2020年河南省郑州市物理高一(下)期末预测试题含解析

2020年河南省郑州市物理高一(下)期末预测试题
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．如图示，两个质量为m1=2kg和m2=3kg物体放置于光滑水平面上，中间用轻质弹簧秤连接，两个大小分别为F1=30N，F2=20N的水平拉力分别作用于m1和m2上．则（）
A．弹簧秤示数是24N
B．m1和m2共同运动加速度大小为a=4m/s2
C．突然撤去F2的瞬间，m1的加速度大小为a=3m/s2
D．突然撤去F1的瞬间，m2的加速度大小为a=2m/s2
2．篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎球，手触到球瞬间顺势后引．这样可以减小
A．球对手的力的冲量B．球对手的力的大小
C．球的动量变化量D．球的动能变化量
3．(本题9分)下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是（）
A．如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功为零
B．如果合外力对物体做的功为零，则每个力对物体做的功一定为零
C．物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化
D．物体的动能不变，所受合外力一定为零
4．(本题9分)物体做曲线运动时，下列说法中正确的是
A．速度大小一定是变化的B．速度方向一定是变化的
C．合力一定是变化的D．加速度一定是变化的
5．现代人们的生活与各类人造卫星应用息息相关，下列关于卫星相关说法正确的是（）
A．顺德的正上方可能存在同步卫星
B．地球周围卫星的轨道可以在任意平面内
C．卫星围绕地球转动的速度不可能大于7.9km/s
D．卫星的轨道半径越大运行速度就越大
6．(本题9分)下列关于机械能守恒的说法正确的是（）
A．物体竖直向上运动时所受合力为零，其机械能守恒
B．物体做平抛运动时机械能守恒
C．物体在竖直平面内做匀速圆周运动时机械能守恒
D．物体沿斜面匀速下滑时机械能守恒
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)静止在地面上的物体随地球绕地轴勾速转动，将地球视为球体，下列说法正确的是（ ） A ．物体在孝感受到地球的万有引力小于其在赤道受到地球的万有引力
B ．物体在孝感的向心力小于其在赤道的向心力
C ．物体在孝感的重力加速度大于其在赤道的重力加速度
D ．物体在孝感的向心加速度大于其在赤道的向心加速度
8． (本题9分)在同一高处有两个小球同时开始运动，一个水平抛出，另一个自由落下，不计空气阻力。

在它们运动过程中的每一时刻，有（ ）
A ．加速度相同
B ．加速度不同
C ．距抛出点竖直方向的高度相同
D ．距抛出点竖直方向的高度不同
9．如图所示，内壁光滑的圆锥筒固定不动，圆锥筒的轴线沿竖直方向．两个质量相等的小球A 和B 紧贴着内壁分别在如图所示的水平面内做匀速圆周运动，已知两小球运动的轨道半径之比r A ∶r B =2∶1，取圆锥筒的最低点C 为重力势能参照面，则A 、B 两球
A ．运动周期之比T A ∶T
B =2∶1
B ．速度之比v A ∶v B =2∶1
C ．机械能之比E A ∶E B =2∶1
D ．向心加速度之比a A ∶a B =2∶1
10． (本题9分)如图所示的电场中有A 、B 两点，下列判定正确的是：( )
A ．电势φA >φ
B ，场强E A >E B
B ．电势φA >φB ，场强E A <E B
C ．将电荷量为q 的正电荷从A 点移动B 点，电场力做正功，电势能减小
D ．将电荷量为q 的负电荷分别放在A 、B 两点，电荷具有电势能pA pB
E E
11．在某次演练中，一颗炮弹在向上飞行过程中爆炸，如图所示。

爆炸后，炮弹恰 好分成质量相等的两部分。

若炮弹重力远小于爆炸内力，则关于爆炸后两部分的运动轨迹可能正确的是
A ．
B ．
C ．
D ．
12． (本题9分)两个小球在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动，B 球在前，A 球在后，1A m kg =，2B m kg =， 6/A v m s =，3/B v m s =．当A 球与B 球发生碰撞后，A 、B 两球的速度A v 、、B v 、可能为
A ．4/A v m s =、 4/
B v m s 、=
B ．7/A v m s =、 2.5/B v m s 、=
C ．-4/A v m s =、 6/B v m s =、
D ．2/A v m s =、 5/B v m s =、
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13． (本题9分)某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理．
(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离s ＝_____cm.
(2)测量挡光条的宽度d ，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt 1和Δt 2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F ，为了完成实验．还需要直接测量的一个物理量是_________；
(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量．________(填“是”或“否”)
14．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：
a ．设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 、2W 、3W 、……；
b ．分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v 1、v 2、v 3、……；
c ．作出W-v 草图；
d ．分析W-v 图像．如果W-v 图像是一条直线，表明W ∝v ；如果不是直线，可考虑是否存在W ∝v 2、
W ∝v 3、
W∝v等关系．
(1)以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是___________．
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……．所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……．
B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜．
C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小．
D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算．
(2)在实验中，除了图中已有的实验器材以及交流电源、导线、开关以外，还需要哪种测量工具？答：
_________．
(3)对于该实验，下列操作中属于实验要求的是_______．（填写选项前的序号）
A．小车每次都应从静止开始释放
B．实验中应将平板倾斜适当角度以平衡摩擦力
C．必须测量出小车的质量
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，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，其中ABC为光滑半圆形轨道，半径为R，
μ=，一质量为m的小滑块（可视为质点）从CD为水平粗糙轨道，小滑块与水平面间的动摩擦因数0.25
圆轨道中点B由静止释放，滑至D点恰好静止，CD间距为4R。

已知重力加速度为g。

(1)小滑块到达C点时，圆轨道对小滑块的支持力大小；
(2)现使小滑块在D点获得一初动能，使它向左运动冲上圆轨道，恰好能通过最高点A，求小滑块在D点获得的初动能。

16．我国的航空航天事业取得了巨大成就，2010年20月1日，我国成功发射了“嫦娥二号”探月卫星，“嫦娥二号”的质量为m，它绕月球做匀速圆周运动时距月球表面的距离为h，已知引力常量G、月球质量M、月球半径R。

求：
(1)“嫦娥二号”绕月做匀速圆周运动的周期；
(2)“嫦娥二号”绕月球做匀速圆周运动的向心加速度与月球表面附近的重力加速度的大小之比。

17． (本题9分)现代化的生产流水线大大提高了劳动效率，如图为某工厂生产流水线上的水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成．物品从A 处无初速、等时间间隔地放到传送带上，运动到B 处后进入匀速转动的转盘，并恰好与转盘无相对滑动，运动到C 处被取走．已知物品在转盘上与转轴O 的距离R=3.0 m ，物品与传送带间的动摩擦因数μ1=0.15，与转盘之间动摩擦因数μ1=0.3，各处的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．传送带的传输速度和转盘上与O 相距为R 处的线速度相同，取g=10m/s 1．求：
(1)水平传送带至少为多长；
(1)若物品的质量为m=1.0kg ，每输送一个物品，该流水线需多做多少功．
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】
【详解】
AB ．对两个物体整体受力分析，两物体受到F 1与F 2的拉力作用，弹簧秤的拉力属于系统内力，由牛顿第
二定律有：()1212F F m m a -=+，解得m 1和m 2共同运动加速度大小为21212
2/F F a m s m m -==+；对m 1受力分析可知，m 1受到向右的F 1的拉力以及向左的弹簧秤的拉力T ，则有：11F T m a -=，解得弹簧秤的拉力为26T N =，故AB 错误；
CD ．突然撤去F 2的瞬间，由于弹簧秤的弹力不变，则m 1的受力情况不变，其加速度大小仍为22/m s ，故C 错误，D 正确．
2．B
【解析】
球对手的力的冲量0P mv mv =-，不变，A 错误；篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎球，手触到球瞬间顺势后引，增加了手与球间的相互作用力时间，根据0Ft mv mv =-可知，减小了球对手的力的大小，B 正确；根据动量变化0P mv mv ∆=-可知，动量变化量相同，C 错误；球的动能变化量2201122
k E mv mv ∆=
-，相同，故D 错误． 3．A 【解析】
根据功的计算公式：W=FS,力为零总功一定为零A 对；合外力做的总功为零只能说动能没变，可能是物体的速度方向发生了变化，例如匀速圆周运动，合力指向圆心，一直与速度垂直，做功为零但是合外力不为零，所以B 错误；C 错；D 错．
思路分析：根据力做功的条件和动能定理做出选择
试题点评：考查和力做功与合力大小的关系
4．B
【解析】
【详解】
物体做曲线运动时，速度大小不一定是变化的，例如匀速圆周运动，选项A 错误；物体做曲线运动时，速度方向一定是变化的，选项B 正确；物体做曲线运动时，合力不一定是变化的，例如平抛运动，选项C 错误；物体做曲线运动时，加速度不一定是变化的，例如平抛运动，选项D 错误；故选B.
5．C
【解析】
【详解】
A.同步卫星一定位于赤道的正上方，而顺德不再赤道上，所以顺德的正上方不可能存在同步卫星.故选项A 不符合题意.
B.卫星的向心力是由万有引力提供的，所以地球周围卫星的轨道平面一定经过地心，不是在任意平面内都存在地球卫星.故选项B 不符合题意.
C.根据
可知，当r 等于地球半径时的速度为7.9km/s ，所以7.9km/s 是最大的环绕速度，卫星围绕地球转动的速度不可能大于7.9km/s.故选项C 符合题意.
D 、根据
可知，卫星的轨道半径越大运行速度就越小.故选项D 不符合题意.
6．B
【解析】
【详解】
A ．物体竖直向上运动时所受合力为零，则物体向上做匀速直线运动，动能不变，重力势能增加，故机械能不守恒，A 错误；
B ．物体做平抛运动时，只有重力做功，机械能守恒，B 正确；
C ．物体在竖直平面内做匀速圆周运动过程中，动能不变，势能变化，故机械能不守恒，C 错误；
D ．物体沿斜面匀速下滑时，动能恒定，势能减小，机械能不守恒，D 错误．
故选B ．
【点睛】
物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，判断做功情况，即可判断物体是否是机械能守恒．也可以机械能的概念：机械能是动能与势能之和，进行分析．
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．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．物体在孝感与在赤道上到地球球心的距离都相等，则根据2
Mm F G
r = 可知，物体在孝感受到地球的万有引力等于其在赤道受到地球的万有引力，选项A 错误；
BD ．地球上各点的角速度均相同，孝感所在位置的转动半径小于在赤道上时的转动半径，根据2=m F r
ω向可知，物体在孝感的向心力小于其在赤道的向心力，在孝感的向心加速度小于其在赤道的向心加速度，选项B 正确，D 错误；
C ．在地球的赤道处重力加速度最小，在两极重力加速度最大，可知物体在孝感的重力加速度大于其在赤道的重力加速度，选项C 正确；
故选BC.
点睛：此题关键要知道在地球表面上各处的角速度都相同，线速度和向心加速度均与转动半径成正比；知道在地球的赤道上重力加速度最小.
8．AC
【解析】
【详解】
AB.自由落体运动的加速度为g ，平抛运动在水平面上时匀速直线运动，在竖直方向上是自由落体运动，即加速度为g ，所以在它们运动过程中的每一时刻，加速度都相等，故A 正确，B 错误；
CD.自由落体下落高度和位移相等
212h gt = 平抛运动的下落高度为 212h gt =
所以距抛点竖直方向的高度相同，故C 正确，D 错误。

9．BC
【解析】
【详解】
小球做匀速圆周运动，靠重力和支持力的和提供向心力，结合牛顿第二定律列出向心力与线速度、角速度、向心加速度的表达式，从而进行求解．
设支持力和竖直方向上的夹角为θ，根据牛顿第二定律得：22
24tan v mg ma m m r r T
πθ===， 解得：tan tan 2tan r a g v gr T g θθπθ
===，，， 因为A 、B 圆运动的半径之比为2:1，所以:1:1A B a a =，:2:1A B v v =，:2:1A B T T =，AD 错误B 正确；从以上分析可知:2:1kA kB E E =，根据几何知识可知sin sin A B A B r r h h θθ
==，，故:2:1pA pB E E =，由于机械能为动能和重力势能之和，故E A ∶E B =2∶1，C 正确．
10．BC
【解析】
【详解】
AB 、电场线疏密表示电场的强弱，故场强A B E E <，沿着电场线的方向电势降低，可知A B ϕϕ>，故B 正确，A 错误；
C 、将电荷量为q 的正电荷放在电场中，受力的方向是从A 指向B ，故从A 点移到B 点，电场力做正功，
电势能减少，故C 正确；
D 、将电荷量为q 的负电荷分别放在A 、B 两点，根据P
E q ϕ=可知负电荷在电势低的地方电势能大，即有pA PB E E <，故D 错误；
故选BC ．
11．BD
【解析】
【详解】
A. 炮弹爆炸时，内力远大于外力，系统的动量守恒，由图知，该图水平方向满足动量守恒，但竖直方向不满足动量，不可能，故A 项与题意不相符；
B. 该图水平方向和竖直方向都满足动量守恒，是可能的，故B 项与题意相符；
C. 该图水平方向满足动量守恒，但竖直方向不满足动量，不可能，故C 项与题意不相符；
D. 该图竖直方向和水平方向都满足动量守恒，是可能的，故D 项与题意相符。

12．AD
【解析】
【详解】
两球碰撞过程系统动量守恒，以两球的初速度方向为正方向，如果两球发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得：M A v A +M B v B =（M A +M B ）v ，代入数据解得：v=4m/s ；如果两球发生完全弹性碰撞，有：M A v A +M B v B =M A v A ′+M B v B ′，由机械能守恒定律得：12M A v A 2+12M B v B 2＝12M A v A ′2+12
M B v B ′2，代入数据解得：v A ′=2m/s ，v B ′=5m/s ，则碰撞后A 、B 的速度：2m/s≤v A ≤4m/s ，4m/s≤v B ≤5m/s ，故AD 正确，BC 错误．故选AD ．
【点睛】
本题碰撞过程中动量守恒，同时要遵循能量守恒定律，不忘联系实际情况，即后面的球不会比前面的球运动的快．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．（1）50.0 （2）滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 M （3）否
【解析】
【详解】
（1）两光电门中心之间的距离s=70.30cm-20.30cm=50.00cm ；
（2）由于光电门的宽度d 很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过光电门1速度为：11d v t =∆ ；滑块通过光电门2速度为：22
d v t =∆；根据功能关系需要验证的关系式为：22222121
11112222d d Fs Mv Mv M M t t （）（）=-=-∆∆，可见还需要测量出M ，即滑块、挡光条和拉力传感
器的总质量；
（3）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
14．D 毫米刻度尺 AB
【解析】
【详解】
(1)A ．当橡皮筋伸长量按倍数增加时，功并不简单地按倍数增加，变力功一时无法确切测算；因此我们要设法回避求变力做功的具体数值，可以用一根橡皮筋做功记为W ，用两根橡皮筋做功记为2W ，用三根橡皮筋做功记为3W…，从而回避了直接求功的困难，故选项A 正确；
B ．小车运动中会受到阻力，使木板适当倾斜，小车阻力补偿的方法是平衡摩擦力，故选项B 正确；
C ．本实验中小车先加速后减速，造成纸带上打出的点，两端密、中间疏，说明摩擦力没有平衡，或没有完全平衡，可能是没有使木板倾斜或倾角太小，故选项C 正确；
D ．本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系，这个速度是指橡皮绳做功完毕时的瞬时速度，而不是整个过程的平均速度，故选项D 错误；
说法中不正确一项是选项D ．
(2)探究橡皮筋做功与小车的动能变化的关系，则小车的速度是由纸带的点来求出，因此必须要有毫米刻度尺；
(3)A ．小车获得的动能应该等于橡皮筋对其做的功，所以小车必须从同一位置由静止弹出，故选项A 正确； B ．为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果，必须平衡摩擦力，长木板要适当的倾斜，故选项B 正确； C ．实验是分析W v -图像，不需要测量小车的质量，故选项C 错误；
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15． (1)3mg ；(2)3.5mgR
【解析】
【分析】
【详解】
(1)小滑块在光滑半圆轨道上运动只有重力做功，故机械能守恒；设小滑块到达C 点时的速度为v C ，根据机械能守恒定律得
mgR ＝12
mv C 2 设小滑块到达C 点时圆轨道对它的支持力为F N ，根据牛顿第二定律得
2c N mv F mg R
-＝ F N ＝3mg
根据牛顿第三定律，小滑块到达C 点时，对圆轨道压力的大小N=F N =3mg ；
(2)根据题意，小滑块恰好能通过圆轨道的最高点A ，设小滑块到达A 点时的速度为v A ，此时重力提供向心力，根据牛顿第二定律得
2A mv mg R
＝ 小滑块从D 到A 的过程中只有重力、摩擦力做功，根据动能定理得
21422
A kD mg R mgR mv E μ-⋅--＝ 解得
E kD ＝3.5mgR
16． (1) (2R h π+(2) 22()R R h + 【解析】
【详解】
(1)“嫦娥二号”做圆周运动的轨道半径为：
r R h =+
根据牛顿第二定律得：
2
2GMm mv r r
= 可得：
v = “嫦娥二号”做圆周运动的周期为T ，则有：
2r T v
π= 解得：
2(T R h π=+(2)嫦娥二号”做圆周运动的向心加速度为：
222()
v GM GM a r r R h ===+ 质量为0m 的物体在月球表面附近时，有：
002
GMm m g R = 解得嫦娥二号”绕月球做匀速圆周运动的向心加速度与月球表面附近的重力加速度的大小之比：
2
2()
a R g R h =+ 17． (1) 1.8m L =；(1)18J W =
【解析】
【详解】
(1)物品在转盘上所受的最大静摩擦力提供向心力，则：
2
2v mg m R
μ=
得：3m/s v ==
为实现此速度，物品在传送带上做匀加速运动，对物品有：
1mg ma μ=
2
2v L a
= 联立解得： 1.8m L =
(1)物品在传送带上匀加速时
1v at =
解得：1 1.2s t =
1x vt L =-相
在传送带上因为传送一个物品至少需要做的功（只在加速阶段做功）为： 2112
W mv mgx 相μ=+ 解得：18J W =。