2019-2020学年浙江省台州市物理高一(下)期末考试模拟试题含解析

2019-2020学年浙江省台州市物理高一(下)期末考试模拟试题
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1．如图所示，一个用细线悬挂的小球从A 点开始摆动，记住它向右能够达到的最大高度，然后用一把直尺在P 点挡住悬线，继续观察之后小球的摆动情况并分析，下列结论中正确的是（ ）
A ．在P 点放置直尺后，悬线向右摆动的最大高度明显低于没放直尺时到达的高度
B ．在P 点放置直尺后，悬线向右摆动的最大高度明显高于没放直尺时到达的高度
C ．悬线在P 点与直尺碰撞前、后的瞬间相比，小球速度变大
D ．悬线在P 点与直尺碰撞前、后的瞬间相比，小球加速度变大
【答案】D
【解析】
【详解】
AB.小球从A 点开始摆动，在P 点挡住摆线后，小球能继续向运动，在整个过程中机械能的总量保持不变，机械能是守恒的，小球能上升到原来的高度，故AB 错误；
CD.小球到达最低点时水平方向不受力，则悬线在P 点与直尺碰撞前、后的瞬间相比，小球速度大小不变，而半径变小，根据可以，小球加速度变大，选项C 错误，D 正确.
2． (本题9分)如图所示，一均匀带电荷量为＋Q 的细棒．在过中点c 垂直于细棒的直线上有α、b 、d 三点，α和b ，b 和c ，c 和d 之间的距离均为L ，在α处有一电荷量为＋2
Q 的固定点电荷，已知b 点处的电场强度为零，则d 点处的电场强度大小为（k 为静电力常量）
A ．292Q k L
B ．2
3Q k L C ．232Q k L D ．259Q k L 【答案】D
【解析】电荷量为2Q 的点电荷在b 处产生电场强度为
2
2Q E k R =，方向向右．在b 点处的场强为零，根
据电场的叠加原理可知细棍与q 在b 处产生电场强度大小相等，方向相反，则知细棍在b 处产生的电场强度大小为22Q k R ，方向向左．根据对称性可知细棍在d 处产生的电场强度大小为2
2Q k R ，方向向右而电荷量为2Q 的点电荷在d 处产生电场强度为
()2'23Q
E k R =⨯，方向向右，所d 点处场强的大小为
25'9d Q E E E k L
=+=，方向向右，D 正确．
3． (本题9分)下列描述各种物体的运动过程中，不满足机械能守恒的是（ ）
A ．做平抛运动的物体
B ．匀速下落的跳伞运动员
C ．光滑曲面上滑下的物体
D ．椭圆轨道上运行的卫星
【答案】B
【解析】物体做平抛运动，只受重力，机械能守恒，故A 不符合题意；跳伞运动员从空中匀速下落过程，动能不变，重力势能减小，则其机械能减小．故B 符合题意；沿光滑斜面下滑的物体只有重力做功，机械能守恒，选项C 不符合题意；在轨道上运行的卫星只有地球的引力做功，机械能守恒，选项D 不符合题意；故选B.
4． (本题9分)质量为m 的汽车在平直公路上行驶，阻力大小F 保持不变。

当汽车的速度为v 、加速度为a 时，发动机的实际功率正好等于额定功率，若此后汽车始终保持额定功率行驶，则（ ）
A ．汽车将做匀速运动
B ．汽车将做匀加速直线运动
C ．发动机的额定功率等于Fv
D ．发动机的额定功率等于()F ma v +
【答案】D
【解析】
【详解】
AB ．当汽车的速度为v 、加速度为a 时，发动机的实际功率正好等于额定功率，若此后汽车始终保持额定功率行驶，速度增加，则牵引力减小，汽车做加速度减小的加速直至匀速。

故AB 两项错误。

CD ．当汽车的速度为v 、加速度为a 时，发动机的实际功率正好等于额定功率，则： F 牵F ma -=
e P F =牵v
解得：发动机的额定功率
()e P F ma v =+
故C 项错误，D 项正确。

5．如图所示，水平地面上有一个坑，其竖直截面为半圆，O 为圆心，且AB 为沿水平方向的直径．若在A 点以初速度1v 沿AB 方向平抛一小球，小球将击中坑壁上的最低点D ； 而在C 点以初速度2v 沿BA 方向平抛的小球也能击中D 点．已知∠COD=60°，两小球初速度之比12v : v 为（ ）（小球视为质点
)
A 23
B ．23
C ．2
D ．1 : 1
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 设圆的半径为R ，从题中可知小球1的水平距离和竖直距离都是R ，由平抛运动的公式有
21111gR R=gt R=v t 22⇒；2的水平位移23x =R sin 60=R 2
︒，竖直位移2R h =R-R cos60=2︒，由222222311x t h =gt 22R =，可得23gR v =12
23v v =，故A 正确，BCD 错误，故选A ．
6．关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A ．在平衡力作用下，物体可能做曲线运动
B ．在合力大小不变的情况下，物体可能做曲线运动
C ．做曲线运动的物体，其速度大小一定变化
D ．做曲线运动的物体，其加速度大小一定变化
【答案】B
【解析】
【详解】
A.在平衡力作用下，物体静止或匀速直线运动，不可能做曲线运动，故A 错误.
BD.做曲线运动的条件是力和速度不在同一直线上，而力与加速度不一定变化，如平抛运动，故B 正确，D 错误.
C.曲线运动的物体速度大小可能不变，如匀速圆周运动，故C 错误.
二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
7．在水平路面上AB 段光滑，BC 段粗糙，两段长度相同，如图所示。

在A 处静止的小物体(可视为质点)在水平恒力F 作用下，从A 点开始运动，到C 点恰好停下。

下列判断正确的是( )
A．水平恒力F在两段路面上做功相等
B．整个过程水平恒力F做功等于克服摩擦力做功
C．水平恒力F在AB段的平均功率大于BC段的平均功率
D．水平恒力F在AB段中点位置瞬时功率大于在BC段中点位置瞬时功率
【答案】AB
【解析】
【详解】
A.由W=Fs知，恒力F对两种路面下做功一样多，即W1=W2，故A正确。

B.在整个过程中，根据动能定理可知W F-W f=0-0，故整个过程水平恒力F做功等于克服摩擦力做功，故B 正确；
C.在AB段做初速度为零的匀加速直线运动，在BC段可看做反向的初速度为零的运动加速直线运动，通过v-t图象如图，可知，在两段所需时间相同，根据P=W/t可知，水平恒力F在AB段的平均功率等于BC段的平均功率，故C错误；
D.由图可知，在AB段中点位置瞬时速度和在BC段中点位置瞬时速度相同，故水平恒力F在AB段中点位置瞬时功率等于在BC段中点位置瞬时功率，故D错误；
8．(本题9分)物体在竖直上抛运动中，其它一切阻力不计，规定向下为正方向，则实际运动速度与时间
的图像、所受合外力与时间的图像、正确
．．的是（）
A．B．
C．D．
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
做竖直上抛运动的物体，先向上做匀减速运动，当到达最高点时，速度减为零，以后向下做匀加速运动，因规定向下为正方向，则速度先负后正，则图线B 正确，A 错误；竖直上抛运动的物体只受重力作用，合力不变，总是向下的mg ，则选项C 正确，D 错误；故选BC.
9．我国为建设北斗导航系统，发射了多颗地球同步卫星，关于地球同步卫星，下列说法正确的是： A ．它们的质量一定相同
B ．它们一定都在赤道正上方运行
C ．它们距离地面的高度一定相同
D ．它们的运行周期一定相同
【答案】BCD
【解析】
【详解】
BD.同步卫星与地球保持相对静止，可知同步卫星必须位于赤道的上方，同步卫星的周期一定，与地球的自转周期相等为24h ；故B ，D 均正确.
AC.根据万有引力提供向心力2224Mm G m r r T π=，得T =而对于同步卫星的质量不一定相同；故A 错误，C 正确.
10．下列说法中正确的是
A ．机械能守恒定律的发现，确认了永动机的不可能性
B ．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
C ．牛顿认为力是物体运动状态改变的原因，而不是维持物体运动的原因
D ．伽利略根据小球在斜面上的运动合理外推得出自由落体的运动规律，这采用了实验和逻辑推理相结合的方法
【答案】AD
【解析】
【详解】
A. 永动机违背能量守恒定律，则机械能守恒定律的发现，确认了永动机的不可能性，选项A 正确；
B. 开普勒在第谷对行星的观测数据的基础上，导出了行星运动的规律，选项B 错误；
C. 伽利略认为力是物体运动状态改变的原因，而不是维持物体运动的原因，选项C 错误；
D. 伽利略根据小球在斜面上的运动合理外推得出自由落体的运动规律，这采用了实验和逻辑推理相结合的方法，选项D 正确；
11．如图甲所示，在光滑水平面上，轻质弹簧一端固定，物体A 以速度0v 向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量为x ，现让弹簧一端连接另一质量为m 的物体B （如图乙所示）， 物体A 以02v 的速度向右压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量仍为x ，则( )
A ．A 物体的质量为3m
B ．A 物体的质量为2m
C ．弹簧压缩最大时的弹性势能为2032mv
D ．弹簧压缩最大时的弹性势能为20mv
【答案】AC
【解析】
【详解】
对图甲，设物体A 的质量为M ，由机械能守恒定律可得，弹簧压缩x 时弹性势能E P =12
M 20v ；对图乙，物体A 以20v 的速度向右压缩弹簧，A 、B 组成的系统动量守恒，弹簧达到最大压缩量仍为x 时，A 、B 二者达到相等的速度v
由动量守恒定律有：M 02v n =(M+m)v
由能量守恒有：E P =
12M ()202v n -12
(M+m)2v 联立两式可得：M=3m ，E P =12M 20v =32m 20v ，故B 、D 错误，A 、C 正确． 故选A 、C
12．如图，光滑绝缘圆轨道固定在竖直面内，整个圆周被4条直径均分为8等份，表示图中8个位置，其中A 点是最低点。

该竖直面内分布有水平向右的匀强电场，一个带正电的小球在轨道内做完整的圆周运动。

已知小球的重力和所受电场力大小相等。

则下列关于小球运动过程中的说法正确的是（ ）
A ．小球在F 点时的动能最小
B ．小球在B 点时对轨道的压力最大
C ．小球在G 点时的机械能最小
D ．小球在A 点时的动能最大
【答案】ABC
【解析】
【详解】 ABD ．带正电的小球所受电场力水平向右，小球的重力和所受电场力大小相等，则重力和电场力的合力方
向与竖直方向成45°斜向右下，即等效重力场的方向与竖直方向成45°斜向右下，所以小球在B点时的动能最大，小球在B点时对轨道的压力最大，小球在F点时的动能最小。

故AB两项正确，D项错误。

C．带正电的小球所受电场力水平向右，小球在G点时的电势能最大，则小球在G点时的机械能最小。

故C项正确。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)某实验小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力做功的关系”，在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为弹簧测力计，P为小桶（内有沙子），一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置，不计绳与滑轮的摩擦．实验时，把长木板不带滑轮的一端垫起适当的高度，以平衡摩擦力，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．
（1）该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清晰的某点开始记为零点，依次选取一系列点，分别测量这些点到零点之间的距离x，计算出它们与零点之间的速度平方差△v2=v2－v02，弹簧秤的读数为F，小车的质量为m，然后建立△v2—x坐标系，通过描点法得到的图像是一条过原点的直线，如图乙所示，则这条直线的斜率为_______________．（填写表达式）
（2）若测出小车质量为0.4 kg，结合图像可求得小车所受合外力的大小为__________N．
（3）本实验中是否必须满足小桶（含内部沙子）的质量远小于小车的质量___（填“是”或“否”）
【答案】（1）（2）1 （3）否
【解析】
（1）由动能定理可得：，所以有：，可知图象的斜率等于。

（2）由图可知，图象的斜率为5；合外力F=1N；
（3）本实验不需要用小桶（含内部沙子）的重力代替绳子的拉力，所以不需要满足小桶（含内部沙子）的质量远小于小车的质量。

14．某实验小组为了验证“合力做功与动能变化的关系”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置。

(已知图中力传感器能显示该处所受拉力大小)。

(1)关于该实验，下列说法近确的是____________
A 该实验不需要平衡摩擦力
B ．准备器材时，可不满足砂和小砂桶的总质量远小于滑块的质量
C ．实验时应使细线与长木板平行
(2)让小砂桶带动滑块做加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L 和打这两点时滑块的速度大小v 1与v 2(v 1<v 2)。

细线的拉力F 由安装在滑块上的力传感器测出，为了验证合力做功与动能变化的关系，还需测量的物理量为_________；则本实验最终要验证的数学表达式为_________________(用题中所给的字母和需测量的物理量的字母表示)。

【答案】BC 滑块和力传感器的总质量m 22211122
FL mv mv =
- 【解析】
【详解】
（1）[1]实验时需使得绳子的拉力等于滑块的合外力，则实验中需平衡摩擦力且细线和长木板平行，由于力传感器可直接读出绳子上的拉力，不需要保证砂和小砂桶的总质量远小于滑块的质量，故BC 正确，A 错误；
（2）[2][3]根据动能定理可知为验证合力做功与动能变化的关系还需测量出滑块和力传感器的总质量m ，则表达式为： 22211122
FL mv mv =- 四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，为发射卫星的轨道示意图。

先将卫星发射到半径为r 的圆轨道上，卫星做匀速圆周运动。

当卫星运动到A 点时，使卫星加速进入椭圆轨道。

沿椭圆轨道运动到远地点B 时，再次改变卫星的速度，使卫星入半径为3r 0的圆轨道做匀速圆周运动。

已知卫星在椭圆轨道时，距地心的距离与速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上的A 点时的速度大小为v ，卫星的质量为m ，地球的质量为M ，万有引力常量为G ，则：
(1)卫星在两个圆形轨道上的运行速度分别多大?
(2)卫星在B 点变速时增加了多少动能?
【答案】（1）0GM r ，0
3GM r （2）2
0618
GMm mv r - 【解析】
【详解】
（1）做匀速圆周运动的卫星，所受万有引力提供向心力，得：
2
2Mm v G m r r
=， 当r=r 0时，v 1=0
GM r ， 当r=3r 0时，v 2=
03GM r ， （2）设卫星在椭圆轨道远地点B 的速度为v B ，据题意有：r 0v=3r 0v B
卫星在B 点变速时增加的动能为△E k =2221122
B mv mv -， 联立解得：△E k =2
0618
GMm mv r - 16．如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P 点沿水平方向以初速度v 0抛出一个小球，测得小球经时间t 落到斜坡上另一点Q ，斜面的倾角为α，已知该星球半径为R ，万有引力常量为G ，求：
(1)该星球表面的重力加速度；
(2)该星球的质量。

【答案】（1）02tan v g t θ=
（2）202tan v R Gt
θ 【解析】
【分析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据平抛运动的规律求出星球表面的重力加速度；根据万有引力等于重力求出星球的质量；
【详解】
(1)根据平抛运动知识可得200
122gt y gt tan x v t v α=== 解得02v tan g t
α= (2)根据万有引力等于重力，则有
2GMm mg R = 解得2202v R tan gR M G Gt
α== 17． (本题9分)如图所示，一个质量为m 的小球（可视为质点）以某一初速度从A 点水平抛出，恰好从圆管BCD 的B 点沿切线方向进入圆弧，经BCD 从圆管的最高点D 射出，恰好又落到B 点．已知圆弧的半径为R 且A 与D 在同一水平线上，BC 弧对应的圆心角θ=60°，不计空气阻力．求：
（1）小球从A 点做平抛运动的初速度v 0的大小；
（2）小球在D 点时的速度大小；
（3）在D 点处小球对管壁的作用力的大小和方向．
【答案】（1）0v gR =
；（2）12D v gR =（3）34N F mg '=，方向竖直向下 【解析】
【分析】
根据几何关系求出平抛运动下降的高度，从而求出竖直方向上的分速度，根据运动的合成和分解求出初速
度的大小；根据平抛运动知识求出小球在D 点的速度，再根据牛顿第二定律求出管壁对小球的弹力作用．
【详解】
(1) 小球从A 到B 的过程做平抛运动．如图所示,。