2018-2019学年北京市东城区高一下学期期末考试物理试卷（解析版）

2018-2019学年北京市东城区高一下学期期末考试物理试卷（解析版）

北京市东城区2018～2019学年度第二学期期末统一检测 一、单项选择题 ‎1.下列物理量中属于标量的是 A. 位移 B. 功 C. 线速度 D. 向心加速度 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】位移、线速度、向心加速度都是即有大小又有方向的，它们都是矢量；只有功是只有大小，没有方向的物理量，它是标量，故选项B正确，A、C、D错误。‎ ‎2.两个质点之间万有引力的大小为F，如果将这两个质点之间的距离变为原来的2倍，那么它们之间万有引力的大小变为（　　）‎ A. ‎2F B. ‎4F C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据万有引力定律公式进行判断即可。‎ ‎【详解】根据万有引力定律公式得将这两个质点之间的距离变为原来的2倍，则万有引力的大小变为原来的．故ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎3.将人造地球卫星环绕地球的运动视为圆周运动，比较在不同轨道上运行的人造卫星，轨道半径越大的卫星，其 A. 速度越小，周期越短 B. 速度越大，周期越短 C. 速度越小，周期越长 D. 速度越大，周期越长 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】人造地球卫星在绕地球做圆周运动时地球对卫星的引力提供圆周运动的向心力，则有, 解得，，显然轨道半径 越大，卫星运动的周期越大；轨道半径越大，线速度越小，故选项C正确，A、B、D错误。‎ ‎4.如图所示，在匀速转动的水平圆盘边缘处轻放一个小物块，小物块随着圆盘做匀速圆周运动，对小物块之后情况说法正确的是 ‎ A. 小物块仅受到重力和支持力的作用 B. 小物块受到重力、支持力和向心力的作用 C. 小物块受到的摩擦力产生了向心加速度 D. 小物块受到的摩擦力一定指向圆盘外侧 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】小物块受到重力、支持力和静摩擦力三个力，向心力由静摩擦力提供，方向始终是指向圆盘中心，故选项C正确，A、B、D错误；‎ ‎5.让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同的初速度运动，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，小钢珠的运动轨迹不同，图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，下列说法正确的是 A. 磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹如图中c所示 B. 磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹如图中b所示 C. 通过这个实验可以研究曲线运动的速度方向 D. 通过这个实验可以探究物体做曲线运动的条件 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、磁体对小钢珠有相互吸引力，当磁铁放在位置时，即在钢珠的正前方，所以钢珠所受的合力与运动的方向在一条直线上，所以其运动轨迹为直线，故应是，故选项A错误； ‎ B、当磁铁放在位置时，小钢珠运动过程中有受到磁体的吸引，小钢珠逐渐接近磁体，其轨迹在曲线的切线方向与受力的方向之间，所以其的运动轨迹是，故选项B错误；‎ CD ‎、实验表明，当物体所受合外力的方向跟物体的运动方向不在同一直线上时，物体做曲线运动，即通过这个实验可以探究物体做曲线运动的条件，故选项D正确，C错误。‎ ‎6.某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，运动员的速率不断增大，下列说法正确的是 A. 沿AB下滑过程中机械能变化量等于重力做的功 B. 沿AB下滑过程中动能变化量等于合外力做的功 C. 沿AB下滑过程中运动员受到的摩擦力大小不变 D. 滑到B点时运动员受到的支持力与其所受重力大小相等 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、运动员下滑过程中受到重力、滑道的支持力与滑动摩擦力，重力做正功，滑动摩擦力做负功，滑道的支持力不做功，根据功能关系可得沿下滑过程中机械能变化量等于滑动摩擦力做的功；根据动能定理可知沿下滑过程中动能变化量等于合外力做的功，故选项B正确，A错误；‎ C、运动员从到的过程中，滑道与水平方向之间的夹角逐渐减小，则重力沿斜面向下的分力逐渐减小，运动员的速率不断增大，则有重力沿斜面向下的分力大于运动员受到的摩擦力，所以滑动摩擦力也逐渐减小，故选项C错误；‎ D、在点，根据牛顿第二定律可得，则有滑到点时运动员受到的支持力大于其所受重力大小，故选项D错误。‎ ‎7.在地面上方某点将一小球以一定的初速度沿水平方向抛出，不计空气阻力，则小球在随后的运动过程中 A. 速度和加速度都在不断变化 B. 速度与竖直方向的夹角不变 C. 位移与竖直方向夹角不变 D. 在相等的时间间隔内，速度的变化量相等 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、平抛运动的物体其加速度恒定不变，速度方向时刻变化，故选项A错误；‎ B、由于竖直分速度一直增大，而水平分速度不变，故合速度的方向由水平逐渐变为接近竖直，故与竖直方向夹角越来越小，故选项B错误；‎ C、设位移与竖直方向的夹角，则有，随时间增大，减小，故位移与竖直方向的夹角减小，故选项C错误； ‎ D、平抛运动的加速度不变，做匀变速直线运动，由知，在相等时间内速度变化量大小相等，方向相同，均为竖直向下，故选项D正确；‎ ‎8.如图所示，用大小为12N，沿水平方向的恒力F作用在质量为‎2kg的木箱上，使木箱在水平地面上沿直线运动，已知木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.50，g取‎10m/s2，当木箱从静止开始运动了‎12m时 A. 力F做的功W1= 120J B. 重力做的功W2= 240J C. 克服摩擦力做的功W3=120J D. 合力做的功W合= 0‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据做功公式可得力做的功，故选项A错误；‎ B、在重力方向上没有位移，重力不做功，故选项B错误；‎ C、根据做功公式可得摩擦力做的功，所以克服摩擦力做的功120J，故选项C正确；‎ D、合力做的功合，故选项D错误。‎ ‎9.从距地面高度为H处，将质量为m的铅球无初速释放，铅球落入沙坑后，在沙坑中下落的距离为h，重力加速度用g表示，不计空气阻力，则 A. 从释放到铅球落入沙坑的全过程机械能守恒 B. 铅球刚要落入沙坑时的动能为mgh C. 沙坑中的沙子对铅球的平均阻力的大小为 D. 沙坑中的沙子对铅球做的功为―mg(H+h)‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、释放到铅球落入沙坑的全过程中，重力做正功，沙坑中的沙子对铅球做负功，所以从释放到铅球落入沙坑的全过程铅球的机械能不守恒，故选项A错误；‎ B、从释放到铅球刚要落入沙坑时，根据动能定理可得，解得铅球刚要落入沙坑时的动能为，故选项B错误；‎ C、对全过程运用动能定理得，则小球在沙坑中受到的平均阻力为，故选项C错误。‎ D、小球下落全过程中，根据动能定理可得，沙坑中的沙子对铅球做的功为，故选项D正确；‎ ‎10.如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则：‎ A. 卫星在P点的加速度比在Q点的加速度小 B. 卫星在同步轨道Ⅱ上的机械能比在椭圆轨道Ⅰ上的机械能大 C. 在椭圆轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度小于在Q点的速度 D. 卫星在Q点通过减速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据牛顿第二定律得，解得，由于卫星在点轨道半径比在点的轨道半径小，即，所以知卫星在点的加速度比在点的加速度大，故选项A错误；‎ BD、卫星从椭圆轨道Ⅰ进入同步轨道Ⅱ需要在点需加速，使万有引力小于所需向心力，做离心运动，所以卫星在同步轨道Ⅱ上的机械能比在椭圆轨道Ⅰ上的机械能大，故选项B正确，D错误；‎ C、在椭圆轨道Ⅰ上，根据动能定理得从到的过程，万有引力做正功，则动能增大，所以的速度大于点的速度，故选项C错误；‎ ‎11.一根弹簧的弹力F-伸长量（位移）x图象如图所示，当弹簧的伸长量块由‎3.0cm变到‎6.0cm的过程中 A. 弹力所做的功是0.45J，弹性势能减少了0.45J B. 弹力所做的功是0.6J，弹性势能减少了0.6J C. 弹力所做的功是-0.45J，弹性势能增加了0.45J D. 弹力所做的功是-45J，弹性势能增加了45J ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当弹簧的伸长量块由‎3.0cm变到‎6.0cm的过程中，弹簧的弹力做负功，根据平均值法可得弹簧的弹力做功为，所以弹簧的弹性势能增加了，故选项C正确，A、B、D错误；‎ ‎12.某质点在xoy平面上运动，其沿x轴和y轴上的分运动的速度随时间变化的关系均可用图表示（两分运动图像坐标轴的分度可能不同）。则 A. 此质点一定做直线运动 B. 此质点一定做曲线运动 C. 此质点的轨迹不可能是圆周 D. 此质点的轨迹可能与平抛运动物体的轨迹相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由图知质点在轴方向做初速度不为零的匀加速直线运动，加速度恒定，在轴方向做初速度不为零的匀加速直线运动，加速度恒定，则有质点的合加速度恒定；由于两分运动图像坐标轴的分度可能不同，也可能相同，合加速度方向与合速度方向之间的夹角大于或等于小于，而平抛运动的物体加速度和初速度的夹角为，所以质点可能做匀加速直线运动，也可能做匀变速曲线运动但此质点的轨迹一定与平抛运动物体的轨迹不相同，圆周运动的物体合外力是变力而不是恒力，因此一定不做圆周运动，故选项C正确，A、B、D错误。‎ 二、实验题 ‎13.如图所示的实验装置，可用来研究平抛物体的运动。‎ ‎（1）关于实验过程中的一些做法，以下合理的有______；‎ A．安装斜槽轨道，使其末段保持水平 B．调整木板，使之与小球下落的竖直面平行 C．每次小球应从同一位置由静止释放 D．用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹 ‎（2）某同学实验操作时发现，将小钢球轻轻放在斜槽末端时，小球能自动滚下。他应该如何调整：__________________________________；‎ ‎（3）以抛出点为坐标原点O，利用水平位移x和竖直位移y的多组数据做出小球的运动轨迹图，如右图所示。在图线上取一点P，其坐标如图所示。则小球从O运动到P的时间t=_______s；小球初速度的大小v0=_________m/s（重力加速度g取‎10m/s2）。‎ ‎【答案】 (1). （1）ABC (2). （2）调节斜槽末段水平 (3). （3）0.3 (4). 1‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)A、为了保证小球离开斜槽后做平抛运动，安装斜槽轨道时，使其末端保持水平，故选项A正确；‎ B、为准确方便确定小球运动轨迹，应调整木板，使之与小球下落的竖直面平行，故选项B正确；‎ C、为保证小球做平抛运动的初速度相等，每次小球应从斜槽的同一位置由静止释放，故选项C正确；‎ D、用平滑的曲线连接描绘的点得到小球的运动轨迹，故选项D错误；‎ ‎(2) 小球能自动滚下说明斜槽末端不水平，应该调整：调节斜槽末端水平，保证小球做平抛运动；‎ ‎(3)根据，解得小球从O运动到P的时间 ‎ 水平方向则有，解得小球初速度的大小 ‎14.我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。‎ ‎（1） 当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，塔轮边缘处的__________相等（选填“线速度”或“角速度”）；‎ ‎（2）探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将 质量相同的小球分别放在挡板__________和挡板__________处（选填“A”或“B”或“C”）。‎ ‎【答案】 (1). （1）线速度 (2). （2）A (3). C ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1) 当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，它们是皮带传动，塔轮边缘处的线速度相等；‎ ‎(2) 探究向心力和角速度的关系时，利用控制变量法，根据可知控制质量相同和半径相同，所以将质量相同的小球分别放在挡板和挡板处；‎ ‎15.利用如图所示的装置可验证机械能守恒定律：用轻质细绳的一端与一个质量为m（已知）的小球相连，另一端系在力传感器的挂钩上，整个装置位于竖直面内，将细绳拉离竖直方向一定角度，将小球由静止释放，与传感器相连的计算机记录的绳的拉力F随时间t变化的图线如图所示，读出图中A点的值为F1，图中B点的值为F2。‎ ‎（1）要利用小球从A到B的运动过程验证机械能守恒定律只需要再测量一个量的数值，这个量是___________________ ；‎ ‎（2）小球从A到B的过程中，重力势能改变量的大小为_______________；动能改变量的大小为_____________（请用“F‎1”‎、“F‎2”‎、重力加速度g及第（1）问中需要再测量的那个量的符号表示）。‎ ‎【答案】 (1). （1）悬点到球心的距离L (2). （2） (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)(2)小球在最低点时，绳子拉力最大，则由牛顿第二定律可得，解得，小球从到的过程中，动能改变量的大小为；小球在最高点时，绳子的拉力最小，则有，即，小球摆到最高点时与最低点的高度差，小球从到的过程中，重力势能改变量的大小为；若小球从到的运动过程机械能守恒定律则有，验证机械能守恒定律成立的表达式为，由于小球的质量已知，和通过力传感器可以读出，所以要利用小球从到的运动过程验证机械能守恒定律只需要再测量一个量的数值，这个量是悬点到球心的距离。‎ 三、计算题 ‎16.一辆质量为m的汽车通过一座拱桥，拱桥桥面的侧视图可视为半径为R的圆弧的一部分，重力加速度用g表示，汽车可视为质点。‎ ‎（1）求汽车以大小为v的速度通过桥顶（桥的最高点）时汽车受到的支持力的大小FN；‎ ‎（2）要保证汽车不脱离桥面，汽车的速度不得超过多大？‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)对汽车,根据牛顿第二定律可得：‎ 解得：‎ ‎(2)在当汽车受到的支持力时，汽车刚好要脱离桥面，此时有： ‎ 解得：‎ 要保证汽车不脱离桥面，汽车的速度不得超过 ‎17.如图所示，小物体沿光滑弧形轨道从高为h处由静止下滑，它在水平粗糙轨道上滑行的最远距离为s，重力加速度用g表示，小物体可视为质点，求：‎ ‎（1）求小物体刚刚滑到弧形轨道底端时的速度大小v；‎ ‎（2）水平轨道与物体间的动摩擦因数均为μ。‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)小物体沿弧形轨道下滑的过程，根据机械能守恒定律可得： ‎ 解得小物体刚滑到弧形轨道底端时的速度大小：‎ ‎(2)对小物体从开始下滑直到最终停下的过程，根据动能定理则有： ‎ 解得水平轨道与物体间的动摩擦因数：‎ ‎18.请用“牛顿第二定律”推导“动能定理”。（要说明推导过程中所出现的各物理量的含义）‎ ‎【答案】证明过程见解析；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：设某物体质量为，在与运动方向相同的恒力的作用下发生了一段位移，速度由增大到 这个过程中力做的功为 根据牛顿第二定律则有：；‎ 由运动学公式可得：‎ 将和分别代入，就得到：‎ ‎19.设地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G。将地球视为半径为R、质量分布均匀的球体，不考虑空气的影响。若把一质量为m的物体放在地球表面的不同位置，由于地球自转，它对地面的压力会有所不同。‎ ‎（1）若把物体放在北极地表，求该物体对地表压力的大小F1；‎ ‎（2）若把物体放在赤道的地表，求该物体对地表压力的大小F2；‎ ‎（3）假设要发射一颗卫星，要求卫星定位于第（2）问所述物体的上方，且与物体间距离始终不变，请说明该卫星的轨道特点并求出卫星距地面的高度h。‎ ‎【答案】（1） （2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1) 物体放在北极的地表，根据万有引力等于重力可得： ‎ 物体相对地心是静止的则有：，因此有：‎ ‎(2)放在赤道表面的物体相对地心做圆周运动，根据牛顿第二定律：‎ 解得： ‎ ‎(3)为满足题目要求，该卫星的轨道平面必须在赤道平面内，且做圆周运动的周期等于地球自转周期 ‎ 以卫星为研究对象，根据牛顿第二定律： ‎ 解得卫星距地面的高度为：‎ ‎20.如图甲所示，在高为h的山坡上，发射一颗质量为m的炮弹。炮弹离开炮膛时的初速度大小为v0，方向与水平方向夹角为θ。重力加速度用g表示。‎ ‎（1）a. 请将初速度v0沿水平方向和竖直方向正交分解，求出水平分量v0x和竖直分量v0y；‎ b. 在不考虑炮弹在飞行过程中受到空气阻力的情况下，求炮弹从发射直至达到最高点的过程中通过的水平位移x；‎ ‎（2）实际情况中炮弹在飞行中受到的阻力对炮弹的运动影响很大，假设炮弹所受阻力的大小f满足f=kEk，其中Ek为某时刻炮弹的动能，k为已知的常数，阻力的方向与炮弹运动方向相反，若炮弹的飞行轨迹如图乙中虚线所示，此轨迹不是一条抛物线，且在落地前，炮弹几乎是在竖直方向上匀速运动。求：炮弹从发射到落地过程中由于空气阻力产生的热量Q。‎ ‎【答案】（1）a. b. （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)a、初速度沿水平方向和竖直方向正交分解 则水平分量：‎ 竖直分量： ‎ B、炮弹在竖直方向做竖直上抛运动： ‎ 当时，则： ‎ ‎ 水平方向上的位移： ‎ ‎(2)由题意知，落地时可认为炮弹做匀速直线运动，设末速度为，根据平衡条件可得：‎ 解得： ‎ 根据能量守恒得：‎