【物理】北京市101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101中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题 （解析版）

北京市101中学2019-2020学年高一下学期期末考试试题 考试时间：90分钟 分值：100分 一、单项选择题：本题共10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。‎ ‎1. 下列物理量中，属于矢量的是（　　）‎ A. 功 B. 动能 C. 线速度 D. 周期 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】功、动能和周期都是只有大小无方向的物理量，是标量；而线速度既有大小又有方向，是矢量，故选C。‎ ‎2. 一圆盘可绕通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一个物体，当圆盘匀速转动时，木块随圆盘一起运动，如图．那么 （ ）‎ A. 木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心；‎ B. 木块受到圆盘对它的摩擦力，方向指向圆盘中心；‎ C. 因为木块随圆盘一起运动，所以木块受到圆盘对它的摩擦力，方向与木块的运动方向 相同；‎ D. 因为摩擦力总是阻碍物体运动，所以木块所受圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反．‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】对木块受力分析可知，木块受到重力、支持力和摩擦力的作用，重力是竖直向下的，支持力是竖直向上的，重力和支持力都在竖直方向上，这两个力为平衡力，只有摩擦力作为了物体做圆周运动的向心力，所以摩擦力的方向应该是指向圆心的，故B正确，ACD错误。‎ ‎3. 北京时间‎2016年2月25日，在巴西进行的2016年跳水世界杯比赛中，中国选手邱波获得十米跳台冠军。如图所示，在邱波离开跳台到入水的过程中，他的重心先上升后下降。在这一过程中，邱波所受重力做功的情况是（ ）‎ A. 始终做负功 B. 始终做正功 C. 先做负功再做正功 D. 先做正功再做负功 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在邱波离开跳台到入水的过程中，他的重心先上升后下降，故重力势能先增加后减小，故重力先做负功后做正功，故C正确，ABD错误。‎ ‎4. 如图所示，一轻弹簧的左端固定在墙壁上，右端连接一个小球，小球放置在光滑水平地面上。弹簧处于原长时，小球在位置O。将小球拉至位置A（弹簧处于弹性限度内），然后由静止释放。释放后，小球从A第一次运动到O的过程中，小球与弹簧所组成系统的机械能（　　）‎ A. 保持不变 B. 逐渐减小 C. 逐渐增大 D. 先增大后减小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】小球从A第一次运动到O的过程中，由于只有弹簧的弹力对小球做功，则小球与弹簧所组成系统的机械能保持不变。故选A。‎ ‎5. “北斗卫星导航系统“是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道I，然后通过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道III。假设卫星经过两次点火后由近地轨道到达同步圆轨道，简化变轨过程如图所示。卫星在轨道I、轨道III上的运动均可视为匀速圆周运动。在该卫星远离地球的过程中，地球对卫星的引力（　　）‎ A. 越来越大 B. 越来越小 C. 保持不变 D. 先变大后变小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据可知，该卫星远离地球的过程中，地球对卫星的引力越来越小。‎ 故选B。‎ ‎6. “北斗卫星导航系统“是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道I，然后通过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道III。假设卫星经过两次点火后由近地轨道到达同步圆轨道，简化变轨过程如图所示。卫星在轨道I、轨道III上的运动均可视为匀速圆周运动。卫星在轨道I上做匀速圆周运动的速度大小为v1，周期为T1；卫星在轨道III上做匀速圆周运动的速度大小为v3，周期为T3。下列关系正确的是（　　）‎ A. v1>v3，T1>T3 B. v1>v3，T1T3 D. v1v3，T1mg，故a>g，A错；‎ B．排球上升过程中机械能的减少量等于空气阻力做的功，W=fH，B对；‎ C．重力做功W=mgh，排球上升与下降过程位移大小相等，故重力做功大小均为mgH，C错；‎ D．排球上升与下降两个过程中，重力做功相等，位移大小也相等，但在上升过程中F1=mg+f，a1=g+f/m，下降过程F2=mg-f，a2=g-f/m，a1>a2，t2>t1，由P=W/t知时间越小功率越大，D对；故选BD．‎ 三、实验题：本题共10分 ‎15. 如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可“验证机械能守恒定律”。‎ ‎（1）已准备的器材有：打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材是_____ (只有一个选项符合要求，填选项前的符号)。‎ A直流电源、天平及砝码 B.直流电源、刻度尺 C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、刻度尺 ‎（2）安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示(其中一段纸带图中未画出)。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点。其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为T=0.02s。由此可计算出打E点时重物的瞬时速度vE=_____m/s(结果保留三位有效数字)。‎ ‎（3）若已知当地重力加速度为g，代入图中所测的数据进行计算，并将 与______进行比较 (用题中所给字母表示)，即可在误差范围内验证，从O点到E点的过程中机械能是否守恒。‎ ‎（4）某同学进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到打出的起始点O了，如图所示。于是他利用剩余的纸带进行如下的测量：以A点为起点，测量各点到A点的距离h，计算出重物下落到各点的速度v，并作出v2-h图像。图中给出了a、b、c三条平行直线，他作出的图像应该是_____图线；由图像所给的数据可以得出物体下落的实际加速度为________m/s2(结果保留三位有效数字)。‎ ‎【答案】 (1). D (2). 3.04 (3). (4). a 10.0‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）要验证的关系是mgh=mv2，两边消掉了m，则不需要天平，还需要刻度尺和交流电源，故选D。‎ ‎（2）打E点时重物的瞬时速度 ‎ ‎（3）要验证的关系是 即 即比较与，即可在误差范围内验证，从O点到E点的过程中机械能是否守恒。‎ ‎（4）以A点为起点，测量各点到A点的距离h，由于A点速度不为零，可知h=0时，纵轴坐标不为零，可知正确的图线为a；‎ 根据可知图像的斜率为k=‎‎2g 则由图像可知 四、计算题：本题共5小题，共48分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。直接写出最后答案的不得分。‎ ‎16. 高速公路的高架桥如图所示，若高速公路上所建的高架桥的顶部可以看做是一个圆弧，圆弧半径为‎250m，g取‎10m/s2。求：‎ ‎（1）若一辆汽车的质量为m=‎3000kg，在圆弧顶部的速度为‎25m/s，汽车在该高速路圆弧顶部对路面的压力大小；‎ ‎（2）通过高架桥时，司机为了能够控制驾驶的汽车，汽车对地面的压力一定要大于零。则汽车经过该高架桥顶部时速度不能超过多大？‎ ‎【答案】（1）2.25×104N；（2）‎50m/s.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据牛顿第二定律可知 解得 根据牛顿第三定律可知，汽车在该高速路圆弧顶部对路面的压力大小。‎ ‎（2）当汽车队桥面的压力恰为零时，则 解得 ‎17. 从水滑梯如图滑下是小朋友非常喜爱的游乐项目。假设小孩从水滑梯滑下可以简化为如图过程，现有一个质量为m=‎25kg小孩，从高度h=‎1.8m的水滑梯顶端由静止开始滑下，水滑梯与斜面倾角为37o，忽略所有阻力。已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，g取‎10m/s2。求：‎ ‎（1）小孩滑到斜面底端时瞬时速度大小；‎ ‎（2）小孩从水滑梯顶端由静止滑到底端重力的平均功率；‎ ‎（3）小孩滑到斜面底端时重力的瞬时功率。‎ ‎【答案】（1）‎6m/s；（2）450W；（3）900W.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由机械能守恒定律可知 解得 ‎ ‎（2）下滑加速度 ‎ 根据 ‎ 可得下滑的时间 ‎ 重力功 ‎ 重力的平均功率 ‎ ‎（3）小孩滑到斜面底端重力的瞬时功率 ‎18. ‎‎2016年11月18日 ‎13时59分，“神舟十一号”飞船返回舱在内蒙古中部预定区域成功着陆，执行飞行任务的航天员在“天宫二号”空间实验室工作生活30天后，顺利返回祖国，创造了中国航天员太空驻留时间的新纪录，标志着我国载人航天工程空间实验室任务取得重要成果。有同学设想在不久的将来，宇航员可以在月球表面以初速度v0将一物体竖直上抛，测出物体上升的最大高度h。已知月球的半径为R，引力常量为G。请你求出：‎ ‎（1）月球表面的重力加速度大小g；‎ ‎（2）月球的质量M；‎ ‎（3）月球的第一宇宙速度v。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据 可得月球表面的重力加速度大小 ‎（2）根据 可得月球的质量 ‎ ‎（3）根据 可得 ‎19. 如图所示，光滑半圆形轨道处于竖直平面内，半圆轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A．一质量为m的小球在水平地面上的C点受水平向左的恒力F由静止开始运动，当运动到A点时撤去恒力F，小球沿竖直半圆轨道运动到轨道最高点B点，最后又落在水平地面上的D点（图中未画出）．已知A、C间的距离为L，重力加速度为g．‎ ‎（1）若轨道半径为R，求小球到达圆轨道B点时对轨道的压力FN；‎ ‎（2）为使小球能运动到轨道最高点B，求轨道半径的最大值Rm．‎ ‎【答案】（1）﹣5mg ；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设小球到达B点时速度为vB，根据动能定理有：FL﹣2mgR=mvB2﹣0‎ 设B点时轨道对小球的压力为 F′N，对小球在B点时进行受力分析如图，则根据牛顿第二定律得：F′N+mg=m 解得F′N=﹣5mg 根据牛顿第三定律可知小球对轨道的压力 FN=F′N=﹣5mg，方向竖直向上 ‎（2）小球能够到达最高点的条件是 F′N≥0，即﹣5mg≥0，‎ 得：R≤‎ 故轨道半径的最大值为：Rm=‎ ‎20. 如图所示，一光滑杆固定在底座上，构成支架，放置在水平地面上，光滑杆沿竖直方向，一轻弹簧套在光滑杆上，弹簧劲度系数为K。一套在杆上的圆环从距弹簧上端H处由静止释放，接触弹簧后，将弹簧压缩，接触过程系统机械能没有损失，且弹簧的形变始终在弹性限度内。已知支架和圆环的质量均为m，重力加速度为g，不计空气阻力。‎ ‎（1）如图所示，取圆环刚接触弹簧时的位置为坐标原点O，取竖直向下为正方向，建立x轴。在圆环压缩弹簧的过程中，圆环的位移为x，在图中画出弹力F随位移x变化关系的图象，并求出该过程弹簧弹力对圆环所做的功；‎ ‎（2）求圆环向下运动过程中的最大动能；‎ ‎（3）当圆环运动到最低点时，求地面对底座支持力的大小。‎ ‎【答案】（1）图见解析；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据胡克定律可知F=kx，则F-x图像如图；‎ 该过程弹簧弹力对圆环所做的功等于图像与坐标轴围成的面积，即 ‎ ‎（2）当弹力等于重力时，圆环的速度最大，则 ‎ 由动能定理 ‎ 其中 解得 ‎ ‎（3）当圆环运动到最低点时，设弹簧压缩量为x1，则 此时地面对底座支持力的大小 解得 因x1>x0，则负号舍掉，可得