【物理】北京市首都师范大学附属中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题（解析版）

【物理】北京市首都师范大学附属中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题（解析版）

北京市首都师范大学附属中学2019-2020学年 高一下学期期末考试试题 注意事项：‎ ‎1.本试卷共6页，包括三道大题，20道小题，满分为100分。考试时间90分钟。‎ ‎2.在答题卡上准确填写学校名称、班级、姓名和考号。‎ ‎3试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。‎ ‎4.在答题卡上，选择题、作图题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。‎ ‎5.考试结束，请将答题卡交回。‎ 第一部分选择题（共42分）‎ 一、单项选择题（本题共14小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。每小题3分，共42分）‎ ‎1.牛顿发现万有引力定律后，首次比较准确地测定引力常量的科学家是（　　）‎ A. 第谷 B. 开普勒 C. 卡文迪许 D. 伽利略 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AC. 第谷将其辛劳一生留下的全部观测资料和设备全部留给了开普勒，开普勒通过近20年的研究和总结，发现了开普勒三大定律，与引力常量的测定没有关系，故AB错误；‎ C. 牛顿发现万有引力定律后，首次比较精确地测出引力常量的科学家是卡文迪许，引力常量是由卡文迪许用扭秤实验测得的，故C正确；‎ D. 伽利略在研究力与运动的关系时，巧妙的运用了猜想与假说的科学推理的方法，论证了运动不需要力产生，也不需要力维持，为牛顿第一定律做出了贡献，故D错误。‎ ‎2.物体做曲线运动时，下列说法中正确的是 A. 速度大小一定是变化的 B. 速度方向一定是变化的 C. 合力一定是变化的 D. 加速度一定是变化的 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】物体做曲线运动时，速度大小不一定是变化的，例如匀速圆周运动，选项A错误；物体做曲线运动时，速度方向一定是变化的，选项B正确；物体做曲线运动时，‎ 合力不一定是变化的，例如平抛运动，选项C错误；物体做曲线运动时，加速度不一定是变化的，例如平抛运动，选项D错误；故选B.‎ ‎3.如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动盘面上有一小物块随圆盘一起运动。关于小物块受力情况，下列说法正确的是（　　）‎ A. 小物块受重力、支持力 B. 小物块受重力、支持力、向心力 C. 小物块受重力、支持力、静摩擦力 D 小物块受重力、支持力、静摩擦力、向心力 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】对物体受力分析可知，物体受到重力、支持力和静摩擦力的作用。静摩擦力提供向心力，使得物体随圆盘一起运动。故ABD错误，C正确。‎ ‎4.下列情形中，物体机械能守恒的是（　　）‎ A. 加速上升的电梯 B. 沿斜面匀速下滑的木箱 C. 在平直路面上减速的汽车 D. 在空中做自由落体运动的小球 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 加速上升的电梯，动能增大，重力势能增大，则物体的机械能增大，故A错误；‎ B. 沿斜面匀速下滑的木箱，动能不变，重力势能减小，则物体的机械能减小，故B错误；‎ C. 在平直路面上减速的汽车，动能减小，重力势能不变，则物体的机械能减小，故C错误；‎ D. 在空中做自由落体运动的小球，只有重力对小球做功，小球的机械能守恒，故D正确。‎ ‎5.一辆质量为m的小汽车，以某一速率经过拱形路面的最高点，车对拱形路面顶部的压力大小为F。则下列关系正确的是（　　）‎ A. F＜mg B. F=mg C. F＞mg D. F一定等于零 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】汽车通过凸形桥时，根据牛顿第二定律得,解得,故A正确，BCD错误。‎ ‎6.一个小球做自由落体运动，在第1s末重力的瞬时功率为P1，在第2s末重力的瞬时功率P2，则P1:P2等于( )‎ A. 1:1 B. 1:‎3 ‎ C. 1:2 D. 1:4‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】第1s末速度与第2s秒末速度之比为v1：v2=gt1：gt2=1：2，故第1s末速度与第2s秒末重力做功的瞬时功率之比为mgv1：mgv2=v1：v2=1：2，故选C.‎ ‎7.近年来，中国航天事业不断创新发展，我国已成为人造卫星大国。我国发射的某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由于实际需要实施变轨，变轨后卫星仍做匀速圆周运动，但卫星的线速度减小到原来的一半，则（　　）‎ A. 卫星的周期增大 B. 卫星的角速度增大 C. 卫星离地球更近了 D. 卫星的向心加速度增大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．卫星绕地球做圆周运动万有引力提供圆周运动向心力有 可得线速度 可知线速度减为原来的一半，半径增加为原来的4倍，周期 则半径增加为原来的4倍，周期增加为原来的8倍，故A正确，C错误；‎ B．角速度 半径增加为原来的4倍，角速度减小为原来的倍，故B错误；‎ D．向心加速度 则半径增加为原来的4倍，向心加速度减小为原来的倍，故D错误。‎ 故选A正确。‎ ‎8.某物体沿光滑斜面由静止开始下滑至斜面底端的过程中，若不计空气阻力，下列图像中能正确表示该物体的机械能E随位移x变化规律的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】物体沿光滑斜面由静止开始下滑至斜面底端的过程中，若不计空气阻力，只有重力对物体做功，物体的重力势能减小，动能增加，减小的重力势能全部转化为动能，物体的机械能E随位移x不发生改变，故ABC错误，D正确。‎ ‎9.如图所示，由于空气阻力的影响，炮弹实际飞行轨道不再是抛物线，而是按“弹道曲线”飞行，下列说法正确的是（　　）‎ A. 炮弹在上升过程中动能减小 B. 炮弹在下落过程中机械能增加 C. 炮弹到达最高点时速度为零 D. 炮弹到达最高点吋加速度为零 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．炮弹在上升过程中，重力、空气阻力都做负功，动能减小，机械能减小，故A正确；‎ B．炮弹在下落过程中，空气阻力做负功，机械能减小，故B错误；‎ C．炮弹到达最高点时竖直方向的速度为零，而水平方向的速度不为零，故C错误；‎ D．炮弹到达最高点时受重力和空气阻力，合力不为零，加速度不为零，故D错误。‎ ‎10.质量为m的小球从桌面竖直上抛，桌面离地面的高度为h1，小球能达到距地面的最大高度为h2。则小球的初动能为（　　）‎ A. mgh1 B. mgh2 C. mg（h1+h1） D. mg（h2-h1）‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】以桌面为参考平面，小球从桌面竖直上抛至距地面最大高度的过程中，只有重力对小球做功，小球的机械能守恒，有，即小球的初动能为mg（h2-h1），故ABC错误，D正确。‎ ‎11.用如图所示的向心力演示器探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴的距离的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C 到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的相对大小。关于这个实验，下列说法正确的是（　　）‎ A. 探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处 B. 探究向心力和质量的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处 C. 探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处 D. 探究向心力和角速度关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．探究向心力和半径的关系时，要保持其余的物理量不变，则需要质量、角速度都相同，如角速度相同，则应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处，A错误；‎ B．探究向心力和质量的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，即将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处，B正确；‎ CD．在探究向心力和角速度的关系时，要保持其余的物理量不变，则需要半径、质量都相同，则需要将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，即将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处，CD错误 。‎ 故选B。‎ ‎12.‎2020年2月15日，北斗导航系统第41颗卫星（地球同步卫星，离地高度约‎36000km）、第49颗卫星（倾斜地球同步轨道卫星）、第50、51颗卫星（中圆地球轨道卫星，离地高度约‎20000km）已完成在轨测试，正式入网工作，推进了中国2020年建成覆盖全球的北斗卫星导航系统计划顺利实施。下列说法正确的是（　　）‎ A. 中圆地球轨道卫星周期大于24小时 B. 地球同步卫星的发射速度小于第一宇宙速度 C. 倾斜地球同步轨道卫星不会静止在北京上空 D. 中圆地球轨道卫星比地球同步卫星线速度小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．卫星绕地球转动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可知 可得 由公式可知轨道半径越小，周期越小，因中圆地球轨道半径小于同步卫星轨道半径，同步卫星周期为24小时，所以中圆地球轨道卫星周期小于24小时，故A错误；‎ B．第一宇宙速度是最小发射速度，地球同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度，故B错误；‎ C．倾斜地球同步轨道卫星和同步轨道卫星有一夹角，相对地球上的物体来说是运动的，它不会静止在北京上空，故C正确；‎ D．卫星绕地球转动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可知 解得，由公式可知轨道半径越小，速度越大，中圆地球轨道卫星比地球同步卫星线轨道半径小，速度大，故D错误。‎ ‎13.如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度，现将小物块a和b由静止释放，a沿光滑斜面下滑，b做自由落体运动；同时将小物块c沿水平方向以速度v0抛出。不计空气阻力，下列说法不正确的是（　　）‎ A. 从释放到落地过程中重力对a、b两个物块做功相同 B. a、b两个物块落地瞬间重力的瞬时功率相同 C. b、c两个物块落地瞬间的机械能不相同 D. b、c两个物块在运动过程中重力做功的平均功率相同 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由题意可知，三个物体下落的过程下落高度相同，三物体的重力相等，则重力做功相同，故A正确；‎ B．由动能定理可知，a、b两个物块落地瞬间的速率相等，由可知，由于a物块落地时的速度方向与竖直方向成一定夹角，而b物块落地时的速度方向与重力方向相同，则a、b两个物块落地瞬间重力的瞬时功率不相同，故B错误；‎ C．b、c两个物块下落过程中只有重力做功，则机械能守恒，落地时的机械能等于开始位置的机械能，由于两物块高度相同，但c物块具有初动能，所以两物体机械能不同，故C正确；‎ D．b、c两个物块在竖直方向均做自由落体运动，则下落时间相同，重力做功相同，所以b、c两个物块在运动过程中重力做功的平均功率相同，故D正确。‎ 由于本题选不正确的，故选B。‎ ‎14.风化蚀的产物有可能被风、流水、冰川和海浪携带而离开原位置，地理学家把这种现象叫做”搬运”．为了讨论水流的搬运作用，设水的流速为，物块的几何线度为，并作如下简化：物块的体积与成正比，水流对物块的作用力与成正比，物块受到的阻力与物块的重力成正比．已知水的流速为时,能搬运石块的重力为G．当水的流速为时，能搬运石块的重力为（ ）‎ A. ‎2G ‎B. ‎4G ‎C. ‎16G ‎D. ‎‎64G ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】不妨设 由受力平衡 可得与成正比，所以重力与成正比，带入数据，当水的流速为时，能搬运石块的重力为‎64G 。‎ 故选D。‎ 第二部分非选择题（共58分）‎ 二、填空题（每空2分，共18分）‎ ‎15.用如图所示装置研究平抛运动。钢球从斜槽上滚下，离开斜槽轨道后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上由静止滚下，在钢球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接钢球，使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下该位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。‎ ‎(1)关于本实验下列说法正确的是___________；‎ A.斜槽轨道的末端应保持水平 B.每次释放钢球的初位置可以不同 C.钢球与斜槽间有摩擦会使实验的误差增大 ‎(2)实验中，斜槽轨道末端点到钢球落地点的高度相同，若钢球每次从斜槽上不同的初始位置滚下，那么钢球每次在空中运动的时间___________；（填“相同”或“不相同”）‎ ‎(3)如图所示是实验中记录的一段轨迹，已知O点为钢球的抛出点，测得A点的坐标为（‎40cm，‎20cm），g取‎10m/s2。则钢球从O点到达A点的时间t=___________s，钢球平抛的初速度v=___________m/s。‎ ‎【答案】 (1). A (2). 相同 (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）A． 研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，则安装实验装置时，斜槽轨道末端切线必须水平的目的是为了保证小球飞出时初速度水平，A正确；‎ B．由于要记录小球的运动轨迹，必须重复多次，才能画出几个点，因此为了保证每次平抛的轨迹相同，所以要求小球每次从同一高度释放，释放钢球的初位置必须相同，B错误；‎ C．小球与斜槽之间有摩擦，不会影响小球做平抛运动，C错误。‎ 故选A。‎ ‎（2）为了保证小球平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，小球与斜槽间的摩擦不会影响实验，小球每次滚下的初始位置不同，则平抛运动的初速度不同，平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关，可知小球每次在空中运动的时间相同。‎ ‎（3） O点为钢球的抛出点，在竖直方向上，根据 O点到达A点的时间 ‎。‎ 在水平方向上，O点到达A点 ‎。‎ ‎16.利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验 ‎(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、刻度尺、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是___________；‎ A.交流电源 B.直流电源 C.天平（含砝码）‎ ‎(2)使用打点计时器的方法正确的是___________；‎ A.先释放重物再接通打点计时器的电源 B.先接通打点计时器的电源再释放重物 ‎(3)由于存在空气阻力和摩擦阻力的影响，比较重物下落过程中任意两点间的动能增加量与势能减少量时会发现 ___________ ；‎ A.大于 B.等于 C.小于 ‎(4)实验时，某同学用刻度尺测出重物下落高度h，并根据计算出该时刻的速度v，这种计算速度的方法在本实验中___________（填“正确”或“不正确”）。原因是___________。‎ ‎【答案】 (1). A (2). B (3). C (4). 不正确 机械能守恒为使用这个公式是已知机械能守恒验证机械能守恒。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）AB．电磁打点计时器需要接低压交流电源，B错误A正确；‎ C．实验验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要用天平测量质量，C错误。‎ 故选A。‎ ‎（2）AB．使用打点计时器方法是先接通点电源后释放重物，反之，纸带的利用不充分打出的点过少，A错误B正确。‎ ‎（3）ABC．实验中由于空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力影响，得出重力势能的减小量总是大于动能的增加量，AB错误C正确。‎ ‎（4）因为 ‎ 是自由落体公式，这个和自由落体无关，是因为机械能守恒为 使用这个公式是已知机械能守恒验证机械能守恒。‎ ‎（4）因为机械能守恒为 使用这个公式是已知机械能守恒验证机械能守恒。‎ 三、计算题（本题共4小题，共40分）‎ ‎17.如图所示，一个质量m=‎2kg的物体静止在光滑水平地面上，在水平恒力F=4N作用下开始运动，求：‎ ‎(1)3s末物体速度v的大小；‎ ‎(2)3s内物体位移x的大小；‎ ‎(3)3s内水平恒力F做的功。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据牛顿第二定律可得 则3s末物体速度v为 代入数据联立解得 ‎(2)根据运动学公式 代入数据可得 ‎(3)依题可得，3s内水平恒力F做的功为 代入数据可得 ‎18.2020春季新冠疫情期间，某同学居家自学圆周运动知识。如图所示，他用一根无弹性细绳拴住一个质量为m的小沙袋，让小沙袋在水平面内做半径为r的匀速圆周运动，同时测出小沙袋运动n周所需时间为t。若小沙袋所受向心力近似等于手通过绳对小沙袋的拉力，求：‎ ‎(1)小沙袋做圆周运动的周期T；‎ ‎(2)小沙袋做圆周运动的角速度ω；‎ ‎(3)细绳对小沙袋的拉力F。‎ ‎【答案】(1) ；(2) ；(3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小沙袋做圆周运动的周期 ‎(2)小沙袋做圆周运动的角速度 ‎(3)细绳对小沙袋拉力充当向心力，根据牛顿第二定律，有 ‎19.如图所示，BCD是半径R=0.4的竖直圆弧形光滑轨道，D是轨道的最高点，长L=‎2m的水平面AB与轨道在B点相切。一质量m=‎0.1kg的物体（可视为质点）静止在水平面上的A点，物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.4。现给物体一个初速度，使它经过水平面后沿BCD轨道运动，取g=‎10m/s2。‎ ‎(1)若已知物体到达D点时速度为vD=‎4m/s，求:‎ ‎①物体运动到D点时的动能大小；‎ ‎②物体在D点时受到轨道压力FN的大小；‎ ‎(2)如果小球恰好能通过D点，求物体在A点的初速度vA。‎ ‎【答案】(1)①0.8J；②3N； (2) ‎6m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)①物体到达D点时速度为vD=‎4m/s，则物体运动到D点时的动能大小 ‎ ；‎ ‎②物体在D点时:‎ 解得 ‎(2)如果小球恰好能通过D点，则 从A到D由动能定理 解得 vA=‎6m/s ‎20.万有引力定律的发现和应用推动了自然科学的发展和进步。有了万有引力定律，我们能“称量”地球质量，也实现了飞天的梦想。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为C，忽略地球自转的影响。‎ ‎(1)求地球的质量M；‎ ‎(2)假如你站在地球表面，将某小球水平抛出，你会发现，抛出时的速度越大，小球落回到地球表面的落点就越远。所以可以设想，如果没有空气阻力，速度足够大，小球就不再落回地球表面，它将绕地球做半径为R的匀速圆周运动，成为地球的卫星。则这个抛出速度至少为多大？‎ ‎(3)假设没有空气阻力，在距地球表面高度为h处以速度0.5v水平抛出一个物体（已知h远小于R；v为第2问中所求的抛出速度），并根据公式和x=v0t计算出该物体的水平位移。请问：这样计算是否恰当？为什么？‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)不恰当，理由见解析 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对于地面质量为的物体，重力大小等于万有引力，则有 化简可得 ‎(2)质量为的物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力可得 化简可得 ‎(3)不恰当。当物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作重力，做平抛运动。随着物体初速度增大，运动范围变大，由于重力加速度的方向变化，引力不能再看作恒力，因此和不再适用。‎ ‎ ‎