湖南省株洲市醴陵第一中学2017-2018学年高一下学期期末考试物理试题附答案解析

2017-2018学年湖南省株洲市醴陵一中高一（下）期末
物理试卷
一、单选题
1.物理学发展史上，首先把实验和逻辑推理和谐结合起来的科学家是( )
A. 亚里士多德
B. 伽利略
C. 牛顿
D. 法拉第
【答案】B
【解析】
A、亚里士多德的主要方法是思辩，故A错误；
B、伽得略首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理结合起来，故B正确；
C、牛顿在伽利略等人研究的基础上发现了牛顿运动三定律，故C错误；
D、法拉第发现了法拉第电磁感应定律，故D错误
故选B。

【点睛】本题考查物理学史，对于著名物理学家、经典实验和重要学说要记牢，还要学习他们的科学研究的方法。

2.下列所述的实例中（均不计空气阻力），机械能守恒的是（）
A. 小石块被竖直向上抛出后在空中运动的过程
B. 木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程
C. 人乘电梯匀速上升的过程
D. 子弹射穿木块的过程
【答案】A
【解析】
【分析】
根据“所述的实例中（均不计空气阻力），机械能守恒的是”可知，考查了机械能守恒定律，由机械能守恒的条件：只有重力或只有弹簧的弹力做功，分析除重力以外的各个力做功情况，即可判断机械能是否守恒。

【详解】A、小石块被竖直向上抛出后在空中运动的过程中，石块只受重力，机械能守恒，故A正确。

B、木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程中，重力势能减小，而动能不变，则其机械能必定减小，故B错误。

C、人乘电梯匀速上升的过程中，重力势能增加，动能不变，则其机械能必定增加，故C错误。

D、子弹射穿木块的过程，由于阻力做功，子弹和木块的机械能都不守恒，故D错误。

【点睛】知道机械能守恒的条件是只有重力做功和机械能的概念，即可正确解题．
3.如图所示，某人由A点划船渡河，船头指向始终与河岸垂直，关于小船的运动，下列说法中正确的是（）
A. 小船能到达正对岸的B点
B. 小船到达正对岸B点的左侧
C. 小船到达河对岸的位置与水流速度有关
D. 小船到达河对岸的时间与水流速度有关
【答案】C
【解析】
【分析】
根据题中的图可知，考查了小船渡河问题，根据运动的合成与分解知识，将小船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向两个分运动，在两个方向上都有位移，根据运动的合成，确定小船到达对岸的位置，并得知此时过河时间最短，水流速度变化时，不会影响过河时间，从而即可求解。

【详解】AB、小船在垂直于河岸方向和沿河岸方向都有位移，根据运动的合成，合位移的方向指向下游方向，所以小船到达对岸的位置是正对岸B点的右侧。

故A错误，B错误；
CD、根据运动的合成法则，可知，到达对岸的位置与水流速度有关，故C正确，D错误。

【点睛】解决本题的关键知道小船参与了沿河岸方向和垂直于河岸方向两个方向的分运动，根据平行四边形确定合运动的方向。

4. 关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下列说法中正确的是（）
A. 线速度大的角速度一定大
B. 线速度大的周期一定小
C. 角速度大的半径一定小
D. 角速度大的周期一定小
【答案】D
【解析】
由角速度公式,角速度的大小与线速度和半径有关系,A错;由可知B错;同理C错;D对;
5. 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知：
A. 太阳位于木星运行轨道的中心
B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D. 相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
【答案】C
【解析】
太阳位于木星运行轨道的焦点位置，选项A错误；根据开普勒行星运动第二定律可知，木星和火星绕太阳运行速度的大小不是始终相等，离太阳较近点速度较大，较远点的速度较小，选项B错误；根据开普勒行星运动第三定律可知，木星与火星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，选项C正确；根据开普勒行星运动第二定律可知，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积相等，但是不等于木星与太阳连线扫过面积，选项D错误；故选C.
6.起重机以1m/s2的加速度，将质量为100kg的货物由静止匀加速向上提升，g=10m/s2，则第1s内起重机对货物做功为（）
A. 500J
B. 550J
C. 1000J
D. 1100J
【答案】B
【解析】
【分析】
根据“起重机对货物做功”，考查了功的计算，根据牛顿第二定律求出拉力的大小，结合运动学公式求出花纹上升的位移，最后结合做功的公式，求出拉力做功大小。

【详解】根据牛顿第二定律得，F-mg=ma，解得F=mg+ma=100×（10+1）N=1100N。

上升的位移
，则拉力做功W=Fx=1100×0.5J=550J．故B正确。

7.假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。

如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（）
A. 4倍
B. 2倍
C. 2倍
D. 倍
【答案】D
【解析】
【分析】
根据“摩托艇发动机的输出功率”可知，本题考查机车启动类问题。

根据题意可知，摩托艇的阻力大小与速度成正比，即：f=kv；当物体做匀速运动时，速度最大，此时牵引力F与阻力f相等：即F=f=kv；而发动机的
输出功率P=Fv，据此分析判断。

【详解】设阻力为f，由题知：f=kv；速度最大时，牵引力等于阻力，则有P=Fv=fv=kv2。

所以摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的倍。

故ABC错误，D正确。

【点睛】解决本题的关键：一是能够正确的写出阻力与速度大小的表达式，二是利用功率的计算方法P=Fv。

8.汽车在行驶过程中遇到紧急情况时，驾驶者迅速，正确的使用制动器，在最短距离内将车停住，称之为紧急制动。

假设汽车紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受重力的大小差不多。

当汽车以20m/s的速度行驶时突然制动，它还能继续滑行的距离约为（）
A. 40m
B. 20m
C. 10m
D. 5m
【答案】B
【解析】
【分析】
根据“紧急制动”可知，考查了汽车刹车类问题。

由分析可知，汽车滑行过程中，只有阻力做功，根据动能定理求它还能继续滑行的距离。

涉及力在空间的效果，要优先考虑动能定理，本题也可以根据牛顿第二定律求加速度，再由运动学公式求滑行距离。

【详解】汽车紧急制动后所受到的阻力的大小为：f=mg；根据动能定理得：；可得它还能继续滑行的距离为：，故选：B。

二、多选题
9. 关于物体的运动状态与受力关系，下列说法中正确的是（）
A. 物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定变化
B. 物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外力为零
C. 物体在恒力作用下，一定做匀变速直线运动
D. 物体做曲线运动时，受到的合外力可以是恒力
【答案】BD
【解析】
试题分析：力是改变物体运动状态的原因，故当物体的运动状态变化时，物体受到的合外力不为零，但合外力不一定变化，故A错误；当物体的运动状态不变时，处于平衡状态，说明物体受到的合外力为零，故B正确；根据牛顿第二定律可知，物体在恒力作用下，加速度的方向与物体所受合外力的方向相同，但加速度的方向与速度的方向不一定相同，物体不一定作匀变速直线运动，故C错误；物体作曲线运动时，物体的速度发生了变化，受到的合外力一定不是0，但不一定是变力，可以为恒力，如平抛运动受到的力只有重力，大小和方向都不变，故D正确。

考点：物体做曲线运动的条件
【名师点睛】物体的运动状态即物体的速度，物体的运动状态发生改变，即物体的速度发生改变，既包括速度大小发生改变，也包括速度的方向发生改变。

10.美国国家航空航天局宣布首次在太阳系外发现“类地”行星Kepler186f。

若宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星表面进行科学考察，在行星表面h高度（远小于行星半径）处以初速度v水平抛出一个小球，测得水平位移为x。

已知该行星半径为R，自转周期为T，万有引力常量为G．则下列说法正确的是（）
A. 该行星表面的重力加速度为
B. 该行星的质量为
C. 如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度为
D. 该行星的第一宇宙速度为
【答案】ABD
【解析】
【分析】
根据“水平抛出一个小球”可知，考查了平抛运动。

根据平抛运动的规律求解行星表面的重力加速度；行星表面物体重力等于万有引力求解行星质量；对同步卫星，根据万有引力提供向心力求解行星高度；近地卫星运行速度即为第一宇宙速度。

【详解】A、根据平抛运动的规律可知：，解得：，故A正确；
B、根据，得行星的质量为：，故B正确；
C、根据及，解得：，故C错误；
D、根据得行星的第一宇宙速度为：，故D正确。

【点睛】解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要的理论：1、万有引力等于重力，2、万有引力提供向心力，并能灵活运用。

11.如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数都相同，物体滑到斜面底部C点时重力所做的功分别为W G1和W G2，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W1和W2，
则（）
A. W G1＞W G2
B. W G1＜W G2
C. W1＞W2
D. W1=W2
【答案】AD
【解析】
【分析】
由题图及“W G1和W G2”、“W1和W2”可知，本题考查功的计算公式的运用。

根据物体下降的高度关系分析重力做功关系。

由功的计算公式分析克服摩擦力所做的功关系。

【详解】AB、根据重力做功公式W G=mgh，知m相等，h1＞h2，则W G1＞W G2，故A正确，B错误。

CD、设任一斜面的倾角为θ，斜面的长度为s，斜面底边为L．则物体克服摩擦力做功W f=μmg cosθ•s=μmgL，μ、m、L都相等，则W1=W2．故C错误，D正确。

【点睛】计算知道重力做功与竖直高度有关，滑动摩擦力做功与水平位移有关。

12.如图所示，将一轻弹簧下端固定在倾角为θ的粗糙斜面底端，弹簧处于自然状态时上端位于A点。

质量为m的物体从斜面上的B点由静止开始下滑，与弹簧发生相互作用后，最终停在斜面上。

下列说法正确的是（）
A. 物体最终将停在A点
B. 整个过程中物体第一次到达A点时动能最大
C. 物体第一次反弹后不可能到达B点
D. 整个过程中重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功
【答案】CD
【解析】
【分析】
根据题图可知，考查弹力作功与弹性势能变化关系，重力做功与重力势能变化的关系，摩擦力做功导致弹簧与物块的机械能在变化。

根据重力与重力沿斜面方向分力的关系判断物体最终静止的位置。

根据能量守恒判断物体反弹后到达的位置。

结合能量守恒，通过重力势能的减小量等于弹性势能的增加量和克服摩擦力做功产生的内能之和，判断重力势能的减小量与克服摩擦力做功的大小关系。

【详解】A、由题意可知，物块从静止沿斜面向上运动，说明重力的下滑分力大于最大静摩擦力，因此物体不
可能最终停于A点，故A错误；
B、物体接触弹簧后，还要继续加速，直到弹力与重力的分力相等时，达到最大速度；故最大速度在A点下方；故B错误；
C、由于运动过程中存在摩擦力，导致摩擦力做功，所以物体第一次反弹后不可能到达B点，故C正确；
C、根据动能定理可知，从静止到速度为零，则有重力做功等于克服弹簧弹力做功与物块克服摩擦做的功之和，则重力势能的减小量大于物块克服摩擦力做功。

故D正确；
【点睛】由受力分析来确定运动情况很关键。

三、实验题探究题
13.在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。

（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的是______
A．调节斜槽使其末端保持水平
B．每次释放小球的位置可以不同
C．每次必须由静止释放小球
D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（2）某同学通过正确操作实验后在白纸上记录了抛物线轨迹，x轴沿水平方向，如图所示。

则可判断坐标系中原点O点______（填“是”或“不是”）抛出点，由图中数据可求出平抛物体的初速度大小为______m/s。

（g=10m/s2，结果保留一位小数）
【答案】 (1). AC； (2). 不是； (3). 4.0
【解析】
【分析】
根据“研究平抛运动”可知，考查了平抛运动的实验原理、实验步骤及数据处理。

根据平抛运动实验的原理以及注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。

【详解】（1）A、调节斜槽末端切线水平是为了保证小球做平抛运动，故A正确。

B.C、研究平抛运动的实验中，小球每次必须从同一位置由静止释放，从而保证小球平抛时的初速度相同，故B错误，C正确。

D、平抛的轨迹应是抛物线，故D错误。

（2）如果坐标原点是抛出点的话，由于OA、AB、BC的水平位移相等，故时间间隔相等，根据匀变速直线运动的推论：初速度为零的匀变速直线运动，在相邻相等时间间隔内的位移之比为1：3：5，题中y OA：y AB：y BC=5：7：9，故坐标原点O不是抛出点。

设A到B的时间间隔为T，则B到C的时间间隔也为T，在竖直方向上，根据，得：，则初速度。

14.用如图1所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。

m1与m2通过一不可伸长的细线穿过一光滑的定滑轮。

m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

图2给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图2中未标出），计数点间的距离如图所示。

已知m1=50g，m2=150g，实验用交流电周期为0.02秒，则：（计算结果保留两位小数，g=9.8m/s2）
（1）在纸带上打下记数点5时的速度v=______m/s；
（2）在记数点0-5过程中系统动能的增量△E k=_____J，系统重力势能的减少量△E P=___J；
（3）在实验中，某同学根据多次实验记录，作出了v2-h图象，如图3所示，h为从起点量起的长度，则据此得到当地的重力加速度g=__m/s2。

【答案】 (1). 2.40； (2). 0.58； (3). 0.60； (4). 9.70
【解析】
【分析】
根据“用如图1所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒”及题意可知，考查了验证系统机械能守恒定律中的数据处理问题。

根据匀变速直线运动的规律和纸带，由匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以求出打下记数点5时的速度大小；根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量，比较动能增加量和重力势能减小量之间的关系可以得出机械能是否守恒；根据系统机械能守恒，列出表达式，找出v2-h图象的物理意义即可求解当地的重力加速度g。

【详解】（1）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
（2）系统动能的增量
系统势能的减小量为：。

（3）本题中根据机械能守恒可知：；则
由图象知图线的斜率；解得：g=9.70m/s2。

四、计算题
15.某高速公路的一个出口路段如图所示，情景简化：轿车从出口A进入匝道，先匀减速直线通过下坡路段至B点（通过B点前后速率不变），再匀速率通过水平圆弧路段至C点，最后从C点沿平直路段匀减速到D点停下。

已知轿车在A点的速度v0=72km/h，AB长L1=l50m；BC为四分之一水平圆弧段，限速（允许通过的最大速度）v=36km/h，轮胎与BC段路面间的动摩擦因μ=0.5，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，CD段为平直路段长L2=50m，重力加速度g取l0m/s2。

（1）若轿车到达B点速度刚好为v=36km/h，求轿车在AB下坡段加速度的大小；
（2）为保证行车安全，车轮不打滑，求水平圆弧段BC半径R的最小值及轿车A点到D点全程的最短时间。

【答案】(1)1m/s2；(2)
【解析】
【分析】
由题图可知，考查了运动学与动力学综合问题。

根据物体的运动状态，进行受力分析和运动分析，分段讨论：（1）轿车在AB段做匀减速直线运动，已知初速度、位移和末速度，根据速度位移关系公式求解加速度。

（2）轿车在BC段做匀速圆周运动，由静摩擦力充当向心力，为保证行车安全，车轮不打滑，所需要的向心力不大于最大静摩擦力，据此列式求解半径R的最小值。

分三段，分别由运动学公式求解时间，即可得到总时间。

【详解】解：（1）轿车在AB段做匀减速直线运动，有：；
得加速度大小为。

（2）轿车在圆弧路段做圆周运动，由静摩擦力充当向心力，为保证安全，则有；
又
联立解得
故水平圆弧段BC半径R的最小值是20m。

设AB段运动时间为t1，BC段匀速圆周运动的时间为t2，CD段匀减速直线运动的时间为t3，全程所用最短时间为t。

则，
得；
，得；
，得；
故
【点睛】能结合物体的运动情况，灵活选择运动学的公式形式是解题的关键，当不涉及加速度而要求时间时，可用位移等于平均速度乘以时间来求。

16.如图所示，斜面体ABC固定在地面上，小球p从A点静止下滑，当小球p开始下滑时，另一小球q从A点正上方的D点水平抛出，两球同时到达斜面底端的B处．已知斜面AB光滑，长度l=2.5 m，斜面倾角为θ=30°．不计空气阻力，g取10 m/s2．求：
（1）小球p从A点滑到B点的时间；
（2）小球q抛出时初速度的大小．
【答案】（1）1s；（2） m/s；
【解析】
试题分析：（1）小球p从斜面上下滑的加速度为a，根据牛顿第二定律
①
下滑所需时间为t1，根据运动学公式得②
由①②得③
代入数据得 t1=1s
（2）小球q运动为平抛运动，水平方向做匀速直线运动，设抛出速度为v0．则
x=lcos30°=v0t2④
依题意得：t2=t1⑤
由③④⑤得
考点：牛顿第二定律；平抛运动
【名师点睛】本题是匀加速直线运动和平抛运动的综合，既要分别研究两个物体的运动情况，更要抓住它们运动的同时性。

17.质量m=0.1kg的金属滑块（可看成质点）从距水平面h=1.8m的光滑斜面上由静止开始释放，运动到A点时无能量损耗，水平面AB粗糙，长度为2m，与半径为R=0.4m的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点，其中圆轨道在竖直平面内，D为轨道的最高点，滑块恰能通过最高点D，（g=10m/s2）。

求：
（1）滑块运动到A点的速度大小；
（2）滑块从A点运动到B点克服摩擦阻力所做的功；
（3）滑块与AB间的动摩擦因数。

【答案】(1)1m/s；(2)0.8J；(3)0.4
【解析】
【分析】
由题图可知，考查了动能定理在多过程问题中的应用，根据动能定理或机械能守恒来求解。

对不同过程，恰当地选择公式进行求解：
（1）滑块从A到B的过程，根据机械能守恒定律求出滑块运动到A点的速度。

（2）抓住小球恰好能通过最高点，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出滑块通过最高点D点的速度，对A到D过程运用动能定理，求出小球从A点运动到B点克服摩擦阻力所做的功。

（3）根据摩擦力做功公式求滑块与AB间的动摩擦因数。

【详解】解：（1）滑块运动到A点时的速度为v A，滑块从A到B的过程，根据机械能守恒定律可得：；解得
（2）滑块经过D点时的速度为v D，则；解得
设滑块从A点运动到B点克服摩擦力做功为W f，则对A到D过程运用动能定理得：
解得
（3）滑块从A点运动到B点，由
解得
【点睛】本题涉及到力在空间的效果求速度，往往根据动能定理或机械能守恒求解，本题的关键要合理地选择研究的过程，运用动能定理或机械能守恒进行研究。

18.如图所示，倾角θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，在斜面顶端固定一个轮半径和质量不计的光滑定滑轮 D，质量均为m=1kg 的物体A和B用一劲度系数k=240N/m 的轻弹簧连接，物体 B 被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板 P 挡住。

用一不可伸长的轻绳使物体 A 跨过定滑轮与质量为 M 的小环 C 连接，小环 C 穿过竖直固定的光滑均匀细杆，当整个系统静止时，环 C 位于 Q 处，绳与细杆的夹角α=53°，且物体 B 对挡板 P 的压力恰好为零。

图中 SD 水平且长度为d=0.2m，位置 R 与位置 Q 关于位置 S 对称，轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。

现让环 C 从位置 R 由静止释放，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g 取10m/s2。

求：⑴小环 C 的质量M；
⑵小环 C 通过位置 S 时的动能E k及环从位置 R 运动到位置 S 的过程中轻绳对环做的功W T；
⑶小环 C 运动到位置 Q 的速率v.
【答案】(1) 0.72 kg(2) 0.3J(3) 2m/s
【解析】
【详解】（1）先以AB组成的整体为研究对象，AB系统受到重力。

支持力和绳子的拉力处于平衡状态，则绳子的拉力为：T=2mgsinθ=2×10×sin37°=12N
以C为研究对象，则C受到重力、绳子的拉力和杆的弹力处于平衡状态，如图，则：
T•cos53°=Mg
代入数据得：M=0.72kg
（2）由题意，开始时B恰好对挡板没有压力，所以B受到重力、支持力和弹簧的拉力，弹簧处于伸长状态；
产生B沿斜面方向的受力：
F1=mgsinθ=1×10×sin37°=6N
弹簧的伸长量：△x1= =0.025m
当小环 C 通过位置 S 时A下降的距离为：
此时弹簧的压缩量为：△x2=x A﹣△x1=0.025m
由速度分解可知此时A的速度为零，所以小环C从R运动到S的过程中，初末态的弹性势能相等，对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒有：
Mgdcotα+mgx A sinθ=E k
代入数据解得：E k=1.38J
环从位置 R 运动到位置 S 的过程中，由动能定理可知：W T+Mgdcotα=E k
代入数据解得：W T=0.3J
（3）环从位置 R 运动到位置 Q 的过程中，对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒
对环在Q点的速度进行分解如下图，则：v A=vcosα
两式联立可得：v=2m/s
【点睛】该题中，第一问相对比较简单，解答的关键是第二问，在解答的过程中一定要先得出弹簧的弹性势能没有变化的结论，否则解答的过程不能算是完整的．。