【物理】甘肃省兰州市第一中学2019-2020学年高一下学期期末考试试卷 （解析版）

【物理】甘肃省兰州市第一中学2019-2020学年高一下学期期末考试试卷 （解析版）

甘肃省兰州市第一中学2019-2020学年 高一下学期期末考试试卷 第Ⅰ卷（选择题共48分）‎ 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。其中1~8题为单选，9~12题为多选。）‎ ‎1. 结合生活中常见的圆周运动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 当汽车驶过凸形拱形桥的顶端时会出现超重现象 B. 火车在拐弯时的速率小于规定速率时，内轨将给火车侧压力，侧压力就是向心力 C. 汽车在外高内低的倾斜路面上转弯，其安全性优于在水平路面上转弯 D. 在绕地运行的飞船中，将重物挂于弹簧测力计上其示数为零，因为此时该物体将不再受地球的引力 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．当汽车驶过凸形拱形桥的顶端时，加速度向下，会出现失重现象，选项A错误；‎ B．火车在拐弯时的速率小于规定速率时，有近心趋势，内轨将给火车侧压力，侧压力与重力、支持力的合力充当向心力，选项B错误；‎ C．汽车在外高内低的倾斜路面上转弯，目的是使车做匀速圆周运动时可以由重力和支持力的合力提供一部分向心力，横向摩擦力可能等于零时，则其安全性优于在水平路面上转弯，选项C正确；‎ D．在绕地运行的飞船中，重物处于完全失重状态，则将重物挂于弹簧测力计上其示数为零，当时此时该物体仍将受地球的引力作用，选项D错误。‎ 故选C。‎ ‎2. 电场中有一点P，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点的场强减半 B. 若P点无试探电荷，则P点的场强为零 C. P点的场强越大，则同一电荷在P点所受到的电场力越大 D. P点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．电场中某点的电场强度是由电场本身决定的，与试探电荷的有无以及带电量均无关，故AB错误；‎ C．根据，可知P点的场强越大，则同一电荷在P点受的静电力越大，C正确；‎ D．P点的场强方向为正的试探电荷在该点的受力方向，D错误。‎ 故选C。‎ ‎3. 如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t = 0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　）‎ A. t1时刻小球动能最大 B t2时刻小球动能最大 C. t2 ~ t3这段时间内，小球和弹簧系统的机械能守恒 D. t2 ~ t3这段时间内，小球的动能与重力势能之和在减少 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．时刻小球刚与弹簧接触，小球的重力大于弹簧的弹力，仍在加速，速度不是最大；当弹簧的弹力与重力平衡时速度最大，故A错误；‎ B．时刻，弹力F最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于0，动能为0，故B错误；‎ CD．段时间内，小球和弹簧系统机械能守恒，时刻小球与弹簧脱离，故小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎4. 汽车发动机额定功率为P1，它在水平路面上行驶时受到的阻力Ff大小恒定，汽车由静止开始做直线运动，最大车速为v，汽车发动机的输出功率随时间变化的图象如图所示。下列说法可能正确的是（　　）‎ A. 0 ~ t1汽车牵引力恒定，t1时刻牵引力与阻力大小相等 B. 0 ~ t1汽车牵引力逐渐增大，t1时刻牵引力与阻力大小相等 C. 0 ~ t1汽车做匀加速运动，t1时刻速度达到v，然后做匀速直线运动 D. 0 ~ t1汽车做匀加速直线运动，t1时刻后做加速度逐渐减小的直线运动，速度达到v后做匀速直线运动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由，则在0～t1时间内，汽车发动机的牵引力是恒定的，根据牛顿第二定律有，知加速度恒定，汽车做匀加速直线运动，t1s达到额定功率，根据P=Fv，速度增大，牵引力减小，则加速度减小，汽车做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，即牵引力等于阻力，汽车速度达到最大． ‎ AB．开始时汽车牵引力恒定，t1时刻达到额定功率，此时仍然有加速度，所以牵引力与阻力不相等，AB错误；‎ CD．开始汽车做匀加速直线运动，t1时刻后做加速度逐渐减小的直线运动，速度达到v后做匀速直线运动，C错误，D正确；‎ 故选D．‎ ‎5. 用木板搭成斜面从卡车上卸下货物，斜面与地面夹角有两种情况，如图所示。同一货物分别从斜面顶端无初速度释放下滑到地面。已知货物与每个斜面间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。则货物（　　）‎ A. 沿倾角α的斜面下滑到地面时机械能的损失多 B. 沿倾角α的斜面下滑到地面时重力势能减小得多 C. 沿两个斜面下滑过程中重力的平均功率相等 D. 沿两个斜面下滑过程中所用时间相等 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．设斜面长为，货物距地面的高度为，根据功的定义式可知，滑动摩擦力对货物做的功为，所以货物与斜面动摩擦因数一定时，倾角越小，克服摩擦力做功越多，机械能损失越多，故A正确；‎ B．下滑到地面时的高度相同，重力做功相同，重力势能减少量相同，故B错误；‎ CD．根据，沿倾角大的斜面下滑时货物的加速度大，根据 ，可知，沿倾角大的斜面下滑时所用时间短，根据，可知沿斜面下滑过程中重力的功率大，故CD错误；‎ 故选A。‎ ‎6. 如图所示，地球和月球的拉格朗日点L2位于地球和月球连线上月球外侧，处在该点的空间站在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动．以a1、 a2分别表示该空间站和月球的向心加速度大小，a3表示地球同步卫星的向心加速度大小，、、 分别对应它们的线速度大小．以下判断正确的是 A. ‎ B ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】空间站和月球角速度相等，根据a=ω2r，因为空间站的轨道半径大于月球的轨道半径，所以a1＞a2；地球同步卫星的轨道半径小，，向心加速度大，故a3＞a1＞a2；空间站与月球具有相同的周期与角速度，根据v=rω知v1＞v2，同步卫星离地高度约为36000公里，故同步卫星离地距离小于拉格朗日点L的轨道半径，根据知v3＞v1，则v3＞v1＞v2；‎ A．，与结论不相符，选项A错误；‎ B．，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，与结论不相符，选项C错误；‎ D．，与结论相符，选项D正确；‎ ‎7. 图中ABCD是一条长轨道，其中AB段是倾角为的斜面，CD段是水平的，BC段是与AB段和CD段都相切的一小段圆弧，其长度可以略去不计。一质量为m的小滑块在A点从静止释放，沿轨道滑下，最后停在D点，A点和D点的位置如图所示，现用一沿轨道方向的力推滑块，使它缓缓地由D点回到A点，设滑块与轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则推力对滑块做的功等于（　　）‎ A. mgh B. 2mgh C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题从A到D用动能定理进行分析，返回过程从D到A，再次通过动能定理进行分析。‎ ‎【详解】从A到D全过程，由动能定理，从D到A的过程，由动能定理，解得 ，故B正确，ACD错误。故选B。‎ ‎8. 图中给出某一通关游戏的示意图，安装在轨道AB上可上下移动的弹射器，能水平射出速度大小可调节的弹丸，弹丸射出口在B点的正上方，竖直面内的半圆弧BCD的半径为R=‎2.0m，直径BD水平且与轨道AB处在同一竖直平面内，小孔P和圆心O连线与水平方向夹角为37º，游戏要求弹丸垂直于P点圆弧切线方向射入小孔P就能进入下一关.为了能通关，弹射器离B点的高度和弹丸射出的初速度分别是(不计空气阻力) ‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知弹丸从p点射出时的速度方向就是半径OP的方向.即与水平方向成37度夹角，由平抛运动规律知：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 解得： ‎ ‎ ，故A对；BCD错 综上所述本题答案是：A ‎9. 如图所示，飞船在地面指挥控制中心的控制下，由近地点圆形轨道A，经椭圆轨道B转变到远地点的圆轨道C.轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，以下说法正确的是（　　）‎ A. 卫星在轨道B上由P向Q运动的过程中速率越来越小 B. 卫星在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经过P点的速率 C. 卫星在轨道B上经过P点的加速度与在轨道A上经过P点的加速度是相等的 D. 卫星在轨道B上经过Q点时受到地球的引力小于经过P点时受到地球的引力 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．卫星在轨道B上由P向Q运动时，离地球越来越远，万有引力做负功，卫星的动能越来越小，即速度越来越小，故A正确；‎ B．卫星在轨道A和C上分别做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，解得，轨道C离地球距离远，故卫星在轨道C上经过Q点的速率小于在轨道A上经过P点的速率，故B错误；‎ C．万有引力产生加速度，在同一点，万有引力是相同，产生的加速度相同，即卫星在轨道B上经过P点的加速度与在轨道A上经过P点的加速度是相等的，故C正确；‎ D．根据万有引力公式，可知卫星在Q点时的引力小于经过P点时受到的地球引力，故D正确。‎ 故选ACD。‎ ‎10. 如图所示，足够长的传送带与水平方向的夹角为30˚，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑定滑轮与物块b相连，b的质量为m，a与斜面间的动摩擦因数为μ。开始时，a、b及传送带均静止，且a不受摩擦力作用。现让传送带逆时针匀速转动，在b由静止开始到上升高度为h （未与定滑轮相碰，重力加速度为g ）的过程中（　　）‎ A. 传送带转动时a受到的摩擦力沿传送带向上 B. a的质量是b的质量的两倍 C. 摩擦力对a做的功等于a、b动能增量之和 D. 物块a、b组成的系统重力势能增加mgh ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．传送带逆时针转动时a受到的摩擦力沿传送带向下，选项A错误；‎ B．传送带不动时，a不受摩擦力作用，则，即，即a的质量是b的质量的两倍，选项B正确；‎ CD．因，即，即a减小的重力势能等于b增加的重力势能，即物块a、b组成的系统重力势能不变，由能量关系可知，摩擦力对a做的功等于a、b动能增量之和，选项C正确，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎11. 如图甲所示为某一品牌的小型甩干机，内部白色的小筐是甩衣桶，其简化模型如图乙所示。当甩衣桶在电动机的带动下转动时，衣服贴在甩衣桶壁上，若湿衣服的质量为‎1kg，衣服和桶壁间的动摩擦因数为0.01，甩衣桶内壁半径为‎0.1 m，甩干机外壁的半径为‎0.2 m，当电动机的角速度达到100 rad/s时，衣服上的一水滴从桶壁上的小孔被甩出，下降高度为h时撞到外壁上，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g = ‎10 m/s2，下列说法正确的是（　　）‎ A. 电动机转动的角速度至少为50 rad/s时，衣服才能贴在桶壁上不掉下来 B. 电动机转动的角速度至少为100 rad/s时，衣服才能贴在桶壁上不掉下来 C. h等于‎3.75 mm D. h等于‎1.5 mm ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．衣服能贴在桶壁上不掉下来的临界条件是最大静摩擦力恰好等于重力，故 ‎，解得，桶壁对衣服的支持力提供衣服做圆周运动的向心力，则 ‎，解得，电动机转动的角速度至少为100rad/s时，衣服才能贴在桶壁上不掉下来，A错误B正确；‎ CD．水滴脱离桶壁时的速度为，如图，水滴到达外桶壁水平方向通过的位移为 水滴做平抛运动，在水平方向上做自由落体运动，运动的时间为 在竖直方向做自由落体运动，则有 故C错误D正确。‎ 故选BD。‎ ‎12. 如图所示，倾角为θ =30˚的斜坡上有一个静止的货箱，质量为M = ‎50kg。绕过定滑轮的轻绳连接了汽车和货箱，且AB段轻绳和斜面平行。开始时，绳BC沿竖直方向，且BC = ‎2 m，汽车从此位置开始以v = ‎2m/s的速度在水平面上匀速行驶，直到绳BC和水平方向夹角为β = 30˚。货箱和斜面间的动摩擦因数为，取g = ‎10 m/s2，以下说法中正确的是（　　）‎ A. 货箱沿斜坡向上做匀速直线运动 B. 货箱沿斜坡向上做加速运动 C. 在上述过程中，汽车对绳做功600J D. 在上述过程中，汽车对绳做功1325J ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．箱子在绳拉力作用下沿斜面向上运动，故箱子的速度等于绳子运动的速度。汽车向右匀速运动对绳子产生两个效果，一是沿绳把绳拉长，一是使绳子与水平面夹角变小，因此，汽车的运动对绳子而言是合运动，把速度v分解，其中沿绳方向的分速度设为v1，垂直绳子向上的分速度设为v2，可得v1=vcosβ，因β减小时cosβ增大，故v1逐渐增大，因而箱子沿斜面做加速运动，故B正确，A错误；‎ CD．由功能关系知，汽车对绳做功，使绳拉箱子沿斜面向上运动，实质上是对箱子做功，箱子在斜面上运动时，受重力做负功，受滑动摩擦力做负功，受绳子拉力做正功，根据动能定理：，汽车拉绳子向右运动，当时，m/s，绳子被拉长了＝‎2m，‎而m，，解得J，故D正确，C错误。‎ 故选BD。‎ 第Ⅱ卷（非选择题共52分）‎ 二、实验题（本题共10分。请把答案填在答题卡相应的横线上或按照题目的要求作答。）‎ ‎13. (1)某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律，进行如下操作。‎ ‎①用天平测定小球的质量为m =‎10.0 g；‎ ‎②用游标卡尺测出小球的直径为d =‎10.0 mm；‎ ‎③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为h = ‎82.90 cm；‎ ‎④电磁铁先通电，让小球吸在下端；‎ ‎⑤电磁铁断电，小球自由下落；‎ ‎⑥在小球经过光电门的时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为t = 2.50×10-3 s，由此可计算出小球经过光电门时的速度为________m/s；‎ ‎⑦计算此过程中小球重力势能的减少量为________J，小球动能的增加量为________J。（取g = ‎9.8 m/s2，结果保留三位有效数字）则小球下落过程中________守恒。‎ ‎(2)另一同学用上述实验装置通过改变光电门的位置，用h表示小球到光电门时的下落距离，用v表示小球通过光电门的速度，根据实验数据作出了如图乙所示的v2 - h图像，则当地的实际重力加速度为g = ________m/s2。‎ ‎【答案】 (1). 4.00 (2). 0.0812 0.0800 机械能 (2).9.7‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度，小球经过光电门时的速度为 小球从电磁铁处下落到经过光电门时，小球重力势能减小量为 小球动能变化量为 由上计算结果可知，则小球下落过程中机械能守恒。‎ ‎(2)本题中根据机械能守恒可知 即有 所以图象中，图象斜率表示‎2g。‎ 由图可知，斜率 故当地的实际重力加速度 三、计算题（本题共4小题，满分42分。解答应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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎14. 质量为‎3kg的物体在水平推力的作用下沿水平面作直线运动，6s后撤去此推力，其运动的v - t图象如图所示，取g = ‎10 m/s2，求：‎ ‎(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2) 0 ~ 10s时间内物体运动位移的大小x；‎ ‎(3)水平推力做的功W。‎ ‎【答案】(1)0.2；(2)‎52m；(3)288J.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物体做匀减速运动的加速度大小 ‎ 将图象中数据代入得 ‎ 根据牛顿第二定律有 解得 ‎(2)物体做匀加速运动的位移 将图象中数据代入得 物体做匀减速运动的位移 ‎ 将图象中数据代入得 则  ‎ ‎(3)由动能定理有 解得 ‎ ‎15. 如图所示，雪道与水平冰面在处平滑地连接。小明乘雪橇从雪道上离冰面高度的处自静止开始下滑，经处后沿水平冰面滑至处停止。已知小明与雪橇的总质量，用速度传感器测得雪橇在处的速度值，不计空气阻力和连接处能量损失，小明和雪橇可视为质点。（取）问∶‎ ‎(1)从到过程中，小明与雪橇所受重力做了多少功？ ‎ ‎(2)从到过程中，小明与雪橇损失了多少机械能？‎ ‎(3)若小明乘雪橇最后停在的中点，则他应从雪道上距冰面多高处由静止开始下滑？‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)从A到C过程中，小明与雪橇所受重力做功为 ‎(2)从A到B过程中，小明与雪橇损失的机械能为 ‎(3)对于第一情形：根据动能定理，从A到B过程，有 从B到C过程，有 对于第二情形，根据动能定理，从A到BC中点过程，有 联立解得 考点：考查了动能定理的应用 ‎【点睛】应用动能定理应注意的几个问题：‎ ‎(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度；‎ ‎(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况（待求的功除外）；‎ ‎(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待。‎ ‎16. 如图光滑绝缘水平直槽上固定着A、B、C三个带电小球，A质量为m、B质量为‎2m、C质量为‎3m，间距均为r，QA = +8q，QB = +q，现对C球施一水平力F的同时放开三个小球，欲使三个小球在运动过程中保持间距r不变，求：‎ ‎(1)球C的带电性质和电量？‎ ‎(2)水平力F的大小？‎ ‎【答案】(1)球C带负电，；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)A、B、C三者作为整体为研究对象，有 加速度方向水平向右；A球受到B球库仑斥力和C球库仑力后，产生水平向右加速度，故F必为引力，C球带负电；对A球 对球B 联立可得，‎ ‎17. 如图所示，水平面右端放一质量m = ‎0.1kg小物块，使小物块以v0 = ‎4m/s的初速度向左运动，运动d = ‎1m后将弹簧压至最紧，反弹回出发点物块速度大小v1 = ‎2m/s。若水平面与一长L = ‎3m的水平传送带平滑连接，传送带以v2 = ‎10m/s的速度顺时针匀速转动。传送带右端又与一竖直平面内的光滑圆轨道的底端平滑连接，圆轨道半径R = ‎0.8m。当小物块进入圆轨道时会触发闭合装置将圆轨道封闭。（取g = ‎10 m/s2，sin53˚=0.8，cos53˚=0.6）求：‎ ‎(1)小物块与水平面间的动摩擦因数μ1；‎ ‎(2)弹簧具有的最大弹性势能Ep；‎ ‎(3)要使小物块进入竖直圆轨道后不脱离圆轨道，传送带与物体间的动摩擦因数μ2应满足的条件。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)或 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小物块在水平面向左运动再返回的过程，根据能量守恒定律得 代入数据解得 ‎(2)小物块从出发到运动到弹簧压缩至最短的过程，由能量守恒定律得，弹簧具有的最大弹性势能 代入数据解得 ‎(3)本题分两种情况讨论：‎ ‎①设物块在圆轨道最低点时速度为时，恰好到达圆心右侧等高点。根据机械能守恒得 解得 说明物块在传送带上一直做匀加速运动。由动能定理得 解得 ‎②设物块在圆轨道最低点时速度为时，恰好到达圆轨道最高点。在圆轨道最高点有 从圆轨道最低点到最高点的过程，由机械能守恒定律得 解得 说明物块在传送带上一直做匀加速运动。由动能定理得 解得 所以要使物块进入竖直圆轨道后不脱离圆轨道，传送带与物体间的动摩擦因数应满足的条件或。‎