【物理】甘肃省张掖市2018-2019学年高一下学期期末考试试题 （解析版） 16页

甘肃省张掖市2018-2019学年高一下学期期末物理试题 一、单选题（本大题共10小题）‎ ‎1.如图所示，滑板运动员以速度v0从距离地面高度为h的平台末端水平飞出，落在水平地面上．运动员和滑板均可视为质点，忽略空气阻力的影响．下列说法中正确的是（　　）‎ A. h一定时，v0越大，运动员在空中运动时间越长 B. h一定时，v0越大，运动员落地瞬间速度越大 C. 运动员落地瞬间速度与高度h无关 D. 运动员落地位置与v0大小无关 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 根据知，运动员在空中运动的时间由高度决定，与初速度无关，故A错误．落地时竖直分速度vy＝，则运动员落地的速度v=，初速度越大，落地瞬间速度越大，故B正确．落地时速度方向与水平方向夹角的正切值，可知落地的速度方向与高度有关，故C错误．水平位移由初速度和高度共同决定，则运动员落地的位置与初速度有关，故D错误．故选B．‎ ‎2.如图，当汽车通过拱桥顶点的速度为时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，对桥面的压力为零，则汽车通过桥顶的速度应为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据牛顿第二定律和题意可得，当支持力为零，根据牛顿第二定律则有，联立解得，故ABC错误，D正确。‎ ‎3.中国“北斗”卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继美国GPS系统和俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）系统之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，其中空间端包括5颗地球同步卫星和30颗非地球同步卫星，以下说法正确的是（　　）‎ A. 这5颗地球同步卫星的发射速度都大于第一宇宙速度 B. 这5颗地球同步卫星的运行周期与地球自转周期不一定相等 C. 这5颗地球同步卫星运动的加速度大小不一定相同 D. 为避免相撞，不同国家发射的地球同步卫星必须运行在不同的轨道上 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．第一宇宙速度是在地面附近发射人造卫星的速度的最小值，所以这5颗地球同步卫星的发射速度都大于第一宇宙速度，故A正确；‎ B．由于同步卫星与地球同步，因此同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，故B错误；‎ C．根据万有引力提供向心力，可得，可得同步卫星的加速度的大小 所以这5颗地球同步卫星的加速度大小一定相同，故C错误；‎ D．地球同步卫星，与赤道平面重合，离地面的高度相同，在相同的轨道上，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎4.物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的说法是（　　）‎ A. 英国物理学家牛顿用实验的方法测出引力常量G B. 第谷记录了大量的天文观测数据，开普勒在此基础上进行了建模研究。‎ C. 爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学 D. 开普勒经过二十多年的天文观测和记录，提出了“开普勒三定律”，认为所有行星的运动都是宇宙中最完美和谐的圆周运动。‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．牛顿提出了万有引力定律及引力常量的概念，但没能测出的数值；是由卡文迪许通过实验方法得出的，故A错误；‎ B．第谷记录了大量的天文观测数据，开普勒通过分析第谷的观测数据，提出了行星运动三定律，故B正确；‎ C．爱因斯坦建立了相对论，成功地解释了物体高速运动（接进光速）的规律，但并没有否定经典力学，只有当物体的速度接进光速时，才需要考虑相对论效应，故C错误；‎ D．开普勒经过二十多年的天文观测和记录，提出了“开普勒三定律”， 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎5.质量和质量两个物体间的万有引力的表达式，下列说法正确的是（　　）‎ A. 当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大 B. 和所受的引力性质可能相同，也可能不同 C. 当有第三个物体放入之间时，和之间的万有引力将增大 D. 和所受引力总是大小相等、方向相反 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．当两物体间的距离趋于零时，两物体不能看成质点，万有引力定律不再适用，故A错误；‎ B．和所受的引力性质是相同的，都是万有引力，故B错误；‎ C．当有第3个物体放入、之间时，根据公式可知和间的万有引力将保持不变，故C错误；‎ D．和间的万有引力遵守牛顿第三定律，总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力，故D正确。‎ ‎6.关于功的概念，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 因为功有正负，所以功是矢量 B. 力对物体不做功，说明物体一定无位移 C. 滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功 D. 若作用力对物体做正功，则反作用力一定做负功 ‎【答案】C ‎【解析】‎ A、功有正负，但功是标量，A错误；‎ B、当力的方向和位移的方向垂直时，力不做功，但有位移，B错误；‎ C、摩擦力方向可以与位移方向相同，也可以相反，故可能做正功，也可能做负功，C正确；‎ D、一对相互作用力做功，可以出现都做正功，都做负功，一正一负或一个做功，一个不做功等各种情况，D错误．‎ ‎7.质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图像如图所示，从t1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为，则（　　） ‎ A. 时间内，汽车的平均速度等于 B. 时间内，汽车的牵引力等于 C. 时间内，汽车功率等于 D. 若图像中的物理量均为已知量，则可求出时间内汽车的位移 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．时间内，若做匀变速直线运动，平均速度为，由于图线围成的面积大于匀变速直线运动图线围成的面积，则实际位移大于匀加速直线运动的位移，则平均速度大于，故A错误；‎ BC．在时间内，汽车的加速度，根据牛顿第二定律得，解得 ‎，则汽车的额定功率，所以时间内，汽车的功率为，故BC错误；‎ D．当牵引力等于阻力时，速度最大，则有，解得，时间内，根据动能定理则有，解得时间内汽车的位移 故D正确。‎ ‎8.如图所示，桌面离地高度为h，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落．若以桌面为参考平面，则小球落地时的重力势能及整个过程中小球重力做功分别为 A. mgh，mg(H－h) B. mgh，mg(H＋h) ‎ C. -mgh，mg(H－h) D. -mgh，mg(H＋h)‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 物体的重力势能为：Ep=mgh，其中h为物体到零势能点的高度，所以该物体落地时的重力势能为：Ep=−mgh；物体下落的始末位置的高度差为：H+h，故重力做功为：W=mg(h+H)，故ABC错误，D正确．‎ ‎9.如图所示，利用倾角为的传送带把一个质量为m的木箱匀速传送L距离，这时木箱升高h，木箱和传送带始终保持相对静止。关于此过程，下列说法正确的是（　　）‎ A. 木箱克服摩擦力做功mgh B. 摩擦力对木箱做功为零 C. 摩擦力对木箱做功为，其中为动摩擦因数 D. 摩擦力对木箱做功为mgh ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】木箱和皮带间的摩擦力为静摩擦力，对木箱做正功，木箱匀速运动，根据功能原理，摩擦力对木箱做的功等于木箱克服重力做的功；该摩擦力为静摩擦力，静摩擦力为 ‎，所以摩擦力对木箱做功为，故ABC错误，D正确。‎ ‎10.如图所示，质量均为m的木块A和B，用一个劲度系数为k的竖直轻质弹簧连接，最初系统静止，现在用力F缓慢拉A直到B刚好离开地面，则这一过程中力F做的功至少为（　　） ‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】开始时，A、B都处于静止状态，弹簧的压缩量设为，由胡克定律有 物体A恰好离开地面时，弹簧对B的拉力为，设此时弹簧的伸长量为，由胡克定律有，这一过程中，物体A上移的距离，根据动能定理可得 ‎，解得这一过程中力做的功至少为，故B正确，ACD错误。‎ 二、多选题（本题共5小题）‎ ‎11.如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是（　　）‎ A. 物体在传送带上的划痕长 B. 传送带克服摩擦力做的功为 C. 电动机多做的功为 D. 电动机增加的功率为 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体在传送带上的划痕长等于物体在传送带上的相对位移，物块达到速度v所需的时间，在这段时间内物块的位移，传送带的位移，则物体相对位移，故A正确；‎ BC．电动机多做的功转化成了物体的动能和内能，物体在这个过程中获得动能就是，由于滑动摩擦力做功，相对位移等于，产生的热量，‎ 传送带克服摩擦力做的功就为电动机多做的功为，故BC错误；‎ D．电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率，大小为，故D正确。‎ 故选AD。‎ ‎12.发射地球同步卫星并不是直接把卫星送到同步轨道上，而是分为几个过程。如图所示，首先把卫星发射至近地圆轨道1，然后在A点经过短时间点火使其在轨道2上沿椭圆轨道运行，最后在远地点的B点再次点火将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点。卫星在轨道1和轨道3上的运动都可以看作匀速圆周运动，不计卫星在运动过程中的质量变化，关于该卫星下列说法中正确的是（　　）‎ A. 同步轨道3所在的平面不可能经过南北两极 B. 在轨道3上具有的机械能大于它在轨道1上具有的机械能 C. 卫星在B点从轨道2进入轨道3时需要点火使卫星减速 D. 在轨道1上经过A点时的加速度小于它在轨道2上经过A点的加速度 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．同步轨道3所在的平面与赤道共面，不可能经过南北两极，故A正确；‎ BC．要将卫星由轨道1送入轨道2，需要在点点火加速，使卫星做离心运动；要将卫星由轨道2送入圆轨道3，需要在点点火加速，则卫星在轨道3上具有的机械能大于它在轨道1上具有的机械能，故B正确，C错误；‎ D．设点到地心的距离为，地球的质量为，卫星经过点的加速度为，由牛顿第二定律得，解得，可知在轨道1上经过点时的加速度等于它在轨道2上经过点的加速度，故D错误。‎ 故选AB。‎ ‎13.如图所示，圆弧形光滑轨道ABC固定在竖直平面内，O是圆心，OC竖直，水平。A点紧靠一足够长的平台MN，D点位于A点正上方，如果从D点无初速度释放一个小球，从A点进入圆弧轨道，有可能从C点飞出，做平抛运动，落在平台MN上。下列说法正确的是（　　）‎ A. 只要D点的高度合适，小球可以落在MN上任意一点 B. 在由D运动到M和由C运动到P的过程中重力功率都越来越大 C. 小球运动的整个过程中机械能守恒 D. 如果小球能从C点飞出，则小球过C点时与轨道的压力不可能为零 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．小球恰好通过点时，小球对轨道的压力为零，则有，得小球通过点的最小速度为，小球离开点后做平抛运动，则有，解得 小球离开点做平抛运动的水平距离最小值为，所以小球只有落在平台上距点距离为的右侧位置上，故AD错误；‎ B．在由运动到的过程中，速度增大，由知重力功率增大；由运动到的过程中，增大，由知重力功率增大，故B正确；‎ C．小球由经、、到的过程中，轨道对小球不做功，只有重力做功，机械能守恒，故C正确。‎ 故选BC。‎ ‎14.一个‎100g的球从的高处落到一个水平板上又弹回到的高度，则整个过程中（ ）‎ A. 重力做了的负功 B. 重力做的正功 C. 球的重力势能一定减少 D. 球的重力势能一定增加 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．物体高度下降了，则重力做正功为，故A错误，B正确；‎ CD．重力做功多少等于重力势能的减小量，故小球的重力势能一定减少0.45J，故C正确，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎15.一质量为的质点静止于光滑水平面上，从时刻开始，受到水平外力作用，如图所示．下列判断正确的是（ ）‎ A. 内外力的平均功率是 B. 第内外力所做的功是 C. 第末外力的瞬时功率最大 D. 第末与第末外力的瞬时功率之比为 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．0-1s内，物体的加速度，则质点在0-1s内的位移 ，1s末的速度 v1=a1t1=3×‎1m/s=‎3m/s，第2s内物体的加速度 ，第2s内的位移 ，物体在0-2s内外力F做功的大小 W=F1x1+F2x2=3×1.5+1×3.5J=8J，可知0-2s内外力的平均功率，故A正确；‎ B．第2s内外力做功的大小W2=F2x2=1×3.5J=3.5J，故B错误；‎ CD．第1s末外力的功率P1=F1v1=3×3W=9W，第2s末的速度v2=v1+a2t2=3+1×‎1m/s=‎4m/s，‎ 则外力的功率P2=F2v2=1×4W=4W，可知第2s末功率不是最大，第1s末和第2s末外力的瞬时功率之比为9：4，故C错误，D正确．‎ 故选AD。‎ 三、实验题探究题（本大题共2小题）‎ ‎16.某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。打点计时器的工作频率为50 Hz。‎ ‎（1）关于橡皮筋做功，两位同学提出了不同的说法，你认为正确的是______；‎ A.橡皮筋对小车做功的大小可以直接测量 B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加 C.橡皮筋在小车运动全程中始终做功 D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍 ‎（2）根据多次测量数据，甲同学作出了功和速度的关系图线，即W-v图；乙同学作出了功与速度平方的关系图线，即图，如图所示。由图线两同学均得出“功与速度的平方一定成正比”的结论。关于甲、乙两位同学的分析，你的评价是（ ）‎ A.甲的分析不正确，乙的分析正确 B.甲的分析正确，乙的分析不正确 ‎ C.甲和乙的分析都正确 D.甲和乙的分析都不正确 ‎【答案】 (1). B (2). A ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）AB．实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有整数倍数关系，故A错误，B正确；‎ C．当橡皮筋恢复原长后，橡皮筋对小车不再做功，故C错误；‎ D．橡皮筋的拉力是一个变力，我们无法用进行计算，若橡皮筋伸长量变为原来的2倍，则橡皮筋做功也增加不是原来的2倍，故D错误；‎ 故选B；‎ ‎（2）根据甲图，得到，式子中为常系数，为指数；当时，图线为直线；当时，图线向下弯曲；当时，图线向上弯曲；甲图图线向上弯曲，故表达式中为大于1的任意数值，而根据乙图中可知与成正比，故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎17.用如图所示实验装置验证机械能守恒定律，重物m从高处由静止开始下落，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。图甲中给出的是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，电源的频率为50Hz，计数点间的距离如图所示。已知m=‎2000g，则 （g取‎9.8m/s2，所有结果均保留三位有效数字）‎ ‎（1）在纸带上打下计数点5时的速度v5= ______ m/s；‎ ‎（2）在打点0~5过程中系统动能的增量_____ J，重力势能的减少量 _____ J；‎ ‎（3）运用机械能守恒定律结论和该实验装置，还可以测量该地的重力加速度，若某同学作出图像如图乙所示，则当地的实际重力加速度g= ______ m/s2.‎ ‎【答案】 (1). 0.980 (2). 0.960 0.982 (3). 9.75‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得计数点5的速度为 ‎（2）在打点0～5过程中系统动能的增量 重力势能的减小量 ‎（3）根据机械能守恒得 则有 可知图线的斜率 解得 四、计算题（本大题共4小题）‎ ‎18.“冲关”类节目中有这样一个环节，选手遇到一个人造山谷AOB，BC段是长为l=‎2m的水平跑道，选手需要自A点水平跃出冲上水平跑道，其中AO是高h=‎3.6m的竖直峭壁，OB是以A点为圆心的弧形坡，∠OAB=60°，选手可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g=‎10m/s2.‎ ‎（1）选手从A点跃出后经多次时间落到水平跑道上？‎ ‎（2）若要落在BC段上，选手的速度应该满足什么范围？‎ ‎【答案】（1）0.6s；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）平抛运动下降的高度为 根据 得 ‎（2）选手要落在段，水平位移 即有 根据 可解得选手速度范围为 ‎19.‎2018年5月5日，一枚‎57米高的宇宙神V401型火箭托举着质量为‎400kg的“洞察号”火星探测器起飞。如果一切顺利，这颗探测器将在2019前后降落到火星表面。已知火星的质量约为地球质量的0.1倍；半径约为3.4×‎106m，是地球半径的0.5倍，地球表面的重力加速度为‎10m/s2.。‎ ‎（1）估算火星表面重力加速度的值；‎ ‎（2）已知“洞察号”到达火星表面时，先在高度为5.0×‎104m的轨道上绕火星做匀速圆周运动，估算“洞察号”此时的机械能。（取火星表面为零势能点，表面到轨道处重力加速度可视为常量）‎ ‎【答案】（1）‎4m/s2；（2）。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设火星表面的重力加速度为，火星半径为，质量为 质量为的火星探测器在地球表面上，则有 质量为的火星探测器在地球表面上，则有 联立解得 ‎（2）火星探测器“洞察号”绕火星做匀速圆周运动 解得火星探测器“洞察号”的动能为 火星探测器“洞察号”的重力势能为 火星探测器“洞察号”此时的机械能为 ‎20.如图所示，光滑圆弧半径为‎80cm，一质量为‎1.0kg的物体由A处从静止开始下滑到B点，然后又沿水平面前进‎3m，到达C点停止。物体经过B点时无机械能损失，g取‎10m/s2，求：‎ ‎（1）物体到达B点时的速度以及在B点时对轨道的压力；‎ ‎（2）物体在BC段上的动摩擦因数；‎ ‎（3）整个过程中因摩擦而产生的热量。‎ ‎【答案】（1）‎4m/s，30N；（2）；（3）8J。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据机械能守恒有 代入数据解得 在点处，对小球受力分析，根据牛顿第二定律可得 代入数据解得 由牛顿第三定律可得，小球对轨道的压力为 方向竖直向下 ‎（2）物体段上，根据动能定理有 代入数据解得 ‎（3）小球在整个运动过程中只有摩擦力做负功，重力做正功，由能量守恒可得 ‎21.某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为θ=53°，长为L1=‎7.5m的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC相连，然后在C处连接一个竖直的光滑圆轨道．如图所示．高为h=‎0.8m光滑的平台上有一根轻质弹簧，一端被固定在左面的墙上，另一端通过一个可视为质点的质量m=‎1kg的小球压紧弹簧，现由静止释放小球，小球离开台面时已离开弹簧，到达A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下．已知小物块与AB间的动摩擦因数为μ=0.5，g取‎10m/s2，sin53°=0.8．求：‎ ‎(1)弹簧被压缩时的弹性势能；‎ ‎(2)小球到达C点时速度vC的大小；‎ ‎(3)小球进入圆轨道后，要使其不脱离轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件．‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)R≥‎5m或0＜R≤‎2m。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球离开台面到达A点的过程做平抛运动，故有 小球在平台上运动，只有弹簧弹力做功，故由动能定理可得：弹簧被压缩时的弹性势能为 ‎；‎ ‎(2)小球在A处的速度为 小球从A到C的运动过程只有重力、摩擦力做功，故由动能定理可得 解得；‎ ‎(3)小球进入圆轨道后，要使小球不脱离轨道，即小球能通过圆轨道最高点，或小球能在圆轨道上到达的最大高度小于半径；‎ 那么对小球能通过最高点时，在最高点应用牛顿第二定律可得；‎ 对小球从C到最高点应用机械能守恒可得 ‎ 解得；‎ 对小球能在圆轨道上到达的最大高度小于半径的情况应用机械能守恒可得 解得；‎ 故小球进入圆轨道后，要使小球不脱离轨道，则竖直圆弧轨道的半径R≥‎5m或0＜R≤‎2m；‎ ‎ ‎