湖北省黄石二中2020学年高一物理下学期期末考试模拟卷

湖北省黄石二中2020学年高一物理下学期期末考试模拟卷

此卷只装订不密封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 ‎ ‎2020学年下学期高一期末考试模拟测试卷 ‎ 物 理 （B）‎ 注意事项：‎ ‎1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。‎ ‎2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。‎ 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1．质量为m的飞机，以速率v在水平面上做半径为r的匀速圆周运动，空气对飞机作用力的大小等于(　　)‎ A． B． C．mg D．‎ ‎2．如图所示，一固定斜面倾角为θ，将小球A从斜面顶端以速率v0水平向右抛出，击中了斜面上的P点；将小球B从空中某点以相同速率v0水平向左抛出，恰好垂直斜面击中Q点。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)‎ A．若小球A在击中P点时速度方向与水平方向所夹锐角为φ，则tan θ＝2tan φ B．若小球A在击中P点时速度方向与水平方向所夹锐角为φ，则tan θ＝tan φ C．小球A、B在空中运动的时间比为2tan2 θ∶1‎ D．小球A、B在空中运动的时间比为tan2 θ∶1‎ ‎3．如图所示，同一轨道上有两艘绕地球运行的宇宙飞船，它们的运行周期为T，运行速度为v。已知引力常量为G，则下列说法正确的是(　　)‎ A．地球的质量为 B．两飞船运动的轨道半径为 C．两飞船运动的加速度为 D．后面的飞船要追上前面的飞船进行对接需向后喷出一些物质使其加速 ‎4．如图所示，一个物体在与水平方向成θ角的拉力F的作用下匀速前进，经过一段时间t，对几个力的冲量，说法正确的是(　　)‎ A．拉力对物体的冲量为Ft B．拉力对物体的冲量为Ftcos θ C．摩擦力对物体冲量为Ft D．合外力对物体的冲量为Ft ‎5．如图所示，一根长为L的轻杆，O端用铰链固定，另一端固定着一个小球A，轻杆靠在一个高为h的物块上。若物块与地面摩擦不计，则当物块以速度v向右运动至轻杆与水平方向夹角为θ时，物块与轻杆的接触点为B，下列说法正确的是(　　)‎ A．A的角速度大于B点的角速度 B．A的线速度等于B点的线速度 C．小球A转动的角速度为 D．小球A的线速度大小为 ‎6．质量为m的跳伞运动员进行低空跳伞表演，在打开降落伞之前，他以恒定的加速度竖直加速下落高度h，则在这段过程中，下列说法错误的是(　　)‎ A．运动员的重力势能减少了mgh B．运动员的动能增加了 C．运动员克服阻力所做的功为 D．运用的机械能减少了 ‎7．如图所示，一轻弹簧的一端固定在倾角为θ＝37°的光滑斜面底端，另一端连接一质量为2 kg的物块A，系统处于静止状态。若在物块A的上方斜面上紧靠A处轻放一质量为3 kg的物块B，A、B一起向下运动，经过10 cm运动到最低点。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．两物块沿斜面向下运动的过程中，A、B间的弹力先减小后增大 B．在物块B刚放上的瞬间，A、B间的弹力大小为7.2 N C．两物块沿斜面向下运动的过程中，重力势能与弹性势能之和不变 D．两物块沿斜面向下运动的过程中，弹簧弹性势能的最大值为3.0 J ‎8．如图所示，质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB长度为2R。现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为(不计空气阻力)，则下列说法错误的是(　　)‎ A．小车向左运动的最大距离为R B．小球和小车组成的系统机械能不守恒 C．小球第二次能上升的最大高度 D．小球第二次离开小车在空中运动过程中，小车处于静止状态 ‎9．引力波是广义相对论最重要的预言之一，经过近一个世纪的努力，人们终于在2020年9月14日直接探测到首个引力波信号GW50914。经证实，‎ GW50914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞并合成一个大黑洞的事件，合并后的黑洞质量是太阳的62倍。假设这两个黑洞绕它们连线上的某定点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小，在运动过程中各自质量不变且不受其他星系的影响，则下列说法正确的是( )‎ A．这两个黑洞中质量越大的线速度越大 B．这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等 C．随两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期也在减小 D．双黑洞的合并存在质量亏损，相当于3个太阳质量的能量在合并过程中被释放 ‎10．如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量均为m的球A和B，光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力。忽略空气阻力，则球B在最高点时(　　)‎ A．球B的速度为 B．球A的速度大小为 C．水平转轴对杆的作用力为1.5mg D．水平转轴对杆的作用力为2.5mg ‎11．如图所示，小球以初速度v0竖直向上抛出，到达最大高度H处后又返回到出发点，小球运动过程中，受到的空气阻力与速度大小成正比。则下列各图中，能大致反映小球在整个运动过程中，速度v随时间t、重力对小球所做的功W与位移x、动能Ek与位移x、机械能E随离地高度h变化关系的是(取初始位置为坐标原点、初速度方向为正方向)(　　)‎ ‎12．如图所示，倾角为30°的足够长斜面与水平面平滑相连，水平面上用轻杆连接的小球A、B以速度向左运动，小球质量均为m，杆长为l，当小球B到达斜面上某处P时速度为零。不计一切摩擦，重力加速度为g。则下列说法正确的是( )‎ A．P与水平面的高度差为 B．P与水平面的高度差为 C．两球上滑过程中杆对A球所做的功为 D．两球上滑过程中杆对A球所做的功为 二、非选择题（本题共5小题，共52分。按题目要求做答，解答题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）‎ ‎13．(8分)某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：‎ ‎①用天平测出电动小车的质量为0.4 kg；‎ ‎②将电动小车、纸带和打点计时器按如图所示安装；‎ ‎③接通打点计时器（其打点周期为0.02 s）；‎ ‎④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源。待小车静止时再关闭打点计时器（设在整个过程中小车所受的阻力恒定）。‎ 在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的点迹如图甲、乙所示，图中O点是打点计时器打的第一个点。‎ 请你分析纸带数据，回答下列问题：‎ ‎(1)该电动小车运动的最大速度为 m/s；‎ ‎(2)该电动小车运动过程中所受的阻力大小为 N；‎ ‎(3)该电动小车的额定功率为 W。‎ ‎14．(8分)如图所示，飞船沿半径为R的圆周围绕着地球运动，其运行周期为T。如果飞船沿椭圆轨道运行，直至要下落返回地面，可在轨道的某一点A处将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心O为焦点的椭圆轨道运动，轨道与地球表面相切于B点。求飞船由A点到B点的时间。(图中R0是地球半径)‎ ‎15．(9分)一质量为4 kg的小球，从距地面5 m高处以5 m/s的初速度水平抛出。不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。求：‎ ‎(1)小球落地时的动能Ek；‎ ‎(2)落地瞬间重力做功的瞬时功率P。‎ ‎16．(12分)如图甲所示，A、B两物体与水平面间的动摩擦因数相同，A的质量为3 kg，A以一定的初速度向右滑动，与B发生碰撞（碰撞时间非常短），碰前A的速度变化如图乙中图线Ⅰ所示，碰后A、B的速度变化分别如图线Ⅱ、Ⅲ 所示，g取10 m/s2。‎ ‎(1)求A与地面间的动摩擦因数；‎ ‎(2)计算说明A、B间发生的是弹性碰撞还是非弹性碰撞。‎ ‎17．(15分)如图所示，倾斜轨道底端用一小段圆弧与水平面平滑连接，上端与半径R＝0.5 m的圆管形轨道相切于P点，圆管顶端开口水平，距离水平面的高度为R。质量m＝0.2 kg的小球B静止在斜面的底端。另有质量相同的小球A以初速度v0＝5 m/s沿水平面向右运动，并与小球B发生弹性碰撞，不考虑一切摩擦，重力加速度g取10 m/s2。‎ ‎(1)求小球B被碰后的速度大小；‎ ‎(2)求小球B到达圆管形轨道最高点时对轨道的压力大小和方向；‎ ‎(3)若保持小球A的初速度不变，增加其质量，则小球B从轨道的最高点抛出后，求小球B的落地点到O点的最远距离不会超过多少。‎ ‎2020学年下学期高一期末考试模拟测试卷 物 理（B）答 案 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1．【答案】B ‎【解析】飞机受重力、空气的作用力，靠着两个力的合力提供向心力，如图所示。根据牛顿第二定律有：，根据平行四边形定则，空气对飞机的作用力为：，故B正确。‎ ‎2．【答案】C ‎【解析】由题图可知，斜面的倾角θ等于小球A落在斜面上时的位移与水平方向的夹角，由平抛运动结论可知：tan φ＝2tan θ，选项A、B错误；设小球A在空中运动的时间为t1，小球B在空中运动的时间为t2，则由平抛运动的规律可得：tan θ＝，tan θ＝，则＝，选项C正确，D错误。‎ ‎3．【答案】C ‎【解析】由圆周运动的规律有v＝，解得r＝，故B错误；万有引力提供飞船运行的向心力，则有，解得地球的质量为M＝，选项A错误；飞船的加速度为a＝，选项C正确；后面的飞船向后喷出一些物质，会到较高的轨道上运行，不能对接，选项D错误。‎ ‎4． 【答案】A ‎【解析】由题，运动时间为t，则拉力的冲量为I1＝Ft。由于做匀速运动，阻力大小与F的水平分力相等，摩擦力大小为f＝Fcos θ，摩擦力对物体的冲量的大小为I2＝ft＝Ftcos θ。‎ 物体匀速运动，由动量定理知合外力对物体的冲量为零。‎ ‎5． 【答案】D ‎【解析】如图所示，根据运动的合成与分解可知，接触点B的实际运动为合运动，可将B点运动的速度vB＝v沿垂直于杆和沿杆的方向分解成v2和v1，其中v2＝vBsinθ＝vsinθ为B点做圆周运动的线速度，v1＝vBcosθ为B点沿杆运动的速度。当杆与水平方向夹角为θ时，；A、B两点都围绕O点做圆周运动，由于同一杆上运动，故角速度ω相同，故A错误；由于A转动半径大，故A的线速度大，故B错误；由于B点的线速度为：v2＝vsinθ＝OBωB，所以，则小球 A转动的角速度为 故C错误；A的线速度为：，故D正确。‎ ‎6．【答案】C ‎【解析】重力做功WG＝mgh，重力势能减少了ΔEP＝mgh，故A正确；由牛顿第二定律知，mg－f＝ma，可得，阻力做功，运动员克服阻力做功，所以机械能加少了，故C错误，D正确；由动能定理可知，运动员的动能增加量为 ，故B正确。‎ ‎7．【答案】B ‎【解析】物块A刚放上去的瞬间，由于弹簧的弹力不能突变，所以物块A、B整体受到的合力为mBg，设加速度为a，则有mBgsin 37°＝(mA＋mB)a，设A、B间的弹力为FN，对物块B有mBgsin 37°－FN＝mBa，联立解得FN＝7.2‎ ‎ N，选项B正确；两物块沿斜面向下运动的过程中，先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，所以A、B间的弹力一直增大，选项A错误；由功能关系，针对弹簧和两物块组成的系统，重力势能与弹性势能之和的减少量等于两物块动能的增加量，两物块的动能先增加后减少，故重力势能与弹性势能之和先减少后增加，选项C错误；在物块B放上去之前，弹簧是压缩的，所以弹簧的最大弹性势能应大于(mA＋mB)gxsin θ＝3.0 J，选项D错误。‎ ‎8．【答案】C ‎【解析】系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：mv－mv′＝0，，解得，小车的位移：x＝R，故A正确；小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，系统初状态在水平方向动量为零，由动量守恒定律可知，系统在任何时刻在水平方向动量都为零，小球离开小车时小球与小车在水平方向速度都为零，水平方向动能为零，如果系统机械能守恒，由机械能守恒定律可知，小球离开小车后上升的最大高度为h0，由题意可知，小球离开小车后在空中能上升的最大高度为＜h0，系统机械能不守恒，故B正确；小球第一次车中运动过程中，由动能定理得：mg（h0－h0）－Wf＝0，Wf为小球克服摩擦力做功大小，解得：Wf＝mgh0，即小球第一次在车中滚动损失的机械能为mgh0，由于小球第二次在车中滚动时，对应位置处速度变小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于mgh0，机械能损失小于mgh0，因此小球再次离开小车时，能上升的高度大于：h0－h0＝h0，故C错误；小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，小球由A点第二次离开小车时系统水平方向动量为零，小球与小车水平方向速度为零，小球第二次离开小车在空中运动过程中，小车处于静止状态，故D正确。‎ ‎9．【答案】CD ‎【解析】双星做匀速圆周运动具有相同的角速度，万有引力提供向心力，故，故，所以 质量越大的线速度越小，A错误；万有引力提供向心力，故，万有引力相等，但质量不等，故质量大的向心加速度小，B错误；根据可得，同理可得，所以，当不变时，L减小，则T减小，即双星系统运行周期会随间距减小而减小，C正确；双黑洞的合并存在质量亏损，合并前质量为36＋29＝65个太阳质量，合并后为62个太阳质量，故质量亏损为3个太阳质量，即相当于3个太阳质量的能量在合并过程中被释放，D正确。‎ ‎10．【答案】BC ‎【解析】球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用力，即重力恰好提供向心力，则有：，解得，故A错误；由于A、B两球的角速度相等，由v＝ωr得球A的速度大小为：，故B正确；B球到最高点时，对杆无弹力，此时A球受重力和拉力的合力提供向心力，有：，解得：F＝1.5mg，可得水平转轴对杆的作用力为1.5mg，故C正确，D错误。‎ ‎11．【答案】AD ‎【解析】上升过程：mg＋kv＝ma1，物体向上做加速度减小的减速运动，到最高点速度减小为零，下降过程：mg－kv＝ma2，物体向下做加速度减小的加速运动，上升过程加速度大于下降过程加速度，高度相同，故上升时间小于下降时间，故A正确；上升过程重力做负功，下降过程重力做正功，故B错误；根据动能定理，动能的变化对应合外力做功，即Ek－x图像的斜率表示合外力的大小，上升过程合外力F1＝mg＋kv，物体减速上升，所以合外力减小，图像切线的斜率减小，下降过程合外力F2‎ ‎＝mg－kv，加速下落，合外力减小，又因横轴是物体运动的位移，故下降过程位移是减小的，如图所示，所以C错误；根据机械能守恒定律，机械能的变化对应除重力以外的力做功，E－h图像的斜率描述阻力的大小，减速上升过程，阻力减小且做负功，机械能减小，图像斜率减小，加速下落过程，阻力增大且做负功，机械能减小，斜率增大，故D正确。‎ ‎12．【答案】AD ‎【解析】设B沿斜面上滑的距离为x，则由机械能守恒可得，解得；则P与水平面的高度差为，A正确，B错误；由动能定理，两球上滑过程中杆对A球所做的功满足，解得，C错误，D正确。‎ 二、非选择题（本题共5小题，共52分。按题目要求做答，解答题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）‎ ‎13．(8分)‎ ‎【答案】(1)1.5(2分) (2)1.6 (3分) (3)2.4 (3分)‎ ‎【解析】(1)根据纸带可知，当所打的点点距均匀时，表示物体匀速运动，此时速度最大，故有：‎ vm1.5m/s;‎ ‎(2)关闭小车电源，小车在摩擦力的作用下做减速运动，由，加速度 ，小车受到的摩擦阻力大小为 ‎(3)由P＝Fv可得，小车的额定功率为：P＝Fv＝fvm＝1.6×1.5W＝2.4W ‎14．(8分)【解析】设飞船的椭圆轨道的半长轴为a，由图可知 (2分)‎ 设飞船沿椭圆轨道运行的周期为T′，由开普勒第三定律得： (2分)‎ 飞船从A到B的时间t＝(2分)‎ 由以上三式求解得(2分)‎ ‎15．(9分)‎ ‎【解析】(1)平抛运动过程，根据动能定理得：mgh＝EK-mv02 (2分)‎ 解得：＝250J (2分)‎ ‎(2)根据v2＝2gh (2分)‎ 得落地时竖直分速度为： (1分)‎ 则落地时重力的瞬时功率为：P＝mgvy＝400W (2分)‎ ‎16．(12分)‎ ‎【解析】(1)由v－t图可知A的初速度v0＝3 m/s，碰撞前的速度v1＝2 m/s，时间t＝1 s 由动量定理得：－ft＝mv1－mv0 (2分)‎ 又f＝μmAg (2分)‎ 解得A与地面间的动摩擦因数：μ＝0.1。 (2分)‎ ‎(2)由v－t图可知碰撞后A的速度vA＝1 m/s，B的速度vB＝3 m/s 碰撞过程系统动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：‎ mAv1＝mAvA＋mBvB (2分)‎ 碰撞前后系统的机械能变化量： (2分)‎ 代入数据解得：ΔE＝0，则碰撞为弹性碰撞。(2分)‎ ‎17．(15分)‎ ‎【解析】(1)设A、B两球碰撞后的速度分别为v1、v2，A、B两球发生弹性碰撞，由动量守恒定律得：‎ mv0＝mv1＋mv2 (1分)‎ 由能量守恒定律得： (1分)‎ 联立解得：v1＝0、v2＝v0＝5 m/s (2分)‎ ‎(2)A、B两小球碰撞后，设小球B沿轨道上升到最高点的速度为v，则有动能定理得：‎ ‎－mgR＝mv2－ (1分)‎ 在圆管形轨道的最高点，设轨道对小球的支持力为FN，由牛顿第二定律可得：‎ mg－FN＝m (1分)‎ 联立解得：FN＝－4 N (1分)‎ 负号说明圆管形轨道对小球有向下的压力，根据牛顿第三定律可得，小球在最高点对轨道有向上的压力，大小为4 N (1分)‎ ‎(3)设小球A的质量为M，则由动量守恒定律和能量守恒定律有：‎ Mv0＝Mv3＋mv4 (1分)‎ ‎ (1分)‎ 联立解得：v4＝v0 (1分)‎ 当小球A的质量M无限增加时，碰撞后小球B的速度都不会超过vm＝2v0，设小球B到达轨道最高点的速度为v′，则有：‎ ‎－mgR＝mv′2－mvm2 (1分)‎ 解得：v′＝3 m/s 由平抛运动的规律有：R＝gt2，xm＝v′t (1分)‎ 联立解得：xm＝3 m (1分)‎ 所以小球B从轨道的最高点抛出后，落地点到O点的最远距离不会超过3 m (1分)。‎