河北省唐山市第一中学2019-2020学年高一下学期期末考试物理试题 Word版含解析

河北省唐山市第一中学2019-2020学年高一下学期期末考试物理试题 Word版含解析

- 1 - 唐山一中 2019-2020 学年高一年级第二学期期末考试物理试 卷 命题人：师国臣 1.考试时间 90 分钟，满分 100 分。 2.答案点击智学网上对应选项，或在对应位置上填写答案。 卷Ⅰ（选择题 共 48 分） 一。选择题（本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分。在下列各题的四个选项中， 只有一个选项是符合题目要求的） 1. 一质点在光滑水平面上以速度 v0 做匀速直线运动，当运动到 P 点时突然受到一个与 v0 在 同一水平面的恒力 F 的作用，图中 a、b、c、d 表示物体此后的一小段运动轨迹， 其中正确 的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】物体做匀速运动时，受力平衡，突然受到一个与运动方向不在同一直线上的恒力作 用时，合外力方向与速度方向不在同一直线上，所以物体一定做曲线运动，且合外力的方向 指向弯曲的方向； AD．力 F 方向不能指向轨迹的外侧，故 AD 错误； B．图中在 F 方向与轨迹的延长线上二者可能会相交，这是不可能的，故 B 错误； C．图中合外力的方向指向弯曲的方向。故 C 正确 故选：C。 2. 一个小球从 P 点分别以 2v0 和 v0 的速度水平抛出，落到一倾角为θ 的固定斜面上时，其速 度方向均与斜面垂直，不计空气阻力，则两小球在空中飞行的水平位移之比为（　　） 的 - 2 - A. 1：1 B. 2：1 C. 3：1 D. 4：1 【答案】D 【解析】 【详解】小球撞在斜面上，速度方向与斜面垂直，由几何知识可知此时速度方向与竖直方向 的夹角为 θ，则有 解得 小球水平做匀速直线运动，飞行的水平位移 小球分别以 2v0 和 v0 的速度水平抛出，则两小球在空中飞行的水平位移之比为 4：1 故选 D。 3. 如图所示，A 上表面为光滑半球面，半径为 R，静止于光滑水平面上。一个可看成质点的 小球 B 沿 A 上表面无初速下滑，当 B 在 A 中下滑高度为 R 时，到达半球面的最低点，此时 B 对地的速率为 v，则（　　） A. B. C. D. 无法确定 【答案】C 【解析】 tan xv gt θ = tan xvt g θ= 2 tan x x vx v t g θ= = 2>v gR 2v gR= 2v gR< - 3 - 【详解】假设 A 静止不动，B 下滑的过程，由机械能守恒定律得 可得：B 到达半球面的最低点时对地的速率 由于水平面光滑，所以在 B 对 A 压力作用下，在 B 下滑的过程中，A 要向右运动，获得动能， 所以根据 A、B 组成的系统机械能守恒知，B 到达半球面的最低点时对地速率 ， 故 选 C。 4. 如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板 A 接地，正极板 B 与静电计相连， 两板间有一个带负电的试探电荷固定在 P 点，以α表示静电计的指针偏角、E 表示两板间场 强、φ 表示 P 点的电势，Ep 表示负电荷在 P 点的电势能，若正极板保持不动，将 A 板缓慢向 右平移一小段距离的过程中，下列说法正确的是（　　） A. E 不变，ϕ不变 B. α变小，Ep 变大 C. α不变，ϕ变低 D. E 变小，Ep 变大 【答案】B 【解析】 【详解】由题可知，当将 A 板缓慢向右平移一小段距离时，即两极板间的 d 减小，由电容的 定义式 可得，此时电容 C 增大，由题意可知，两极板所带电荷量 Q 不变，由 可得，两极板间电压 U 减小，即静电计的指针偏角α变小。又根据 可知，两板间的场强 E 不变。由题意可知 21 2 BmgR mv= 2Bv gR= 2v gR< r 4π SC kd ε= QU C = r 4πU kQE d Sε= = - 4 - 根据 由于 减小，所以 P 点的电势 φ 变小，由 可知，对于负电荷，电势变小，电势能 Ep 变大。 故选 B。 5. 如图所示，有一竖直放置的“T”形架，滑块 A、B 分别套在水平杆与竖直杆上，A、B 用 一不可伸长的轻细绳相连，由静止释放 B 后，当细绳与竖直方向的夹角为 60°时，滑块 A 沿 水平向右的速度为 v，则此时 B 沿着竖直杆下滑的速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A、B 的速度分解如图所示 滑块 A 沿绳子方向上的速度为 0A ϕ = PA PAU Ed= PA P AU ϕ ϕ= − PAd pE qϕ= 3 3 v 1 2 v 3 2 v 3v - 5 - 滑块 B 沿绳子方向上的分速度为 同一根绳子的速度相同，有 联立上式可得 故选 D。 6. 有一小车在平直的公路上从静止开始匀加速行驶，经过时间 t，速度为 v 时功率达到额定 功率，并保持不变；小车又继续前进了一段距离，达到最大速度 ，设小车的质量为 m， 运动过程所受阻力恒为 Ff，则（　　） A. 匀加速行驶时小车的牵引力大小 B. 匀加速行驶时小车的牵引力大小为 C. 小车的额定功率为 D. 小车的额定功率为 【答案】A 【解析】 【详解】AB．在匀加速阶段，设加速度为 a，根据运动学公式 可得 根据牛顿第二定律有 联立上式可得 从功率角度分析，最终当牵引力等于阻力时，速度达到最大，所以额定功率为 1 sin 60Av v=  1 cos60B Bv v=  1 1A Bv v= 3Bv v= maxv maxfF vF v = = mvF t 2 0 = mvP t 0 fP F v= 0v v at= + va t = fF F ma− = f mvF F t = + 0 maxfP F v= - 6 - 则在匀加速阶段时，小车的牵引力大小为 所以 A 正确，B 错误； CD．小车匀加速行驶时，牵引力不变，电动机的功率随着小车速度的增大而增大，当达到额 定功率时，以额定功率行驶，做加速度逐渐减小的加速运动，最终当牵引力等于阻力时，速 度达到最大，所以额定功率为 从匀加速阶段的末时刻分析，有 所以 C、D 错误。 故选 A。 7. 如图所示，质量为 m 的滑块在水平面上以速率 v 撞上劲度系数为 k 的轻质弹簧，当滑块将 弹簧压缩了 x0 时速度减小到零，然后弹簧又将滑块向右推开。已知滑块与水平面间的动摩擦 因数为 μ，整个过程弹簧未超过弹性限度且二者未拴接，则下列判断正确的是（　　） A. 弹簧弹性势能的最大值为 B. 滑块离开弹簧时的速度大小为 C. 滑块与弹簧接触过程中，产生的热能为 2µmgx0 D. 滑块最终停在距离弹簧右端 处 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意可知，从开始运动到将弹簧压缩到最短，由动能定理 得 maxfF vF v = 0 maxfP F v= 2 0 f mvF tP Fv v= += 21 2 mv 2 02µ−v gx 2 02 v xgµ − 2 0 1 2W mgx mvµ+ =弹 - 7 - 则弹簧弹性势能的最大值为 所以 A 错误； B．从开始运动到滑块被弹回，离开弹簧时，由动能定理 解得 所以 B 错误； C．滑块与弹簧接触过程中，产生的热量为 所以 C 正确； D．滑块被弹回，离开弹簧后继续减速运动，从离开弹簧到停下，由动能定理 结合 B 选项分析可知 得 所以 D 错误。 故选 C。 二。多项选择题（本题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分。在下列各题的四个选 项中，有多个选项是符合题目要求的，选对但不全者得 2 分，错选或不选得 0 分） 8. 有一待测电阻，阻值约为 5Ω，真实值为 Rx。现在用一个内阻约为 3kΩ的电压表和一个内阻 约为 0.1Ω电流表来测量此电阻的阻值，甲、乙两同学分别采用甲、乙电路进行测量，下列说 法正确的是（　　） 2 0 1 2W mv mgxµ= −弹 2 p 0 1 2E W mv mgxµ= = −弹 2 2 0 1 12 2 2mgx mv mvµ ′= − 2 04v v gxµ′ = − 02Q mgxµ= 21 2mgx mvµ ′= 2 2 0 1 12 2 2mgx mv mvµ ′= − 2 022 vx xgµ= − - 8 - A. 甲同学的测量值大于 Rx，误差较小 B. 甲同学的测量值大于 Rx，误差较大 C. 乙同学的测量值小于 Rx，误差较小 D. 乙同学的测量值小于 Rx，误差较大 【答案】BC 【解析】 【详解】由题意可知 ， 则 电流表的外接法实验误差较小，电流表应采用外接法，电流表内接法实验误差较大，即甲同 学的实验误差较大，乙同学的实验误差较小；由图甲所示电路图可知，电流表采用内接法， 待测电阻的测量值等于真实值与电流表内阻之和，待测电阻的测量值大于真实值，由图乙所 示电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流的测量值大于真实值，由 欧姆定律可知，待测电阻的测量值小于真实值，故选 BC。 9. 如图所示，水平传送带以恒定的速度 v 沿顺时针方向运动，传送带两端有一与传送带等高 的光滑水平面，一个小物体以恒定的速度 v0 沿直线向左滑上传送带，下列说法正确的是（　　） A. 物体可能滑上左端平面 B. 物体可能返回到右端平面且速度小于 v C. 物体可能返回到右端平面且速度等于 v D. 物体可能返回到右端平面且速度大于 v 【答案】ABC 【解析】 A 5 500.1 xR R = = V 3000 6005x R R = = V A x x R R R R > - 9 - 【详解】A．若传送带足够长，物体会在传送带上先做匀减速直线运动，再做反向匀加速直线 运动。若传送带很短，物体到达左端时速度还未减为零，则物体可以滑上左端平面，故 A 正 确； B．若传送带足够长，且 ，则物体在传送带上先速度减小到零，再做反向匀加速直线运 动速度增大到 ，此时恰好返回到出发点，即右端，故 B 正确； C．若传送带足够长，且 ，物体先减速，后反向加速，回到右端时速度恰好等于 ，故 C 正确； D．若传送带足够长，且 ，物体速度先减为零，再反向匀加速直线运动，速度增大到 ，此时物体速度与传送带相同，之后将做匀速直线运动，直到返回达右端，故 D 错误。 故选 ABC。 10. 如图所示，半径为 R 的竖直光滑圆轨道的内侧底部静止着一个质量为 m 的光滑小球（可 视为质点），现给小球一个瞬时冲量 I 使其在瞬间得到一个水平初速度，重力加速度为 g，则 小球在圆桶中上升的高度（距离底部）可能为（　　） A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 等于 2R 【答案】BCD 【解析】 【详解】B．当小球最远运动到与圆心等高处时，速度为 0，则从最低点到与圆心等高点，由 动能定理得 在最低点，对小球由动量定理得 得 0v v< 0v 0 =v v v 0v v> v 2 22 I m g 2 22 I m g 2 22 I m g 2 0 1 2mgh mv= 0I mv= - 10 - 所以 B 正确； D．当小球运动到圆轨道的最高点时，小球在圆桶中上升的高度为 2R，所以 D 正确； AC．当小球运动到除最高点和与圆心等高点外的其他点时，则从最低点到与圆心等高点，由 动能定理得 得 所以 C 正确，A 错误。 故选 BCD。 11. 如图所示，A 是地球赤道上的物体，B 是近地空中的人造地球卫星，A 和 B 的质量相等， 均可视为质点，可以认为 A、B 到地心的距离相等，下列说法中正确的是（　　） A. A、B 做圆周运动的向心力相等 B. A 所受的万有引力远大于其做圆周运动的向心力 C. A 所受的万有引力等于其做圆周运动的向心力 D. B 所受的万有引力等于其做圆周运动的向心力 【答案】BD 【解析】 【详解】AD．设 A 和 B 质量为 m，对 A 由牛顿第二定律可得 对 B 由牛顿第二定律可得 的 2 22 Ih m g = 2 2 0 1 1 2 2mgh mv mv= − 2 2 2 2 22 2 2 I v Ih m g g m g = − < n2 MmG mg FR − = n2 MmG FR ′= - 11 - 即 A 错误，D 正确； BC．赤道上的物体 A 会随着地球自转，但是速度很小，所以赤道上物体做圆周运动的向心力 非常小，由 可知 A 所受的万有引力远大于其做圆周运动的向心力，B 正确，C 错误。 故选 BD。 12. 如图所示，真空中有 A、B 两个等量异种点电荷，O、M、N 是 AB 连线的垂线上的三个点， 且 AO＞OB，一带负电的试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线所示，下列判断中正 确的是（　　） A. O 点的电场强度方向沿 AB 连线向右 B. M 处的电势高于 N 处的电势 C. 此试探电荷在 M 处的动能小于在 N 处的动能 D. 此试探电荷在 M 处的加速度小于在 N 处的加速度 【答案】AC 【解析】 【详解】A．据带负电的试探电荷的运动轨迹，粒子受到的电场力指向轨迹弯曲的一侧即向左， 所以 O 点的电场强度方向沿 AB 连线向右，故 A 正确； B．B 带负电，M 点离负电荷 B 较近，则 M 点的电势较低，故 B 错误； C．由于 M 点电势较低，负电荷在 M 点所具有的电势能较大，由能量守恒可知，此试探电荷 在 M 处的动能小于在 N 处的动能，故 C 正确； D．因为 AO＞OB，根据等量异种点电荷电场线分布特点可知，EM 大于 EN，由牛顿第二定律 可知，此试探电荷在 M 处的加速度大于在 N 处的加速度，故 D 错误。 故选 AC。 n nF F′ > n2 MmG mg FR − = - 12 - 第Ⅱ卷（非选择题，共 52 分） 三、实验题（本题共 3 小题，其中 13 题 6 分，14 题 6 分，15 题 12 分，共 24 分） 13. 用如图 1 所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球 沿斜槽轨道 PQ 滑下后从 Q 点飞出，落在水平挡板 MN 上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢 球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此 重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 (1)关于这个实验，以下说法正确 是_____。 A．小球释放的初始位置越高越好 B．每次小球要从同一高度由静止释放 C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直 D．每次都要平衡摩擦力 (2)某同学在描绘平抛运动的轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图 2 所示。在曲线上取 A、B、C 三个点，测量得到 A、B、C 三点间竖直距离 y1=15.0cm，y2=25.0cm，水平距离 x1=x2=10.0cm， g 取 10m/s2，则物体平抛运动的初速度大小为_____m/s。 【答案】 (1). BC (2). 1.0 【解析】 【详解】(1)[1]AB．为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做 是平抛运动，所以斜槽轨道 不一定要光滑，但必须是水平的，同时要让小球总是从同一位置释放，但不是越高越好，这 样才能找到同一运动轨迹上的几个点，故 A 错误，B 正确； C．小球在竖直平面内做平抛运动，则实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直，故 C 正确； D．实验过程中不用平衡摩擦力，只要保证小球做平抛运动的初速度相同即可，故 D 错误。 故选 BC (2)[2]小球的水平距离相等，则小球从 A 到 B 的运动时间与从 B 到 C 的运动时间相等，在竖直 的 的 - 13 - 方向上，小球做自由落体运动，由 得 小球的初速度 14. 如图所示是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，实验中，通过改变橡皮筋的条数来改 变橡皮筋对小车做的功。 (1)下列做法正确的是_____； A．实验中不需要平衡小车所受阻力 B．释放小车后开启打点计时器 C．需要测量橡皮筋对小车做功的数值 D．每次都要从同一位置由静止释放小车 (2)若根据多次测量数据画出的 W－v 草图如图所示，根据图线形状可知对 W 与 v 的关系作出 的猜想肯定不正确的是_____ A． B． C． D． 【答案】 (1). D (2). AB 【解析】 【详解】(1)[1]A．为使小车受到的合力等于细线的拉力，实验中需要平衡阻力，故 A 错误； B．为充分利用纸带，应先开启打点计时器然后释放小车，故 B 错误； C．实验通过改变橡皮筋的条数改变对小车做的功，对小车做功可以用橡皮筋的条数表示，实 验不需要测量橡皮筋对小车做功的数值，故 C 错误； 2y gt∆ = 2 1 0.25 0.15s 0.1s10 y yyt g g −∆ −= = = = 0 0.10 m/s=1.0m/s0.1 xv t = = W v∝ 1W v ∝ 2W v∝ 3W v∝ - 14 - D．为使每根橡皮筋对小车做功相等，每次都要从同一位置由静止释放小车，故 D 正确。 故选 D (2)[2]根据图线形状可知，该函数是幂函数，可以写成 由于函数的曲线向上弯曲，所以 n＞1，对 W 与 v 的关系做出的猜想肯定不正确的是 A 和 B， C 和 D 是可能的 故选 AB。 15. 如图所示为用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置。 (1)供实验选择的重物有以下四个，应选择_____。 A．质量为 l0g 的砝码 B．质量为 200g 的木球 C．质量为 50g 的塑料球 D．质量为 200g 的铁圆柱 (2)质量 m=1kg 的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为 0.1s。那 么从打点计时器打下起点 O 到打下 C 点的过程中，物体重力势能的减少量 EP=_____J，此过 程中物体动能的增加量 Ek=_____J。（g=9.8 m/s2， 保留三位有效数字） (3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是_____。 A．重物的质量过大 B．重物的体积过小 C．电源的电压偏低 D．重物及纸带在下落 时受到阻力 nW v= - 15 - 【答案】 (1). D (2). 3.68 (3). 3.59 (4). D 【解析】 【详解】(1)[1] 为了减小阻力的影响，重物应选择质量大一些，体积小一些的，故选 D； (2)[2][3]从打点计时器打下起点 O 到打下 C 点的过程中，物体重力势能的减少量 C 点得速度 此过程中物体动能的增加量 Ek= (3)[4]实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是重物及纸带在下落时 受到阻力，故选 D。 四、计算题（本题共 3 小题，其中 16 题 8 分，17 题 8 分，18 题 12 分，共 28 分。解题过程中要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后 答案的不能得分） 16. 质量为 m 的子弹，以水平初速度 v0 射入放在光滑水平面上的质量为 5m 的木块，木块厚度 为 d。 (1)若将木块固定在水平面上，子弹进入木块 处停止，则木块对子弹 平均阻力多大？ (2)若将木块放在光滑的水平面上且可自由滑动，假设木块对子弹的平均阻力与木块固定时相 同，则子弹射入木块的深度 x 为多大？子弹与木块组成的系统转化为内能的机械能是多少？子 弹在木块内运动的时间是多少？ 【答案】(1) ；(2) ； ； 【解析】 【详解】(1)由动能定理，对子弹有 解得 的 p 3.68JOCE mgh= = 2.68m/s2 BD C xv T = = 21 3.59J2 Cmv = 2 d 2 0mv d 5 12 d 2 0 5 12 mv 0 5 6 d v 2 f 0 102 2 dF mv− = − - 16 - (2)子弹打入木块前后，对系统有 对系统由能量守恒有 解得 阻力做负功转化为的内能为 对木块 得 17. 2020 年 6 月 23 日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统最后一颗全球组网卫星， 北斗卫星导航系统比原计划提前半年完成。若已知地球质量为 M，某颗卫星的质量为 m0，轨 道半径为 r0，引力常量为 G，不考虑地球自转的影响。 (1)求该卫星的运动周期； (2)若取无穷远处引力势能为零，质量为 m 物体与地心距离为 r 时引力势能为 。 为使该卫星从半径较小的圆周轨道 r0，升高到半径较大的圆周轨道 r1，发动机至少要做多少功。 【答案】(1) ；(2) 【解析】 【详解】(1)万有引力充当向心力，有 得 2 0 f mvF d = 0 ( 5 )mv m m v= + ( )2 2 f 0 1 1 52 2F x mv m m v= − + 5 12x d= 2 f 0 5 12E F x mQ v= ∆ = =内 fF t Mv= f 0 5 6 Mv dt F v = = p GMmE r = − 0 02π rT r GM = 0 0 0 12 2 GMm GMmW r r = − 2 0 0 02 2 0 4πMmG m rr T = - 17 - (2)由动能定理，有 其中 万有引力充当向心力，有 由以上各式可得 18. 用一条长为 0.4m 绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球的质量为 8.0 ×10−2kg，所带电荷量为 +3.0 ×10−8C，现加一水平方向的匀强电场，小球在 B 点处于平衡状态，此时绝缘绳与竖直线 成 37° 夹角。不计空气阻力，绳的长度不变， sin37° = 0.6 ， cos37° = 0.8 ， 重力加速度取 10m/s2。 (1)求电场强度的大小。 (2)若将小球拉到与 O 点等高的 A 处由静止释放，求小球摆动过程中的最大动能。 (3)若将小球拉到与 O 点等高的 A 点，给小球一个竖直向下的速度可使小球绕 O 点完成圆周 运动，求此速度的最小值。 0 02π rT r GM = 2 2 0 1 0 0 1 1 2 2W W m v m v+ = −引 0 0 0 1 GMm GMmW r r  = − − −   引 2 0 0 02 0 0 Mm vG mr r = 2 0 1 02 1 1 Mm vG mr r = 0 0 0 12 2 GMm GMmW r r = − - 18 - 【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)小球平衡时，有 所以 解得： 电场力与重力的合力为 (2)球在 处动能最大，从 到 有 解得： (3)在 处有： 到 有： 得 1N 0.16J 21m/s tan37 qE mg ° = tan37 0.6NqE mg= ° = 7tan37 2 10 V/mmgE q °= = × 1Ncos37 mgF = =° B A B ( )cos37 1 sin37 0kBmgL qEL E− ° =° − − 0.16Jkm kBE E= = C 2 CmvF L = A C ( ) 2 21 1sin37 2 2 ACF L L mv mv− °+ = − 21m/sAv = - 19 -