【物理】甘肃省天水一中2019-2020学年高一下学期期末考试试卷 （理） （解析版）

【物理】甘肃省天水一中2019-2020学年高一下学期期末考试试卷 （理） （解析版）

甘肃省天水一中2019-2020学年高一下学期 期末考试试卷 （理）‎ 满分：100分时间：90分钟）‎ 一、单选题（每题4分，共32分）‎ ‎1. 真空中两个点电荷，它们之间的静电力大小为F，如果将两个点电荷的距离增大为原来的2倍，电荷量都增大为原来的2倍。它们之间静电力的大小为（　　）‎ A. ‎3F B. ‎2F C. F D. ‎‎4F ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由库仑定律的公式，将两个点电荷的距离增大为原来的2倍，电荷量都增大为原来的2倍时，则，故选C。‎ ‎2. 下列说法中不正确的是（　　）‎ A. 只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场 B. 电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们感觉而客观存在的东西 C. 电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用 D. 场强的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．空间中只要有电荷存在，其周围一定存在电场，A正确；‎ B．电场是一种物质，与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的物质，B正确；‎ C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用，C正确；‎ D．场强的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是检验电荷的电荷量，D错误。‎ 选择不正确的，故选D。‎ ‎3. 消防员在执行消防任务时假设火灾出现在离地面高为h的位置，而站立在建筑旁边的消防员要用高压水枪将水水平喷洒到燃烧物上，下列有关说法中正确的是（　　）‎ A. 消防员离楼房距离越远，水枪与水平方向的夹角必须越大 B. 从高压水枪喷出的水运动到火灾位置的时间与水枪喷水速度方向有关 C. 消防员离楼房距离越远时，水运动到火灾位置的时间越长 D. 无论消防员离楼房距离多远，水运动到火灾位置的时间是一定值 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．利用逆向思维，水的运动过程为平抛运动，设水枪与水平面的夹角为，则有 ‎，水平抛运动的时间为，h不变，t不变，故由，可判断消防员离楼房距离x越远， 越大，则 越小，即水枪与水平方向的夹角必须越小，故A错误；‎ BCD．从高压水枪喷出的水运动到火灾位置的时间，h不变，则t不变，与水枪喷水速度方向，消防员离楼房距离无关，故BC错误，D正确；‎ 故选D。‎ ‎4. 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为‎10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为‎50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为‎8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）‎ A. 200 N B. 400 N C. 600 N D. 800 N ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】在最低点由知T=410N，即每根绳子拉力约为410N，故选B。‎ ‎5. 如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点。c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点。等于（　　）‎ ‎ ‎ A. 20 B. ‎18 ‎C. 9.0 D. 3.0‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】有题意可知当在a点动能为E1时，有，根据平抛运动规律有 ‎，，当在a点时动能为E2时，有，根据平抛运动规律有 ‎，，联立以上各式可解得，故选B。‎ ‎6. 如图所示，质量相等可视为质点的小球A，B分别用细线悬挂于等高的两点，A球的悬线比B球的长，把两球均拉到悬线水平后将小球由静止释放，不计空气阻力，则两球经最低点时（　　）‎ A. A球的对绳的拉力等于B球对绳的拉力 B. A球的重力势能大于B球的重力势能 C. A球的动能等于B球的动能 D. A球的机械能大于B球的机械能 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球运动过程中机械能守恒，则有，解得小球在最低点的速度为，在最低点，根据牛顿第二定律有，联立上式可得，与悬线长度无关，两球质量相等，所以拉力相等，A正确；‎ B．因为两球质量相等，最低点时A球重力势能小，B错误；‎ C．由A可知，小球在最低点的速度为，由于A球的悬线比B球的长，所以A球的速率大于B球的速率，则A球的动能大于B球的动能，C错误；‎ D．小球在运动过程中机械能守恒，初始位置两球的机械能相等，在同一高度，质量相同，重力势能相同，动能为零，所以两球在最低点的机械能的大小相等，D错误。‎ 故选A。‎ ‎7. 2019年12月，京张高铁通车。从自主设计修建零的突破到世界最先进水平，从时速35公里到350公里，京张线见证了中国铁路的发展，也见证了中国综合国力的飞跃。假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其v－t图像如图所示，已知0~t1时间内为过原点的倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率 P 不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动。下列判断正确的是（　　）‎ A 从0至t1时间内，列车牵引力逐渐变小 B. t1时刻的加速度大于t2时刻的加速度 C. 在t3时刻以后，机车的牵引力为零 D. 该列车所受的恒定阻力大小为 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．v－t图象中倾斜的直线表示匀变速直线运动，从图中可知只有0－t1时段为倾斜直线，所以0－t1时段为匀加速直线运动，则从0至t1时间内，列车牵引力不变，故A错误；‎ B．在t2时刻，列车功率已经达到额定功率，牵引力已经减小了，加速度也减小了，所以在t2时刻的加速度要小于t1时刻的加速度，故B正确；‎ C．在t3时刻以后，列车匀速运动，是处于受力平衡状态，牵引力等于阻力，而不是零，故C错误；‎ D．当汽车达到最大速度时，汽车的牵引力和阻力大小相等，由得，故D错误。故选B。‎ ‎8. 如图所示，小明用与水平方向θ角的轻绳拉木箱，绳中张力为F，沿水平地面向右移动了一段距离l．已知木箱与地面间的动摩擦因数为μ，木箱质量为m，木箱受到的( )‎ A. 支持力做功为 B. 重力做功为 C. 拉力做功为 D. 滑动摩擦力做功为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 对木箱受力分析，支持力竖直向上，则支持力做功 WN=Nlcos90°=0，故A错误；重力做功 WG=mglcos90°=0，故B错误；拉力做功为 WF=Flcosθ，故C正确；木箱竖直方向受力平衡：N+Fsinθ=mg得 N=mg-Fsinθ，则摩擦力 f=μN=μ（mg-Fsinθ）；摩擦力做功Wf=-fl=-μ（mg-Fsinθ）l，故D错误；故选C.‎ 点睛: 本题考查功的计算，要明确恒力F做功的计算公式：W=FScosθ，θ为F与S之间的夹角．注意功的公式只适用于恒力做功．‎ 二、多选题（每题4分，选对不全对得2分，选错得0分，共16分）‎ ‎9. 如图，质量为m的质点在xOy平面坐标系上以某一速度运动时方向如图中箭头所示，受到大小不变、方向为-y的合力作用，质点的速度先减小后增大。已知质点运动的最小速度为v，合力的大小为F，则（　　）‎ A. 当质点速度大小变为2v时，速度方向和x方向之间的夹角是60°‎ B. 当质点速度大小变为2v时，速度方向和x方向之间的夹角是30°‎ C. 质点速度由v增加到2v的过程所用的时间为 D. 质点速度由v增加到2v的过程所用的时间为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．质点速度方向沿x轴正方向时，速度最小为v，后续可以认为质点做类平抛运动，当质点速度大小变为2v时，根据运动的合成与分解知识可知，速度方向与x方向夹角满足，解得，A正确B错误；‎ CD．合力大小为F，根据牛顿第二定律可知，加速度，沿力方向的分速度，根据速度公式可知，故C正确D错误。‎ 故选AC。‎ ‎10. 如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在处固定质量为的小球，处固定质量为的小球，支架悬挂在点，可绕过点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动，开始时与地面相垂直。放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是（ ）‎ A. 处小球到达最低点时速度为0‎ B. 处小球机械能的减少量等于处小球机械能的增加量 C. 处小球向左摆动所能达到的最高位置应高于处小球开始运动时的高度 D. 当支架从左向右回摆时，处小球能回到起始高度 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】BD．因处小球质量大，位置高，所以三角支架处于不稳定状态，释放后支架就会向左摆动，摆动过程中只有小球受到的重力做功，故系统的机械能守恒，处小球机械能的减少量等于处小球机械能的增加量，当支架从左向右回摆时，处小球能回到起始高度，选项B、D正确；‎ A．设支架边长是，则处小球到最低点时小球下落的高度为，处小球上升的高度也是，但处小球的质量比处小球的大，故有的重力势能转化为小球的动能，因而此时处小球的速度不为0，选项A错误；‎ C．当处小球到达最低点时有向左运动的速度，还要继续向左摆，处小球仍要继续上升，因此处小球能达到的最高位置比处小球的最高位置还要高，选项C正确。故选BCD。‎ ‎11. 发射同步卫星时一般分两步进行，先将卫星发射到离地球较近的圆轨道1上运行几周后，在P点变轨进入椭圆轨道2再运行几周，然后在Q点再次变轨，使卫星进入圆轨道3．若卫星在轨道2上运行时，经过P点和Q点的速度分别为vP和vQ，轨道上P、Q两点到地面的高度分别为hP和hQ，地球半径为R．则以下说法正确的是 A. 卫星在轨道1上运行时，经过P点的速度大于vP B. 卫星在轨道3上运行时，经过Q点的速度大于vQ C. 卫星在轨道1和轨道2上运行时，经过P点的加速度相等 D. 卫星在轨道3上运行经过Q点的加速度大于在轨道2上运行经过Q点的加速度 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 卫星进入轨道2上运行是在轨道1上P点加速而实现的，因此卫星在轨道1上运行时，经过P点的速度小于vP，故A项错误；卫星进入轨道3上运行是在轨道2上Q点加速而实现的，因此卫星在轨道3上运行时，经过Q点的速度大于vQ，故B项正确；卫星在轨道1和轨道2上运行时，经过P点时都是由万有引力提供合外力，由可知卫星在轨道1和轨道2上运行时，经过P点的加速度相等，同理可得卫星在轨道2和轨道3上运行时，经过Q点的加速度相等，故C项正确，D项错误．‎ ‎12. 放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象分别如图所示．下列说法正确的是（　　）‎ A. 0～6s内物体的位移大小为‎30m B. 0～6s内拉力做的功为70J C. 合外力在0～6s内做的功与0～2s内做的功相等 D. 滑动摩擦力的大小为5N ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：0～6s内物体的位移大小x= =‎30m．故A正确．‎ ‎ B项：在0～2s内，物体的加速度a==‎3m/s2，由图，当P=30W时，v=‎6m/s，得到牵引力F==5N．在0～2s内物体的位移为x1=‎6m，则拉力做功为W1=Fx1=5×6J=30J．2～6s内拉力做的功W2=Pt=10×4J=40J．所以0～6s内拉力做的功为W=W1+W2=70J．故B正确．‎ ‎ C项：在2～6s内，物体做匀速运动，合力做零，则合外力在0～6s内做的功与0～2s内做的功相等．故C正确．‎ ‎ D项：在2～6s内，v=‎6m/s，P=10W，物体做匀速运动，摩擦力f=F，得到f=F==．故D错误．‎ 三、实验题（每空3分，共18分）‎ ‎13. 如图，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况．利用该装置可以完成“探究功与速度变化的关系”的实验。‎ ‎（1）打点计时器使用的电源是_______。‎ A．直流电源 B．交流电源 ‎（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_______。‎ A．把长木板右端垫高 B．改变小车的质量 ‎（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O．在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T．测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=______，打B点时小车的速度v=_____。‎ ‎【答案】 (1). B (2). A (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）打点计时器使用的电源必须是交流电源，故选B；‎ ‎（2）由题图，可判断平衡小车受到的摩擦力和其他阻力，需要把长木板右端垫高，调节适当高度使得小车重力沿木板斜向下的分力与阻力平衡，故选项A正确。‎ ‎（3）由题意可得，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功 小车做匀加速直线运动，由匀变速直线运动规律可得，打B点时小车的速度 ‎14. 为了验证机械能守恒定律，某同学做了如下实验：将一小球用细绳悬挂于O点，在O点正下方安装与光电计时器相连的光电门，将小球拉至细线水平由静止释放，小球向下摆动后通过光电门，光电门记录下了小球通过光电门的时间，若测得小球的直径为d。‎ ‎（1）小球通过光电门时的速度大小可表示为v=______；‎ ‎（2）要验证小球在向下摆动过程中机械能守恒，若测得悬点到小球球心的距离为L，重力加速度用g表示，需要验证的表达式是______（用、d、L、g等物理量表示）。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1小球通过光电门时的速度等于时间内的平均速度，即 ‎（2）根据机械能守恒定律有，小球减少的重力势能等于增加的动能，可得 化简得 四、解答题（共34分，其中15题10分，16题10分，17题14分）‎ ‎15. 如图所示，质量m=‎1kg的小球用细线拴住，线长L=‎0.5m，细线所受拉力达到F=18N时就会被拉断．当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断．若此时小球距水平地面的高度h=‎5m，重力加速度g=‎10m/s2，求： （1）小球摆到悬点的正下方时，小球此时沿水平方向的速度； （2）小球落地处到地面上P点的距离．（P点在悬点的正下方）‎ ‎【答案】（1）‎2m/s；（2）‎2m．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在最低点，绳子被拉断的瞬间应满足 则得 ‎ ‎ ‎（2）绳子断后，小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有 ‎ ‎ 解得 ‎ ‎ 水平方向做匀速直线运动，位移大小 x=vt=2×‎1m=‎‎2m ‎16. ‎2020年4月24日，中国行星探测任务被命名为“天问系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”，根据“嫦娥之父”欧阳自远透露：我国计划于2020年登陆火星．假如某志愿者登上火星后将一小球从高为h的地方由静止释放，不计空气阻力，测得经过时间t小球落在火星表面，已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转，求：‎ ‎（1）火星的第一宇宙速度；‎ ‎（2）火星的平均密度；‎ ‎（3）若有一卫星环绕火星表面做匀速圆周运动，求卫星的运行周期。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据自由落体运动规律 火星表面的重力加速度大小 在火星表面绕行的卫星的质量为，根据 火星的第一宇宙速度 ‎（2）在火星表面质量是的物体，根据 解得火星的质量 火星的体积 则火星的密度 ‎（3）火星表面绕行的卫星的质量为，根据 解得 ‎17. 如图所示，竖直平面内，长为L=‎2m的水平传送带AB以v=‎5m/s顺时针传送，其右下方有固定光滑斜面CD，斜面倾角θ=37°，顶点C与传送带右端B点竖直方向高度差h=0．‎45m，下端D点固定一挡板．一轻弹簧下端与挡板相连，上端自然伸长至E点，且C、E相距0．‎4m．现让质量m=‎2kg的小物块以v0=‎2m/s的水平速度从A点滑上传送带，小物块传送至B点后飞出恰好落至斜面顶点C且与斜面无碰撞，之后向下运动．已知弹簧的最大压缩量为0．‎2m，物块所受空气阻力不计，取重力加速度g=‎10m/s2．求：‎ ‎（1）传送带与小物块间的动摩擦因数μ；‎ ‎（2）由于传送物块电动机对传送带所多做的功；‎ ‎（3）弹簧的最大弹性势能．‎ ‎【答案】（1）0．3（2）20J（3）32．2J ‎【解析】‎ ‎【详解】将物块在C点的速度沿水平和竖直方向分解，则 则物块通过B点的速度为 由于，所以物块由A到B一直做匀加速运动，‎ 在此过程中，物块的加速度为 ‎ 由 解得 物块由A到B的运动时间 此过程传送带的位移 所以由于传送块电动机对传送带所做的功 物块到C点时的速度为 对物块，由C点运动到最低点的过程，‎ 由能量守恒定律得 ；‎ 代入解得弹簧的最大弹簧性势能  ‎ ‎【点睛】本题是多过程问题，关键要熟练运用运动分解法研究平抛运动，把握题目中隐含的条件：物块到达C点时速度沿斜面向下，明确能量守恒定律是求弹簧的弹性势能常用的方法．‎