衡阳市名校2019-2020学年物理高一下期末检测模拟试题含解析

衡阳市名校2019-2020学年物理高一下期末检测模拟试题
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．关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（ ） A ．m 1与m 2受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力 B ．m 1与m 2受到的引力总是大小相等的，而与m 1、m 2是否相等无关 C ．不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力 D ．只有能看作质点的两物体间的引力才能用12
2
Gm m F r =
计算 2．质量为m 的汽车，其发动机额定功率为P ．当它开上一个倾角为θ的斜坡时，受到的阻力为车重力的k 倍，则车的最大速度为（ ） A ．
sin P
mg θ
B ．
cos (sin )P mg k θ
θ+
C ．
cos P mg
θ
D ．sin )
P
mg k θ+（
3．如图所示质量相等的A 、B 两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A 球的速度是6m/s ，B 球的速度是-2m/s ，不久A 、B 两球发生了对心碰撞．对于该碰撞之后的A 、B 两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的哪一种猜测结果一定无法实现的是 （ ）
A ．2/A v m s =-'，6/
B v m s '= B ．2/A v m s '=，2/B v m s '=
C ．3/A v m s =-'，7/B v m s '=
D ．1/A v m s '=，3/B v m s '=
4．(本题9分)物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。

以下叙述中，正确的说法是（ ）
A ．牛顿发现万有引力定律，并测出了万有引力常量
B ．爱因斯坦提出：在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c 都一样
C ．开普勒在牛顿万有引力定律的基础上，导出了行星运动的规律
D ．由爱因斯坦的质能方程可知，质量就是能量，质量和能量可以相互转化
5． (本题9分)已知海王星和地球的质量比M ：m=16:1，它的半径比R ：r=4:1，则海王星和地球表面的重力加速度之比（ ） A ．1:2
B ．2:1
C ．4:1
D ．1:1
6． (本题9分)下列所描述的运动中，说法正确的是（ ） A ．速度变化很大，加速度也一定很大 B ．速度变化方向为正，加速度方向可能为负 C ．速度变化越来越快，加速度可能越来越小 D ．速度越来越大，加速度可能越来越小
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．物体静止在水平面上，在竖直向上的拉力F 作用下向上运动，不计空气阻力，物体的机械能E 与上升高度x 的大小关系如图所示，其中曲线上点A 处的切线斜率最大，x 2～x 3的图线为平行于横轴的直线。

则下列判断正确的是（ ）
A ．在x 2处物体的动能最大
B ．在x 1处物体所受的拉力最大
C ．0～x 2过程中拉力F 始终做正功
D ．x 2～x 3过程中合外力做功为零
8． (本题9分)如图所示，长为L 的轻杆一端固定一个质量为m 的小球，另一端可绕固定轴O 转动，已知小球通过最高点P 时速度为
2
gL
，不计一切阻力，则（ ）
A ．在最高点P 轻杆受到小球对它的向下的弹力
B ．小球在最低点Q 受到轻杆对它的弹力大小为
92
mg C ．小球在最低点Q 和最高点P ，轻杆中的弹力大小之差为5mg D ．小球要到达最高点P 点，最低点Q 5gL 9． (本题9分)某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看做无限大。

实验过程中，由于电路发生
故障，发现两电压表示数相同，若这种情况的发生是由某一用电器引起的，则可能的故障原因是（）
A．2R断开B．3R短路C．2R短路D．1R短路
10．(本题9分)我国2020年将首次探测火星，将完成火星探测器围绕火星飞行、火星表面降落以及巡视
探测等任务。

火星是地球的“邻居”，其半径约为地球半径的1
2
，质量约为地球质量的
1
10
，设火星的卫星
A和地球卫星B都围绕各自的中心天体做匀速圆周运动，距离中心天体的表面距离与该中心天体的半径相等，下面说法正确的是
A．卫星A、B加速度之比为2：5
B．卫星A、B线速度之比为25:5
C．卫星角速度之比为5:5
D．卫星A、B周期之比为5:2
11．(本题9分)两颗质量相等的人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比2:1，则下列选项正确的是（）
A．两卫星受到地球的万有引力之比为1:1B．两卫星的向心加速度之比为1:4
C．两卫星的线速度之比为1:4D．两卫星的周期之比为22:1
12．(本题9分)图示为一皮带传送装置，a、b分别是两轮边缘上的点，a、b、c的半径之比为3：2：以、、分别表示这三点线速度的大小，以、、分别表示三点的角速度大小，则以下关系正确的是
A．：：：2：1 B．：：：3：1
C．：：：2：3 D．：：：3：2
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)用如图所示的装置研究平抛运动，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A B、，用于发射小铁球，从轨道A射出的小铁球做平抛运动，从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动．此外，板上
还装有三个电磁铁C D E 、、，其中电磁铁C D 、可分别沿轨道A B 、移动．在轨道A 出口处有一个碰撞开关S ，用以控制电磁铁E 的电源的通断，电磁铁E 可以沿水平杆MN 移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道A 射出的小铁球的中心在同一水平线上．
(1)实验中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是_________． A ．保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小 B ．保证小铁球飞出时，初速度水平 C ．保证小铁球在空中运动的时间每次都相等 D ．保证小铁球运动的轨道是一条抛物线
(2)若轨道A B 、出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球1从某高度释放，小铁球落在轨道B 的P 点，将电磁
铁E 移至P 点正上方，将小铁球1和小铁球3同时释放，先到达P 点的是___________．
(3)若轨道A B 、出口均水平，调节小铁球3的水平位置多次实验，发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，则说明小铁球1在竖直方向上做___________运动．
14． (本题9分)如图所示为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空．
实验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m ，将导轨调至水平； ②测出挡光条的宽度l 和两光电门中心之间的距离s ；
③将滑块移至光电门1左侧某处，待托盘和砝码静止不动时，释放滑块，要求托盘和砝码落地前挡光
条已通过光电门2；
④测出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2；
⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
回答下列问题：
(1)滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E k1＝________________和E k2＝________________；
(2)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔE p＝________(重力加速度为
g)；
(3)如果满足关系式________________(用E k1、E k2和ΔE p表示)，则可认为验证了机械能守恒定律．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，用0.5kg的铁睡把钉子钉进木头里去，打击时铁锤的速度v=4.0m/s，如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01s（取g=10m/s2），那么：
（1）不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力多大？
（2）考虑铁锤的重力，铁锤钉钉子的平均作用力又是多大？
16．(本题9分)1011年冬季奥运会将在北京举办．如图所示，滑雪训练平台高h＝5m，一运动员以初速度v0从平台边缘水平飞出后做平抛运动，着地点距平台边缘水平距离x＝10m．重力加速度取g＝10m/s1．求运动员
(1)飞行时间t
(1)初速度v0大小
(3)着地时速度方向与水平方向间的夹角θ．
17．(本题9分)某人在离地高H=16.8 m的屋顶将手伸出屋檐，以初速度v0 = 8 m/s竖直向上抛出一小球，它抛出以后运动的过程中，(忽略阻力，g=10m/s2)求：
()1小球抛出后离地的最大高度；
()2小球经多长时间落到地上？
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．B 【解析】 【详解】
AB ．1m 与2m 之间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对相互作用力，不是一对平衡力，而与1m 、
2m 是否相等无关，故选项B 正确，A 错误；
C ．万有引力存在于一切物体之间，故选项C 错误；
D ．r 为两物体之间的距离，就是重心到重心的距离，所以如果知道两个物体间重心之间的距离，就算不能看成质点也能用万有引力公式进行计算．例如两个靠的很近的铅球之间的万有引力，故选项D 错误． 2．D 【解析】 【详解】
当牵引力等于阻力时，汽车达到最大速度，汽车匀速运动时，受力平衡，由于汽车是沿倾斜的路面向上行驶的，对汽车受力分析可知，汽车的牵引力F ＝f+mgsinθ＝kmg+mgsinθ＝mg （k+sinθ），由功率P ＝Fv ，所以上坡时的速度：(sin )
P P
v F mg k θ==+，故A 、B 、C 错误，D 正确. 3．C 【解析】 【详解】
设每个球的质量均为m ，碰前系统总动量4A B P mv mv m =+=，碰前的总机械能为
22
112022
A B E mv mv m =
+=，碰撞过程满足动量守恒且总的机械能不会增加. A ．碰后总动量4P m '=，总机械能20E m '=，动量守恒，机械能守恒，故A 可能实现； B ．碰后总动量4P m '=，总机械能4E m '=，动量守恒，机械能减小，故B 可能实现；
C ．碰后总动量4P m '=，总机械能29E m '=，动量守恒，机械能增加，违反能量守恒定律，故C 不可能实现；
D ．碰后总动量4P m '=，总机械能5
E m '=，动量守恒，机械能减小，故D 可能实现．
【点睛】
本题考查了动量守恒定律、能量守恒定律． 4．B 【解析】 【详解】
A. 牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，A 错误。

B. 爱因斯坦提出：在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c 都一样，即光速不变原理，B 正确。

C. 开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，C 错误。

D. 由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念，D 错误。

5．D 【解析】 【详解】
在星球表面附近，万有引力等于重力。

由公式得：
012
GMm m g R = 0
02
GMm m g r = 联立解得，2
121g Mr g mR
== A. 1:2与上述计算结果
1
1g g
=不相符，故A 错误； B. 2:1与上述计算结果 1
1g g
=不相符，故D 错误； C. 4:1与上述计算结果
1
1g g
=不相符，故C 错误； D. 1:1与上述计算结果 1
1g g
=相符，故D 正确。

6．D 【解析】 【详解】 A ．根据∆=
∆v
a t
，速度变化很大，加速度不一定很大，选项A 错误； B ．加速度的方向与速度变化的方向相同，则速度变化方向为正，加速度方向一定为正，选项B 错误； C ．加速度等于速度的变化率，速度变化越来越快，加速度一定越来越大，选项C 错误；
D ．当加速度和速度同向时，速度越来越大，加速度可能越来越小，选项D 正确．
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】 【详解】
A.x 1～x 2过程中，图象的斜率越来越小，则说明拉力越来越小；x 2时刻图象的斜率为零，则说明此时拉力为零；在这一过程中物体应先加速后减速，则说明最大速度一定不在x 2处，即在x 2处物体的动能不是最大的，选项A 错误；
B.由图可知，x 1处物体图象的斜率最大，则说明此时机械能变化最快，由E=Fh 可知此时所受的拉力最大；故B 正确；
C. 由图象可知，0～x 2过程中物体的机械能增大，拉力F 始终做正功；故C 正确；
D.x 2～x 3过程中机械能保持不变，故说明拉力一定为零；合外力等于重力，做功不为零；故D 错误； 8．AC 【解析】 【详解】
A. 向心力2P 1
2
mv F mg r == ，由于向心力小于小球重力mg ，所以小球在最高点P 受到向上的弹力，根
据牛顿第三定律：轻杆受到小球对它的向下的弹力，故A 正确。

B. 小球从P 到Q 的过程，根据动能定理得：22Q P 11222mgL mv mv =
- ，解得：Q v =，则小球在Q 点向心力为2Q Q 9
2mv F mg L =
= ，对于Q 点的小球：2NQ Q mv F mg L
-=
解得：NQ 112F mg = 。

所以：小球在最低点Q 受到轻杆对它的弹力大小为
11
2
mg ，故B 错误。

C. 在P 点：2p NP mv mg F L
-=
，解得：NP 1
2
F mg =
，NQ NP 5F F mg -= 所以小球在最低点Q 和最高点P ，轻杆中的弹力大小之差为5mg ，故C 正确。

D. 小球要恰好到达最高点P 点速度为零，根据动能定理得：2
Q 1-20-2
mgL mv =，解得：Q v =，故D 错误。

9．AB 【解析】 【分析】 【详解】
由图可知R 1与R 2、R 3串联，电压表V 1测R 2和R 3的电压；V 2测R 2两端的电压；若两电压表示数变成相同，则可能是两电表接在了等电势的两端，故可能是R 2开路或者R 3短路；故AB 正确CD 错误。

故选AB 。

10．AD 【解析】 【详解】
设火星质量为M ，地球质量则为10M ，火星的半径为R ，则火星卫星A 的轨道半径12r R =，地球卫星B 的轨道半径24r R =；
A.根据加速度公式2GM a r =，可知()22A GM a R =，()2
104B G M a R ⋅=，所以25A B
a a =，A 正确； B.根据公式2
2Mm v G m r r =，可得GM v r =，可知2A GM v R =，104B G M v R ⋅=，所以55A B
v v =，B
错误；
C.由线速度之比为
5
5
，可得角速度之比255A B ωω=，选项C 错误；
D.周期2T π
ω
=，周期之比
5
A B B A T T ωω==，选项D 正确； 11．BD 【解析】
由于1221r r =，根据2Mm
F G r =可得两卫星的万有引力大小之比为
22122122
14Mm
G
r r Mm r G r ==，向心加速度为21222114a r a r ==，A 错误B 正确；根据22Mm v GM G m v r r r =⇒=，故1221
12v r v r ==，C 错误；根据
23
2242Mm r G m r T r T GM ππ
=⇒=，故311322
8221T r T r ===，D 正确． 12．BD 【解析】 【详解】
a 、
b 两点皮带传动，线速度大小相等，a 、
c 两点同轴传动，角速度相等，根据知，
：
：1，所以
：
：
：3：1。

a 、b 的角速度之比等于半径的反比，
：
：
：3，所以
：
：：3：2，故BD正确，AC错误。

故选BD。

【点睛】
解决本题的关键知道同轴转动的点角速度大小相等，考皮带传动，轮子边缘上点的线速度大小相等。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．（1）B （2）小铁球1 （3）自由落体
【解析】
（1）平抛运动的初速度沿水平方向，故为了保证小铁球飞出时，初速度水平，实验中，斜槽末端的切线必须是水平的，B正确；
（2）由于轨道A出口向下倾斜，则射出后，小铁球1有竖直方向上的初速度，并且与小铁球3下降的高度相同，而小铁球3竖直方向上的初速度为零，故小铁球1先到达P点；
（3）发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，说明两者在竖直方向上的运动性质相同，故说明小铁球1做自由落体运动．
【点睛】明确该实验的实验目的以及平抛运动的规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动即可正确解答本题．该实验设计的巧妙，有创新性，使复杂问题变得更直观，因此在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要重视学生对实验的创新．
14．()
2 1
1 2
l
M m
t
⎛⎫
+ ⎪
∆
⎝⎭
()
2
2
1
2
l
M m
t
⎛⎫
+ ⎪
∆
⎝⎭
mgs
21
p k k
E E E
∆=-
【解析】
试题分析：滑块通过光电门1、过光电门2时的速度，，滑块通过光电门1、过光电门2时的动能、．
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中系统势能的减少量⊿E p=mgx
在误差允许范围内，如果满足关系式，则可认为验证了机械能守恒定律．
考点：验证机械能守恒定律
【名师点睛】本题主要考查了验证机械能守恒定律、光电门的应用．光电门是现代物理实验常要用到的仪器，我们在重点掌握物体对过光电门的速度求法，因为遮光片通过光电门的时间很小，所以一般当作匀速直线运动来处理．本题是系统机械能守恒，学生们易犯错误是认为滑块机械能守恒，而忽略了法码的机械能．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．（1）200N，方向竖直向下；（2）205N，方向竖直向下
【解析】
【详解】
（1）不计铁锤受的重力时，设铁锤受到钉子竖直向上的平均作用力为1F ，取铁锤的速度v 的方向为正方向，以铁锤为研究对象，由动量定理得
10F t mv -=-
则
10.5 4.0N 200N 0.01
mv F t ⨯=== 由牛顿第三定律可知，铁锤钉钉子的平均作用力1F '的大小也为200N ，方向竖直向下。

（2）考虑铁锤受的重力时，设铁锤受到钉子竖直向上的作用力为2F ，取铁锤的速度v 的方向为正方向，由动量定理得
()20mg F t mv -=-
可得
2205N mv F mg t
=+= 即考虑铁锤受的重力时，铁锤打打子的平均作用力为2F '=205N ，方向竖直向下。

16．（1）1s （1）10m/s （3）45°
【解析】
【详解】
（1）由竖直方向做自由落体运动，根据h ＝12
gt 1
可得时间为：1t s ＝ （1）运动员水平做匀速直线运动，则可得初速度大小为：010m/s 10m/s 1x
v t ＝＝
＝ （3）运动员落地时，在竖直方向的分速度为：
v y =gt=10×1m/s=10m/s 则有：010110
y v tan v θ＝
＝＝ 得：θ=45°
17． (1) 20m (2) 2.8s
【解析】
【详解】 (1)以初速度方向为正方向，小球作竖直上抛运动，令抛出后上升最大高度为h ，据速度位移关系式：
2
02v gh -=- ，得20 3.2m 2v h g == ，所以小球上升最大高度为：20m H H h '=+=。

(2)上升的时间为010.8s v t g ==，下降的时间为2212H gt '=，解得：22s t = ，运动总时间：12 2.8s t t t =+= 。