河北省石家庄市2016-2017学年高一下学期期末物理试卷(解析版)

2016-2017学年河北省石家庄市高一（下）期末物理试卷
一、选择题
1. 下列关于物理学家的说法正确的是（）
A. 开普勒通过深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律
B. 笛卡尔发现了万有引力定律
C. 卡文迪许为了检验万有引力定律的正确性，首次进行了“月﹣地检验”
D. 伽利略第一次精确测量出了万有引力常量
【答案】A
【解析】A、开普勒通过观察天象以及深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律，A正确；
B、牛顿提出了万有引力定律，B错误；
C、牛顿为了检验万有引力定律的正确性，首次进行了“月﹣地检验”，而卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，说自己是“称量地球质量的人．C错误；
D、卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，D错误；
故选A。

2. 如图所示，静止在地球表面的a、b两物体随地球的自转而做匀速圆周运动．下列说法正确的是（）
A. 物体b的线速度比物体a的线速度小
B. 物体a、b所受合力都指向地心
C. 物体a、b的角速度一样大
D. 物体b的向心加速度比物体a向心加速度小
【答案】C
【解析】A、C、a与b均绕地轴做匀速圆周运动，相同时间转过的角度相等，由角速度的定义式知a、b的角速度相等；
角速度与线速度关系公式，b转动半径较大，所以b的线速度较大，A错误，C正确；
B．它们受到的合外力提供做匀速圆周运动的加速度，可知它们的合力都指向各自做圆周运动的轨道的圆心，B错误；
D．由r可知a的转动半径较小，角速度相同，a的向心加速度较小，即b向心加速度的大小大于物体a的向心加速度的大小，D错误；
故选C。

3. 篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球，接球时两手随球迅速收缩至胸前．这样做的目的是（）
A. 增加作用时间，减小球对手的冲量
B. 增加作用时间，减小球对手的冲击力
C. 减小作用时间，减小球的动量变化量
D. 减小作用时间，增加球的动量变化量
【答案】B
【解析】篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球，球的动量变化量一定，接球时两手随球迅速收缩至胸前，作用时间变长，根据动量定理知，手对球的作用力减小，即减小球对手的冲击力，B正确；ACD错误；
故选B。

4. 一个质量为2kg的物体被人用手由静止向上提升1m，此时物体的速度是lm/s．重力加速度g=10m/s2，物体被向上提升过程中，下列说法正确的是（）
A. 手对物体做功20J
B. 合外力对物体做功12J
C. 合外力对物体做功2J
D. 物体克服重力做功20J
【答案】D
【解析】A、根据动能定理得：
解得手对物体做功为：，A错误．
BC、根据动能定理得合外力对物体做功为：，B、C错误；
B、物体克服重力做功为：，D正确；
故选D。

5. 如图所示，A、B均为地球同步卫星，卫星A的质量大于卫星B的质量．下列说法正确的是（）
A. 卫星A、B的线速度大小都是11.2km/s
B. 卫星A、B的运行轨道一定都在赤道正上空
C. 卫星A、B到的万有引力大小相等
D. 卫星A、B的周期与地球绕太阳公转周期相同
【答案】B
学。

科。

网...学。

科。

网...学。

科。

网...学。

科。

网...
B、因为同步卫星要和地球自转同步，即ω相同，根据，因为ω一定，所以r 必须固定，所以同步卫星的高度是一个确定的值，且一定在赤道上空，B正确；
C、根据，因卫星A的质量大于卫星B的质量，那么卫星A、B到的万有引力大小不相等，C错误；
D、同步卫星的周期与地球自转周期相同，根据得该卫星运行的角速度与地球的自转角速度相同，D错误；
故选B。

6. 如图所示，轻杆的一端固定在水平轴上的O点，另一端固定一个小球．小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动，且能通过最高点．小球可视为质点，下列说法正确的是（）
A. 小球通过最低点时所受轻杆的作用力方向一定竖直向上
B. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力方向一定竖直向上
C. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力方向一定竖直向下
D. 小球到达最高点时所受轻杆作用力不可能为零
【答案】A
【解析】A、小球在最低点，靠合力提供向心力，合力向上，小球受重力和杆子作用力两个力作用，可知小球受到轻杆的作用力一定竖直向上，A正确；
B、C、在最高点，当，杆子表现为拉力，当，杆子表现为支持力，BC错误；
D、在最高点，当，杆子作用力为零，靠重力提供向心力，D错误；
故选A。

7. 如图所示，一质量为lkg的滑块A以lm/s的速度在光滑水平面上向右运动，一质量为2kg的滑块B以2m/s 的速度向左运动并与滑块A发生碰撞，已知滑块B的左侧连有轻弹簧，下列说法正确的是（）
A. 当滑块A的速度减为0时，滑块B的速度大小为3m/s
B. 当滑块A的速度减为0时，滑块B的速度大小为1.5m/s
C. 两滑块相距最近时，滑块B的速度大小为3m/s
D. 两滑块相距最近时，滑块B的速度大小为lm/s
【答案】BD
【解析】A、B、以向右为正方向，A、B组成的系统所受的合外力为零，系统动量守恒，当滑块A的速度减为0时，由动量守恒定律得：′，
即：，，方向向左；即当滑块A的速度减为0时，滑块B的速度大小为1.5m/s，A错误，B正确；
C、D、两滑块相距最近时速度相等，设相等的速度为v．根据动量守恒定律得：
，
解得：，大小为；C错误；D正确；
故选BD。

8. 质量为m的汽车以恒定的功率P在平直路面上行驶，行驶过程中受到的阻力大小恒定．若汽车能达到的最大速率为v，则下列说法正确的是（）
A. 汽车受到阻力大小为
B. 汽车受到阻力大小为
C. 当汽车的速率为时，汽车的加速度大小为
D. 当汽车的速率为时，汽车的加速度大小为
【答案】AC
【解析】A、当牵引力等于阻力时，速度最大，根据知，汽车所受的阻力，A正确，B 错误；
C、当汽车的速率为时，汽车的牵引力，根据牛顿第二定律得，，解得加速度
，C正确，D错误；
故选AC。

9. 如图所示，半径为R的光滑半球固定在水平地面上，一个质量为m可视为质点的滑块沿半球运动到半球顶点时速度为v0，重力加速度为g，下列说法正确的是（）
A. 若v0=，则滑块对半球顶点无压力
B. 若v0=，则滑块对半球顶点压力大小为mg
C. 若v0=，则滑块对半球顶点压力大小为mg
D. 若v0=，则滑块对半球顶点压力大小为mg
【答案】AD
【解析】A、在最高点，根据牛顿第二定律得，，若，解得，即滑块对半球顶点无压力，A正确，B错误；
故选AD。

10. 质量为m的物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在光滑水平地面上运动距离为x1 时速度大小为v，此过程的动能增量为△E k1；再运动距离x2时速度大小为2v，此过程的动能增量为△E k2．下列说法正确的是）
A. △E k1=△E k2
B. △E k1＜△E k2
C. x2=3x1
D. x2＜3x1
【答案】BC
【解析】A、B、，，故，A错误，B 正确；
C、D、物体在水平面上运动，只有F做功，故由动能定理可得：，，所以，
，C正确，D错误；
故选BC。

11. 某火星探测器登陆火星后，在火星表面以初速度v0竖直上抛一钢球，钢球经时间t落回抛出点，已知火星半径为R，引力常量为G．下列说法正确的是（）
A. 火星的质量为
B. 火星的质量为
C. 火星的第一宇宙速度大小为
D. 火星的第一宇宙速度大小为
【答案】BD
【解析】在火星表面以初速度v0竖直上抛一钢球，钢球做加速度竖直向下，大小为重力加速度g的匀变速运动；
钢球经时间t落回抛出点，故钢球回到抛出点时的速度和初速度大小相等、方向相反，故有；
A、B、由火星表面物体重力即万有引力可得：，所以，火星质量为：，A错误，B正确；
C、D、绕火星做圆周运动的卫星，半径为火星半径时，卫星速度即火星的第一宇宙速度，故由万有引力做向心力可得：；
所以，火星的第一宇宙速度为：，C错误，D正确；
故选BD。

12. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在粗糙竖直固定杆上．开始时圆环处于A处且弹簧水平处于原长．现将圆环从A处由静止开始释放，圆环经过B处时速度最大，到达C 处时速度为零，已知AC=h．若在C处给圆环一竖直向上的速度v；，则圆环恰好能回到A处．弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，下列说法正确的是（）
A. 圆环下滑到B处时，加速度为零
B. 圆环下滑过程中，因摩擦产生的热量为mv2
C. 圆环从A处到C处的过程中弹簧的弹性势能增加了mgh﹣mv2
D. 圆环下滑经过B处的速度大于上滑经过B处的速度
【答案】ABC
【解析】A、圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，经过B处的速度最大，所以经过B处的加速度为零，A正确；
B、研究圆环从A处由静止开始下滑到C过程，由动能定理得：，在C处获
得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，由动能定理得：，解得：克服摩擦力做的功为，由功能关系知，圆环下滑过程中，因摩擦产生的热量为，B正确；
C、由上解得：，所圆环从A处到C处的过程中弹簧的弹性势能增加量为：
，C正确；
D、研究圆环从A处由静止开始下滑到B过程，运用动能定理列式得：
研究圆环从B处上滑到A的过程，运用动能定理列出等式：
，
即得
由于，所以可得，即圆环上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度，D错误；
故选ABC。

二、实验题
13. 某同学利用频闪照相法验证机械能守恒定律．该同学将一质量为m=0.2kg的小球竖直上抛，获得部分运动过程的频闪照片如图所示．已知图中所标数据为实际距离，频闪仪每隔0.05s闪光一次，当地重力加速度为10m/s2．该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表：
时刻t2t3t4t5
速度（m/s） 5.59 5.08 4.58
（1）根据频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=_____m/s；
（2）从t2时刻到t5时刻，小球重力势能的增加量△E p=_____J，动能的减少量△E k=_____J．在误差允许的范围内，若△E p与△E k近似相等，就能验证机械能守恒定律．（以上结果均保留三位有效数字）
【答案】(1). 4.08 (2). 1.45 (3). 1.46
【解析】（1）t5时刻小球的速度：．
（2）从t2时刻到t5时刻，小球重力势能的增加量：
，t2时刻的速度
．
则动能的减小量：．
故答案为：（1）4.08，（2）1.45，1.46．
14. 某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律．在小车A的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，电磁打点计时器接在频率为50HZ的交流电源上．左右移动垫在长木板右下方的薄木片，使小车A牵着纸带做匀速直线运动．小车A与原来静止在前方的小车B相碰，并粘在一起继续做匀速直线运动．
（1）实验获得的打点纸带如图乙所示，A为运动的起点．应选_____段来计算A碰前的速度；应选_____段来计算A和B碰后的共同速度．（以上两空选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE“）
（2）若测得小车A的质量m1=0.4kg，小车B的质量为m2=0.2kg，则碰前两小车的总动量为_____kg•m/s，碰后两小车的总动量为_____kg•m/s．（计算结果均保留三位有效数字）
【答案】(1). BC (2). DE (3). 0.420 (4). 0.417
【解析】（1）推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，选BC计算碰前的速度；
碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度．
（2）由图可知，；；
碰前小车的速度为：，
碰前的总动量为；
碰后小车的共同速度为：，
碰后的动量为：；
故答案为：（1）BC，DE；（2）0.420，0.417．
三、计算题
15. 我国“风云三号”卫星能及时监测雾霾覆盖省份、覆盖面积和强度等情况．若“风云三号”卫星绕地球做匀速圆周运动，运行周期T，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量G，忽略地球自转及其他星球的影响．求：
（1）地球的密度；
（2）“风云三号”距地球表面高度h．
【答案】（1）（2）
【解析】（1）设地球质量为M，质量为m0的物体在地球表面，那么由重力等于万有引力可得：
；
所以，地球的密度为：；
（2）设卫星质量为m，卫星受到的万有引力提供向心力可得：
；
所以有：；
解得：；
16. 如图所示，质量为m=lkg的小物块放在质量为m1=2kg的甲木板右端，二者以速度v1=8m/s沿光滑水平
地面向右运动，小物块可视为质点．质量m2=2kg的乙木板在甲木板正前方以速度v2=2m/s同向运动，一段时间后两木板碰撞并粘在一起，小物块最终停留在乙木板上．已知小物块与乙木板间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度g=10m/s2．求：
（1）两木板碰撞后瞬间乙木板的速度大小；
（2）小物块最终距乙木块左端的距离．
【答案】（1）（2）
【解析】（1）设两木板碰撞后的瞬间乙木板的速度大小为v′，两木板碰撞的过程动量守恒，取向右为正方向，根据动量守恒定律得：
代入数据解得：
（2）设最终三者共速速度为v3，从开始到最终小物块停留在乙木板上，根据动量守恒定律得：
，
代入数据解得：
设小物块最终距乙木板左端的距离为L，根据功能关系得：
，
代入数据解得：
17. 如图所示，长L=0.4m的水平轨道BC左端与固定的光滑竖直圆轨道相切于B点，圆弧轨道的半径R=0.45m，BC右端与一倾角θ=30°的光滑固定斜面在C点平滑连接，斜面顶端固定一轻质弹簧．一质量m=2kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次将弹簧压缩至D点时滑块速度减为0，此时弹簧具有的弹性势能E P=1.4J，已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2，滑块可视为质点，重力加速度g=10m/s2 ．求：
（1）滑块第一次经过圆轨道B点时对轨道的压力大小；
（2）光滑斜面轨道上CD的长度；
（3）滑块在BC上停止运动时距C点的距离．
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）滑块从A点到B点的运动过程只有重力做功，故机械能守恒，所以有，
那么，对滑块在B点应用牛顿第二定律可得：，
所以，；
那么由牛顿第三定律可得，滑块对B点的压力：；
（2）滑块从A点到D点，该过程弹簧弹力对滑块做的功为：
那么，由动能定理可得：；
所以，；
（3）滑块在BC上停止运动，那么滑块运动过程只有重力和摩擦力做功，设滑块在摩擦力作用下运动的位移为s，那么有，所以，
摩擦力只存在BC上，又有，所以，滑块停止时距离C点．。