2019-2020学年山西省晋中市物理高一(下)期末学业质量监测模拟试题含解析

2019-2020学年山西省晋中市物理高一(下)期末学业质量监测模拟试题
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．关于机械能守恒的叙述，下列说法正确的是（）
A．物体做匀速直线运动，机械能一定守恒
B．物体所受合力做功为零，机械能一定守恒
C．物体所受合力为零，机械能一定守恒
D．物体所受的合力不等于零，机械能可能守恒
2．衢州市教育局发布《关于实施高中学生体质健康发展“天天向上”行动的通知》后，某体重为60kg的男生参加引体向上体能测试．从双臂伸直（图甲）到肩部与单杠同高（图乙）计1次，每次重心升高约50 cm，以下说法正确的是
A．图甲到图乙过程，该同学一直处于超重状态
B．图甲到图乙过程，该同学一直处于失重状态
C．图乙到图甲过程，重力做的功约300J
D．图乙到图甲过程，双臂拉力做功为0
3．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
4．(本题9分)下列对有关情景的描述，符合物理学实际的是
A．火车轨道在弯道处应设计成“外轨比内轨高”
B．汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力大于汽车所受重力
C．洗衣机脱水时利用向心运动把附着在衣物上的水分甩掉
D．宇航员在绕地球做匀速圆周运动的航天器内悬浮时处于平衡状态
5．如图所示，小物块A 与圆柱保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A 受力情况是受( )
A ．重力、弹力
B ．重力、向心力
C ．重力、弹力和摩擦力
D ．重力、弹力、向心力和摩擦
力 6． (本题9分)一物体的速度大小为v 0时，其动能为E k ，当它的动能为2E k 时，其速度大小为
A ．02v
B ．2v 0
C ．02v
D ．02v 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． (本题9分)如图所示，绳的上端固定在O 点，下端系小球P ．P 与斜面Q 的接触面粗糙．用水平力向右推Q ，使它沿光滑水平面匀速运动。

从图中实线位置到虚线位置过程中
A ．摩擦力对小球P 做正功
B ．斜面Q 对小球的弹力垂直于斜面因此对小球不做功
C ．绳的拉力对小球P 不做功
D ．推力F 对斜面做的功和小球P 对斜面做的功的绝对值相等
8． (本题9分)静电喷涂是利用静电现象制造的，其原理如图所示．以下说法正确的是（ ）
A ．涂料微粒带正电
B ．涂料微粒所受电场力的方向与电场方向相反
C ．电场力对涂料微粒做正功
D ．涂料微粒的电势能变大
9． (本题9分)如图所示，长为L 的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内作圆周运动，重力加速度为g 。

关于小球在过最高点的速度v ，下列叙述中正确的是（ ）
A．v由零增大，需要的向心力也逐渐增大
B．小球能在竖直平面内作圆周运动v极小值为gL
C．当v由gL逐渐增大时，杆对小球的弹力也逐渐增大
D．当v由gL逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐减小
10．(本题9分)如图所示，质量为4m的滑块A和质量为3m的滑块B套在光滑水平杆上，O为竖直轴，A B、分别用抗拉能力足够大的两根水平细线固定在转轴O上，绳拉直时，A B、两滑块到O点的距离分别为4L和5L，当水平杆的角速度大小为ω时，下列选项正确的是（）
ω
A．绳OA上的拉力大小为2
16m L
B．绳OB上的拉力大于绳OA上的拉力
ω
C．滑块A的向心加速度大小为2
5L
D．滑块B的周期等于滑块A的周期
11．(本题9分)如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧开始压缩到最短的整个过程中（不计空气阻力及碰撞过程能量损失），下列关于能量的叙述中正确的应是（）
A．重力势能和动能之和一直减少
B．重力势能和弹性势能之和总保持不变
C．动能和弹性势能之和保持不变
D．重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变
12．(本题9分)关于重力做功与重力势能变化的关系，下列说法中正确的是()
A．如果物体高度降低，则重力对物体做正功，物体的重力势能减少
B．如果物体高度降低，则重力对物体做负功，物体的重力势能增加
C．如果物体高度升高，则重力对物体做正功，物体的重力势能减少
D．如果物体高度升高，则重力对物体做负功，物体的重力势能增加
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某同学用如图所示的装置探究功与物体速度变化的关系．
（1）图中所示的电磁打点计时器，应该配备的_________填（“交流”或“直流”）电源．实验中为了平衡小车所受的摩擦力，可将木板的_________填（“左”或“右”）端垫起适当的高度．在平衡摩擦力时，小车
_________（填“是”或“否”）需要与纸带连接；
（2）实验中通过改变橡皮筋的________（填“长度”或“条数”）改变功的值；
（3）操作正确的情况下，以功W为纵坐标，以________（填“v”、“2v”或“v”）为横坐标做出的图线最接近一条倾斜的直线．
14．(本题9分)如图所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况，利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

实验中，已经平衡好摩擦力和其它阻力，且重物质量m远小于小车质量M，可认为小车所受的拉力大小为mg。

接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为.O在纸带上依次取A、B、C⋯各点到O点的距离为1x、2x、3x⋯，如图2所示。

从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=______，打B点时小车的速度v=______
-图象。

以2v为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据做出如图所示的2v W
由此图象可得2v随W变化的表达式为______，根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含2v这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是______
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．(本题9分)如图所示，直角坐标系处于竖直面内，第一、二象限存在着平滑连接的光滑绝缘轨道。

第
一象限内的轨道呈抛物线形状，其方程为212y x R
；第二象限内的轨道呈半圆形状，半径为R ，B 点是其最高点，且第二象限处于竖直方向的匀强电场中。

现有一质量为m 、带电量为+q 的带电小球，从与B 点等高的A 点静止释放，小球沿着轨道运动且恰能运动到B 点。

重力加速度为g ，求：
（1）第二象限内匀强电场的场强E 的大小和方向；
（2）小球落回抛物线轨道时的动能E k ．
16．我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一项重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要，若飞行器在绕月球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距月球表面高度h 的圆形轨道。

已知月球半径R ，月球表面处的重力加速度g 。

试导出飞行器在上述圆轨道上运行的周期T 的公式（用h 、R 、g 表示）。

17． (本题9分)一导热性能良好的圆柱形气缸固定在水平面上，气缸上端开口，内壁光滑，截面积为S 。

A 是距底端H 高处的小卡环。

质量为m 的活塞静止在卡环上，活塞下密封质量为0m 的氢气，C 为侧壁上的单向导管。

大气压强恒定为0p 。

环境温度为0T 时，从C 处注入水，当水深为2
H 时，关闭C ，卡环恰对活塞无作用力。

接下来又从C 处缓慢导入一定量氢气，稳定后再缓慢提升环境温度到01.6T ，稳定时活塞静止在距缸底2.7H 处，设注水过程中不漏气，不考虑水的蒸发，氢气不溶于水。

求：
①最初被封闭的氢气的压强1p ；
②导入氢气的质量M 。

参考答案
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．D
【解析】
试题分析：机械能守恒的条件是当只有重力和弹力做功的条件下，其他外力不做功或做功的代数和为零，机械能守恒，所以只有D 选项正确，A 、B 、C 均错。

考点：机械能守恒的条件
2．C
【解析】
【详解】
AB. 从图甲到图乙过程，该同学先向上加速后向上减速，则加速度方向先向上后向下，则先处于超重状态，后处于失重状态。

故A 项错误，B 项错误；
C. 从图乙到图甲过程，重力做正功，大小为：
60100.5J 300J W mgh ==⨯⨯=
故C 项正确；
D. 从图乙到图甲过程，设拉力做功W F ，根据动能定理：
+0G F W W =
拉力做功：
W F =-300J ，
故D 项错误。

3．B
【解析】
根据t =A 错误．落地时竖直分速度v y
则运动员落地的速度
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00
y
v tan v α＝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 ．
点睛：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，运动的时间由高度决定，初速度和时间共同决定水平位移．落地的速度方向与初速度和高度有关．
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．火车拐弯靠重力和支持力的合力提供向心力，弯道处设计成外轨高内轨低，故A 正确；
B ．在最高点，则
2
N v mg F m R
-= 得
2
N v F mg m mg R
=-< 故B 错误；
C ．洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在衣物上的水份甩掉，故C 错误；
D ．绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的宇航员重力提供向心力，处于完全失重状态，故D 错误。

故选A 。

5．C
【解析】
【详解】
向心力是根据效果命名的力，不是真实存在的力，不能说物体受到向心力；小物块A 跟着圆盘一起作匀速圆周运动，其合力充当向心力；小物块在圆盘上相对静止，一定受到重力和圆盘支持力的作用；物块在转动过程中，有背离圆心向外运动的趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力。

A.小物块受重力、弹力，与上分析不一致，故A 错误；
B.小物块受重力、向心力，与上分析不一致，故B 错误；
C.小物块受重力、弹力和摩擦力，与上分析相一致，故C 正确；
D.小物块受重力、弹力、向心力和摩擦力，与上分析不一致，故D 错误。

6．C
【解析】
【详解】
设物体的质量为m ，当一物体的速度大小为v 0时，其动能为E k ，则有
2012
K E mv = 当它的动能为2E k 时，有
220112222
k E mv mv =⨯= 解得：
0v = A.02
v .故选项A 不符合题意. B. 2v 0.故选项B 不符合题意.
0.故选项C 符合题意.
D.02
.故选项D 不符合题意. 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．ACD
【解析】
【详解】
A 、斜面对P 的摩擦力方向沿斜面向下，摩擦力与P 的位移方向夹角为锐角，所以斜面对P 的摩擦力对小球P 做正功，故选项A 正确；
B 、斜面Q 对小球P 的弹力垂直于斜面，小球速度垂直于细线，则斜面Q 对小球的弹力对小球做正功，故选项B 错误；
C 、拉力沿着绳子收缩方向，小球速度方向垂直于绳子，故绳的拉力对小球P 不做功，故选项C 正确；
D 、对斜面Q 受力分析，受推力、重力、地面对斜面Q 的支持力、小球P 对斜面Q 的压力和摩擦力，由于地面对斜面支持力和重力与斜面速度垂直不做功，根据动能定理，推力F 对斜面做的功和小球P 对斜面做的功的代数和为零，故推力F 对斜面做的功和小球P 对斜面做的功的绝对值相等，故选项D 正确。

8．BC
【解析】
【分析】
【详解】
由于在喷枪喷嘴与被喷涂工作之间形成了强电场，工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，则涂料微粒带负电，微粒所受电场力的方向与电场方向相反．故A 错误，B 正确；因粒子带负电，在库仑引力的作用下做正功，则电势能减小，故C 正确，D 错误．故选BC ．
9．AC
【解析】
【详解】
A.根据牛顿第二定律可知
2
v F m r
向 所以v 由零增大，需要的向心力也逐渐增大，故A 正确；
B.在最高点当杆产生的向上的支持力等于小球的重力时，此时合力最小，则速度也达到最小，所以最小速度等于零，故B 错误；
CD.在最高点时，杆可以给小球施加拉力或支持力，当v
用；当v v
心力2
v F T mg m r
=+=向 则杆对小球的弹力也逐渐增大，故C 正确，D 错误 10．AD
【解析】 两者同轴转动，角速度相等，根据2T π
ω=可得两者运动周期相同，绳子间的拉力充当向心力，所以绳子
对两者的拉力大小相等，根据2F m r ω=可得224416OA T m L m L ωω=⋅=，向心加速度为
224a r L ωω==，AD 正确BC 错误．
11．AD
【解析】
【详解】
对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能这三种形式的能量相互转化，没有与其他形式的能发生交换，也就说小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变。

对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧是一直被压缩的，所以弹簧的弹性势能一直在增大。

因为小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变，重力势能和动能之和始终减小。

故A 正确。

在刚接触弹簧的时候这个时候小球的加速度等于重力加速度，在压缩的过程中，弹簧的弹力越来越大，小球所受到的加速度越来越小，直到弹簧的弹力等于小球所受到的重力，这个时候小球的加速度为0，要注意在小球刚接触到加速度变0的过程中，小球一直处于加速状态，由于惯性的原因，小球还是继续压缩弹簧，这个时候弹簧的弹力大于小球受到的重力，小球减速，直到小球的速度为0，这个时候弹簧压缩的最短。

所以小球的动能先增大后减小，所以重力势能和弹性势能之和先减小后增加。

故B 错误。

小球下降，重力势能一直减小，所以动能和弹性势能之和一直增大。

故C 错误。

对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能这三种形式的能量相互转化，没有与其他形式的能发生交换，也就说小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变。

故D 正确。

故选AD 。

【点睛】
根据能量守恒小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变．其中一个能量的变化可以反映出其余两个能量之和的变化．
12．AD
【解析】
【详解】
AB ．如果物体高度降低，重力的方向与位移的方向相同，则重力做正功，重力势能一定减小，故A 正确、B 错误；
CD ．如果物体高度升高，重力的方向与位移方向相反，重力做负功，重力势能一定增加，故C 错误，D 正
确。

故选AD 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．交流 左 是 条数 v 2
【解析】
【详解】
（1）[1]电磁打点计时器使用的是交流电源．
[2]由图可知，小车在橡皮筋拉力作用下向右运动，为使橡皮筋做功等于合外力做功，需要适当垫高木板的左端，用重力的分量来平衡摩擦力．
[3]因为纸带和限位孔间也有摩擦力，需要一起平衡掉，所以在平衡摩擦力时需要连上纸带.
（2）[4]实验时，每次保持橡皮筋的形变量一定，当有n 根相同橡皮筋系在小车上时，n 根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n 倍．所以实验中不需要直接去测量力和计算功，只要改变橡皮筋的条数，即可使做功按倍数增加．
（3）[5]由动能定理212W mv =
，所以以v 2为横坐标时作出的图线最接近一条倾斜的直线． 14．2mgx ；
312x x T -； 2 4.7v W =； 质量； 【解析】
【分析】
根据功的定义计算拉力对小车做的功，根据中点时刻瞬时速度等于平均速度计算；读图，从中得出两个量的关系，并分析斜率的单位；
【详解】
由于近似认为拉力等于重力，所以根据W FS =可知，拉力做功为2W mgx =；
中点时刻的速度等于该段时间内的平均速度，所以B 点的速度等于AC 段的平均速度，即3122AC s x x v T T
-=
=； 根据图象上的点，可以得出得2v 随W 变化的表达式为：2 4.7v W =； 功是能量转化的量度，所以功和能的单位是相同的，斜率设为k ，则2
v k W
=，代入单位后，k 的单位为1kg -，所以与该斜率有关的物理量为质量；
【点睛】
本题考查动能定理的实验探究，这个实验的一个重点就是学会使用打点计时器计算速度，然后分析动能和重力势能的关系，多练习速度计算也是本题的一个基础。

本实验中也要知道误差的来源，这样在分析图象问题时就容易得出原因。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．（1）5mg E q =
，方向竖直向上（2）k 6845
E mgR = 【解析】
【详解】 （1）小球恰能运动到B 点，说明小球所受的电场力向上，则小球带正电，则匀强电场沿竖直向上。

在B 点，由牛顿第二定律得2B v mg qE m R
-= 小球从A 点运动到B 点的过程，由动能定理得21202
B qE R mv ⋅=-
解得B v =5mg E q = （2）小球从B 点飞出后做平抛运动，设落回抛物线轨道时的坐标为（x ，y ），有
水平方向：B x v t = 竖直方向：2122R y gt -=
x 、y 满足关系212y x R
= 联立可得，89
R y = 小球从B 点落回到抛物线轨道，由动能定理得2k 122B mg
R y E mv -=-（） 解得6845
k E mgR =
16．2T ＝【解析】
【详解】
对飞行器由牛顿第二定律可得：
()222( )) (GMm m R h R h T
π++＝① 因为：
GM=gR 2 ②
由①②两式可得：
2T ＝ 17．①02mg p S + ；②74
m 【解析】
【分析】
【详解】
① 设设注水前气体的体积为V 1，从最初到水深为
2
H 时，气体经历等温过程，注水后气体压强为p 2，由玻意耳定律
1122pV p V = 其中
1V SH =
2()2
H V S H =-
对活塞，有 02p S mg p S +=
联立解得 012
mg S p p += ②设导入气体后且尚未升温时气体总度为h ，显然此时活塞已经离开卡环，接下来升温过程为等压过程，则有
()00
2.70.51.6HS hS T T -= 解得
118
h H = 考虑到此h 高度的气体中，原有气体点高为
12H ，故后导入的气体点高为 112
h h H =- 解得
178
h H = 设此时密度为ρ，则有
12
Sh M H m S ρρ=g
解得
74
m M =。