【物理】北京市景山学校2019-2020学年高一下学期期末考试试题 （解析版） 16页

北京景山学校2019~2020学年度第二学期 高一年级期末物理试卷 第Ⅰ卷选择题部分（共45分）‎ 一、单项选择题（下列每小题的四个选项中只有一个选项符合题意。15小题,每小题3分，此题在问卷星中完成）‎ ‎1.关于平抛运动和圆周运动,下列说法正确的是( )‎ A. 平抛运动是匀变速曲线运动 B. 匀速圆周运动是速度不变的运动 C. 圆周运动是匀变速曲线运动 D. 做平抛运动的物体落地时的速度可能是竖直向下的 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A.平抛运动的加速度始终为g，则是匀变速曲线运动，故选项A正确； B.匀速圆周运动的速度大小不变，方向不断变化，则速度不断改变，故选项B错误； C.圆周运动的加速度不断变化，则不是匀变速曲线运动，故选项C错误； D.做平抛运动的物体水平速度永不为零，则落地时的速度不可能变成竖直向下，故选项D错误．‎ ‎2.如图所示，水平桌面上一小铁球沿直线运动．若在铁球运动的正前方A处或旁边B处放一块磁铁，下列关于小球运动的说法正确的是(　　)‎ A. 磁铁放在A处时，小铁球做匀速直线运动 B. 磁铁放在A处时，小铁球做匀加速直线运动 C. 磁铁放在B处时，小铁球做匀速圆周运动 D. 磁铁放在B处时，小铁球做变加速曲线运动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】磁铁放在A处时，合力向前，加速度向前，物体加速运动，故A错误；磁铁放在A处时，合力向前，加速度向前，物体加速运动，但磁力大小与距离有关，故加速度是变化的，不是匀加速运动，故B错误；磁铁放在B处时，合力与速度不共线，故小钢球向右侧偏转，但不是圆周运动，故C错误；磁铁放在B处时，合力与速度不共线，故小钢球向右侧偏转；磁力大小与距离有关，所以加速度是变化的，即小球做变加速曲线运动，故D正确．所以D正确，ABC错误．‎ ‎3.下列几种说法正确的是（　　）‎ A. 物体受到变力作用，一定做曲线运动 B. 物体受到恒力作用，一定做直线运动 C. 物体所受的合力方向与速度方向不在同一直线上时，一定做曲线运动 D. 如果合力方向与速度方向在同一直线上，则物体的速度方向肯定不会改变，只是速度大小发生变化 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体受到变力作用，不一定做曲线运动，例如小球可在弹簧弹力作用下做直线运动，选项A错误；‎ B．物体受到恒力作用，不一定做直线运动，例如平抛运动，选项B错误；‎ C．物体所受的合力方向与速度方向不在同一直线上时，一定做曲线运动，选项C正确；‎ D．合力方向跟速度方向在同一条直线上，存在加速度，速度方向可以改变，比如竖直上抛，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎4.下列关于向心加速度的说法中，正确的是（　　）‎ A. 向心加速度的方向始终与线速度的方向垂直 B. 向心加速度的方向保持不变 C. 在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D. 在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．向心加速度方向时刻指向圆心，速度方向一直与半径方向垂直，A对；BC错；‎ D．.在匀速圆周运动中，线速度大小恒定，但方向时刻发生变化，D错；‎ 故选A。‎ ‎5.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 物体所受弹力增大，摩擦力也增大 B. 物体所受弹力增大，摩擦力减小 C. 物体所受弹力减小，摩擦力减小 D. 物体所受弹力增大，摩擦力不变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图，开始时重力G与静摩擦力f平衡，支持力N提供向心力，当圆筒的角速度ω增大以后，向心力变大，物体所受弹力N增大，最大静摩擦增大，物体仍静止，即重力G与静摩擦力f平衡，故ABC错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎6.一只小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行驶，如图为雪橇受到的牵引力F及摩擦力F1的示意图(O为圆心)，其中正确的是(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形道路匀速行驶，受到的摩擦力方向与运动方向相反，合外力指向圆心，因此只有C图相符合．‎ ‎7.人站在楼上水平抛出一个小球，球离手时速度为v0，落地时速度为vt，忽略空气阻力，图中正确表示在几段相等时间内速度矢量的变化情况的是图（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动，水平分速度不变，所以速度的变化量等于竖直方向上速度的变化量，根据，几段相等时间内速度变化相同，故C项正确，ABD三项错误。‎ 故选C。‎ ‎8.下列说法正确的是（　　）‎ A. 在由开普勒笫三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体有关的常量 B. 伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量 C. 根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 D. 两物体间的万有引力总是大小相等．方向相反，是一对平衡力 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在开普勒第三定律中，是一个与中心天体有关的常量，A正确； ‎ B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测得了引力常量，B错误；‎ C．表达式，适用于两个质点之间的计算，当趋近于零时，两个物体无论是否为球体，都不能看成质点，万有引力定律不在适用，C错误；‎ D．两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等，方向相反，作用在两个物体上，D错误。‎ 故选A。‎ ‎9.关于功率公式和的说法正确的是（　　）‎ A. 由知，只要知道W和t就可求岀任意时刻的功率 B. 由P＝Fv能求某一时刻的瞬时功率；也可以求平均功率，此时只需要将平均速度代入公式即可 C. 由P＝Fv知，随着汽车速度的增大，它的功率也可以无限增大 D. 由P＝Fv知，公式中的F表示牵引力和阻力的合力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．公式只能求解某段时间的平均功率，不能求解某时刻的瞬时功率，选项A错误； ‎ B．由P＝Fv能求某一时刻的瞬时功率；也可以求平均功率，此时只需要将平均速度代入公式即可，选项B正确；‎ C．汽车额定功率是一定的，由P＝Fv知，随着汽车速度的增大，牵引力减小，则加速度减小，当加速度减到零时，速度达到最大值，此时汽车的速度不再增大，选项C错误； ‎ D．由P＝Fv知，公式中的F可以是某个力，也可以是合力，选项D错误。‎ 故选B。‎ ‎10.如图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推箱的速度大小如图中所注)，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少(　　)‎ A. 大人做的功多 B. 小孩做的功多 C. 大人和小孩做的功一样多 D. 条件不足，无法判断 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 因为木箱匀速运动，小孩和大人所用的推力都等于木箱与地面间的滑动摩擦力，所以两人对木箱的推力相等，又因为所走的位移相同，根据W=Fx，所以两人做功一样多，故ABD错误，C正确．‎ 故选：C ‎11.起重机将质量为‎100kg的物体从地面提升到‎10m高处，取g=‎10m/s2，在这个过程中，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 重力做正功，重力势能增加1.0×104J B. 重力做正功，重力势能减少1.0×104J C. 重力做负功，重力势能增加1.0×104J D. 重力做负功，重力势能减少1.0×104J ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】物体上升，位移方向与重力方向相反，所以重力做负功，重力势能增加，且重力势能增加量等于克服重力做的功，为，C正确．‎ ‎12.下列关于机械能是否守恒的论述正确的是（　　）‎ A. 物体做匀速圆周运动，机械能一定守恒 B. 沿水平面运动的物体，机械能一定守恒 C. 合外力对物体做功等于零时，物体的机械能一定守恒 D. 只有重力或系统内的弹力对物体做功时，机械能一定守恒 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能不断改变，故机械能不守恒，故A错误；‎ B．沿水平面运动的物体，物体可以做匀加速直线运动，所以机械能不一定守恒，故B错误；‎ C．合外力对物体做功等于零时，物体的速度大小保持不变，但物体的高度可以变化，物体的机械能不一定守恒，故C错误；‎ D．根据机械能守恒的条件可知，只有重力或系统内的弹力对物体做功时，机械能一定守恒，故D正确；‎ ‎13. 在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小( )‎ A. 一样大 B. 水平抛的最大 C. 斜向上抛的最大 D. 斜向下抛的最大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 解：由于不计空气的阻力，所以三个球的机械能守恒，由于它们的初速度的大小相同，又是从同一个位置抛出的，最后又都落在了地面上，所以它们的初末的位置高度差相同，初动能也相同，由机械能守恒可知，末动能也相同，所以末速度的大小相同．‎ 故选A．‎ ‎【点评】本题是机械能守恒的直接应用，比较简单，也可以直接用动能定理求解．‎ ‎14.星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与其第一宇宙速度v1的关系是；已知某星球的半径为r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】第一宇宙速度为卫星贴近星球表面做匀速圆周运动的线速度大小，满足 不考虑星球自转，万有引力等于重力 解得第一宇宙速度为 则第二宇宙速度为 ABD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎15.如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 重力对物体做的功为 ‎ B. 物体在海平面上的势能为mgh C. 物体在海平面上的动能为 D. 物体在海平面上的动能为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．从地面到海平面重力对物体做的功为，故A错误；‎ B．以地面为零势能面，海平面低于地面，所以物体在海平面上时的重力势能为故B错误 CD．从抛出到到达海平面过程中，由动能定理得，物体到达海平面时的动能为，故C正确，D错误；‎ 故选C。‎ 第Ⅱ卷 非选择题部分（共55分）‎ 二、实验题 ‎16.为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落，关于该实验，下列说法正确的是（　　）‎ A. 两球的质量应相等 B. 两球应同时落地 C. 只做一次实验就可以得出结论 D. 实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此将同时落地，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，但是不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动；此实验不需要两球质量相等，要改变装置的高度，多次实验，观察现象，最后得到结论，故B正确；ACD错误。 故选B。‎ ‎17.用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，已知打点计时器打点频率f＝50Hz，即每隔0.02s打一个点。‎ ‎(1)实验中得到的一条纸带如图乙所示，将第一个打点标记为O，选择点迹清晰且便于测量的连续5个点，标为A、B、C、D、E，测出A、C、E到O点的距离分别为d1＝‎9.51cm．d2＝‎15.71cm．d3＝‎23.47cm。重物质量为‎0.5kg，当地重力加速度g＝‎9.80m/s2。现选取OC段的数据进行处理，则OC段重物的重力势能减少量为_________J，动能增加量为________J；(计算结果均保留2位有效数字)‎ ‎(2)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差，下列说法正确的是____‎ A．这个误差是实验原理及器材造成的，无法完全消除 B．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差 C．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差 D．可以通过多次测量取平均值的方法消除这个实验误差 ‎【答案】 (1). 0.77 0.76 (2). AB ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)从打O点到打C点的过程中，重物重力势能减少量为 打C点时，重物速度大小为 由于初速度为零，所重物动能的增加量为 ‎(2)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，这个误差是系统误差，无法避免，通过减小阻力的影响可以减小系统误差，故AB正确，CD错误。‎ 故选AB。‎ 三、计算论述题（写出必要的公式和文字叙述）‎ ‎18.如图所示，用F=8N的水平拉力，使物体从A点由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动到达B点，已知A、B之间的距离s=‎8m．求：‎ ‎（1）拉力F在此过程中所做的功；‎ ‎（2）物体运动到B点时的动能．‎ ‎【答案】（1）64J； （2）64J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由功的公式W=Fs知拉力F在此过程中所做的功 W=Fs=8×8=64J ‎（2）由动能定理，物体运动到B点时的动能 EkB=W=64 J ‎19.一颗质量为m的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星到地心的距离为r，已知引力常量G和地球质量M，求：‎ ‎（1）地球对卫星的万有引力的大小；‎ ‎（2）卫星的速度大小．‎ ‎【答案】（1）地球对卫星的万有引力的大小是 ；（2）卫星的速度大小是 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据万有引力的大小公式得：地球对卫星的万有引力的大小F=‎ ‎(2)由万有引力充当向心力得：=m 解得：v=‎ ‎20.有一列重为 100 t 的火车，以 ‎72 km/h 的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为 ‎400 m．(g 取 ‎10 m/s2)‎ ‎(1)试计算铁轨受到的侧压力大小；‎ ‎(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值 ‎【答案】（1）（2）0.1‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)外轨对车轮的侧压力提供火车转弯所需向心力，所以有 由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于；‎ ‎(2) 火车过弯道，重力和铁轨对火车的支持力的合力正好提供向心力，即 ‎ ‎ 由此可得 ‎．‎ ‎21.如图所示，一小球从斜轨道的某高度处自由滑下，然后沿竖直圆轨道的内侧运动。已知圆轨道的半径为R，重力加速度为g。‎ ‎(1)要使小球能通过圆轨道的最高点，小球在圆轨道最高点时的速度至少为多大；‎ ‎(2)如果忽略摩擦阻力，要使小球能通过圆轨道的最高点，小球的初位置必须比圆轨道最低点高出多少。‎ ‎【答案】(1) ；(2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在圆轨道的最高点，由牛顿第二定律有 可得 要使小球能通过圆轨道的最高点，小球在轨道最高点时的速度至少为 ‎(2)设小球的初位置比圆轨道最低点高出时，小球刚好能通过圆轨道最高点，由机械能守恒定律有 解得 ‎22.发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形轨道上，在卫星经过A点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A，远地点为B。在卫星沿椭圆轨道运动经过B点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道（远地点B在同步轨道上），如图所示．两次点火过程都使卫星沿切线方向加速，并且点火时间很短．已知地球自转的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，解决以下问题：‎ ‎（1）求出卫星在近地圆形轨道运行接近A点时的加速度大小；‎ ‎（2）推导卫星同步轨道距地面的高度；‎ ‎（3）通过计算比较卫星在较低圆轨道及同步轨道上的动能大小；（同步轨道的高度用符号h2表示即可）；‎ ‎（4）比较说明卫星在三个轨道上具有的机械能大小。（此问只说明即可，不必计算）。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）；（4）.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在地球表面，重力等于万有引力，故有 得地球质量 因此卫星在地球近地点A的加速度 ‎（2）因为B在地球同步卫星轨道，周期T，卫星受地球的万有引力提供向心力，故有：‎ ‎ ‎ 所以有 ‎（3）卫星在低轨道时 在低轨道时的动能 ‎ ‎ 卫星在高轨道时 在高轨道时动能 ‎ ‎ 因，则 ‎ ‎ ‎（4）卫星在低轨道圆周上经过A点时要点火加速，进入椭圆轨道，在远点B再次加速进入同步圆轨道，可知在同步圆轨道上机械能最大，在低圆轨道上的机械能最小，即 ‎23.如图所示是一个滑雪赛道的示意图，某滑雪者从A点由静止沿斜面滑下，沿一平台水平飞离B点，斜面与平台平滑连接。地面上紧靠平台有一个水平台阶，空间几何尺度如图所示，斜面．平台与滑雪板之间的动摩擦因数为μ。假设滑雪者由斜面底端进入平台后立即沿水平方向运动，且速度大小不变。求：‎ ‎（1）滑雪者离开B点时的速度大小；‎ ‎（2）滑雪者从B点开始做平抛运动，求出其落点距B点的水平距离s。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设滑雪者质量为m，斜面与水平面夹角为θ，滑雪者滑行过程中克服摩擦力做功 由动能定理 离开B点时的速度 ‎(2)设滑雪者离开B点后落在台阶上，则有 可得 此时必须满足 当时，滑雪者直接落到地面上，则有 ‎，‎ 解得