2020年衡阳市名校物理高一(下)期末监测模拟试题含解析

2020年衡阳市名校物理高一(下)期末监测模拟试题
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，有关地球人造卫星轨道的正确说法有（ ）
A ．a 、b 、c 均可能是卫星轨道
B ．卫星轨道只可能是 a
C ．a 、b 均可能是卫星轨道
D ．b 可能是同步卫星的轨道 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，所以凡是地球卫星，轨道面必定经过地球中心，所以a 、b 均可能是卫星轨道，c 不可能是卫星轨道，故AB 错误，C 正确；同步卫星的轨道必定在赤道平面内，所以b 不可能是同步卫星，故D 错误．故选C ． 【点睛】
本题考查了地球卫星轨道相关知识点，地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，万有引力提供向心力，轨道的中心一定是地球的球心．
2．从高处以40m/s 的初速度水平抛出中10N 的小球，小球在空中运动3s 落地，不计空气阻力，小球落地时重力的瞬时功率为（g=10m/s 2）（ ） A ．400W B ．300W
C ．500W
D ．600W
【答案】B 【解析】 【详解】
小球落地时的竖直分速度为y 103m/s 30m/s v gt ==⨯=，所以小球落地时重力的瞬时功率为
1030W=300W P mgv ==⨯
A. 400W 与计算不符，A 错误
B. 300W 与计算相符，B 正确
C. 500W与计算不符，C错误
D. 600W与计算不符，D错误
3．(本题9分)如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道1．轨道1、2相切于Q点．轨道2、1相切于P点（如图），则当卫星分别在1、2、1轨道正常运行时，下列说法中不正确的是（）
A．卫星在轨道1上的周期小于在轨道1上的周期
B．卫星在轨道1上的速率小于在轨道1上的速率
C．卫星在轨道2上运行时，经过Q点时的速率大于经过P点时的速率
D．卫星在轨道2上运行时，经过Q点时加速度大于经过P点的加速度
【答案】A
【解析】
【详解】
A、根据开普勒第三定律
3
2
r
k
T
=知，卫星的轨道半径越大，则周期也越大，故卫星在轨道1上的周期大于
在轨道1上的周期，故A不正确；
B、根据卫星受到的万有引力提供向心力即：
2
2
GMm
m
r
v
r
=可知环绕速度为
GM
v
r
=，可知卫星的轨道半
径越大，运行速率越小，则卫星在轨道1上的速率小于在轨道1上的速率，故B正确；
C、根据开普勒第二定律知，卫星在轨道2上运行时，从Q点向P点运动时，速度逐渐减小，经过Q点时的速率大于经过P点时的速率，故C正确；
D、卫星离地面越远，万有引力越小，根据牛顿第二定律，加速度也越小，故经过Q点时加速度大于经过P点的加速度，故D正确．
【点睛】
本题卫星运动涉及到椭圆轨道问题，要结合开普勒定律、万有引力提供向心力和牛顿第二定律分析求解即可．
4．如图是汽车在平直路面上启动的v-t图象，其中0- t1时间内图像是直线，t1时刻起汽车的功率保持不变。

整个启动过程中汽车受到的阻力大小恒为f，由图像可知（）
A．0- t1时间内，汽车的牵引力不变，功率随时间均匀增大
B．0- t1时间内，汽车的牵引力随时间均匀增大，功率不变
C．t1- t2时间内，汽车的牵引力减小，功率为fv1
D．t1- t2时间内，汽车的牵引力不变，功率为fv2
【答案】A
【解析】
【详解】
AB．0～t1时间内，汽车的速度是均匀增加的，是匀加速运动，所以汽车的牵引力不变，加速度不变，功率P=Fv随时间均匀增大，故A正确，B错误。

CD．t1～t2时间内，汽车的功率已经达到最大值，功率保持不变，根据P=Fv=fv2，可知汽车的牵引力F随速度的增大而减小，故C D错误。

5．一小船在静水中的速率是5m/s，要渡过宽120m的河流，水流的速度为3m/s，下列说法正确的是A．小船渡河的最短时间是30 s B．小船渡河的最短时间是40 s
C．小船渡河的最短位移是120m D．小船渡河的最短位移是200m
【答案】C
【解析】
【详解】
AB、当船速的方向与河岸垂直时,渡河时间最短，故AB错；
C、由于船速大于水速，所以小船可以到达正对岸，则最短位移为120m，故C对；D错
故选C
6．设河水对船的阻力与船的速度大小成正比，起初船以较低速度v匀速行驶，那么当船以2v匀速行驶时，轮船发动机的功率是原来的（）
A．2倍B．4倍
C2倍D．2
【答案】B
【解析】
【详解】
由题意知船以速度v匀速行驶时，船受到的阻力f=kv；故由P=Fv可知，发动机的功率P=kv×v=kv2；故当速度加倍时，发动机的功率增为原来的4倍；故选B。

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．质量为2kg的物体竖直向上抛出，物体动能E随上升的高度h的变化关系如图所示。

重力加速度取10m/s2。

由图中数据可得
A．所受阻力大小为10N
B．所受阻力大小为30N
C．上升2m过程中，机械能减小20J
D．上升2m过程中，机械能减小60J
【答案】AC
【解析】
【详解】
AB.对物体受力分析后列动能定理得：-mgh-fh=△E k，由图象得：h=2m，△E k=-60J，代入解得：f=10N，故A正确，B错误；
CD.除重力外其他力做功等于机械能变化量，除重力外，只有阻力做功，克服阻力做功：W f=fh，解得：W f=20J，则机械能减小20J，故C正确，D错误。

8．(本题9分)关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（）
A．如果需要，可以定点在北京的正上方
B．卫星的运行周期与地球的自转周期相同
C．在轨道上运行的线速度大于7.9km/s
D．所有同步卫星离地面的高度都相等
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．同步卫星的轨道是一定的（赤道的上方），故A错误；
B．地球同步卫星与地球同步，则周期相同，故B正确；
C ．地球第一宇宙速度是卫星靠近地球表面做匀速圆周运动的速度，根据2
2Mm v G m r r
=，得：GM v r =，
r 越大，v 越小，可知卫星的线速度小于第一宇宙速度，故C 错误；
D ．地球同步卫星与地球同步，则周期相同，根据2224Mm G m r r T π=，解得：23
4r T GM
π=可知，轨道半径的大小都相等，即高度相同，故D 正确。

故选BD ．
9． (本题9分)如图所示，在竖直平面内有一半径为R 的
3
4
圆弧轨道，半径OA 水平，OB 竖直，一个质量为m 的小球自A 的正上方P 点由静止开始自由下落，不计空气阻力，小球沿轨道到达最高点B 时恰好对轨道没有压力．已知PA=2.5R ，重力加速度为g ，则小球从P 到B 的运动过程中：
A ．重力做功2.5mgR
B ．动能增加0.5mgR
C ．克服摩擦力做功mgR
D ．机械能减少1.5mgR
【答案】BC 【解析】 【详解】
A 、重力做功只与竖直高度有关，故重力做功为：1.5mgR ，A 错误；
B 、恰好到达B 点有：2
B mv mg R = ，由动能定理知由P 运动B 的过程中，合外力所做的功为：
211
-0=0.522
B W mv mgR mgR 合=
=，故B 正确； C 、由P 到B ，由2
11.502f B mg R W mv ⋅-=-可得：克服摩擦力做功为：f W mgR =，故C 正确；
D 、由以上分析知在由P 运动到B 的过程中，机械能的减少量为等于克服摩擦力所做的功，故为mgR ，D 错误．
10．如图所示，一对水平放置的平行金属板AB 中央有一个静止的电子e （不计重力），两板间距离足够大．0～4s 内在两板间加上如图所示的交变电压后，则下列反映电子加速度a 、速度v 、位移x 和动能k E 四个物理量随时间t 的变化规律中正确的是（所涉及的矢量均取向上方向为正）
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】
0-1s 内，电压不变，则板间的电场强度不变，电子在板间受到不变的电场力，根据牛顿第二定律可知，加速度恒定不变，所以0-1s 电子做匀加速直线运动，1-2s ，电场力反向，加速度方向反向，电子做匀减速直线运动，直至速度为零，2-3s ，电场力正向不变，电子有开始做初速度为0的匀加速直线运动，3-4s ，电场力反向不变，电子做匀减速直线运动，到4s 末速度为零；
A. 0-1s ，加速度恒定不变，为正，1-2s 加速度为负，且恒定不变，2-3s 加速度恒为正，且不变，3-4s 加速度为负，且不变，故A 项符合题意；
BC. 0-1s ，2-3s 物体做正向的匀加速的直线运动，v-t 图象为倾斜的直线，x-t 图象为抛物线，1-2s ，3-4s 物体做正向的匀减速的直线运动，v-t 图象为倾斜的直线，x-t 图象为抛物线，故B 项符合题意，C 项不符合题意； D.因为2
12
k E mv
可知，v-t 图象为直线，则E k -t 图象为曲线，故D 项不符合题意． 11．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.
12．(本题9分)水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度沿直线轨道向右运动，如图所示，小球进入圆形轨道后刚好能通过c点，然后小球做平抛运动落在直轨道上的d点，重力加速度为，则（）
A．小球到达c点的速度为
B．小球到达b点时对轨道的压力为
C．小球在直轨道上的落点d与b点距离为
D．小球从c点落到d点所需时间为
【答案】CD
【解析】
【详解】
A. 小球进入圆形轨道后刚好能通过c点，只有重力提供向心力
解得：
故A错误；
B.由机械能守恒定律得：
由向心力公式有：
解得轨道对小球的支持力F=6mg，根据牛顿第三定律得：小球到达b点时对轨道的压力为，故B错误；
C.由平抛运动规律得，水平位移
故C正确；
D.小球离开轨道后，在竖直方向做自由落体运动，小球从c点落到d点所需时间为
故D正确。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)某同学利用如图甲所示的气垫导轨验证机械能守恒定律．在B处固定一光电门，测出滑块及遮光条的总质量为m．打开气源，调节气垫导轨旋钮Q，使导轨与水平面的倾斜角为θ，滑块从A处由静止释放，此时遮光条与光电门B之间的距离为d，宽度为b的遮光条经过光电门挡光时间为t V，重力加速度为g．
①用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙所示．其读数为_______________mm．
V____________，滑块重力势能减少
②滑块由A点运动到B点的过程中，滑块动能增加量k E=
量P E =V _______________．（以上结果均用题中所给字母表示） 【答案】9.4 21()2b
m t
V sin mgd θ 【解析】
(1)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，宽度b 的读数为：9mm+4×0.1mm=9.4mm ； (2)由于光电门的宽度b 很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门B 速度为：B b v t =
∆；滑块从A 处到达B 处时，滑块动能增加量：2
1()2k b E m t
∆=∆；滑块的重力势能减少量可表示为：sin p E mgd θ∆=；
14．如图所示，图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。

图中A 、B 槽分别与a 、b 轮同轴固定，且a 、b 轮半径相同。

当a 、b 两轮在皮带的带动下匀速转动，两质量相同的钢球，1球放在A 槽的边缘，2球放在B 槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2:1。

（1）钢球1、2转动的角速度之比_________。

（2）钢球1、2受到的向心力之比为_________ 。

【答案】1:1 2:1 【解析】 【详解】
[1]．皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以v a =v b ，a 轮、b 轮半径之比为1：1，共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则ωA =ωB ，钢球1、2转动的角速度之比1：1； [2]．根据题意可知，r 1：r 2=2：1，根据F=mrω2得向心力之比为： F A ：F B =2：1．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15． (本题9分)已知火星表面附近的重力加速度为g ，火星半径为R ，火星自转周期为T ．万有引力常量为G ．求：
(1)火星上卫星的第一宇宙速度； (2)火星的同步卫星距行星表面的高度h ． 【答案】（1）v gR = （2）22
3
2
4gR T h R π
= 【解析】 【分析】
【详解】
（1）设质量为m 的卫星绕火星表面飞行速度为v ，万有引力提供向心力
2
2G m Mm v R R
= ① 又由于
2 G
mg Mm
R
= ② 得
v gR =
（2）其同步卫星的周期等于其自转周期T 则对其同步卫星有
()
()2
2
2G
m Mm
R h T R h π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭
+ ③
联立②③解得
22
3
2
4gR T h R π
=
- 16． (本题9分)如图所示,水平地面上三个静止的小物块A B C 、、,均可看成质点,质量均为m 2kg =，相距均为5m l =,物块与地面间的动摩擦因数均为=0.25μ．对A 施加一水平向右的恒力F 10N =,此后每次碰撞后物体都粘在一起运动．设碰撞时间极短,重力加速度大小为2
10m/s g =．求：
(1)物体A 与B 碰撞后瞬间的速度；
(2)物体AB 与C 碰撞后整体摩擦产生的热量． 【答案】 (1)2.5m/s ；(2)25J 【解析】
(1)物体A 与B 碰撞前作匀加速运动的加速度为：
21 2.5/F mg
a m s m
μ-=
= A 碰B 前的速度为1125/v a l m s ==
A 、
B 碰撞时,取向右为正方向,由动量守恒定律,有
122mv mv =
解得2 2.5/v m s =
(2) A 、B 碰后,加速度为: 2202F mg
a m
μ-== 所以AB 碰后一起做匀速直线运动．
A 、
B 与
C 碰撞动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律
2323mv mv =
得35/3
v m s = 碰后三个物体匀减速运动,加速度为: 2335/36
F mg a m s m μ-==- 匀减速向右运动位移为: 2333523
v x m a ==- 摩擦生热为: 33 2.5Q mgx J μ=⋅=
17．如图所示，在粗糙水平轨道OO 1上的O 点静止放置一质量m=0.25kg 的小物块(可视为质点)，它与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.4，OO 1的距离s=4m ．在O 1右侧固定了一半径R=0.32m 的光滑的竖直半圆弧，现用F=2N 的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力．(g=10m/s 2)求：
(1)为使小物块到达O 1，求拉力F 作用的最小距离；
(2)若将拉力变为F 1，使小物块从O 点由静止开始运动至OO 1的中点时撤去拉力，恰能使小物块经过半圆弧的最高点，求F 1的大小．
【答案】 (1)2m (2)3N
【解析】
【分析】
【详解】
(1)为使小物块到达O 1，设拉力作用的最小距离为x
根据动能定理知：
00Fx mgs μ-=-
解得：0.40.25104m 2m 2
mgs
x F μ⨯⨯⨯=== （2）当小物块恰好过最高点时：
2
v mg m R
= 从O 点运动到最高点的过程由动能定理得：
2112022
s F mgs mg R mv μ⨯--⨯=- 解得：13F N =。