2020年湖南省衡阳市物理高一(下)期末达标检测模拟试题含解析

2020年湖南省衡阳市物理高一(下)期末达标检测模拟试题
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． (本题9分)按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，第二步是“落月”工程．假设月球半径为R ，月球表面的重力加速度为g 0，飞船沿距月球表面高度为3R 的圆形轨道I 运动，到达轨道的A 点时点火变轨进入椭圆轨道II ，到 达轨道的近月点B 时再次点火进入月球近月轨道III 绕月球做圆周运动，如图所示．下列判断正确的是
A ．飞船在轨道I 上的运行速率
v =02g R B ．飞船在A 点处点火变轨，从圆形轨道I 进入椭圆轨道II 时，向后喷气，卫星加速
C ．飞船从A 到B 运行的过程中机械能增大
D ．飞船在轨道III 绕月球运行一周所需的时间T=0
R g 2．一辆汽车在水平路面上行驶时对路面的压力为N 1，在拱形路面上行驶中经过最高处时对路面的压力N 2，已知这辆汽车的重力为G ，则：
A ．N 1<G
B ．N 1>G
C ．N 2<G
D ．N 2=G
3． (本题9分)如图所示，可视为质点的、质量为m 的小球，现在最低点给小球一个初速度，使其在半径为R 的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列有关说法中不正确的是（ ）
A ．v 的最小值为2gR
B ．当v >5gR 时，外侧轨道对小球有作用力
C ．当v 由2gR 逐渐增大时，在最高点轨道对小球的弹力逐渐增大
D ．当v 由5gR 逐渐增大时，在最高轨道对小球的弹力逐渐增大
4．已知某一电流表G 的满偏电流，内阻，要把它改装成一个量程为3V 的电压表，
则应在电流表G上
A．串联一个400Ω的电阻
B．串联一个100Ω的电阻
C．并联一个400Ω的电阻
D．并联一个100Ω的电阻
5．(本题9分)在利用重锤自由落下，验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是
A．重锤下落的实际高度大于测量值（）
B．重锤下落的实际高度小于测量值
C．重锤实际末速度υ大于gt（g为重力加速度，t为下落时间）
D．重锤实际末速度υ小于gt
6．(本题9分)某物体受到三个力的作用而处于静止状态，现将其中的一个向东大小为10N的力撤去，则物体所受的合力为
A．向东，大小10N B．向西，大小10N
C．向南，大小102N D．不能确定
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，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径r=0.4m，最低点处有一小球（半径比r小很多），现给小球以水平向右的初速度v0，则要使小球不脱离圆轨道运动，v0应当满足
（g=10m/s 2）：
A．
022
v≤ m/s B．
023
v≤m/s
C．v0≥4 m/s D．
025
v≥ m/s
8．(本题9分)如图所示，质量为m的物块与转台之间的最大静摩擦力为物块重力的k倍，物块与转轴'
OO相距R，物块随转台由静止开始转动，当物块速度由0增加到v时，物块即将在转台上滑动，此时转台恰好开始匀速转动，已知重力加速度为g，则在物块由静止到滑动前的这一过程中，转台的摩擦力对物块做的功为
A．0 B．1
2
kmgR C．2
1
2
mv D．2kmgR
9．(本题9分)发射高轨道卫星时，一般是先将卫星发射至近地圆形轨道1上运行，然后在某点Q变速，使其沿椭圆轨道2运行，最后在远地点P再次变速，将卫星送入预定圆形高轨道3运行，已知轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点．设卫星的质量保持不变，卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，只受地球引力作用，则下列说法正确的是
A．卫星在1轨道上正常运行时的速度小于在3轨道上正常运行时的速度
B．卫星在1轨道上正常运行时的机械能小于在3轨道上正常运行时的机械能
C．卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程中，处于失重状态，但不是完全失重状态
D．卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程中，加速度逐渐增大
10．如果取弹簧伸长△x时的弹性势能为0，则下列说法中正确的是（）
A．弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为正值
B．弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为负值
C．当弹簧的压缩量为△x时，弹性势能的值为0
D．只要弹簧被压缩，弹性势能的值都为负值
11．(本题9分)如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R同时在等势面b上，据此可知
A．三个等势面中，c的电势最低
B．带电粒子在P点的电势能比在Q点的大
C．带电粒子在P点的动能与电势能之和比在Q点的大
D．带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b
12．(本题9分)若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）
A．卫星的轨道半径越大，它的运行速度越大
B．卫星的轨道半径越大，它的运行速度越小
C．卫星的轨道半径越大，它的运行周期越小
D．卫星的轨道半径越大，它的运行周期越大
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在木板上的A点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。

用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，让结点到达纸面上某一位置，如图所示。

请将以下的实验操作和处理补充完整：
(1)用铅笔描下结点位置，记为O；
(2)记录两个弹簧测力计的示数F1、F2，___________；
(3)只用一个弹簧测力计，___________，记录测力计的示数F′，沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把相应的点连成直线；
(4)图乙是某同学在白纸上根据实验结果画出的图，图中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是
___________；
(5)某次实验时，一同学得到力F1的方向沿图丙中OP方向，力F2的方向沿图中OM方向，两个分力的大小分别为F1=2.0N、F2=2.4N，请根据图中标示的单位长度作出F1、F2的合力F；____________
(6)根据作图可得F1、F2的合力大小为F=___________N(结果保留2位有效数字)
14．(本题9分)利用如图所示的方式验证碰撞中的动量守恒．竖直平面内的四分之--光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切，先将质量均为m的滑块A、B分别从圆弧轨道的最高点无初速度释放（如图甲所示），测得滑块在水平桌面滑行的距离均为1x；然后将滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放（如图乙所示），测得碰后B沿桌而滑行的距离为2x，A沿桌而滑行的距离为3x，圆弧轨道的半径为R，A、B均可视为质点，重力加速度为g．
（1）滑块A 运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为__________．
（2）若A 和B 的碰撞过程动量守恒，则123,,x x x 应满足的关系是__________
（3）若A 和B 发生弹性碰撞.则碰撞后瞬间A 的速度为___________，B 的速度为___________．
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，真空中竖直放置半径为R 的光滑半圆环，圆环最低点固定一个点电荷Q ；质量为m 、电荷量为+q 的小圆环最初静止在图中所示的B 点，此时θ=30°．现让小圆环从右侧最高点由静止释放．已知重力加速度为g ，静电力常量为k ，距离带电荷量为Q 的点电荷为r 的点电势可以表示为Φ=Kq/r ，求：
（1）半圆环最低点固定的点电荷的电量Q ；（2）小环向下运动过程中的最大速度v m ．
16． (本题9分)在5m 高处以10m / s 的速度水平抛出一小球，不计空气阻力，g 取 10 m / s 2 ，求：
(1)小球在空中运动的时间；
(2)小球落地时的水平位移大小；
(3)小球落地时的速度大小．
17． (本题9分)一个做匀加速直线运动的物体，初速度v 0＝2.0 m/s ，它在第3秒内通过的位移为4.5 m ，则它的加速度为多少？
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．A
【解析】
【分析】
【详解】
A.飞船在轨道Ⅰ上，万有引力提供向心力：2
2(3)3Mm v G m R R R R
=++，在月球表面，万有引力等于重力得：02Mm G m g R '='，解得：0g R
v =A 正确．
B. 飞船在A 点处点火变轨，从圆形轨道I 进入椭圆轨道II 时，向前喷气，卫星减速，选项B 错误；
C. 飞船从A 到B 运行的过程中只有地球的引力做功，则机械能不变，选项C 错误；
D. 飞船在轨道III 绕月球运行时2
224mM G m R R T
π＝，且02Mm G m g R '=' ，则运行一周所需的时间
T=2，选项D 错误． 2．C
【解析】
【详解】
汽车在水平路面上行驶时对路面的压力等于其重力；汽车通过凸圆弧形路面顶部时，由汽车的重力和桥面的支持力的合力提供汽车的向心力，即： 2
'
2
v G N m R -= 解得：
2
'
2
v N G m R =- 则：
'2N G <
根据牛顿第三定律可知，汽车对路面的压力为
'22N N G =<
A.N 1<G 与分析不符，故A 项错误；
B.N 1>G 与分析不符，故B 项错误；
C.N 2<G 与分析相符，故C 项正确；
D.N 2=G 与分析不符，故D 项错误。

3．C
【解析】
A. 圆形管道内能支撑小球，小球能够通过最高点时的最小速度为0，根据机械能守恒2122mg R mv ⋅=，
小球在最低点的最小速度 故A 正确；
B.当小球在最高点受到轨道的作用力为零时，v 1222111222
mg R mv mv ⋅=-，小球
在最低点的速度为v 2当最低点的速度v 2外侧轨道对小球有作用力，故B 正确；
C ．当v 由2gR 逐渐增大时，在最高点轨道对小球的弹力向上，逐渐减小，故C 错误；
D ．当v 由5gR 逐渐增大时，在最高轨道对小球的弹力向下，逐渐增大，故D 正确；
本题选错误的答案，故选：C.
4．A
【解析】
【详解】
把电流表改装成电压表需要串联分压电阻，串联电阻阻值：
故A 符合题意，BCD 不符合题意。

5．D
【解析】
【分析】
验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦；
【详解】
验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，则实际的速度v 小于gt ，故D 正确，ABC 错误。

【点睛】
解答实验问题的关键是正确理解实验原理和实验方法，正确利用所学物理规律解决实验问题。

6．B
【解析】
【详解】
物体受三个力而处于平衡，故另外两力的合力一定与10N 的力大小相等，方向相反，即合力为：方向向西，大小为10N ．故ACD 错误，B 正确．
故选B.
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．D 【解析】
最高点的临界情况：2
v mg m r
=，解得5/v gr m s = 根据动能定理得，22011222
mg r mv mv -⋅=
- 解得：05/v m s =．
若不通过四分之一圆周，根据动能定理有：20012
mgr mv -=-，解得0/v s =
所以05/v m s ≥或0/v s ，故D 正确，ABC 错误．
点睛：解决本题的关键知道小球在内轨道运动最高点的临界情况，以及能够熟练运用动能定理． 8．BC
【解析】 根据牛顿第二定律得：2
mv kmg R
=，根据动能定理得：转台的摩擦力对物块做的功为21122
W mv kmgR ==，故B 、C 正确，A 、D 错误； 故选BC ．
【点睛】根据最大静摩擦力求出物块刚好发生转动时的线速度大小，结合动能定理求出转台做功的大小．
9．BD
【解析】
【详解】
A.根据2
2=r mM v G m r 可知v =，则卫星在1轨道上正常运行时的速度大于在3轨道上正常运行时的速度，选项A 错误；
B. 卫星从轨道1要在Q 点加速进入轨道2，然后在轨道2上的P 点再加速进入轨道3，则卫星在1轨道上正常运行时的机械能小于在3轨道上正常运行时的机械能，选项B 正确；
C. 卫星在轨道2上从P 点运动到Q 点过程中，只受万有引力作用，处于完全失重状态，选项C 错误；
D. 根据2
GM a r =
可知，卫星在轨道2上从P 点运动到Q 点过程中，加速度逐渐增大，选项D 正确； 10．BC
【解析】
【详解】
AB.如果取弹簧伸长△x 时的弹性势能为0，弹簧回复原长，弹力对弹簧做正功，弹性势能减小，故弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为负值;故A 错误，B 正确.
C.当弹簧的压缩量为△x ，又对弹簧做负功，势能增大，根据对称性知此时弹性势能为0；故C 正确.
D.根据C 分析知压缩弹簧势能不一定为负值，与弹簧的压缩量有关系；故D 错误.
11．BD
【解析】
【详解】
A.负电荷做曲线运动，电场力指向曲线的内侧；作出电场线，根据轨迹弯曲的方向和负电荷可知，电场线
向上，故c点电势最高；故A错误.
B.利用推论：负电荷在电势高处电势能小，知道P点电势能大；故B正确.
C.只有电场力做功，电势能和动能之和守恒，故带电质点在P点的动能与电势能之和等于在Q点的动能与电势能之和；故C错误.
D.带电质点在R点的受力方向沿着电场线的切线方向，电场线与等势面垂直，故质点在R点的加速度方向与等势面垂直；故D正确.
12．BD
【解析】
【分析】
卫星绕地球做匀速圆周运动是因为万有引力充当向心力，由万有引力公式可知周期、半径及线速度的关系；【详解】
卫星的向心力由万有引力提供得
22
22
4 GMm mv m r
r r T
π
⋅
==；
A、由万有引力公式可得运行线速度v=A错误，B正确；
C、由万有引力公式可得运行周期2
T=，故半径越大，运行周期越大，故C错误，D正确．【点睛】
判断卫星各量的变化时，最好直接利用万有引力公式充当向心力列出方程推导出结论后再进行判断，千万不要乱套公式．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．沿细绳OB、OC的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把相应的点连成直线将细绳(套)的结点拉到O点F′ 见解析 3.8N
【解析】
【详解】
第一空. 记录两个弹簧测力计的示数F1、F2，沿细绳OB、OC的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把相应的点连成直线；
第二空. 只用一个弹簧测力计，将细绳(套)的结点拉到O点；
第三空. 图中的F与F′两力中，F是根据平行四边形法则画出的合力的理论值，F′是实际值，则方向一定沿AO方向的是F′；
第四空. 作出F1、F2的合力F如图；
第五空. 根据作图可得F 1、F 2的合力大小为F=3.8N.
14． (1)3mg 123x x x (3)0 2gR
【解析】
【详解】
（1）[1]．A 在圆弧面上运动时机械能守恒，则有 212
mgR mv = 在最低点时有
2
N v F mg m R
-= 联立解得
3N F mg =
2v gR =即滑块对轨道的压力为3mg ；
（2）[2]．若碰撞过程动量守恒，则
12mv mv mv =+
碰撞前据动能定理可得
2112
mv mgx μ= 碰撞后根据动能定理可得
21212
mv mgx μ= 22312
mv mgx μ= 联立解得
123x x x =
（3）[3][4]．两物块相同，若发生弹性碰撞，则两者发生速度交换，故碰后A 的速度为零；B 的速度为2v gR =
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．（1）2mgR Q kq = （2）(21)gR - 【解析】
(1)小圆环在B 点静止，此时小圆环所受合力为零．受力分析如图所示：
即：2
2cos60Qq k mg R ︒= 解得：2
mgR Q kq
= (2)对小圆环，21sin 30=+22m Qq k mgR k mv R R
+︒ 解得：(21)v gR =-
【点睛】本题考查了库仑定律与共点力平衡、牛顿第二定律以及圆周运动的综合运用，知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解．
16． (1)1s (2)10m (3)
m/s
【解析】
（1）小球竖直方向自由落体
-----------------------------------1分 代入数值解得---------------------------1分
（2）小球水平方向匀速运动
----------------------------------1分
代入数值解得-----------------------1分
（3）对小球平抛全过程应用动能定理
-----------------------------------3分
代入数值解得
-------------------------1分
17．1 m/s 1
【解析】
【分析】
【详解】
第3s 内的位移
22303302211115()()2392242 4.5m 22222
x v t at v t at a a a +-+=⨯+⨯-⨯+⨯=+=＝（）（） 解得
a=1.0m/s 1．
点睛：解决本题的关键掌握匀变速直线运动的位移时间公式，知道“第3秒”的位移等于“3秒内”与“1秒内”的位移之差．。