宁夏石嘴山市2019-2020学年物理高一下期末联考模拟试题含解析

宁夏石嘴山市2019-2020学年物理高一下期末联考模拟试题
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
1．2019年4月20日，我国成功发射了第44颗北斗导航卫星．该卫星是倾斜地球同步轨道卫星，它的轨道平面与地球赤道平面有一定的夹角，离地面的高度和处于赤道平面内的地球同步轨道卫星相等．仅考虑卫星与地球间的作用，下列说法正确的是
A．该卫星的角速度与地球同步轨道卫星的角速度一样大
B．该卫星的环绕速度介于7.9km/s和11.2km/s之间
C．该卫星的周期大于地球同步轨道卫星的周期
D．该卫星可以始终处在地面某点的正上方
2．如图所示，AB为1/4圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R，一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，当它由轨道顶端A从静止开始下落，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为
A．1
2
μmgR B．
1
2
mgR
C．－mgR D．(1－μ)mgR
3．(本题9分)如图所示，用长为L的轻杆拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则( )
A．小球在最高点时所受向心力一定为重力
B．小球在最高点时杆子的拉力不可能为零
C gL
D．小球在圆周最低点时一定对杆子施加向下的拉力，且一定大于重力
4．从高处以40m/s的初速度水平抛出中10N的小球，小球在空中运动3s落地，不计空气阻力，小球落地时重力的瞬时功率为（g=10m/s2）（）
A．400W B．300W C．500W D．600W
5．(本题9分)质量为2kg的质点在水平面内做曲线运动，已知互相垂直的x轴和y轴方向上的速度图象分别如图甲和乙所示．下列说法正确的是（）
A．在任何相等的时间里质点的速度变化量均沿x轴正向且相等
B．质点所受的合外力为1.5N
C．2s末质点的动能为12.5J
D．2s末质点的速度方向与y轴夹角的正切为1
6．(本题9分)对于平抛运动，下列条件中可以确定飞行时间的是（g已知）
A．已知水平位移B．已知初速度
C．已知下落高度D．已知位移的大小
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)下图为八颗行星绕太阳公转轨迹示意图，假设上述行星及小行星带上的行星绕太阳运动轨迹均可看成圆周，忽略行星之间万有引力作用．则下列关于各行星绕太阳做圆周运动的说法中正确的是( )
A．火星做圆周运动的线速度大于地球做圆周运动的线速度
B．火星做圆周运动的加速度小于地球做圆周运动的加速度
C．海王星做圆周运动的周期大于天王星做圆周运动的周期
D．假设海王星的质量等于天王星的质量，则海王星做圆周运动的动能与它的势能之和小于天王星动能与势能之和
8．(本题9分)一辆汽车在司机控制下，始终让发动机以额定功率工作，则以下说法中正确的是
A．汽车速度最大时，牵引力等于阻力B．汽车的牵引力始终保持不变
C．汽车只能做匀速运动，不能加速运动D．汽车的速度变小，则牵引力越大
9．(本题9分)质量为M的物块以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正碰，碰撞后两者的动量正好相等。

两者质量之比M/m可能为（）
A．1 B．3
C．4 D．5
10．如图所示，竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场，在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球（不计两带电小球之间的电场影响），P 小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q 小球从两极板正中央由
静止开始释放，两小球沿直线运动都打在右极板上的同一点，则从开始释放到打到右极板的过程中（ ）
A ．它们的运动时间的关系为P Q t t >
B ．它们的电荷量之比为:2:1P Q q q =
C ．它们的动能增量之比为:2:1kP kQ E E ∆∆=
D ．它们的电势能减少量之比为:4:1P Q
E E ∆∆=
11． (本题9分)铅蓄电池的电动势为2V ，这表示
A ．电路中每通过1C 电量，电源把2J 的化学能转变为电能
B ．蓄电池接在电路中时，两极间的电压一定为2V
C ．蓄电池能在1s 内将2J 的化学能转变成电能
D ．蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V ）的大
12．如图所示，圆弧形光滑轨道ABC 固定在竖直平面内，O 是圆心，OC 竖直，OA 水平。

A 点紧靠一足够长的平台MN ，D 点位于A 点正上方，如果从D 点无初速度释放一个小球，从A 点进入圆弧轨道，有可能从C 点飞出，做平抛运动，落在平台MN 上。

下列说法正确的是（ ）
A ．只要D 点的高度合适，小球可以落在MN 上任意一点
B ．在由D 运动到M 和由
C 运动到P 的过程中重力功率都越来越大
C ．小球运动的整个过程中机械能守恒
D ．如果小球能从C 点飞出，则小球过C 点时与轨道的压力不可能为零
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．在利用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，实验装置如图甲所示。

(1)需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。

某小组的同学利用实验得到了所需纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是_________；
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v；
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v=2gh，计算出瞬时速度v
C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬
时速度v，并通过h=
2
2
v
g
计算出高度h；
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v。

(2)打出的纸带如图乙所示。

设物体质量为m、交流电周期为T，则打点4时物体的动能可以表示为________；
(3)为了求从起点0到点4物体的重力势能变化量，需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是
____________（填字母即可）；
A．取当地的实际g值B．根据打出的纸带，用△x=gT2求出
C．近似取10m/s2即可D．以上说法均错误
(4)而在实际的实验结果中，往往会出现物体的动能增加量略小于重力势能的减少量，出现这样结果的主要原因是___________。

14．(本题9分)“探究碰撞中的不变量”的实验中：
（1）入射小球m1=15 g，原静止的被碰小球m2=10 g，由实验测得它们在碰撞前后的x -t图象如图甲所示，可知入射小球碰撞后的m1v1′是_____kg·m/s，入射小球碰撞前的m1v1是_____kg·m/s，被碰撞后的m2v2′是_____kg·m/s.由此得出结论_______________________________．
（2）实验装置如图乙所示，本实验中，实验必须要求的条件是________．
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端点的切线是水平的
C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D．入射球与被碰球满足m a＞m b，r a=r b
（3）图乙中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是________．A．m1·ON=m1·OP＋m2·OM
B．m1·OP=m1·ON＋m2·OM
C．m1·OP=m1·OM＋m2·ON
D．m1·OM=m1·OP＋m2·ON
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．城市中为了解决交通问题，修建了许多立交桥，如图所示，桥面为半径R=130m的圆弧形的立交桥AB，横跨在水平路面上，桥高h=10m。

可以认为桥的两端A、B与水平路面的连接处是平滑的。

一辆小汽车的质量m=1000kg，始终以额定功率P=20KW从A端由静止开始行驶，经t=15s到达桥顶，不计车受到的摩擦阻力（g取10m/s2）。

求
（1）小汽车冲上桥顶时的速度是多大；
（2）小汽车在桥顶处对桥面的压力的大小。

、相距为d，组成一个电容为C的平行板电16．(本题9分)如图所示，两块水平放置的平行金属板M N
容器，M板接地，M板正中央有一个小孔B，从小孔B正上方高h处的A点，一滴一滴地由静止滴下质量为m、电荷量为q的带电油滴，油滴穿过B孔后落到N板，把全部电荷量传给N板，M板也带上等量的异种电荷，不计空气阻力及板外电场的影响．求：
（1）当某一滴油滴在板间恰好做匀速直线运动时，板间的电场强度大小和电容器所带的电荷量；
（2）最终到达N板的油滴不会超过多少滴．
17．滑板运动深得青少年的喜爱.如图所示为滑板运动轨道的示意图，某同学（可视为质点）沿倾角为=30°的倾斜直轨道AB 滑下，通过M 点时速度为5m/s ，后经水平直轨道BC ，冲上轨道CD ，到N 点速度减小
为零.已知该同学质量m =50kg ，M 点与 B 点的距离L=3.0m ，取重力加速度g=10m/s 2.轨道各部分间均平滑
连接，不计一切摩擦和空气阻力。

求：
（1）该同学运动到B 点时的动能E k ；
（2）N 点离水平轨道的高度H.
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．A
【解析】
【详解】
A ．根据3GM r
＝径，所以该卫星的角速度与地球同步轨道卫星的角速度一样大，故A 正确；
B ．第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以该卫星的环绕速度一定小于7.9km/s ，故B 错误；
C ．根据T 半径，所以该卫星的周期等于地球同步轨道卫星的周期，故C 错误；
D ．倾斜同步轨道卫星相对于地球非静止的，所以倾斜同步轨道卫星从地球上看是移动的，故该卫星不可能始终位于地球表面某个点的正上方，故D 错误；
2．D
【解析】
【详解】
BC 段物体受摩擦力f=μmg ，位移为R ，故BC 段摩擦力对物体做功W=-fR=-μmgR ；
对全程由动能定理可知，mgR+W 1+W=0，解得W 1=μmgR -mgR ；故AB 段克服摩擦力做功为W 克=mgR-μmgR 。

A.
12
μmgR ，与结论不相符，选项A 错误； B. 12mgR ，与结论不相符，选项B 错误； C. －mgR ，与结论不相符，选项C 错误；
D. (1－μ)mgR ，与结论相符，选项D 正确；
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
小球在最高点时受重力，还有可能受杆对小球的作用力，故向心力是这两个力的合力，选项A 错误；小球
在最高点时杆子的拉力可能为零，此时小球的速度满足2
v mg m L
=,即v =选项B 错误；若小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则其在最高点速率为零，选项C 错误；小球在圆周最低点时杆对小球一定施加向上的拉力，且满足2v F mg m L -=，即2
v F mg m mg L
=+〉，所以小球对杆子施加向下的拉力，且一定大于重力，选项D 正确．
4．B
【解析】
【详解】
小球落地时的竖直分速度为y 103m/s 30m/s v gt ==⨯=，所以小球落地时重力的瞬时功率为
1030W=300W P mgv ==⨯
A. 400W 与计算不符，A 错误
B. 300W 与计算相符，B 正确
C. 500W 与计算不符，C 错误
D. 600W 与计算不符，D 错误
5．A
【解析】
【详解】
根据图象知，只有x 轴方向有加速度，则在x 轴方向在任何相等的时间里质点的速度变化量均相等，A 正
确；质点所受的合外力F=ma=2×
32
N=3N ，B 错误；2s 末质点质点的速度5m/s v = ，动能为2211=25=25J 22mv ⨯⨯，C 错误；2s 末质点的速度方向与y 轴夹角的正切为3tan 4θ=，D 错误． 6．C
【解析】
【详解】
AB ．根据水平位移x=v 0t ，知道水平位移和初速度，即可求出运动的时间，知道其中一个，无法求出运动的时间．故AB 错误；
C ．根据h ＝
12
gt 2，知道下落的高度，可求出运动的时间．故C 正确． D ．只知道位移的大小，不能求出下落的高度，根据h ＝12gt 2，不能求出运动的时间．故D 错误． 故选C ．
点睛：解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，以及知道分运动和合运动具有等时性．
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】
A 、根据万有引力提供向心力，即2
2Mm v G m r r
=，则v =可知，由于火星轨道半径大于地球轨道半径，即火星的线速度小于地球的线速度，故选项A 错误；
B 、由2
Mm G ma r = 得：地球加速度大于火星，选项B 正确；
C 、根据万有引力提供向心力，即222Mm G m r r T π⎛⎫= ⎪⎝⎭，由2T =得：由于海王星半径大于天王星的半径，故海王星的周期大于天王星的周期，选项C 正确；
D 、假设天王星和海王星质量相等，天王星变轨到海王星轨道需要外力推动做正功，机械能增加，所以海王星机械能大于天王星机械能，选项D 错误．
点睛：解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，知道线速度、角速度、周
期、向心加速度与轨道半径的关系，并能熟记．
8．AD
【解析】
【详解】
ABC.汽车在额定功率下行驶，根据
P Fv =
知速度增大，牵引力减小，根据牛顿第二定律则有： F f a m -= 汽车做加速度减小的加速直线运动，当加速度0a =时，汽车速度最大，做匀速直线运动，汽车的牵引力等于阻力，故选项A 符合题意，B 、C 不符合题意；
D.汽车在额定功率下行驶，根据
P Fv =
知汽车的速度变小，牵引力增大，故选项D 符合题意。

9．AB
【解析】
设碰撞后两者的动量都为P ，由于题意可知，碰撞前后总动量为2P ，根据动量和动能的关系有：，碰撞过程动能不增加，有：
，解得：，故A 、B 错误，C 、D 正确；
故选CD 。

【点睛】根据动量守恒定律，以及在碰撞的过程中动能不增加，通过这两个关系判断两个物体的质量关系。

10．BD
【解析】 两小球在竖直方向都做自由落体运动，由题分析可知，小球下落高度相同，由公式2h t g
=动时间相同，故A 错误．小球在水平方向都做初速度为零的匀加速直线运动，水平位移2P Q x x =，由212x at =，得加速度之比2::1P Q a a =．根据牛顿第二定律得，两球的加速度分别为P P q E a m
=，Q Q q E
a m =，则:2:1P Q q q =，故B 正确．由场力做功分别为P P P W q Ex =，Q Q Q W q Ex =，由于
:2:1P Q q q =，:2:1P Q x x =，得4::1P Q W W =，故电势能的减小量为:4:1P Q E E ∆∆=，而重力做功
相同，则合力做功之比44G Q P Q Q
Q W W W W W W 合合+=<+．则动能增加量之比:4kP kQ E E ∆∆<，故C 错误，D 正确．故选BD.
【点睛】两小球在匀强电场中受到电场力和重力作用，都做匀加速直线运动，运用运动的分解可知：两小球在竖直方向都做自由落体运动，由题分析可知，小球下落高度相同，运动时间相同．两小球水平方向都做初速度为零的匀加速直线运动，水平位移2P Q x x =，根据牛顿第二定律和运动学公式研究电荷量之比．根据电场力做功之比，研究电势能减小量之比．根据数学知识分析合力对两球做功的关系，由动能定理分析动能增加量之比．
11．AD
【解析】
【详解】
AC.铅蓄电池的电动势为2V ，根据W=qU ，表示电路中每通过1C 电量，电源把2J 化学能转化为 电能，与时间无关，故A 正确，C 错误；
B.当电池不接入外电路，蓄电池两极间的电压为2V ；当电池接入电路时，两极间的电压小于2V ， 故B 错误；
D. 电源是通过非静电力做功的，蓄电池将化学能转变成电能时，非静电力做的功比一节干电池 （电动势为1.5V ）的大，故D 正确。

12．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AD ．小球恰好通过C 点时，小球对轨道的压力为零，则有
2C mv mg R
= 得小球通过C 点的最小速度为
C v 小球离开C 点后做平抛运动，则有
212
R gt = 解得
t =小球离开C 点做平抛运动的水平距离最小值为
C x v t ==
所以小球只有落在平台MN 上距M 点距离为1)R 的右侧位置上，故AD 错误；
B ．在由D 运动到M 的过程中，速度增大，由P mgv =知重力功率增大；由
C 运动到P 的过程中，y v 增大，由y P mgv =知重力功率增大，故B 正确；
C ．小球由
D 经A 、B 、C 到P 的过程中，轨道对小球不做功，只有重力做功，机械能守恒，故C 正确。

故选BC 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．D 2
53k 2()8m h h E T
-= A 阻力做负功 【解析】
【详解】
(1)[1]该实验是验证机械能守恒定律的实验。

因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒。

如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证，其中ABC 三项都是运用了自由落体的运动规律求解的，故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

(2)[2]利用匀变速直线运动的规律得，打点4的速度
5342h h v T
-= 所以动能为
2
253k 42()128m h h E mv T
-== (3)[3]在“验证机械能守恒定律”实验中要求起点0到点4重锤的重力势能变化量，不能用机械能守恒来计算g 值，应取当地的实际g 值，故BCD 错误，A 正确。

故选A 。

(4)[4]由于重物下滑过程中需要克服阻力做功，因此重力势能的减小量略大于动能的增加量。

14．（1）0.0075 0.015 0.0075 碰撞中mv 的矢量和是不变量（碰撞过程中动量守恒）
BCD C 【解析】
【详解】
（1）由图1所示图象可知，碰撞前球1的速度110.21/0.2
x v m s t ===，碰撞后，球的速度1110.300.200.5/0.40.2x v m s t '-'==='-，2220.350.200.75/0.40.2
x v m s t '-'==='-， 入射小球碰撞后的110.0150.50.0075/m v kg m s '=⨯=⋅，
入射小球碰撞前的110.01510.015/m v kg m s =⨯=⋅，
被碰撞后的220.010.750.075/m v kg m s '=⨯=⋅，
碰撞前系统总动量110.015/p m v kg m s ==⋅，
碰撞后系统总动量11220.015/p m v m v kg m s '='+'=⋅，p p '=，由此可知：碰撞过程中动量守恒； （2）“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，A 错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，B 正确；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，C 正确；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 ，r a =r b ，D 正确．
（3）要验证动量守恒定律定律即012a b m v mav m v =+，小球做平抛运动，根据平抛运动规律可知根据两小球运动的时间相同，上式可转换为012a a b m v t m v t m v t =+，
故需验证a a b m OP m OM m ON =+，因此C 正确．
【点睛】
本实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一水平面上，故下落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．（1）20m/s ；（2）6923N ；
【解析】
【详解】
（1）小汽车从A 点运动到桥顶，设其在桥顶速度为v ，对其由动能定理得：
212
pt mgh mv -＝ 即
4432210151011002
1v ⨯⨯-⨯⨯⨯＝ 解得：
v=20m/s ；
（2）在最高点由牛顿第二定律有
2
v mg N m R
-＝ 即
4320201010130
N ⨯-⨯
＝ 解得
N=6923N 根据牛顿第三定律知小汽车在桥顶时对桥的压力N′=N=6923N ；
16．（1）nq C U =' （2）()21mg h d C q ++ 【解析】 （1）由平衡条件得qE mg =
电场强度mg
q E =
U E d
Q C U
= 得mgdC Q q
= （2）设已有n 滴油滴到达N 板，nq C U =
' 第1n +滴油滴恰好能到达N 板，对于第1n +滴油滴，根据动能定理得
()0mg h d qU +-='
得()2mg h d C
n q +=
所以最终到达N 板的油滴不会超过()21mg h d C
q ++．
点睛:本题主要考查了动能定理在电场中的应用，要知道当油滴滴到下极板时速度刚好为零，下面的油滴就不能滴到下极板上，同时还需要掌握电容以及平衡条件等的应用．
17．（1）E k =1375J （2）H=2.75m
【解析】
【详解】
（1）以水平轨道为零势能而，设该同学经过M 点时是速度为v M ，由下滑过程中机械能守恒得，该同学运动到B 点时的动能：
E K =+mgLsin30°
代入数据得：E k =1375J
（2）由于该同学整个运动过程中机械能守恒，有：
+mgLsin30°=mgH
代入数据得：H=2.75m。