2017-2018学年湖南省长沙市雅礼中学高二下学期期末考试物理试题 解析版 16页

雅礼中学2018上学期期末考试试卷 一、选择题： ‎ ‎1. 物体静止在斜面上，以下的几种分析中正确的是( )‎ A. 物体所受到静摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力 B. 物体所受重力沿垂直斜面的分力就是物体对斜面的压力 C. 物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力 D. 物体所受支持力的反作用力就是物体对斜面的压力 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：物体受到的静摩擦力的反作用力是物体对斜面的静摩擦力，A错误；物体所受重力沿垂直斜面的分力施力物体是地球，物体对斜面的压力受力物体是斜面，两者不是同一个受力物体，所以不是同一个力，B错误；物体所受重力的反作用力就是物体对地球的吸引力，C错误；物体所受支持力的反作用力就是物体对斜面的压力，D正确。‎ 考点：考查了相互作用力 ‎2. 如图所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时，由于球对杆有作用，使杆发生了微小形变，关于杆的形变量与球在最高点时的速度大小关系，正确的是( ) ‎ A. 形变量越大，速度一定越大 B. 形变量越大，速度一定越小 C. 形变量为零，速度一定不为零 D. 速度为零，可能无形变 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：形变量有可能是压缩，也有可能是拉伸，当在最高点时，如果重力完全充当向心力，则轻杆对小球的作用力为零，此时，解得，若，则对杆拉伸，若 ‎，则杆被压缩，当拉伸的形变量和压缩的形变量相同时，速度却不相同，故ABD错误C正确 考点：考查了圆周运动实例分析 ‎【名师点睛】题目的关键点：“由于球对杆有作用，使杆发生了微小形变”，杆模型与绳模型不同，杆子可以提供支持力，也可以提供拉力．所以杆子对小球的作用力可以是向下的拉力，也可以是向上的支持力 ‎3. 在水平地面上M点的正上方某一高度处，将S1球以初速度v1水平向右抛出，同时在M点右方地面上N点处，将S2球以初速度v2斜向左上方抛出，两球恰在M、N连线的中点正上方相遇，不计空气阻力，则两球从抛出到相遇过程中( ) ‎ A. 初速度大小关系为 v1 = v2‎ B. 速度变化量相等 C. 水平位移相同 D. 都不是匀变速运动 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：S1球做的是平抛运动，解决平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动．S2球做的是斜抛运动，它在水平方向上也是匀速直线运动，但在竖直方向上是竖直上抛运动．结合分位移公式研究这题．‎ 由于两球恰在M、N连线的中点正上方相遇，说明它们的水平位移大小相等，又由于运动的时间相同，所以它们在水平方向上的分速度大小相同，即，所以，A错误；由于两个球都只受到重力的作用，加速度都是重力加速度g，由知，知它们速度的变化量相同，B正确；在水平方向上，水平位移大小相等，但方向相反，所以位移不同，C错误；由于两个球都只受到重力的作用，加速度都是重力加速度g，加速度恒定，都是匀变速运动，故D错误．‎ ‎4. 如图所示，一根轻弹簧竖直立在水平面上，下端固定。在弹簧正上方有一个物块从高处自由下落到弹簧上端O，将弹簧压缩。当弹簧被压缩了x0‎ 时，物块的速度减小到零。从物块和弹簧接触开始到物块速度减小到零过程中，物块加速度大小a随下降位移大小x变化的图象，可能是下图中的（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】试题分析:物块接触弹簧后，在开始阶段，物块的重力大于弹簧的弹力，合力向下，加速度向下，根据牛顿第二定律得，得，a与x是线性关系，当x增大时，a减小；当弹力等于重力时，物块的合力为零，加速度a=0；当弹力大于重力后，物块的合力向上，加速度向上，根据牛顿第二定律得，，得， a与x是纯性关系，当x增大时，a增大， 若物块接触弹簧时无初速度，根据简谐运动的对称性，可知物块运动到最低点时加速度大小等于g，方向竖直向上，当小球以一定的初速度压缩弹簧后，物块到达最低点时，弹簧的压缩增大，加速度大于g，故D正确，A、B、C错误。‎ 考点：牛顿第二定律 ‎5. 如图所示，重为G的光滑半圆球对称地搁在两个等高的固定台阶上，A、B为半圆球上与台阶接触的点，半圆球的球心在O点，半圆球的重心C位于O点正下方，，NA为半圆球上A点所受的弹力。下列说法中正确的是（ ）‎ A. NA的方向由A指向O，NA >G B. NA的方向由A指向O，NA < G C. NA的方向由A指向C，NA < G D. NA的方向由A指向C，NA= G ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：根据弹力的方向可知，NA的方向应该指向半球的球心，即由A指向O；因，可知，根据平衡知识可知，当两个分力夹角等于1200时，分力与合力相等，因为NA与NB的夹角小于1200，可知NA < G，故选B.‎ 考点：弹力；共点力的平衡 ‎【名师点睛】此题考查了弹力的方向以及共点力的平衡知识；要知道弹力的方向是指向球的球心，而不是物体的重心位置；当两个等大的分力夹角等于1200时，分力与合力相等，这是很重要的结论，要熟练掌握，以便平时解题时灵活运用.‎ ‎6. 如图所示，两相互接触的物块放在光滑的水平面上，质量分别为m1和m2，且m1＜m2。现对两物块同时施加相同的水平恒力F。设在运动过程中两物块之间的相互作用力大小为FN，则 ( ) ‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：两物体的加速度相等，有，解得，因0<μ2（m1+m2）g时，长木板将开始运动 D. 无论怎样改变F的大小，长木板都不可能运动 ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：m1所受木板的滑动摩擦力大小f1=μ1m1g，方向水平向左，根据牛顿第三定律得知：长木板受到m1的摩擦力方向水平向右，大小等于μ1m1g，m2处于静止状态，根据平衡条件长木板受到地面的摩擦力的大小是μ1m1g，故A错误，B正确；若改变F的大小，当F＞μ2（m1+m2‎ ‎）g时，木块对长木板的摩擦力仍没有变化，因为摩擦力的大小和F无关，大小始终是μ1m1g，所以长木板仍处于静止，故C错误；不论F如何改变，木块对长木板的摩擦力大小仍不变，大小是μ1m1g，所以长木板都不可能运动．故D正确．故选BD。‎ 考点：摩擦力；物体的平衡 ‎10. 在圆轨道运动的质量为m人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R，已知地面上的重力加速度为g，则( )‎ A. 卫星运动的速度为 B. 卫星运动的周期为 C. 卫星运动的加速度为g/2 D. 卫星的动能为mRg/4‎ ‎【答案】BD ‎【解析】根据，解得：，，，又在地球表面有：，联立解得：，，，卫星的动能，故AC错误，BD正确；故选BD。‎ ‎【点睛】根据万有引力提供向心力以及万有引力等于重力，求出卫星的线速度、周期、加速度，通过卫星的线速度求出卫星的动能．‎ ‎11. 如图所示，带有长方体盒子的斜劈A放在固定的斜面体C的斜面上，在盒子内放有光滑球B，B恰与盒子前、后壁P、Q点相接触。现使斜劈A在斜面体C上静止不动，此时P、Q对球B均无压力。以下说法正确的是( ) ‎ A. 若C的斜面光滑，斜劈A由静止释放，则Q点对球B有压力 B. 若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，则P点对球B有压力 C. 若C的斜面粗糙，且斜劈A沿斜面匀速下滑，则P、Q对B均无压力 D. 若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面加速下滑，则Q点对球B有压力 ‎【答案】ACD ‎【解析】当斜面光滑，斜劈A由静止释放，斜劈和球这个整体具有相同的加速度，方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律，知B球的合力方向沿斜面向下。所以B球受重力、底部的支持力、以及Q对球的弹力。知P点对球无压力，Q点对球有压力。故A正确。当斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面上滑，斜劈和球这个整体具有相同的加速度，方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律，知B球的合力方向沿斜面向下。所以B球受重力、底部的支持力、以及Q对球的弹力，故B错误；斜劈A沿斜面匀速下滑，知B球处于平衡状态，受重力和底部的支持力平衡。所以P、Q对球均无压力。故C正确。斜劈A沿斜面加速下滑，斜劈和球这个整体具有相同的加速度，方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律，知B球的合力方向沿斜面向下。所以B球受重力、底部的支持力、以及Q对球的弹力。故D正确。故选ACD。‎ ‎【点睛】斜劈A在斜面体C上静止不动，则B受重力和支持力平衡。当斜面光滑，斜劈A和B球具有相同的加速度沿斜面向上减速，通过对B球进行受力分析，判断P、Q对球有无压力。当斜面粗糙，按照同样的方法，先判断出整体的加速度方向，再隔离对B进行受力分析，从而判断P、Q对球有无压力。‎ ‎12. 如图所示，两物块A、B套在水平粗糙的CD杆上，并用不可伸长的轻绳连接，整个装置能绕过CD中点的轴OO'转动，已知两物块质量相等，杆CD对物块A、B的最大静摩擦力大小相等，开始时绳子处于自然长度（绳子恰好伸直但无弹力），物块A到OO'轴的距离为物块B到OO'轴距离的两倍，现让该装置从静止开始转动，使转速逐渐增大，在从绳子处于自然长度到两物块A、B即将滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A. B受到的静摩擦力一直增大 B. B受到的静摩擦力是先增大后减小 C. A受到的静摩擦力是先增大后不变 D. A受到的合外力一直在增大 ‎【答案】CD ‎【解析】开始角速度较小时，两物体均靠静摩擦力提供向心力，角速度增大，静摩擦力增大，根据，得，随着角速度的增大，A先达到最大静摩擦力，A 先使绳子产生拉力的，所以当绳子刚好产生拉力时，B受静摩擦力作用且未到最大静摩擦力，随着角速度的增大，对B，拉力和静摩擦力的合力提供向心力，角速度增大，则B的静摩擦力会减小，然后反向增大。对A，拉力和最大静摩擦共同提供向心力，角速度增大，静摩擦力不变。可知A的静摩擦力先增大达到最大静摩擦力后不变，B的静摩擦力先增大后减小，再增大。故AB错误，C正确。根据向心力公式，在发生相对滑动前物体的半径是不变的，质量也不变，随着速度的增大，向心力增大，而向心力就是物体的合力，故D正确。故选CD。‎ ‎【点睛】在转动过程中，两物体都需要向心力来维持，一开始是静摩擦力作为向心力，当摩擦力不足以做向心力时，绳子的拉力就会来做补充，速度再快，当这2个力的合力都不足以做向心力时，物体将会发生相对滑动，根据向心力公式进行讨论即可求解。‎ 二、实验题 ‎13. 在“研究匀变速直线运动”的实验中所使用的电源是50HZ的交流电，某同学打好三条纸带，选取其中最好的一条，其中一段如图所示。图中A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点间有四个点未画出。根据纸带可计算出各计数点的瞬时速度，则VB=________ m/s,并计算纸带所对应小车的加速度a=________m/s2（本题结果均要求保留三位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). 0.877m/s (2). 3.51m/s2‎ ‎【解析】试题分析：由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0．1s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小．;‎ 设A到B之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：x3-x1=2a1T2；x4-x2=2a2T2；为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值 得：a=（a1+a2），即小车运动的加速度计算表达式为：‎ 考点：研究匀变速直线运动 ‎【名师点睛】要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．要注意单位的换算和有效数字的保留．‎ ‎14. 某实验小组利用如图所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系。‎ ‎（1）做实验时，将滑块从图示的位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d。则滑块经过光电门1时的速度表达式v1=_________；，滑块加速度的表达式a=___________。（以上表达式均用已知字母表示）。‎ ‎（2）为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h（见图）。关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是________。‎ A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大 ‎ B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变 C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变 ‎ D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小 ‎【答案】 (1). (2). (3). BC ‎【点睛】知道光电门测量滑块瞬时速度的原理．根据运动学公式求出加速度．表示出滑块的合力，根据表达式判断．‎ 三、计算题 ‎15. A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶。当 B车在A车前84 m处时，B车速度为4 m/s，且正以2 m/s2的加速度做匀加速运动；经过一段时间后，B车加速度突然变为零。A车一直以20 m/s的速度做匀速运动。经过12 s后两车相遇。问B车加速行驶的时间是多少？‎ ‎【答案】6 s ‎【解析】试题分析：B车先做匀加速运动，加速度变为零后做匀速直线运动．‎ 设B车加速时的加速度为a，加速时间为t，B车匀速运动的速度为．由题意有 ‎…①…②‎ 联立①②并代数数据可得t=6s．‎ 考点：考查了追击相遇问题 视频 ‎16. 质量为m的卫星发射前静止在地球赤道表面。假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。‎ ‎（1）已知地球质量为M，自转周期为T，引力常量为G。求此时卫星对地表的压力N的大小；‎ ‎（2）卫星发射后先在近地轨道上运行（轨道离地面的高度可以忽略不计），运行的速度大小为v1，之后经过变轨成为地球的同步卫星，此时离地面高度为H，运行的速度大小为v2。‎ a．求比值；‎ b．若卫星发射前随地球一起自转的速度大小为v0，通过分析比较v0、 v1、v2三者的大小关系。‎ ‎【答案】（1） （2）a、 b、v1＞v2＞v0‎ ‎【解析】试题分析：（1）卫星静止在地球上，随地球一起做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得：‎ 解得：‎ 根据牛顿第三定律可知卫星对地表的压力N的大小为：‎ ‎（2）a、卫星围绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有：，，‎ 解得：‎ b、同步卫星与地球自转的角速度相等，而半径大于地球半径，根据v=ωr可知，v2＞v0，而v1＞v2，所以v1＞v2＞v0.‎ 考点：万有引力定律的应用；牛顿定律 ‎【名师点睛】本题考查万有引力在天体运动中的应用，要注意分清是卫星是绕地球运动，还是静止在地面上，明确在地球上的物体和卫星运动其向心力是不同的；此题是中等题；意在考查学生利用所学的规律解决物理问题的能力.‎ ‎17. 某游戏设施如图所示，由半圆形APB和直线BC组成的细圆管轨道固定在水平桌面上（圆半径比细管内径大得多），轨道内壁光滑。已知APB部分的半径R＝0.8 m，BC段长L＝1.6m。弹射装置将一质量m＝0.2kg的小球（可视为质点）以水平初速度v0从A点弹入轨道，小球从C点离开轨道水平抛出，落地点D离C点的水平距离为s＝1.6m，桌子的高度h＝0.8m，不计空气阻力，取g=10m/s2。求：‎ ‎（1）小球水平初速度v0的大小；‎ ‎（2）小球在半圆形轨道上运动时的角速度ω以及从A点运动到C点的时间t；‎ ‎（3）小球在半圆形轨道上运动时细圆管对小球的作用力F的大小。‎ ‎【答案】（1） （2） t= 1.03s （3）4.5N ‎ ‎【解析】试题分析：：（1）小球离开轨道后做平抛运动，则有：h=gt2‎ s=v0t 得：‎ ‎（2）小球在半圆形轨道上运动时的角速度为：‎ 小球从A到B的时间为：，‎ 从B到C做匀速直线运动，时间为：．‎ 因此从A点运动到C点的时间为：t=t1+t2=1.028s ‎（3）根据牛顿第二定律得，圆管对小球的水平作用力大小为：．‎ 竖直作用力大小为：Fy=mg=2N 故细圆管对小球的作用力为：‎ 考点：平抛运动；牛顿第二定律 ‎【名师点睛】本题是匀速圆周运动、匀速直线运动和平抛运动的组合，记住匀速圆周运动的角速度、向心力等等公式，就可以轻松解答，但要注意，要运用正交分解法求F.‎ ‎18. 如图所示，质量M = 1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4，取g=10m/s2，试求：‎ ‎（1）若木板长L=1m，在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N，经过多长时间铁块运动到木板的右端？‎ ‎（2）若在铁块上的右端施加一个大小从零开始逐渐增加的水平向左的力F，通过分析和计算后，请在图中画出铁块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图像。（设木板足够长）‎ ‎【答案】（1）t=1s （2）‎ ‎【解析】试题分析：（1）根据牛顿第二定律求出木块和木板的加速度，铁块运动到木板的右端时，铁块与木板的位移之差等于板长，由位移公式列式求出时间。（2）在木板的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的力F时，分析木板与铁块的状态，根据平衡条件或牛顿第二定律求出铁块所受的摩擦力与F的关系，画出图象．‎ ‎（1）根据牛顿第二定律得：木块的加速度大小，铁块的加速度大小 设经过时间t铁块运动到木板的右端，则有：‎ 解得：t=1s ‎ ‎（2）①当时，A、B相对静止且对地静止，‎ ‎②设时，A、B恰保持相对静止，此时系统的加速度 以系统为研究对象，根据牛顿第二定律有：‎ 解得：‎ 所以，当2N6N，A、B发生相对运动，则有：‎ 画出随拉力F大小变化的图像如图所示 ‎【点睛】对于两个物体，分析之间的关系是关键，往往有位移关系、时间关系、速度关系等等．还要灵活选择研究对象，加速度相同时可采用整体法求出整体的加速度．‎ ‎ ‎ ‎ ‎