【物理】广东省华南师大附中2019-2020学年高一下学期期末考试试题（解析版）

【物理】广东省华南师大附中2019-2020学年高一下学期期末考试试题（解析版）

广东省华南师大附中2019-2020学年高一下学期期末考试试题 第I卷选择题（共40分）‎ 一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分对但不全的得2分，有选错的得0分。）‎ ‎1．如图所示，物体以恒定的速率沿圆弧AB做曲线运动，下列对它的运动分析正确的是(　　)．‎ A．因为它的速率恒定不变，故做匀速运动 B．该物体受的合外力一定不等于零 C．该物体受的合外力一定等于零 D．它的加速度方向与速度方向有可能在同一直线上 ‎2．如果所示，高度不同的三颗人造卫星，某一瞬间的位置恰好与地心在同一条直线上，如图所示，若此时它们的飞行方向相同，角速度分别为ω1、ω2、ω3，线速度分别为v1、v2、v3周期分别为T1、T2、T3，向心加速度分别为al、a2、a3，则（ ）‎ A．ω1>ω2>ω3 B．v1a2>a3‎ ‎3．人用绳子通过光滑定滑轮拉静止在地面上的物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当人以速度 v竖直向下匀速拉绳使质量为m的物体A上升高度h后到达如图所示位置时，此时绳与竖直杆的夹角为θ．已知重力加速度为g，则（ ）‎ A．此时物体A的速度为 B．此时物体A的速度为 C．该过程中绳对物体A做的功为 D．该过程中绳对物体A做的功为 ‎4．一个人稳站在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速运动，如图所示，则 （ ）‎ A．人对踏板的压力大小等于人受到的重力大小 B．人只受到重力和踏板的支持力作用 C．人受到的力的合力对人所做的功等于人的重力势能和动能的增加量 D．踏板对人做的功等于人的机械能的增加量 ‎5．如图所示，光滑轨道ABCD是过山车轨道的模型，最低点B处的入、出口靠近但相互错开，C是半径为R的圆形轨道的最高点，BD部分水平，末端D点与右端足够长的水平粗糙传送带无缝连接，传送带以恒定速度v逆时针转动，现将一质量为m的小滑块从轨道AB上某一固定位置A由静止释放，滑块能通过C点后再经D点滑上传送带，则（ ）‎ A．固定位置A到B点的竖直高度可能为2.2R B．滑块返回左侧所能达到的最大高度一定低于出发点A C．滑块在传送带上向右运动的最大距离与传送带速度v无关 D．无论传送带速度v多大，滑块于传送带摩擦产生的热量都一样多 ‎6．如图，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入近地停泊轨道Ⅰ，然后由Q点进入椭圆轨道Ⅱ，再在P点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨Ⅲ，则 A．将卫星发射至轨道Ⅰ，发射速度必定大于11.2km/s B．卫星在同步轨道Ⅲ上运行时，其速度小于7.9km/s C．卫星在P点通过加速来实现由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ D．卫星在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度大于在轨道Ⅲ上经过P点时的加速度 ‎7．如图所示，A、B两点在同一条竖直线上，B、C两点在同一条水平线上。现将甲、乙、丙三小球分别从A、B、C三点水平抛出，若三小球同时落在水平面上的D点，则以下关于三小球运动的说法中正确的是(　　)‎ A．三小球在空中的运动时间一定是t乙>t丙>t甲 B．三小球抛出时的初速度大小一定是v甲＞v乙＞v丙 C．甲小球先从A点抛出，丙小球最后从C点抛出 D．从A、B、C三点水平抛出的小球甲、乙、丙落地时的速度方向与水平方向之间夹角一定满足θ丙＞θ乙＞θ甲 ‎8．质量为m的汽车以恒定的功率P在平直路面上行驶，行驶过程中受到的阻力恒定．若汽车能达到的最大速率为v，则下列说法正确的是 A．汽车受到的阻力大小为 B．汽车受到的阻力大小为 C．当汽车的速率为时，汽车的加速度大小为 D．当汽车的速率为时，汽车的加速度大小为 ‎9．把质量是m=0.5kg的小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至A的位置,如图甲所示。迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态（图乙）。已知B、A之间的高度差为h1=0.1m，C、B之间的高度差为h2=0.2m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略，g=10m/s2．下面说法中正确的是 A．由状态甲至状态乙，弹簧的弹性势能转化为小球的动能 B．状态乙时，小球的动能最大 C．状态甲中弹簧的弹性势能是1.5J D．状态乙中小球的动能是1.0J ‎10．如图所示，小球A可视为质点，装置静止时轻质细线AB水平，轻质细线AC与竖直方向的夹角，已知小球的质量为m，细线AC长L，B点距C点的水平和竖直距离相等．装置BO'O能以任意角速度绕竖直轴O'O转动，且小球始终在BO'O平面内，那么在ω从零缓慢增大的过程中（ ）（g取10m/s2，，）‎ A．两细线张力均增大 B．细线AB中张力先变小，后为零，再增大 C．细线AC中张力先不变，后增大 D．当AB中张力为零时，角速度可能为 第Ⅱ卷非选择题（共60分）‎ 二、实验题 （本大题共4小题，共26分。请把答案填在答题卡指定位置上）‎ ‎11．（4分）游标卡尺和螺旋测微器是常用的测量工具，甲图是20等分的游标卡尺，乙图是螺旋测微器，下图是它们的测量结果，则它们的测量值分别是：甲图：___________mm；乙图：________mm．‎ ‎ ‎ ‎ 12．（8分）a、在做平抛运动实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求．将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________‎ A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须不同 C．每次必须由静止释放小球 D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降 E．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 b、某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如图所示物体的运动轨迹，A、B、C三点的位置在运动轨迹上已标出，则：‎ ‎①小球开始做平抛运动的位置是否为A点？答：____（填“是”或“否”）‎ ‎②小球平抛的初速度v0=________m/s；vB=________m/s（g取10m/s2）；‎ ‎13．某同学利用如图所示的装置验证动能定理，不计空气阻力，测量步骤如下：‎ ‎（I）将小物块在一条橡皮筋的作用下从某一位置弹出，小物块沿粗糙的水平桌面直线滑行，之后滑离水平桌面平拋落至水平地面上，标记出小物块的弹出位置和在水平地面上的落点M1；‎ ‎（II）在钉子上分别套上完全相同的2条、3条、4条……橡皮筋，将小物块每次都从步骤（I）中的同一位置弹出，重复步骤（I），标记出小物块在水平地面上的落点M2、M3、M4……‎ ‎（III）测量相关数据，进行数据处理.‎ ‎（1）为求出小物块滑离水平桌面时的速度，需要测量下列物理量中的__________（填选项前的字母）。‎ A．橡皮筋的原长x B．橡皮筋的伸长量△x C．桌面到地面的高度h D．小物块平抛过程的水平距离L ‎（2）请用（1）中测得的物理量表示小物块滑离水平桌面时的动能__________（已知小物块的质量m）。‎ ‎（3）将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3……，小物块平抛过程的水平距离分别记为L1、L2、L3……若不能忽略水平桌面与小物块间摩擦力做的功，则以橡皮筋对小物块做功（W）为纵坐标，以小物块平拋过程水平距离的平方（L2）为横坐标作图，得到的图像是_________.‎ A． B． C． D．‎ ‎14．（8分）如图1所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。‎ ‎（1）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2。在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp=__J；重物的动能增加量ΔEk=___J(结果均保留三位有效数字)。‎ ‎（2）数据处理的结果比较合理的应当是ΔEp__ΔEk（选填“大于”、“等于”或“小于”）。这是因为实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的__误差（选填“偶然”或“系统”）。‎ ‎（3）乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图3所示的图线。由于图线没有过原点，他又检查了几遍，发现测量和计算都没有出现问题，其原因可能是_____。乙同学测出该图线的斜率为k，如果不计一切阻力，则当地的重力加速度g ___ k（选填“大于”、“等于”或“小于”）。‎ 三、计算题 ‎15．（12分）宇航员驾驶宇宙飞船到达月球，他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为h处，将一小球以初速度v0水平抛出，水平射程为x。已知月球的半径为R，万有引力常量为G。不考虑月球自转的影响。求：‎ ‎(1)月球表面的重力加速度大小g0；‎ ‎(2)月球的质量M；‎ ‎(3)飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v。‎ ‎16．（12分）滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜受．如图是滑板运动的轨道，AB和CD是两段光滑圆弧形轨道，BC是一段长的水平轨道．一运动员从AB轨道上的P点以的速度下滑，经BC轨道后冲上CD轨道，到Q点时速度减为零．已知P、Q距水平轨道的高度分别为：，H=1.8m，运动员的质量，不计圆弧轨道上的摩擦，取，求：‎ ‎(1)运动员第一次经过B点时的速率是多少？‎ ‎(2)运动员与BC轨道的动摩擦因数为多大？‎ ‎(3)运动员最后停在BC轨道上距B点多远处？‎ ‎17.（10分）有32个质量m=0.1kg的小球，用刚性轻杆连接成球链，如图一所示，杆左端与小球固连，右端与下一个小球球心光滑铰接，球心距S=0.1m，如图二所示，光滑水平面右方是足够长斜面，倾角θ=37°，AB段光滑，,B之后粗糙，与球的摩擦系数μ=1，如图三所示，把球链放在平面边缘，静止开始沿斜面下滑，杆不会与平面斜面转角相碰，小球与平面和斜面保持接触，，。问 ‎（1）球链恰好到达B点时的速度v ‎（2）球链减速前系统摩擦产生的热量Q（精确到小数点后两位）‎ ‎（3）最终留在AB段上的小球个数n ‎ ‎ ‎【参考答案】‎ ‎1. 【答案】B ‎【解析】‎ A．物体速度方向为运动轨迹切线方向，则曲线运动的速度方向一定会发生变化，所以是变速运动，故A项错误．‎ BCD．物体做曲线运动的条件是速度和加速度不在一条直线上，即一定有加速度，根据 得知一定有合外力，故B正确；CD错误；‎ 故选B。‎ ‎2. 【答案】B ‎【解析】‎ 卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力，则有：‎ A．解得：，半径越大角速度越小，则有：，故选项A；‎ B．解得：，半径越大，线速度越小，则有：，故选项B正确；‎ C．解得：，半径越大，周期越大，则有：，故选项C错误； ‎ D．解得：，半径越大，加速度越小，则有：，故选项D错误．‎ ‎3. 【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：将A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示，‎ 拉绳子的速度等于A沿绳子方向的分速度，根据平行四边形定则得，实际速度，故A、B错误；在A上升的过程中根据动能定理有：−mgh+W＝mvA2−0，即绳对A做的功为：W=mgh+m，故D正确，C错误．故选AD．‎ ‎4. 【答案】D ‎【解析】‎ 梯向上加速运动，水平方向有加速度分量 ，所以人受到摩擦力作用，B错误；‎ 竖直方向也有加速度分量，所以支持力大于重力，A错误；‎ 除了重力之外其他力做功的和等于机械能的变化量，所以C错误；D正确．‎ ‎5. 【答案】C ‎【解析】‎ 滑块能通过C点，那么对滑块在C应用牛顿第二定律可得，对滑块从A到C的运动过程应用机械能守恒可得，所以，固定位置A到B点的竖直高度，故A错误；滑块在传送带上向右做减速运动时，摩擦力恒定，滑块做匀减速运动；返回D点的过程，若滑块到达D点时速度小于传送带速度，则滑块向左运动和向右运动对称，那么，滑块将回到A点；若距离足够大，滑块达到传送带速度后，将随传送带一起做匀速运动，那么，传送带到达D点的速度小于第一次到达D点的速度，滑块返回左侧所能达到的最大高度将低于出发点A，B错误；传送带受摩擦力作用，向右做匀减速运动，那么，滑块在传送带上向右运动的最大距离只和在D处的速度及传送带的动摩擦因数相关，与传送带速度v无关，C正确；滑块在传送带上的加速度恒定，那么滑块的位移恒定，故传送带速度越大，滑块在传送带上的相对位移越大，滑块于传送带摩擦产生的热量越多，故D错误．‎ ‎6. 【答案】BC ‎【解析】‎ A．11.2km/s是第二宇宙速度，发射到近地轨道的最小速度是第一宇宙速度7.9km/s，A错误 B．根据万有引力提供向心力：，同步卫星轨道半径大于近地卫星，所以同步卫星的环绕速度小于近地卫星环绕速度7.9km/s，B正确 C．由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，从低轨道进入高轨道，需要点火加速离心，C正确 D．万有引力提供加速度：，无论哪个轨道经过P点，到地心的距离都相同，受到的万有引力都相同，加速度相同，D错误 ‎7. 【答案】BD ‎【解析】‎ A.三个小球都做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，由 得，知平抛运动的时间由下落的高度决定，所以有t乙=t丙＞t甲；故A错误.‎ B.因为甲、乙的水平位移相等，且大于丙的水平位移，根据x=v0t和t乙=t丙＞t甲，得v甲＞v乙＞v丙．故B正确.‎ C.三个小球同时落在水平面上的D点，因此甲小球先从A点抛出，乙丙两球同时抛出，故C错误.‎ D.小球落地时的速度方向与水平方向之间夹角的正切为 ‎，‎ 因为t乙=t丙＞t甲，v甲＞v乙＞v丙，所以得θ丙＞θ乙＞θ甲；故D正确.‎ ‎8. 【答案】AC ‎【解析】‎ A、当牵引力等于阻力时，速度最大，根据知，汽车所受的阻力，故A正确，B错误； C、当汽车的速率为时，汽车的牵引力，根据牛顿第二定律得，，解得加速度，故C正确，D错误．‎ ‎9. 【答案】CD ‎【解析】‎ A．小球由状态甲至状态乙的过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能；故A项错误；‎ B．由状态甲至状态乙的过程，弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，小球的合力先向上后向下，则小球先加速后减速，动能先增大后减小，当弹力等于重力时动能最大，此时弹簧处于压缩状态，位置在甲、乙之间，故B项错误；‎ C．小球由状态甲至状态丙的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球在图甲中弹簧的弹性势能等于小球由A到C位置时增加的重力势能：‎ Ep=mg（h1+h2）=0.5×10×0.3=1.5J 故C项正确；‎ D．小球由状态乙至状态丙的过程中，小球机械能守恒，则状态乙中小球的动能 Ek乙=mgh2=0.5×10×0.2=1.0J 故D项正确。‎ ‎10. 【答案】BCD ‎【解析】‎ AB.当静止时，受力分析如右图，由平衡条件 TAB=mgtan37°=0.75mg，TAC＝＝1.25mg 若AB中的拉力为0，当ω最小时绳AC与竖直方向夹角θ1=37°，受力分析如图 mgtanθ1＝m(lsinθ1)ωmin2‎ 得 ωmin＝‎ 当ω最大时绳AC与竖直方向夹角θ2=53°，‎ mgtanθ2＝mωmax2lsinθ2‎ 得 ωmax＝‎ 所以ω取值范围为≤ω≤．绳子AB的拉力都是0．由以上的分析可知，开始时AB是拉力不为0，当转速在≤ω≤时，AB的拉力为0，角速度再增大时，AB的拉力又会增大，故A错误；B正确 C.当绳子AC与竖直方向之间的夹角不变时，AC绳子的拉力在竖直方向的分力始终等于重力，所以绳子的拉力绳子等于1.25mg；当转速大于后，绳子与竖直方向之间的夹角增大，拉力开始增大；当转速大于后，绳子与竖直方向之间的夹角不变，AC上竖直方向的拉力不变当水平方向的拉力增大，AC的拉力继续增大；故C正确；‎ D.由开始时的分析可知，当ω取值范围为≤ω≤．绳子AB的拉力都是0．故D正确。‎ 故选BCD.‎ ‎11. 【答案】23.85mm, 8.560mm ‎ ‎12. 【答案】ACE 否 2 2.5 ‎ ‎【解析】‎ ‎ (1)A．为了保证小球的初速度水平，斜槽末端应保持水平，故A正确；‎ BC．为了保证小球每次平抛运动的初速度大小相等，应让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，故B错误，C正确；‎ D．用铅笔记录小球位置时，每次不需要严格地等距离下降，故D错误；‎ E．小球平抛运动在竖直平面内，不能与木板上的白纸接触，防止摩擦使运动轨迹发生变化，故E正确；‎ F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑曲线连接，故F错误。‎ 故选ACE。‎ ‎(2)在竖直方向上，则有 则小球平抛运动的初速度 设在B点竖直方向的分速度为vBy，则 则B点速度为 设小球从抛出点运动到B的时间为tB，则 B在竖直方向投影点距抛出点的距离 B在水平方向投影点距抛出点的距离 所以开始做平抛运动的位置坐标为 ‎13. 【答案】CD C ‎ ‎【解析】‎ 第一空.木块滑离桌面后做平抛运动，则由平抛运动的规律可知：L=vt；h=gt2，解得，则为求出小物块滑离水平桌面时的速度，需要测量桌面到地面的高度h和小物块平抛过程的水平距离L，故选CD.‎ 第二空.小物块滑离水平桌面时的动能 ‎ 第三空.由能量关系可知：，则W-L2关系图像为C.‎ ‎14. 【答案】1.82J 1.71J 大于 系统 ‎ 先释放了重物，再接通（打点计时器）电源 等于 ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量 Ep=mghOB=1.00×9.80×0.1860J≈1.823J=1.82J B点的速度 重物动能的增加量 ‎（2）该实验没有考虑各种阻力的影响，重物重力势能的减少量总是大于重物动能的增加量，这属于本实验的系统误差。‎ 因为实验中有摩擦阻力作用，有能量的消耗，所以甲同学数据处理的结果比较合理的应当是ΔEp大于ΔEk。‎ ‎（3）从图象中可以看出，当物体下落的高度为0时，物体的速度不为0，说明了操作中先释放了重物，再接通（打点计时器）电源。‎ 根据机械能守恒知 mgh=mv2‎ 则有 v2=gh 图线的斜率 k=g 即当地的重力加速度g等于图线的斜率k。‎ ‎15. 【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎ (1)设飞船质量为m，设小球落地时间为t，根据平抛运动规律，水平方向 竖直方向 解得 ‎(2)在月球表面忽略地球自转时有 解得月球质量 ‎(3)由万有引力定律和牛顿第二定律 解得 ‎16. 【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：运动员从P点滑至B点时，只有重力做功，根据动能定理求解运动员第一次经过B点时的速度；运动员由C到Q的过程，只有重力做功，由动能定理或机械能守恒求出第一次经过C点的速度；运动员由B滑至C过程中，运用动能定理求解动摩擦因数；运动员最终停在BC上，对整个过程，根据动能定理求解运动员在BC滑行的总路程，即可确定最后停在BC上的位置．‎ ‎（1）运动员从点到点过程，由动能定理，‎ 代入数据解得：‎ 运动员从点到点过程，由动能定理：‎ 代入数据解得：‎ ‎（2）运动员从点到点过程，由动能定理：‎ 代入数据解得：．‎ ‎（3）设运动员从点开始在面上滑行的路程为后停止，‎ 由动能定理有：‎ 代入数据解得：，‎ 所以最后停止的位置距离点为．‎ ‎17. 【答案】（1） （2）9.60J （3）1‎ ‎【解析】‎ ‎（1）球链从A点到点过程中，机械能守恒：‎ h1=0.5sin37°=0.3m，h2=0.4sin37°=0.24m，h3=0.3sin37°=0.18m，h4=0.2sin37°=0.12m，h5=0.1sin37°=0.06m，‎ 代入数据解得：‎ ‎（2）球链在斜面上达到最大速度时，合力为零，假设此时斜面上的球有n个，则处于粗糙面上的球有n-5个，受力分析得：‎ 代入数据解得：，分析得当第16个球刚要进入粗糙区域时，球链开始减速 Q=9.60J ‎（3）设恰好最后一个球刚到斜面时，球链静止；‎ Q=28.08J 球链的重力势能减少量为：=29.76J 由以上数据可得，球链会全部停在斜面 设有n（n≤5）个球停在AB上，且第n+1个球正好停在B点下方k×0.1m（k＜1）处 当n=1时，k取3/7，符合假设 当n取大于1的值的时候，k的值都是大于1的，不符合题设。‎ 所以有1个球留在AB段，且离B点的距离为0.057m。‎