山东省泰安市2018-2019学年高一下学期期末考试物理试题 18页

高一年级考试 物理试题 第Ⅰ卷（选择题共52分）‎ 一、选择题：本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题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 ‎1.两点电荷相距r，它们之间的库仑引力为F，若它们的电量都加倍，两点电荷的距离也加倍，它们之间的作用力为（　　）‎ A. F B. ‎2F C. ‎4F D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】变化之前根据库仑定律有：，变化之后有：‎ 联立解得 F′=F 故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎2.如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球，某次球与墙壁上A点碰撞后水平弹离，恰好垂直落在球拍上的B点，已知球拍与水平方向夹角θ＝60°，AB两点高度差h，忽略空气阻力，重力加速度为g，则球刚要落到球拍上时速度大小为( )‎ A. B. C. D. 2‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】速度分解如图所示：‎ 根据得，，竖直分速度：vy=gt=，根据平行四边形定则知，刚要落到球拍上时速度大小v== 2，故D正确，ABC错误．‎ 故选D.‎ ‎3.如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则(   )‎ A. 卫星a的加速度大于b的加速度 B. 卫星a的角速度小于c的角速度 C. 卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 D. 卫星b的周期大于24 h ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由万有引力提供向心力 ，解得卫星a、b半径相同，所以周期、加速度相同；故AD错误；卫星a的半径大于c，所以卫星a的角速度小于c的角速度；故B正确；第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，其值最大，所有卫星的运行速度都小于或等于它，故C错误；故选B ‎4.长为L轻杆一端固定在光滑水平轴O上，另一端系一质量为m的小球，如图所示，在最低点给小球一初速度，使其在竖直平面内做圆周运动，且刚好能通过最高点P。下列说法正确的是（　　）‎ A. 小球在最高点时的速度为 B. 小球在最高点时对杆的作用力为零 C. 若增大小球的初速度，使小球过最高点时速度增大，则过最高点时球对杆的作用力一定增大 D. 若增大小球的初速度，则在最低点时球对杆的作用力一定增大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A． 杆模型中，小球刚好能通过最高点P的速度为0，故A错误；‎ B． 设小球在最高点时对杆的作用力为F，根据牛顿第二定律：F-mg=0，得：‎ F=mg 故B错误；‎ C． 在最高点，当速度大于，杆子表现为拉力，当速度小于杆子表现为支持力。根据牛顿第二定律知，在最高点当速度大于，速度增大，则杆子的作用力增大，当速度小于速度增大，则杆子的作用力减小。故C错误；‎ D． 在最低点有：‎ ‎，‎ 若增大小球的初速度，则F增大，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎5.如图所示，小车A用轻绳绕过不计摩擦的定滑轮与物体B相连。当小车A以恒定的速度v向左运动时，则对于B物体来说，下列说法正确的是（　　）‎ A. 匀速上升 B. 加速上升 C. 物体B受到的拉力等于B物体受到的重力 D. 物体B受到的拉力小于B物体受到的重力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，设绳子与水平方向的夹角为θ．根据平行四边形定则有：v绳=vcosθ，而沿绳子方向的分速度等于B物体的速度，在小车向左运动的过程中，θ减小，则v绳增大，所以物体B加速上升，但不是匀加速，物体B的加速度方向向上，根据牛顿第二定律，知B物体受到的拉力大于B物体受到的重力，故ACD错误，B正确。‎ 故选B ‎6.在如图所示的电路中，，将滑动变阻器R的滑片从位置a向下滑动到位置b的过程中，电路均处于稳定状态。滑片处于位置b和位置a相比，电路中（　　）‎ A. 灯泡L的亮度变亮 B. 电容器C所带电荷量Q增大 C. 电源的输出功率P增大 D. 电阻消耗的热功率减小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．滑片位于b位置和滑片位于a 位置相比，变阻器电阻变小，总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律，电路总电流变大，灯泡L两端的电压 UL=E-I（R1+r）‎ 变小，灯泡L变暗，故A错误；‎ B．灯泡电流变小，总电流变大，通过R2支路的电流变大，R2两端的电压增大，R2和变阻器两端的电压等于灯泡L两端的电压，故变阻器两端的电压减小，即电容器两端的电压减小，由Q=CU知，电容器C所带电荷量Q减小，故B错误；‎ C．当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，因为R1＞r，所以外电阻一定大于内阻，外电阻变小时，电源的输出功率P变大，故C正确；‎ D．由于总电流增大，根据P=I2R1知电阻R1消耗的热功率增大，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎7.如图，中，。匀强电场的电场线平行于所在平面，且a、b、c点的电势分别为3V、-1V、3V。下列说法中正确的是（　　）‎ A. 电场强度的方向沿ac方向 B. 电场强度的大小为 C. 电子从a点移动到b点，电势能减少了4eV D. 电子从c点移动到b点，电场力做功为4eV ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由于ac两点电势相等，故ac为一条等势线，电场方向与等势线垂直，且由高电势指向低电势可知，电场方向垂直ac，且指向斜上方 故A错误，B正确；‎ C．电子从a点移动到b点，电场力做功 Wab=-Uabe=-4eV ‎“-”表示电场力做负功，电势能增加，增加了4eV，故C错误；‎ D．电子从c点移动到b点，电场力做功为 Wcb=-Ucbe=-4eV 故D错误。‎ 故选B。‎ ‎8.我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在B处对接。已知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 图中航天飞机在飞向B处的过程中，加速度逐渐减小 B. 航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火加速 C. 根据题中条件可以算出月球质量 D. 根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A． 图中航天飞机在飞向B处的过程中，根据牛顿第二定律得：，由于r逐渐变小，所以加速度逐渐变大。故A错误；‎ B．椭圆轨道和圆轨道是不同的轨道，航天飞机不可能自主改变轨道，只有在减速变轨后，才能进入空间站轨道。故B错误；‎ C．对空间站，根据万有引力提供向心力 解得 根据空间站的轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G就能计算出月球的质量M，故C 正确；‎ D．由于空间站的质量不知，根据万有引力定律知，不能求出空间站受到月球引力的大小，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎9.如图，C为中间插有电介质的电容器， b极板与静电计金属球连接，a极板与静电计金属外壳都接地．开始时静电计指针张角为零，在b板带电后，静电计指针张开了一定角度．以下操作能使静电计指针张角变大的是（ ）‎ A. 将b板也接地 B. b板不动、将a板向右平移 C. 将a板向上移动一小段距离 D. 取出a、b两极板间的电介质 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 静电计测定电容器极板间的电势差，电势差越大，指针的偏角越大；由，分析电容的变化，根据C=Q/U分析电压U的变化．‎ ‎【详解】将b板也接地，电容器带电量不变，两板间的电势差不变，则静电计指针张角不变，选项A错误；b板不动、将a板向右平移，根据可知d变小时，C变大，Q不变时，根据C=Q/U，可知U减小，即静电计指针张角变小，选项B错误；将a板向上移动一小段距离，根据可知S变小时，C变小，Q不变时，根据C=Q/U，可知U变大，即静电计指针张角变大，选项C正确；取出a、b两极板间的电介质，根据可知C变小，Q不变时，根据C=Q/U，可知U变大，即静电计指针张角变大，选项D正确；故选CD.‎ ‎【点睛】‎ 本题是电容动态变化分析问题，关键抓住两点：一是电容器的电量不变；二是关于电容的两个公式和C=Q/U．‎ ‎10.某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看做无限大。实验过程中，由于电路发生故障，发现两电压表示数相同，若这种情况的发生是由某一用电器引起的，则可能的故障原因是（　　）‎ A. 断开 B. 短路 C. 短路 D. 短路 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知R1与R2、R3串联，电压表V1测R2和R3的电压；V2测R2两端的电压；若两电压表示数变成相同，则可能是两电表接在了等电势的两端，故可能是R2开路或者R3短路；故AB正确CD错误。‎ 故选AB。‎ ‎11.如图所示，一小球第一次由斜面上水平抛出，抛出时动能为，经t时间落到斜面上时的动能为，出点到落点的距离为d；若以的动能将小球第二次由斜面上水平抛出，小球再次落到斜面上，空气阻力不计，以下说法正确是（　　）‎ A. 小球再次落到斜面上的动能为 B. 斜面的倾角为30°‎ C. 小球再次落到斜面上的时间为2t D. 第二次抛出点到落点的距离为2d ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】设斜面倾角为θ，当抛出时动能为Ek时，速度为v，则水平方向的位移：x=vt ‎，竖直方向的位移，根据几何关系可得，解得：‎ 则水平位移：‎ 落在斜面上的位移：‎ 由于小球的动能：‎ 可知：‎ A．小球在竖直方向的位移：‎ 以2Ek的动能将小球第二次由斜面上水平抛出时，小球沿竖直方向的位移：‎ y′=2y 由动能定理可知，当小球抛出时动能为Ek时 WG=mgy=4Ek-Ek=3Ek 所以当以2Ek的动能将小球第二次由斜面上水平抛出时，重力对小球做的功：‎ WG′=mgy′=2mgy=6Ek 所以小球乙落在斜面上时的动能：‎ Ek′=2Ek+WG′=8Ek 故A正确；‎ B． 由于动能，可知第一次抛出后小球落在斜面上时速度大小等于初速度的2倍，则竖直方向的分速度：‎ 设第一次时小球落在斜面上时速度方向与水平方向之间的夹角为α，则：‎ 结合速度偏转角的正切值与位移偏转角的正切值的关系可得：‎ 由以上分析可知，斜面得夹角θ一定大于30°，故B错误；‎ C．由开始时的分析可知，小球运动的时间与初速度成正比，则与初动能的平方根成正比，所以当以2Ek的动能将小球第二次由斜面上水平抛出时，小球运动的时间为，故C错误；‎ D．由开始时的分析可知，小球沿斜面方向的位移与初动能成正比，则当以2Ek的动能将小球第二次由斜面上水平抛出时，小球抛出点到落点的距离为2d，故D正确。‎ 故选AD。‎ ‎12.如图，两小木块a和b（可视为质点放在水平圆盘上，a与转轴的距离为l，质量为m，b与转轴的距离为‎2l，质量为m，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）‎ A. a一定比b先开始滑动 B. a、b所受的摩擦力始终相等 C. 是a开始滑动的临界角速度 D. 当b即将滑动时，a所受摩擦力的大小为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB． ‎ 两个木块的最大静摩擦力相等。木块随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律得：木块所受的静摩擦力f=mω2r，m、ω相等，f∝r，所以b所受的静摩擦力大于a的静摩擦力，当圆盘的角速度增大时b的静摩擦力先达到最大值，所以b一定比a先开始滑动，故A B错误；‎ C．当a刚要滑动时，有kmg=mω2•l，解得：‎ 故C正确；‎ D． 当b刚要滑动时，有kmg=mω2•‎2l，解得：‎ 以a为研究对象，当时，由牛顿第二定律得：f=mω‎2l，可解得：‎ 故D正确。‎ 故选CD。‎ 第Ⅱ卷（非选择题共52分）‎ 二、实验题（本题共2题，共12分）‎ ‎13.某物理小组的同学设计了一个小钢球通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：小钢球、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为）。请完成下列填空：‎ ‎（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为；‎ ‎（2）将小钢球静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为________kg；‎ ‎（3）将小钢球从凹形桥模拟器某一位置释放，小钢球经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小钢球，记录各次的m值如下表所示：‎ 序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎2.3‎ ‎2.2‎ ‎2.3‎ ‎2.1‎ ‎2.0‎ ‎（4）根据以上数据，可求出小钢球经过凹形桥最低点时对桥的压力为________N；小钢球通过最低点时的速度大小为________（重力加速度大小取，速度计算结果保留2位有效数字）。‎ ‎【答案】 (1). 1.20 (2). 15.2 (3). 2.3‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(2)[1] 最小分度为‎0.1kg，注意估读到最小分度的下一位，为‎1.20kg。‎ ‎(4)[2][3] 根据表格知最低点小球和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为：‎ 解得：‎ N=15．2N 根据牛顿运动定律知：‎ 代入数据解得：‎ v=2．‎3m/s ‎14.物理学习小组试图利用图甲测量一组旧蓄电池的电动势和内阻：‎ ‎（1）实验步骤如下：‎ ‎①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；‎ ‎②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；‎ ‎③以为纵坐标，R为横坐标，作图线（用直线拟合），如图乙所示；‎ ‎④从图线求出直线的斜率K和在纵轴上的截距b。‎ ‎（2）请你回答下列问题（用题给符号K、b表示）：‎ ‎①计算电池的电动势________，内阻________。‎ ‎②根据实验方案发现，电流表内阻对实验精确度有较大影响，如果测的电流表内阻为，则电源内阻的精确值为________。‎ ‎【答案】 (1). (2). (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(2) ①[1][2] 利用图甲测量一组旧蓄电池的电动势和内阻，由于内阻较大，电路中电流不稳定，所以读数要快速准确。根据实验步骤由欧姆定律有：，所以 图象是一条直线，结合图像的斜率和纵截距有：‎ ‎，‎ 所以电动势 ‎，‎ ‎②[3] 根据实验方案发现，电流表内阻对实验精确度有较大影响，如果测的电流表内阻为rA，则应用欧姆定律时可把电流表内阻等效为电源内阻，即上式中的r为实际内阻与电流表内阻之和，所以实际内阻为 三、解答题（本题共4小题，共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎15.如图，位于竖直平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，‎ b点为抛物线顶点。已知，。取重力加速度。一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】小环套在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，则说明下落到b点时速度使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合，故有 ‎①‎ ‎②‎ 从ab滑落过程中，根据动能定理可得 ‎③‎ 联立三式可得 ‎④‎ ‎16.假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面重力加速度在两极的大小为，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G，求：‎ ‎（1）地球的密度；‎ ‎（2）若地球自转角速度逐渐增大，使赤道上物体恰好“飘”起时地球的自转周期。‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）质量为m的物体，在两极：‎ ‎①‎ 在赤道上：‎ ‎②‎ 地球密度：‎ ‎③‎ 解①、②、③式得 ‎④‎ ‎（2）当地球自转周期为时，赤道上物体恰好“飘”起 ‎⑤‎ 由①②⑤得 ‎17.小勇同学设计了一种测定风力大小的装置，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。是一个阻值为的定值电阻。V是由理想电压表改装成的指针式测风力显示器。R是与迎风板A相连的一个压敏电阻，其阻值可随风的压力大小变化而改变，其关系如下表所示。迎风板A的重力忽略不计。试求：‎ 压力F/N ‎0‎ ‎50‎ ‎100‎ ‎150‎ ‎200‎ ‎250‎ ‎300‎ ‎…‎ 电阻 ‎30‎ ‎28‎ ‎26‎ ‎24‎ ‎22‎ ‎20‎ ‎18‎ ‎…‎ ‎（1）利用表中的数据归纳出电阻R随风力F变化的函数式；‎ ‎（2）若电压表的最大量程为5V，该装置能测得的最大风力为多少牛顿；‎ ‎（3）当风力F为500N时，电压表示数多少；‎ ‎（4）如果电源E的电动势降低，要使相同风力时电压表测得的示数不变，需要调换，调换后的的阻值大小如何变化？（只写结论）‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）；（4）阻值变大 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）通过表中数据可得：，故R与F成线性变化关系设它们的关系式为：‎ 代入数据得：‎ ‎①‎ ‎（2）由题意，上的电压，通过的电流为 ‎②‎ ‎③‎ 解①~④式，得，当电压表两端电压为5V时，测得风力最大 ‎④‎ ‎（3）由①式得 ‎⑤‎ ‎（4）阻值变大 ‎18.如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和光滑水平地面PA在A点相切。O为圆心，OC和竖直方向的夹角为，，一质量为m的小球沿水平轨道以一定初速度向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求：‎ ‎（1）水平恒力的大小和方向；‎ ‎（2）小球到达C点时速度的大小；‎ ‎（3）小球通过圆弧轨道A点时，对圆弧轨道的压力大小。‎ ‎【答案】（1），方向向左；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）小球在C点受力分析，水平拉力F方向向左 ‎①‎ ‎（2）小球在C点 ‎②‎ ‎③‎ 解②、③式得：‎ ‎④‎ ‎（3）小球从A到C，由动能定理得 ‎⑤‎ 小球在圆弧轨道A点 ‎⑥‎ 解④⑤⑥式得：‎ ‎⑦‎ 由牛顿第三定律，小球对轨道的压力 ‎⑧‎