2015-2016学年陕西省宝鸡市渭滨区高一(下)期末物理试卷(解析版)

2015-2016学年陕西省宝鸡市渭滨区高一（下）期末物理试卷
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有错或不选的得0分）
1．（4分）首先揭示行星绕太阳做椭圆轨道力学原因的科学家是（）
A．第谷B．牛顿C．开普勒D．卡文迪许
2．（4分）下列说法正确的是（）
A．做曲线运动的物体一定是变速运动、一定有加速度、一定处于非平衡状态B．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
C．世界上某些发达国家发射的人造卫星运行时周期可以为80min
D．经典力学理论普遍成立，大到天体，小到微观粒子均适用
3．（4分）平抛运动可以分解为水平和竖直方向的两个直线运动，若在某时刻水平位移和竖直位移相等时，下列说法中正确的是（）
A．合位移与水平位移的夹角是30°
B．水平速度与竖直速度大小相等
C．合速度等于平抛初速度的倍
D．两方向上运动的时间不相等
4．（4分）如图所示，水平面上有一物体，小车通过定滑轮用绳子拉它，在图示位置时，若小车的速度为6m/s，则物体的瞬时速度为（）
A．6m/s B．6m/s C．3m/s D．3m/s
5．（4分）在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低．如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些．汽车的运动可看作是做半径为R的在水平面内的圆周运动．设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L．已知重力加速度为g．要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于（）
A．B．C．D．
6．（4分）已知引力常量G=6.67×10﹣11N•m2/kg2，地球表面重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.4×106m，则可知地球质量的数量级是（）
A．1020kg B．1024kg C．1028kg D．1030kg
7．（4分）质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，在此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰好能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是（）
A．B．C．D．mgR
8．（4分）如图所示，为一汽车在平直的公路上，由静止开始运动的速度图象，汽车所受阻力恒定。

图中OA为一段直线，AB为一曲线，BC为一平行于时间轴的直线，则下列说法不正确的是（）
A．OA段汽车发动机的功率是恒定的
B．OA段汽车发动机的牵引力恒定
C．AB段汽车发动机的功率可能是恒定的
D．BC段汽车发动机的功率是恒定的
9．（4分）如图所示，距地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体，不计
空气阻力，物体在下落过程中，下列说法正确的是（）
A．物体在c点比a点具有的机械能大
B．物体在a点比c点具有的动能小
C．物体在a、b、c三点具有的动能一样大
D．物体在a、b、c三点具有的机械能相等
10．（4分）如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）
A．球A的线速度一定大于球B的线速度
B．球A的角速度一定小于球B的角速度
C．球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D．球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力
11．（4分）地球半径R0，地面重力加速度为g，若卫星距地面R0处做匀速圆周运动，则（）
A．卫星速度为B．卫星的角速度为
C．卫星的加速度为D．卫星周期为4π
12．（4分）质量为2kg的物体被人用手由静止向上提高4m，这时物体的速度是6m/s，（取g=10m/s2），下列说法中正确的是（）
A．手对物体做功116J B．合外力对物体做功36J
C．机械能增加了80J D．物体克服重力做功﹣80J
二、填空与实验题（每空2分，计28分）
13．（4分）船在静水中的速度v1=4m/s，水流的速度v2=5m/s，假设河岸为主线，若河的宽度d=100m，
（1）渡河最短时间s；
（2）渡河最小位移m．
14．（4分）如图，一辆质量为1000kg的汽车静止在一座半径为40m的圆弧形拱桥顶部（取g=10m/s2）
（1）如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力N；
（2）汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零时汽车的速度m/s．
15．（6分）如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，分析这个小球的受力情况，小球受力（填“重力”、“拉力”或“向心力”），力提供小球做圆周运动的向心力（填“重力”、“拉力”、“重力与拉力的合力”或“向心力”），根据图中已知条件计算向心力的大小为．
16．（4分）如图所示，是自行车传动结构的示意图，假设脚踏板转速为n，要知道在这种情况下自行车的行驶速度，还须测量物理量，根据你所测得的物理量，自行车的速度的表达式为．
17．（6分）在“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）下列物理量中需要用工具直接测量的有
A．重物的质量B．重力加速度
C．重物下落的高度D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度
（2）实验中，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的﹣h图线
应是线，才能合乎实验验证的要求，﹣h图线的斜率等于的数值．
18．（4分）质量为m的汽车行驶在平直的公路上，在运动中汽车所受阻力恒定，当汽车加速度为a、速度为v时发动机的功率为P1，汽车所受阻力为，当汽车的功率为P2时，汽车行驶的最大速度为．
三、综合题（共3小题，每小题8分，共计24分，要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数字计算的题要写出明确的数值和单位，只有最后结果的计零分）
19．（8分）在倾角为α的斜面上P点，以水平速度v0向斜面下方抛出一小球，落在O点，不计空气阻力（已知tanα=0.5）试求：
（1）小球从抛出到落在斜面上所用的时间．
（2）小球落在O点的速度．
20．（8分）宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h处释放，经时间t后落到月球表面（设月球半径为R）．据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速率为多少？
21．（8分）如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道在B点相接，导轨半径为R．一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，脱离弹簧后当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的8倍，之后向上运动完成半个圆周运动恰好到达C点．试求：
（1）弹簧开始时的弹性势能；
（2）物体从B点运动至C点克服阻力做的功；
（3）物体离开C点后落回水平面时，重力的瞬时功率是多大？
2015-2016学年陕西省宝鸡市渭滨区高一（下）期末物理
试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有错或不选的得0分）
1．（4分）首先揭示行星绕太阳做椭圆轨道力学原因的科学家是（）
A．第谷B．牛顿C．开普勒D．卡文迪许
【解答】解：开普勒通过分析第谷的数据，经计算得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆；牛顿发现了万有引力定律，揭示行星绕太阳做椭圆轨道力学的原因。

故选：B。

2．（4分）下列说法正确的是（）
A．做曲线运动的物体一定是变速运动、一定有加速度、一定处于非平衡状态B．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
C．世界上某些发达国家发射的人造卫星运行时周期可以为80min
D．经典力学理论普遍成立，大到天体，小到微观粒子均适用
【解答】解：A、做曲线运动的物体速度方向沿轨迹的切线方向，所以速度方向时刻在改变，而速度是矢量，所以速度一定变化，是变速运动，则一定有加速度、一定处于非平衡状态。

故A正确。

B、匀速直线运动的物体可能有除重力以外的力对物体做功，机械能可能不守恒，如竖直方向的匀速直线运动，机械能不守恒，故B错误。

C、根据开普勒第三定律=k，知卫星的轨道半径越大，运行周期越大，近地卫
星的周期约84min，即卫星运行的最短周期是84min，所以卫星运行的周期不可能为80min。

故C错误。

D、经典力学理论不是普遍成立，对微观粒子不适用，故D错误。

故选：A。

3．（4分）平抛运动可以分解为水平和竖直方向的两个直线运动，若在某时刻水平位移和竖直位移相等时，下列说法中正确的是（）
A．合位移与水平位移的夹角是30°
B．水平速度与竖直速度大小相等
C．合速度等于平抛初速度的倍
D．两方向上运动的时间不相等
【解答】解：A、已知某时刻水平位移和竖直位移相等时，则合位移与水平位移的夹角满足：①，所以β=45°．故A错误；
B、平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，所以=②
而水平方向：x=v0t ③
由于水平位移和竖直位移相等，联立②③可得：v y=2v0④．故B错误；
C、合速度：=．故C正确；
D、根据运动的合成与分解可知，做平抛运动的物体，在水平方向与竖直方向运动的时间是相等的。

故D错误。

故选：C。

4．（4分）如图所示，水平面上有一物体，小车通过定滑轮用绳子拉它，在图示位置时，若小车的速度为6m/s，则物体的瞬时速度为（）
A．6m/s B．6m/s C．3m/s D．3m/s
【解答】解：将车和物体的速度沿绳子和垂直于绳子方向分解，如图，
有v2cos60°=v1cos30°。

则v2==6m/s。

故选：B。

5．（4分）在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低．如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些．汽车的运动可看作是做半径为R的在水平面内的圆周运动．设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L．已知重力加速度为g．要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于（）
A．B．C．D．
【解答】解：设路面的斜角为θ，作出汽车的受力图，如图。

根据牛顿第二定律，得
mgtanθ=m
又由数学知识得到
tanθ=
联立解得
v=
故选：B。

6．（4分）已知引力常量G=6.67×10﹣11N•m2/kg2，地球表面重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.4×106m，则可知地球质量的数量级是（）
A．1020kg B．1024kg C．1028kg D．1030kg
【解答】解：根据得地球的质量为：
M=kg=6.0×1024kg．故B正确，A、C、D错误。

故选：B。

7．（4分）质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，在此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰好能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是（）
A．B．C．D．mgR
【解答】解：小球在最低点，受力分析与运动分析。

则有：
而最高点时，由于恰好能通过，
所以：
小球选取从最低点到最高点作为过程，由动能定理可得：
由以上三式可得：
故选：C。

8．（4分）如图所示，为一汽车在平直的公路上，由静止开始运动的速度图象，
汽车所受阻力恒定。

图中OA为一段直线，AB为一曲线，BC为一平行于时间轴的直线，则下列说法不正确的是（）
A．OA段汽车发动机的功率是恒定的
B．OA段汽车发动机的牵引力恒定
C．AB段汽车发动机的功率可能是恒定的
D．BC段汽车发动机的功率是恒定的
【解答】解：A、OA为一段直线，说明OA段汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，根据P=Fv，可知，速度增大，牵引力不变，功率增大，故A错误，B正确；
C、AB为一曲线，斜率逐渐减小，则加速度逐渐减小，牵引力减小，根据P=Fv 可知，牵引力减小，速度增大，功率可能不变，故C正确；
D、BC为一平行于时间轴的直线，则汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，不变，速度也不变，根据P=Fv可知，功率不变，故D正确。

本题选错误的
故选：A。

9．（4分）如图所示，距地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，下列说法正确的是（）
A．物体在c点比a点具有的机械能大
B．物体在a点比c点具有的动能小
C．物体在a、b、c三点具有的动能一样大
D．物体在a、b、c三点具有的机械能相等
【解答】解：
A、D、沿水平方向抛出的物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，只有重力
做功，机械能守恒。

所以物体在a、b、c三点具有的机械能相等，故A错误，D 正确；
B、C、根据动能定理得物体在下落过程中，重力做正功，动能增加，所以物体在a点比c具有的动能小，故B正确、C错误。

故选：BD。

10．（4分）如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）
A．球A的线速度一定大于球B的线速度
B．球A的角速度一定小于球B的角速度
C．球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D．球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力
【解答】解：A、D、两球所受的重力大小相等，支持力方向相同，合力的方向都沿水平方向。

根据力的合成，知两支持力大小、合力大小相等。

根据F
=m，
合
得v=，合力、质量相等，r大线速度大，所以球A的线速度大于球B的线速度。

故A正确，D错误。

B、根据F合=mrω2，得ω=，r大则角速度小。

所以球A的角速度小于球B 的角速度。

故B正确。

C、根据T=，由前面分析球A的角速度小于球B的角速度角，则A的周期大于B的周期。

故C错误。

故选：AB。

11．（4分）地球半径R0，地面重力加速度为g，若卫星距地面R0处做匀速圆周运动，则（）
A．卫星速度为B．卫星的角速度为
C．卫星的加速度为D．卫星周期为4π
【解答】解：根据万有引力提供向心力，有
地球表面物体重力等于万有引力，得
轨道半径
A、根据=，故A正确；
B、根据，故B正确；
C、加速度，故C错误；
D、周期，故D正确；
故选：ABD。

12．（4分）质量为2kg的物体被人用手由静止向上提高4m，这时物体的速度是6m/s，（取g=10m/s2），下列说法中正确的是（）
A．手对物体做功116J B．合外力对物体做功36J
C．机械能增加了80J D．物体克服重力做功﹣80J
【解答】解：A、根据动能定理得：W﹣mgh=mv2﹣0，解得，手对物体做功为：W=mgh+mv2=2×10×4+×2×62=116J，故A正确。

B、由动能定理得：合外力对物体做功W合=mv2=×2×62=36J，故B正确。

C、手对物体做功等于物体机械能的增加，则物体机械能增加△E=W=116J，故C 错误。

D、物体的重力做功为W G=﹣mgh=﹣2×10×4=﹣80J，即物体克服重力做功80J，故D错误。

故选：AB。

二、填空与实验题（每空2分，计28分）
13．（4分）船在静水中的速度v1=4m/s，水流的速度v2=5m/s，假设河岸为主线，若河的宽度d=100m，
（1）渡河最短时间25s；
（2）渡河最小位移125m．
【解答】解：（1）要使渡河时间最短，船头要始终正对河岸，即v1方向始终垂直河岸．
船渡河时间：
船登陆的地点离正对岸的距离x=v2t=60m；
（2）要使渡河位移最小，由于v1＜v2，船的合速度不能垂直于河岸；则当船的合速度的方向与河岸之间的夹角最大时，渡河的位移最小．
设船头与河岸上游夹角为θ，有，所以θ=37°；
此时合速度的方向与河岸之间的夹角：β=90°﹣θ=53°
船的最小位移：s=m
故答案为：25；125
14．（4分）如图，一辆质量为1000kg的汽车静止在一座半径为40m的圆弧形拱桥顶部（取g=10m/s2）
（1）如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力9100N；
（2）汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零时汽车的速度20m/s．
【解答】解：（1）重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：=9100N
根据牛顿第三定律有：
（2）由于只受重力，故：
解得：
故答案为：（1）9100；（2）20
15．（6分）如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，分析这个小球的受力情况，小球受重力、拉力（填“重力”、“拉力”或“向心力”），重力与拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力（填“重力”、“拉力”、“重力与拉力的合力”或“向心力”），根据图中已知条件计算向心力的大小为mgtanθ．
【解答】解：小球做匀速圆周运动，受重力和拉力，靠重力和拉力的合力提供向心力；
如图，根据牛顿第二定律：mgtanθ=ma
即向心力大小为mgtanθ；
故答案为：重力、拉力，重力与拉力的合力，mgtanθ．
16．（4分）如图所示，是自行车传动结构的示意图，假设脚踏板转速为n，要知道在这种情况下自行车的行驶速度，还须测量物理量牙盘的半径r1，飞轮的半径r2，后轮半径r3，根据你所测得的物理量，自行车的速度的表达式为
．
【解答】解：①要知道自行车的行驶速度，还需测量：牙盘的半径r1，飞轮的半径r2，后轮半径r3．
②牙盘的转速为n，则牙盘的角速度ω1=2π•n rad/s．
牙盘和飞轮的线速度相等，飞轮与后轮的角速度相等．
因为ω1r1=ω2r2，所以ω2=．
后轮的角速度与飞轮的角速度相等，所以线速度v=r3ω2==．故答案为：牙盘的半径r1，飞轮的半径r2，后轮半径r3；．
17．（6分）在“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）下列物理量中需要用工具直接测量的有C
A．重物的质量B．重力加速度
C．重物下落的高度D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度
（2）实验中，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的﹣h图线
应是过原点的倾斜直线，才能合乎实验验证的要求，﹣h图线的斜率等于重力加速度g的数值．
【解答】解：（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，直接测量的有：用刻度尺测量重锤下落的高度，重物的质量可以测量也可以不测量．重力加速度与实验无关．通过计算得到的有与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度．
故选：C
（2）在验证机械能守恒定律的实验中，有：mgh=，则有：，g是常数，所以图线为过原点的倾斜直线，图线的斜率等于g，即重力加速度．
故答案为：（1）C；（2）过原点的倾斜直线；重力加速度g．
18．（4分）质量为m的汽车行驶在平直的公路上，在运动中汽车所受阻力恒定，
当汽车加速度为a、速度为v时发动机的功率为P1，汽车所受阻力为，
当汽车的功率为P2时，汽车行驶的最大速度为．
【解答】解：（1）发动机的功率为P1时有
P1=FV ①
汽车在水平方向上受的牵引力和阻力，
F﹣f=ma ②
有①②联立解得
f=
（2）当汽车的功率为P2时，当牵引力F'=f时，速度达到最大
f=P2V′
V′=
答：（1）汽车所受阻力为
（2）汽车行驶的最大速度为
三、综合题（共3小题，每小题8分，共计24分，要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数字计算的题要写出明确的数值和单位，只有最后结果的计零分）
19．（8分）在倾角为α的斜面上P点，以水平速度v0向斜面下方抛出一小球，落在O点，不计空气阻力（已知tanα=0.5）试求：
（1）小球从抛出到落在斜面上所用的时间．
（2）小球落在O点的速度．
【解答】解：（1）根据tanα=
而：tanα=0.5
则抛出至落到斜面需要时间为：t=．
（3）落到斜面上时，竖直分速度为：v y=gt=2v0tanα=v0，
落到斜面上速度的大小为：v=．
设速度方向与v0的夹角为θ，有：tanθ=．
所以：θ=45°
答：（1）从P到O小球运动的时间为．
（2）小球落在O的速度大小为，方向与初速度方向的夹角为45°．
20．（8分）宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h处释放，经时间t后落到月球表面（设月球半径为R）．据上述信息推断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速率为多少？
【解答】解：设月球表面处的重力加速度为g0，则h=g0t2
设飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为v，由牛顿第二定律得
mg0=m，
两式联立解得v=
答：飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速率为．
21．（8分）如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道在B点相接，导轨半径为R．一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，脱离弹簧后当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的8倍，之后向上运动完成半个圆周运动恰好到达C点．试求：
（1）弹簧开始时的弹性势能；
（2）物体从B点运动至C点克服阻力做的功；
（3）物体离开C点后落回水平面时，重力的瞬时功率是多大？
【解答】解：（1）设弹簧的弹性势能为Ep，物体经过B点时的速度为v B，轨道对物体的支持力为N，物体对轨道的压力为N′由题意知有：N′=8mg
由机械能守恒得：E p=mv B2
在B点，由牛顿第二定律得：N﹣mg=m
由牛顿第三定律得：N=N′
解得：E p=3.5mgR
（2）设物体克服阻力做功为W f，在C点速度为v C，
物体恰到达C点，重力提供向心力，有：mg=m
由动能定理得：﹣2mgR﹣W f=mv C2﹣mv B2，
解得：W f=mgR
（3）物体落到水平面上时的竖直分速度是：v y=2
重力的上升功率是：P=mgv y=2mg
答：（1）弹簧开始时的弹性势能为3.5mgR；
（2）物体从B点运动至C点克服阻力做的功为mgR；
（3）物体离开C点后落回水平面时，重力的瞬时功率是2mg．。