【物理】新疆兵团第二师华山中学2018-2019学年高一下学期期末考试试题 （解析版）

【物理】新疆兵团第二师华山中学2018-2019学年高一下学期期末考试试题 （解析版）

新疆兵团第二师华山中学2018-2019学年 高一下学期期末考试试题 第Ⅰ卷（选择题 共48分）‎ 一.选择题：（本题共12小题，每小题4分，共48分。1-7题为单项选择，8-12题为不定项选择，选对但不全的得2分，选错和不选的得0分。）‎ ‎1.自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意，智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘．下列说法与史实相符的是（　　）‎ A. 丹麦天文学家第谷用了20年的时间研究了德国天文学家开普勒的行星观测记录，发现了开普勒行星运动定律 B. 德国天文学家伽勒在勒维耶利用万有引力定律计算出的轨道附近发现了海王星 C. 英国物理学家伽利略在实验室里通过几个铅球之间万有引力测量，比较准确地测出了万有引力常量G D. 牛顿在思考月球绕地球运行原因时，苹果偶然落地引起了他的遐想，通过“月﹣地检验”确立了万有引力定律，被称为第一个称量地球质量的人 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】德国天文学家开普勒用了20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现了开普勒行星运动定律，选项A错误；德国天文学家伽勒在勒维耶利用万有引力定律计算出的轨道附近发现了海王星，选项B正确；卡文迪许通过扭秤实验比较准确地测出了万有引力常量G，选项C错误；牛顿在思考月球绕地球运行的原因时，苹果偶然落地引起了他的遐想，通过“月﹣地检验”确立了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验比较准确地测出了万有引力常量G，从而被称为第一个称量地球质量的人，选项D错误.‎ ‎2.一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成．一个夸克的质量是7.1×10﹣‎30kg，则两个夸克相距1.0×10﹣‎16m时的万有引力约为（引力常量G＝6.67×10﹣11N·m2/kg2）（　　）‎ A. 29×10﹣35N B. 3.1×10﹣36N C. 3.4×10﹣37N D. 3.5×10﹣38N ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】两夸克间的万有引力：，故C正确，ABD错误；‎ ‎3.如图所示动力传输装置，电动机皮带轮的半径小于机器皮带轮的半径，轮边缘上有两点A、B，关于这两点的线速度v、角速度ω、周期T，下列关系正确的是（　　）‎ A. vA＜vB B. vA＞vB C. TA＞TB D. ωA＞ωB ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、B两点在同一条皮带上，故它们的线速度相等，即vA=vB，故A、B选项均错误；因为电动机皮带轮的半径小于机器皮带轮的半径，且vA=vB，故由v=ωR知ωA＞ωB，因周期T=2π/ω，故TA＜TB，故C错误，D正确．‎ ‎4.脉冲星（Pulsar），又称波霎，是中子星的一种，直径大多为10千米左右，自转极快．一名女研究生，在1967年发现狐狸星座有一颗星会发出一种周期性的电波，因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号，就把它命名为脉冲星．对于天文学家来说，发现新的、自转周期超过5.0秒的长周期射电脉冲星是一个挑战．假设某脉冲星为质量均匀分布的球体，以周期T=5.0s稳定自转，其密度最小值约为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设位于该星体赤道处的小块物质质量为m，物体受到的星体的万有引力恰好提供向心力，这时星体不瓦解且有最小密度，由万有引力定律结合牛顿第二定律；球体的体积为：V=πr3；密度为： 代入数据解得：．故A正确、BCD错误；‎ ‎5.如图所示,质量相等的A、B两物体在同一水平线上.当水平抛出A物体的同时B物体开始自由下落(空气阻力忽略不计).曲线AC为A物体的运动轨迹,直线BD为B物体的运动轨迹,两轨迹相交于点O，则两物体(　　)‎ A. 在O点时重力的瞬时功率相等 B. 从运动开始至经过O点过程中A的速度变化量大 C. 从运动开始至经过O点过程中A、B受到重力所做的功不相等 D. 从运动开始至经过O点时速度相等 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】经O点时，两物体的竖直方向分速度相等，根据P=mgvy可知在O点时重力的瞬时功率相等，选项A正确；两物体经过O点时的时间相同，根据∆v=gt可知，从运动开始至经过O点过程中两物体的速度变化量相等，选项B错误；从运动开始至经过O点过程中A、B受到重力所做的功均为W=mgh，选项C错误；经O点时，两物体的竖直方向分速度相等，故A物体的速度大于B物体速度，选项D错误.‎ ‎6.杂技演员在表演“水流星”的节目时，盛水的杯子经过最高点杯口向下时水也不洒出来．对于杯子经过最高点时杯子和水的受力情况，下列说法正确的是（　　）‎ A. 杯子受到重力、拉力和向心力的作用 B. 杯子受到的拉力一定为零 C. 杯底对水的作用力可能为零 D. 水受平衡力的作用，合力为零 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于向心力是效果力，故A错误；‎ B．当在最点时速度为时，杯子不受拉力的作用，当速度大于时，杯子受到拉力的作用，故B错误；‎ C．当在最点时的速度为，则在最高点，水靠重力提供向心力，杯底对水的作用力为零，故C正确；‎ D．在最高点，水靠重力和弹力的合力提供向心力，合力不为零，故D错误．‎ ‎7.由于地球自转，比较位于赤道上的物体A与位于北纬60°的物体B，则（　　）‎ A. 它们的角速度之比ωA：ωB＝2：1‎ B. 它们线速度之比vA：vB＝2：1‎ C. 它们向心加速度之比aA：aB＝1：2‎ D. 它们的向心力之比FA：FB＝2：1‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】因为两个物体同轴转动，所以角速度相等，则ωA：ωB=1：1，故A错误；设赤道的半径为R．物体A处于赤道，运动半径为rA=R．物体B处于北纬60°，运动半径为rB=Rcos60°=0.5R；由v=ωr，ω相等，得：vA：vB=rA：rB=2：1，故B正确；由a=ω2r，ω相等，得：aA：aB=rA：rB=2：1，故C错误．由F=ma，由于两物体的质量关系不确定，不能确定向心力的关系，选项D错误．‎ ‎8.物体由于受到地球的吸引而产生了重力所具有的能量叫重力势能，物体的重力势能与参考平面有关，现有质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，如图所示，下面关于小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是（　　）‎ A. 若以地面为参考平面，分别为：mgh，增加mg（H﹣h ）‎ B. 若以桌面为参考平面，分别为：mgh，增加mg（H-h）‎ C. 若以地面为参考平面，分别为：0，减少mg（H+h）‎ D. 若以桌面为参考平面，分别为：﹣mgh，减少mg（H+h）‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】以地面为参考平面，小球落地时的重力势能为0，整个下落过程中重力势能减少了mg（H+h），故A错误，C正确；以桌面为参考平面，小球落地时的重力势能为-mgh，整个下落过程中重力势能减少了mg（H+h），故B错误、D正确．‎ ‎9.如图所示,质量为m的小球,从位于竖直平面内的圆弧形曲面上下滑,由于摩擦力的作用,小球从a到b运动速率增大,b到c速率恰好保持不变,c到d速率减小,则(　　)‎ A. 小球ab段和cd段加速度不为零,但bc段加速度为零 B. 小球在abcd段过程中加速度全部不为零 C. 小球在整个运动过程中所受合外力大小一定,方向始终指向圆心 D. 小球只在bc段所受合外力大小不变,方向指向圆弧圆心 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 因小球做曲线运动，所以小球在abcd段过程中加速度全部不零，A错，B对；小球在整个运动过程中速率变化，所受合外力大小变化，C错；小球只在bc段做匀速圆周运动，所受合外力大小不变方向指向圆弧圆心，D对．‎ ‎10.如图所示，A是地球的同步卫星，B是位于赤道平面内的近地卫星，C为地面赤道上的物体，已知地球半径为R，同步卫星离地面的高度为h，则 A. A、C加速度的大小之比为 B. A、B加速度的大小之比为 C. A、B、C线速度的大小关系为 D. A、B、C加速度的大小关系为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）同步卫星A和赤道上的物体C，它们转动的角速度和地球相同，故根据向心加速度的计算公式，，，故，A正确；‎ ‎（2）根据卫星环绕模型，万有引力提供向心力，则，得，同理：，故，B错误；‎ ‎（3）对于A和C，根据可知，，,则；对于A和B，它们受到的地球万有引力提供向心力，即，得，同理，，则它们线速度的大小关系为，故，所以选项C正确；‎ ‎（4）由（1）和（2）可知，，选项D错误．‎ 故本题选AC ‎11.在天文学上,春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季．如图所示,从地球绕太阳的运动规律分析,下列判断正确的是(　　)‎ A. 在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大 B. 在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大 C. 春夏两季比秋冬两季时间短 D. 春夏两季比秋冬两季时间长 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化．近日点连线短，速度大，且为冬天，即在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大；远日点连线长，速度小，且为夏天；春夏两季比秋冬两季时间长．故选AD．‎ ‎12.如图甲所示，一固定在地面上的足够长斜面，倾角为37°，物体A放在斜面底端挡板处，通过不可伸长的轻质绳跨过光滑轻质滑轮与物体B相连接，B的质量M＝‎1kg，绳绷直时B离地面有一定高度．在t＝0时刻，无初速度释放B，由固定在A上的速度传感器得到的数据绘出的A沿斜面向上运动的v﹣t图象如图乙所示，若B落地后不反弹，g取‎10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则（　　）‎ A. B下落的加速度大小a＝‎4m/s2‎ B. A沿斜面向上运动的过程中，绳的拉力对A做的功W＝3J C. A的质量m＝‎‎1.5Kg D. A与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB具有相同的加速度，由图可知B的加速度为：，故A正确．设绳的拉力为T，对B由牛顿第二定律：Mg-T=Ma，解得：T=Mg-Ma=1×10-1×4=6N，AB位移相同则由图可知A上升阶段，A的位移为：x＝×2×0.5＝‎0.5m，故绳的拉力对A做功为：W=Tx=6×0.5J=3J，故B正确．由图可知后0.25s时间A的加速度大小为：，此过程A只受摩擦力和重力：μmgcosθ+mgsinθ=ma′，解得：，故C错误．上升过程中，对A根据牛顿第二定律得： T-mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得A的质量：m=‎0.5kg，选项C错误．‎ 第Ⅱ卷（非选择题 共48分）‎ 二.实验题（本题共2小题，共14分。把答案填在答题纸的横线上。）‎ ‎13.某同学利用数码照相机的连续拍摄功能来研究平抛运动．一小球做平抛运动时，照相机拍得的其中三张连续照片如图所示，A、B、C三点分别为小球在三张照片上的位置，图中背景方格的边长均为‎5cm，g取‎10m/s2，则：‎ ‎（1）拍摄相邻两张照片的时间间隔为_____s；‎ ‎（2）小球运动的水平分速度为_____m/s；‎ ‎（3）小球经过B点时的竖直分速度为_____m/s．‎ ‎（4）在探究平抛运动的规律时，可以选用下图所示的各种装置图，以下操作合理的是_____‎ A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 B．选用装置2时，获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要低于水面 C．选用装置3时，要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置释放钢球 ‎【答案】 (1). 0.1 (2). 1.5 (3). 2.0 (4). B ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据△y=gT2得，‎ ‎（2）小球运动中水平分速度． （3）B点竖直方向上分速度等于AC段竖直方向上的平均速度，则 ‎（4）选用装置图1研究平抛物体竖直分运动，应该是听声音的方法判断小球是否同时落地，故A错误；装置图2中A管内与大气相通，为外界大气压强，A管在水面下保证A管上出口处的压强为大气压强．因而另一出水管的上端口处压强与A管上出口处的压强有恒定的压强差，保证另一出水管出水压强恒定，从而水速度恒定．如果A管上出口在水面上则水面上为恒定大气压强，因而随水面下降，出水管上口压强 降低，出水速度减小．故B正确；选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球，这样才能保证初速度相同，故C错误；‎ ‎14.某实验小组采用如图1所示的装置来探究“功与速度变化的关系”．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面．实验的部分步骤如下：‎ ‎（1）将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，在长木板的另一端固定打点计时器；‎ ‎（2）把小车拉到靠近打点计时器的位置，接通电源，从静止开始释放小车，得到一条纸带；‎ ‎（3）关闭电源，通过分析小车位移与速度的变化关系来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系．图2是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，A、B、C是纸带的三个计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图2所示，已知所用交变电源的频率为50Hz，问：‎ ‎（1）打B点时刻，小车的瞬时速度______结果保留两位有效数字 ‎（2）实验中，该小组同学画出小车位移x与速度v的关系图象如图3所示根据该图形状，某同学对W与v的关系作出的猜想，肯定不正确的是______填写选项字母代号 A、 B、 C、 D、‎ ‎（3）在本实验中，下列做法能有效地减小实验误差的是______填写选项字母代号 A.把长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力 B.实验中控制钩码的质量，使其远小于小车的总质量 C.调节滑轮高度，使拉小车的细线和长木板平行 D.先让小车运动再接通打点计时器 ‎【答案】 (1). 0.40 (2). AC (3). ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻瞬时速度，故有： ‎ ‎（2）图象为过原点的曲线，故W与v一定不是正比关系，也一定不是反比关系．故选AC；‎ ‎（3）本实验探究“功与速度变化的关系”的实验，要使钩码的重力等于小车的合外力，就必须先平衡摩擦力，保证钩码的质量远小于小车的总质量，所以A、B都正确；调节滑轮高度，使拉小车的细线和长木板平行，让力的方向和位移方向在同一直线上，可以减小误差，故C正确，实验中应该先接通电源，后放开小车，故D错误；‎ 三.计算题：（本题共4个小题，每小题12分，满分48分。解答应写出必要的文字说明、示意图、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写）‎ ‎15.在未来的“星际穿越”中，假设航天员降落在一颗不知名的行星表面上．该航天员从高h＝L处以初速度v0水平抛出一个小球，小球落到星球表面时与抛出点的距离是，已知该星球的半径为R，引力常量为G，求 ‎（1）该星球的重力加速度；‎ ‎（2）该星球质量；‎ ‎（3）该星球的第一宇宙速度．‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由平抛运动的规律可知，竖直方向：①‎ 水平方向：②‎ 由①②得③‎ ‎（2）由④‎ 由③④得 ‎（3）.设该星球的近地卫星质量m0，根据重力等于向心力得：⑤‎ 由③⑤得 ‎16.如图所示，用50N的力（力与水平方向成37°角）拉一个质量为‎10kg的物体在水平地面上前进，物体与水平面间动摩擦因数μ＝0.1，求物体前进‎10m的过程中（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取‎10m/s2）‎ ‎（1）拉力F做的功；‎ ‎（2）物体克服阻力做的功；‎ ‎（3）合力对物体做的功．‎ ‎【答案】（1） 400J,（2）70J ,（3）330J ‎【解析】‎ 拉力的功为：W1=FLcos370=50×10×0.8J=400J； 重力做功为:W2=0‎ 克服摩擦力做功为：W3=μ(mg-Fsin370)L=0.1×(100-50×0.6)×10=70J； 合力做功:W=W1-W3=330J ‎17.飞机正式投入使用前，都要进行较长时间的试飞，试飞中会检验飞机在各种极端情况下的性能，假设试飞的某架轻型飞机的额定功率是720kw从静止开始以‎2m/s2加速度沿着角度为θ（sinθ=）的斜面运动，达到最大速度起飞前受到的摩擦阻力大小恒定为4000N,轻型飞机的质量为‎2000kg，求：‎ ‎（1）飞机能维持匀加速运动的时间；‎ ‎（2）当速度达到‎30m/s时的功率为多大；‎ ‎（3）当速度达到‎72m/s时的加速度多大．‎ ‎【答案】（1）30s（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）飞机匀加速运动时，由牛顿第二定律： ‎ 解得F=12000N 达到额定功率时飞机的速度：‎ 飞机能维持匀加速运动的时间 ‎ ‎（2）当速度达到‎30m/s时的功率为： ‎ ‎（3）当速度达到‎72m/s时飞机已经达到额定功率，此时的牵引力： ‎ 此时的加速度：‎ ‎18.在水平面上有一个长度为L=‎2m、质量为M=‎1kg的木板P，在木板上正中央放置一个质量为m=‎2kg的小滑块Q，PQ之间动摩擦因数为μ1=0.2，P与水平面之间动摩擦因数为μ2=0.4，系统静止．取g=‎10m/s2‎ ‎（1）若对Q施加一个水平向右的恒力F=16N，欲使Q从P上掉下去，求F对Q至少要做多少功；‎ ‎（2）若对P施加一个水平向右的恒力F=15N，欲使Q从P上掉下去，求F最短作用时间．‎ ‎【答案】（1）4J；（2）2.3s ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）P、Q一起能保持相对静止的最大加速度为a0=‎1g=‎2m/s2；P、Q间摩擦力f1=1mg=0.2210N=4N，P与水平面的摩擦力为f2=2（M+m）g=0.4（1+2）10N=12N，因为f1f2，对Q施加一个水平向右的恒力F=16N时，P保持静止，对Q由牛顿第二定律得：F﹣1mg=ma1，a1==‎6m/s2，撤去F后Q的加速度为a2=‎1g=‎2m/s2，撤去F后Q恰好滑到P最右端速度减为零，此时F做功最少，由x=知，撤去F前后位移之比为13，又因为Q在P正中央，所以力F作用的位移x1==‎0.25m，F对Q至少要做功WF=Fx1=160.25J=4J．‎ ‎（2）设施加F后P、Q一起加速，则一起的加速度a3==‎1m/s2a0，所以P、Q在水平向右的恒力F=15N作用下能一起加速，设加速时间t2，则v=a3t2；撤去F后P、Q都做减速运动，Q的加速度仍为a2=‎1g=‎2m/s2，方向向左，P的加速度a4==‎8m/s2，方向向左，故P先停止，Q滑到P的最后端时速度为零，则F作用时间最短，由运动学可得：-=，解得撤去F时共同的速度v=m/s，所以F最短的作用时间t2==2.3s．‎