山东省德州市武城二中2024届高一物理第二学期期末学业质量监测试题含解析

山东省德州市武城二中2024届高一物理第二学期期末学业质量
监测试题
请考生注意：
1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。

写在试题卷、草稿纸上均无效。

2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。

一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零分）
1、(本题9分)至今为止，人类已经发射了很多颗围绕地球运动的卫星，若卫星运动的轨道为圆周，则它的轨道不可能是下图中的：
A．B．
C．D．
2、如图所示为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支架上，且正对平行放置．工作时两板分别接高压直流电源的正负极，表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在金属极板中间，则
A．乒乓球的左侧感应出负电荷
B．乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上
C．乒乓球共受到电场力，重力和库仑力三个力的作用
D．用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞
3、(本题9分)如图所示，a、b是地球表面上不同纬度上的两个点，如果把地球看作是一个球体，a、b两点随地球自转做匀速圆周运动，这两个点具有大小相同的()
A．轨道半径
B．线速度
C．加速度
D．角速度
4、(本题9分)如图所示，虚线MN为一小球在水平面上由M到N的运动轨迹，P是运动轨迹上的一点. 四位同学分别画出了带有箭头的线段甲、乙、丙、丁来描述小球经过P点时的速度方向. 其中描述最准确的是( )
A．甲B．乙C．丙D．丁
5、(本题9分)开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律，后人称之为开普勒行星运动定律。

关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上
B．对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大
C．行星公转周期与行星的质量有关
D．所有行星的轨道的半长轴与公转周期成正比
6、(本题9分)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比
A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大
C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大
7、一质量为1kg的物体从某一高度以6m/s的速度水平抛出。

落地时速度大小为10m/s，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（）
A．物体在空中的运动时间为0.8s
B．物体抛出时离地而的高度为3.2m
C．物体抛出点到落地点的水平距离为6m
D．物体运动过程中重力做功的平均功率为40W
8、(本题9分)放置于固定斜面上的物块，在平行于斜面向上的拉力F作用下，沿斜面向上做直线运动．拉力F和物块速度v随时间t变化的图象如图，则()
A．第1s内物块受到的合外力为0.5N
B．物块的质量为11kg
C．第1s内拉力F的功率逐渐增大
D．前3s内物块机械能先增大后不变
9、(本题9分)长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=2kg的另一物体B以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图所示，则下列说法正确的是()
A．木板获得的动能为2J
B．系统损失的机械能为2J
C．木板A的最小长度为1m
D．A、B间的动摩擦因数为0.1
10、如图，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()
T
A．从P到M所用的时间等于0
4
B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大
C．从P到Q阶段，速率逐渐变小
D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功
11、(本题9分)做曲线运动的物体，下列说法中正确的是
A．曲线运动一定是变速运动
B．速度的大小不断发生变化，速度的方向不一定发生变化
C．物体加速度可以不变
D．它们受合外力一定是变力
12、(本题9分)两个质量相等的小球a、b分别用细线连接，悬挂于同一点O。

现给两小球一定的初速度，使两小球在同一水平面内做匀速圆周运动，这样就构成两圆锥摆，如图所示。

若a、b两球做匀速圆周运动的半径之比为r a∶r b=2∶1，则下列关于描述a、b两球运动的物理量之比，正确的是
A．速度之比v a∶v b=2∶1
B．角速度之比ωa∶ωb=2∶1
C．加速度之比a a∶a b=2∶1
D．周期之比T a∶T b=2∶1
二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）
13、（6分）如图所示，为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置示意图。

已知a、b小球的质量分别为m a、m b，半径相同，图中P点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置.
(1)本实验必须满足的条件是___________.
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端的切线水平
C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放
D．入射球与被碰球满足m a=m b
(2)为了验证动量守恒定律，需要测量OP间的距离x1、OM间的距离x2和___________.
(3)为了验证动量守恒，需验证的关系式是___________.
14、（10分）(本题9分)为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。

其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。

(滑轮质量不计)
(1)实验时，一定要进行的操作是______。

A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带
E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两相邻计数点间还有两个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为
______m/s2(结果保留两位有效数字)。

(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为______。

A．2tanθB．
1
tanθ
C．k D．
2
k
三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）
15、（12分）(本题9分)一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，离地高度为h．已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G．求：
（1）地球的质量；
（2）卫星绕地球运动的线速度.
16、（12分）某探究小组设计了一货运装置，该装置由固定的1
4
光滑圆弧轨道AB与平
板小车组成（小车与B点等高），圆弧轨道半径r=0.45m，小车质量M=10kg．质量m=20kg 的物块（可视为质点）从轨道顶端A由静止滑下，经B点滑上静止的小车，经过一段时间，物块与小车相对静止，一起运动到卸货点，工人把物块取下，此后，小车撞到挡板以原速率反弹，B点到卸货点的距离足够大，不计小车与地面间的摩擦，g=10 m/s2，求：
（1）物块滑到轨道底端B处的速率及向心力大小；
（2）物块与小车的共同速度及从开始到卸货点的过程中系统损耗的机械能；
（3）若小车长L=1m，工人没有及时取下物块，小车反弹后，物块以相对地面向右，大小为1m/s的速度滑离小车，求物块与小车间的摩擦力大小。

17、（12分）2019年1月23日，蓝色起源公司的New Shepard亚轨道飞行器完成2019年首次飞行试验，最大飞行高度达100km，最大速度达2880km/h．发射过程可简化为：火箭由静止开始竖直向上匀加速运动到80km的高度时，载人舱和火箭本体分离，分离后载人舱依靠惯性匀减速竖直上升到最大高度．求：
（1）火箭竖直向上匀加速阶段的加速度大小；
（2）若载人舱内“测试假人”的质量为60kg，则匀减速上升阶段载人舱对“测试假人”的作用力大小；
（3）从火箭开始发射到载人舱上升到最大高度的总时间．
参考答案
一、选择题：（1-6题为单选题7-12为多选，每题4分，漏选得2分，错选和不选得零
分）
1、A
【解题分析】
人造地球卫星靠地球的万有引力提供向心力而做匀速圆周运动，万有引力的方向指向地心，所以卫星圆周运动的圆心必须是地心，否则卫星不能稳定地做圆周运动．故A不可能，BCD是可能的，故A正确，BCD错误．
2、D
【解题分析】
从图中可知金属板右侧连接电源正极，所以电场水平向左，故乒乓球上的电子移动到右侧，即乒乓球的右侧感应出负电荷，A错误；乒乓球右侧带负电，受到的电场力向右，乒乓球左侧带正电，受到的电场力向左，因为左右两侧感应出的电荷量相等，所以受到的电场力相等，乒乓球受到扰动后，最终仍会静止，不会吸附到左极板上，B错误；乒乓球受到重力和电场力作用，库仑力即为电场力，C错误；用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，乒乓球带正电，在电场力作用下，与左极板接触，然后乒乓球带负电，又在电场力作用下，运动到右极板，与右极板接触后乒乓球带正电，在电场力作用下，运动到左极板，如此重复，即乒乓球会在两极板间来回碰撞，D正确．
考查了库仑力，静电感应
【方法技巧】静电感应的实质是电荷间的相互作用力，同种电荷相斥，异种电荷相吸，对于一个不带电的导体，在电场中两侧感应出的电荷是等量异种电荷
3、D
【解题分析】
地球自转绕地轴转动，地球上除两极各点具有相同的角速度。

在a和b两地的物体随地球自转的轨道半径不同，根据v=rω、a=rω2知线速度、加速度不同。

故D正确，ABC 错误。

故选：D.
4、C
【解题分析】
试题分析：某一时刻对应某一位置，此时的速度方向沿曲线上该点的切线方向，因此丙为P点的速度方向，故C正确，ABD错误．
故选C．
5、B
【解题分析】A、根据第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在
所有椭圆的一个焦点上；所以A 错误。

B 、根据第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。

所以对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大；所以B 正确。

C 、D 、开普勒第三定律中的公式，可知半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比，式中的k 只与中心体的质量有关，即与恒星质量有关，故C 、D 错误。

故选B 。

【题目点拨】开普勒关于行星运动的三定律是万有引力定律得发现的基础，是行星运动的一般规律，正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键。

6、D
【解题分析】 当卫星在圆周轨道上做匀速圆周运动时，万有引力充当向心力，所以环绕周期，环绕速度可以
看出，周期越大，轨道半径越大，轨道半径越大，环绕速度越小，动能越小.在变轨过程中，克服引力做功，引力势能增加，所以D 选项正确．
7、ABD
【解题分析】
A.根据平行四边形定则知，物体落地的竖直分速度
22010036m/s 8m/s y v v v =-=-=，则物体在空中运动的时间
8s 0.8s 10
y
v t g ===；故A 正确. B.物体离地面的高度264m 3.2m 220
y v h g ===；故B 正确. C.物体抛出点到落地点的水平距离x ＝v 0t ＝6×0.8m ＝4.8m ；故C 错误.
D.物体运动过程中重力做功的功率10 3.2W 40W 0.8mgh P t ⨯=
==；故D 正确. 8、AC
【解题分析】
由图可得，0～1s 内物体的加速度为：20.50.5/1
v a m s t ===；由牛顿第二定律可得：F-mgsinθ=m a ；1s 后有：F′=mgsinθ；联立并将F=5.5N ，F′=5.0N 代入解得：m=1.0kg ，θ=30°；第1 s 内物块受到的合外力为 F 合=ma=1×0.5N=0.5N ．故A 正确，B 错误．第1 s
内拉力F的功率P=Fv，F不变，v增大，则P增大，故C正确．前1s内物块的动能和重力势能均增大，则其机械能增大．2-3s内，动能不变，重力势能增大，其机械能增大，所以物块的机械能一直增大．故D错误．故选AC．
点睛：本题的关键先由v-t图象确定运动情况，然后求解出加速度，再根据牛顿第二定律和平衡条件列方程求解物体的质量和斜面的倾角．
9、BCD
【解题分析】
A．根据速度时间图像可知木板最终的速度为v=1m/s，从B刚滑上A开始，到两者共速，过程中，将两者看做一个整体，整体所受合力为零，故整体动量守恒，设木板的质量为M，则根据动量守恒定律可得：
，
解得：
，
故木板获得的动能为
，
A错误；
B．系统减少的动能为
，
B正确；
C．图像图线与坐标轴围成的面积表示位移，则由图得到：0-1s内B的位移为
，
A的位移为
，
木板A的最小长度为
C正确；
D．由斜率大小等于加速度大小，得到B的加速度大小为
，
根据牛顿第二定律得
，
代入解得
，
D 正确．
10、CD
【解题分析】
A ．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04
T ，故A 错误； B ．从Q 到N 的过程中，由于只有万有引力做功，机械能守恒，故B 错误； C ．从P 到Q 阶段，万有引力做负功，速率减小，故C 错误；
D ．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D 正确。

故选D 。

11、AC
【解题分析】
曲线运动的速度方向一定变化，则一定是变速运动，选项A 正确；速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化，选项B 错误；物体加速度可以不变，例如平抛运动，选项C 正确；它们受合外力不一定是变力，例如平抛运动，选项D 错误. 12、AC
【解题分析】
对其中一个小球受力分析，如图，受重力，绳子的拉力，由于小球做匀速圆周运动，故合力提供向心力；
将重力与拉力合成，合力指向圆心，由几何关系得，细线的拉力cos mg T θ=
所以向心力2tan (tan )F mg m h θθω== ，所以角速度g h
ω= A. 根据v r ω= 可知，线速度之比为半径比，即2：1，A 正确。

B. 根据分析可知，角速度之比为1：1，B 错误。

C. 加速度2a r ω= 可知，加速度之比为半径比，即2：1，C 正确。

D. 周期2T π
ω= 可知，周期之比为1：1，D 错误。

二、实验题（本题共16分，答案写在题中横线上）
13、BC ON 间的距离x 3 123a a b m x m x m x =+(或a a b m OP m OM m ON ⋅=⋅+⋅)
【解题分析】
第一空.A.“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A 错误；
B.要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B 正确；
C.要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C 正确；
D.为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求m a ＞m b ，故D 错误. 应填BC.
第二空.要验证动量守恒定律定律，即验证：123a a b m v m v m v =+，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t 相等，上式两边同时乘以t 得：123a a b m v t m v t m v t =+，得：123a a b m x m x m x =+，因此实验需要测量：测量OP 间的距离x 1，OM 间的距离x 2，ON 间的距离x 3；
第三空.由以上分析可知，实验需要验证:123a a b m x m x m x =+，或
a a
b m OP m OM m ON ⋅=⋅+⋅.
14、BCD 1.3 D
【解题分析】
(1)[1]AE ．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，AE 错误；
B ．该题是弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，B 正确；
C ．打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数，C 正确；
D ．改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F 变化关系，D 正确；
故选：BCD 。

(2)[2]相邻计数点间的时间间隔为
30.020.06s T =⨯=，
连续相等时间内的位移之差：
0.5cm x ∆=，
根据2x aT ∆=得：
2
22220.510m /s 1.3m /s 0.06
x a T -∆⨯===； (3)[3]对a -F 图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数，此题，弹簧测力计的示数： 2F Ma =，
即
2a F M
=， a -F 图线的斜率为k ，则
2k M
=， 故小车质量为：
2M k
=， 故D 正确。

故选D 。

三、计算题要求解题步骤，和必要的文字说明（本题共36分）
15、（1） 2
gR G
（2）【解题分析】
（1）地表的物体受到的万有引力与物体的重力近似相等即：
2 GMm mg R
＝ 解得：
M ＝2
gR G
（2）根据22Mm v G m r r ＝ 其中G
gR M 2
=，r=R+h 解得
v =16、（1）v B =3m/s ， F n =400N ；（2）
E =30J ；（3）80N 【解题分析】
（1）物块从A 到B ，由机械能守恒定律：21
2
B mgr mv =，解得在B 点的速率v B =3m/s 向心力F n =m 2B v r =202
30.45⨯N=400N （2）物块滑上小车后与小车组成的系统动量守恒，共速时的速度为v 0，有： 0()B mv M m v =+
物块与小车的共同速度v 0=
B mv m M +=2032010⨯+m/s=2m/s 损失的机械能2201
1()22
B E mv M m v ∆=-+ 代入数据得E =30J
（3）碰后瞬间小车的速度向左，大小为v 0=2m/s ，物块滑下小车时，物块的速度为v 1=1m/s ，设此时小车的速度大小设为v 2，由动量守恒定律：0012mv Mv mv Mv -=- 根据能量守恒定律：22212111222
B mgL mv mv Mv μ=-- 代入数据得μ=0.4，则物块与小车间的摩擦力大小F μ=μmg =0.4⨯20⨯10N=80N 。

17、（1）24m/s .（2）360N .（3）250s .
【解题分析】
（1）已知火箭匀加速上升阶段的位移为180km x =，匀加速上升阶段
2112v a x =
解得：
214m/s a =.
（2）最大飞行高度100km x =，则匀减速上升阶段的位移2120km x x x =-=， 22202v a x -=-
2216m/s a =
2mg F ma +=
匀减速上升阶段载人舱对测试假人的作用力
360N F =.
（3）整个上升过程
2
v x t = 所需要的时间
2250s x t v ==.。