山东省泰安市2019-2020学年高一下学期期末考试物理试题 Word版含解析 17页

高一年级考试物理试题 第Ⅰ卷（选择题共40分）‎ 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。‎ ‎1. 根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该（ ）‎ A. 带负电 B. 带正电 C. 不带电 D. 无法确定 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在磁体外部磁感线总是从N极出发指向S极，由此可知地磁场由南至北，由右手螺定则可知电流方向自东向西，由于地球自转为自西向东，由此可知地球带负电，A对；‎ ‎2. 如图所示，匀强磁场区域宽度为L，一长为d（d16V/m C. W=2.4×10-5J、E>12V/m D. W=2.4×10-5J、E≤12V/m ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎ 【详解】 ‎ 因为是匀强电场中，由于D为AB的中点，则D 点的电势 ‎ ‎ ‎ - 17 -‎ 电荷从D点移到C点电场力所做的功为 ‎ ‎ ‎ 设AB连线延长线上的M点电势为4V ，因此连线CM是等势线，过B点做CM的垂线 NB，则NB是电场线，如图所示 ‎ ‎ ‎ 所以电场强度的方向并不是沿着AB方向，则AB两点沿电场方向的距离 ‎ ‎ ‎ 根据 ‎ ‎ ‎ 故选B。 ‎ ‎7. 如图所示，某滑草场有两个坡度不同的斜草面AB和AB'（均可看作斜面）。质量不同的甲、乙两名游客先后乘坐同一滑草板从A点由静止开始分别沿AB和AB'滑下，最后都停在水平草面上，斜草面和水平草面平滑连接，滑草板与草面之间的动摩擦因数处处相同，下列说法正确的是（　　）‎ A. 甲沿斜面下滑的时间比乙沿斜面下滑的时间长 B. 甲、乙经过斜面底端时的速率相等 C. 甲、乙最终停在水平草面上的同一位置 D. 甲沿斜面下滑过程中克服摩擦力做的功比乙的大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．设滑道的倾角为θ，动摩擦因数为μ - 17 -‎ ‎，滑沙者在由斜面滑到水平面的过程中，由动能定理 由于AB′与水平面的夹角小于AB与水平面的夹角，所以得知甲在B点的速率大于乙在B′点的速率。对滑沙者受力分析，由牛顿第二定律得 故滑沙者在斜面上下滑的加速度 可知，倾角大的下滑时的加速度大，再根据速度关系v = at知，乙下滑时间较长，故AB错误；‎ C．再对滑沙者滑行全过程用动能定理可知 得 即 水平位移为为定值，与斜面的倾角无关，所以他们将停在离出发点水平位移相同的位置，故C正确；‎ D．由AB分析知，甲到达地面时的速率大于乙到达地面时的速率，而质量的不同，因此无法比较克服摩擦力做功的多少，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎8. 如图所示，重力不计甲，乙、两三个点电荷，电荷量相等，质量分别为m、2m、3m，由静止经同一电场加速后，又经同匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么（　　）‎ A. 经过加速电场过程，电场力对丙电荷做的功最多 - 17 -‎ B. 三个电荷打在屏上时的速度一样大 C. 三个电荷打在屏上的同一位置上，且所用时间相等 D. 三个电荷经过加速和偏转电场打在荧光屏上，电场力对三个电荷做的功一样多 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电荷通过加速电场，电场力做功，甲、乙、两三个点电荷电荷量相等，可知电场力做功相等，故A错误；‎ BD． 经过加速电场，由动能定理可得 在偏转电场中电荷做类平抛运动，水平方向做匀速运动，设板长为l，则有 竖直方向做匀加速直线运动，设间距为d，则有 联立以上三式可得 说明三个电荷侧移量相同，设在偏转电场中电场力做功为，则有 联立可得 整个过程电场力做功 通过比较可知电场力对三个电荷做的功一样多，因三个电荷质量不同，由动能定理可知三个电荷获得速度大小不同，故D正确，B错误；‎ C．由前面分析可知电荷在偏转电场中做类平抛运动，则有 - 17 -‎ 设射出偏转电场时速度与水平方向夹角为，则有 联立可得 说明三个电荷射出偏转电场时侧移量、方向相同，三个电荷打在屏上的同一位置上，因射出加速电场时速度大小不同，质量大的电荷，速度小，打在荧光屏用时较长，故C错误。‎ 故选D。‎ 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。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎9. 在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点点火加速改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。地球半径为R，地面重力加速度为g，地球自转周期为T，同步卫星距地面高度为h，则（　　）‎ A. 同步卫星在轨道Ⅱ的线速度大小为 B. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度 C. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行周期大于T D. 卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上，机械能相等 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据 - 17 -‎ 且在地球表面 可得 选项A正确；‎ B．在轨道Ⅰ上，由P点向Q点运动，万有引力做负功，动能减小，所以P点的速度大于Q点的速度，故B正确； C．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行周期等于地球自转的周期T，选项C错误；‎ D．从椭圆轨道Ⅰ到同步轨道Ⅱ，卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力，所以卫星要点火加速，才能由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，则卫星在轨道Ⅰ的机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能，故D错误。 故选AB。‎ ‎10. 如图所示，是一个由电池、电阻R、电键S与平行板电容器组成的串联电路，电键S闭合。一带电液滴悬浮在两板间P点不动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 带电液滴可能带正电 B. 增大两极板距离的过程中，电容器的电容C减小 C. 增大两极板距离的过程中，电阻R中有从a到b的电流 D. 若断开S，减小两极板距离，带电液滴静止不动 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．带电量为q的微粒静止不动，所受的电场力与重力平衡，则知电场力向上，而场强向下，所以微粒带的是负电．故A错误；‎ BC．增大电容器两极板间距离，根据电容的决定式 - 17 -‎ 可知电容C减小，U不变，由 分析可知Q减小，电容器放电，则R中有从a流向b的电流，故BC正确；‎ D．断开S，极板上电量不变；减小两极板距离，根据电容的决定式 电容的定义式 以及由公式 E=‎ 分析可知 E=‎ 与d无关，即E保持不变，所以液滴静止仍然不动，故D正确。‎ 故选BCD。‎ ‎11. 电源电动势为E，内电阻为r，L1、L2、L3是相同规格的小灯泡。闭合开关S，当滑动变阻器的触片P从左端滑到右端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1，和ΔU2，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 小灯泡L3变亮，L1、L2变暗 B. 小灯泡L3变暗，L1、L2变亮 C. ΔU1<ΔU2‎ D. ΔU1>ΔU2‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当滑动变阻器的触片P - 17 -‎ 从左端滑到右端时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，则L2变暗，路端电压变大，L2两端电压变小，则并联部分电压增大，则L3变亮，由于总电流变小，流过L3的电流变大，则流过L1的电流变小，所以L1变暗，故A正确，B错误；‎ CD．由于总电流变小，L2两端电压变小，路端电压变大，则并联部分电压增大值比L2两端电压的减小值更大，则有 ΔU1>ΔU2‎ 故C错误，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎12. 如图所示，一质量为m的小球套在光滑竖直杆上，轻质弹簧一端与小球相连，另一端固定于O点。现将小球从A点由静止释放，沿竖直杆运动到B点，弹簧处于OA、OB两位置时弹力大小相等，已知OA长度小于OB长度。在小球由A到B的过程中（　　）‎ A. 小球在A点机械能大于在B点机械能 B. 小球加速度等于重力加速度g的位置有两个 C. 小球机械能先减小，后增大，再减小 D. 在B点的速度可能为零 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．在小球运动过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，故小球和弹簧组成的系统机械能守恒；因A、B两点弹簧的弹性势能相等，小球减小的重力势能转化为小球的动能，小球在A点机械能等于在B点机械能，在B点的速度不为零，故AD错误；‎ B．在运动过程中A点为压缩状态，B点为伸长状态，由A到B有一状态弹簧弹力为0，且此时弹簧与杆不垂直，小球的加速度为g；当弹簧与杆垂直时小球加速度也为g，则小球加速度等于重力加速度g的位置有两个，故B正确；‎ C - 17 -‎ ‎．弹簧的弹力对小球先做负功后做正功再做负功，则小球的机械能先减小，后增大，再减小，故C正确。‎ 故选BC。‎ 第Ⅱ卷（非选择题共60分）‎ 三、实验题：本题共2小题，共14分。‎ ‎13. 用如图所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2在高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），所用电源的频率为50Hz，计数点间的距离如图所示。已知m1=50g、m2=150g，请计算：（当地重力加速度取10m/s2，计算结果均保留两位有效数字）‎ ‎(1)打计数点5时的瞬时速度v5=__m/s；‎ ‎(2)在计数点0到5的过程中，系统重力势能的减少量ΔEp=__J，系统动能的增量ΔEk=___J。‎ ‎【答案】 (1). 2.4 (2). 0.60 (3). 0.58‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]利用匀变速直线运动的推论，打计数点5时的瞬时速度 ‎(2)[2] )在计数点0到5的过程中，系统重力势能的减少量 ‎[3] 在计数点0到5的过程中，系统动能的增量 ‎14. 在测定金属丝的电阻率的实验中。‎ ‎(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是_______mm；‎ ‎(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为20Ω，画出实验电路图_______，并标明器材代号；‎ 电源E（电动势3V，内阻约为5Ω）‎ - 17 -‎ 电流表A1（量程0~250mA，内阻R1=5Ω）‎ 电流表A2（量程0~300mA，内阻约为5Ω）‎ 滑动变阻器R（最大阻值5Ω，额定电流1A）‎ 开关S及导线若干 ‎(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx=________（用题中给出的物理量字母表示）。不考虑读数误差，从设计原理看，其测量值与真实值相比________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。‎ ‎【答案】 (1). 0.398（0.397~0.399均可） (2). (3). (4). 相等 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]由图示螺旋测微器可知，其示数为：0mm+39.8×0.01mm=0.398mm，由于读数误差（0.397~0.399均可）‎ ‎(2)[2]由题意可知，没有电压表，可以用已知内阻的电流表A1测电压，另一个电流表A2测电流，由题意可知，待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示 ‎(3)[3]由图示电路图可知，待测金属丝电阻 - 17 -‎ ‎[4]由图示电路图可知，电压与电流的测量值等于真实值，由欧姆定律可知，电阻的测量值等于真实值 四、计算题：本题共4小题，共46分。‎ ‎15. ‎ 如图所示，在水平方向的匀强电场中，有一质量为m的带电小球，用长为L的细线悬于O 点，当小球平衡时，细线和竖直方向的夹角为θ=37°。把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速度释放，求小球经过最低点时细线对小球的拉力的大小。（sin37°=0.6 ，重力加速度为g）。 ‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由题意，首先分析物体的平衡位置，根据物体的平衡条件，可求得电场力；接着由动能定理求出小球在最低点的速度，再根据牛顿第二定律结合向心力公式即可求出绳子的拉力大小。‎ ‎【详解】小球平衡时，其受力如图 小球从水平位置到最低点过程中，由动能定理得 - 17 -‎ 小球在最低点细绳拉力为F，在竖直方向上由牛顿第二定律得 解得 ‎16. 如图所示电路中，电源电动势为18V，内阻为0.25Ω，R1=0.5Ω，R2=4Ω，电动机线圈电阻为0.2Ω，闭合开关电源内阻消耗的功率为16W，求这时电动机输出的机械功率。‎ ‎【答案】55W ‎【解析】‎ ‎ 【详解】 ‎ 电源内阻消耗功率 ‎ ‎ ‎ 由闭合电路欧姆定律得 ‎ ‎ ‎ 通过R2的电流 ‎ ‎ ‎ 通过电动机的电流 ‎ ‎ ‎ 电动机输出的机械功率 ‎ ‎ ‎ 解得 ‎ P出=55W ‎ - 17 -‎ ‎17. 2018年12月8日，“嫦娥四号”从西昌卫星发射中心成功发射，2019年1月3日成功完成世界首次在月球背面软着陆。“嫦娥四号”着陆前首先进入环月圆轨道，成为月球的近月卫星，可近似认为，“嫦娥四号”在月球的引力作用下，绕月球做匀速圆周运动。假设月球与地球的质量分布均匀且均为球形，已知月球的半径为地球半径的，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的。若地球近地卫星的周期为T0，万有引力常量为G，求：‎ ‎(1)“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的周期；‎ ‎(2)月球的密度。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)近地卫星绕地球做匀速圆周运动，重力提供向心力 ‎ ‎ 近月卫星绕月球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 ‎ ‎ 联立解得 ‎(2)月球的平均密度 联立解得 - 17 -‎ ‎18. 如图甲所示，一根轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为m=0.4kg，当弹簧处于原长时，小物块静止于O点。现对小物块施加一个外力F，使它缓慢移动，，将弹簧压缩至A点，压缩量为x=0.1m，在这一过程中，所用外力F与压缩量的关系如图乙所示。然后撤去F释放小物块，让小物块沿桌面运动，设小物块与桌面的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小物块离开水平面做平抛运动，下落高度h=0.8m时恰好垂直击中倾角θ为37°的斜面上的C点，sin37°=0.6，g取10m/s2。求：‎ ‎（1）小物块到达桌边B点时速度的大小；‎ ‎（2）在压缩弹簧的过程中，弹簧存贮的最大弹性势能；‎ ‎（3）O点至桌边B点的距离L。‎ ‎【答案】（1）3.0m/s；（2）2.3J；（3）0.4m ‎【解析】‎ ‎ 【详解】 ‎ ‎（1）物块由B到C做平抛运动 ‎ ‎ ‎ 物块在C点垂直击中斜面有 ‎ ‎ ‎ ‎=3.0m/s ‎ ‎（2）由图知滑动摩擦力 ‎ f=1.0N ‎ 推力做的功 ‎ - 17 -‎ ‎ ‎ 压缩过程中由功能关系得 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎（3）物块从到的过程中，由功能关系得 ‎ ‎ ‎ L=0.4m ‎ - 17 -‎