2019-2020学年山东省聊城市物理高一(下)期末质量检测模拟试题含解析

2019-2020学年山东省聊城市物理高一(下)期末质量检测模拟试题
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．(本题9分)如图所示，实线表示某电场的电场线，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为a M、a N，速度大小分别为v M、v N，电势能分别为E pM、E pN．下列判断正确的是（）
A．a M＜a N B．v M＜v N C．φM＜φN D．E PN＜E PM
【答案】A
【解析】
【详解】
A.根据电场线疏密可知，E M＜E N，根据F=Eq和牛顿第二定律可知，a M＜a N；故A正确；
B.根据带负电粒子受力情况可知，电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线方向斜向左上方，若粒子从M到N 过程，电场力做负功，动能减小，电势能增加，故带电粒子通过M点时的速度比通过N点时的速度大，即v M＞v N，故B错误；
C.又沿着电场线方向，电势逐渐降低，故φM＞φN；故C错误；
D. 若粒子从M到N过程，电场力做负功，电势能增加，则在M点具有的电势能比在N点具有的电势能小，即E PM＜E PN；故D错误；
2．如图所示，在一直立的光滑管内放置一轻质弹簧，管口上方O点与弹簧上端初始位置A的距离为h，一小球从O点由静止下落，压缩弹簧至最低点D，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，小球自O 点下落到最低点D的过程中，下列说法正确的是（）
A．小球与弹簧组成的系统机械能守恒
B．小球的最大速度与h无关
C．小球达到最大速度的位置随h的变化而变化
D．弹簧的最大弹性势能与h成正比
【答案】A
【解析】A 、小球在运动的过程中只有重力和弹簧的弹力做功，小球与弹簧组成的系统机械能守恒，故A 正确；
B 、设小球刚运动到A 点时的速度为v ，则有212mgh mv =， 2v gh =，小球接触弹簧后先做加速运动，当弹簧的弹力与重力大小相等时，弹簧压缩量为x ，此时小球的速度最大，则有mg kx =， mg x k =，该过程中机械能守恒，由功能关系可得： 222111222m mgx kx mv mv -=-，得： 22m mg v gh k
=-，可知小球的最大速度与h 有关，故B 错误；
C 、当弹簧的弹力与重力大小相等时，即弹簧压缩量为mg k
时小球的速度最大，与h 无关，故C 错误； D 、选取小球的平衡位置处为重力势能的0点，当小球运动到最低点D 时，弹性势能最大，动能为0，则弹簧的弹性势能等于取小球的平衡位置处小球与弹簧组成的系统的机械能，根据机械能守恒定律得，弹簧的最大弹性势能为：
22221122Pm m m g E mv kx mgh k
=+=+，可知弹簧的最大弹性势能与h 是线性关系，但不是成正比，故D 错误。

点睛：本题既要根据受力情况判断小球的运动情况，又要运用机械能守恒分析小球的速度和弹簧的弹性势能，综合性较强。

3．质量为m 的物体用轻绳AB 悬挂于天花板上。

用水平向左的力F 缓慢拉动绳的中点O ，如图所示。

用F T 表示绳OA 段拉力的大小，g 为重力加速度，在O 点向左移动的过程中
A ．F 逐渐变大，F T 逐渐变小，F T ≤mg
B ．F 逐渐变小，F T 逐渐变大，F T ≥mg
C ．F 逐渐变小，F T 逐渐变小，F T ≤mg
D ．F 逐渐变大，F T 逐渐变大，F T ≥mg
【答案】D
【解析】
【详解】
以结点O 为研究对象，受力分析如图所示：
由题意知点O 缓慢移动，即在移动过程中始终处于平衡状态，则可知：
绳OB 的张力T B =mg 根据平衡条件可知：Tcosθ－T B =0，Tsinθ－F=0
由此两式可得：F=T B tanθ=mgtanθ解得：T=
在结点为O 被缓慢拉动过程中，夹角θ增大，由三角函数可知：F 和T 均变大．
A. F 逐渐变大，F T 逐渐变小，F T ≤mg 与分析不符，故A 错误；
B. F 逐渐变小，F T 逐渐变大，F T ≥mg 与分析不符，故B 错误；
C. F 逐渐变小，F T 逐渐变小，F T ≤mg 与分析不符，故C 错误；
D ．F 逐渐变大，F T 逐渐变大，F T ≥mg 与分析相符，故D 正确。

4． (本题9分)物体以60J 动能，从A 点出发竖直向上抛出，在它上升到某一高度时，其动能损失50J ，机械能损失10J ，设空气阻力大小恒定，则落回A 点时的动能为（ ）
A ．20J
B ．36J
C ．40J
D ．48J 【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
物体上升到某一高度时，重力、阻力均做负功，所以根据功能关系有：k W E =∆合①，阻力做功对应着机械能的变化，则有：f W E =∆②，将50k E J ∆=-，10E J ∆=-，代入①②可得，50W J =-合，10f W J =-，可得5f W W 合=；当物体从抛出到上升到最高点的过程中，物体的动能减小了60J ，由动能定理可得，合力做的功60W J =-合上，所以有阻力做功为12f W J =-上，由功能关系知，机械能损失了12J ，由于空气阻力大小恒定，所以下落过程机械能也损失了12J ，则物体落回A 点时的动能为
6021236k E J J J =-⨯=，故ACD 错误，B 正确．故选B ．
【点睛】
物体竖直上抛的过程中，由于阻力使得物体的机械能有损失．利用功能原理和动能定理分析空气阻力与合力的关系，再分析物体上升最高点时机械能的损失，得到下落过程机械能的损失，即可求出物体回到A 点时的动能．
5． (本题9分)关于运动和力，下列说法中不正确的是（ ）
A．做曲线运动的物体，所受的合力可以为恒力
B．物体运动的速率不变，所受的合力一定为0
C．物体所受合力方向与运动方向相反，该物体一定做直线运动
D．物体做匀速圆周运动时，所受的合力一定指向圆心
【答案】B
【解析】
【分析】
曲线运动的条件，合外力与速度不一条直线上，速度方向时刻变化，故曲线运动时变速运动．在恒力作用下，物体可以做曲线运动。

【详解】
A项：在恒力作用下，物体可以做曲线运动，如平抛运动，故A正确；
B项：物体运动的速率不变，合力不一定为零，如匀速圆周运动，合外力提供向心力，不为零，故B错误；C项：曲线运动的条件，合外力与速度不一条直线上，当物体所受合力方向与运动方向相反时，一定做直线运动，故C正确；
D项：物体做匀速圆周运动时，所受的合力一定指向圆心，提供向心力，故D正确。

本题选错误的，故选：B。

【点睛】
掌握曲线运动的条件，合外力与速度不一条直线上，知道曲线运动合外力一定不为零，但可以是恒力，速度方向时刻变化，一定是变速运动。

6．(本题9分)如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定：( )
A．等于拉力所做的功；
B．小于拉力所做的功；
C．等于克服摩擦力所做的功；
D．大于克服摩擦力所做的功；
【答案】B
【解析】
【分析】
受力分析，找到能影响动能变化的是那几个物理量，然后观测这几个物理量的变化即可．
【详解】
木箱受力如图所示：
木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正功，摩擦力做负功， 根据动能定理可知即：21
02
F f W W mv -=
- ，所以动能小于拉力做的功，故B 正确；无法比较动能与摩擦力做功的大小，ACD 错误．
故选B
【点睛】
正确受力分析，知道木箱在运动过程中有那几个力做功且分别做什么功，然后利用动能定理求解末动能的大小．
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． (本题9分)如图所示,长为L 的细绳的一端固定于O 点,另一端系一个小球,在O 点的正下方L/2钉一个光滑的钉子A,小球开始时θ=60°的位置摆下.则细绳碰到钉子前后，下列说法正确的是（ ）
A ．绳对小球的拉力之比为2：3
B ．小球所受合外力之比为1：2
C ．小球做圆周运动的线速度之比为2：3
D ．小球做圆周运动的角速度之比为1：2
【答案】ABD
【解析】
【详解】 A ．在最低点由牛顿第二定律得T−mg ＝m 2v r ，则拉力为T ＝mg+m 2
v r
，和钉子接触前绳子拉力为T 1＝mg+m gl l ＝2mg ，接触钉子后半径变为原来的一半，绳子对小球的拉力T′＝mg+m 12
gl l ＝3mg ，所以接触钉子前后绳子的拉力之比为2：3，故A 正确；
B ．线速度大小不变，半径变为原来的一半，向心力（合力）增大为原来的2倍，故B 正确；
C．小球由初始位置到最低点的过程中，由动能定理得：mgl（1-cos60°）=1
2
mv2，则到达最低点的速度为
v gl
=，和钉子接触瞬间速度不突变，故C错误；
D．根据ω＝v
r
知，线速度不变，半径变为原来的一半，故角速度变为原来的两倍，所以角速度之比为1：
2，故D正确；
8．(本题9分)图为测定运动员体能的装置，轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮（不计滑轮的质量与摩擦），下悬质量为m的物体。

设人的重心相对地面不动，人用力向后蹬传送带，使水平传送带以速率v逆时针转动。

则（）
A．人对重物做功，功率为mgv
B．人对传送带的摩擦力大小等于mg，方向水平向左
C．在时间t内人对传送带做功消耗的能量为mgvt
D．若使传送带的速度增大，人对传送带做功的功率不变
【答案】BC
【解析】
【详解】
A.由题知，重物没有位移，所以人对重物没有做功，功率为0，故A错误。

B.根据人的重心不动知人处于平衡状态，人所受的摩擦力与拉力平衡，传送带对人的摩擦力方向向右，拉力等于物体的重力mg，所以人对传送带的摩擦力大小也等于mg，方向水平向左，故B正确。

C.在时间t内人对传送带做功消耗的能量等于人对传送带做的功，人的重心不动，绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡，而拉力又等于mg。

根据W Fvt
=，所以人对传送带做功为mgvt，故C正确。

D.由于恒力做功，根据功率P Fv
=知：若增大传送带的速度，人对传送带做功的功率增大，故D错误。

9．(本题9分)如图四幅图为生活中与向心力知识相关的情景，有关说法正确的是（）
A．图甲为火车转弯的轨道，内低外高以防止脱轨
B．图乙为小车过拱桥的情景，此过程小车处于失重
C ．图丙为“旋转秋千”，人与座椅整体受到重力、绳子拉力和向心力
D ．图丁为汽车在凹凸不平的地面上行驶，应快速通过此路面
【答案】AB
【解析】
【详解】
A.火车轨道弯道处设计成外高内低，让火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力，防止脱轨.故选项A 符合题意.
B ．汽车过拱形桥时，受到的重力和支持力的合力提供向心力，加速度向下，处于失重状态.故选项B 符合题意.
C.向心力属于效果力，不是性质力，由其他力提供.故选项C 不符合题意.
D.汽车在凹凸不平的地面上行驶时，速度越大，对地面的压力越大，根据牛顿第三定律可知，地面对轮胎的支持力越大，易爆胎.故选项D 不符合题意.
10．2018年12月8日凌晨2点24分，中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞，把“嫦娥四号”探测器送入地月转移轨道，“嫦娥四号”经过地月转移轨道的P 点时实施一次近月调控后进入环月圆形轨道I ，再经过系列调控使之进入准备“落月”的椭圆轨道Ⅱ，于2019年1月3日上午10点26分，最终实现人类首次月球背面软着陆。

若绕月运行时只考虑月球引力作用，下列关于“嫦娥四号”的说法正确的是
A ．沿轨道I 运行至P 点的加速度小于沿轨道Ⅱ运行至P 点的加速度
B ．沿轨道I 运行至P 点的加速度等于沿轨道Ⅱ运行至P 点的加速度
C ．经过地月转移轨道的P 点时必须进行加速后才能进入环月圆形轨道I
D ．经过地月转移轨道的P 点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道I
【答案】BD
【解析】
【详解】
AB ．探测器的加速度满足
2
GMm ma r ，沿轨道I 运行至P 点的加速度等于沿轨道Ⅱ运行至P 点的加速度，A 错误B 正确
CD ．地月转移轨道曲率半径比环月圆形轨道I 半径大，所以应减速近心，C 错误D 正确
11．如图所示，一个长为L ，质量为M 的木板，静止在光滑水平面上，一个质量为m 的物块(可视为质点)，以水平初速度v 0，从木板的左端滑向另一端，设物块与木板间的动摩擦因数为μ，当物块与木板相对静止
时，物块仍在长木板上，物块相对木板的位移为d，木板相对地面的位移为s.则在此过程中
A．摩擦力对物块做功为-μmg(s+d)
B．摩擦力对木板做功为μmgs
C．木板动能的增量为μmgd
D．由于摩擦而产生的热量为μmgs
【答案】AB
【解析】
【详解】
A.物块相对于地面运动的位移为x1=s+d，则摩擦力对物块做功为W f=-fx1=-μmg(s+d），故A正确；
B.木板受到的摩擦力方向与运动方向相同，做正功，则摩擦力对木板做功为W=μmgs，故B正确；
C.对木板，根据动能定理可知，木板动能的增量等于摩擦力对木板做的功，即为μmgs，故C错误；
D.系统由于摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对位移，即为μmgd，故D错误.
12．(本题9分)如图右所示，物体A、B用细绳连接后跨过滑轮，A静止在倾角为30°的斜面上，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由30°增大到45°，系统仍能保持静止．则斜面倾角增大后与增大前相比，下列说法正确的是（）
A．绳子对物体A的拉力将增大
B．物体A对斜面的压力将减小
C．物体A受到的静摩擦力增大
D．物体A受到的合力将增大
【答案】BC
【解析】
设A的质量为M，B的质量为m．对物体B受力分析，受重力mg和拉力T，由二力平衡得到：T=mg，则知细绳对A的拉力不变，故A错误．对物体A受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦力，如图所示：
因不知道n Mgsi θ与T=mg 的大小关系，故静摩擦力可能向上，可能为零，也可能向下，则静摩擦力的大小变化情况无法判断，故C 错误；根据平衡条件得：0N Mgcos θ-=，解得N Mgcos θ=，当θ不断变大时，斜面对A 的支持力N 不断减小，则斜面对A 的压力减小．故B 正确，物体A 保持静止，合力为零，不变，故D 错误；选B ．
【点睛】先对物体B 受力分析，受重力和支持力，由二力平衡得到拉力等于物体B 的重力；再对物体A 受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦力，根据平衡条件列式分析．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。

打点计时器的工作频率为50 Hz 。

（1）关于橡皮筋做功，两位同学提出了不同的说法，你认为正确的是______；
A ．橡皮筋对小车做功的大小可以直接测量
B ．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
C ．橡皮筋在小车运动的全程中始终做功
D ．把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍
（2）根据多次测量数据，甲同学作出了功和速度的关系图线，即W-v 图；乙同学作出了功与速度平方的关系图线，即2W v -图，如图所示。

由图线两同学均得出“功与速度的平方一定成正比”的结论。

关于甲、乙两位同学的分析，你的评价是（________）
A ．甲的分析不正确，乙的分析正确
B ．甲的分析正确，乙的分析不正确
C ．甲和乙的分析都正确
D ．甲和乙的分析都不正确
【答案】B A
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]AB ．实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有整数倍数关系，故A 错误，B 正确；
C ．当橡皮筋恢复原长后，橡皮筋对小车不再做功，故C 错误；
D ．橡皮筋的拉力是一个变力，我们无法用W Fx =进行计算，若橡皮筋伸长量变为原来的2倍，则橡皮筋做功也增加不是原来的2倍，故D 错误；
故选B ；
（2）[2] 根据甲图，得到
n W av =
式子中a 为常系数，n 为指数；当1n =时，图线为直线；当1n <时，图线向下弯曲；当1n >时，图线向上弯曲；甲图图线向上弯曲，故表达式n W av =中n 为大于1的任意数值，而根据乙图中可知W 与2v 成正比，故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

14．如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

(1)图中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。

实验时，先让入射球m 1多次从斜轨上S 位置静止释放，找到其平均落地点的位置P ，测量平抛射程OP ，然后把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分，再将入射球m 1从斜轨上S 位置静止释放，与小球m 2相碰，并多次重复，分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、N.接下来要完成的必要步骤是______(填选项前的符号)
A ．用天平测量两个小球的质量m 1、m 2
B ．测量小球m 1开始释放高度h
C ．测量抛出点距地面的高度H
D ．测量平抛射程OM 、ON
(2)经测定，m 1=45.0g ，m 2=7.5g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如图所示.碰撞前后m 1的动量分别
为p 1与，碰撞结束时m2的动量为实验结果说明，碰撞前后总动量的比值_________。

(保
留两位小数)
(3)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大.请你用纸带中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为_____cm.(保留两位小数)
【答案】AD 1.01 76.80
【解析】
【详解】
（1）[1]根据动量守恒定律，有
小球碰前碰后从同一高度做平抛运动，即平抛运动时间相等，根据平抛运动特点有
x1表示碰前小球平抛运动水平位移，x1'、x2分别表示碰后两小球的位移。

整理知要验证动量守恒定律，需要验证的关系式为
故实验还需完成的必要步骤是：AD
（2）[2]碰撞前后总动量的比值
（3）[3]小球发生弹性碰撞时，被碰小球平抛射程最大，有
代入OP，得
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．我国预计于2022年建成自己的空间站。

假设未来我国空间站绕地球做匀速圆周运动时离地面的高度
为同步卫星离地面高度的1
8
，已知同步卫星到地面的距离为地球半径的6倍，地球的半径为R，地球表面
的重力加速度为g。

求：空间站做匀速圆周运动的线速度大小。

【答案】空间站的线速度为47gR v = 【解析】 【详解】 设地球的质量为M ，空间站的质量为m ，当空间站在地球表面上时，重力与万有引力相等，则有：2GMm mg R
= 由题意可知空间站的轨道半径为：1
7684
r R R R =+⨯= 空间站绕地球运行时，万有引力提供向心力，则有：2
2GMm v m r r
= 联立以上各式可得空间站的线速度为：47
gR v = 16． (本题9分)如图所示，静止在光滑水平桌面上、带有14
光滑圆弧槽的滑块 ABCDE ，质量为2m ，圆弧槽在竖直平面内且半径为R ，圆弧槽的下端C 切线水平．现有一个质量为m 的小球，从圆弧槽的顶端B 由静止滑下．已知CD 高为2
R ，重力加速度为g ．求：
（1）当小球从槽口C 滑出时，小球和滑块的速度v 1、v 2的大小。

（2）当小球落到桌面上时，小球和滑块右侧CD 之间的距离d 。

【答案】（1）123gR v =
，23gR v = （2）3d R = 【解析】
【详解】
（1）因小球和滑块在水平方向上动量守恒，所以 1220mv mv -=
再对小球和滑块组成的系统由机械能守恒定律得
221211222
mgR mv mv =+⨯ 得123gR v =
23gR v = （2）设从小球滑出圆弧槽到落到桌面所用时间为t ，则
21122
R gt = 得()12d v v t =+
3d R =
17． (本题9分)如图所示，木块A 质量A m =2kg ，木板B 质量B m =5kg ，质量为C m =3kg 的小木块C （可看成质点）置于木板B 的最右端，水平地面光滑，B 、C 间动摩擦因数μ为0.25。

开始时B 、C 均静止，现使A 以0v =9m/s 的初速度向右运动，与B 碰撞后以1m/s 速度弹回。

已知A 与B 的碰撞时间极短，此后的运动过程中C 始终未从B 上脱落。

G 取10m/2s ,求：
（1）A 、B 碰后瞬间B 木板的速率；
（2）此后的运动过程中木块C 的最大速率；
（3）木板B 的最小长度。

【答案】（1）4m/s(2)2.5m/s(3)2m
【解析】
【详解】
A 与
B 碰后瞬间,
C 的运动状态未变,B 速度最大.以A 、B 组成的系统为研究对象,碰撞过程系统动量守恒,以A 的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:
A 0A A
B B 0m v m v m v +=-+，
,代入数据得:
B =4m/s v
（2）A 、B 碰撞后,B 与C 相互作用使B 减速、C 加速,因为B 板足够长,
所以B 和C 能达到相同速度,二者共速后,C 速度最大,
以B 、C 组成的系统为研究对象,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:
()B B B C 0m v m m v +=+,
代入数据得:
5m/s 2
v =. （3）B 和C 共速过程中，损失的机械能全部转化为内能，就等于摩擦力乘以相对位移:
()22C B B B C 1122
m gl m v m m v μ=-+ 代入数据得:
2m l =。