2018-2019学年广东省广州大学附属东江中学高一下学期期末考试物理试题（解析版） 13页

‎2018-2019学年广东省广州大学附属东江中学高一下学期期末考试物理试题（解析版）‎ 一、单项选择题 ‎1.在物理学发展中，许多物理学家做出了卓越贡献。以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中，或物理现象及规律的描述正确的是（　　）‎ A. 牛顿发现了万有引力定律并测量了万有引力常量 B. 开普勒发现了行星运动三大定律 C. 随着科学技术的发展，“永动机”是可能实现的 D. 经典力学适用于高速接近光速的物体，也适用于微观的物体 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测量了万有引力常量，选项A错误；‎ B. 开普勒发现了行星运动三大定律，选项B正确；‎ C. “永动机”违背能量守恒定律，即使随着科学技术的发展，“永动机”也是不可能实现的，选项C错误；‎ D. 经典力学适用于宏观低速物体，不适用高速接近光速物体，也不适用于微观的物体，选项D错误；‎ ‎2.关于曲线运动、平抛运动、圆周运动,以下说法中正确的是( )‎ A. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动 B. 平抛运动是典型的匀变速曲线运动 C. 匀速圆周运动是速度不变的圆周运动 D. 匀速圆周运动的向心力始终保持不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、B项：曲线运动的条件是物体的速度方向与合力方向不共线，平抛运动合力恒定，是典型的匀变速运动曲线运动，故A错误，B正确；‎ C项：匀速圆周运动的速度方向不断改变，一定是变速运动，故C错误；‎ D项：匀速圆周运动的向心力大小不变，方向时刻改变，故D错误。‎ ‎3.物体从离地面高处以的初速度水平抛出，不计空气阻力，则　　‎ A. 物体下落的时间 B. 物体着地点与抛出点间的距离为2m C. 物体着地前瞬间的速度大小为 D. 物体着地前瞬间的速度方向与水平方向的夹角为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】物体在竖直方向上做自由落体运动，根据得：，故A错误；物体抛出点到落地点的水平距离为：，物体着地点与抛出点间的距离为：，故B错误；物体落地时在竖直方向的分速度为：，物体着地前瞬间的速度大小为：，故C正确；物体着地前瞬间的速度方向与水平方向的夹角为：，即，故D错误；故选C。‎ ‎4.如图所示，小船过河时，船头偏向上游与水流方向成α角，船相对于静水的速度为v，其航线恰好垂直于河岸。现水流速度稍有减小，为保持航线不变，且准时到达对岸，下列措施中可行的是（　　）‎ A. 增大α角，增大v B. 减小α角，减小v C. 减小α角，保持v不变 D. 增大α角，保持v不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，船相对水的速度为，其航线恰好垂直于河岸，当水流速度稍有减小，为保持航线不变，且准时到达对岸，则如图所示，可知减小角，减小，故选项B正确，A、C、D错误；‎ ‎5.如图所示，小朋友在弹性较好的蹦床上跳跃翻腾，尽情玩耍．在小朋友接触床面向下运动的过程中，床面对小朋友的弹力做功情况是(　　)‎ A. 先做负功，再做正功 B. 先做正功，再做负功 C. 一直做正功 D. 一直做负功 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】在小朋友接触床面向下运动的过程中，床面对小朋友的弹力方向向上，力的方向与运动方向相反，床面对小朋友的弹力一直做负功。故D项正确，ABC三项错误。‎ ‎6.如图所示，小球原来紧压在竖直放置的轻弹簧的上端，撤去外力后弹簧将小球竖直弹起，从小球被弹起到离开弹簧的过程中，以下说法正确的是（ ） ‎ A. 小球的动能和重力势能发生了变化，但机械能保持不变 B. 小球增加的动能和重力势能，等于弹簧减少的弹性势能 C. 小球运动的加速度一直减小 D. 小球离开弹簧时动能最大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.在上升的过程中，弹簧弹力对小球做正功，小球的机械能增加，所以A错误。 B.对于小球和弹簧组成的系统来说，整个系统只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，弹簧减少的弹性势能都转化成了小球的动能和重力势能，所以B正确。‎ CD.在撤去外力的瞬间，小球受重力和弹簧的弹力，弹力大于重力，根据牛顿第二定律，加速度方向向上，向上运动的过程中，弹力减小，则加速度减小，加速度方向与速度方向相同，速度增大，加速度减小为零后，重力大于弹力，加速度方向又变为向下，向上运动的过程中，加速度又逐渐增大。速度与加速度反向，速度逐渐减小。所以速度先增大后减小，动能先增大后减小，加速度先减小后增大。故CD错误。‎ ‎7.2017年5月，在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，航天飞机在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B 为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（　　）‎ A. 在轨道Ⅱ上经过A的速度大于经过B的速度 B. 在轨道Ⅱ上经过A的速度大于在轨道Ⅰ上经过A的速度 C. 在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D. 在轨道Ⅱ上经过A的加速度大于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据开普勒第二定律可知航天飞机在远地点的A速度小于在近地点B的速度，A错误。航天飞机在轨道Ⅱ上A点加速才能变轨到Ⅰ上，所以在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度，B错误；由开普勒第三定律，知在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期，C正确。由，得，同一点A，离地心的距离相等，则在轨道Ⅱ上经过A的加速度等于在轨道Ⅰ上经过A的加速度，D错误。‎ 二、多项选择题 ‎8.关于重力势能，下列说法中正确的是( )‎ A. 重力势能的大小与所选的参考平面有关 B. 在同一个参考平面，重力势能-5J小于-10J C. 重力做正功，重力势能增加 D. 物体的重力势能是物体和地球所共有的 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 重力势能有相对性，其大小与所选的参考平面有关，选项A正确；‎ B. 在同一个参考平面，重力势能-5J大于-10J，选项B错误；‎ C. 重力做正功，重力势能减小，选项C错误；‎ D. 重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的，离开地球物体将不再具有重力势能，故D正确。‎ ‎9.如图所示，银河系中有两黑洞、，它们以两者连线上的点为圆心做匀速圆周运动，测得黑洞、到点的距离分别2r和r。黑洞和黑洞均可看成质量分布均匀的球体，不考虑其他星体对黑洞的引力，两黑洞的半径均远小于他们之间的距离。下列说法正确的是（ ）‎ A. 黑洞、的质量之比为 B. 黑洞、线速度之比为 C. 黑洞、的周期之比为 D. 若从地球向黑洞发射一颗探测卫星，其发射速度一定要大于7.9km/s.‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.双星各自做匀速圆周运动的周期相同，则角速度相等，因为m1r1ω2=m2r2ω2，知半径之比等于质量之反比，故质量之比为1：2，故A错误。‎ B.则v=rω，知线速度与半径成正比，为2：1，故B正确；‎ C.双星的周期相同，与质量无关。故C错误。‎ D.要在地球上发射一颗探测该黑洞信息的探测器，必须要离开太阳的束缚，故发射速度必大于16.7km/s，故D错误；‎ ‎10.如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则（　　）‎ A. 重力对两物体做的功相同 B. 到达底端时A的速度大于B的速度 C. 到达底端时A的重力的瞬时功率小于B的重力的瞬时功率 D. A、B的重力的平均功率相同 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.重力做功：W=mgh，由于m、g、h都相同，则重力做功相同，故A正确；‎ B. 由动能定理可知，，解得，则两物体到达斜面底端时的速度大小相等，选项B错误；‎ ‎ C.两物体到达斜面底端时的速度大小相等，两物体的重力也相同，但A物体重力与速度有夹角，由P=mgvy可知到达底端时A的重力的瞬时功率小于B的重力的瞬时功率，故C正确；‎ D.重力做功相同，但时间不同，根据，A、B的重力的平均功率不相同，故D错误；‎ ‎11.如图，质量是25kg的小孩从高为2m的滑梯顶端由静止滑下，滑到底端时的速度为2m/s（取g=10m/s2），关于力对小孩做的功的说法正确的是（　　）‎ A. 重力做的功为50J B. 合外力做功为50J C. 克服阻力做功为450J D. 支持力做功为450J ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.重力做功为：WG=mgh=25×10×2=500J．故A错误；‎ B.由动能定理合外力做的功等于动能的变化量为：W合=mv2=×25×22=50J，故B正确；‎ C.根据动能定理有：WG-Wf=50J，则Wf=450J，故C正确；‎ D.支持力与小孩的运动方向始终垂直，故支持力不做功，D错误；‎ ‎12.质量为1 kg的物块放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，物块动能Ek与其发生位移x之间的关系如图所示．已知物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是( 　)‎ A. x＝1 m时速度大小1 m/s B. x＝3 m时物块的加速度大小为2.5 m/s2‎ C. 在前4 m位移过程中拉力对物块做的功为13 J D. 在前4 m位移过程中克服摩擦力做功为8J ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由图象可知，x=1m时动能为：Ek1=2J，由得：，故A错误。‎ B.由动能定理得：F合△x=△Ek，得，可知Ek-x图象的斜率等于合外力，因此物体在0-2m内和2-4m内都做匀加速直线运动。在2～4m内，，则加速度，则x=3 m时物块的加速度大小为2.5m/s2．故B正确；‎ C.对物体运动全过程，由动能定理得：WF-μmgx=Ek2-0，x=4m，代入数据解得：WF=17J，故C错误 D. 在前4 m位移过程中克服摩擦力做功为Wf=μmgx= 8J，选项D正确；‎ ‎13.如图所示，质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h。若整个过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，则下列说法正确的是(　　)‎ A. 小球从静止位置下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量等于mgh B. 小球从静止位置下滑至最低点的过程中，重力的瞬时功率先增大后减小 C. 弹簧与杆垂直时，小球速度最大 D. 弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.小球下滑至最低点的过程中，系统机械能守恒，初末位置动能都为零，所以弹簧的弹性势能增加量等于重力势能的减小量，即为mgh，故A正确。‎ B. 小球从静止位置下滑至最低点的过程中，速度先增加后减小，可知竖直分速度先增加后减小，则由P=mgvy可知重力的瞬时功率先增大后减小，选项B正确；‎ C.弹簧与杆垂直时，弹力方向与杆垂直，合外力方向沿杆向下，小球继续加速，速度没有达到最大值。故C错误；‎ D.小球运动过程中，只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，此时弹簧伸长量最短，弹性势能最小，故动能与重力势能之和最大，故D正确；‎ 二、实验探究题 ‎14.在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50 Hz。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中（单位：cm）‎ ‎ ‎ ‎（1）这五个数据中不符合读数要求的是哪一段_______。（填OA、OB、OC、OD或OE）‎ ‎（2）从下列器材中选出实验所必须的器材，其编号为________。（多选、漏选均不得分）‎ A．打点计时器（包括纸带）； B．重锤； C．天平； ‎ D．毫米刻度尺； E．秒表； F．运动小车 ‎（3）实验中纸带的_______端与重物相连(填“O”或“E”)。‎ ‎（4）某同学用重锤在OD段运动来验证机械能守恒，OD距离用h来表示，他用vD=计算与D点对应的重锤的瞬时速度，得到动能的增加量，这种做法_______。（填“对”或“不对”）‎ ‎（5）在验证机械能守恒定律时，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图象应是一条直线能验证机械能守恒定律，图线的斜率表示_______________。‎ ‎（6）若重锤质量m=200g，重力加速度g=9.80 m/s2，由图中给出的数据，可得出从O点到打下D点，重锤重力势能的减少量为_____ J，而动能的增加量为______ J（均保留三位有效数字）。‎ ‎（7）实验中，动能的增加量小于重力势能的减少量，其主要原因是___________。‎ ‎【答案】 (1). （1）OB (2). （2）ABD (3). （3）O (4). （4）不对； (5). （5）g (6). （6）0.380J； (7). 0.376J； (8). （7）物体在下落过程中克服摩擦阻力做功 ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空.毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位．这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OB读数．‎ 第二空.实验中必须要用的器材有：A.打点计时器（包括纸带）； B.重锤；D.毫米刻度尺；不需要C.天平； E.秒表以及F.运动小车；故选ABD.‎ 第三空.由纸带上的点迹分布可知，从O点到E点做匀加速运动，因此实验中纸带的O端与重物相连。‎ 第四空.不对；在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度，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D点时小车的瞬时速度大小；即。‎ 第五空.由机械能守恒定律可知：mgh=mv2；变形可知：gh=，则根据实验数据绘出的图象应是一条直线，图线的斜率表示重力加速度g；‎ 第六空.从O到打下D点，重锤重力势能的减少量△EP=mgh=0.2×9.8×0.1941J=0.380J；‎ 第七空.利用匀变速直线运动的推论；‎ 则 EkD=mvD2=×0.2×1.942J=0.376J；则动能的增加量△Ek=0.376J；‎ 第八空. 通过计算可知动能的增加量小于重力势能的减小量，其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功，导致重力势能没有完全转化为动能．‎ 四、计算题 ‎15.如图，长度为L=0.8m的轻质细杆OA，A端系有一质量为m=2.0kg的小球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最低点时小球的速率是6.0m/s，g取10m/s2，求小球在最高点时受到的弹力的大小和方向。‎ ‎【答案】10N；竖直向上 ‎【解析】‎ ‎【详解】从最低点到最高点，由动能定理： ‎ 解得v2=2m/s 设在最高点时杆对球有支持力，则 ‎ 解得FN=10N 即在最高点时杆对球有向上的支持力，大小为10N.‎ ‎16.如图，一质量m=2kg的物体静止在水平面上，动摩擦因素为0.1，在方向为水平向右、大小为8N的恒力F的作用下开始运动，g取10m/s2，求物体经过时间为2s时：‎ ‎（1）力F对物体所做的功； ‎ ‎（2）在2s末力F对物体做功的瞬时功率；‎ ‎（3）因摩擦产生的热量。‎ ‎【答案】（1）48J；（2）48W（3）12J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）物体的加速度 ‎ 则位移s=at2＝×3×4m＝6m．‎ 根据功的公式得：W=Fs=8×6J=48J ‎（2）2s末的速度v=at=3×2m/s=6m/s                   ‎ 瞬时功率P=Fv得  P=8×6W=48W．‎ ‎（3）因摩擦产生的热量 ‎17.如图所示，绕过光滑定滑轮两端分别拴有A、B两个小球，A球的质量为3m,B球的质量为m，现将两球从距地面高度为h处由静止释放．若细绳足够长，细绳的质量、空气的阻力均不计。求：‎ ‎（1）A球落地的瞬间，B球的速度多大？‎ ‎（2）B球上升到距地面的最大高度为多少？‎ ‎【答案】（1） （2）h ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）从开始到落地的瞬时，对系统由机械能守恒可得：3mgh-mgh=×4mv2‎ 解得 ‎ ‎（2）对B在A落地之后有：mv2=mgh′‎ 联立解得：h′=h 故B离地最大高度为：H=h′+2h=h。‎ ‎18.如图所示，在高h1＝30 m的光滑水平平台上，质量m＝1 kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能Ep。若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度v1向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道BC的B点的切线方向进入圆弧形轨道。B点的高度h2＝15 m，圆弧轨道的圆心O与平台等高，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为L＝70 m的水平粗糙轨道CD平滑连接；小物块沿轨道BCD运动并与右边墙壁发生碰撞，取g＝10 m/s2。‎ ‎(1)求小物块由A到B的运动时间；‎ ‎(2)求小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep的大小；‎ ‎(3)若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，反向运动过程中没有冲出B点，最后停在轨道CD上的某点P(P点没画出)。设小物块与轨道CD之间的动摩擦因数为μ，求μ的取值范围。‎ ‎【答案】(1)s (2)50 J (3)≤μ≤‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由于h1＝30 m，h2＝15 m，设从A运动到B的时间为t，则h1－h2＝gt2‎ 解得 ‎(2)由Rcos∠BOC＝h1－h2，R＝h1，所以∠BOC＝60°.设小物块平抛的水平速度是v1，则 解得：v1＝10 m/s则Ep＝mv2＝50 J ‎(3)设小物块在水平轨道CD上通过的总路程为s总．‎ 根据题意，该路程的最大值是smax＝3L，路程的最小值是smin＝L 路程最大时，动摩擦因数最小，路程最小时，动摩擦因数最大，即由能量守恒知：‎ mgh1＋mv2＝μminmgsmax mgh1＋mv2＝μmaxmgsmin 解得：μmax＝，μmin＝‎ 即≤μ≤‎ ‎ ‎