山东省青岛市2015-2016学年高一(下)期末物理试卷(解析版)

2015-2016学年山东省青岛市高一（下）期末物理试卷一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分．1-8题只有一个选项是正确的，9-12有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全选的得2分，有选错的得0分）1．以下有关物理学概念或物理学史说法正确的有（）A．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动B．开普勒利用扭称实验了万有引力常量的数值C．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比=K为常数，此常数的大小与恒星的质量和行星的速度有关D．牛顿发现了万有引力定律2．质点的下列运动中，不属于匀变速运动的是（）A．平抛运动 B．竖直上抛运动 C．自由落体运动 D．匀速圆周运动3．将两个小球从空中同一位置以不同的水平速度同时抛出，不计空气阻力，则两球运动过程中位置关系是（）A．两球的连线为水平线，且距离不断变大B．两球的连线为水平线，且距离不变C．两球的连线为竖直线，且距离不变D．两球的连线为竖直线，且距离不断变大4．小船横渡一条河，船在静水中的速度大小不变，方向始终垂直于河岸．已知小船的部分运动轨迹如图所示，则可判断，此过程中河水的流速（）A．越接近B岸水速越大B．越接近B岸水速越小C．由A到B水速先增大后减小D．水流速度恒定5．如图所示，一小物块始终和水平转盘保持相对静止，转盘以角速度ω绕轴OO′转动，用f表示物块受到的摩擦力，以下判断正确的是（）A．如果ω恒定，则f=0B．如果ω恒定，则f指向转轴且大小恒定C．如果ω逐渐变大，则f指向转轴且变大D．如果ω逐渐变大，则f沿圆周的切向且变大6．如图所示，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的2倍，他们之间靠摩擦传动，接触面上没有滑动．下列说法正确的是（）A．A、B、C三点的线速度大小关系是V A＞V B＞V CB．A、B、C三点的角速度大小关系是ωA=ωC＜ωBC．A、B、C三点的向心加速度大小关系是a B＞a A＞a CD．以上说法均不正确7．以下说法正确的是（）A．物体做匀速直线运动，它的机械能一定守恒B．合力对物体所做的功为零，它的机械能一定守恒C．物体所受合力不等于零，它的机械能可能守恒D．物体运动过程中，加速度大小等于重力加速度大小时，它的机械能一定守恒8．一辆汽车在水平公路上行驶，以较小的速度驶入弯道，沿曲线由M向N行驶至图中所示位置时加速驶离弯道．以下关于汽车加速驶离弯道时所受合力F的方向合理的是（）A．B．C．D．9．关于万有引力定律的表达式，以下说法正确的是（）A．仅适用于天体，不适用于小质量物体B．英国物理学家卡文迪许首次比较准确的测定了引力常量G的数值C．当两个物体无限靠近时，它们之间的万有引力趋于无穷大D．m1和m2之间的万有引力总是大小相等的，与m1、m2是否相等无关10．如图所示，内壁光滑的大圆管，用一细轻杆固定在竖直平面内；在管内有一小球（可视为质点）做圆周运动．下列说法正确的是（）A．小球通过最低点时，小球对圆管的压力向下B．小球通过最高点时，小球对圆管可能无压力C．细杆对圆管的作用力一定大于圆管的重力大小D．细杆对圆管的作用力可能会大于圆管和小球的总重力大小11．在某次卫星发射中，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2进入圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2，3相切于Q点，忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（）A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处点火加速B．该卫星在轨道3的机械能小于在轨道1的机械能C．该卫星在轨道2上稳定运行时，P点的速度小于Q点的速度D．该卫星在轨道2上Q点的加速度等于在轨道3上Q点的加速度12．如图所示，一个人站在扶梯水平踏板上，随扶梯一起斜向上做加速运动，则（）A．支持力对人做的功等于人的重力势能增加量B．扶梯对人做的功等于人的动能的增加量C．扶梯对人做的功等于人的机械能的增加量D．摩擦力对人做的正功小于人的动能的增加量二.实验题（共2小题，共12分）13．某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动．质量分别为m A和m B的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平面上的垂直投影．用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落．A球落到地面N点处，B球落到地面P点处．测得m A=0.4kg，m B=0.5kg，B球距地面的高度是1.25m，M、N点间的距离为1.5m，则B球落到P点的时间是______s，A球落地时的动能是______J．（忽略空气阻力，g取10m/s2）14．某物理小组用如图所示的装置验证机械能守恒，底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器，小球释放器（可使小球无初速度释放）、网兜．实验时光电计时器可分别显示小球通过光电门所用时间t1、t2，两光电门间的距离x可从竖直杆上读出．已知小球直径为D，质量为m．（1）以下操作合理的是______A．小球的直径D应尽可能选小的B．光电门1必须靠近小球释放器C．为了减小实验误差，两个光电门的间距x应该适当的大一些D．使用相同直径的小钢球和塑料球，在实验误差上没有区别（2）在每次实验中，若表达式______（用mg、t1、t2、D、x表示）在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律成立．三、计算题（共四小题，共40分）15．在某场足球比赛中，守门员将静止的质量为0.4kg的足球，以10m/s的速度踢出，设足球沿草地做直线运动，受到的阻力是足球重力的0.1倍，（g取10m/s2）求：（1）足球被踢出去时的动能；（2）足球运动到距守门员踢球点25m远时的速度大小．16．某娱乐性比赛项目场地设施如图所示，水平直轨道上安装有可以载人的电动悬挂器，水面上固定一铺有海绵垫的大圆盘，半径R=1m，圆盘的圆心离平台的水平距离为L=8m，圆盘厚度不计，平台距水面高度为H=3.2m，选手在平台上双手抓住悬挂器，在电动机带动下以v o=4m/s匀速运动．在某次体验中，选手在合适的位置松手后恰能落在圆盘的圆心处（选手可看作质点，g=10m/s2）．求：（1）选手刚落在圆心时的速度大小．（2）选手若要不落在水中，松手的位置范围．17．第一宇宙速度又叫作环绕速度，第二宇宙速度又叫作逃逸速度．理论分析表明，天体的逃逸速度是环绕速度的倍．如果一个天体的质量足够大、半径足够小，则它的逃逸速度将非常大，即使连光都不能逃逸．我们把光都不能逃逸的天体称为黑洞．试分析对于一个质量为M的天体，若能够称之为黑洞，其半径R应该满足的条件．（已知万有引力常量G、光速c．）18．如图甲所示，一电动机通过光滑定滑轮与一物体相连，启动电动机后物体被竖直吊起．在0～4s时间内物体运动的v﹣t图象如图乙所示（除t1～t2时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线），其中v1=6m/s，v2=8m/s，t1时刻后电动机的输出功率P=120W保持不变，g=10m/s2，求：（1）物体的质量（2）自0时刻起，物体做匀加速运动的时间t1（3）0～4s时间段物体上升的高度．2015-2016学年山东省青岛市高一（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分．1-8题只有一个选项是正确的，9-12有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全选的得2分，有选错的得0分）1．以下有关物理学概念或物理学史说法正确的有（）A．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动B．开普勒利用扭称实验了万有引力常量的数值C．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比=K为常数，此常数的大小与恒星的质量和行星的速度有关D．牛顿发现了万有引力定律【考点】物理学史．【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可【解答】解：A、匀速圆周运动是速度大小不变的变加速曲线运动，加速度方向指向圆心，而速度方向始终为切线方向．故A错误；B、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力恒量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值，故B错误，D正确；C、行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比为常数，此常数的大小与恒星的质量有关，与行星的速度无关．故C错误；故选：D2．质点的下列运动中，不属于匀变速运动的是（）A．平抛运动 B．竖直上抛运动 C．自由落体运动 D．匀速圆周运动【考点】平抛运动．【分析】匀变速运动的加速度不变，分为匀变速直线运动、匀变速曲线运动．【解答】解：A、平抛运动的加速度不变，做匀变速曲线运动，故A正确．B、竖直上抛运动的加速度不变，做匀变速直线运动，故B正确．C、自由落体运动的加速度不变，做匀变速直线运动，故C正确．D、匀速圆周运动的加速度大小不变，方向时刻改变，不是匀变速运动，故D错误．本题选不是匀变速运动的，故选：D．3．将两个小球从空中同一位置以不同的水平速度同时抛出，不计空气阻力，则两球运动过程中位置关系是（）A．两球的连线为水平线，且距离不断变大B．两球的连线为水平线，且距离不变C．两球的连线为竖直线，且距离不变D．两球的连线为竖直线，且距离不断变大【考点】平抛运动．【分析】小球做平抛运动，水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动，根据平抛运动的基本公式即可分析．【解答】解：两个小球都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，从同一高度抛出，则竖直方向运动情况完全相同，即每个时刻都处于同一高度．水平方向做匀速运动，水平间距△x=（v2﹣v1）t，随着时间不断变大，所以两球的连线为水平线，且间距不断变大，故A正确，BCD错误．故选：A4．小船横渡一条河，船在静水中的速度大小不变，方向始终垂直于河岸．已知小船的部分运动轨迹如图所示，则可判断，此过程中河水的流速（）A．越接近B岸水速越大B．越接近B岸水速越小C．由A到B水速先增大后减小D．水流速度恒定【考点】运动的合成和分解．【分析】轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向，合力的方向与水流的方向相反，可见加速度的方向向左．【解答】解：从轨迹曲线的弯曲形状上可以知道，加速度的方向水平向左，合力方向与水流的方向成钝角，合力在船沿水流运动的方向上做负功．则越靠近B岸，水速越小，故B正确，A、C、D错误．故选：B．5．如图所示，一小物块始终和水平转盘保持相对静止，转盘以角速度ω绕轴OO′转动，用f表示物块受到的摩擦力，以下判断正确的是（）A．如果ω恒定，则f=0B．如果ω恒定，则f指向转轴且大小恒定C．如果ω逐渐变大，则f指向转轴且变大D．如果ω逐渐变大，则f沿圆周的切向且变大【考点】向心力．【分析】小物体和圆台保持相对静止，做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，结合牛顿第二定律分析判断．【解答】解：A、小物块与圆盘保持相对静止一起做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，根据f=mrω2知，ω恒定，f的大小恒定，方向始终指向转轴，故A错误，B正确．C、根据f=mrω2知，ω逐渐变大，则f指向转轴且变大，故C正确，D错误．故选：BC．6．如图所示，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的2倍，他们之间靠摩擦传动，接触面上没有滑动．下列说法正确的是（）A．A、B、C三点的线速度大小关系是V A＞V B＞V CB．A、B、C三点的角速度大小关系是ωA=ωC＜ωBC．A、B、C三点的向心加速度大小关系是a B＞a A＞a CD．以上说法均不正确【考点】向心加速度；线速度、角速度和周期、转速．【分析】两轮靠摩擦传动，轮子边缘上的点线速度大小相等，共轴转动角速度大小相等，根据v=rω求出角速度大小之比和线速度大小之比．【解答】解：由图可知，点A、点B、点C的转动半径之比为2：1：1，故A正确；A、A、B两点在相等时间内通过的弧长相等，则A、B线速度大小相等；A、C两点的角速度大小相等，根据v=rω知，A的线速度是C的2倍；故A、B、C线速度之比为2：2：1，V A=V B＞V C，故A错误；B、点A和点C的角速度大小相等；点A和点B线速度大小相等，转动半径之比为2：1，根据v=rω知，A、B两点转动的角速度之比为1：2；故A、B、C角速度之比为1：2：1，即ωA=ωC＞ωB，故B错误；C、点A、点B、点C的线速度之比为2：2：1，角速度之比为1：2：1，根据公式：a=ωv 可知，a A：a B：a C=ωA v A：ωB v B：ωC v C=2×1：2×2：1×1=2：4：1；则B 的向心加速度最大，C的向下加速度最小．故C正确，D错误；故选：C7．以下说法正确的是（）A．物体做匀速直线运动，它的机械能一定守恒B．合力对物体所做的功为零，它的机械能一定守恒C．物体所受合力不等于零，它的机械能可能守恒D．物体运动过程中，加速度大小等于重力加速度大小时，它的机械能一定守恒【考点】机械能守恒定律．【分析】机械能守恒的条件是：只要重力做功，结合机械能守恒的条件逐项分析判断．【解答】解：A、物体做匀速直线运动，机械能不一定守恒，比如匀速上升，动能不变，重力势能增加，则机械能增加，故A错误．B、合力对物体做功为零，机械能不一定守恒，比如匀速向上做匀速直线运动，合力为零，合力做功为零，机械能不守恒，故B错误．C、物体所受的合力不等于零，机械能可能守恒，比如做自由落体运动，合力等于重力，只有重力做功，机械能守恒，故C正确．D、物体在运动过程中，加速度大小等于重力加速度大小，机械能不一定守恒，比如以加速度g向上做匀加速运动，动能增加，重力势能增加，机械能增加．故D错误．故选：C．8．一辆汽车在水平公路上行驶，以较小的速度驶入弯道，沿曲线由M向N行驶至图中所示位置时加速驶离弯道．以下关于汽车加速驶离弯道时所受合力F的方向合理的是（）A．B．C．D．【考点】曲线运动．【分析】汽车在水平的公路上转弯，所做的运动为曲线运动，故在半径方向上合力不为零且是指向圆心的；容易向外侧滑则做加速运动，故在切线上合力不为零且与瞬时速度的方向相同，分析这两个力的合力，即可看出那个图象时对的．【解答】解：汽车从M点运动到N，曲线运动，必有些力提供向心力，向心力是指向圆心的；汽车速度增大时容易向外侧滑，所以沿切向方向有与速度相同的合力；向心力和切线合力与速度的方向的夹角要小于90°，所以选项ACD错误，选项B正确．故选：B9．关于万有引力定律的表达式，以下说法正确的是（）A．仅适用于天体，不适用于小质量物体B．英国物理学家卡文迪许首次比较准确的测定了引力常量G的数值C．当两个物体无限靠近时，它们之间的万有引力趋于无穷大D．m1和m2之间的万有引力总是大小相等的，与m1、m2是否相等无关【考点】万有引力定律及其应用．【分析】万有引力定律适用的条件是两个质点间引力的计算．物体间的引力关系也遵守牛顿第三定律．公式中G是引力常量，是自然界的恒量．【解答】解：A、万有引力定律适用于任何两个可以看成质点的物体之间或均质球体之间的引力计算，故A错误；B、公式中引力常量G的值是卡文迪许通过实验测出来的，故B正确；C、公式，中从数学角度讲：当R趋近于零时其值是趋于无穷大，然而万有引力定律公式只适合于两个可以看做质点的物体，即，物体（原子）的自身半径相对两者的间距可以忽略时适用．而当距离无穷小时，相临的两个物体（原子）的半径远大于这个距离，它们不再适用万有引力公式．故C错误；D、两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律，总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力．与m1、m2是否相等无关，故D正确；故选：BD．10．如图所示，内壁光滑的大圆管，用一细轻杆固定在竖直平面内；在管内有一小球（可视为质点）做圆周运动．下列说法正确的是（）A．小球通过最低点时，小球对圆管的压力向下B．小球通过最高点时，小球对圆管可能无压力C．细杆对圆管的作用力一定大于圆管的重力大小D．细杆对圆管的作用力可能会大于圆管和小球的总重力大小【考点】向心力．【分析】小球通过圆管最高点的临界速度为零，根据牛顿第二定律，抓住指向圆心的合力提供向心力，分析作用力的大小和方向．将圆管和小球作为一个整体，分析细杆对圆管的作用力．【解答】解：A、小球通过最低点时，小球受到重力、圆管向上的支持力，合力指向圆心，根据牛顿第三定律，小球对圆管的压力向下，故A正确；B、当小球通过最高点时速度为，圆管对小球的弹力为零，小球对圆管无压力，故B正确；CD、对圆管和球组成的整体为研究对象，当小球的向心加速度向上时，细杆对圆管的作用力会大于圆管和小球的总重力大小；当小球的向心加速度向下时，细杆对圆管的作用力小于圆管和小球的总重力大小，故C错误，D正确；故选：ABD11．在某次卫星发射中，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2进入圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2，3相切于Q点，忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（）A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处点火加速B．该卫星在轨道3的机械能小于在轨道1的机械能C．该卫星在轨道2上稳定运行时，P点的速度小于Q点的速度D．该卫星在轨道2上Q点的加速度等于在轨道3上Q点的加速度【考点】万有引力定律及其应用．【分析】在1圆轨道变轨到2椭圆轨道的过程中，需要加速做离心运动，卫星在轨道2上从远地点向近地点运动的过程中机械能守恒．由轨道2变为轨道3需要在远地点点火加速做离心运动．【解答】解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，由，解得A、卫星从轨道1变轨到轨道2时要做离心运动，需要在P处点火加速，故A正确；B、卫星在轨道2上运行时机械能守恒．卫星从轨道2变轨到轨道3时要做离心运动，需要在Q处点火加速，机械能增大，所以该卫星在轨道3的机械能大于在轨道1的机械能，故B 错误．C、该卫星在轨道2上稳定运行时，根据开普勒第二定律可知，近地点P点的速度大于远地点Q点的速度，故C错误；D、根据牛顿第二定律和万有引力定律得：，解得，所以卫星在轨道2上经过Q点的加速度等于在轨道3上经过Q点的加速度，故D正确．故选：AD12．如图所示，一个人站在扶梯水平踏板上，随扶梯一起斜向上做加速运动，则（）A．支持力对人做的功等于人的重力势能增加量B．扶梯对人做的功等于人的动能的增加量C．扶梯对人做的功等于人的机械能的增加量D．摩擦力对人做的正功小于人的动能的增加量【考点】功能关系；功的计算．【分析】人随扶梯一起斜向上加速运动的过程中，受到重力、踏板对人的支持力和静摩擦力三个力作用，根据竖直方向的加速度方向分析人对踏板的压力大小与人所受到的重力大小关系．踏板对人做的功等于人的机械能增加量．人所受合力做的功等于人的动能的增加量．【解答】解：A、根据重力做功与重力势能的关系可知，人克服重力做的功等于人的重力势能增加量，由于人有竖直向上的分加速度，处于超重状态，支持力大于重力，所以支持力对人做的功大于人克服重力做的功，则支持力对人做的功大于人的重力势能增加量，故A错误；B、根据动能定理得知，人所受合力做的功等于人的动能的增加量，除扶梯外，还有重力对人做负功，所以由动能定理可知，扶梯对人做的功大于人的动能的增加量，故B错误；C、根据功能关系得知，除了重力以外的力对人做功等于人的机械能的增加，则扶梯对人做的功等于人的机械能的增加量，故C正确；D、摩擦力对人做的正功，支持力对人也做正功，重力对人做负功，三个力做功的代数和等于动能的增量，由动能定理知，摩擦力对人做的正功不一定小于人的动能的增加量．故D 错误．故选：C二.实验题（共2小题，共12分）13．某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动．质量分别为m A和m B的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平面上的垂直投影．用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落．A球落到地面N点处，B球落到地面P点处．测得m A=0.4kg，m B=0.5kg，B球距地面的高度是1.25m，M、N点间的距离为1.5m，则B球落到P点的时间是0.5s，A球落地时的动能是 6.8J．（忽略空气阻力，g取10m/s2）【考点】研究平抛物体的运动．【分析】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，根据下降的高度求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出初速度，根据速度时间公式求出落地时的竖直分速度，从而得出A球落地的速度，求出落地的动能．【解答】解：根据h=得B球落到P点的时间为：t=，A球平抛运动的初速度为：，A球落地时的竖直分速度为：v y=gt=10×0.5m/s=5m/s，则A球落地得动能为：=J=6.8J．故答案为：0.5，6.8．14．某物理小组用如图所示的装置验证机械能守恒，底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器，小球释放器（可使小球无初速度释放）、网兜．实验时光电计时器可分别显示小球通过光电门所用时间t1、t2，两光电门间的距离x可从竖直杆上读出．已知小球直径为D，质量为m．（1）以下操作合理的是ACA．小球的直径D应尽可能选小的B．光电门1必须靠近小球释放器C．为了减小实验误差，两个光电门的间距x应该适当的大一些D．使用相同直径的小钢球和塑料球，在实验误差上没有区别（2）在每次实验中，若表达式mgx=（用mg、t1、t2、D、x表示）在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律成立．【考点】验证机械能守恒定律．【分析】（1）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定合理的操作步骤．（2）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球通过光电门的速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量，从而得出机械能守恒的表达式．【解答】解：（1）A、实验中通过极短时间内的平均速度等于瞬时速度得出小球通过光电门的瞬时速度，小球直径取得越小，测量的误差越小，故A正确．B、为了减小实验的误差，两个光电门的间距适当大一些，但是光电门1不一定需要靠近小球释放器，故B错误，C正确．D、实验中，为了减小阻力，小球选择质量大一些，体积小一些的，故D错误．故选：AC．（2）小球通过两个光电门的瞬时速度分别为，，重力势能的减小量为mgx，动能的增加量为=．所以当mgx=时，机械能守恒．故答案为：（1）AC，（2）mgx=．三、计算题（共四小题，共40分）15．在某场足球比赛中，守门员将静止的质量为0.4kg的足球，以10m/s的速度踢出，设足球沿草地做直线运动，受到的阻力是足球重力的0.1倍，（g取10m/s2）求：（1）足球被踢出去时的动能；（2）足球运动到距守门员踢球点25m远时的速度大小．【考点】动能定理的应用．【分析】根据动能的计算公式即可求出足球的动能；对足球运用动能定理，求出足球足球运动到距守门员踢球点20m的后卫队员处时的速度．【解答】解：（1）足球获得的动能为：（2）足球受到的阻力为：F=0.1mg=0.1×0.4×10N=0.4N由动能定理得：代入数据解得：。