河南省郑州市重点名校2017-2018学年高一下学期期末调研物理试题含解析

河南省郑州市重点名校2017-2018学年高一下学期期末调研物理试题
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)2018年5月9日，我国在太原卫星发射中心成功发射的高分五号卫星，填补了国产卫星无法有效探测区域大气污染气体的空白。

之前发射的高分四号是世界首颗地球静止轨道高分辨率成像遥感卫星。

高分五号卫星运行在平均轨道高度705 km的近地轨道上，而高分四号则运行在距地约36000 km的地球同步轨道上。

高分四号与高分五号相比
A．速度更大B．周期更大C．加速度更大D．角速度更大
【答案】B
【解析】A：据，可得；高分四号的轨道半径大于高分五号的轨道半径，则高分四号与高分五号相比速度较小。

故A项错误。

B：据，可得；高分四号的轨道半径大于高分五号的轨道半径，则高分四号与高分五号相比周期更大。

故B项正确。

C：据，可得；高分四号的轨道半径大于高分五号的轨道半径，则高分四号与高分五号相比加速度更小。

故C项错误。

D：据，可得；高分四号的轨道半径大于高分五号的轨道半径，则高分四号与高分五号相比角速度更小。

故D项错误。

点睛：可借助“越高越慢”得轨道半径大的卫星线速度、角速度较小，周期较大。

2．(本题9分)关于功和能，下列说法正确的是（）
A．合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒
B．物体所受的力越大，位移越大，则该力对物体做功一定越多
C．物体所受的合外力不为零时，动能可能不变
D．在一对作用力和反作用力中，若作用力对物体做正功，则反作用力对物体一定做负功
【答案】C
【解析】
【详解】
A. 合外力对物体做功为零时，机械能不一定守恒，例如匀速上升的升降机，选项A错误；
B. 根据W=FScosθ可知，物体所受的力越大，位移越大，则该力对物体做功不一定越多，还要看力和位移方向的夹角，选项B错误；
C. 物体所受的合外力不为零时，动能可能不变，例如做匀速圆周运动的物体，选项C正确；
D. 在一对作用力和反作用力中，若作用力对物体做正功，则反作用力对物体可能做负功，也可能做正功或者不做功，选项D 错误.
3． (本题9分)如图所示，AB
为竖直面内14
圆弧轨道，半径为R ，BC 为水平直轨道，长度也是R ．质量为m 的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，现使物体从轨道顶端A 由静止开始下滑，恰好运动到C 处停止，那么物体在AB 段克服摩擦力所做的功为（ ）
A ．12mgR μ
B ．12
mg R μπ C ．mgR
D ．(1)mgR μ-
【答案】D
【解析】 BC 段物体受摩擦力f mg μ=，位移为R ，故BC 段摩擦力对物体做功W fR mgR μ=-=-； 对全程由动能定理可知10mgR W W ++=，解得1W mgR mgR μ=-，故AB 段克服摩擦力做功为
()1W mgR mgR mgR μμ=-=-克，D 正确．
4． (本题9分)关于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（ ）
A ．因为在相等的时间内通过的圆弧长度相等，所以线速度恒定
B ．如果物体在0.1 s 内转过60°角，则角速度为600 rad/s
C ．因为v ＝ωr ，所以线速度v 与轨道半径r 成正比
D ．若半径为r ，周期为T ，则线速度为2r v T
π=
【答案】D
【解析】
A 、因相等时间内通过的弧长相等，所以线速度大小不变，方向沿圆周的切线方向，在不断地改变，故A 错误；
B 、根据56/0.13
rad s t π
θπω===，故B 错误； C 、若半径r 一定，由v=ωr ，则线速度与角速度成正比，故C 错误； D 、若半径为r ，周期为T ，则线速度2l r v t T π=
=，故D 正确； 故选D ．
5． (本题9分)如图所示，一质点在水平面上从M 点到N 点做曲线运动，且动能减小，当它通过P 点时，其速度v 和合外力F 的关系可能正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】C
【解析】
A 、由图示可知，合外力方向与速度方向夹角小于090度，物体做加速运动，动能增大，故A 错误；
B 、根据曲线运动的性质可知：物体受到合外力的方向大约指向曲线的凹侧，并与速度方向分别位于轨迹的两侧，故选项BD 错误；
C 、由图示可知，合外力方向与速度方向夹角大于090度，物体做减速运动，动能减小，故C 正确． 点睛：该题考查速度的方向与受力的方向、轨迹的方向之间的关系；知道物体做曲线运动的条件，分析清楚图示情景即可正确解题．
6． (本题9分)如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷（上板正、下板负），与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地（电势为零），在两极板间有一点P ，以C 表示电容器的电容，E 表示两板间的电场强度，ϕ表示P 点的电势，θ表示静电计指针与竖直杆的偏角。

若保持电容器上极板不动，将下极扳向上移动一小段距离至图中虚线位置，则下列判断正确的是（ ）
A ．C 变大
B ．θ增大
C ．ϕ增大
D ．
E 变大
【答案】A
【解析】
【详解】 A ．保持电容器上极板不动，将下极扳向上移动一小段距离，两板间距离减小，据4πS C kd ε=
知，电容器电容C 增大。

故A 项正确；
B ．据A 项分析知，电容器电容
C 增大；电容器所带电荷量不变，据Q U C
=
知，电容器两板间电势差减小，则静电计指针与竖直杆的偏角θ减小。

故B 项错误；
CD ．电容器所带电荷量不变，两板间距离减小，据
4π4πU Q Q kQ E S d Cd S d kd
εε====⨯ 两板间的电场强度E 不变；P 点与下极板间距离减小，据电势差与电场强度关系知，P 点与下极板间电势差减小，电容器下极板接地（电势为零），则P 点的电势ϕ减小。

故CD 两项错误。

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)为了进一步探究课夲中的迷你小实验,某同学从圆珠笔中取出轻弹簧,将弹簧一端竖直固定在水平桌面上,另一端套上笔帽,用力把笔帽往下压后迅速放开,他观察到笔帽被弹起并离开弹簧向上运动一段距离．不计空气阻力,忽略笔帽与弹簧间的摩擦,在弹簧恢复原长的过程中
A ．笔帽一直做加速运动
B ．弹簧对笔帽做的功和对桌面做的功相等
C ．弹簧对笔帽的冲量大小和对桌面的冲量大小相等
D ．弹簧对笔帽的弹力做功的平均功率大于笔帽克服重力做功的平均功率
【答案】CD
【解析】
弹簧恢复原长的过程中，笔帽向上加速运动，弹簧压缩量减小，弹力减小，当弹力等于重力时，加速度为零，速度最大，此后弹力小于重力，合力向下，加速度与速度反向，笔帽做减速运动，故A 错误；笔帽向上运动，受到的弹力方向向上，力与位移同向，故弹力对笔帽作正功，重力方向向下，与位移反向，对笔帽做负功，由于笔帽动能增加，所以弹簧对笔帽做的功大于笔帽克服重力做的功，时间相同，根据功率的定义，故D 正确；弹簧对桌面虽然有弹力，但没有位移，所以不做功，故B 错误；由于轻弹簧质量不计，所以弹簧对桌面的弹力等于对笔帽的弹力，作用时间相同，冲量大小相等，故C 正确，故选CD. 8． (本题9分)在下列实例中，若不计空气阻力，机械能守恒的有( )
A ．小孩沿滑梯匀速滑下的过程
B ．掷出的标枪在空中飞行的过程
C ．运动员在空中竖直向上运动的过程
D ．汽车在关闭发动机后自由滑行的过程
【答案】BC
【解析】
【分析】
据机械能守恒条件分析答题；只有重力或弹簧的弹力做功时，系统机械能守恒.
【详解】
小孩沿滑梯匀速下滑，动能不变，势能减小，机械能减小，故A 错误；掷出的标枪在空中飞行的过程，只受到重力作用，故机械能守恒，故B 正确；运动员在空中竖直向上运动的过程，只受到重力作用，故机械能守恒，故C 正确；汽车在关闭发动机后自由滑行的过程，受到阻力作用，动能减小，势能不变，机械能
不守恒，故D错误；故选BC。

【点睛】
本题考查了机械能是否守恒的判断，关键要掌握机械能守恒的条件，判断做功情况，即可正确解题. 9．(本题9分)“嫦娥四号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，由天文观测可得其运行周期为T、线速度为v，已知万有引力常量为G，则由此可求出
A．月球的半径
B．月球的质量
C．“嫦娥四号”运动的轨道半径
D．“嫦娥四号”受到月球的万有引力大小
【答案】BC
【解析】
【详解】
A. 因为不知道“嫦娥四号”探测器轨道离月球表面的高度，无法求出月球的半径，A错误。

B. 根据万有引力提供向心力
2
22
4
GM m
mr
r T
π
=
月，且
2r
T
v
π
=联立可求出月球质量，B正确。

C. 根据
2r
T
v
π
=可求出轨道半径，C正确。

D. 因为“嫦娥四号”探测器质量未知，无法求出万有引力大小，D错误。

10．(本题9分)一质量为800kg的电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为18m/s,利用
传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出
1
F
v
-图象，图中AB、BC
均为直线．若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图象可知下列说法正确的是（）
A．电动汽车由静止开始一直做变加速直线运动
B．电动汽车的额定功率为1．8kW
C．电动汽车由静止开始经过2s，速度达到6m/s
D．电动汽车行驶中所受的阻力为600N
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB 段牵引力不变，根据牛顿第二定律知，加速度不变，做匀加速直线运动．故A 错误；额定功率 P=F min v max =600×18=1．8kW ，故B 正确；匀加速运动的加速度230006003/800a m s -=
=，到达B 点时的速度10800 3.6/3000P v m s F =＝＝，所以匀加速的时间 1.2v t s a
=＝，若电动汽车一直做匀加速运动2s ，则由静止开始经过2s 的速度v=at=6m/s ，所以电动汽车由静止开始经过2s ，速度小于6m/s ，故C 错误；当最大速度v max =18m/s 时，牵引力为F min =600N ，故恒定阻力 f=F min =600N ，故D 正确．故选BD ．
【点睛】
解决本题的关键能够从图线中分析出电动车在整个过程中的运动情况，当牵引力等于阻力时，速度达到最大．
11．如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为1kg 和1kg 的可视为质点的小球A 和B ，两球之间用一根长L ＝0.1m 的轻杆相连，小球B 距水平面的高度h ＝0.1m ．两球从静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g 取10m/s 1．则下列说法中正确的是（ ）
A ．下滑的整个过程中A 球机械能不守恒
B ．下滑的整个过程中两球组成的系统机械能不守恒
C ．两球在光滑水平面上运动时的速度大小为1m/s
D ．下滑的整个过程中B 球机械能的增加量为
23J 【答案】AD
【解析】
【详解】
AB ．在下滑的整个过程中，只有重力对系统做功，系统的机械能守恒，但在B 在水平面滑行，而A 在斜面滑行时，杆的弹力对A 做功，所以A 球机械能不守恒，故选项A 正确，B 错误；
C ．根据系统机械能守恒得2130()()2A B A B m g h Lsin m gh m m v +︒+=
+，代入解得26/3v m s =，故选项C 错误．
D ．系统下滑的整个过程中B 球机械能的增加量为21223
B B m v m gh J -=，故选项D 正确． 12．在水平地面上，质量为m=1kg 的物块在水平拉力F 作用下由静止开始移动．已知物块与地面间动摩擦因数为0.2μ=，拉力做功F W 与物块位移之间关系如图所示．则
A ．拉力F 逐渐增大
B ．物块加速度大小为1.0m/s 2
C ．物块加速度大小为2.0m/s 2
D ．物块在4m 处速度大小为4m/s
【答案】CD
【解析】
【详解】
A ．拉力做功F W Fs =，故F W s -图像的斜率表示拉力F ，从图中可知斜率恒定，即F 恒定，A 错误； BC ．根据图像可得 160N 4N 40
F k -===-， 根据牛顿第二定律可得物块的加速度大小为：
2240.2110m /s 2m /s 1
F mg a m μ--⨯⨯===， B 错误C 正确；
D ．根据动能定理可得：
212
mas mv =
， 解得 4m /s v =，
D 正确．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13． (本题9分)某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律，已知重力加速度为g 。

（1）该实验需要直接测量的物理量是______。

A、重锤的质量
B、重锤下落的高度
C、重锤底部距水平地面的高度
D、与下落高度对应的重锤的瞬时速度
（2）选用一条点迹清晰且第一、二点间距离约为的纸带验证机械能守恒定律，如图乙所示，图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始计时点，点F是第n个点，设相邻点间的时间间隔为T，实验中计算点F速度的表达式是__________ 。

A、
B、
C、
D、
测得、、分别为、、，重锤质量，，从打点O 到打下点F的过程中，重锤重力势能的减少量______ J，
动能的增加量__________J（取，结果保留三位有效数字）。

（4）由此可得出的实验结论是_____________________________________ 。

【答案】B C 1.86 1.81 在误差允许范围内，物体减小的机械能等于物体动能的增加，物体机械能守恒。

【解析】
试题分析：（1）重锤的质量可测可不测，因为动能的增加量和重力势能的减小量式子中都有质量，可以约去．需要测量的物理量是：重锤下落的高度，故选项B正确。

（2）求速度时我们是利用匀变速直线运动的规律即匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，，故C正确。

（3）重力势能减小量，。

（4）在实验误差允许的范围内，机械能是否守恒。

考点：验证机械能守恒定律
【名师点睛】在解决实验问题时要注意实验的原理有实验中的注意事项，特别要注意数据的处理及图象的应用；对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验。

14． (本题9分)小明利用如图装置用于验证机械能守恒定律．将电磁铁固定在铁架台上，一块长度为d 的小铁片受到电磁铁的吸引静止于A 点，将光电门固定在A 的正下方B 处．调整光电门位置，可改变小铁片下落高度h ．记录小铁片每次下落的高度h 和计时器示数t ，计算并比较小铁片在释放点A 和点B 之间的势能变化大小ΔE p 与动能变化大小ΔE k ，就能验证机械能是否守恒． 取d v t
=作为小铁片经过光电门时速度．d 为小铁片长度，t 为小铁片经过光电门的挡光时间，可由计时器测出．
（1）用212
k E mv ∆=计算小铁片动能变化的大小，用刻度尺测量小铁片长度d ，示数如题图所示，其读数为________cm ．某次测量中，计时器的示数为1．1151 s ，则小铁片通过光电门时速度为v 1=_________m/s ．
（2）v 1相比小铁片中心通过光电门时速度v 2 ___（选填偏大，偏小）
（3）整理实验数据时发现的ΔE p 与ΔE k 不完全相等．小明分析原因如下：
①空气阻力；
②小铁片通过光电门时中间时刻和中间位置速度不相等；
③长度d 值的测量；以上原因属于系统误差的是 （选填序号）．
【答案】（2）2．52 , 2m/s （2）偏小 （3）①②
【解析】
试题分析:（2）刻度尺读数的方法，需估读一位，所以读数为2．52cm ；某次测量中，计时器的示数为2．
2252s ，则钢球的速度为：2
1 1.50101m/s 0.0150
d v t -⨯===． （2）由匀变速直线运动的推论知v 2即为中间时刻的瞬时速度，v 2为中间位置的速度，匀变速直线运动都
有22001222
v v v v v v ++=<= （3）偶然误差是人为因素造成的，结果会不确定偏大或偏小，如操作、读数，③属于此类；系统误差是
实验原理具有的缺陷，结果出现一致性偏差，如①和②．
考点：考查验证机械能守恒定律．
名师点睛：对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，要能正确使用这些基本仪器进行有关测量；抓住某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出瞬时速度的大小是解题的关键．
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，有一原长l 0=0.5 m 的轻质弹簧放在水平面上，左端固定在A 点，处于自然状态。

现让一质量m=1 kg 小物块以速度v 0=3 m/s 从B 点向左运动，最终停在距B 点l=0.4 m 的C 点。

已知小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.25，A 、B 间距d=1.3 m ，重力加速度g 取10 m/s 2，小物块大小不计，整个过程弹簧处在弹性限度内，求：
(1)小物块刚与弹簧接触时的速度大小；
(2)弹簧弹性势能的最大值。

【答案】（1）5m/s （2）1.75 J
【解析】
【详解】
(1)小物块从B 点滑到与弹簧刚接触时，设小物块的速度为v 1，由动能定理
2201011()22
mg d l m m μ--=-v v 得：15=v m/s
（2）设弹簧的最大压缩量为x ，弹簧的最大弹性势能为E P ，由功能关系得小物块从B 点到最大压缩量的过程：20P 01()2
mg x d l E m μ+-+=v 小物块从最大压缩量到C 点的过程: 0P ()mg x d l l E μ+--=
得：E P =1.75 J
16．如图所示电路，电源电动势为E ＝6V ，定值电阻R A ＝1Ω，R B ＝8Ω，电容器的电容为C ＝20μF ，开关S
闭合时电流表的示数为0.5A ，电容器的电荷量为Q ＝10﹣4C ，电流表视为理想电表。

求：
（1）电阻R C 的阻值；
（2）电源的内电阻。

【答案】（1）2Ω（2）1Ω
【解析】【详解】
（1）根据电路特征知电容器两端的电压等于R B和R C的电压之和，即为：
4
6
10
5V
2010
Q
U
C
-
-
==
⨯
＝
根据欧姆定律知：
5
10
0.5
B C
U
R R
I
+=Ω
＝＝
因为R B=8Ω，故R C=2Ω；
（2）根据闭合电路欧姆定律知电源的内电压为：U内=E-I（R A+R B+R C）=6-0.5×11=0.5V，
所以电源的内阻为：
0.5
1
0.5
U
r
I
=Ω
内＝＝；
17．(本题9分)如图所示,某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点,接着沿水平路面滑至C点停止,人与雪橇的总质量为m=70kg,A距水平面高度h=20m表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据,请根据图表中的数据解决下列问题:(g=10 m/s2)
位置 A B C
速度(m/s) 2.0 12.0 0
时刻(s) 0 4 10
（1）人与雪橇从A到B的过程中,克服摩擦力做功W f为多少?
（2）设人与雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力f的大小。

【答案】（1）9100J（2）140N
【解析】
【详解】
（1）由动能定理：mgh-W f=1
2
mv B2－
1
2
mv A2，
解得W f=9100J
（2）物块从B到C：a=
v
t
∆
=
∆
2m/s2
f=ma=140N。