2015昌平高一(下)期末物理

2015昌平高一（下）期末
物理
一．单项选择题．本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答的得0分．
1．（3分）下列物理量中属于矢量的是（）
A．动能 B．线速度C．功D．功率
2．（3分）物体做曲线运动的条件是（）
A．受到的合外力必须是恒力
B．受到的合外力必须是变力
C．合外力方向与速度方向在一条直线上
D．合外力方向与速度方向不在一条直线上
3．（3分）在下列几种运动中，遵守机械能守恒定律的运动是（）
A．汽车以恒定速率通过拱形桥 B．雨点匀速下落
C．物体沿光滑斜面下滑D．汽车刹车的运动
4．（3分）牛顿在前人研究的基础上总结出万有引力定律F=G，100多年以后，英国物理学家卡文迪许在实验室里测出了引力常量G 的数值．在国际单位制中G的单位是（）
A．N•m2/kg2B．N•kg2/m2
C．kg2/（N•m2）D．G是常量没有单位
5．（3分）人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，离地面越远的卫星（）
A．向心加速度越大B．线速度越大
C．角速度越大D．周期越大
6．（3分）如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度为ω，盘面上有一质量为m的物块随圆盘一起做匀速圆周运动，物块到转轴的距离为r，下列说法正确的是（）
A．物块只受到重力和支持力作用
B．圆盘对物块的静摩擦力提供其向心力
C．物块的线速度大小为ω2r
D．物块的向心加速度大小为ωr
7．（3分）一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐增大．图中分别画出了汽车转弯时受到的
合力F的四种方向，可能正确的是（）
A．B．C．D．
8．（3分）如图所示，甲、乙、丙三个光滑斜面，它们的高度相同、倾角不同，θ1＜θ2＜θ3．现让完全相同的物块沿斜面由静止从顶端运动到底端．关于物块沿不同斜面运动时重力做功W和重力做功的平均功率P，下列说法正确的是（）
A．W甲＜W乙＜W丙B．W甲＞W乙＞W丙C．W甲=W乙=W丙D．P甲=P乙=P丙
9．（3分）某物理实验小组采用如图所示的装置研究平抛运动．每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．某同学设想小球先后三次做平抛，将水平挡板依次放在1、2、3的位置，且l与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x l、x2、x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是（）
A．x2﹣x l=x3﹣x2B．x2﹣x l＜x3﹣x2 C．x2﹣x l＞x3﹣x2 D．无法判断
10．（3分）如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计．在外力的作用下使物块在水平桌面上沿x轴运动．以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，当弹簧的伸长量为x1时，弹力大小为F=kx1（x1为弹簧形变量，k为常量），借助F﹣x图象可以确定弹力做功的规律．物块沿x轴从O点运动到位置x1的过程中，弹力做功的表达式为（）
A．﹣kx12B．kx12C．﹣kx12D．kx12
二．不定项选择题．本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，可能有一个或多个选项符合题意，全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分．
11．（3分）下列关于曲线运动的描述中，正确的是（）
A．曲线运动可以是匀速运动B．曲线运动一定是变速运动
C．曲线运动可以是匀变速运动 D．曲线运动的加速度可能为零
12．（3分）改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变．在下列哪几种情形，汽车的动能增大为原来的4倍？（）
A．质量不变，速度增大到原来的2倍
B．质量不变，速度增大到原来的4倍
C．速度不变，质量增大到原来的2倍
D．速度不变，质量增大到原来的4倍
13．（3分）在同一高处有两个小球同时开始运动，一个水平抛出，另一个自由落下，不计空气阻力．在它们运动过程中的每一时刻，有（）
A．加速度相同
B．加速度不同
C．距抛出点竖直方向的高度相同
D．距抛出点竖直方向的高度不同
14．（3分）经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间，它们绕太阳沿椭圆轨道运行，其轨道参数如下表（AU是天文学中的长度单位，大约是地球到太阳的平均距离）．“神舟星”和“杨利伟星”绕太阳运行的周期分别为T1和T2，它们在近日点的加速度分别为a1和a2．则下列说法正确的是（）远日点近日点
神舟星 3.575AU 2.794AU
杨利伟星 2.197AU 1.649AU
A．T1＜T2B．T1＞T2C．a1＜a2D．a1＞a2
15．（3分）一个质量为m的物体，在距地面h高处由静止竖直下落到地面，已知小球下落过程中所受阻力的大小为
mg，其中g为重力加速度．则在小球下落到地面的过程中，下列说法正确的是（）
A．小球重力势能的减小量为mgh
B．小球重力势能的减少量为mgh
C．小球动能的增加量为mgh
D．小球动能的增加量为mgh
三．填空题．本题共3小题，每小题4分，共12分．
16．（4分）公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动可以看做圆周运动，如图所示．设桥面的圆弧半径为R，重力加速度为g，质量为m的汽车在拱形桥上以速度v通过桥的最高点时，车对桥的压力大小为；若车对桥的压力刚好为零，则车速大小为．
17．（4分）我们称绕地球运动的周期和地球的自转同步的卫星称为同步卫星，是人为发射的一种卫星，它相对于地球静止于赤道上空．设地球的质量为M，地球的半径为R，地球的自转周期为T，万有引力常量为G，则地球同步卫星的运动周期为，同步卫星距地面的高度为．
18．（4分）质量m=5×103kg的汽车以P=6×104W的额定功率沿平直公路行驶，某时刻汽车的速度大小为v=10m/s，设汽车受恒定阻力f=2.5×103N．则v=10m/s时汽车的加速度a的大小为m/s2；汽车能达到的最大速度v m大小为m/s．
四．实验题．本题共1小题，共13分．
19．（13分）采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示：
现有的器材为：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、重锤．
（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有（多选）．
A．天平 B．秒表 C．刻度尺 D．220V交流电源
（2）需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h．某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v．
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v=计算出瞬时速度v．
C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v，并通过h=计算出高度h．
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v．
以上方案中只有一种正确，正确的是．（填入相应的字母）
（3）甲同学从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图2所示．选取纸带上连续打出的5个点A、B、C、D、E，测出A点与起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2．已知重锤的质量为m，打点计时器所接交流电的频率为f，当地的重力加速度为g．从起始点O开始到打下C点的过程中，重锤重力势能的减小量为△E P= ，重锤动能的增加量为△E K= ．在误差充许的范围内，如果△E P=△E K，则可验证机械能守恒．
（4）乙同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到起始点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v．各计数点对应的数据见表：计数点 1 2 3 4 5 6 7
h/m 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777
v/（m•s﹣1） 1.94 2.33 2.73 3.13 3.50
v2/（m2•s﹣2） 3.76 5.43 7.45 9.80 12.25
他在如图3所示的坐标中，描点作出v2﹣h图线．由图线可知，重锤下落的加速度g′= m/s2（保留三位有效数字）；若当地的重力加速度g=9.80m/s2，如果在误差允许的范围内g′= ，则可验证机械能守恒．
五．论述计算题．本题共3小题，共30分，解答时写出必要的文字说明、公式或表达式．有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位．
（10分）将一小球距地面h=20m的高度处，以v0=10m/s的初速度水平抛出，空气阻力不计，重力加速度g=10m/s2．求：20．
（1）小球在空中运行的时间；
（2）小球的水平射程；
（3）落地时速度的大小．
21．（10分）如图所示，光滑的圆弧轨道的半径为R=0.8m，一质量为m=1.0kg的物块自A点从静止开始下滑到圆弧轨道末端B点，然后沿水平面向右运动，到C点时速度刚好为零，B、C间的距离x=5m．重力加速度g取10m/s2．求：（1）物块滑到圆弧轨道B点时的速度大小；
（2）物块滑到圆弧轨道B点时，轨道对物块支持力的大小；
（3）物块与水平轨道BC之间的动摩擦因数．
22．（10分）时速可以达到360km/h的高铁，以其快捷、舒适的特色，越来越受到人们的青睐．你可曾想过这样一个物理问题：列车对水平轨道的压力和其运动方向之间是否相关．
力学理论和实验证明：向东行驶的列车对水平轨道的压力N，与其处于静止状态时对水平轨道的压力N0相比较，显著减少．通常把这种物理现象，称之为“厄缶效应”．作为探究“厄缶效应”课题，你可以通过完成下面的探究任务来体会之：
已知地球的质量为M，地球的半径为R，地球的自转周期为T，万有引力常量为G．求：
（1）我们设想，如图2所示，在地球赤道附近的纬线上，有一总质量为m的高速列车停在水平轨道上，当考虑到地球的自转效应，那么列车对轨道的压力大小N0的表达式是什么？
（2）若上述列车，正在以相对地面的速度为v，沿水平轨道向东行驶，那么：列车对轨道的压力大小N的表达式是什么？N0﹣N的表达式又是什么？
（3）若该高速列车的总质量m=3200吨，以360km/h的速度沿水平轨道向东行驶，已知地球的半径R=6400km，自转周期为24h，请估算该列车对轨道的压力差N0﹣N=？（结果保留一位有效数字）
物理试题答案
一．单项选择题．本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答的得0分．
1．【解答】A、动能、功和功率只有大小没有方向，它们都是标量．故ACD错误；
B、线速度是既有大小又有方向，相加时遵循平行四边形定则的，所以动量是矢量，故B正确；
故选：B．
2．【解答】A、B、在恒力作用下可能做曲线运动，比如平抛运动；也可以是变力，比如匀速圆周运动，故AB错误．C、D、由牛顿第二定律可知合外力的方向与加速度的方向始终相同，所以物体的加速度与速度方向不在同一直线上．故C错误，D正确．
故选：D．
3．【解答】A、汽车以恒定速率通过拱形桥时，动能不变，重力势能不断变化，则其机械能不守恒，故A错误．
B、雨点匀速下落，雨点的动能不变而重力势能减少，雨点的机械能减少，其机械能不守恒，故B错误；
C、物体沿光滑斜面下滑时，斜面的支持力对物体不做功，只有重力做功，物体的机械能守恒，故C正确．
D、汽车刹车时，阻力要做功，其机械能不守恒，故D错误；
故选：C．
4．【解答】根据万有引力定律F=G，知质量m的单位为kg，距离r的单位为m，引力F的单位为N，由公式推导得出G的单位是：N•m2/kg2．故A正确．故选：A．
5．【解答】卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，卫星离地面越远，卫星的轨道半径r越大；
A、由牛顿第二定律得：G=ma，解得：a=，卫星轨道半径r越大，向心加速度越小，故A错误；
B、由牛顿第二定律得：G=m，解得：v=，卫星轨道半径r越大，线速度越小，故B错误；
C、由牛顿第二定律得：G=mω2r，解得：ω=，卫星轨道半径r越大，卫星的角速度越小，故C错误；
D、卫星的周期：T==2π，卫星轨道半径r越大，卫星的周期越大，故D正确；故选：D．
6．【解答】A、物体受重力、支持力及摩擦力作用，故A错误；
B、物体所受的合力等于摩擦力，合力提供向心力，故B正确；
C、由公式v=rω可知物体的线速度等于rω，故C错误；
D、物块的向心加速度a=rω2，故D错误；
故选：B
7．【解答】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；汽车同时速度增大，所以沿切向方向有与速度相反的合力；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：B．
8．【解答】A、B、C、重力做功只与初末位置有关，重力做功为W=mgh，下落高度相同，故重力做功相同；故A错误，B错误，C正确；
D、下滑的加速度为a=gsinθ，下滑所需时间为，由于角度不同，则下降的时间不相同，故根据P=可知，功率不同．故D错误．
故选：C
9．【解答】因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，
所以x2﹣x1＞x3﹣x2，故C正确，A、B、D错误．
故选：C．
10．【解答】根据胡克定律知F=kx，F﹣x图象如图所示；
物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中，弹力做负功：F﹣x图线下的面积等于弹力做
功大小；
故弹力做功为：W=﹣kx•x=﹣kx2
故选：A
二．不定项选择题．本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，可能有一个或多个选项符合题意，全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分．
11．【解答】A、B、曲线运动速度的方向时刻在变，所以曲线运动一定是变速运动，故A错误B正确；
B、曲线运动的速度方向与受力的方向不同，若受到的合力大小与方向都不变，则做匀变速曲线运动，如平抛运动．故C正确；
D、曲线运动的速度时刻在变，一定有加速度，故D错误．
故选：BC
12．【解答】A、质量不变，速度增大到原来的2倍，根据E K=mV2，可知E K′=m（2V）2=4E K，所以A正确．
B、速度不变，质量增大到原来的2倍，根据E K=mV2，可知E K′=•2mV2=2E K，所以B错误．
C、质量减半，速度增大到原来的4倍，根据E K=mV2，可知E K′=（）（4V）2=8E K，所以C错误．
D、速度不变，质量增大到原来的4倍，根据E K=mV2，可知E K′=•4m（V）2=4E K，所以D正确
故选：AD．
13．【解答】一个水平抛出，另一个自由落下，在同一高度有两个小球同时开始运动，平抛运动可看成水平方向做匀速运动与竖直方向做自由落体运动，由于它们均只受重力作用，所以它们的加速度相同，下落的高度相同．由于一个有水平初速度，所以它们的速度与位移不同．故BD错误；AC正确；
故选：AC．
14．【解答】根据开普勒第三定律有：，其中a为轨道的半长轴，根据题目给出的数据可知：a神舟＞a杨利伟，所以有T1＞T2，
根据万有引力产生加速度有，由于近日点杨利伟星距太阳的距离比神舟星小，所以产生的加速度来得大，即a1＜a2，
故选：BC．
15．【解答】A、B、物体下降h时，重力做的功为mgh，所以物体的重力势能减少mgh，所以A错误，B正确；
C、D、小球下落过程中所受阻力的大小为mg，则合外力：F=mg﹣mg=mg，下降h的过程中合外力做的功等于mgh，所以小球动能的增加量为mgh．故D正确，C错误．
故选：BD
三．填空题．本题共3小题，每小题4分，共12分．
16．【解答】以汽车为研究对象，在桥的最高点，由牛顿第二定律得：
mg﹣N=m
得：N=mg﹣m
由牛顿第三定律得车对桥面的压力为：
N′=N=mg﹣m．
当压力为零，mg=m
解得速度v=；
故答案为：，
17．【解答】地球同步卫星的周期等于地球的自转周期T，则对地球同步卫星有：
G=m（R+h）
解得：h=
故答案为：T，．
18．【解答】由P=Fv可知，牵引力：F===6000N，
由牛顿第二定律得：F﹣f=ma，代入数据解得：a=0.7m/s2，
当汽车匀速运动时速度最大，由平衡条件得：F′=f=2500N，
由P=Fv可知，最大速度：v max===24m/s；
故答案为：0.7；24．
四．实验题．本题共1小题，共13分．
19．【解答】（1）通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与220V交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，而天平不一定需要，等式两质量可以约去．故CD正确，AB错误．
故选：CD．
（2）该实验是验证机械能守恒定律的实验．因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒．如果把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证呢．
其中ABC三项都是运用了自由落体的运动规律求解的，故ABC错误，D正确．
故选：D．
（3）从起始点O开始到打下C点的过程中，重锤重力势能的减小量为△E P=mgh=mg（s0+s1）；
根据平均速度等于瞬时速度，则C点的速度为v C=
那么重锤动能的增加量为△E K=；
（4）利用描点法作出图象如下所示：
利用v2﹣h图线处理数据，若mgh=mv2，那么v2﹣h图线的斜率就等于2g．
所以重锺下落的加速度：g′=k=9.75m/s2
若当地的重力加速度g=9.80m/s2，如果在误差允许的范围内g′=g或9.80，则可验证机械能守恒；
故答案为：（1）CD；（2）D；（3）mg（s0+s1）；；（4）9.75m/s2（9.68～9.79均可），g或9.80．
五．论述计算题．本题共3小题，共30分，解答时写出必要的文字说明、公式或表达式．有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位．
20．【解答】解：（1）小球竖直方向做自由落体运动，由得：
t==s=2s
（2）小球水平方向做匀速直线运动，水平射程为：x=v0t
解得：x=20m
（3）落地时竖直方向的分速度为：v y=gt=20m/s
落地时速度的大小为：=m/s
答：（1）小球在空中运行的时间是2s；
（2）小球的水平射程是20m；
（3）落地时速度的大小是m/s．
21．【解答】解：（1）物块从A到B的过程中机械能守恒，
由机械能守恒定律得：，
解得：=4m/s；
（2）在B点，由牛顿第二定律得：
F N﹣mg=，解得：F N=mg+=30N；
（3）物块在B、C间运动过程中，
由动能定理得：，
滑动摩擦力：f=μmg，解得：μ=0.16；
答：（1）物块滑到圆弧轨道B点时的速度大小为4m/s；
（2）物块滑到圆弧轨道B点时，轨道对物块支持力的大小为30N；
（3）物块与水平轨道BC之间的动摩擦因数为0.16．
22．【解答】解：（1）静止在赤道上的列车，由于地球的自转，使其随地球做匀速圆周运动，
由牛顿第二定律得：G﹣N0′=m R；解得：N0′=G﹣m R；
由牛顿第三定律可知，列车对轨道的压力：N0=N0′=G﹣m R；
（2）当列车以对地速度v沿水平轨道向东行驶，
其圆周运动的线速度大小为：，
由牛顿第二定律得：G﹣N′=m，
解得：N′=G﹣，
由牛顿第三定律得：N=N′=G﹣，
则：N0﹣N=+；
（3）代入数据解得：；答：（1）列车对轨道的压力大小N0的表达式是：N0=G﹣m R；
（2）列车对轨道的压力大小N的表达式是：N=G﹣，N0﹣N的表达式是：N0﹣N=+；（3）该列车对轨道的压力差N0﹣N为4.6×104N．。