【物理】河南省商丘市2019-2020学年高一下学期期末联考试题 （解析版)

【物理】河南省商丘市2019-2020学年高一下学期期末联考试题 （解析版)

河南省商丘市2019-2020学年高一下学期期末联考试题 本卷命题范围:必修2，选修3-1第一章前6节。‎ 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）‎ ‎1.2020年5月7日，出现超级月亮景观，科学定义而言，叫做近地点满月更为准确如图所示，月球的绕地运动轨道实际上是一个椭圆，地球位于椭圆一个焦点上，则 A.月球运动到远地点时的速度最大 B.月球运动到近地点时的加速度最大 C.月球由近地点向远地点运动的过程，月球的机械能减小 D.月球由远地点向近地点运动的过程，地球对月球的万有引力做负功 ‎2.2020年5月23消息，巴西滑板少年圭·库里，在半管上完成了空中转体1080°的壮举，创下新的世界纪录.滑板运动可以简化为如图所示的模型，半球形碗固定在水平面上，物块（可看做质点）以某一竖直向下的初速度从碗口左边缘向下滑，物块与碗壁间的动摩擦因数是变化的，因摩擦作用，物块下滑过程中速率不变，则 A.物块下滑的过程中加速度不变 B.物块下滑的过程所受摩擦力大小不变 C.物块下滑过程中所受合外力方向始终指向圆心 D.物块滑到最低点时对碗壁的压力等于物块的重力 ‎3.将跳远运动员起跳落地的过程看成斜抛运动，若一运动员（可看做质点）跳远水平距离可达8.16m，最高可达2.04m，设他离开地面时的速度方向与水平面的夹角为α，不计空气阻力，则正切值tanα等于 A. B. C.1 D.2‎ ‎4.如图所示，实线为匀强电场E的电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线的电势差相等，一个正电荷（重力不计）在等势线3上时具有动能50J，它运动到等势线1上时，速度恰好为零，令2=0，那么当该电荷的动能为12J时，其电势能为 A.13J B.25J C.38J D.44J ‎5.有一条渡船匀速横渡一条河宽为210m河流，小船在静水中的速度为3m/s，水流速度为4m/s，则 A.小船可能垂直河岸到达正对岸 B.小船渡河的时间可能小于70s C.小船以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为350m D.小船以最短位移渡河时，位移大小为280m ‎6.滑雪是冬奥会的比赛项目之一如图所示，整个滑雪轨道在同一竖直平面内，倾斜直轨道AB与水平长直轨道BC平滑衔接，若质量为m的运动员从高处的A点滑到C点，在A、C两点时的速度大小均为v，已知运动员与轨道的动摩擦因数相同，AB与BC长度相等，空气阻力不计，重力加速度为g，则运动员从A到C的运动过程中 A.运动员的动能始终保持不变 B.运动员在AB过程与BC过程中克服摩擦力做的功一定相等 C.运动员所受合外力做功为零 D.运动员的机械能先增大后减小 ‎7.在一条平直的公路上，额定功率为50kW、质量为1.0×104kg的汽车以恒定加速度a=0.5m/s2匀加速启动，已知汽车启动过程中所受阻力恒为车重的0.05倍，g取10m/s2，则 A.汽车匀加速运动过程中牵引力大小为2.0×104N B.汽车匀加速运动过程中达到的最大速度大小为5m/s C.汽车匀加速时间为8s D.汽车匀加速运动通过的位移大小为30m ‎8.在坐标原点O点和x轴上的A点分别放两个点电荷q1和q2，x轴上电势随x而变化的关系如图所示，x轴上的B点对应图线的斜率为0，则 A.q1为正电荷，q2为负电荷 B.q2的电荷量大小比q1的电荷量大 C.两个点电荷在x轴上产生的场强大小相等的点只有一个 D.B点的电场强度为0‎ ‎9.天文观测已经证实，三星系统是常见的，甚至在已知的大质量恒星群中占主导地位.如图所示，质量均为M的P、O、S三颗星位于同一直线上、S两颗星围绕中央星O在同一半径为R的圆轨道上做匀速圆周运动.已知万有引力常量为G，忽略其他星体对它们的引力作用.则 A.P星和S星的角速度相同 B.P星和S星的线速度相同 C.P、O、S三颗星所受合外力大小相等 D.P星的周期为 ‎10.如图所示，光滑绝缘的四分之三圆环竖直放置，甲、乙、丙为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球已知小球丙位于圆环最高点，甲、丙连线与竖直方向成60°角，乙、丙连线与竖直方向成30°角，三个小球均处于静止状态且甲、乙与圆环间无作用力.下列说法正确的是 A.甲、乙、丙小球带同种电荷 B.甲、乙小球带同种电荷，乙、丙小球带异种电荷 C.甲、乙小球的电荷量比值为 D.甲、乙小球的电荷量比值为 ‎11.如图所示，现有一根不可伸长的轻质细绳绳长L=0.5m.绳的一端固定于O点，另一端系着质量m=1kg的可视为质点的小球，O点距地面竖直距离为1m，如果使小球绕竖直轴O0′在水平面内做圆周运动，当细线承受的拉力恰为12.5N时线断裂（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）.则 A.当细线承受的拉力恰为最大时，线与水平方向夹角为37°‎ B.当细线承受的拉力恰为最大时，小球的角速度为5rad/s C.线断裂后，小球做平抛运动的初速度大小为1.5m/s D.线断裂后，小球落地点与悬点的水平距离为m ‎12.如图所示，O为正六边形 ABCDMN的中心，空间有一方向与正六边形平面平行的匀强电场.已知正六边形边长为L=m，A、C、M三点的电势分别为A=1V、C=2V、M=3V，则 A.AM连线的中点的电势为1.5V B.电场强度的方向M指向A C.MO两点间的电势差2V D.电场强度的大小为V/m 二、实验题（本题共2小题，共10分）‎ ‎13.（5分）某学习小组在“探究功与速度变化的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置.‎ ‎（1）按如图所示将实验仪器安装好，同时平衡____________，确定方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做____________运动.‎ ‎（2）当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0.当用4条、6条、8条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次第4次…实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0……，每次实验中山静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出.关于该实验，下列说法正确的是____________.‎ A.实验中使用的若干条橡皮筋的原长可以不相等 B.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出 C.根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 D.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W-vm、W-、W-、W2-vm，W3-vm……的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系 ‎（3）图乙给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量橡皮筋做功后小车获得的最大速度，应选用纸带的____________部分进行测量（根据图乙所示的纸带用字母表示）.‎ ‎14.（5分）某同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验回答下列问题.‎ ‎（1）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，带上O点是打点计时器打下的第一个点，A、B、C、D、E是连续打出的五个点（O和A之间还有一些点），它们到O点的距离如图乙所示.图中x1=9.51cm、x2（未知）、x3=15.71cm、x4=1.41cm、x5=23.47cm.重物下落的加速度大小为a=__________m/s2.‎ ‎（2）若当地重力加速度大小g=9.80m/s2，根据以上数据可知，打点计时器打下计数点D时物体的速度为vD，则=__________m2/s2；重物由O点运动到D点的过程中下落的距离为h，则ghD=____________m2/s2（计算结果均保留三位有效数字）‎ ‎（3）若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，描绘v2-h图象如图丙所示若选取的重物质量较大而密度不是很大，所受空气阻力会随重物的速度增大而明显增大，则v2-h图象可能是A、B、C中的___________.‎ 三、计算题（本题共4小题，共42分作答时应写出必要的文字说明、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，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎15.（8分）2020年5月12日消息，清华大学主导的空间天文项目“极光计划”的最新成果，发现脉冲星新天体物理现象，清华项目成果登上《白然·天文》假设在半径为R的某新天体上发射了一颗该天体的卫星，已知万有引力常量为G.‎ ‎（1）若卫星贴近该天体表面做匀速圆周运动的周期为T0，求该天体的平均密度ρ；‎ ‎（2）若卫星距该天体表面一定高度，测得在该处做圆周运动的周期为T，求该卫星距天体表面的高度h.‎ ‎16.（10分）如图所示，竖直平面内存在与水平方向夹角为37°的匀强电场.长为L的绝缘细线一端固定在O点，另一端系有质量为m、电荷量为q的带电小球，细线水平且小球静止在电场中.已知重力加速度为g，空气阻力不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8.‎ ‎（1）求小球的带电性质及匀强电场的电场强度E；‎ ‎（2）调节电场强度的大小和方向，仍保持小球在如图所示位置静止，求电场强度的最小值；‎ ‎（3）若将（2）中的电场方向变为水平向左，场强大小增大为原来的倍，求小球运动到O点正下方的速 度大小.‎ ‎17.（12分）如图所示，粗糙绝缘的水平轨道AB与光滑绝缘的半圆形轨道BD在B点平滑连接，D点是半圆形轨道的最高点，空间中只在BD左侧区域内存在匀强电场，电场强度大小E=240V/m.现有一个带电量q=+1×10-3C、质量m=0.01kg的物块（可视为质点）以v0=10m/s的速度向右经过距B点L=2m的P点，当电场方向如图水平向左时，物块恰好能到达B点，重力加速度大小为g=10m/s2，求:‎ ‎（1）物块和水平轨道AB的动摩擦因数；‎ ‎（2）若只将电场反向，大小不变，物块仍向右以速度v0经过P点，为使物块在经过半圆轨道时中途不脱离轨道，则轨道半径的大小应满足什么条件.‎ ‎18.（12分）如图所示，两轴心间距为s的水平传送带A、B两端均与光滑水平面平滑连接.一轻弹簧放在右边水平面上，弹簧右端与竖直墙壁相连.用质量为m的物块压缩弹簧，当弹簧被压缩至O点时由静止释放物块，物块刚好能滑到静止传送带的A端.已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g.现让传送带沿逆时针匀速转动，仍用物块将弹簧压缩至O点，由静止释放物块，物块被弹簧弹开，并滑上传送带，求:‎ ‎（1）传送带的速度至少多大可以使传送带一直对物块做正功；‎ ‎（2）第（1）问中传送带的电机因传送物块额外消耗的电能至少为多少?‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.B 由开普勒第二定律，月球运动到远地点时的速度最小，选项A错误；依牛顿第二定律和万有引力定律，月球运动到近地点时所受引力最大，加速度最大，选项B正确；月球绕地球运动过程仅受地球的万有引力，机械能守恒，选项C错误；月球由远地点向近地点运动的过程中二者间距缩短，地球对月球的万有引力做正功，选项D错误。‎ ‎2.C 物块在下滑过程中速率不变，可看做匀速圆周运动，根据:，可知加速度大小不变，方向时刻在变选项A错误；设支持力FN与竖直方向的夹角为θ，则摩擦力f=mg·sinθ，在下滑过程中，由于角度变小，故sinθ变小，则f变小，选项B错误；物块做匀速圆周运动合外力完全提供向心力，故方向始终指向圆心选项C正确；在最低点时:FN-mg=m，依题意，有速度，则支持力不等于重力，根据牛顿第三定律，压力等于支持力，所以压力不等于重力，选项D错误.‎ ‎3.C 从起点A到最高点B可看做平抛运动的逆过程如答图所示，平抛运动的位移方向与水平方向夹角的正切值为tanβ=0.5，速度方向与水平方向夹角的正切值为tanα=2tanβ=1，只有选项C正确.‎ ‎4.A 由题意知，正电荷在等势面3上时具有动能50J，在等势面1上时动能为零，动能的减小量为50J由于相邻等势面间的电势差相等，电荷经过相邻等势面时电场力做功相等，动能减小量相等，则电荷经过2等势面时的动能为25J，又2=0，所以电荷的动能与电势能的总量为25J，根据能量守恒定律得到，动能为12J时它的电势能为13J.只有选项A正确.‎ ‎5.D 因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形定则求合速度不可能垂直河岸，小船不可能垂直河岸到达正对岸，选项A错误；当船在静水中的速度垂直河岸渡河时时间最短，最短时间70s，选项B错误；船以最短时间70s渡河时沿河岸的位移x=vstmin=4×70m=280m，选项C错误；如图所示，由三角形的相似得最短位移为×210m=280m，选项D正确.‎ ‎6.C 由题意知，在运动员从B运动到C的过程中，由于摩擦力做负功，动能在减少，选项A错误；设AB斜面倾角为θ，则AB段克服摩擦力做功为，BC段克服摩擦力做功为 ‎，因为，故B错误；从A到C根据动能定理mgh-Wf=0，可得C正确；AC过程中除重力外，还有摩擦力做负功，故机械能一直减小，D错误.‎ ‎7.B 根据牛顿第二定律可知:F-Ff=ma，解得牵引力:F=Ff+ma=0.05×1.0×104×10N+1.0×104×0.5N=1.0×104N，选项A错误；汽车匀加速运动过程中达到的最大速度为:m/s=5m/s，选项B正确；汽车加速时间为:s=10s，选项C错误；汽车匀加速运动通过的位移大小为:=25m，选项D错误.‎ ‎8.D 由图象可知，O点放置的点电荷q1为负电荷A点放置的点电荷q2为正电荷，且q1的电荷量大小比q2的电荷量大，选项A、B错误；两个点电荷在x轴上产生的场强大小相等的点有两个，OA之间有一个，场强等大同向，A点右侧有一个，场强等大反向选项C错误；图象的斜率表示场强，B点的电场强度为0，选项D正确.‎ ‎9.AD S星所受合外力为O、P对S星的万有引力的合力，，P星所受合外力与之大小相等，方向相反，而O星所受合外力大小为0，选项C错误；由，解得，则D正确；由于P、S位于同一轨道上，P、S的角速度相同，由v=ωR可知，P、S两星的线速度大小相同，但方向相反，故选项B错误，A正确.‎ ‎10.BD 对丙小球受力分析可得，甲、乙小球必须带同种电荷丙小球才能平衡.对乙小球受力分析可得，乙丙小球带异种电荷，乙小球才能平衡，故选项A错误，B正确；丙小球受力分析，将力正交分解后可得，又r甲丙：r乙丙=1:，解得q甲：q乙=:9，故选项C错误，D正确.‎ ‎11.BC 当细线承受的拉力恰为最大时，对小球受力分析，如图所示，竖直方向 FTcosθ=mg，得:θ=37°，线与水平方向夹角为53°，选项A错误；向心力F向=mgtan=37°=mω2Lsin37°，解得:ω=5rad/s，选项B正确；线断裂后，小球做平抛运动，则其平抛运动的初速度为:v0= ωLsin37°=1.5m/s，选项C正确；竖直方向:y=h-Lcos37°=，水平方向:，0.6m.选项D错误.‎ ‎12.BD 如图所示，在匀强电场中AM连线的中点G的电势，选项A错误；直线COGN为等势线，在匀强电场中等势线相互平行，电场与等势线相互垂直，且由电势高的等势线指向电势低的等势线，可知直线AB、直线DM分别为等势线，直线DB、直线MA分别为电场线，可知电场强度的方向由M指向A（或由D指向B），选项B正确；MO两点间的电势差UMO=M-O=1V，选项C错误；沿电场方向的距离d=L=0.3m，电场强度V/m，选项D正确.‎ ‎13.（1）摩擦力（1分）匀速直线（1分）‎ ‎（2）BD（2分）‎ ‎（3）GJ（1分）‎ 解析:（1）将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡.确定方法是轻推小车:由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动.‎ ‎（2）实验中应选取相同的橡皮筋，选项A错误；小车应从同一位置由静止释放，选项B正确；本实验的的是探究橡皮筋做的功与物体获得速度的关系.这个速度是指橡皮筋做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，选项C错误；数据分析时，应作出不同的图象探究功与速度变化的关系，选项D正确.‎ ‎（3）使橡皮筋的弹性势能全部转化为小车的动能后，小车做匀速运动，纸带GJ符合要求.‎ ‎14.（1）9.75（1分）‎ ‎（2）1.88（1分）1.90（1分）‎ ‎（3）C（2分）‎ 解析:（1）根据逐差法，利用纸带求解加速度，打点计时器所用电源的频率为50Hz，打点计时器打点周期T=0.02s，.‎ ‎（2）重物做匀加速直线运动，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打第D个标记点的瞬时速度为:；则，从打下计数点O到打下计数点D的过程中，ghD=9.80×19.41×10-2J=1.90m2/s2.‎ ‎（3）空气阻力随重物的速度增大而明显增大，下落相同的高度△h时，阻力做功逐渐增大，动能增加量减小，速度平方的增加量减小，故C正确.‎ ‎15.解:设卫星的质量为m，天体的质量为M.‎ ‎（1）卫星在天体表面运行时有（1分）‎ 得 （1分）‎ 星球的体积，故天体的密度 （2分）‎ ‎（2）若卫星在距天体表面高为h处运行，则r=R+h 有（1分）‎ 得 （1分）‎ 联立第（1）结果可得（2分（其他方法合理均可得分）‎ ‎16.解:（1）受力分析如图所示，小球受静电力方向与电场方向相同,故小球带正电（1分）‎ 由平衡条件可得 qEsin37°=mg（1分）‎ 解得（1分）‎ ‎（2）当电场竖直向上时，电场强度最小，则有 qE1=mg（1分）‎ 解得（1分）‎ ‎（3）当电场方向变为水平向左，大小变为，如图所示，则电场力和重力形成的合力方向与水平方向间的夹角为，则θ=37°（1分）‎ 设小球运动到O点正下方的速度大小为v，则由动能定理可得 ‎ （2）‎ ‎（2分）‎ ‎（其他方法合理均可得分）‎ ‎17.解:（1）当电场方向水平向左时，物块到B点速度恰好为0，从P点到B点由动能定理:‎ ‎（2分）‎ 代入数据得物块和水平轨道AB的动摩擦因数μ=0.1（2分）‎ ‎（2）若只将电场方向反向，物块受到向右的电场力，分为两种情况:‎ 若物块刚好能通过半圆形轨道最高点D，设经过D点时速率vD，‎ 由向心力公式 （1分）‎ 物块从P点运动到D点过程中由动能定理:‎ ‎ （2分）‎ 代入数据得R1=3.84m（1分）‎ 若物块恰好滑至圆弧处速度为0，则物块也不脱离轨道，由动能定理:‎ ‎ （2分）‎ 代入数据得R2=9.6m（1分）‎ 综上，R的取值范围R≤3.84m或R≥9.6m（1分）‎ ‎18.解:（1）由能量守恒可知Ep=μmgs（1分）‎ 物块在传送带上时传送带一直对物块做正功，则物块一直处于加速状态设物块到传送带左端时速度为v，根据功能关系有 ‎ （1分）‎ 解得（1分）‎ 即传送带的速度至少为（1分）‎ ‎（2）设物块滑上传送带时的初速度为v0，则（1分）‎ 解得（1分）‎ 物块在传送带上运动的加速度a=μg（1分）‎ 在传送带上运动的时间（1分）‎ 物块与传送带间产生的热量为Q=μmg（v1t-s）（1分）‎ 传送带速度取最小值v1=v（1分）‎ 传送带电动机因物块额外消耗的电能最少，所以有 ‎ （1分）‎ 解得（1分）‎