陕西省西安市高新第一中学2019-2020学年高一下学期期末考试物理试题 Word版含解析

陕西省西安市高新第一中学2019-2020学年高一下学期期末考试物理试题 Word版含解析

‎2019-2020学年第二学期期末考试 ‎2022届高一物理试题 一、选择题（共16小题，每小题3分，共48分。1-11题为单选题，12-16题为多选题，多选对而不全2分）‎ ‎1. 下列关于机械能守恒的说法中正确的是（ ）‎ A. 做匀速运动的物体，其机械能一定守恒 B. 物体只受重力，机械能才守恒 C. 做匀速圆周运动的物体，其机械能一定守恒 D. 除重力做功外，其他力不做功，物体的机械能一定守恒 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、做匀速运动物体，其机械能不一定守恒，如在空中匀速下降的降落伞，机械能减小，故A错误；‎ B、机械能守恒定律的条件是只有重力或弹力做功，故B错误；‎ C、做匀速圆周运动的物体，其机械能不一定守恒，如在竖直平面内做匀速圆周运动的 物体机械能不守恒，故C错误；‎ D、除重力做功外，其他力不做功，物体的机械能一定守恒，故D正确；‎ ‎2. 关于电势和电势能，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 在电场中，电荷具有的电势能大的地方，在该点电势就高 B. 在电场中的任何一点上，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能 C. 在负的点电荷所产生的电场中某一点上，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能 D. 将正电荷从无限远处移入电场中M点，电场力做正功，正电荷在M点的电势能大于零 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在电场中，正电荷具有的电势能大的地方，在该点电势就高，选项A错误；‎ B．在电场中的点上，若该点电势大于零，则正电荷所具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能；若该点电势小于零，则正电荷所具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能，选项B错误；‎ - 19 -‎ C．在负的点电荷所产生的电场中某一点上，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能，选项C正确；‎ D．将正电荷从无限远处移入电场中M点，电场力做正功，电势能减小，则正电荷在M点的电势能小于零，选项D错误。‎ 故选C。‎ ‎3. 欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体型的金属电阻，材料分布均匀；边长分别为a、b、c，且a>b>c。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据 在沿着电流方向上，当导体横截面积最大且长度最短时电阻最小，可知A的电阻最小。‎ 故选A ‎4. 一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升，重物上升的高度为h，则整个过程中，下列说法正确的是( 　)‎ A. 钢绳的最大拉力为 B. 钢绳的最大拉力为mg C. 重物匀加速的末速度为 D. 重物匀加速运动的加速度为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.匀速阶段钢绳的拉力为，加速阶段的物体处于超重状态，刚绳的拉力大于 - 19 -‎ ‎，所以钢绳的最大拉力大于．故A错误．‎ B. 匀速阶段钢绳的拉力为，加速阶段的物体处于超重状态，刚绳的拉力大于，所以钢绳的最大拉力大于．故B错误．‎ C.匀加速运动时，拉力大于重力，当加速阶段结束时的速度为，则有，可得：，所以重物匀加速的末速度小于．故C错误．‎ D.匀加速阶段，拉力为，根据牛顿第二定律有，由以上方程解得．故D正确．‎ ‎5. 如图，电源电动势为30 V，内阻不计，“6 V，12 W”的灯泡与一个绕线电阻为的电动机串联．当电动机正常转动时，灯泡正常发光，则此时 A. 电路中电流为 B. 小灯泡电阻为 C. 电动机两端电压为24 V D. 电动机输出功率为48 W ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】通过电灯的电流即电路中的电流：，选项A错误；小灯泡电阻为，选项B错误； 电动机的电压：U电=E-U灯=30-6=24V，选项C正确；电动机消耗的总功率：P电=U电I=24×2=48W；绕线电阻的电热功率：P热=I2r=22×2=8W；电动机输出的机械功率P机=P电-P热=40W，故D错误．‎ ‎6. 如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g - 19 -‎ ‎。质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（ ）‎ A. mgR B. mgR C. mgR D. mgR ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】质点经过Q点时，由重力和轨道的支持力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 质点自P滑到Q的过程中，由动能定理得 得克服摩擦力所做的功为 故C正确，ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎7. 质量是的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来．已知安全带的缓冲时间是，安全带长，取,则安全带所受的平均冲力的大小为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 根据v2=2gL得，弹性绳绷直时，工人的速度为：v==10m/s，‎ 取人为研究对象，在人和安全带相互作用的过程中，人受到重力mg和安全带给的冲力F，取F方向为正方向，由动量定理得：Ft−mgt=0−(−mv)，‎ 代入数据解得：F=1100N，方向竖直向上，‎ - 19 -‎ 由牛顿第三定律可知，安全带受到的平均冲力为：F′=F=1100N，方向竖直向下．故A正确，BCD错误．‎ 故选A ‎8. 如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则（ ）‎ A. V的读数变大，A的读数变小 B. V的读数变大，A的读数变大 C. V的读数变小，A的读数变小 D. V的读数变小，A的读数变大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】S断开，相当于电阻变大，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小，故路端电压增大，V的读数变大；‎ 把R1归为内阻，内电压减小，故R3中的电压增大，由欧姆定律可知R3中的电流也增大，电流表示数增大，‎ A．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故A错误；‎ B．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故B正确；‎ C．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故C错误；‎ D．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故D错误；‎ ‎9. 一个连同装备共有100kg的宇航员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止状态。装备中有一高压气源，能以50m/s的速度喷出气体。航天员为了能在10分钟内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出气体的质量是（　　）‎ A. 0.10kg B. 0.15kg C. 0.20kg D. 0.25kg ‎【答案】B ‎【解析】‎ - 19 -‎ ‎【详解】设宇航员的速度为u，则 释放m1氧气后，则根据动量守恒有 ‎0=m1v-(M-m1)u 代入数据得 m1=0.15kg 故选B。‎ ‎10. 如图所示的U-I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（　　）‎ A. R的阻值为15‎ B. 电源电动势为3.0V，内阻为0.5‎ C. 电源的输出功率为3.0W D. 电源内部消耗功率为1.5W ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时电路中电流和路端电压，则有，，电阻R的阻值为，根据 A错误； ‎ B．由图线Ⅰ纵轴截距读出电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻，则有 B错误；‎ C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时电路中电流和路端电压，则有，，电源的输出功率为 - 19 -‎ C错误；‎ D．电阻内部消耗的功率为 D正确。‎ 故选D。‎ ‎11. 如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷．一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么 A. 若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷 B. 微粒从M点运动到N点电势能一定增加 C. 微粒从M点运动到N点动能一定增加 D. 微粒从M点运动到N点机械能一定增加 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、粒子在电场力和重力的合力作用下做类平抛运动，合力向下，电场力可能向上而小于重力，也可能向下，故无法判断A板的带电情况，A错误；‎ B、电场力可能向上，也可能向下，故微粒从M点运动到N点电势能可能增加，也可能减小，B错误；‎ C、粒子在电场力和重力的合力作用下做类似平抛运动，电场力和重力的合力向下，故从M到N动能增加， C正确；‎ D、电场力可能向上，也可能向下，故微粒从M点运动到N点过程，电场力可能做负功，也可能做正功，故机械能可能增加，也可能减少，D错误；‎ ‎12. 质量为m，速度为v的A球跟质量为3m的静止B球发生正碰。碰后B的速度可能为（　　）‎ A. 0.2v B. 0.3v C. 0.4v D. 0.6v ‎【答案】BC - 19 -‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】两球碰撞过程中动量守恒，以A的初速度方向为正方向，如果两球发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得 mv=（m+3m）v′‎ 解得 v′=0.25v 如果两球发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得 mv=mvA+3mvB 由机械能守恒定律得 mv2=mvA2+•3mvB2‎ 解得 vB=0.5v 则碰撞后B的速度为 ‎025v≤vB≤0.5v 故BC正确；AD错误 故选BC。‎ ‎13. 如图所示，小球位于光滑的曲面体顶端，曲面体位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小球沿曲面下滑的过程中，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 小球与曲面体组成的系统动量守恒，机械能守恒 B. 曲面体对小球的作用力垂直于接触面且对小球做负功 C. 球和曲面体对地的水平位移与二者的质量成反比 D. 球沿曲面体下滑过程中，球和曲面体所受合外力的冲量始终等大反向 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ - 19 -‎ 小球下滑过程中，系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒．只发生动能和重力势能的转化，系统的机械能守恒；根据系统水平方向动量守恒列式求解水平位移关系．结合动量定理分析．‎ ‎【详解】在小球沿曲面下滑的过程中，小球有竖直分加速度，系统的合外力不为零，动量不守恒．只发生重力势能与动能的转化，所以系统的机械能守恒，故A错误．曲面体对小球的作用力垂直于接触面，由于曲面向右移动，曲面体对小球的作用力与小球相对于地的速度方向成钝角，所以曲面体对小球的作用力垂直于接触面且对小球做负功，故B正确．取水平向左为正方向，由系统水平动量守恒得，得，即球和曲面体对地的水平位移与二者的质量成反比，故C正确．球沿曲面体下滑过程中，球对曲面体的作用力冲量与曲面体对球的作用力冲量始终等大反向，而合外力是物体受到的所有力的合力，则球和曲面体所受合外力的冲量关系不能确定，故D错误．故选BC．‎ ‎【点睛】本题关键要掌握小球下滑过程中，系统水平方向不受外力，由动量守恒定律分析水平位移关系．对于机械能是否守恒，可根据能量的转化情况分析．‎ ‎14. 如图，O是一固定的点电荷，虚线a、b、c是该点电荷产生的电场中的三条等势线，正点电荷q仅受电场力的作用沿实线所示的轨迹从a处运动到b处，然后又运动到c处，由此可见（ ）‎ A. O为负电荷 B. 在整个过程中q的速度先变大后变小 C. 在整个过程中q的加速度先变大后变小 D. 在整个过程中，电场力做功为0‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．粒子所受合力的方向大致指向轨迹的弯曲的方向，知正电荷所受的电场力背离点电荷向外，知O为正电荷．故A错误．‎ - 19 -‎ B．从从a处运动b处，然后又运动到c处电场力先做负功，再做正功，则动能先减小再增大，所以速度先减小再增大．故B错误．‎ C．越靠近点电荷，电场线越密，则电荷所受电场力越大，加速度越大，则加速度先增大后减小，故C正确．‎ D．a与c在同一个等势面上，两点间的电势差为零，根据W=qU，知电场力做功为零，故D正确．‎ ‎15. 如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则（　　）‎ A. P点电势将降低 B. 带电油滴的电势能保持不变 C. 带电油滴将沿竖直方向向上运动 D. 电容器的电容减小，极板带电荷量减小 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．因为电容器和直流电源相连，则极板间电压不变，间距增大，极板间电场强度减小，所以P点和下极板间的电势差减小，又下极板接地，所以P点电势减小，选项A正确；‎ B．根据题意可知，上极板带正电，又油滴初始静止，所以可知油滴带负电，P点电势减小，因此油滴电势能增大，B错误；‎ C．因为极板间电场强度减小，原来电场力等于重力，现在电场力小于重力，油滴向下运动，C错误；‎ D．根据平行板电容器电容决定式 可知，极板间距增大，电容减小，又电压不变，所以极板所带电荷量Q=CU减小，选项D正确。‎ 故选AD。‎ - 19 -‎ ‎16. 如图所示，在倾角=30°的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为1kg和2kg的可视为质点的小球A和B，两球之间用一根长L=0.2m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h=0.lm。两球从静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g取10m/s2。则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 下滑的整个过程中A球机械能守恒 B. 下滑的整个过程中两球组成的系统机械能守恒 C. 两球在光滑地面上运动的速度大小为 D. 系统下滑的整个过程中B球机械能的增加量为 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在下滑的整个过程中，只有重力对系统做功，系统的机械能守恒，但在B在水平面滑行，而A在斜面滑行时，杆的弹力对A球做功，所以A球机械能不守恒，A错误B正确；‎ C．根据系统AB机械能守恒得 ‎ ‎ ‎  代入解得 C正确；‎ D．系统下滑的整个过程中B球机械能的增加量为 D正确。‎ 故选BCD。‎ 二、实验题（每空2分，共16分。）‎ ‎17. 某同学为了测量一均匀金属圆柱体的电阻率，完成下列步骤：‎ - 19 -‎ ‎（1）用游标卡尺测量金属圆柱体的长度，如图甲所示，其长度为______cm。‎ ‎（2）用螺旋测微器测量金属圆柱体的直径，如图乙所示，其直径为______mm。‎ ‎【答案】 (1). 5.025 (2). 2.970‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]由图甲所示可知，游标卡尺主尺示数为50mm，游标尺示数为 金属圆柱体的长度为 ‎(2)[2]螺旋测微器固定刻度示数为2.5mm，游标尺示数为 金属圆柱体的直径 ‎18. 某实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图（甲）所示的电路图。请回答下列问题：‎ ‎(1)将图（乙）中实物连线按图（甲）的电路图补充完整______。‎ ‎(2)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最______端（填“左”或“右”）。‎ ‎(3)据实验测得的数据，作出该元件的I-U图线如图（丙）所示，则元件Q在U=0.8V时的电阻值是______Ω。‎ ‎【答案】 (1). 图见解析 (2). 左 (3). 16‎ ‎【解析】‎ - 19 -‎ ‎【详解】(1)[1]由图甲所示电路图可知，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压接法，根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示： (2)[2]为了保证电路安全，在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最左端； (3)[3]图像的斜率表示电阻的倒数，所以元件Q的电阻随工作电压的增大而减小，元件Q在U=0.8V时的电流为0.05A，所以Q的电阻值 ‎19. 在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中，提供的器材有：‎ A．干电池一节 B．电流表（量程0.6A）‎ C．电压表（量程3V）‎ D．开关S和若干导线 E．滑动变阻器R1最大阻值20Ω，允许最大电流1A F．滑动变阻器R2最大阻值200Ω，允许最大电流0.5A ‎ G．滑动变阻器R3最大阻值2000Ω，允许最大电流0.1A ‎（1）按图甲所示电路测量于电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选______（填“R1”、“R2”或“R3”）。‎ ‎（2）闭合开关，调节滑动变阻器，读取电压表和电流表的示数．用同样方法测量多组数据，描点画图，得到U-I图线如图乙所示，由此求得待测电池的内电阻r=______‎ - 19 -‎ Ω（结果保留两位有效数字）所得内阻的测量值与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。‎ ‎【答案】 (1). R1 (2). 1.9Ω (3). 偏小 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1] 因干电池内阻较小，滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，应选择总阻值较小的滑动变阻器；故选R1；‎ ‎（2）[2] 根据闭合电路欧姆定律可知 U=E﹣Ir 则可知，图象与纵坐标的交点为电动势；图象的斜率表示内阻；所以待测电池的内电阻 ‎[3] 本实验的误差来源于电压表的分流，当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同；而测量的电流值要小于真实值，故作出测量值和真实值的图象如图所示.由图象可知，电源电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，即内阻的测量值比真实值偏小。‎ 三、计算题（4小题，共36分。）‎ ‎20. 如图所示，光滑固定坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点，此时弹簧处于自然长度．已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g。‎ ‎（1）求弹簧最大压缩量为d时的弹性势能（设弹簧处于原长时弹性势能为零）；‎ ‎（2）当弹簧的最大压缩量为d时，若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ - 19 -‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 物体滑到O点时的速度大小为，由机械能守恒定律得 解得 v＝‎ 在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为 由能量守恒定律得 以上各式联立得 ‎ (2)物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为 由能量守恒定律得 所以物块A能够上升的最大高度为 ‎21. 如图所示，一质量m1＝0.45 kg的平板小车静止在光滑的水平轨道上．车顶右端放一质量m2＝0.5 kg的小物块，小物块可视为质点，小物块与车的动摩擦因素μ=0.5，现有一质量m0＝0.05 kg的子弹以水平速度v0＝100 m/s射中小车左端，并留在车中，子弹与车相互作用时间很短．(g取10 m/s2) 求：‎ ‎(1)子弹刚刚射入小车时，小车的速度大小．‎ ‎(2)要使小物块不脱离小车，小车至少有的长度．‎ ‎【答案】(1)10 m/s；(2)5m ‎【解析】‎ - 19 -‎ ‎【详解】(1)子弹进入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得 解得 ‎(2)三物体组成的系统动量守恒，当小物块与车共速时由动量守恒定律和动能守恒定律：‎ 得 ‎22. 一根长为l的丝线吊着一质量为m，带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图所示，丝线与竖直方向成37°角，现突然将该电场方向变为向下且大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响（重力加速度为g），求：‎ ‎（1）匀强电场的电场强度的大小；‎ ‎（2）小球经过最低点时受到的拉力大小 ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）以小球为研究对象，分析受力情况：重力mg、电场力qE、丝线的拉力FT，电场力方向必定水平向右，与电场强度方向相同，所以小球带正电荷．如图1所示．由平衡条件得：‎ mgtan37°=qE 故 - 19 -‎ ‎（2）当电场方向变为向下后，小球受到的电场力竖直向下，向下做圆周运动，重力和电场力都做正功，由动能定理得 解得 ‎ 小球经过最低点时，由重力、电场力和丝线的拉力的合力提供了向心力，如图2所示．根据牛顿第二定律得 解得 ‎ ‎23. 如图所示，一竖直光滑绝缘的管内有一劲度系数为k的轻质绝缘弹簧，其下端固定于地面，上端与一质量为m，带电量为+q的小球A相连，整个空间存在一竖直向上的匀强电场，小球A静止时弹簧恰为原长，另一质量也为m的不带电的绝缘小球B从管内距A高为处由静止开始下落，与A发生碰撞后一起向下运动．若全过程中小球A的电量不发生变化，重力加速度为g．‎ ‎（1）若已知，试求B与A碰撞过程中损失的机械能； ‎ - 19 -‎ ‎（2）若未知，且B与A一起向上运动在最高点时恰未分离，试求A，B运动到最高点时弹簧的形变量x； ‎ ‎（3）在满足第（2）问的情况下，试求A，B运动过程中的最大速度．‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)设匀强电场的场强为E，在碰撞前A静止时有qE=mg ①‎ 解得： ‎ 在与A碰撞前B的速度为v0，由机械能守恒定律得②‎ ‎ ‎ B与A碰撞后共同速度为v1，由动量守恒定律得mv0=2mv1 ③‎ ‎ ‎ B与A碰撞过程中损失的机械能△E为；‎ ‎(2) A，B在最高点恰不分离，此时A，B加速度相等，且它们间的弹力为零，设此时弹簧的伸长量为x1，则 对B：mg=ma ⑤‎ 对A：mg+kx1-qE=ma ⑥‎ 所以弹簧的伸长量为；‎ ‎(3) A，B一起运动过程中合外力为零时，具有最大速度vm，设此时弹簧的压缩量为x2，则 ‎2mg-(qE+kx2)=0 ⑦‎ ‎ ‎ 由于x1=x2，说明A，B在最高点处与合外力为零处弹簧的弹性势能相等，对此过程由能量守恒定律得 解得：．‎ - 19 -‎ 点晴：解决问题首先要清楚研究对象的运动过程，们要清楚运动过程中能量的转化，以便从能量守恒角度解决问题，把动量守恒和能量守恒结合起来列出等式求解是常见的问题．‎ - 19 -‎