重庆市江津区2020年高一(下)物理期末学业水平测试模拟试题含解析

重庆市江津区2020年高一(下)物理期末学业水平测试模拟试题
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．(本题9分)两导体的I－U关系如图所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是()
A．R1∶R2=1∶3
B．R1∶R2=3∶1
C．将R1与R2串联后接于电源上，则电流比为I1∶I2=1∶3
D．将R1与R2并联后接于电源上，则电流比为I1∶I2=1∶1
2．关于下列四幅图的说法中，正确的是（）
A．图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大
B．图乙为两列水波产生的干涉图样，这两列水波的频率可以不同
C．图丙是波的衍射现象，左图的衍射更明显
D．图丁是声波的多普勒效应，该现象说明，当观察者与声源相互靠近时，他听到的声音频率变低了3．质量为的物体以速度水平抛出，当其竖直分位移与水平分位移大小相等时，不计空气阻力，重力加速度为，以下说法正确的是
A．物体的动能大小为
B．物体的瞬时速度大小为
C．重力的瞬时功率为
D．该过程物体重力做功的平均功率为
4．(本题9分)在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小( )
A．一样大B．水平抛的最大
C．斜向上抛的最大D．斜向下抛的最大
5．(本题9分)举世瞩目的“神舟”十号航天飞船的成功发射，显示了我国航天事业取得的巨大成就．已知地球的质量为M，引力常量为G，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则飞船在圆轨道上运行的速率为
A．GM
r
B．
r
GM
C．
M
Gr
D．
G
Mr
6．已知铜的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N，下列说法中正确的是（）
A．1个铜原子的质量为M N
B．1个铜原子的质量为N M
C．1个铜原子所占的体积为MN N
D．1个铜原子所占的体积为
ρM N
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)科幻电影《流浪地球》中讲述了人类想方设法让地球脱离太阳系的故事.地球流浪途中在接近木星时被木星吸引,当地球快要撞击木星的危险时刻，点燃木星产生强大气流推开地球拯救了地球.若逃逸前，地球、木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，且航天器在地球表面的重力为G1，在木星表面的重力为G2，地球与木星均可视为球体，其半径分别为R1、R2，则下列说法正确的是（）
A．地球逃逸前，其在相等时间内与太阳连线扫过的面积相等
B．木星与地球的第一宇宙速度之比为
C．地球与木星绕太阳公转周期之比的立方等于它们轨道半长轴之比的平方
D．地球与木星的质量之比为
8．(本题9分)（多选题）如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，细绳与竖直方向成θ角，下列说法中正确的是（）
A．摆球受重力、拉力和向心力的作用B．摆球受重力和拉力的作用
C．摆球运动周期为Lcos
g
D
g
L
9．(本题9分)质量为m的小球以某一初速度竖直向上抛出上升过程的加速度大小为1.5g(g为重力加速度)，上升的最大高度为h，则在整个上升过程中以下说法正确的是
A．小球动能减少了mgh
B．小球动能减少了1.5mgh
C．小球克服阻力做功1.5mgh
D．小球机械能减少了0.5mgh
10．(本题9分)如图所示，用两根金属丝弯成一光滑半圆形轨道，竖直固定在地面上，其圆心为O、半径为R．轨道正上方离地h处固定一水平长直光滑杆，杆与轨道在同一竖直平面内，杆上P点处固定一定滑轮，P点位于O点正上方．A、B是质量均为m的小环，A套在杆上，B套在轨道上，一条不可伸长的细绳绕过定滑轮连接两环．两环均可看做质点，且不计滑轮大小与质量．现在A环上施加一个水平向右的恒力F，使B环从地面由静止沿轨道上升．则（）
A．力F做的功等于系统机械能的增加量
B．在B环上升过程中，A环动能的增加量等于B环机械能的减少量
C．当B环到达最高点时，其动能为零
D．B环被拉到与A环速度大小相等时，sin∠OPB＝R/h
11．(本题9分)如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道．ab水平．长度为2R；bc是半径为R的四分之一的圆弧．与ab相切于b点．一质量为m的小球始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点从静止开始向右运动．重力加速度大小为g．则
A．小球恰好能运动到轨道最高点c
B．小球从a到c的过程中．动能增量为2mgR
C．小球从a点运动到其轨迹最高点的过程中，重力势能增量为3mgR
D．小球从a点运动到其轨迹最高点的过程中，水平外力做功为4mgR
12．(本题9分)如图所示是蹦床运动员在空中表演的情景。

在运动员从最低点开始反弹至即将与蹦床分离的过程中(床面在弹性限度内发生形变时产生的弹力跟它的形变量成正比)，下列说法中正确的是（）
A．床面的弹力一直做正功
B．运动员的动能不断增大
C．运动员和床面组成的系统机械能不断减小
D．运动员的动能与床面的弹性势能总和逐渐减小
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)在“研究平抛物体运动”的实验中,可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度.实验简要步骤如下:
A．让小球多次从________位置上滚下,记下小球穿过卡片孔的一系列位置
B．安装好器材,注意使斜槽末端水平和平板竖直,记下斜槽末端O点和过O点的竖直线.检测斜槽末端水平的方法是________
C．测出曲线上某点的坐标x、y,用v0=________算出该小球的平抛初速度.实验需要对多个点求v0的值,然后求它们的平均值
D．取下白纸,以O为原点,以竖直线为轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛运动的轨迹
上述实验步骤的合理顺序是________(只排列序号即可).
14．(本题1分)（1）在进行《验证机械能守恒定律》的实验中，有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器以及复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关．其中不必要的器材是____________，缺少的器材是________________
(2)已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝1．8m／s2，实验中得到一条点迹清楚的纸带如图所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量A、B、C、D各点到O的距离分别为2．11 cm、3．18 cm、4．76 cm、5．73cm．根据以上数据，可知重物由O 点运动到C点，重力势能减少量等于____________________J，动能的增加量等于__________ J(取三位有效数字)．在实验允许误差范围内，可认为重物下落过程中，机械能____________，(可设重物质量为m) 四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．(本题9分)2019年3月3日，中国探月工程总设计师吴伟仁宣布中国探月工程“三步走”即将收官，我国对月球的探索将进人新的征程。

若近似认为月球绕地球作匀速圆周运动，地球绕太阳也作匀速圆周运动，它们的绕行方向一致且轨道在同一平面内。

(1)已知地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，月心地心间的距离为r，求月球绕地球一周的时间
T m；
(2)如图是相继两次满月时，月球、地球和太阳相对位置的示意图。

已知月球绕地球运动一周的时间T m＝27.4d，地球绕太阳运动的周期T e＝365d，求地球上的观察者相继两次看到满月满月的时间间隔t。

16．(本题9分)从离地足够高处无初速度释放一小球，小球质量为0.2 kg，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考平面.求：
（1）第2 s末小球的重力势能；
（2）3 s内重力所做的功及重力势能的变化；
（3）3 s内重力对小球做功的平均功率.
17．(本题9分)如图所示,质量m=1 kg的小球用细线拴住,线长l=1 m,细线所受拉力达到F=14 N时就会被拉断。

当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时,细线恰好被拉断。

若此时小球距水平地面的高度h=5 m,重力加速度g=10 m/s2, 求
(1)小球初始位置到落地点的竖直高度？
(2)小球落地处到地面上P点的距离?(P点在悬点的正下方)
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】
通过I–U图象得出两电阻的关系；串联电路电流相等，并联电路，电压相等，电流比等于电阻之反比．
【详解】
AB ．根据I−U 图象知，图线的斜率表示电阻的倒数，所以R 1:R 2=1:3，故A 正确，B 错误；
C ．串联电路电流处处相等，所以将R 1与R 2串联后接于电源上，电流比I 1:I 2=1:1，故C 错误；
D ．并联电路，电压相等，电流比等于电阻之反比，所以将R 1与R 2并联后接于电源上，电流比I 1:I 2=3:1，故D 错误．
2．C
【解析】
【详解】
A.由单摆周期2g l T π=，故摆长越大，周期越大；又有C 摆开始振动后，A 、B 、D 三个摆做受迫振动，故A 摆和C 摆周期相等，发生共振，振幅最大，故A 错误；
B.由两波发生稳定干涉现象可得：两波频率相等，故B 错误；
C.光线通过小孔时,物体边缘会出现光波分散的现象,这种光学现象便称为“衍射”。

小孔越小，衍射越明显，所以，左图的衍射更明显，故C 正确；
D.多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，当观察者与声源相互靠近时，他听到的声音频率变高了，故D 错误。

3．C
【解析】
【分析】
根据平抛运动的特点，结合竖直分位移与水平分位移大小相等关系列式，求出相应的时间，继而可求出速度、功率和动能。

【详解】
物体做平抛运动，水平位移：，竖直位移：，根据竖直位移与水平位移相等，即：
，解之得：，
AB ．物体的瞬时速度为：，物体的动能为：，故A 、B 错误；
C ．重力的瞬时功率为：
，故C 正确； D ．重力做功的平均功率为：
，故D 错误。

【点睛】
本题考查了平抛运动的综合应用，较为简单。

4．A
【解析】
解：由于不计空气的阻力，所以三个球的机械能守恒，由于它们的初速度的大小相同，又是从同一个位置抛出的，最后又都落在了地面上，所以它们的初末的位置高度差相同，初动能也相同，由机械能守恒可知，末动能也相同，所以末速度的大小相同．
故选A ．
【点评】本题是机械能守恒的直接应用，比较简单，也可以直接用动能定理求解．
5．A
【解析】
研究飞船绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：22Mm v G m r r ＝，解得：v ＝GM r ，故选A ．
6．A
【解析】
【详解】
AB.铜原子的质量等于摩尔质量除以阿伏伽德罗常数N ，即
0M m N
=， 故A 正确，B 错误；
C.铜原子所占的体积等于摩尔体积除以阿伏伽德罗常数N ，即
0M
M V N N
ρ
ρ==
故C 错误, D 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．AD
【解析】
【详解】
A.由开普勒第二定律可知对每一个行星而言，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以地球逃逸前，其在相等时间内与太阳连线扫过的面积相等，故选项A 正确；
B.根据重力提供向心力得,解得地球上的第一宇宙速度,同理得木星上的第一宇宙速度为,故木星与地球的第一宇宙速度之比，故选项B 错误；
C.根据开普勒第三定律得，故，即地球与木星绕太阳公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的三次方，故选项C 错误；
D.根据重力与万有引力相等，根据解得，可得地球的质量为地，木星质量为木，故地球与木星的质量之比为，故选项D 正确。

8．BCD
【解析】
A 、摆球只受重力和拉力作用．向心力是根据效果命名的力，是几个力的合力，也可以是某个力的分力,故A 错误、
B 正确；
C 、摆球的周期是做圆周运动的周期，摆球做圆周运动所需要的向心力是重力沿水平方向指向圆心的分力提供的．
即()2
124F mgtan m Lsin T
πθθ==，所以2Lcos T g θ=C 错误； D 、21F mgtan m Lsin θωθ==（），所以g Lcos ωθ=，当0θ=︒时，ω最小值为 g L
D 正确． 点睛：此题要知道向心力的含义，能够分析向心力的来源，知道向心力可以是几个力的合力，也可以是某个力的分力，此题中重力沿着水平方向的分力提供力小球做圆周运动所需的向心力．
9．BD
【解析】
【详解】
AB.小球的合外力大小 F 合=ma=1.5mg ，方向竖直向下，根据动能定理得：小球动能减少量△E k =F 合h=1.5mgh ，故A 错误，B 正确.
CD.小球重力势能增加了mgh ，动能减少了1.5mgh ，所以机械能减少了0.5mgh ，根据功能关系知：小球克服阻力做功等于小球机械能减少，因此小球克服阻力做功0.5mgh ；故C 错误，D 正确.
10．AD
【解析】因为恒力F 做正功，系统的机械能增加，由功能关系可知，力F 所做的功等于系统机械能的增加
量，故A 正确；由于恒力F 做正功，A 、B 组成的系统机械能增加，则A 环动能的增加量大于B 环机械能的减少量，故B 错误．当B 环到达最高点时，A 环的速度为零，动能为零，而B 环的速度不为零，则动能不为零，故C 错误．当PB 线与圆轨道相切时，速度关系为：v B =v A ，根据数学知识sin R OPB h
∠=，故D
正确。

所以AD 正确，BC 错误。

11．BC
【解析】
设小球到达c 点的速度为v ，则从a 到c 由动能定理：2132
c F R mgR mv ⋅-=，解得c 0v =≠，则小球不是恰好能运动到轨道最高点c ，选项A 错误；小球从a 到c 的过程中，动能增量为
2122
k E mv mgR ∆==，选项B 正确；小球离开c 点后，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为
零的匀加速直线运动，设小球从c 点达到最高点的时间为t ，则有：c v t g ==
222c v h R g ==；此段时间内水平方向的位移为：2211222F x at R m ==⨯⨯=，所以小球从a 点开始运动到其轨迹最高点，小球的重力势能增量为3mgR ；小球在水平方向的位移为：L=3R+2R=5R ，水平外力做功为5mgR ，选项C 正确，D 错误；故选BC.
点睛：本题主要是考查功能关系；机械能守恒定律的守恒条件是系统除重力或弹力做功以外，其它力对系统做的功等于零；除重力或弹力做功以外，其它力对系统做多少功，系统的机械能就变化多少；注意本题所求的是“小球从a 点开始运动到其轨迹最高点”，不是从a 到c 的过程，这是易错点．
12．AD
【解析】
A 、运动员从最低点开始反弹至即将与蹦床分离的过程中，弹力向上，运动的方向也是向上，弹力做正功，故A 正确；
B 、在上升的过程中，合力先是向上的，后是向下的，速度先增加后减小，动能先增加后减小，故B 错误；
C 、运动员和床面组成的系统，只有重力和弹力做功，机械能守恒，故C 正确；
D 、运动员的动能、重力势能和床面的弹性势能的和保持不变，由于运动员的高度增加，重力势能增加，所以运动员的动能与床面的弹性势能总和逐渐减小，故D 正确。

点睛：根据功的定义判断做功的情况，蹦床的形变量来确定弹性势能的变化，而由高度来确定重力势能的变化，总的机械能守恒，判断能量的变化，从而即可求解。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．斜槽的同一位置； 将小球放在水平槽末端中若能静止则可认为水平； ； BADC 【解析】
【分析】
【详解】
A ：在“研究平抛物体运动”的实验中，要保证小球从斜槽末端飞出时的速度是相同的，因此，要让小球多次从斜槽上的同一位置滚下．
B 、检验斜槽末端水平的方法有多种，如用水平仪或者将小球放在斜槽末端看其是否滚动，若不滚动，则斜槽末端水平．
C 、平抛运动分解为：水平方向的匀速直线运动，竖直方向的自由落体运动，水平方向有：
x ＝v 0t
竖直方向有： h 12
=gt 2；
联立求出初速度v 0＝实验步骤合理顺序是：B 、A 、D 、C ．
14．（1）低压直流电源；天平；秒表 交流电源； 重锤； 刻度尺； （2）7.2m 7.57m 守恒
【解析】
【分析】
【详解】
（1）该实验中，要有做自由落体运动的物体重锤；通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，打点计时器需要的是交流电源，因此低压直流电源不需要，缺少低压交流电源，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中缺少刻度尺．故不必要的器材有：低压直流电源、秒表、天平．缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺．
（2）重力势能减小量为：9.80.77767.62p E mgh m J mJ ∆==⨯⨯=，在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：0.85730.7018/ 3.89/220.02
BD c x v m s m s T -==≈⨯，得：2211 3.897.5722
k C E mv m J mJ ∆==⨯⨯=，故可以得出结论：在实验允许误差范围内，可认为重物下落过程中，机械能守恒．
【点睛】
根据实验原理分析那些器材需要，那些不需要；纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能，根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15． (1) 2m T = (2)29.6
【详解】
（1）设地球的质量为M ，月球的质量为m ，地球对月球的万有引力提供月球的向心力，则
2
22m Mm G mr r T π⎛⎫=⋅ ⎪⎝⎭
地球表面的物体受到的万有引力约等于重力，则 002
GMm m g R = 解得
2m T = （2）相继两次满月有，月球绕地心转过的弧度比地球绕日心转过的弧度多2π，即
2m e t t ωπω=+ 而2m m
T πω= 2e e
T πω= 解得 29.6t =天
16．（1）-40J ；（2）90J 重力势能减少90J ；（3）30W
【解析】
【详解】
(1)第2 s 末小球下降的高度为：
2211102m 20m 22
h gt ==⨯⨯= 取最高点所在水平面为零势能参考平面.，第2 s 末小球的重力势能为：
0.21020J=-40J P E mgh =-=-⨯⨯
(2)3 s 内小球下降的高度为：
2211''103m 45m 22
h gt ==⨯⨯= 3 s 内重力所做的功：
'0.21045J=90J W mgh ==⨯⨯
重力势能的变化量为减少90J 。

(3)3 s 内重力对小球做功的平均功率.
90W=30W 3
W P t == 17． (1)5.1m (2) 2m
（1）在最低点，绳子被拉断的瞬间应满足：
则得：
则小球从初始位置到最低点，根据动能定理：
则小球初始位置到落地点的竖直高度为：。

（2）小球到达最低点绳子断开后做平抛运动，则
竖直方向：
水平方向：
整理可以得到：。

点睛：本题是向心力知识、牛顿第二定律和平抛运动知识的综合，关键要准确分析向心力的来源，熟练运用运动的分解法研究平抛运动。