2018-2019学年重庆市第一中学高一下学期期中考试物理试题（解析版）

2018-2019学年重庆市第一中学高一下学期期中考试物理试题（解析版）

重庆市第一中学2018-2019学年高一下学期期中考试 物理试题 一、单项选择题:本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对得3分，选错得0分 ‎1.下列说法正确的是（　　）‎ A. 哥白尼提出，行星和太阳都绕地球做匀速圆周运动 B. 德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星，人们称其为“笔尖下发现的行星”‎ C. 开普勒研究牛顿的行星观测记录后，认为行星绕太阳运动的轨道不是圆而是椭圆 D. 牛顿得出万有引力与物体质量及它们之间距离的关系并进一步测得引力常量G ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】哥白尼提出，行星和地球都绕着太阳运动，选项A错误。德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星，人们称其为“笔尖下发现的行星”，选项B正确；开普勒研究第谷的行星观测记录后，认为行星绕太阳运动的轨道不是圆而是椭圆，选项C错误；牛顿得出万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，卡文迪许用实验进一步测得引力常量G，选项D错误.‎ ‎2.下列关于重力势能的说法中正确的是(　　)‎ A. 重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的 B. 重力势能大小与零势能面的选择无关 C. 重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功 D. 在地面上方的物体，它的重力势能不可能小于零 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的，选项A正确； 重力势能的大小与零势能面的选择有关，选项B错误；重力势能是相对量，零势能面是人为选取的，重力势能等于零的物体，仍然可能对别的物体做功，C错误；如果取地面以上某点为零重力势能点，即使在地面上方的物体，它的重力势能也可能小于零，选项D错误.‎ ‎3.当一个物体在竖直平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（　　）‎ A. 动量不变 B. 机械能不变 C. 动能不变 D. 加速度不变 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当一个物体在竖直平面内做匀速圆周运动时，物体的速度大小不变，方向不断变化，则物体的动量不断变化；物体的动能不变；因重力势能不断变化，则机械能不断改变；加速度的大小不变，方向总是指向圆心，则加速度不断变化；故选C.‎ ‎4.鸡蛋从桌上掉下，下落相同距离掉在地毯上比掉在水泥地上安全（均不考虑反弹），这是由于（　　）‎ A. 鸡蛋掉在地毯上的动量比掉在水泥地上小 B. 鸡蛋掉在地毯上动量的变化量比掉在水泥地上小 C. 鸡蛋掉在地毯上受到的冲量比掉在水泥地上小 D. 鸡蛋掉在地毯上受到的冲击力比掉在水泥地上小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】鸡蛋从桌上掉下，下落相同距离掉在地毯上和掉在水泥地上时落地前的速度大小相等，故落地前的动量相等，而最后的速度均为零，故说明动量的变化一定相等；由动量定理可知冲量也一定相等；但由于掉在水泥地上的时间较短，则说明鸡蛋掉在水泥地上动量变化较快，从而导致冲击力较大，使鸡蛋易碎；故D正确，ABC错误。‎ ‎5.在同一高度以相同速率将手中质量相同的小球分别以上抛、下抛、平抛三种不同的方式抛出（　　）‎ A. 三个小球落地的速度相同 B. 三个小球从抛出到落地过程中重力做功不相同 C. 三个小球落地时动能相同 D. 三个小球从抛出到落地过程中重力的平均功率相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据动能定理，有mgh=Ek2-Ek1，故末动能相同，速度大小相同，但是速度方向不同，故A错误，C正确；重力做功与路径无关，只与初、末位置高度差有关，故重力对三个物体做功相同，都等于mgh，故B错误；三个物体运动的时间不同，而重力做功相等，故根据，重力做功的平均功率不同，故D错误。‎ ‎6.A、B两球质量均为m=1 kg，在光滑水平面上沿同一直线同向运动并发生正碰，A球碰前动量为4 kg·m/s，B球碰前动量为2 kg·m/s，碰后两球粘在一起运动。下列正确的是（　　）‎ A. 碰撞前、后AB系统动量不守恒 B. A、B两球碰撞后的共同速度为1m/s C. 碰撞过程中A球对B球的冲量为－3 N·s D. 碰撞前、后A球的动量变化量为－1 kg·m/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】碰撞前、后AB系统受合外力为零，则系统的动量守恒，选项A错误；由动量守恒定律可知：，解得 A、B两球碰撞后的共同速度为3m/s，选项B错误；物体B的动量变化量为，则由动量定理可知，碰撞过程中A球对B球的冲量为1N·s，选项C错误；物体A的动量变化量为，选项D正确；‎ ‎7.如图，半圆形光滑轨道MN固定在水平面上，轨道直径为d并与地面垂直。两个完全相同的A、B小球以不同初速度，从轨道下端M点进入轨道，均恰好不脱离圆弧轨道。A小球沿轨道下端M点滑出，B小球从轨道上端N点水平飞出并落到水平地面静止（不考虑反弹），物块与地面间动摩擦因素为0.5，重力加速度大小为g.求两小球静止时与M点水平距离之比xA:xB=（　　）‎ A. 1:1 B. 1:2‎ C. 2:1 D. ：1‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A球恰好不脱离轨道且从M点滑出，可知A球恰能到达与圆心等高的位置，则从此位置开始下滑，到水平面上静止，由动能定理：，解得xA=d；B球恰好从N点飞出，则；从N点飞出后做平抛运动，则；，联立解得：xB=d，则xA:xB=1:1，故选A.‎ ‎8.如图所示，倾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l，质量为m，粗细均匀，质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（　　）‎ A. 物块和软绳构成系统机械能守恒 B. 软绳重力势能共减少了 C. 软绳重力势能的减少量小于其动能的增加量与系统产生的内能之和 D. 物块机械能的减少量等于软绳机械能的增加量 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】物块下落过程中，由于摩擦力对软绳做功，则物块和软绳构成的系统机械能减小，选项A错误；物块未释放时，软绳的重心离斜面顶端的高度为，软绳刚好全部离开斜面时，软绳的重心离斜面顶端的高度，则软绳重力势能共减少，故B错误。对软绳，物块的拉力做的功与软绳重力势能的减少量之和等于其动能的增加量与系统产生的内能之和，则软绳重力势能的减少量小于其动能的增加量与系统产生的内能之和，选项C正确；物块机械能的减少量等于软绳机械能的增加量与系统产生的热量之和，选项D错误。‎ ‎9.当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。如图所示为火星冲日年份 示意图，下列说法正确的是（　　）‎ A. 火星绕太阳公转线速度大于地球绕太阳公转线速度 B. 火星绕太阳公转角速度大于地球绕太阳公转角速度 C. 由于统计数据的不完整，两次火星冲日时间可能小于一年 D. 相邻两次冲日时间不相等是因为地球、火星公转轨道不是标准圆轨道 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据可得，可知，火星绕太阳公转线速度小于地球绕太阳公转线速度，火星绕太阳公转角速度小于地球绕太阳公转角速度，选项AB错误；设地球绕太阳的公转周期为T，火星绕太阳的公转周期为T＇，相邻两次火星冲日时间为t，则，解得年，即两次火星冲日时间大于一年 ，选项C错误；相邻两次冲日时间不相等是因为地球、火星公转轨道不是标准圆轨道，选项D正确.‎ ‎10.如图所示，竖直放置的光滑圆环的半径为R＝20 cm，环上有一穿孔的小球m=1kg，小球仅能沿环做无摩擦滑动。圆环绕着通过环心的竖直轴O1O2以角速度ω0匀速转动，且 旋转，角速度逐渐增大到ω1，且，重力加速度为g＝10 m/s2. 该过程中圆环对小球所做的功（　　）‎ A. J B. J C. J D. J ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】小球转动的半径为Rsinθ，小球所受的合力垂直指向转轴，根据平行四边形定则，F合=mgtanθ=mRsinθω2，解得；若，则解得θ=30°；若，则解得θ=60°。则圆环对小球所做的功，带入数据解得：，故选A.‎ 二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分。‎ ‎11.下列说法正确的是（　　）‎ A. 合外力对物体不做功，动量一定不变 B. 合外力对物体做功（不为零），动量一定变化 C. 合外力对物体不做功，动能一定不变 D. 合外力对物体做功（不为零），动能可能不变 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】合外力对物体不做功，物体的动能不变，但是动量不一定不变，例如做匀速圆周运动的物体，选项A错误；合外力对物体做功（不为零），则动能一定变化，即速度的大小一定变化，则物体的动量一定变化，选项B正确，D错误；由动能定理，合外力对物体不做功，动能一定不变，选项C正确。‎ ‎12.如图所示，A、B两物块放置在足够长的光滑斜面上，当A、B沿斜面一起沿斜面向下滑动，下列说法正确的是（　　）‎ A. A物体所受合外力不为零 B. A物体所受合外力为零 C. B物体机械能守恒 D. B物体机械能不守恒 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】斜面光滑，则AB整体的加速度不为零，可知物体A加速度不为零，所受合外力不为零，选项A正确，B错误；因整体的加速度为gsinθ，可知A的加速度也为gsinθ，则B对A的作用力方向垂直斜面向上，A对B的作用力垂直斜面向下，则物体下滑时，A对B不做功，只有B的重力做功，则B物体机械能守恒，选项C正确，D错误.‎ ‎13.如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角为θ，传送带在电动机的带动下， 始终保持v0的速率运行。现把一物块(可看为质点)轻放在传送带底端，物块与传送带间动摩擦因数为μ， 。物块被传送到最高点（在运动至最高点前与传送带达到共速）。t为运动时间，x为物体沿斜面运动距离。以最低点所在水平面为零势能面。物块的速度v，重力势能 Ep ，机械能E，物块和传送带产生的内能Q，四个物理量变化趋势如下图，其中正确的是：（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】开始时物体受到向上的摩擦力，由，因，则 ，则a>0，物体向上做匀加速运动，当与传送带共速后，与传送带一起向上做匀速运动，故图像A正确；物块与传送带共速之前，系统产生的热量为：，当物体与传送带共速后，Q=0，则图像B错误；物体与传送带共速后，重力势能随x的增加而增加，可知图像C错误；物体随传送带加速上升时：；共速后，可知图像D正确.‎ ‎14.如图所示，在竖直方向上，A、B两物体通过劲度系数k=16N/m的轻质弹簧相连，A放在水平地面上，B、C两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连，C放在倾角α＝30°的固定光滑斜面上. 用手拿住C，使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行．已知A、B的质量均为m＝0.4 kg，重力加速度取g＝10 m/s2，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态．释放C后，C沿斜面下滑，A刚离开地面时，B获得最大速度vB，求该过程中：（ ）‎ A. A、B、C构成的系统机械能守恒 B. mC=1.6kg C. vB=m/s D. C的机械能减少2.4J ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】此过程中弹簧的弹力要做功，则A、B、C构成的系统机械能不守恒，选项A错误；B处于静止状态时，压缩弹簧有：mg=kx1；当A刚要离开地面时，弹簧伸长有：mg=kx2； B获得最大速度时绳子拉力为T，对B有：T=mg+kx2；对C有：mCgsinα=T；联立解得：mC=1.6kg，选项B正确；B从静止到获得最大速度的过程中弹簧弹性势能变化量为零，B上升高度与C沿斜面下滑距离为：；因此有： 解得：，选项C正确；C的机械能减少，选项D正确。‎ 三、实验题（本题共2小题，共11分，请在答题卷上相应位置作答）‎ ‎15.利用如图所示装置做验证机械能守恒定律实验 单位：cm ‎(1)图中打点计时器为电火花计时器, 需要电源为____(填选项前的字母). ‎ A.交流电220V B.直流电220V C.交流电4~6V D.直流电4~6V ‎(2)在实验中,已知重物质量m=1kg,在纸带上打出一系列的点,O为起点,A、B、C点均为计时点，已知相邻计时点间时间间隔为T=0.02s，如图所示,重力加速度g＝9.8 m/s2,那么从打O点到打B点的过程中:打点计时器打下计数点B时，重物的重力势能减少量ΔEp=___J ,动能变化量ΔEk=___J ‎ (以上两空结果均保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). A (2). 0.49 (3). 0.48‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）电火花计时器需要220V的交流电源，故选A. ‎ ‎（1）打点计时器打下计数点B时，重物的重力势能减少量ΔEp=mghB=1×9.8×0.0501J =0.49J;‎ 打B点时的速度：；动能变化量 ‎16.如图所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究功与速度的关系”的实验。‎ ‎（1）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_______ （选填选项前的字母）。‎ A．将长木板带滑轮左端垫高 ‎ B．将长木板不带滑轮的右端垫高 ‎ 在_______（选填选项前的字母）且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。‎ A．不挂重物 B．挂上重物 ‎（2）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图所示。‎ 实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打某计数点的过程中，拉力对小车做的功W，打某计数点时小车的速度v。同时以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出如图所示的v2–W图象。‎ 分析实验图像：该图线与斜率有关的物理量应是_________。（选填选项前的字母）。‎ A.加速度 B.位移 C.质量 D.时间 ‎（3）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，但重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，则v2–W图像________。‎ A．一条倾斜直线 ‎ B．一条末端向上弯曲图像 ‎ C．一条末端向下弯曲图像 ‎【答案】 (1). B (2). A (3). C (4). A ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）平衡摩擦力的方法是：把木板不带滑轮的右端垫高 ，让小车滑下，当小车匀速运动时，就意味着摩擦力抵消了，故选B；平衡摩擦力时，把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动即可，故选A；‎ ‎（2）要验证的关系是，则W-v2的关系图像中斜率k=m，则该图线与斜率有关的物理量应是质量，故选C.‎ ‎（3）如果实验中完全消除了摩擦力和其它阻力，那么重物重力做的功就等于重物和小车动能的增加量；即：W=（M+m）v2，期中W=mgh，质量都是定值，所以v2与W成正比，则v2–W图像是一条倾斜直线，故选A。‎ 四、计算题（本题共4小题，依次为7分,10分,12分,14分,共43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。）‎ ‎17.一个质量为m＝1kg的小球从h＝20 m的高处自由下落，落到一个厚软垫上，若小球由静止下落到小球陷至最低点经历了t＝2.2 s，取g＝10 m/s2，选取竖直向上为正方向，求：‎ ‎（1）小球从接触软垫到陷至最低点动量的变化量 ‎（2）软垫对小球平均作用力的大小 ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）取竖直向上为正方向；小球从静止开始下落到接触软垫所需时间 ‎ 小球接触软垫到陷至最低点所需时间 ‎ 小球接触软垫时速度大小 ‎ ‎ 最低点时v2=0‎ 动量变化量 ‎ ‎（2）选取小球与软垫接触速度减为0为研究过程，列出动量定理： ‎ 得：F=110N ‎18.某中学高2021级学生XXX，学习了相关物理学知识后，希望通过自己设计实验，并测出地球质量。实验如下：取一根细线穿过光滑的细直管，细线一端栓一质量为m的砝码，另一端连在一固定的测力计上，手握细直管抡动钩码，使钩码在竖直平面内做完整的圆周运动（圆周运动半径不变）。如图所示，观察测力计得到，当钩码运动到圆周的最高点时，测力计的读数为0；当钩码运动到圆周的最低点时，测力计的读数为F。已知引力常量为G，地球半径为R0，试根据题中提供的条件和测量结果，求：‎ ‎（1）该星球表面的重力加速度大小； ‎ ‎（2）该星球的质量Ｍ；‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设重力加速度为g，最高点处速度大小为v0，最低点处速度大小为v1‎ 以钩码为研究对象：最高点处 ‎ 最低点处 ‎ 由动能定理： ‎ 得：‎ ‎（2）地球表面处 ‎ 得： ‎ ‎19.额定功率为80 kW的汽车在平直公路上行驶。若汽车从静止开始以恒定加速度a＝2 m/s2做匀加速直线运动达到额定功率，并继续以额定功率做加速运动，直至达到最大速度vm＝20 m/s，该加速阶段汽车运动位移x＝90m。随后继续以最大速度运动100m后关闭发动机，再做匀减速直线运动，直至停止。已知汽车质量m＝2 000 kg，运动过程中阻力不变。求：‎ ‎(1)汽车所受的阻力大小；‎ ‎(2) 6 s末汽车的瞬时功率大小；‎ ‎(3)汽车从静止开始运动直至停止所需总时间。‎ ‎【答案】(1) 4×103N (2) 80KW (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)汽车以最大速度运动时达到最大功率，且F=f ，P=Fv=fv ‎ ‎ 解得： f=4×103N ‎(2) 汽车做匀加速直线运动F-f=ma 解得：F=8×103N ‎ 匀加速运动末速度v1=10m/s ‎ 匀加速运动时间t1=5s ‎ ‎∵6s>5s，∴5s末汽车达到最大功率，6s时P=80kW ‎ ‎（3）①匀加速阶段t1=5s ‎②以最大功率运动达到最大速度所需时间为为t2‎ ‎ ，‎ 恒功率阶段的位移为 ‎ ‎ ‎ 解得t1=7s ‎ ‎③匀速运动所需时间 ‎ ‎④匀减速运动加速度： ‎ 匀减速运动所需时间t4==10s ‎ 总时间t=5+7+5+10=27s ‎20.《疯狂实验室》节目通常介绍一些比较夸张的实验，某期节目中制作的装置可简化为下图。光滑的圆弧轨道PNQ竖直放置，其轨道半径为R。圆弧左右两侧均连接足够长的粗糙斜面，斜面与圆弧连接处相切，倾角。质量为m的小球自左侧圆弧轨道上A点处由静止开始运动由P点进入轨道。已知AP间距离xAP=5R，小球与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，不计其他阻力，重力加速度g。求：‎ ‎ ‎ ‎（1）小球第一次到达N点时速度大小；‎ ‎（2）整个过程中，小球在斜面上运动的总路程s；‎ ‎（3）整个过程中，小球在左右两斜面上损失的机械能之比。‎ ‎【答案】（1）（2）s=7.5R（3） 13:5‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）小球第一次到达N点时速度为vN ‎ ‎ ‎ ‎ ‎（2）小球最终在PNQ间做往返运动，在P、N两点处速度均为0‎ ‎ ‎ ‎ s=7.5R ‎（3）机械能的减少量 ‎ 小球在斜面左右两端摩擦力大小相等，∴ ‎ 以某一次从左侧最高点经过PNQ滑至右侧最高点为例 ‎ ‎ ‎ ‎ 经分析:小球（从Q点滑上斜面开始）在同侧运动上一次路程与下一次路程之比为 ‎ 左侧总路程 ‎ 右侧总路程为 ‎ ‎ ‎ ‎∴‎ ‎ ‎ ‎ ‎