2019-2020学年湖北省孝感市重点高中联考协作体联考高一(下)期中物理试卷

2019-2020学年湖北省孝感市重点高中联考协作体联考高一(下)期中物理试卷

‎2019-2020 学年湖北省孝感市重点高中联考协作体联考高一（下）期中物理试卷 一、选择题（共 12 小题，每小题 4 分，满分 48 分）‎ ‎1．（ 4 分）有关万有引力定律的叙述正确的是（ ）‎ ‎2 2‎ A ．卡文迪许测出了万有引力常量 G 的值，引力常量 G 的单位是 N?kg /m B ．第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度 C．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动周期的平方与轨道半径的三次方之比 ＝ K 为常数，此常数的大小与恒星的质量和行星的速度有关 D ．开普勒将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有 引力定律 ‎2．（ 4 分）下面关于功的说法正确的是（ ）‎ A ．卫星做匀速圆周运动，由于卫星的速度时刻变化，所以地球引力对卫星不做功B ．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，所以滑动摩擦力一定做负功 C．举重运动员，扛着杠铃在头的上方停留 10s，运动员对杠铃做了正功 D ．静摩擦力和滑动摩擦力不一定都做负功 ‎3．（ 4 分）汽车在平直公路上以速度 v0 匀速行驶，发动机功率为 P，快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的 功率立即减小一半并保持该功率继续行驶． 下面四个图象中， 哪个图象正确表示了从司机减小油门开始， 汽车的速度与时间的关系（ ）‎ A ． B．‎ C． D．‎ ‎4．（ 4 分）质量为 50kg 的某中学生参加学校运动会立定跳远项目比赛，起跳直至着地过程如简图，经实际测量得知 上升的最大高度是 0.8m ，在最高点的速度为 3m/s，则起跳过程该同学所做功最接近（取 g＝ 10m/s2）（ ）‎ A ．225J B ．400J C． 625J D． 850J ‎5．（ 4 分）如图所示， A 、B、C 是直角三角形的三个顶点，∠ A ＝ 90°，∠ B＝30°，在 A 、B 两点分别放置两个点电荷 qA、qB，测得 C 点的场强 EC 方向与 AB 平行。下列说法正确的是（ ）‎ A ．点电荷 qA 、qB 的电性可能都为正 B ．点电荷 qA、qB 的电荷量大小之比是 1： 2 C．点电荷 qA、qB 的电荷量大小之比是 1： 4 D ．点电荷 qA 、qB 的电荷量大小之比是 1： 8‎ ‎6．（ 4 分）如图所示，将两个等量的正点电荷分别固定在 M 、N 两点，图中圆的圆心位于两点电荷连线的中点， be 为两点电荷的中垂线与圆弧的交点， a、c、d、f 分别为圆弧 Mb 、bN 、Ne、eM 的中点， 下列说法正确的是 （ ）‎ A ．a、 c、d、f 四点的电场强度相同 B ． a、c、d、f 四点的电势相同 C．如果将一带负电的重力不计的粒子由 e 点无初速放，则该粒子将沿中垂线向 O 点做匀加速运动 D ．如果将带一负电的重力不计的粒子由 a 点沿圆弧 abc 运动到 c 点，则电场力先做正功后做负功 ‎7．（ 4 分）如图所示，虚线框内存在着匀强电场（方向未知） ，一质子从 bc 边上的 M 点以速度 v0 射进电场内，最后从 cd 边上的 Q 点飞出电场．下列说法正确的是（ ）‎ A ．电荷运动的轨迹一定是抛物线 B ．电场方向一定是垂直 ab 边向右 C．电场力一定对电荷做了正功 D ．M 点的电势一定高于 Q 点的电势 ‎8．（ 4 分）如图所示， 两平行金属板竖直放置且 B 板接地， 期间有用绝缘细线悬挂的带电小球， 当给两金属板充电，使金属板带电荷量为 Q，此时悬线与竖直方向的夹角为 ，因电离作用，两金属板的电荷量缓慢减小（假设小 球的电荷量不变） ，以致悬线与竖直方向夹角逐渐减小， 则夹角减小到 的过程中， 下列说法正确的是 （ ）‎ A ．细线的拉力逐渐增大B ．细线的拉力大小不变 C．电容器减少的电荷量为 D ．电容器减少的电荷量为 ‎9．（4 分） 2019 年 6 月 25 日 02 时 09 分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第 46 颗北斗导航卫星，北斗导航系统中包含多颗地球的同步卫星，下列关于地球的同步卫星说法正确的是（ ）‎ A ．所有的同步卫星的轨道半径都相同 B ．同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度C．同步卫星的质量可以不同 D ．同步卫星相对地面静止，所以它处于平衡状态 ‎10．（ 4 分）在东京奥运会由于新冠肺炎延期举行的背景下，中国乒乓球队运动员、教练员纷纷表示，要以抗疫英雄为榜样，做好新形势下的备战工作，在奥运会上继续创造最佳战绩，为祖国争光，为民族争气。假设在某次训练 中某一运动员将乒乓球以原速率斜向上击回， 球在空中运动一段时间后落至对方的台面上， 忽略空气阻力和乒乓球的旋转，则下列说法正确的是（ ）‎ A ．击球过程中合外力对乒乓球做功为零 B ．在空中运动的过程中，乒乓球机械能守恒C．在上升过程中，乒乓球处于失重状态 D ．在下落过程中，乒乓球处于超重状态 ‎11．（4 分）如图所示，两个等量异种点电荷，关于原点 O 对称放置，下列能正确描述其位于 x 轴上的电场或电势 分布随位置 x 变化规律正确的是（ ）‎ A ． B．‎ C． D．‎ ‎12．（ 4 分）如图所示，固定在竖直平面内的圆管形轨道的外轨光滑，内轨粗糙。一小球（可视为质点）从轨道的最 低点以初速度 v 0 向右运动，小球的直径略小于圆管的直径，小球运动的轨道半径为 R，空气阻力不计，已知重力加速度为 g，下列说法正确的是（ ）‎ A ．若 v 0＜ 2 ，小球运动过程中机械能不可能守恒 B ．若 v 0＝ 3 ，小球运动过程中机械能守恒 C．若 v 0＜ ，小球不可能到达最高点 D ．若 v 0＝ 2 ，小球一定不能到达最高点二、实验填空题：本题共 8 空，共 14 分 ‎13．（ 14 分）物体在空中下落的过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了“探究重力做功和物体动能变化的定量关系” ，我们提供了如右图的实验装置．‎ ‎（ 1）某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题：‎ 如图如示，质量为 m 的小球在重力 mg 作用下从开始端自由下落至光电门发生的 ，通过光电门时的 ，试探究重力做的功 与小球动能变化量 的定量关系．‎ 请在 ①② 空格处填写物理量的名称和对应符号；在 ③④ 空格处填写数学表达式．‎ ‎（ 2）某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字．‎ ‎① 用天平测定小球的质量为 0.50kg ；‎ ‎② 用游标卡尺测出小球的直径为 10.0mm ；‎ ‎③ 用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为 80.80cm ；‎ ‎④ 电磁铁先通电，让小球吸在开始端．‎ ‎⑤ 电磁铁断电时，小球自由下落．‎ s ‎⑥ 在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为 2.50× 10﹣ 3‎ ‎‎ ‎，由此可算得小球经过光电 门的速度为 m/s．‎ ‎⑦ 计算得出重力做的功为 J，小球动能变化量为 J．（结果保留三位数字）‎ ‎（ 3）试根据（ 2）对本实验下结论： ．‎ 三、计算题（ 14 题 10 分， 15 题 10 分， 16 题 18 分，共 38 分．写出必要的文字、方程式及重要的演算步骤． ）‎ ‎14．（ 10 分）如图所示，一对平行金属板 M 、N 长为 L，相距为 d，O1O2 为中垂线。当两板间加电压 UMN ＝ U0 时，两板间为匀强电场，忽略两极板外的电场，某种带负电的粒子以速度 v0 沿下极板 N 边缘射入电场，恰好打在上 极板 M 的中点（带电粒子所受的重力不计） 。求：带电粒子的比荷 。‎ ‎15．（ 10 分）一卫星绕某行星作匀速圆周运动，已知行星表面的重力加速度为 g 行，行星的质量 M 与卫星的质量 m 之比 ＝ 81，行星的半径 R 行与卫星的半径 R 卫之比 ＝3.6，行星与卫星之间的距离 r 与行星的半径 R 行之 比 ＝60．设卫星表面的重力加速度为 g 卫，则在卫星表面有：‎ 经过计算得出： 卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的三千六百分之一． 上述结果是否正确？若正确， 列式证明；若错误，求出正确结果．‎ ‎16．（ 18 分）如图所示，在竖直方向上 A 、B 两物体通过劲度系数为 k 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 放在固定的光滑斜面上．用手拿住 C，使细线刚刚伸直但无拉力作用， 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，斜面倾角为 θ＝37°，重力加速度为 g，滑轮的质量和摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态． C 释放后沿斜面下滑，当 A 刚要离开地面时，‎ B 的速度最大， （ sin 37°‎ ‎＝ 0.6，cos 37°＝ 0.8）求：‎ ‎（ 1）从开始到物体 A 刚要离开地面的过程中，物体 C 沿斜面下滑的距离；‎ ‎（ 2）C 的质量；‎ ‎（ 3）A 刚要离开地面时， C 的动能．‎ ‎2019-2020 学年湖北省孝感市重点高中联考协作体联考高一（下）期中物理试卷 试题解析 一、选择题（共 12 小题，每小题 4 分，满分 48 分）‎ N ?m /kg 1. 解： A 、卡文迪许测出了万有引力常量 G 的值，引力常量 G 的单位是 2 2，故 A 错误；‎ B 、第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，是最大的环绕速度，故 B 正确；‎ C、行星绕恒星运动轨道为椭圆，根据开普勒第三定律可知运动周期的平方与轨道半径的三次方之比 ＝ K 为常数，此常数的大小与恒星的质量有关，与行星的速度无关，故 C 错误；‎ D 、牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引 力定律，故 D 错误。故选： B 。‎ 2. 解： A 、卫星做匀速圆周运动，由于地球引力始终与速度方向垂直，故地球引力对卫星不做功，故 A 错误；‎ B 、将以小物块轻轻放在匀速运动的传送带上，小物块相对于传送带运动，滑动摩擦力充当动力，传送带对小物块的摩擦力做正功，故 B 错误；‎ C、举重运动员，扛着杠铃在头的上方停留 10s，运动员对杠铃有力但没有在力的方向上发生位移，故运动员对杠铃没有做功，故 C 错误；‎ D 、将以小物块轻轻放在匀速运动的传送带上，小物块相对于传送带运动，滑动摩擦力充当动力，传送带对小物块的摩擦力做正功，静摩擦力可以做正功、负功或不做功，例如粮仓运送粮食的传送带对粮食施加一静摩擦力， 该力对粮食做正功，随转盘一起转动的物体，摩擦力提供向心力，不做功等，故 D 正确；‎ 故 选 ： D 。 3．解：汽车匀速行驶时牵引力等于阻力；‎ 功率减小一半时，汽车的速度由于惯性来不及变化，根据功率和速度关系公式 P＝ Fv，牵引力减小一半，小于阻 力，合力向后，汽车做减速运动，由公式 P＝ Fv 可知，功率一定时，速度减小后，牵引力增大，合力减小，加速度减小，故物体做加速度不断减小的减速运动， 当牵引力增大到等于阻力时， 加速度减为零，物体重新做匀速直线运动；‎ 故选： C。‎ 4. 解：运动员做抛体运动，从起跳到达到最大高度的过程中，竖直方向做加速度为 g 的匀减速直线运动， 则 t＝ ＝ ＝ 0.4s，‎ 竖直方向初速度 vy＝ gt＝ 4m/s 水平方向做匀速直线运动，则 v 0＝ 3m/s，‎ 则起跳时的速度 v＝ ＝ ＝5m/s 设中学生的质量为 50kg ，根据动能定理得：‎ W＝ mv 2＝ ×50× 52＝ 625J；故 C 正确， ABD 错误； 故选： C。‎ 4. 解：A 、若 A 、B 都为正电荷， 都为负电荷， 或 A 为正电荷， B 为负电荷， C 点合场强的方向不可能与 AB 平行，‎ 所以 A 为负电荷、 B 为正电荷，故 A 错误；‎ BCD 、测得 C 点场强 EC 的方向与 AB 平行，作出点电荷 qA 、qB 分别在 C 点的场强方向，如图：‎ 根据平行四边形定则和几何关系得 A 、B 在 C 点的场强之比： ＝ 。‎ 又点电荷的场强公式为： E＝ ，C 点距离 A 、B 两点间的距离比： ＝ ， 可知： qA ： qB＝1： 8，故 BC 错误， D 正确。‎ 故选： D 。‎ 5. 解： A ．根据场强的矢量叠加和对称性，可知两个点电荷在 a、c、d、f 四点产生的场强大小相等，方向不同， 则场强不同，故 A 错误；‎ B ．根据等量同种电荷的电场线分布特点可知，图中对称的 a、c、d、f 四点的电势相等，故 B 正确；‎ C．带负电的粒子在 e 点所受的电场力沿中垂线指向 O 点， 则该粒子在电场力的作用下由静止开始沿中垂线向 O 点做变加速运动，故 C 错误；‎ D..带负电的粒子由 a 沿圆弧 abc 运动到 c 点的过程中， 根据电场的矢量叠加可知， 电场力与带电粒子运动方向先成钝角后成锐角，即电场力先做负功后做正功，故 D 错误；‎ 故选： B 。‎ 6. 解： A 、带电粒子在平面中受恒定的电场力，其运动轨迹为一条抛物线，故 A 正确；‎ B 、将电场力沿着水平和竖直方向正交分解，由于粒子从 Q 点飞出，故水平分量向右，竖直分量未知，故电场力的方向未知，故 B 错误；‎ C、将电场力沿着水平和竖直方向正交分解，由于粒子从 Q 点飞出，故水平分量向右，竖直分量未知，水平分量做正功，竖直分量做功情况未知，故电场力做的总功未知，故 C 错误；‎ D 、将电场力沿着水平和竖直方向正交分解，由于粒子从 Q 点飞出，故水平分量向右，竖直分量未知，故总功可 以为正、也可以为负、也可不做功，故电势能可以变大、变小、不变，故电势可以变大、变小或不变，故 D 错误；‎ 故选： A 。‎ 4. 解： A 、B、由于金属板的电荷量缓慢减小，小球受重力 mg、细线拉力和 T 水平向右的电场力 F 而处于动态平衡状态（如图所示） ， F＝ mgtanθ，‎ T＝ ，因 θ减小，所以拉力 T 逐渐减小，故 A 、B 错误；‎ C、D 、设两极间的距离为 d，电容器电容为 C，由图知 ，‎ 设减小的电荷量为△ Q，同理可得 ，联立解得 ，故 C 错误， D 正确。故选： D 。‎ 5. 解： A 、所有地球同步卫星的周期相同，根据万有引力提供向心力， ，所有地球同步卫星的轨道半径都相同，故 A 正确；‎ B 、根据万有引力提供向心力， ，解得运行速度： v＝ ，轨道半径越大，运行速度越小，第一宇 宙速度是近地卫星的运行速度， 同步卫星的轨道半径大于地球半径， 则运行速度小于第一宇宙速度， 故 B 错误；‎ C、同步卫星的质量与运行规律无关，质量可以不同，故 C 正确；‎ D 、卫星虽然相对地面静止，但在做匀速圆周运动，合力提供向心力，不是平衡状态，故 D 错误。故选： AC 。‎ 6. 解： A 、球拍将乒乓球原速率击回，可知乒乓球的动能不变，可知合外力做功为零，故 A 正确；‎ B 、在空中运动的过程中，乒乓球只受重力，故机械能守恒，故 B 正确；‎ CD 、在乒乓球的运动过程中，加速度方向始终向下，可知兵乓球一直处于失重状态，故 C 正确， D 错误。故选： ABC 。‎ 4. 解： AB 、根据两个等量异号电荷的电场线分布图，结合“沿电场线方向电势降低”的原理，知从左侧无穷远 处向右电势从零逐渐升高， 正电荷所在位置处最高； 然后再电势减小， O 点处电势为零， 则 O 点右侧电势为负， 同理到达负电荷时电势最小，且电势为负，从负电荷后右，电势开始升高，直到无穷远处，电势为零；故 A 正确， B 错误；‎ CD 、根据电场线的疏密表示场强的大小，可知，从左侧无穷远到正电荷，电场强度逐渐增大，方向向左。从正 电荷到负电荷，电场强度先减小后增大，但 O 点的电场强度不为零。从负电荷到右侧无穷远，电场强度逐渐减小到零，方向向右。故 CD 错误。‎ 故选： A 。‎ 5. 解： A ．若小球运动过程中速度较大，则小球在运动过程中可能不与内轨接触，不受摩擦力作用，当达到最高点也不受外轨道作用时，则有： mg＝ ，则达到最高点的速度至少为：‎ 根据机械能守恒可得：‎ ‎＝‎ 解得： ，所以若 ，小球运动过程中机械能不可能守恒，故 A 错误；‎ B ．若 ，小球不挤压内轨，则小球在整个运动过程中不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，故 B 正确；‎ C．若 ，小球由可能达到最高点，只是达到最高点时对内轨有压力，故 C 错误；‎ D ．假设小球与内轨道无摩擦，则小球恰好能到达最高点，根据机械能守恒：‎ 解得： ，现在内壁粗糙， 小球运动过程中一定受到摩擦力作用， 故小球在到达最高点之前速度已为零， 故小球一定不能到达最高点，故 D 正确；‎ 故选： BD 。‎ 二、实验填空题：本题共 8 空，共 14 分 6. 解：（ 1）该实验要探究重力做功和物体动能变化的定量关系，所以我们要测量小球在重力 mg 作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移 s，‎ 通过光电门时的速度 v，来探究外力做的功 mgs 与小球动能变化量 mv 2 的关系．‎ ‎（ 2）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得： 小球经过光电门时的速度为 v ＝ 4m/s 小球从电磁铁处下落到经过光电门时重力做的功为 w＝ mgh＝ 4.04J． 小球动能变化量为△ Ek＝ mv2 ﹣ 0＝ 4.00J．‎ ‎（ 3）根据 ② 中计算出的数据得出本实验的结论为： 在误差允许范围内， 小球重力做的功与其动能的变化量相等．故答案为：（ 1）位移 s，瞬时速度 v，mgs， mv2．‎ ‎（ 2）⑥ 4； ⑦ 4.04； 4.00．‎ ‎（ 3）在误差允许范围内，小球重力做的功与其动能的变化量相等．‎ 三、计算题（ 14 题 10 分， 15 题 10 分， 16 题 18 分，共 38 分．写出必要的文字、方程式及重要的演算步骤． ）‎ 4. 解：带电粒子在电场中做类平抛运动，设带电粒子的加速度为 a，粒子在电场中运动的时间为 t。带电粒子的加速度为 a＝ ＝‎ 沿极板方向，带电粒子做匀速直线运动，有 L＝ v0t 垂直极板方向，带电粒子做初速度为零的匀加速直线运动，有 d＝ at2‎ 由以上可以求得 ＝‎ 答：带电粒子的比荷 为 。‎ 5. 解：所得的结果是错误的．‎ ‎① 式中的 g 卫并不是卫星表面的重力加速度，而是卫星绕行星作匀速圆周运动的向心加速度． 正确解法是 在卫星表面： ＝ g 卫①‎ 在行星表面： ＝ g 行② 由①② 得：‎ ‎＝‎ ‎∴ g 卫＝0.16g 行 答：上述结果是错误的，星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的 0.16 倍．‎ 4. 解：（ 1）设开始时弹簧压缩的长度为 x B，则有 kxB＝mg 设当物体 A 刚要离开地面时，弹簧的伸长量为 x A，则有 kx A＝ mg 当物体 A 刚要离开地面时，物体 B 上升的距离与物体 C 沿斜面下滑的距离相等，为：‎ h＝x A +x B 解得： h＝ ．‎ ‎（ 2）物体 A 刚要离开地面时，以 B 为研究对象，物体 B 受到重力 mg、弹簧的弹力 kx A 、细线的拉力 FT 三个力的作用，设物体 B 的加速度为 a，根据牛顿第二定律：‎ 对 B 有： FT ﹣ mg﹣ kx A＝ ma 对 C 有： mCgsin θ﹣ FT＝ mCa B 获得最大速度时，有： a＝ 0‎ 解得： mC＝ ．‎ ‎（ 3）法一：由于 xA ＝xB，弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，弹簧弹力做功为零，且物体 A 刚好离开地面时， B、C 两物体的速度相等，设为 v0 ，由动能定理得：‎ mCghsinθ﹣ mgh+W 弹＝ ﹣ 0‎ 其中， W 弹＝ 0‎ ‎＝‎ ‎0‎ 解得： v 2‎ 所以 EkC＝ ＝ 法二：根据动能定理，‎ 对 C： mCghsinθ﹣ Wr＝ EkC﹣ 0‎ 对 B： Wr﹣ mgh+W 弹＝ EkB﹣ 0‎ 其中 W 弹＝ 0‎ 又 EkC： EkB＝ 10： 3‎ 解得： EkC＝ 答：‎ ‎20æ' g' 13k ‎（ 1）从开始到物体 A 刚要离开地面的过程中，物体 C 沿斜面下滑的距离是 ；‎ ‎（ 2）C 的质量是 ‎10y”；‎ ‎（ 3）A 刚要离开地面时， C 的动能是 ‎20 n' g' ． 13k