北京市通州区2018_2019学年高一物理下学期期末考试试题(含解析)

北京市通州区2018-2019学年高一物理下学期期末考试试题（含解
析）
第I卷（选择题共42分）
一、选择题（共14道题，均为单选题，每题3分，共42分）
1.下列物理量属于矢量的是
A. 功率
B. 功
C. 位移
D. 势能
【答案】C
【解析】
【详解】A. 功率只有大小无方向，是标量，选项A错误；
B. 功只有大小无方向，是标量，选项B错误；
C. 位移即有大小又有方向，是矢量，选项C正确；
D. 势能只有大小无方向，是标量，选项D错误. 2.表示能量的单位，下列正确的是A. 瓦特B. 焦耳C. 牛顿D. 米【答案】B 【解析】【详解】A. 瓦特是功率的单位，选项A错误；B. 焦耳是能量单位，选项B正确；C. 牛顿是力的单位，选项C错误；D. 米是长度单位，选项D错误．
3.下列能源属于不可再生能源的是
A. 水能
B. 风能
C. 太阳能
D. 天然气
【答案】D
【解析】
【详解】A. 水能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，选项A错误；
B. 风能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，选项B错误；
C. 太阳能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，选项C错误；
D. 天然气短时间内不能再次产生的，是不可再生能源，选项D正确．
4.下列物理量中，用来描述做功快慢的是
A. 功
B. 动能
C. 功率
D. 时间
【答案】C
【解析】
【详解】功率是描述物体做功快慢的物理量；
A. 功，与结论不相符，选项A错误；
B. 动能，与结论不相符，选项B错误；
C. 功率，与结论相符，选项C正确；
D. 时间，与结论不相符，选项D错误．
5.宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中蕴含了一些物理知识，关于拉弓过程，下列说法正确的是
A. 弓的弹性形变越大，弹性势能就越大
B. 弓的弹性形变越大，弹性势能就越小
C. 人对弓的作用力越大，弓的弹性形变越小
D. 人对弓的作用力越大，弹性势能就越小
【答案】A
【解析】
【详解】AB. 弹性势能的大小与弹簧的形变量有关，则弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，选项A正确，B错误；
CD. 根据胡克定律，人对弓的作用力越大，弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，选项CD 错误．
6.如图所示，在与水平方向成θ（0°<θ<90°）角的恒力F作用下，行李箱沿水平方向移动了一段距离x，该过程中，关于恒力F对行李箱做的功，下列说法正确的是
A. 不做功
B. 一直做正功
C. 一直做负功
D. 先做正功后做负功
【答案】B
【解析】
【详解】根据功的概念W=Fx cosθ可知，因0°<θ<90°，则cosθ>0，则W>0；即恒力F 对行李箱做正功；
A. 不做功，与结论不相符，选项A错误；
B. 一直做正功，与结论相符，选项B正确；
C. 一直做负功，与结论不相符，选项C错误；
D. 先做正功后做负功，与结论不相符，选项D错误．
7.如图所示，小球从竖直放置的轻弹簧正上方自由下落，在小球接触弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的动能
A. 一直变大
B. 一直变小
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
【答案】D
【解析】
【详解】球与弹簧接触后，受到竖直向下的重力与竖直向上的弹簧弹力作用；开始，小球的重力大于弹力，合力向下，加速度向下，小球向下做加速运动；随小球向下运动，弹簧的弹力增大，合力减小，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，合力为零时，小球速度最大；以后当弹簧的弹力大于小球重力后，合力向上，加速度向上，速度方向与加速度方向相反，小球做减速运动，随小球向下运动，弹力增大，小球受到的合力增大，加速度增大，小球做加速度增大的减速运动，直到减速到零；由以上分析可知，小球的速度先增大后减小，动能先增大后减小；
A. 一直变大，与结论不相符，选项A错误；
B. 一直变小，与结论不相符，选项B错误；
C. 先变小后变大，与结论不相符，选项C错误；
D. 先变大后变小，与结论相符，选项D正确．
8.如图所示，荡秋千是一种往复运动，人在秋千上可以越荡越高，在越荡越高的过程中，下列说法中正确的是
A. 系统的机械能不变
B. 系统的机械能减小
C. 系统的机械能增大
D. 系统的机械能变化无法确定
【答案】C
【解析】
【详解】人在秋千上越荡越高，说明系统机械能增加；
A. 系统的机械能不变，与结论不相符，选项A错误；
B. 系统的机械能减小，与结论不相符，选项B错误；
C. 系统的机械能增大，与结论相符，选项C正确；
D. 系统的机械能变化无法确定，与结论不相符，选项D错误．
9.两个质量相同的小球，从同一高度由静止释放，其中a球自由下落，b球沿光滑斜面下滑，
如图所示．两个小球运动至地面的瞬间，两个小球所受重力的瞬时功率分别为a b P P 、,则
A. a b P P >
B. a b P P <
C. a b P P =
D. 无法判定
【答案】A
【解析】
【详解】两球下落过程中机械能均守恒，则由
212
mgh mv = 可得
2v gh
则两球到达地面时的速度大小相同，由功率的公式可知：
a P mgv =
sin b P mgv θ=
可知
a b P P >；
A. a b P P >，与结论相符，选项A 正确；
B. a b P P <，与结论不相符，选项B 错误；
C. a b P P =，与结论不相符，选项C 错误；
D. 无法判定，与结论不相符，选项D 错误．
10.如图所示，左端固定的轻质弹簧被物块压缩，物块被释放后，由静止开始从A 点沿粗糙水平向右运动．离开弹簧后，经过B 点的动能为k E ，该过程中，弹簧对物块做的功为W ，
则物块克服摩擦力做的功W f 为
A. k E
B. W
C. k E +W
D. W -k E
【答案】D
【解析】
【详解】从A 到B 的过程由动能定理可得：
0f k W W E -=-，
解得
=f k W W E -；
A.k E ，与结论不相符，选项A 错误；
B. W ，与结论不相符，选项B 错误；
C.k E W +，与结论不相符，选项C 错误；
D.k W E -，与结论相符，选项D 正确．
11.如图甲所示，浙江百丈漈瀑布是全国单体落差最高的瀑布．如图乙是该瀑布的侧面示意图，第一漈1h =207米，第二漈2h =68米，第三漈3h =12米，三漈相加是287米．假设忽略上游水的初速度和空气的阻力，则水下落三漈后的竖直速度计算式为
【答案】D
【解析】
【详解】水在竖直方向做自由落体运动，则由自由落体运动的规律v2=2gh可知，水下落三漈后的竖直速度计算式为
=；
v
⊥
，与结论不相符，选项A错误；
B错误；
C错误；
，与结论相符，选项D正确．
12.2019年春节期间热映的电影《流浪地球》被称为中国科幻电影的里程碑，影片中提到利用赤道发动机反向喷射使地球停止自转，可见赤道的地理位置很特殊．发射人造卫星一般也将发射场选择在尽可能靠近赤道的地方，这样选址是因为在赤道附近
A. 重力加速度较大
B. 地球的引力较大
C. 地球自转角速度较大
D. 地球自转线速度较大
【答案】D
【解析】
【详解】A、赤道处向心加速度最大，重力加速度最小，故A错误；
B、由万有引力定律可知物体在地球表面各点所受的引力大小相等，故B错误；
C、在地球上各点具有相同的角速度，故C错误；
D、赤道处相对于地心具有的初速度大，发射时所需能源少，故D正确．
故选D
13.2019年春节期间，中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播，人类带着地球“流浪”至靠近木星时，上演了地球的生死存亡之战．影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图所示，地球在椭圆轨道I 上运行到远日点B 变轨，进入圆形轨道II ，在圆形轨道II 上运行到B 点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚．对于该过程，下列说法正确的是
A. 在轨道I 上B 点的动能等于在轨道II 上B 点的动能
B. 沿轨道I 运行的周期小于沿轨道II 运行的周期
C. 沿轨道I 运行时，在A 点的加速度小于在B 点的加速度
D. 在轨道I 上由A 点运行到B 点的过程，速度逐渐增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.因为从椭圆轨道I 上的B 点加速才能进入圆形轨道II ，则在轨道I 上B 点的动能小于在轨道II 上B 点的动能，选项A 错误；
B.因为在椭圆轨道I 的半长轴a 小于在圆轨道II 的半径R ，由开普勒行星运动第三定律可得，
33
22
12a R T T = 可知沿轨道I 运行的周期小于沿轨道II 运行的周期，选项B 正确；
C. 根据2GM a r =
可知，沿轨道I 运行时，在A 点的加速度大于在B 点的加速度，选项C 错误；
D. 在轨道I 上由A 点运行到B 点的过程，引力做负功，则动能减小，即速度逐渐减小，选项D 错误．
14.木星的半径约为R =7.0×710m ．早期伽利略用自制的望远镜发现了木星的四颗卫星，其
中，木卫三离木星表面的高度约为h =1.03×910m,它绕木星做匀速圆周运动的周期约等于T =6.0×510s ，已知引力常量G =6.67×1110-N·m 2/kg 2，则木星质量的数量级为
A. 2110kg
B. 2410kg
C. 2710kg
D. 3010kg
【答案】C
【解析】
【详解】根据万有引力提供向心力有：
()2
22()4Mm G m R h R h T
π++＝ 解得木星的质量
232
4()R h M GT π+= 代入数据，解得
M ≈2.0×1027kg ， 即木星质量的数量级为1027kg ；
A. 2110kg ，与结论不相符，选项A 错误；
B. 2410kg ，与结论不相符，选项B 错误；
C. 2710kg ，与结论相符，选项C 正确；
D. 3010kg ，与结论不相符，选项D 错误．
第II 卷（非选择题共58分） 二、填空题（共1道题，每空2分，共10分）
15.某组同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，实验中，让重锤拖着纸带从静止开始下落，打点计时器在纸带上打下一系列点．
（1）他们拿到了所需的打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物，此外还需要__________．（选填选项前的字母）
A 交流电源
B.毫米刻度尺
C.天平及砝码
D.秒表
（2）先接通打点计时器的电源，再释放重物，打出的某条纸带如图2所示，O 是纸带静止时打出的点，A 、B 、C 是标出的3个计数点，测出它们到O 点的距离分别为A h =12.16cm 、B h =19.1cm 和C h =27.36cm ，其中有一个数值在记录时有误，是__________（选填选项前的字母）
A.A h
B.B h
C.C h
（3）已知重锤的质量为m ，当地重力加速度为g ，两相邻计数点间的时间间隔为T ．为了验证机械能守恒定律，需要将重锤动能的增加量
12m 22C A h h T （）与重锤重力势能的减少量__________进行比较．（选填选项前的字母）
A.A mgh
B.B mgh
C.C mgh
（4）他们在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点O 的距离h ，计算对应各计数点的重物速度v ，描绘出2v h -图像，如下图所示，正确的是__________．（选填选项前的字母）
（5）推导题（4）中图线的斜率表达式___________（所需物理量自行设定）
【答案】 (1). AB (2). B (3). B (4). A (5). k=2g
【解析】
【详解】(1)[1]. “验证机械能守恒定律”的实验中除所需的打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物，此外还需要交流电源和毫米刻度尺，故选AB ；
(2)[2].毫米刻度尺应估读到0.01cm ，所以h B 的读数有误，故选B ；
(3)[3].由21()22C A h h m T
-求解的是重物从开始下落到B 时的动能增量，则重锤重力势能的减少量应该对应于mgh B ，故选B ；
(4)[4].由
212mgh mv = 可得
22v gh =， 则2v h -图像应该是过原点的直线，故选A ；
(5)[5].在(4)中图像斜率的表达式为k =2g ．
三、计算及论述题（共5道题，共48分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式黑演算步骤。

有数字计算的题，答案必须明确写出数值和单位。

16.如图所示，光滑水平地面上有一个物体，在水平恒力F 的作用下运动了一段位移x ，速度由1v 增大到2v .运用牛顿定律推导；在这个过程中，力F 所做的功W 与该物体动能的该变量K E ∆之间的关系．（若需要用到其他物理量，自己设定）
【答案】见解析
【解析】
【详解】由运动公式：
22212v v ax -=
由牛顿第二定律可得
F a m
=
带入可得 22212F v v x m
-=⋅ 即
222111-=22
mv mv Fx 因
W Fx =；22212k E mv =
；21112
k E mv = 即 21k k W E E =-
17.跳台滑雪是化学爱好者喜欢的一种运动，某滑雪轨道可以简化成如图所示的示意图，其中助滑雪道CB 段长L =40m ，且与水平方向夹角α=37°，BO 段是水平起跳台，OA 段是着陆雪道，CB 段与BO 段用一小段光滑圆弧相连，滑雪者从助滑雪道CB 上的C 点在自身重力作用下由静止开始运动，滑到O 点水平飞出，此时速度大小0v =20m/s ，不计空气阻力，经t =2s 落在着陆雪道上的A 点，已知滑雪者和装备的总质量为m =50kg （可视为质点），g 取10m/2s ·sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
(1)滑雪者经过CO 段过程中减少的机械能E 减
(2)滑雪者即将落到A 点时的动能KA E
【答案】(1)2000J (2)2×104J
【解析】
【详解】(1). 运动员经过CO 段过程中减少的机械能
201sin 372E m L mv g =-o 减 据题 L =40m ，m =50kg ，代入上式解得
E 减=2000J
(2)在OA 段运动员下落的竖直高度：
2120m 2
h gt =
= 滑雪者即将落到A 点时的动能 2240115020J 501020J=210J 22
kA E mv mgh =+=⨯⨯+⨯⨯⨯ 18.如图甲所示，游乐场的过山车在圆弧轨道上运行，可以把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R 的竖直圆轨道相接，B 、C 分别为圆轨道的最低点和最高点．质量为m 的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A 点由静止滚下，经过B 点且恰好能通过C 点．已知A 、B 间的高度差为h =4R ,重力加速度为g ．求：
(1)小球通过C 点时的速度C v ；
(2)小球从A 点运动到C 点的过程中，损失的机械能E 损
【答案】 (2)1.5mgR
【解析】
【详解】(1) 小球恰能通过C 点时，由重力提供向心力，由牛顿第二定律得：
2C v mg m R
= 则得：
C v (2) 小球从A 点运动到C 点的过程中，根据动能定理得：
21202
f C m
g
h R W mv --=-() 解得：
W f =1.5mgR
则小球从A 点运动到C 点的过程中，损失的机械能
= 1.5f gR E W m =损
19.蹦极是一项非常刺激的运动，为了研究蹦极过程，可将人视为质点，人的运动沿竖直方向，人离开蹦极台时的初速度、弹性绳的质量，空气阻力均可忽略．某次蹦极时，人从蹦极台跳下，到A 点时弹性绳恰好伸直，人继续下落，能到达的最低位置为B 点，如图所示．已知人的质量m =50kg ，弹性绳的弹力大小F=kx ，其中x 为弹性绳的形变量，k =200N/m ，弹性绳的原长0L =10m,整个过程中弹性绳的形变始终在弹性限度内．取重力加速度g =10m/2s ，在人离开蹦极台至第一次到达B 点的过程中，机械能损失可忽略．
(1)求人第一次到达A 点时的动能KA E
(2)求人第一次速度达到最大时，距离蹦极台的距离1L ；
(3)已知弹性绳的形变量为x 时，它的弹性势能P E =
212
kx ．求B 点与蹦极台间的距离2L 【答案】(1)5000J (2)12.5m (3)20m
【解析】
【详解】(1)由机械能守恒定律可知，人第一次到达A 点时的动能 0501010J 5000J kA E mgL ==⨯⨯=
(2) 人第一次速度达到最大时，重力等于弹力，即
mg k L =∆
解得
500=m 2.5m 200
mg L k ∆=
= 距离蹦极台的距离 01=12.5m L L L +∆=
(3)从开始下落到B 点过程，由机械能守恒定律：
22201()2
mgL k L L =- 解得
L 2=20m （L 2=5m 舍掉）
20.“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 2T π=【解析】
【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：
v
(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
2T π=。