2018-2019学年重庆市四区高一下学期高中联合调研评估测试（期末）物理试题

2018-2019学年重庆市四区高一下学期高中联合调研评估测试（期末）物理试题

‎2018-2019学年重庆市四区高一下学期高中联合调研评估测试（期末）物理试题 ‎(时间：90分钟　满分：100分)‎ 一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分。1～6题为单项选择题，7～10题为多项选择题。)‎ ‎1．明代出版的《天工开物》一书中就有牛力齿轮翻车的图画(如图1)，记录了我们祖先的劳动智慧。若A、B、C三齿轮半径的大小关系如图，则(　　)‎ A．齿轮A的角速度比C的大 B．齿轮A、B的角速度大小相等 C．齿轮B与C边缘的线速度大小相等 D．齿轮A边缘的线速度比齿轮C边缘的线速度大 ‎ ‎ 图1 图2 图3 图4‎ ‎2．如图2所示，某人在对面的山坡上水平抛出两个质量不等的小石块，分别落在A、B两处。不计空气阻力，则落到A处的石块(　　)‎ A．初速度大，运动时间短 B．初速度大，运动时间长 C．初速度小，运动时间短 D．初速度小，运动时间长 ‎3．有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v的大河。小明驾着小船渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直。去程与回程所用时间的比值为k，船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小为(　　)‎ A. B. C. D. ‎4．如图3所示，质量相同的甲、乙两个小物块，甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断不正确的是(　　)‎ A．两物块到达底端时动能相同 B．两物块到达底端时速度相同 C．乙物块运动到底端的过程中重力做功的瞬时功率在增大 D．两物块到达底端时，甲物块重力做功的瞬时功率小于乙物块重力做功的瞬时功率 ‎5．人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为(　　)‎ A．－4 000 J B．－3 800 J C．－5 000 J D．－4 200 J ‎6．2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的(　　)‎ A．周期变大 B．速率变大 C．动能变大 D．向心加速度变大 ‎7.如图4，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中(　　)‎ A．从P到M所用的时间等于 B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C. 从P到Q阶段，速率逐渐变小 D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 ‎8．如图5所示，圆a和椭圆b是位于地球赤道平面上的卫星轨道，其中圆a是地球同步轨道。现在有A、B两颗卫星分别位于a、b轨道运行，假设运行方向与地球自转方向相反。已知A、B的运行周期分别为T1、T2，地球自转周期为T0，P为轨道b的近地点。则有(　　)‎ A．卫星A是地球同步卫星 B．卫星B在P点时动能最大 C．T0＝T1 D．T1＜T2‎ 图5 图6 图7‎ ‎9．图6甲为0.1 kg的小球从最低点A冲入竖直放置在水平地面上、半径为0.4 m 的半圆轨道，已知小球恰能到达最高点C，轨道粗糙程度处处相同，空气阻力不计。小球速度的平方与其高度的关系图象，如图乙所示。g取10 m/s2，B为AC轨道中点。下列说法正确的是(　　)‎ A．图乙中x＝4‎ B．小球从B到C损失了0.125 J的机械能 C．小球从A到C合力做的功为－1.05 J D．小球从C抛出后，落地点到A的距离为0.8 m ‎10．如图7所示，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环，从大环的最高处由静止滑下，滑到大环的最低点的过程中，(重力加速度大小为g)(　　)‎ A．小环滑到大圆环的最低点时处于失重状态 B．小环滑到大圆环的最低点时处于超重状态 C．此过程中小环的机械能守恒 D．小环滑到大环最低点时，大圆环对杆的拉力大于(m＋M)g 二、非选择题(共6小题，共60分。)‎ ‎11．(6分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图8所示。轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。‎ 图8‎ ‎(1)实验中涉及下列操作步骤：‎ ‎①把纸带向左拉直、②松手释放物块、③接通打点计时器电源、④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)。‎ ‎(2)图9中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s。比较两纸带可知，________(填“M”或“L ‎”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。‎ 图9‎ ‎12．(10分)利用图10装置做“验证机械能守恒定律”实验。‎ ‎(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。‎ A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量与势能变化量 图10‎ C．速度变化量与高度变化量 ‎(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是________。‎ A．交流电源　　B．刻度尺　　C．天平(含砝码)‎ ‎(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图11所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。‎ 已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝________，动能变化量ΔEk＝________。‎ 图11‎ ‎(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________。‎ 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 ‎(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2-h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确。‎ ‎13．(10分)如图12所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数为k＝46 N/m的弹簧，弹簧的一端固定于轴O上，另一端连接质量为m＝1 kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数为μ＝0.2，开始时弹簧未发生形变，长度为l0＝0.5 m，‎ 若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g＝10 m/s2，物块A始终与圆盘一起转动。则：‎ 图12‎ ‎(1)圆盘的角速度为多大时，物块A开始滑动？‎ ‎(2)当角速度缓慢地增加到4 rad/s时，弹簧的伸长量是多少？(弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘)。‎ ‎(3)在角速度从零缓慢地增加到4 rad/s过程中，物块与盘间摩擦力大小为f，试通过计算在坐标系中作出f-ω2图象。‎ ‎14．(10分)如图13甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg 的汽车，正以20 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v-t图象如图乙所示(在t＝15 s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持80 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自保持不变。求：‎ 图13‎ ‎(1)汽车在AB段及BC段上运动时所受的阻力f1和f2。‎ ‎(2)BC路段的长度。‎ 图14‎ ‎15．(12分)如图14所示，圆心角为90°的光滑圆弧形轨道，半径R为1.6 m，其底端切线沿水平方向。长为l＝m的斜面，倾角为θ＝60°，其顶端与弧形轨道末端相接，斜面正中间有一竖直放置的直杆；现让质量为1 kg的物块从弧形轨道的顶端由静止开始滑下，物块离开弧形轨道后刚好能从直杆的顶端通过，重力加速度g取10 m/s2，求：‎ ‎(1)物块滑到弧形轨道底端时对轨道的压力大小；‎ ‎(2)直杆的长度。‎ ‎16．(12分)在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图15所示。‎ 图15‎ P是一个微粒源，能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒。高度为h的探测屏AB竖直放置，离P点的水平距离为L，上端A与P点的高度差也为h。‎ ‎(1)若微粒打在探测屏AB的中点，求微粒在空中飞行的时间；‎ ‎(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围；‎ ‎(3)若打在探测屏A、B两点的微粒的动能相等，求L与h的关系。‎ ‎2018-2019学年度上期重庆市高中联合调研评估测试 高一物理 答案 ‎1.解析　由图可知，rA＞rB＞rC，齿轮A边缘的线速度vA与齿轮B边缘的线速度vB相等，齿轮B、C的角速度ωB＝ωC。由vA＝ωArA，vB＝ωBrB，vC＝ωCrC，可得：ωA＜ωB，ωA＜ωC，vB＞vC，vA＞vC，故选项A、B、C错误，选项D正确。‎ 答案　D ‎2.解析　物体做平抛运动的时间t＝，因落到A处的石块的竖直高度大，则运动时间长；根据v0＝可知因落到A处的石块的水平位移小，则初速度小，故选D。‎ 答案　D ‎3.解析　设大河宽度为d，小船在静水中的速度为v0，则去程渡河所用时间t1＝，回程渡河所用时间t2＝。由题可知＝k，联立以上各式得v0＝，故B正确。‎ 答案　B ‎4.解析　根据动能定理得，mgR＝mv2，知两物块到达底端的动能相等，速度大小相等，但是速度的方向不同。故A正确，B错误；乙做匀加速直线运动，速度逐渐增大，重力的瞬时功率P＝mgvsin θ，则重力的瞬时功率增大，故C正确；两物块到达底端的速度大小相等，甲重力与速度方向垂直，瞬时功率为零，则乙重力做功的瞬时功率大于甲重力做功的瞬时功率。故D正确。‎ 答案　B ‎5.解析　由动能定理得mgh＋Wf＝m(v2－v)，解得Wf＝－mgh＋m(v2－v)＝－3 800 J，故B正确。‎ 答案　B ‎6.解析　根据组合体受到的万有引力提供向心力可得，＝ mr ＝m＝ma，解得T＝，v＝，a＝，由于轨道半径不变，所以周期、速率、加速度均不变，选项A、B、D错误；组合体比天宫二号质量大，动能Ek＝mv2变大，选项C正确。‎ 答案　C ‎7.解析　由行星运动的对称性可知，从P经M到Q点的时间为T0，根据开普勒第二定律可知，从P到M运动的速率大于从M到Q运动的速率，可知从P到M所用的时间小于T0，选项A错误；海王星在运动过程中只受太阳的引力作用，故机械能守恒，选项B错误；根据开普勒第二定律可知，从P到Q阶段，速率逐渐变小，选项C正确；海王星受到的万有引力指向太阳，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项D正确。‎ 答案　CD ‎8.解析　圆a是地球同步轨道，卫星A的运行方向与地球自转方向相反，所以不是地球同步卫星，所以A项错误；卫星B在椭圆轨道上，在近地点P速度最大动能最大，所以B项正确；根据万有引力提供向心力可得G＝mr，得出周期T＝，可知距离地面高度相等，周期相同，所以C项正确；椭圆轨道与圆轨道对比周期，根据开普勒第三定律＝k(常数)，卫星A的半径大于卫星B的半长轴，所以T1＞T2，D项错误。‎ 答案　BC ‎9.解析　当h＝0.8 m时小球在C点，由于小球恰能到达最高点C，故mg＝m，所以v＝gr＝10×0.4 m2·s－2＝4 m2·s－2，故选项A正确；由已知条件无法计算出小球从B到C损失了0.125 J的机械能，故选项B错误；小球从A到C，由动能定理可知W合＝mv－mv＝×0.1×4 J－×0.1×25 J＝－1.05 J，故选项C正确；小球离开C点后做平抛运动，故2r＝gt2，落地点到A的距离x1＝vCt，解得x1＝0.8 m，故选项D正确。‎ 答案　ACD ‎10.解析　小环滑到大环的最低点时，有竖直向上的加速度，由牛顿运动定律可知小环处于超重状态，故选项A错误，选项B正确；由于大环固定不动，对小环的支持力不做功，只有重力对小环做功，所以小环的机械能守恒，故选项C正确；小环从最高点到最低点，由机械能守恒定律得：mg·2R＝mv2；小环在最低点时，根据牛顿第二定律得：F－mg＝m；联立得：F＝5mg。对大环分析，有：T＝F＋Mg＝5mg＋Mg＞(m＋M)g，故选项D正确。‎ 答案　BCD ‎11.解析　(1)先接通电源后释放物块，正确的操作顺序是④①③②。‎ ‎(2)物块脱离弹簧时的速度最大，速度为v＝m/s＝1.29 m/s；比较两纸带可知物块脱离弹簧时M纸带对应的速度大，即动能大，由能量守恒，知M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。‎ 答案　(1)④①③②　(2)1.29　M ‎12.解析　(1)重物下落过程中重力势能减少，动能增加，故该实验需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量在误差范围内是否相等，A项正确。‎ ‎(2)电磁打点计时器使用的是交流电源，故要选A；需要测纸带上两点间的距离，还需要刻度尺，选B；根据mgh＝mv2－0，可将等式两边的质量抵消，不需要天平，不需用C。‎ ‎(3)重物的重力势能变化量为ΔEp＝－mghB，动能的变化量ΔEk＝mv＝m ‎(4)重物重力势能的减少量略大于动能的增加量，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。‎ ‎(5)该同学的判断依据不正确，在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh－f h＝mv2－0，则v2＝2(g－)h可知，v2-h图象就是过原点的一条直线。要想通过v2-h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g。‎ 答案　(1)A　(2)AB　(3)－mghB　m ‎(4)C　(5)不正确，理由见解析 ‎13.解析　(1)设盘的角速度为ω0时，物块A开始滑动，‎ 则μmg＝mωl0，‎ 解得ω0＝＝2 rad/s。‎ ‎(2)设此时弹簧的伸长量为Δx，则 μmg＋kΔx＝mω2(l0＋Δx)‎ 解得Δx＝0.2 m。‎ ‎(3)在角速度从零缓慢地增加到2 rad/s过程中，物块与盘间摩擦力为静摩擦力f＝ml0ω2，f∝ω2，f随着角速度平方的增加而增大；当ω＞2 rad/s时，物块与盘间摩擦力为滑动摩擦力为定值f＝μmg＝2 N。f-ω2如下图所示 答案　(1)2 rad/s　(2)0.2 m　(3)图见解析 ‎14.解析　(1)汽车在AB段时，有P＝f1v1，‎ 则f1＝＝ N＝4 000 N t＝15 s时，有P＝f2v2，则 f2＝＝ N＝8 000 N ‎(2)从B到C，根据动能定理：‎ Pt－f2x＝mv－mv 解得x＝137.5 m 答案　(1)4 000 N　8 000 N　(2)137.5 m ‎15.解析　(1)沿光滑圆弧形轨道下滑，只有重力做功，机械能守恒。设物块在轨道最低点时的速度为v，则 mgR＝mv2①‎ 在轨道最低点时，由牛顿第二定律：FN－mg＝m②‎ 联立①②式解得：v＝4 m/s，‎ FN＝30 N 由牛顿第三定律可知物块对轨道的压力大小为30 N。‎ ‎(2)根据平抛运动的规律知水平方向做匀速直线运动，通过直杆的顶端时，水平位移：x＝vt 且x＝cos θ 竖直方向做自由落体运动，下落高度：y＝gt2‎ 根据几何关系知：h＝sin θ－y 联立以上各式知h＝2.1 m 答案　(1)30 N　(2)2.1 m ‎16.解析　(1)打在探测屏AB中点的微粒下落的高度 h＝gt2①‎ t＝。②‎ ‎(2)打在B点的微粒初速度v1＝，2h＝gt③‎ 得v1＝④‎ 同理，打在A点的微粒初速度v2＝L⑤‎ 能被屏探测到的微粒初速度范围 ≤v≤L。⑥‎ ‎(3)由功能关系mv＋mgh＝mv＋2mgh⑦‎ 代入④⑤式，得L＝2h。‎ 答案　(1)　(2)≤v≤L　(3)2h