2018-2019学年山西省太原市高一下学期期末考试物理试题（解析版） 18页

太原市2018~2019学年第二学期高一年级期末考试 物理试卷 一、单项选择题：本题包含10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在下表内相应位置。‎ ‎1.对于质量一定的物体，下列说法正确的是（ ）‎ A. 物体的运动方向不变时，其动能一定不变 B. 物体的速度发生变化时，其动能可能不变 C. 物体的速率发生变化时，其动能可能不变 D. 物体的动能不变时，其速度一定不変 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 物体加速直线运动时，运动方向不变时，其动能改变，A错误。‎ B. 物体做匀速圆周运动时，速度方向发生变化，其动能不变，B正确。‎ C. 动能 ，速率发生变化时，其动能改变，C错误。‎ D. 动能不变，可能速度大小不变，但速度方向改变，比如匀速圆周运动，D错误。‎ ‎2.在平直公路上以“6挡”匀速行驶的汽车，遇到上坡时，在功率保持不变时，必须由“6”挡换到“5”挡或更低的挡位，其目的是（ ）‎ A. 增大速度，得到较小的牵引力 B. 减小速度，得到较小的牵引力 C. 增大速度，得到较大的牵引力 D. 减小速度，得到较大的牵引力 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AC. 在功率保持不变时，必须由“6”挡换到“5”挡或更低的挡位，速度变小，AC错误。‎ BD. 在功率保持不变时，必须由“6”挡换到“5”挡或更低的挡位，速度变小，根据功率方程 可知，得到较大的牵引力，更容易上坡，B错误D正确。‎ ‎3.某次蹦极时，跳跃者站在悬崖的平台上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去，仿若掉入无底洞，整个心脏皆跳出，约5s时突然往上反弹，反复持续4~5次，定神一看，自己已安全悬挂于半空中。在人从跳出到静止的过程中（ ）‎ A. 只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变 B. 减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量减少了 C. 减少的机械能转化为其他形式的能，转化过程中能的总量是守恒的 D. 减少的机械能转化为其他形式的能，其他形式的能也可自发地转化为机械能 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 人在蹦极过程中橡皮条的弹力对人做功，所以机械能不守恒，A错误。‎ BCD. 根据能量守恒定律可知，减少的机械能转化为其他形式的能（内能）。因为能量转化具有方向性，其他形式的能不会自发地转化为机械能，BD错误C正确。‎ ‎4.如图所示，光滑斜劈M放在光滑的水平面上，当滑块N从M上滑下时，M同时向左滑动。关于各力的做功情况，下列判断正确的是（ ）‎ A. M对N的支持力不做功 B. M对N的支持力做负功 C. N对M的压力不做功 D. N对M的压力做负功 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. M对N的支持力始终垂直M的斜面方向，因M向左移动，N的位移与M斜面夹角是钝角，故M对N的支持力做负功，故A错误，B正确；‎ CD. N对M的压力垂直斜面向下，M的位移向左，故N对M的压力与M位移夹角为锐角，N对M的压力做正功，故CD错误；‎ ‎5.早期的弹弓，一般用“Y”形的树枝制作，如图所示。在树枝的两头分别系上两根相同的皮筋，两皮筋之间用一包裹弹丸的皮块连接。将弹丸包裹在皮块间，水平向后拉动皮块到某一位置后释放，弹丸被水平射出。下列说法正确的是（ ）‎ A. 橡皮筋被拉伸的过程中，橡皮筋的弹力做负功 B. 橡皮筋被拉伸的过程中，橡皮筋的弹力做正功 C. 弹丸被射出的过程中，橡皮筋的弹性势能不变 D. 弹丸被射出的过程中，皮块对弹丸做负功 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 橡皮筋被拉伸的过程中，橡皮筋的弹力与橡皮筋的位移方向相反，则橡皮筋的弹力做负功，故A正确，B错误；‎ C. 弹丸被射出的过程中，橡皮筋的形变量减小，则弹性势能减小，故C错误；‎ D. 弹丸被射出的过程中，皮块对弹丸的力与弹丸的位移方向相同，则做正功，故D错误。‎ ‎6.如图为运动员投掷铅球的过程示意图。在运动员的作用下，铅球从a点由静止加速到b点，在b点以与水平方向成一定角度的速度斜向上飞出，c为铅球能达到的最高点。下列说法中正确的是（ ）‎ A. 从a到b，运动员对铅球做的功等于铅球动能的增加量 B. 从b到c，铅球速度方向与加速度方向间夹角一直减小 C. 从a到d，重力对铅球一直做正功 D. 从b到d，铅球的动能先减小到零后逐渐增大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 在A到B的过程中，铅球受到推力作用，且在推力方向上通过了距离；故运动员对铅球做了功；运动员对铅球做的功等于铅球动能和重力势能的增加量，故A错误；‎ B. 从b到c的过程中，铅球的速度斜向上，加速度向下，根据曲线运动规律可知，铅球的速度与加速度方向间夹角一直减小；故B正确；‎ C. 从a到c，铅球高度升高，重力做负功，故C错误。‎ D. 从b到d的过程中，铅球的质量不变，高度先增加，后降低，所以重力势能先增加后减少；动能先减小后增加，但是在最高点铅球的速度水平不为零，因此最小动能不为零，故D错误；‎ ‎7.2019年1月，我国在西昌卫星发射中心成功发射了“中星2D”卫星。“中星2D”是我国最新研制通信广播卫星，可为全国提供广播电视及宽带多媒体等传输任务。“中星2D”的质量为m、运行轨道距离地面高度为h。已知地球的质量为M、半径为R，引力常量为G，根据以上信息可知“中星2D”在轨运行时（ ）‎ A. 速度的大小为 B. 角速度大小为 C. 加速度大小为 D. 周期为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】“中星2D”在轨运行时，由万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：‎ ‎ 根据题意有 r=R+h。‎ A. 根据分析解得： ，A错误。‎ B. 根据分析解得： ，B错误。‎ C. 根据分析解得： ，C正确 D. 根据分析解得： ，D错误。‎ ‎8.一物体沿直线运动，其v—t图象如图所示。已知0—2s内合力对物体做的功为W，则（ ）‎ A. 1s—2s内，合力对物体做的功为0. 5W B. 2s—3s内，合力对物体做的功为W C. 1s—3s内，合力对物体做的功为-0. 25W D. 0—3s内，合力对物体做的功为2W ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设物体最大速度为v。0-2s内，根据动能定理得：合力对物体做的功 。‎ A. 1s-2s内，根据动能定理可知合力做功为 ，故A错误。‎ B. 2s-3s内，根据动能定理可知合力做功为 ，故B错误。‎ C. 1s-3s内，根据动能定理可知合力做功 ．故C正确。‎ D. 0-3s内，物体动能变化量为0，由动能定理知合力对物体做的功为0，故D错误。‎ ‎9.在沙坑的上方H高处，将质量为m的铅球以速度v竖直向上抛出。铅球落下后进入沙坑的深度为h。忽略空气阻力，以下列说法正确的是（ ）‎ A. 铅球到达沙坑表面时，重力的功率为 B. 从抛出至沙坑表面，重力的平均功率为 C. 从抛出到进入沙坑内静止，重力对铅球做的功为mgh D. 进入沙坑后，沙子对铅球的平均阻力大小为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 设铅球到达沙坑表面时的速度为 ．根据运动学公式有： ，得 ，铅球到达沙坑表面时，重力的功率为： ，A错误。‎ B. 取竖直向下为正方向，从抛出至沙坑表面，铅球的平均速度为： ，重力的平均功率为： ，B错误。‎ C. 从抛出到进人沙坑内静止，重力对铅球做的功为mg（H+h），C错误。‎ D. 从抛出到进人沙坑内静止，根据动能定理得： ，可得沙子对铅球的平均阻力大小为： ，D正确。‎ ‎10.惊险刺激的“时空之旅”飞车表演中，演员驾着摩托车（总质量为m）在半径为R的球形金属网内壁的竖直平面内做圆周运动，若某次经过最低点时关闭发动机，安装在最低点和最高点的压力传感器测出该圈内车对金属网压力的大小分别是9mg和mg，则最低点到最高点的过程中，演员及摩托车克服阻力做的功是（ ）‎ A. mgR B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在最低点，根据牛顿第二定律有： 且 解得： ‎ 在最高点，根据牛顿第二定律有： 且 解得： ‎ 对最低点到最高点的过程运用动能定理得： 解得： 。‎ A. mgR与计算结果相符，A正确。‎ B. 与计算结果不符，B错误。‎ C. 与计算结果不符，C错误。‎ D. 与计算结果不符，D错误。‎ 二、多项选择题：本题包含5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。全部选对得3分，选不全的得2分，有错者或不答的得0分。请将正确选项前的字母填在下表内相应位置。‎ ‎11.关于经典时空观与相对论时空观，下列说法正确的（ ）‎ A. 任何情况下物体的质量与物体的运动状态都无关 B. 当物体的速度接近光速时，物体的质量随物体速度的增大而增大 C. 经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系有关 D. 相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计，故A错误。‎ B. 根据相对论原理，当物体的速度接近光速时，物体的质量随物体速度的增大而增大，故B正确。‎ C. 经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系无关，故C错误。‎ D. 相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的，故D正确。‎ ‎12.在东京奥运会资格赛67公斤级决赛中，我国选手谌利军打破抓举、挺举和总成绩的三项世界纪录并夺得冠军。谌利军抓举154kg时，先下蹲将杠铃举过头顶（如图），然后保持胸部以上及杠铃姿态不变站立起来完成比赛。在谌利军从图示状态站起来的过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A. 杠铃的重力势能一直增加 B. 合力对杠铃一直做正功 C. 谌利军对杠铃做功的功率一直增大 D. 谌利军对杠铃做功的功率先增大后减小 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 杠铃相对于地面的高度不断上升，所以杠铃和地球组成系统的重力势能一直增加。故A正确；‎ B. 杠铃向上运动的过程中，先向上加速，后向上减速，所以杠铃的动能先增大后减小，合力先做正功后做负功。故B错误；‎ CD. 谌利军对杠铃做功的功率P=Fv，F先大于重力后小于重力最后等于重力，v先增大后减小，所以功率先增大后减小。故C错误，D正确。‎ ‎13.“嫦娥四号”月球探测器到达月球附近时，先在100km高的圆轨道环月运行，之后经历了环月变轨后开始实施动力下降，速度逐步降低。在距月面100m处开始悬停，自主避障后缓速下降并着陆在月球背面。若已知引力常量G，月球的半径R及下列数据，可求得月球质量的是（ ）‎ A. “嫦娥四号”在100km高的环月圆轨道运行时的速度 B. “嫦娥四号”在100km高的环月圆轨道运行时的周期 C. “嫦娥四号”实施动力下降时的加速度 D. “嫦娥四号”在100m高处悬停时受到的重力 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 根据万有引力提供向心力知， ，所以月球的质量为 ，所以当已知“嫦娥四号”在环月轨道运行的周期和线速度时，可求得月球质量，故AB正确；‎ C．已知“嫦娥四号”实施动力下降的加速度时，嫦娥四号做的是减速运动，加速度与动力下降阶段处的重力加速度不相等，由于条件不足，不能求出月球的质量，故C错误；‎ D．已知悬停时的重力，重力等于万有引力，但不知道嫦娥四号的质量，所以不能求出月球质量，故D错误；‎ ‎14.如图所示，从同一位置以不同初速度水平抛出质量相等的甲、乙两小球，分别落到斜面上的A、B两点。下列说法正确的是（ ）‎ A. 甲球比乙球下落用时长一些 B. 下落过程中甲球重力的平均功率比乙球的大 C. 甲球落到A点时的机械能比乙球落到B点时的机械能大 D. 甲球落到A点时重力的功率比乙球落到B点时重力的功率小 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 从抛出到落到斜面上，甲球下落的竖直高度小于乙球，小球竖直方向上做自由落体运动，由 知甲球下落的时间比乙球下落的时间短，故A错误。‎ B. 根据 ，甲球下落的竖直高度小于乙球，所以下落过程中甲球重力的平均功率比乙球的小，故B错误；‎ C. 根据 得，甲球的时间短，甲球的水平位移大于乙球， 由x=vt知，甲球的初速度比乙球初速度大。由于只有重力做功，故机械能守恒，在初位置甲球的初动能大于乙球的初动能，故甲球落到A点时的机械能比乙球落到B点时的机械能大，故C正确。‎ D. 根据 ，因为甲球下落的竖直高度小于乙球，竖直方向 ，所以甲球竖直速度小于乙球，甲球落到A点时重力的功率比乙球落到B点时重力的功率小，故D正确。‎ ‎15.“雪如意”，北京2022年冬奥会的首座跳台滑雪场地，其主体建筑设计灵感来自于中国传统饰物“如意”。“雪如意”内的部分赛道可简化为由倾角为、高为h的斜坡雪道的顶端由静止开始下滑，到达底端后以不变的速率进入水平雪道，然后又在水平雪道上滑行s后停止。已知运动员与雪道间的动摩擦因数处处相同，不考虑空气阻力，则和运动员在斜坡雪道上克服摩擦力做的功W分别为（ ）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 对整个过程，由动能定理得： 解得： A错误B正确。‎ CD. 再对整个过程，根据动能定理得 解得，运动员在斜坡雪道上克服摩擦力做的功 ，C正确D错误。‎ 三、实验题：本题包含2小题，共14分。请将答案填在题中横线上或按要求作答。‎ ‎16.在探究“做功与物体速度变化”的关系时，实验室准备的装置如图所示。‎ ‎（1）为保证小车受到的合力与重物的重力大小基本相等，应进行下列操作：‎ ‎①在_____________（选填“挂”或“不挂”）重物时，把斜面右端垫高一些，平衡摩擦力；‎ ‎②保持重物的质量_____________（选填“远小于”或“远大于”）小车的质量 ‎（2）改变_____________（选填“重物”或“小车”）的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了小车受到的合力做的功。‎ ‎【答案】 (1). 不挂 (2). 远小于 (3). 重物 ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空. 为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响，采取的做法是将带滑轮的长木板一端适当垫高，使小车在不挂钩码的情况下做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力大小等于绳子的拉力；‎ 第二空. 根据牛顿第二定律可知绳子拉力为：，所以当重物质量远小于小车质量时，绳上拉力近似等于重物重力。‎ 第三空. 根据实验原理可知，本实验中需要改变外力的功，根据W=FL可知，可以通过改变重物的质量以及改变小车通过的距离来改变拉力的功。‎ ‎17.用如图甲的器材做验证机械能守恒定律的实验，让质量为1. 00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。图乙为选取的一条符合实验要求的纸带，在纸带上选取三个连续的点A、B、C，其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离如图所示。已知当地的重力加速度g=9. 8m/s2，实验使用的计时器每隔0. 02s打一个点。（计算结果保留3位有效数字）‎ ‎（1）打下B点时，重物的速度值为____________m/s；‎ ‎（2）从O点到B点，重物重力势能的减少量为____________J，动能的增加量为____________J；‎ ‎（3）实验结果发现动能的增加量总略小于重力势能的减少量，其原因________________________。‎ ‎【答案】 (1). 1. 13 (2). 0. 666 (3). 0. 638 (4). 存在阻力，一部分重力势能变为其它形式的能 ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空. 利用匀变速直线运动的推论：；‎ 第二空. 重力势能减少量：；‎ 第三空. 动能增加量 第四空. 存在空气阻力，部分重力势能转化为其他形式的能 四、计算题：本题包含5小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎18.在幼儿园举行的“大力士”拉轮胎比赛中，“大力士”用与水平方向成、大小F=50N的恒力作用在轮胎上，使轮胎在t=2. 0s的时间内沿水平面发生L=6m的位移，求这一过程中：‎ ‎（1）“大力士”对轮胎做的功W；‎ ‎（2）“大力士”对轮胎做功的平均功率P。‎ ‎【答案】（1）150N； （2）75W ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由功的公式得。‎ ‎（2）根据平均功率的公式。‎ ‎19.如图所示，静止在地面的足球质量为0. 50kg。运动员把足球踢出后，足球在空中能到达的最高点为P，已知P与地面的高度差时10m，在P点足球的速度为10m/s。取地面为零势能参考平面，g=9. 8m/s2，不计空气阻力，求：‎ ‎（1）足球在最高点P时机械能的大小；‎ ‎（2）运动员对足球做的功 ‎【答案】（1）75J； （2）75J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）足球在最高点P时机械能为：。‎ ‎（2）足球运动过程中机械能守恒守恒，所以运动过程机械能为，足球静止在地面时速度为0，此时机械能为0，由能量守恒定律可知，运动员对足球所做功为机械能变化量，故。‎ ‎20.2019年3月31日，“天链二号01星”在西昌卫星发射中心成功发射。这是我国第二代地球同步轨道数据中继星的首发星，使我国数据中继卫星系统能力大幅提升。“01星”运行于地球同步静止轨道上，其运行周期等于地球自转周期T。已知地球半径为R，地球表面重力加速度g。将卫星绕地球的运动看作匀速圆周运动，求：‎ ‎（1）“01星”运行轨道离地面的高度；‎ ‎（2）“01星”运行速度的大小 ‎【答案】（1）； （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得：‎ ‎ ①‎ 在地球表面有：‎ ‎ ②‎ 联立①②可得 ‎。‎ ‎（2）“01星”运行速度的大小为：。‎ ‎21.如图所示，AB是位于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，半径为R，OB沿竖直方向，上端A与地面的高度差为H。将质量为m的小球从A点由静止释放，小球落到地面上的C处。不计空气阻力，重力加速度为g，求：‎ ‎（1）小球到达B点时速度的大小 ‎（2）点C与B的水平距离。‎ ‎【答案】（1）； （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）从A→B，由动能定理可得：，解得：。‎ ‎（2）从B→C，小球做平抛运动，‎ 在竖直方向有：，得下落时间：‎ 水平方向有：‎ ‎22.“抛石机”是古代战争中常用一种武器。如图为某学习小组设计的抛石机模型，直杆可绕水平轴O转动，其长臂的长度L=2m，开始时处于静止状态，与水平面间的夹角α=37°；将质量为m=10. 0kg的石块装在长臂末端的口袋中，对短臂施力，当长臂转到竖直位置时被卡住立即停止转动，石块在最高点被水平抛出。已知石块落地位置与抛出位置间的水平距离为12m，不计空气阻力，取g=9. 8m/s2，sin37°=0. 6，cos37°=0. 80。求：‎ ‎（1）石块水平飞出时速度的大小 ‎（2）抛石机对石块做的功 ‎【答案】（1）15m/s； （2）1445J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）从最高点抛出到落地石块做平抛运动，‎ 在竖直方向有：，代入数据解得下落时间：；‎ 水平方向有：，代入数据解得：。‎ ‎（2）从地面到抛出，由动能定理可得：，代入数据解得W=1445J。‎ ‎23.我国时速600公里的高速磁悬浮试验样车近期在青岛下线。高速磁悬浮具有速度高、噪音低、震动小、载客量大、安全可靠、耐候准点等优点。若试验车的总质量为m，发动机的额定功率为P，在水平轨道行驶时所受阻力恒为车重的k倍，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）试验样车以额定功率启动后能达到的最大速度；‎ ‎（2）某次启动测试中，试验样车由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？‎ ‎【答案】（1）； （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）速度最大时，加速度为零，根据平衡有；‎ 根据功率方程：，联立解得；‎ ‎（2）在匀加速过程中，根据运动学公式有：v=at；‎ 功率方程：‎ 根据牛顿第二定律有：‎ 联立解得：。‎ ‎24.自动驾驶是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。有一质量为m=1000kg的自动驾驶汽车，在平直公路以v1=90km/h的速度匀速行驶，发动机的输出功率为P1=50kW。当探测到前方有80km/h的限速标志时，发动机功率自动降低到P2并保持不变，当轿车速度减到v2‎ ‎=72km/h时又开始匀速。假设汽车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求：‎ ‎（1）汽车行驶时所受阻力的大小；‎ ‎（2）当汽车开始减速时，其加速度的大小。‎ ‎【答案】（1）2000N； （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在减速前匀速时，根据平衡有：‎ 此时功率：‎ 代入数据，联立解得f=2000N ‎（2）在减速后匀速时，有 此时功率：‎ 代入数据，联立解得 则刚开始减速时有 根据牛顿第二定律：‎ 代入数据解得，所以加速度大小为。‎ ‎ ‎ ‎ ‎