2019-2020学年辽宁省沈阳市物理高一(下)期末预测试题含解析

2019-2020学年辽宁省沈阳市物理高一(下)期末预测试题
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)两个完全相同的金属小球A 、B 带有等量的异种电荷，相隔较远的距离，两球之间的吸引力大小为F ，今用第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A 、B 两球接触后移开，这时两球之间作用力的大小是( )
A ．4F
B ．34F
C ．8F
D ．38
F 【答案】C
【解析】
【详解】
假设A 的带电量为Q ，B 的带电量为-Q ，两球之间的相互吸引力的大小是：
2
kQQ F r = 第三个不带电的金属小球C 与A 接触后，A 和C 的电量都为 2Q ，C 与B 接触时先中和再平分，则C 、B 分开后电量均为− 4
Q
，这时，A 、B 两球之间的相互作用力的大小： 2212
488Q Q kQQ F k F r r
⋅'=＝＝ A ．4
F ，与结论不相符，选项A 错误； B ．34
F ，与结论不相符，选项B 错误； C ．8
F ，与结论相符，选项C 正确； D ．38
F ，与结论不相符，选项D 错误； 故选C 。

2．如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是( )
A ．小球的机械能守恒
B ．斜劈的机械能守恒
C ．斜劈与小球组成的系统机械能守恒
D ．小球机械能的减小量大于斜劈动能的增大量
【答案】C
【解析】
【详解】
ABC.小球和斜劈组成的系统中，只有重力势能和动能相互转化，系统机械能守恒，故C 正确，AB 错误；
D.根据系统机械能守恒可知，小球机械能的减小量等于斜劈机械能增大量，即斜劈动能的增大量，故D 错误。

3．真空中有两个点电荷Q 1=+4.0⨯10-8C 和Q 2=-1.0⨯10-8C ，分别固定在x 坐标轴的x=0和x=6cm 的位置上，则x 轴上电场强度为零的位置是（ ）
A ．x=-6cm
B ．x=4cm
C ．x=8cm
D ．x=12cm
【答案】D
【解析】
【详解】
某点的电场强度是正电荷Q 1和负电荷Q 2在该处产生电场的叠加，根据点电荷的场强公式E=k 2Q r
，要使电场强度为零，那么正电荷Q 1和负电荷Q 2在该处产生的场强大小相等，方向相反。

不会在Q 1的左边，因为Q 1的电荷大于Q 2；也不会在Q 1、Q 2之间的连线上，因为它们电荷电性相反，在连线上的电场方向都是一样的，连线上的合场强不为零；只能在Q 2右边，设该位置据Q 2的距离是Lcm ，则有：k
()126Q L +=k 22
Q L ，解得L=6cm ，所以x 坐标轴上x=12cm 处的电场强度为零，故A 、B 、C 错误，D 正确。

4． (本题9分)关于曲线运动，以下说法正确的是（ ）
A ．曲线运动一定具有加速度
B ．曲线运动一定不是匀变速运动
C ．做曲线运动的物体所受合力可以为零
D ．做曲线运动的物体所受合力一定变化
【答案】A
【解析】
曲线运动的物体在某点的速度方向为该点的切线方向，所以曲线运动的物体速度方向时刻在变化，因此曲线运动是变速运动，加速度不为零，由牛顿第二定律知，合力不为零，A 正确C 错误；曲线运动可以是匀
变速运动，如平抛运动，只受重力作用，合力一定，为匀变速曲线运动，BD错误．
【点睛】本题关键要掌握曲线运动速度方向特点，以及质点做曲线运动的条件．要注意曲线运动一定是变速运动，但加速度可能恒定不变．
5．(本题9分)在物理学发展过程中，很多科学家做出了巨大的贡献，下列说法中符合史实的是（）A．伽利略通过观测、分析计算发现了行星的运动规律
B．开普勒利用他精湛的数学经过长期计算分析，最后终于发现了万有引力定律
C．卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量
D．牛顿运用万有引力定律预测并发现了海王星和冥王星
【答案】C
【解析】
试题分析：Ａ．第谷通过观测、分析计算发现了行星的运动规律，A错
Ｂ．牛顿最后终于发现了万有引力定律，B错
Ｃ．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量G而被称为测出地球质量第一人
Ｄ．青年学者戴维等运用万有引力定律预测并发现了海王星和冥王星，错误．故答案选择C
考点：物理学史
点评：本题考察了物理学史上比较重要的物理学家的生平主要贡献
6．(本题9分)如图所示，在平面直角坐标系中，a、b、c是等边三角形的三个顶点，三个顶点处分别放置三根互相平行的长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．对于顶点c处的通电直导线所受安培力的方向，下列说法中正确的是（）
A．沿y轴正方向
B．沿y轴负方向
C．沿x轴正方向
D．沿x轴负方向
【答案】B
【解析】
等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．
由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向水平向右．再由左手定则可得：安培力的方向是竖直向下，指向y轴负向．故B正确，ACD错误，故选B.
点睛：从题中可得这一规律：通电导线的电流方向相同时，则两导线相互吸引；当通电导线的电流方向相
反时，则两导线相互排斥．该题也可以先由同向电流相互吸引分别求出a对c的作用力与b对c的作用力，然后求和．
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，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N
的运动过程中（）
A．由开普勒行星运动定律可知，从P到Q阶段，速率逐渐变小
T
B．由开普勒行星运动定律可知，从P到M所用的时间等于0
4
C．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功
D．从Q到N阶段，机械能守恒
【答案】ACD
【解析】
【详解】
从P到Q阶段，万有引力做负功，速率减小，故A正确．海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以P到M所用的时间小于T0/4，故B错误．根据万有引力方向与速度方向的关系知，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，故C正确．从Q到N的过程中，由于只有万有引力做功，机械能守恒，故D正确．故选ACD．
【点睛】
解决本题的关键知道近日点的速度比较大，远日点的速度比较小，从P到Q和Q到P的运动是对称的，但是P到M和M到Q不是对称的．
8．假想这样一个情景：一辆超级小车沿地球赤道行驶，将地球看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径，小车重量G=mg，用F N表示地面对它的支持力，小车（）
A．速度越大，F N越小
B．G和F N是一对作用力和反作用力
C．速度足够大，驾驶员将处于超重状态
D．若速度达到7.9km/s，它将离开地面，绕地球运动，成为一颗人造地球卫星（忽略空气阻力）
【答案】AD
【解析】【详解】
A、对超级小车，根据牛顿第二定律：mg-F N=m
2
v
R
，地面对它的支持力F N=mg-m
2
v
R
，速度越大，F N越小，
故A正确。

B、G和F N是不同性质的两种力，它们不是一对作用力和反作用力，故B错误。

C、由支持力F N=mg-m
2
v
R
知，F N<mg，则驾驶员对座椅的压力也小于重力，驾驶员处于失重状态，故C
错误。

D、若速度达到第一宇宙速度v=7.9km/s，它将离开地面，绕地球运动，成为一颗人造地球卫星（忽略空气阻力），故D正确。

9．下列关于匀强电场中场强和电势差关系的说法错误
．．的是()
A．任意两点的电势差，等于场强与这两点沿电场方向距离的乘积
B．沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等
C．在相同距离上，场强大的两点间电势差也必定大
D．电势降低的方向，必定是电场强度的方向
【答案】CD
【解析】
【详解】
A．匀强电场中任意两点的电势差等于场强和这两点沿电场方向距离的乘积，故A项正确。

B．据U Ed
=可得，匀强电场中沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等。

故B项正确。

C．两点间距离相同，若与电场方向夹角不同，则在相同距离上，场强大的两点间电势差未必大。

故C项错误。

D．电场强度的方向是电势降低最快的方向，故D项错误。

10．(本题9分)如图所示，A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道,除去底部一小圆弧，A图中的轨道是一段斜面，其高度小于h；B图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道,其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；C图中的轨道是一段斜面，高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h。

如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是( )
A．B．
C ．
D ．
【答案】BC
【解析】
【详解】
A 、小球离开轨道后做斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，运动到最高点时在水平方向上有速度，即在最高点的速度不为零，根据机械能守恒定律得，2102mgh mgh mv '+=+，则h′＜h ；故A 错误.
B 、小球离开轨道做竖直上抛运动，运动到最高点速度为零，根据机械能守恒定律得，mgh+1=mgh′+1．则h′=h ；故B 正确.
C 、小球到达右侧斜面上最高点时的速度为零，根据机械能守恒定律得，mgh+1=mgh′+1．则h′=h ；故C 正确.
D 、小球在内轨道运动，通过最高点最小的速度为v gr =
，故在最高点的速度不为零，根据机械能守恒定律得2102
mgh mgh mv '+=+，则h′＜h ；即不能过最高点；故D 错误. 11．如图所示，A 、B 为绕地球做匀速圆周运动的两颗人造地球卫星，两卫星运动是在同一平面内且绕行方向相同，某时刻A 、B 相距最近。

若A 、B 两卫星的运行轨道半径之比:1:4A B R R =，A 、B 两卫星的周期分别为T A 、T B ，不计两卫星间的引力作用，则下列说法正确的是（ ）
A ．A 、
B 两卫星的周期之比:1:8A B T T =
B ．A 卫星可以通过减小速度的方法实现和B 卫星对接
C ．A 、B 两卫星再过127
A T 相距最近 D ．
B 运动一周的过程中，A 、B 共线了14次
【答案】AD
【解析】
【详解】
A ．两卫星都由万有引力提供向心力，有
222()Mm G m r r T
π=
可得 32r T GM
π= 由轨道半径之比:1:4A B R R =，可得周期之比为:1:8A B T T =，故A 正确；
B ．若A 卫星在低轨道减速，出现万有引力大于向心力要做近心运动，A 会离B 越来越远而不能成功对接，正确的做法是A 卫星加速从而离心可以和B 对接，故B 错误；
C ．两卫星从最近到最近满足转的快的A 比B 多转一圈，有
1A B
t t T T -= 结合8B A T T =可解得所用时间为
87
A t T = 故C 错误；
D ．B 转动一周时间为B t T =，设两卫星从最近到最近出现n 次，有
A B
t t n T T -= 解得
7n =
而每出现一次最近之前出现两卫星在地球两侧相距最远的情况，而最近和最远都属于两卫星共线，则一共出现214n =次，故D 正确。

故选AD 。

12．如图所示为研究决定平行板电容器电容大小因素的实验装置．两块相互靠近的等大正对的平行金属板M 、N 组成电容器，板N 固定在绝缘座上并与静电计中心杆相接，板M 和静电计的金属壳都接地，板M 上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M 的位置．在两板相距一定距离时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度．在整个实验过程中，保持电容器所带电荷量不变，对此实验过程的描述正确的是（ ）
A ．只将板M 从图示位置稍向左平移，静电计指针张角变大
B ．只将板M 从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移，静电计指针张角变大
C ．只将板M 从图示位置稍向上平移，静电计指针张角减小
D ．只在M 、N 之间插入云母板，静电计指针张角变大
【答案】AB
【解析】
试题分析：A 、只将板M 从图示位置稍向左平移，d 增大，根据C=知，电容减小，根据U=知电势差增大，则静电计指针张角变大，故A 正确．B 、只将板M 从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移，正对面积S 变小，根据C=知，电容减小，根据U=知电势差增大，则静电计指针张角变大，故B
正确．C 、只将板M 从图示位置稍向上平移，正对面积S 变小，根据C=
知，电容减小，根据U=知电势差增大，则静电计指针张角变大．故C 错误．D 、只在M 、N 之间插入云母板，介电常数变大，根据C=知，电容增大，根据U=知电势差减小，则静电计指针张角变小．故D 错误．故选AB ． 考点：电容器的动态分析．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13． (本题9分)为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：
A ．第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M 的滑块通过细绳与质量为m 的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动，如图甲所示．
B ．第二步保持木板的倾角不变，将打点计时器安装在木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，如图乙所示．打出的纸带如图丙所示：
试回答下列问题：
（1）已知O 、A 、B 、C 、D 、E 、F 相邻计数点的时间间隔为Δt ，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A 点时滑块速度A v =_______，打点计时器打B 点时滑块速度B v =____________．
（2）已知重锤质量m ，当地的重力加速度g ，要测出某一过程合外力对滑块做的功，还必须测出这一过程滑块________________（写出物理量名称及符号），合外力对滑块做功的表达式W 合=____________．
（3）测出滑块运动OA 段、OB 段、OC 段、OD 段、OE 段合外力对滑块所做的功以及A B C D E v v v v v 、、、、．以
v 2为纵轴，以W 为横轴建立坐标系，描点作出v 2–W 图象，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为k ，则滑块质量M=____________．
【答案】（1）
22x t ∆， 312x x t -∆ （2）下滑的位移x ， mgx （3）2k
【解析】
【分析】
(1) 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B 点的速度；
(2) 根据平衡列出第一步实验中平衡的表达式，从而得出在第二步中滑块的合力，结合功的公式求出合力功，从而确定需要测量的物理量；
(3) 根据动能定理得出v 2-W 的表达式，结合图线的斜率求出滑块的质量．
【详解】
(1)点的瞬时速度等于OB 段的平均速度，则 22A x v t =∆ B 点的瞬时速度等于AC 段的平均速度，则
312B x x v t
-=∆； (2) 在第一步实验中，有：Mgsinθ=f+mg ，在第二步实验中，滑块的合力为F 合=Mgsinθ-f=mg ，则合力做功W 合=F 合x=mgx ，由此可知，要测滑块的位移x ；
(3) 根据动能定理有：212W Mv =
，则22W v M
=，可知图线的斜率2k M =，则滑块质量2M k =． 【点睛】
本题主要考查了打点计时器中求瞬时速度的方法，能根据做功公式求出W 与v 2的关系式，根据图象的斜率求解质量．
14．某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a 与质量m 的关系．所用交变电流的频率为50Hz ．
(1)把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目的是为了______________________．
(1)图乙是他某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据在图中已标注．则纸带的___________(填“左”或“右”)端与小车相连，小车的加速度是___________m/s 1．
(3)保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m ，分别测得不同质量时小车加速度a 的数据如表所示．请在图丙的坐标纸中作出a-1m 图像______．根据a-1m
图像可以得到的实验结论是______________________．
【答案】平衡阻力左0.51 图像见解析；在拉力不变时，小车的加速度与质量成反比【解析】
【详解】
第一空.探究小车的加速度a与质量m的关系实验，由于导轨阻力的存在，实验之前要平衡阻力；
第二空.由于小车做加速运动，则纸带打出的点迹越来越稀，故左端是跟小车相连的；
第三空.由运动学公式求加速度，
2
22 22
()
7.217.72 6.19 6.7010
()
m/s0.51m/s
20.1
x
a
T
-
+--⨯
===
⨯
V
；
第四空.根据表格中数据先描点，再画图象如图所示；
第五空.从图象可以看出
1
a
m
-图象是一条过原点的直线，由此得出：在拉力不变时，小车的加速度与质量
成反比．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．(本题9分)如图所示，在绝缘水平面上相距为L的A、B两点分别固定着等量正点电荷.O为AB连线的中点，C、D是AB连线上两点，其中AC=CO=OD=DB=L.一质量为m电量为+q的小滑块（可视为质点）以初动能E从C点出发，沿直线AB向D运动，滑块第一次经过O点时的动能为kE（k＞1），到达D点时动能恰好为零，小滑块最终停在O点，（已知重力加速度为g）求：
（1）小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ.
（2）OD两点间的电势差U OD.
（3）小滑块运动的总路程x.
【答案】（1）（2）
【解析】
解：（1）由于C点与D点等势，滑块从C到D的过程中，电场力不做功，则小滑块第一次由C到D，由动能定理有：
﹣μmg•=0﹣E0
求得，小滑块与水平面间动摩擦因数为μ=；
（2）由C第一次到O时，由动能定理得
﹣μmg+qU CO=nE0﹣E0，
解得，U CO=
（3）由C开始到最后停在O点，有：qU CO﹣μmgS=0﹣E0
由以上二式得：S=
故小滑块运动的总距离为：S=
答：
（1）小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ为；
（2）C、O两点间的电势差U CO为．
（3）小滑块运动的总路程S为．
【点评】电场中的动能定理的应用要注意电场力做功和路径无关，只和初末两点的电势差有关，故很容易可求得电场力的功．
16．(本题9分)如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103kg的汽车，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v－t图象如图乙所示(在t＝15s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小．
(1)求汽车在AB 路段上运动时所受的阻力F f1；
(2)求汽车刚好到达B 点时的加速度a ；
(3)求BC 路段的长度．
【答案】 (1)2000N ，方向与运动方向相反；（2）21/a m s = ，方向与运动方向相反；（3）68.75m ；
【解析】
【分析】
【详解】
（1）汽车在AB 路段时，有
11F f =
11P F v =
11
P f v = 3
12010200010
f N ⨯== 方向与运动方向相反
（2）t=15s 时汽车处于平衡态，有22F f =
22
P f v = 3
2201040005
f N ⨯== t=5s 时汽车开始减速运动，有
21f F ma -=
21/a m s =
方向与运动方向相反
（3）
222211122
Pt f s mv mv -=
- 3323211201010400021052101022s ⨯⨯-=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯ 68.75s m =
点评：抓住汽车保持功率不变这一条件，利用瞬时功率表达式求解牵引力，同时注意隐含条件汽车匀速运动时牵引力等于阻力；对于变力做功，汽车非匀变速运动的情况，只能从能量的角度求解
17． (本题9分)质量为2kg 的滑块以04m/s v =的初速度从倾角为30°的斜面底端向上滑行,上滑的最大距离为1m L =,则滑块回到原出发点的动能是多少?(g 取102m/s )
【答案】4J k E =
【解析】
【分析】
【详解】
设滑块沿斜面向上滑行过程中克服摩擦力做功为W ,滑块在上滑过程中,根据动能定理,有:
201sin 3002
mgL W mv -︒-=- 滑块上滑和下滑过程中克服摩擦力做功相等,滑块在下滑过程中,
有:sin 30k mgL W E ︒-=
解得: 4J k E =.。