银川市名校2020年高一(下)物理期末联考模拟试题含解析

银川市名校2020年高一(下)物理期末联考模拟试题
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，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动．下列说法正确的是：（）
A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量(动量P=mv，v为瞬时速度)
2．如图所示，物体A和B的质量均为m，且分别与跨过定滑轮的轻绳连接（不计绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦），在用水平变力F拉物体B沿水平方向向右做匀速直线运动的过程中，下列说法正确的是
A．物体A也做匀速直线运动
B．物体A做匀加速直线运动
C．绳子对物体A的拉力等于物体A的重力
D．绳子对物体A的拉力大于物体A的重力
3．如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上，其正上方A位置有一只小球．小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零．不计空气阻力，对于小球下降阶段，下列说法中正确的是( )
A．在B位置小球动能最大
B．在C位置小球动能最大
C．整个过程中小球的机械能守恒
D．从A→C位置小球重力势能的减少等于小球动能的增加
4．在不计空气阻力的条件下，下列物体运动过程中，机械能守恒的是
A ．小孩沿滑梯匀速滑下
B ．起重机吊着货物匀速上升
C ．用力推箱子在水平地面上加速滑行
D ．被抛出的铅球在空中运动
5． (本题9分)如图所示，两个用相同材料制成的靠摩擦传动的轮A 和B 水平放置，两轮半径R A =2R B ． 当主动轮A 以角速ω匀速转动时，在A 轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A 轮边缘上．若将小木块放在B 轮边缘上，欲使木块相对B 轮也静止，则A 轮转动的角速度不可能为（ ）
A ．
B ．ω
C ．ω
D ．ω
6． (本题9分)我国计划于2018年择机发射“嫦娥五号”航天器，假设航天器在近月轨道上绕月球做匀速圆周运动，经过时间t （小于绕行周期），运动的弧长为s ，航天器与月球中心连线扫过的角度为θ（弧度），引力常量为G ，则（ ）
A ．航天器的轨道半径为t θ
B ．航天器的环绕周期为t πθ
C ．月球的的质量为3
2s Gt θ D ．月球的密度为234Gt
θ 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，质量为M 、长度为L 的小车静止在光滑的水平面上.质量为m 的小物块(可视为质点)放在小车的最左端.现用一水平恒力F 作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为F f ，物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为s.在这个过程中，以下结论正确的是( )
A ．物块到达小车最右端时具有的动能为F(L ＋s)
B ．物块到达小车最右端时，小车具有的动能为F f s
C ．物块克服摩擦力所做的功为F f (L ＋s)
D ．物块和小车增加的机械能为F f s
8．(本题9分)如图所示，在水平地面上放着斜面体B，物体A置于斜面体B上．一水平向右的力F作用于物体A，地面对斜面体B的支持力和摩擦力分别用N、f表示．若力F逐渐变大的过程中，两物体始终保持静止状态．则此过程中（）
A．N变大B．N不变C．f变大D．f不变
9．如图所示，一端固定在地面上的竖直轻弹簧，在弹簧的正上方高为H处有一个小球自由落下，将弹簧压缩至最短。

设小球落到弹簧上将弹簧压缩的过程中获得最大动能是E K，在具有最大动能时刻的重力势能是E P，则（）
A．若增大H，E K随之增大B．若增大H，E K不变
C．若增大H，E P随之增大D．若增大H，E P不变
10．(本题9分)如图所示，实线表示某电场中一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有等间距的A、B、C 三点，则
A．B点的场强小于C点的场强
B．A点的电场方向指向x轴正方向
C．AB两点电势差小于BC两点电势差
D．AB两点电势差等于BC两点电势差
11．一钢球从某高度自由下落到一放在水平地面的弹簧上，从钢球与弹簧接触到压缩到最短的过程中，弹簧的弹力F、钢球的加速度a、重力所做的功W G以及小球的机械能E与弹簧压缩量x的变化图线如下图(不考虑空间阻力)，选小球与弹簧开始接触点为原点，建立图示坐标系，并规定向下为正方向，则下述选项中的图象符合实际的是( )
A．B． C．
D．
12．(本题9分)如图，半径R=0.45m的四分之一光滑圆弧面轨道竖直固定，弧面下端与一水平足够长传送带右端相切，传送带以恒定的速度v=2m/s沿顺时针方向匀速转动。

一质量m=1kg的小物块自圆弧面轨道的最高点由静止滑下，物块与传送带之间的动摩擦因数 =0.2，不计物块滑过曲面与传送带交接处时的机械能损失，重力加速度g=10m/s2，则物块从第一次滑上传送带到第一次离开传送带的过程中，下列说法正确的是（）
A．物块在传送带上向左运动的最远距离为2m
B．物块运动的时间为3.125s
C．物块与传送带间因摩擦产生的热能为12.5J
D．传送带对物块做的功为2.5J
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．已知当地的重力加速度g=9.80m/s2
(1)要验证重锤下落过程中符合机械能守恒,除了图示器材,以下实验器材必须要选取的有________填写字母代号
A．秒表B．刻度尺C．天平D．交流电源
(2)实验小组选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，
在计数点A 和B 、B 和C 之间还各有一个点，测得h 1=12.01cm ，h 2=19.15cm ，h 3=27.86cm ．打点计时器通以50Hz 的交流电．根据以上数据算出：当打点计时器打到B 点时重锤的重力势能比开始下落时减少了___ J ；此时重锤的动能比开始下落时增加了__ J 。

（计算结果保留3个有效数字）.
(3)根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题是______．（重锤质量m 已知）.
(4)在图乙所示的纸带基础上，某同学又选取了多个计数点，并测出了各计数点到第一个点O 的距离h ，算出了各计数点对应的速度v ，以为纵轴，以h 为横轴，则图线的斜率表示__．
14． (本题9分)如图所示的实验装置可以用来探究动能定理，长木板倾斜放置，小车（装有挡光片）放在长木板上，长木板旁放置两个距离为L 的光电门A 和B ，质量为m 的重物通过滑轮与小车相连，调整长木板的倾角，使得小车恰好在细绳的拉力作用下处于平衡状态，某时刻剪断细绳，小车加速运动，测得挡光片通过光电门A 的时间为△t 1，通过光电门B 的时间为△t 2，挡光片的宽度为d ，小车的质量为M ，重力加速度为g ，不计小车运动中所受的摩擦阻力.小车加速运动时受到的合力F ＝______；小车经过光电门A 、B 的瞬时速度v A ＝______、v B ＝______，如果关系式_______在误差允许的范围内成立，即验证了动能定理.
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图甲所示，一质量为m a 的滑块(可看成质点)固定在半径为R 的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A 点，另一质量为m b 的滑块(可看成质点)静止在轨道的底端B 处，A 点和圆弧对应的圆心O 点等高。

（1）若圆弧的底端B 与水平光滑平面连接(足够长)，m b 静止于B 点，m a 从静止开始释放，假设两滑块碰撞时无机械能损失，且两滑块能发生两次碰撞，试证明：3m a <m b 。

（2）若圆弧的底端B 与水平传送带平滑连接，如图乙所示。

已知m a =m b =1kg ，R=0.8 m ，传送带逆时针匀速运行的速率为v 0=1 m/s ，B 点到传送带水平面右端点C 的距离为L=2 m 。

m b 静止于B 点，m a 从静止开始释放，滑块m a 与m b 相碰后立即结合在一起(设为m c )运动，当m c 运动到C 点时速度恰好为零。

求m c 从开始运动到与传送带的速度相同的过程中由于摩擦而产生的热量Q 。

(g=10 m/s 2)
16．如图所示，AB 为倾角θ=37°的斜面轨道，轨道的AC 部分光滑，CB 部分粗糙，BP 为圆心角等于143°、半径R=1m 的竖直光滑圆弧轨道，两轨道相切于B 点，P 、Q 两点在同一竖直线上，轻弹簧一端固定在A 点，另一自由端在斜面上C 点处，现有一质量m=2kg 的小物块在外力作用下降弹簧缓慢压缩到D 点后（不栓接）释放，物块经过C 点后，从C 点运动到B 点过程中的位移与时间的关系为2124x t t =-（式中x 单
位为m ，t 单位是s ），假设物块第一次经过B 点后恰能到达P 点，sin37°=0.6，cos37°=0.8，2
10/g m s =，试求：
（1）若CD=1m ，试求物块从D 点运动到C 点的过程中，弹簧对物块所做的功；
（2）B 、C 两点间的距离x ；
（3）若在P 处安装一个竖直弹性挡板，小物块与挡板碰撞后速度反向，速度大小不变，小物块与弹簧相互作用不损失机械能，试通过计算判断物块在第一次与挡板碰撞后的运动过程中是否会脱离轨道？ 17． (本题9分)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ。

一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A ，细线与斜面平行。

小球A 的质量为m 、电量为q 。

小球A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B ，两球心的高度相同、间距为d 。

静电力常量为k ，重力加速度为g ，两带电小球可视为点电荷。

小球A 静止在斜面上，则
（1）求小球A 与B 之间库仑力的大小；
（2）当时，求细线上的拉力和斜面对小球A 的支持力。

参考答案
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．B
【解析】
【详解】
从轨道1变轨到轨道2，需要加速逃逸，故A 错误；根据公式2Mm G ma r =可得：2
M a G r =，故只要到地心距离相同，加速度就相同，卫星在椭圆轨道1绕地球E 运行，到地心距离变化，运动过程中的加速度在变化，B 正确C 错误；卫星在轨道2做匀速圆周运动，运动过程中的速度方向时刻在变，所以动量方向不
同，D错误．
2．D
【解析】
【详解】
AB、将B物体的速度v B进行分解如图所示,则v A=v B cosα,α减小,v B不变,则v A逐渐增大，说明A物体向上做加速运动，故A错误、B错误；
CD、设绳子对A的拉力大小为T，由牛顿第二定律T−mg=ma，可知绳子对A的拉力T>mg，则物体A处于超重状态．故C错误、D正确．
故选D．
【点睛】
将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度等于A的速度，根据平行四边形定则判断A的速度如何变化，从牛顿第二定律可知绳子对A的拉力与重力的关系．
3．B
【解析】
【详解】
AB.小球从B至C过程，重力大于弹簧的弹力，合力向下，小球加速运动；C到D过程，重力小于弹力，合力向上，小球减速运动，而在C点小球所受弹力大小等于重力，加速度为零，所以在C点速度最大，即动能最大，故A错误，B正确；
CD.小球下降过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，即小球的重力势能、动能和弹簧的弹性势能总和保持不变，而小球的机械能会变化，所以从A→C位置小球重力势能的减少等于动能增加量和弹性势能增加量之和，故小球重力势能的减少大于小球动能的增加。

故CD错误。

4．D
【解析】
【详解】
A. 小孩沿滑梯匀速滑下，动能不变，但重力势能减小，所以机械能不守恒，故A不符合题意；
B. 起重机吊着货物匀速上升，动能不变，但重力势能增大，所以机械能不守恒，故B不符合题意；
C. 用力推箱子在水平地面上加速滑行，重力势能不变，但动能增大，所以机械能不守恒，故C不符合题意；
D. 被抛出的铅球在空中运动，只有重力做功，机械能守恒，故D符合题意。

5．B
【解析】
A 和
B 用相同材料制成的靠摩擦传动，边缘线速度相同，则ωA R A =ωB R B ，而R A =2R B ．所以
，对于在A 边缘的木块，最大静摩擦力恰为向心力，即f max ＝mR A ωA 2=mR A ω2，
在B 轮上恰要滑动时，根据牛顿第二定律有：f max ＝mR B ωB 2=mR B (2ωA ′)2，联立解得A 转动的最大角速度ωA ′＝ω，故ACD 正确，B 错误．本题选不可能的，故选B ．
点睛：本题要抓住恰好静止这个隐含条件，即最大静摩擦力提供向心力，运用牛顿第二定律进行求解，难度不大．
6．C
【解析】
A 项：由题意可知，线速度s v t =，角速度t θω=，由线速度与角速度关系v r ω=可知，s r t t θ=，所以半径为s
r θ=，故A 错误；
B 项：根据圆周运动的周期公式222t T t π
π
πθ
ωθ===，故B 错误；
C 项：根据万有引力提供向心力可知，22mM v G m r r =即2232()?s s v r s t M G G Gt θθ
===，故C 正确； D 项：由于不知月球的半径，所以无法求出月球的密度，故D 错误；
点晴：解决本题关键将圆周运动的线速度、角速度定义式应用到万有引力与航天中去，由于不知月球的半径，所以无法求出月球的密度．
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．BC
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：对物块分析，物块相对于地的位移为L s +，根据动能定理得，21()()02f F F L s v -+=-，则知物块到达小车最右端时具有的动能()()f F F L s -+，故A 错误．对小车分析，小车对地的位移为l ，根据动能定理得，2102
f F l Mv ='-，则知物块到达小车最右端时，小车具有的动能为f F s ，故B 正确．物块相对于地的位移大小为L s +，则物块克服摩擦力所做的功为f F L s （）
+，故C 正确．根据能量守恒得，外力F 做的功转化为小车和物块的机械能和摩擦产生的内能，则有：F
L s E Q +=∆+（），则物块和小车
增加的机械能为f E F
L s F L （）∆=+-，故D 错误. 8．BC
【解析】
试题分析：对A 和B 整体受力分析，受重力、支持力、推力和摩擦力，根据共点力平衡条件列式求解． 解：对A 和B 整体受力分析，受重力（M+m ）g 、支持力N 、推力F 和地面的静摩擦力f ，由于两物体相对地面始终保持静止，故加速度为零，合力为零，根据平衡条件，有：
竖直方向：N=（M+m ）g…①
水平方向：F=f…②
当推力F 变大时，f 变大，支持力不变；
故选BC ．
【点评】本题关键是灵活地选择研究对象；如果对两个物体分别受力分析，然后运用共点力平衡条件列式求解，问题将复杂化．
9．AD
【解析】
【详解】
CD ．小球压缩弹簧的过程中，受重力和支持力，在平衡位置，速度最大，动能最大，根据平衡条件，有 kx=mg
解得：
mg x k
= 即压缩量恒定，即动能最大时是固定的位置，则E P 不变；故C 错误，D 正确；
AB ．从越高的地方释放，减小的重力势能越大，而增加的弹性势能（2Pk 12
E kx =
）相同，故在具有最大动能时刻的动能越大，则A 正确，B 错误。

故选AD 。

10．ABC
【解析】
【详解】
A 项：等差等势面的疏密程度表示电场强度的大小，由于0.4V 与0.2V 两个等势面间电势差等于0.6V 与0.4V 两个等势面间电势差，C 处的等势面密，所以C 点电场强度较大，故A 正确；
B 项：电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，故A 点场强方向指向x 轴正方向，故B 正确；
C 、
D 项：等差等势面的疏密程度表示电场强度的大小，所以AB 两点间的平均场强小于BC 两点间的平均场强，由公式=U Ed ，可知，AB 两点电势差小于BC 两点电势差，故C 正确，D 错误。

11．BC
【解析】
【详解】
A ．由于向下为正方向，而弹簧中的弹力方向向上，所以选项A 中的拉力应为负值，A 错误；
B ．小球接触弹簧上端后受到两个力作用：向下的重力和向上的弹力．在接触后的前一阶段，重力大于弹力，合力向下，而弹力F=kx ，则加速度mg kx k a g x m m -==-，故B 正确；
C ．根据重力做功的计算式G W mgx =，可知C 正确；
D ．小球和弹簧整体的机械能守恒，小球的机械能不守恒，D 错误．
12．BC
【解析】
【详解】
A 、物体沿圆弧面下滑，机械能守恒：mgR= 12
mv 02，得：v 0=3m./s ，物体在传送带上相对运动时的加速度大小为：a =μg =2m/s 2
，物体滑上传送带向左运动的最远距离：s 1 =202v a =2.25m ，故A 错误。

B 、物体向左运动的时间：t 1=0v A =1.5s ，物体向右加速到v 的时间：t 2=v a =1s ，向右加速的位移：s 2=2
2v a =1m ，然后物体以速度v 匀速运动的时间：t 3=
12s s v -= 0.625s ，物体第一次从滑上到离开传送带所经历的时间：t= t 1+ t 2+ t 3=3.125s ，故B 正确。

C 、物块与传送带间因摩擦产生的热能 Q=μmg(s 1+vt 1+vt 2-s 2)=12.5J ，故C 正确。

D 、根据动能定理，传送带对物块做的功W=
12mv 2-12mv 02=-2.5J ，故D 错误。

【点睛】
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．（1）BD （2）1.88m ；1.96m （3）原因可能是做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键（或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等）（4）g
【解析】
【详解】
（1）该实验中，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中需要毫米刻度尺和交流电源；故选BD ．
（2）当打点计时器打到B 点时重锤的重力势能比开始下落时减少了△E p =mgh 2=m×9.80×0.1915J=1.88m ． 计数点之间的时间间隔为：T=0.04s ；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 点的瞬时速度为：
因此重锤动能的增加量为：△E k ＝mv B 2＝×m×(1.98)2＝1.96mJ
（3）动能的增加量大于重力势能的减小量原因可能是做实验时先释放了纸带然后再合上打点计时器的电键（或“接通打点计时器是重锤已经具有初速度”、“重锤下落初速度不为零”、“释放纸带时手抖动了”等等）．
（4）根据机械能守恒定律有：mgh=mv 2，v 2=gh ，因此在v 2-h 图象中，图象的斜率为重力加速度g ．
【点睛】
正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等，会起到事半功倍的效果，同时注意利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法． 14．mg
1d t V 2d t V 2221()1122()d d mgL M M t t =-V V 【解析】
【详解】
由于小车在重物的拉力作用下处于平衡状态，去掉拉力，小车受到的合力就等于绳子的拉力，因此合力F ＝mg ；挡光片经过光电门时的平均速度1A d v t =∆,2
B d v t =∆，由于挡光时间极短，可以认为平均速度等于瞬时速度，合力做功为W ＝mgL ，动能变化为2221()1122()k d d E M M t t ∆=
-V V ，如果这两部分相等，就算是验证了动能定理,即验证关系式2221
()1122()d d mgL M M t t =-V V . 四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．（1）见解析（2）9J
【解析】
【详解】
(1)两滑块碰撞时动量守恒m a v a =m a v a ′＋m b v b ′ 无机械能损失12m a 2a v =12m a v a ′2＋12
m b v b ′2 解得：v a ′=a b a a b
m m v m m -+ 解得：v b ′=2a a a b
m v m m + 要想发生两次碰撞必须满足：－v a ′>v b ′代入可得：3m a <m b
(2)机械能守恒m a gR=2112
a m v 滑块m a 与m
b 相碰后结合在一起，动量守恒m a v 1=m
c v 2
从B 运动到C 点时速度恰好为零，由动能定理可得：
－fL=0－12
m c 22v f=m c a ，－v 0=v 2－at m c 向右运动：s 1=v 2t －
12at 2 传送带向左运动：s 2=v 0t
Q=fs 相对=f(s 1＋s 2)=9J
16．（1）156J （2）498
x m =
（3）不会脱离轨道 【解析】
试题分析：（1）由2124x t t =-知，物块在C 点速度为012/v m s =
设物块从D 点运动到C 点的过程中，弹簧对物块所做的功为W ，由动能定理有 201sin 372
W mgCD mv -︒= 代入数据得：156J W =
（2）由2124x t t =-知，物块从C 运动到B 过程中的加速度大小为28/a m s =
设物块与斜面间的动摩擦因数为μ，由牛顿第二定律得sin cos mg mg ma θμθ+=
代入数据解得0.25μ=
物块在P 点的速度满足2P v mg m R
= 物块从B 运动到P 的过程中机械能守恒，则有2211 22
B P pB mv mv mgh =
+，又()153pB h R sin =+︒ 物块从C 运动到B 的过程中有220 2B BC v v ax -=- 由以上各式解得498
BC x m = （3）假设物块第一次从圆弧轨道返回并与弹簧相互作用后，能够回到与O 点等高的位置Q 点，且设其速度为Q v ， 由动能定理得221
1 2cos3722
Q P BC mv mv mgR mgx μ-=-︒ 解得2
190Q v =-< 可见物块返回后不能到达Q 点，故物块在以后的运动过程中不会脱离轨道．
考点：考查了动能定理，牛顿第二定律，机械能守恒定律
【名师点睛】本题综合考查了动能定理、机械能守恒定律以及牛顿第二定律，对学生的能力要求较高，关键理清物体的运动情况，掌握临界条件，选择合适的规律进行求解．
17．(1) (2) ,
【解析】
【详解】
（1）由库仑定律得库仑力大小为
（2）以小球为研究对象，对其进行受力分析如图所示：
沿斜面和垂直斜面两个方向进行力的正交分解.
沿斜面方向：
沿垂直斜面方向：
由题设条件：
联立以上三式得：，.。