。‎ ‎10.【答案】AD ‎【解析】地球的公转周期比土星的公转周期小，由，可知地球的公转轨道半径比土星的公转轨道半径小，由，得，可知行星的轨道半径越大，加速度越小，土星向心加速度小于地球的向心加速度，选项A正确；又由，知土星的运行速度比地球的小，选项B错误；‎ T地=1年，则T木=29.5年，由（ω地-ω木）t=2π，得距下一次土星冲日所需时间，≈1.04年，选项C错误、D正确。‎ ‎11.【答案】BC ‎【解析】设正方形的边长为s0。小球竖直方向做竖直上抛运动，v0=gt1，，水平方向做匀加速直线运动，，解得小球在M点的速度大小为v1=6m/s选项A错误；由竖直方向运动的对称性可知，小球再经过t1到达x轴，平方向做初速度为零的匀加速直线运动，位置N的坐标为（12，0），选项B正确；到N点时竖直分速度大小为v0=4m/s，水平分速度vx=a水平tN=2v1=12m/s，小球到达N点的速度大小为m/s，选项C正确；a水平=15m/s2，风力大小F=ma水平=1.5N，选项D错误。‎ ‎12.【答案】ABD ‎【解析】对滑块A分析，滑块A相对于地的位移为L+x，根据动能定理得，‎ 则知滑块A到达木板B最左端时具有的动能为（F-Ff）（L+x）。选项A正确。对木板B分析，根据动能定理得，则知滑块A到达木板B最左端时，木板B具有的动能为Ffx。选项B正确。滑块A相对于地的位移大小为L+x，则滑块A克服摩擦力所做的功为Ff（L+x）。故选项C错误。根据能量守恒得，外力F做的功转化为木板B和滑块A的机械能和摩擦产生的内能，则有:F（L+x）=△E+Q，则滑块A和木板B增加的机械能为△E=F（L+x）-FfL。选项D正确。‎ ‎13.（5分）‎ ‎【答案】（1）将滑块轻置于气垫导轨之上，其是否滑动；或将滑块轻置于气垫导轨之上，轻推滑块看是否匀速运动（其他方法正确均可）（1分）‎ ‎（2）mgL（2分） （2分）‎ ‎【解析】（1）检查导轨是否水平的方法:将滑块轻放在气垫导轨上，看其是否滑动（或将滑块轻放在气垫导轨上，轻推滑块看是否匀速运动）。‎ ‎（2）钩码的重力对系统做功W的表达式为W=mgL，系统动能变化量的表达式为。‎ ‎14.（7分）‎ ‎【答案】（1）AB（2分）‎ ‎（2）1.85（1分）1.90（1分）1.81（1分）‎ ‎（3）C（2分）‎ ‎【解析】（1）使用质量大的重锤可以减小阻力的影响，A正确；需要调整打点计时器的限位孔，使它在同一竖直线上，减小摩擦阻力，B正确重物质量大小并不影响测量结果，故C不选，重锤不是用手托着重物，而是用手提着纸带的上端，先接通电源，再释放重物，D错误。‎ ‎（2）当打点计时器打到B点时，重锤的重力势能减少量△Ep=mg·OB=1.00×9.80×18.90×10-2J≈1.85J；打B点时重锤的速度m/s，此时重锤的动能增加量 ‎≈1.81J。‎ ‎（3）重物重力势能的减少量大于动能的增加量，是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响，C正确。‎ ‎15.（10分）‎ ‎【解析】（1）地球赤道表面的物体随地球自转的周期为T，轨道半径为R，‎ 所以线速度大小为。………（2分）‎ 设同步卫星运行时的线速度的大小v′，则。（2分）‎ ‎（2）设地球的质量m地，同步卫星的质量为m，同步卫星轨道半径为r=R+h，周期等于地球自转的周期T…‎ ‎（2分）‎ 由牛顿第二定律有……………………（2分）‎ 可得地球的质量。……………（2分）‎ ‎16.（14分）‎ ‎【解析】（1）滑块从光滑圆弧下滑过程中，根据机械能守恒定律有:‎ ‎……………………（1分）‎ 得:………………（1分）‎ 由牛顿第二定律: ……………（1分）‎ 得:FN=60N………………（1分）‎ 由牛顿第三定律可知，滑块对轨道B点的压力为60N，方向竖直向下；…（1分）‎ ‎（2）由C到D由动能定理:且vB=vC，………………（1分）‎ 得:vD=6m/s………（1分）‎ 设滑块滑上长木板后，相对长木板滑动时加速度大小为a1，‎ 此过程中长木板的加速度大小为a2，则:μmg=ma1………………（1分）‎ 解得:a1=μg=2m/s2………………（1分）‎ F+μmgMa2……………………（1分）‎ 解得:a2=2.5m/s2………………（1分）‎ 设当滑块滑到长木板M后经时间t，两者速度相等，当两者速度相等时有:‎ vD-a1t=a2t……（1分）‎ 解得:…………………（2分）‎ ‎17.（16分）‎ ‎【解析】（1）滑块恰好能越过圆形轨道的最高点A，在最高点 得滑块在最高点的速度:m/s……（1分）‎ 滑块A→O由动能定理:‎ ‎…………（1分）‎ 得滑块在O点速度的大小:‎ m/s………………（1分）‎ 由于，因此不能落到水平面CD上。（1分）‎ ‎（2）滑块平抛运动水平方向:L=vBt……………………（1分）‎ 竖直方向:………（1分）‎ 得vB=4m/s……………1分）‎ 功能关系:……（1分）‎ 得弹簧弹性势能为:。……………………（1分）‎ ‎（3）第一种情况:滑块恰好能越过圆形轨道的最高点A，由（1）可得 滑块在O点速度的大小:m/s P→O功能关系……………（1分）‎ 得……………（1分）‎ 第二种情况:滑块刚好能运动到圆弧轨道上与圆心等高处，P→O功能关系:‎ ‎……………（1分）‎ 解得……（1分）‎ 第三种情况:滑块能滑上圆轨道且不能到达圆心等高处，‎ ‎………………（1分）‎ 综合以上三种情况，所以弹簧弹性势必须满足Ep≥32.5J或25J≥Ep＞20J。…………（1分）‎