甘肃省兰州市重点名校2017-2018学年高一下学期期末质量跟踪监视物理试题含解析

甘肃省兰州市重点名校2017-2018学年高一下学期期末质量跟踪监视物理试题一、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)如图,桌面高为h,质量为m的小球从离桌面高H处自由下落,不计空气阻力,以桌面为参考平面,则小球落到地面瞬间的机械能为( )
A．0 B．mgH
C．mgh D．mg(H+h)
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
以桌面为参考平面，则小球在最高点刚下落时的机械能为E=mgH，小球下落时机械能守恒，则小球落到地面瞬间的机械能为mgH，故选B.
【点睛】
本题如根据机械能的定义，不好直接求落地时小球的机械能．技巧在于选择研究最高点，此处动能为零，重力势能为mgH，机械能为mgH，运用机械能守恒，从而定出落地时的机械能，方法简单方便．2．(本题9分)一个人乘电梯从1楼到30楼，在此过程中经历了先加速、再匀速、后减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是：
A．始终做正功B．加速时做正功，匀速和减速时做负功
C．加速和匀速时做正功，减速时做负功D．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功
【答案】A
【解析】
【详解】
A. 在加速、匀速和减速的过程中，支持力的方向始终竖直向上，从1楼到30楼，支持力的方向与运动方向相同，则支持力始终做正功，A正确。

BCD. 根据A选项分析可知，BCD错误。

3．一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如图所示。

设该物体在t0和2t0时刻的速度分别是v1和v2，动能分别是E k1和E k2；从开始至t0时刻和t0至2t0时刻物体运动的位移分别是x1和x2，合外力做的功分别是W1和W2，则（）
A ．E k2＝3E k1
B ．x 2＝4x 1
C ．v 2＝5v 1
D ．W 2＝W 1 【答案】B 【解析】 【详解】
C.由图象及动量定理可知，F-t 图象围成的面积表示合外力的冲量，故0t 时刻物体的动量1100P mv F t ==，
02t 时刻物体的动量为 22003P mv F t == ，
即213v v =。

故C 错误； ABD.由动能定理知
2
101112
W F x mv ==
， 22
2022111222W F x mv mv ==- ，
即218W W = ，214x x = ，故B 正确，AD 错误。

4．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的 A ．质量可以不同 B ．轨道半径可以不同 C ．轨道平面可以不同 D ．速率可以不同
【答案】A 【解析】
试题分析：地球同步轨道卫星有几个一定：定轨道平面、定轨道半径（或定高度）、定运转周期等，了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同．物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心．通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量． 许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的质量可以不同，故A 正确；因为同步卫星要和地球自转同步，即这些卫星ω相同，根据万有引力提供向心力得2
2Mm G
m r r
ω=，因为ω一定，所以r 必须固定，
故B 错误；它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的．所以所有的同步卫星都在赤道上方同一轨道上，故C 错误；根据万有引力提供向心力得运转速度为GM
v r
=，由于同步卫星轨道半径是一定的，所以速率也不变，D 错误．
5． (本题9分)航天飞机中的物体处于失重状态，是指这个物体（ ） A ．不受地球的吸引力
B ．受到地球吸引力和向心力的作用而处于平衡状态
C ．受到向心力和离心力的作用而处于平衡状态
D ．对支持它的物体的压力为零 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．失重状态是物体对水平支持物的压力或者对竖直悬挂物的拉力小于自身重力，大于自身重力为超重．并不是不受地球引力A 错．
BCD ．对航天飞机中的物体，重力提供向心力，对水平支持物或竖直悬挂物没有作用力，是完全失重，处于非平衡状态，而且受力分析也不存在向心力和离心力，BC 错．D 对．
6．如图所示，从倾角为θ的斜面顶端分别以v 0和2v 0的速度水平抛出a 、b 两个小球，若两个小球都落在斜面上且不发生反弹，不计空气阻力，则a 、b 两球
A ．水平位移之比为1∶2
B ．下落的高度之比为1∶2
C ．在空中飞行的时间之比为1∶2
D ．落到斜面时速度方向与斜面夹角之比为1∶2 【答案】C 【解析】 【详解】
因为两个小球均落到斜面上，所以二者的位移偏转角相同，又由于初速度之比为1∶2，所以根据位移偏转角的正切值0
tan 2gt
v θ=
，所以运动时间之比为1∶2，C 正确；再结合0x v t =，可得水平位移之比为1：
4，A 错误；再根据2
12
h gt
，下落的高度之比为1：4，B 错误；再根据速度偏转角的正切值是位移偏转角正切值的两倍可知，速度偏转角相同，速度方向与斜面夹角之比为1∶1，D 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)如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查，其传送装置可简化为如图乙所示的模型，紧绷的传送带始终保持v ＝1m/s 的恒定速率运行．旅客把行李无初速度地放在A 处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A 、B 间的距离为2m ，g 取10 m/s 2，若乘客把行李放到传送带的同时也以v ＝1m/s 的恒定速率平行于传送带运动到B 处取行李，则( )
A ．乘客与行李同时到达
B 处 B ．乘客提前0.5s 到达B 处
C ．行李提前0.5s 到达B 处
D ．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s 才能到达B 处 【答案】BD 【解析】 【分析】
行李在传送带上先加速运动，然后再和传送带一起匀速运动，由牛顿第二定律和运动学公式求出时间．若行李一直做匀加速运动时，运动时间最短． 【详解】
A 、
B 、
C 、由牛顿第二定律，得 μmg=ma 得 a=1m/s 1．设行李做匀加速运动的时间为t ，行李加速运动的末速度为v=1m/s ．由v=at 1代入数值，得t 1=1s ，匀加速运动的位移大小为： x=
=0.5m ，
匀速运动的时间为：t 1=
=1.5s ，
行李从A 到B 的时间为：t=t 1+t 1=1+1.5=1.5s ． 而乘客一直做匀速运动，从A 到B 的时间为t 人=
=1s ．故乘客提前0.5 s 到达B ．故A 、B 错误C 正确；
D 、若行李一直做匀加速运动时，运动时间最短．由L=，解得最短时间t m =1s ．故D 正确．
故选CD ．
8． (本题9分)如图所示为研究决定平行板电容器电容大小因素的实验装置．两块相互靠近的等大正对的
平行金属板M、N组成电容器，板N固定在绝缘座上并与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都接地，板M上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M的位置．在两板相距一定距离时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度．在整个实验过程中，保持电容器所带电荷量不变，对此实验过程的描述正确的是（）
A．只将板M从图示位置稍向左平移，静电计指针张角变大
B．只将板M从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移，静电计指针张角变大
C．只将板M从图示位置稍向上平移，静电计指针张角减小
D．只在M、N之间插入云母板，静电计指针张角变大
【答案】AB
【解析】
试题分析：A、只将板M从图示位置稍向左平移，d增大，根据C=知，电容减小，根据U=知电势差增大，则静电计指针张角变大，故A正确．B、只将板M从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移，正对面积S变小，根据C=知，电容减小，根据U=知电势差增大，则静电计指针张角变大，故B 正确．C、只将板M从图示位置稍向上平移，正对面积S变小，根据C=知，电容减小，根据U=知电势差增大，则静电计指针张角变大．故C错误．D、只在M、N之间插入云母板，介电常数变大，根据C=知，电容增大，根据U=知电势差减小，则静电计指针张角变小．故D错误．故选AB．
考点：电容器的动态分析．
9．(本题9分)如图所示，两个3
4
竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上，半径R相同，左侧轨道由金属凹
槽制成，右侧轨道由金属圆管制成，且均可视为光滑
.在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别为A h和B h，下列说法正确的是()
A．若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为5 2 R
B．若使小球B沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为5 2 R
C．适当调整A h，可使A球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处D．适当调整B h，可使B球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处
【答案】AD 【解析】【详解】
小球A恰好能到A轨道的最高点时，由
2
A
v mg m
R
=
，
A
v gR
=；根据机械能守恒定律得，mg（h A-2R）=
1
2
mv A2，解得
5
2
A
R
h=，故A正确；小球恰好能到B轨道的最高点时，临界速度为零，根据机械能守恒定律得：mg（h B-2R）=0，若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，B小球h B＞2R的任意高度释放都可以，故B错误；小球恰好能到B轨道的最高点时，临界速度为零，适当调整h B，B可以落在轨道右端口处．故D正确．小球A恰好能到A轨道的最高点时，由
2
A
v
mg m
R
=，
A
v gR
=；小球A从最高点飞出后下落R高度时，根据平抛运动规律得：水平位移的最小值为
2
2
A A
R
x v R R
g
==＞，小球落在轨道右端口外侧．故C错误．
10．(本题9分)如图所示，已知两颗人造卫星a和b绕地球做匀速圆周运动的周期分别是T1、T2，设a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为1v、2v，则下列关系式正确的是（）
A．
2
3
11
22
r T
r T
⎛⎫
= ⎪
⎝⎭
B．
1
3
12
21
v T
v T
⎛⎫
= ⎪
⎝⎭
C．
2
3
12
21
r T
r T
⎛⎫
= ⎪
⎝⎭
D．
1
3
11
22
v T
v T
⎛⎫
= ⎪
⎝⎭
【答案】AB
【解析】
【详解】
AC．据开普勒第三定律可得：
33
12
22
12
r r
T T
=
解得：
2
3
11
22
r T
r T
⎛⎫
= ⎪
⎝⎭
故A项正确，C项错误．
BD．人造卫星绕地球运转时，有：
22Mm v G m r
r
= 解得：
GM
v r
=
所以：
1
3
122211v r T v r T ⎛⎫== ⎪⎝⎭
故B 项正确，D 项错误．
11．如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为1m 、2m 的两物块A 、B 相连接，并静止在光滑水平面上。

现使B 获得水平向右、大小为6m/s 的瞬时速度，从此刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像提供的信息可得（ ）
A ．在1t 、3t 两个时刻，两物块达到共同的速度2m/s ，且弹簧都处于伸长状态
B ．在3t 到4t 时刻之间，弹簧由压缩状态恢复到原长
C ．两物体的质量之比为1m :2m =2:1
D ．运动过程中，弹簧的最大弹性势能与B 的初始动能之比为2：3 【答案】BCD 【解析】 【分析】
两个滑块与弹簧系统机械能守恒、动量守恒，结合图象可以判断它们的能量转化情况和运动情况。

【详解】
A.从图象可以看出，从0到t 1的过程中弹簧被拉伸，t 1时刻两物块达到共同速度2m/s ，此时弹簧处于伸长状态，从t 2到t 3的过程中弹簧被压缩，t 3时刻两物块达到共同速度2m/s ，此时弹簧处于压缩状态，故A 错误；
B.由图示图象可知，从t 3到t 4时间内A 做减速运动，B 做加速运动，弹簧由压缩状态恢复到原长，故B 正确；
C.由图示图象可知，t 1时刻两物体速度相同，都是2m/s ，A 、B 系统动量守恒，以B 的初速度方向为正方
向，由动量守恒定律得：
()11122m v m m v =+，
即
()21262m m m =+⨯，
解得：
12:2:1m m =，
故C 正确； D.由图示图象可知， 在初始时刻，B 的初动能为：
22KB 20221161822
E m v m m =
=⨯= 在t 1时刻，A 、B 两物块的速度是2m/s ，A 、B 两物块动能之和为：
()22k 122211
+32622
E m m v m m =
=⨯⨯= 所以，这时候，最大的弹性势能为
kB k 22218612P E E E m m m =-=-=，
所以：
p KB 2212:182:3E E m m ==：
故D 正确。

12． (本题9分)如图所示，轻杆一端固定质量为m 的小球，另一端固定在转轴上，轻杆长度为R ，可绕水平光滑转轴O 在竖直平面内转动将轻杆从与水平方向成30°角的位置由静止释放若小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变当小球运动到最低点P 时，轻杆对小球的弹力大小为。

方向竖直向上，下列
说法正确的是( )
A ．小球受到的空气阻力大小为
B．小球运动到P点时的速度大小为
C．小球能运动到与O点等高的Q点
D．小球不能运动到与O点等高的Q点
【答案】AC
【解析】
【详解】
AB.小球运动到P点时，根据牛顿第二定律可得
解得小球在P点的速度大小为
根据动能定理可得：
解得
故A符合题意，B不符合题意。

CD.假设小球能运动到与O点等高的Q点，则阻力大小为，根据动能定理可得：
解得
故小球能运动到与O点等高的Q点，且达到Q的速度刚好为零，故C符合题意D不符合题意。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电火花计时器、交流电源外，在下列器材中，还必须使用的器材是___________(填写器材前的字母) A ．毫米刻度尺 B ．秒表 C ．天平(含砝码)
(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，测得它们到起始点O(O 点与其下一个相邻点距离为2mm)的距离分别为h A 、h B 、h C 已知当地重力加速度为g ，打点计时器打点的周期为T ．设重物的质量为m ．从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能减少量为___________，动能增加量为___________．
(3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量总是略大于动能的增加量，产生这一结果的原因是___________．
A ．利用公式v=gt 计算重物速度
B ．利用公式2gh
C ．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D ．没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】A mgh B 2
122A hc h m T -⎛⎫
⎪⎝⎭
C
【解析】 【详解】
(1) 验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量重锤的质量，所以不需要天平；由于使用电火花计时器，所以不需要秒表；实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求解重力势能的减小量和动能的增加量，故必须使用的器材是选项A ； (2)从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能减少量为P B E mgh ∆=；B 点的速度2C A
B h h v T
-=，则动能的增加量为2211(2)22C A k B h h E mv T
-∆=
=；
(3) 由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故选项C正确．
14．(本题9分)在探究“做功与物体速度变化”的关系时，实验室准备的装置如图所示。

（1）为保证小车受到的合力与重物的重力大小基本相等，应进行下列操作：
①在_____________（选填“挂”或“不挂”）重物时，把斜面右端垫高一些，平衡摩擦力；
②保持重物的质量_____________（选填“远小于”或“远大于”）小车的质量
（2）改变_____________（选填“重物”或“小车”）的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了小车受到的合力做的功。

【答案】不挂远小于重物
【解析】
【详解】
第一空. 为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响，采取的做法是将带滑轮的长木板一端适当垫高，使小车在不挂钩码的情况下做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力大小等于绳子的拉力；
第二空. 根据牛顿第二定律可知绳子拉力为：
1
1
T mg
m
M
=
+，所以当重物质量远小于小车质量时，绳上
拉力近似等于重物重力。

第三空. 根据实验原理可知，本实验中需要改变外力的功，根据W=FL可知，可以通过改变重物的质量以及改变小车通过的距离来改变拉力的功。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．(本题9分)图甲是中国很多家庭都有的团圆桌，餐桌上放一半径为r=1m可绕中心轴转动的圆盘，近似认为餐桌与圆盘在同一水平面内，忽略两者之间的间隙，如图乙．餐桌离地高度为h=0.8m，将某小物体放置在圆盘边缘，缓慢增大圆盘的速度，当圆盘的角速度为2rad/s时，物体刚好从圆盘上甩出．假设小物体与餐桌间的摩擦力忽略不计，小物体与圆盘之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．（g取10m/s2）
（1）该物体与圆盘的动摩擦因数μ为多大？
（2）求物体落到地面上的位置到从餐桌甩出点的水平距离L 为多少？
【答案】（1）0.4；（2）0. 8m
【解析】
【详解】
（1）由题意可得，当小物体在圆盘上随圆盘一起转动时，圆盘对小物体的静摩擦力提供向心力，所以随着圆盘转速的增大，小物体受到的静摩擦力增大．当静摩擦力最大时，小物体即将滑落，此时圆盘的角速
度达到最大，为：2m f N mr μω==…（1），
N=m g (2)
两式联立可得：μ=0. 4
（2）当物体滑离餐桌时，开始做平抛运动，小物体与餐桌的摩擦力忽略不计，平抛的初速度为物体在物体从圆盘上甩出的速度，物体从圆桌上甩出的速度02m/s v r ω==
物体做平抛运动的时间为t ，则：212
h gt =
解得：0.4s t = 所以物体落到地面上的位置到从餐桌甩出点的水平距离0.8m t L v t ==
16． (本题9分)“天宫二号”是我国自主研发的一个“空间实验室”，科学家、航天员们将在里面展开各种工作和试验，为建成空间站奠定了基础．“天宫二号”绕地球做匀速圆周运动，距地球表面的高度为h ．已知地球质量为M ，半径为R ，引力常量为G ．试回答下列问题：
(1)求“天宫二号”在轨运行线速度v 的大小；
(2)“太空移民”是人们的大胆设想，为解决在空间站生活的失重问题，科学家设想让空间站通过自转产生的向心加速度来模仿重力加速度，获得“人工重力”，就是要使人们感受到“人工重力”与在地球表面上受到的重力一样（不考虑重力因地理位置不同而产生的差异）．设自转半径为r ，求空间站自转周期T 的大小．
【答案】 (1) v (2) 2T π=【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据天宫二号绕地球运行，万有引力做向心力可得： 2
2 ()GMm mv R h R h
++＝ 所以运行线速度为：
GM v R h +＝； (2)地球表面的重力加速度满足：
'
'2 GMm m g R
＝ 则人工产生的重力满足：
2
'
'24m r m g T π= 解得 2r T R GM
π= 17． (本题9分)某一做直线运动的物体的v-t 图象如图所示，根据图象求：
（1）前4s 内物体距出发点的最大距离；
（2）前4s 内物体的位移；
（3）前4s 内通过的路程
【答案】（1）6m ；（2）5m ；（3）7m 【解析】
试题分析：（1）最远距离m 111143m 6m 22
x v t =
=⨯⨯=， （2）前4s 位移121122115m 22
x x x v t v t =-=-= （3）前4s 内通过路程1211221122L x x v t v t =+=+7m = 考点：本题考查v-t 图象在匀变速直线运动中的应用．。