2019-2020学年合肥市六校联盟高一(下)期末物理试卷(含答案解析)

2019-2020学年合肥市六校联盟高一(下)期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1.如图所示，竖直圆盘绕中心O沿顺时针方向匀速转动，圆盘边缘上固定
一小柱P，当小柱转到与O同一高度时，将小球从O点以一定的初速度
水平向P抛出，小球恰好碰到P.已知此过程中圆盘转动未超过一周，小
球碰到P时的动能为抛出时的2倍，重力加速度为g，不计空气阻力，根
据以上信息可以确定的是()
A. 小球抛出时的速度
B. 小球碰到P之前的飞行时间
C. 圆盘转动的角速度
D. 从小球抛出到碰到P过程中圆盘转过的角度
2.阅读下列材料，回答第4−7题
“愤怒的小鸟”曾是一款非常流行的游戏．故事也相当有趣，如图甲，为了报复偷走鸟蛋的肥猪们，鸟儿以自己的身体为武器，如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒．该游戏完全按照实际的抛体运动规律设计，设支架高度为h，支架到肥猪堡垒的水平距离为l，不计空气阻力．设某次小鸟被弹弓沿水平方向弹出，模拟图如图乙所示．(g=10m/s2)
关于小鸟从弹弓上由静止开始到击中肥猪堡垒的运动过程中，下列说法正确的是()
A. 整个过程弹弓的弹力一直对小鸟做正功
B. 整个过程弹弓的弹力一直对小鸟不做功
C. 整个过程弹弓的弹力一直对小鸟做负功
D. 小鸟离开弹弓后速度增加量的方向一直是竖直向下的
3.若河水的流速大小与水到河岸的距离有关，河中心水的流速最大，河岸边缘处水的流速最小．现
假设河的宽度为120m，河中心水的流速大小为5m/s，船在静水中的速度大小为3m/s，则下列说法中正确的是()
A. 船渡河的最短时间是24s
B. 要使船渡河时间最短，船头应始终与河岸垂直
C. 船在河水中航行的轨迹是一条直线
D. 要使船渡河行程最短，船头应与上游河岸成53°行驶
4.我国发射的神州十一号载人宇宙飞船的周期约为91min。

如果把它绕地球的运动看作匀速圆周
运动，飞船的运动和人造地球同步卫星的运动相比()
A. 飞船的轨道半径大于同步卫星的轨道半径
B. 飞船的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
C. 飞船运动的角速度小于同步卫星运动的角速度
D. 飞船的运行速度小于同步卫星的运行速度
5.质量为2000kg的小汽车以10m/s的速度通过半径为50m的拱形桥顶点时对路面的压力为(g取
10m/s2)()
A. 2×104N
B. 2.4×104N
C. 1.6×104N
D. 2.6×104N
6.取水平地面为重力势能参考平面．一物体从某一高度水平抛出，已知物体落地时的速度方向与
水平初速度方向的夹角为60°，不计空气阻力，则抛出时物体的重力势能与它的动能之比为()
A. 3：1
B. 1：3
C. ：1
D. 1：
7.如图为哈勃望远镜拍摄的银河系中被科学家称为“罗盘座T星”系统的照片，距离太阳系只有
3260光年，该系统是由一颗白矮星和它的类日伴星组成的双星系统，图片上面的部分为类日伴星(中央最亮的为类似太阳的天体)，下面的亮点为白矮星。

这颗白矮星将最终变成一颗超新星。

这颗可能的超新星所释放的伽马射线的能量甚至比太阳耀斑的能量还要大1000倍。

它在数百万年后可能完全爆炸，并彻底摧毁地球的臭氧层。

现假设类日伴星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，不考虑其他星球对该“罗盘座T星”系统的作用，则下列说法正确的是()
A. 两星间的万有引力不变
B. 两星的运动周期不变
C. 类日伴星的轨道半径减小
D. 白矮星的线速度增大
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
8.一质点沿螺旋线自外向内运动，如图所示，已知其走过的弧长s与时间t的一
次方成正比，则关于该质点的运动，下列说法正确的是()
A. 质点运动的线速度越来越大
B. 质点运动的向心力越来越大
C. 质点运动的角速度越来越大
D. 质点所受的合外力不变
9.如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平
光滑细杆上，物块质量为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静
摩擦力均为F.小环和物块以速度υ向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P后立
刻停止，物块向上摆动，整个过程中，物块在夹子中没有滑动小环和夹子的质
量均不计，重力加速度为g下列说法正确的是()
A. 物块向右匀速运动时，绳中的张力等于Mg
B. 小环碰到钉子P后瞬间，绳中的张力大于2F
C. 物块上升的最大高度为v2
2g
D. 速度v不能超过√(F−Mg)L
2M
10.从某高处竖直向上抛出一物体，在5s内该物体通过的路程为65m，若空气阻力不计，则该物体
抛出时的速度可能是()
A. 20m/s
B. 30m/s
C. 40m/s
D. 60m/s
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11.某实验兴趣小组用如图1所示实验装置研究小车在斜面上的运动情况及功能关系
(1)实验中，除打点计时器(含纸袋、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的器材
中，必须使用的有______。

(填选项代号)
A.交流电源
B.直流电源
C.刻度尺
D.秒表
(2)部分使用步骤如下：
A.把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
B.接通电源，打点计时器工作稳定后释放小车
C.将纸带与小车尾部相连，小车停靠在打点计时器附进
D.打点完毕，关闭电源，更换纸带，重复操作，打出多条纸带
上述步骤的正确顺序是______(用字母填写)
(3)从打出的纸带中选出了一条理想纸带，纸带上点迹清晰，打点计时器所用的电源频率是50Hz.如
图2所示，O、A、B、C、D是选用的计数点，测得s1=2.50cm、s2=3.50cm、s3=4.50cm、
s4=5.50cm。

相邻两个计数点间的时间间隔是T=______s；打计数点B时纸带的瞬时速度大小为v B=______m/s。

小车的加速度a=______m/s2。

12.如图甲所示的实验装置可以测量平抛物体的初速度：倾斜木板做成的斜面顶端固定一弧形轨道，
轨道末端切线水平．将一小球从弧型轨道某一位置由静止释放，小球落在木板上的某处，测出小球平抛运动的水平射程x和此时木板与水平面的夹角θ，并算出tanθ，改变斜面倾角θ，将小球从同一位置释放，重复实验，得到多组x和tanθ，记录数据，并作出x−tanθ的关系图象如图乙所示．(取g=10m/s2)
(1)根据x−tanθ图象可知小球做平抛运动的初速度v0=______m/s(保留两位有效数字)．
(2)实验中发现θ超过60°后，小球恰好不会落在斜面上，则斜面的长度为______m.
四、计算题（本大题共4小题，共42.0分）
13.嫦娥四号探测器在月面上空开启发动机，实施降落任务，在距月面高H1=100m处开始悬停，
识别障碍物和坡度，选定相对平坦的区域后，先以a1匀加速直线下降，加速至v1=8m/s时，立即改变推力，以a2=2m/s2匀减速直线下降，至距月面高度H2=20m处速度为零，立即开启自主避障程序，缓慢下降至距离月面H3=2.5m时再次悬停，然后关闭发动机，以自由落体的方式降落。

已知嫦娥四号探测器的质量m=40kg，月球表面重力加速度为1.6m/s2，求：
(1)着陆月面时的瞬时速度大小v2；
(2)匀加速直线下降过程的加速度大小a1；
(3)匀加速直线下降过程推力F的大小和方向。

14.如图所示，细绳上端固定于水平轴O，下端系一质量m=1.0kg的小球，组成一摆长为L=0.2m
的摆．摆原来处于静止状态，且小球与光滑平台的边缘接触，但对平台无压力，平台高ℎ=0.8m.
一个质量为M=2.0kg的滑块，以速度v0沿平台水平向右运动与小球发生正碰．碰后小球在绳的约束下运动，经四分之一个圆弧到达A点速度减为零，滑块M落在水平地面的C点，C点距平台边缘的水平距离x=1.2m.取g=10m/s2.求：
(1)碰后滑块的速度大小v；
(2)碰后小球的速度大小v m；
(3)碰后系统损失的机械能△E．
15.如图所示，长为L的绳子下端连着质量为1kg的小球，上端悬于天花
板上，把绳子拉直，绳子与竖直线夹角为60°，此时小球静止于光滑
的水平桌面上。

当球以ω=√g
作圆锥摆运动时，小球仍未离开桌面。

L
取g=10m/s2求此时绳子拉力T和桌面对小球的支持力F N的大小。

16.设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量
为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d.求木块对子弹的平均阻力的大小和子弹与木块的共同速度．
【答案与解析】
1.答案：D
解析：解：小球从O 点以初速度v 0水平向P 抛出，到达位置Q 时小球的动能是抛出时动能的2倍，由动能定理得：
mgℎ=12
mv 2−12
mv 02=1
2
mv 02
所以：ℎ=v 02
2g
小球在竖直方向做自由落体运动，ℎ=1
2gt 2 所以：t =√2ℎ
g =√2v 02
g×2g
=
v 0g
①
小球在水平方向的位移：x =v 0t =v 0
2g
②
圆盘的半径：R =√x 2+ℎ2=
√5v 0
2
2g
③ A 、由公式③可知，由于半径未知，所以不能求出小球的初速度．故A 错误； B 、由于不能求出小球的初速度，根据①不能求出小球的运动时间．故B 错误； C 、D 、OQ 的连线与竖直方向之间的夹角：sinθ=x R
=√52
④
圆盘转动的角速度：ω=
2π−θt
⑤
可知可以求出从小球抛出到碰到P 过程中圆盘转过的角度，由于时间不知道，所以不能求出圆盘转动的角速度．故C 错误，D 正确． 故选：D
小球从O 点以初速度v 0水平向P 抛出，到达位置Q 时小球的动能是抛出时动能的2倍，由此即可求出重力做的功；然后由W =mgℎ求出小球下降的高度，将小球的运动分解，求出运动的时间和圆盘的半径，由小球偏转的角度求出圆盘的角速度．
该题将平抛运动与圆周运动相结合，这两种不同运动规律在解决同一问题时，常常用“时间”这一物理量把两种运动联系起来．
2.答案：D
解析：解：ABC 、小鸟在和弹弓接触的过程中，力和位移方向相同，故力做正功，而当小鸟离开弹弓后，弹力对小鸟不再做功，故ABC 错误；
D 、由于小鸟离开弹弓后只受重力，加速度竖直向下，故其速度增加量的方向一直是竖直向下的，故D 正确。

故选：D。

明确功的概念，分析运动过程中力、位移以及二者间的夹角，从而分析力做功情况。

明确小鸟的受力情况和运动情况，根据力的确定加速度的方向，再根据功的概念分析弹力做功情况。

3.答案：B
解析：解：A、当静水速的方向与河岸垂直时，渡河时间最短，t=
d
v
静
=120
3
s=40s.故A错误，B正
确．
C、船在垂直河岸方向做匀速直线运动，在沿河岸方向，由于水流速在变，做变速运动，两合运动的轨迹是曲线．故C错误．
D、由于水流速在变，静水速的方向保持与上游河岸成53°不变，渡河的行程不能达到最小．故D 错误．
故选B．
将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，当静水速的方向与河岸垂直时，渡河时间最短．根据两分运动的运动情况判断合运动的轨迹．
解决本题的关键将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，知道当静水速的方向与河岸垂直时，渡河时间最短．
4.答案：B
解析：解：根据万有引力提供向心力得出：
GMm r2=m
v2
r
=ma=mω2r=m
4π2r
T2
A、周期T=2π√r3
GM
，神州十一号载人宇宙飞船的周期约为91min。

同步卫星周期24h，所以飞船的轨道半径小于同步卫星的轨道半径。

故A错误；
B、向心加速度a=GM
r2
，飞船的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以飞船运动的向心加速度大于同步卫星运动的向心加速度。

故B正确；
C、角速度ω=√GM
r3
，飞船的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，飞船运动的角速度大于同步卫星运动的角速度，故C错误；
D、速度v=√GM
r
，飞船的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以飞船的运行速度大于同步卫星的运行速度。

故D错误；
故选：B。

研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出线速度、角速度、周期、加速度等物理量。

根据轨道半径的关系判断各物理量的大小关系。

要比较一个物理量大小，我们应该把这个物理量先表示出来，在进行比较。

向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量选取应用。

5.答案：C
解析：
在最高点重力和支持力的合力提供向心力，根据向心力公式和牛顿第二定律可列式求解；
本题关键找出车经过桥的最高点时的向心力来源，然后根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解！汽车到达桥顶时，竖直方向受到重力G和桥对它的支持力N的作用。

汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力N，
汽车过桥时做圆周运动，重力和支持力的合力提供向心力，即F=G−N；
根据向心力公式：F=m v2
R
，
有：N=G−F=mg−m v2
R =20000N−2000×100
50
N=1.6×104N，故C正确，ABD错误。

故选C。

6.答案：B
解析：
由于落地速度与水平方向的夹角已知，假设末速度为v，则可以求出平抛的初速度和初位置的高度，表示出动能与势能，从而得出结果。

本题关键根据末速度的大小和方向，求解出抛出时的动能和势能的表达式，再求得比值即可，难度适中。

物体做平抛运动，假设落地速度为v，由于落地的速度方向与水平方向的夹角为α，故
水平分速度为：v0=v x=vcosα
竖直分速度为：v y=vsinα
由于平抛运动的水平分运动为匀速直线运动，
故v0=v x=vcosα
由于平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，
故高度为：
抛出时的动能为：抛出时的势能为：
因而动能与势能之比为1
(tanα)2=
(√3)2
=1
3
，故B正确，ACD错误。

故选B。

7.答案：B
解析：解：A、两星间距离在一段时间内不变，由万有引力定律可知，两星的质量总和不变，而两星质量的乘积必定变化，则万有引力必定变化，故A错误；
B、组成的双星系统的周期T相同，设白矮星与类日伴星的质量分别为M1和M2，圆周运动的半径分
别为R1和R2，由万有引力定律提供向心力：G M1M2
L2=M14π2
T2
R1=M24π2
T2
R2，可得：GM1=4π2R2L2
T2
；
GM2=4π2R1L2
T2
，两式相加：G(M1+M2)T2=4π2L3，白矮星与类日伴星的总质量不变，则周期T不变，故B正确；
C、由G M1M2
L2=M14π2
T2
R1=M24π2
T2
R2得：M1R1=M2R2，知：双星运行半径与质量成反比，类日伴
星的质量逐渐减小，故其轨道半径增大，白矮星的质量增大，轨道变小，故C错误；
D、白矮星的周期不变，轨道半径减小，故由v=2πR2
T
知，线速度减小，故D错误。

故选：B。

组成的双星系统的周期T相同，根据万有引力定律提供向心力推导周期以及轨道半径与什么因素有关。

根据万有引力定律公式，分析两星间万有引力的变化。

解决本题的关键知道组成的双星系统的周期T相同，抓住向心力大小相等，结合牛顿第二定律进行求解，难度中等。

8.答案：BC
解析：解：质点沿螺旋线自外向内运动，说明半径R不断减小；
A.根据其走过的弧长s与运动时间t成正比，根据v= s
 t
可知，线速度大小不变，故A错误；
B.根据a= v2
 r
，可知，v不变，R减小时，a增大，故B正确；
C.根据ω= v
 R
可知，v不变，R减小时，ω增大，故C正确；
D.由B解答可知a增大，根据F合=ma，质点质量不变，F合增大，故D错误；。