广东省揭阳市2019-2020学年物理高一下期末经典模拟试题含解析

广东省揭阳市2019-2020学年物理高一下期末经典模拟试题
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．(本题9分)如图所示，a、b、c、d、e五条实线为电场中的等势面，相邻两个等势面间的电势差相等，且等势面b的电势为零．一个带电的粒子仅在静电力作用下从A点运动到B点，其在A点的动能为10J，到达B点时的动能为30J．在此过程中，粒子动能是27.5J时的电势能为
A．- 2.5J B．2.5J C．12.5J D．-12.5J
2．(本题9分)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L．现用该弹簧沿斜面方向拉住质里为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L．斜面倾角为30°，如图所示．则物体所受摩擦力
A．等干零
B．大小为mg，方向沿斜面向下
C．大小为mg，方向沿斜面向上
D．大小为mg，方向沿斜面向上
3．(本题9分)如图所示,在M点分别以不同的速度将两小球水平抛出。

两小球分别落在水平地面上的P 点、Q点。

已知O点是M点在地面上的竖直投影,OP:PQ=1:3,且不考虑空气阻力的影响。

下列说法中正确的是( )
A．两小球的下落时间之比为1:3
B．两小球的下落时间之比为1:4
C．两小球的初速度大小之比为1:3
D．两小球的初速度大小之比为1:4
4．(本题9分)在利用重锤自由落下，验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是
A．重锤下落的实际高度大于测量值（）
B．重锤下落的实际高度小于测量值
C．重锤实际末速度υ大于gt（g为重力加速度，t为下落时间）
D．重锤实际末速度υ小于gt
5．(本题9分)2011年11月，“神舟8号”飞船与“天宫1号” 目标飞行器在太空实现两次交会对接，开启了中国空间站的新纪元．在对接前的某段时间内，若“神舟8号”和“天宫1号”分别处在不同的圆形轨道上逆时针运行，如图所示．下列说法正确的是
A．“天宫一号”的运行速率大于“神舟八号”的运行速率
B．“天宫一号”的运行周期小于“神舟八号”的运行周期
C．“天宫一号”的向心加速度大于“神舟八号”的向心加速度
D．“神舟八号”适当加速有可能与“天宫一号”实现对接
6．质量为m的小球从地面以初速度v0竖直向上抛出，已知球所受的空气阻力大小与速度大小成正比．下列图象分别描述了小球在空中运动的速度大小v随时间t的变化关系和动能E k随球距离地面高度h的变化关系，其中可能正确的是
A．B．
C．D．
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)如图所示的虚线为电场中的三条等势线，三条虚线平行且等间距，电势分别为10V、15V、20V，实线是仅受电场力的带电粒子的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，粒子在c点处的电势能为20eV，粒子在b点的动能为20eV，下列说法正确的是
A．粒子在c处加速度大于在b处的加速度
B．粒子带正电
C．粒子从a运动到c过程中动能不断增加
D．粒子在a点的动能为25eV
8．(本题9分)如图所示，质量m=0.2kg的物块在斜面顶端由静止开始沿倾角为30°的粗糙斜面匀加速下滑，加速度a=2m/s2，下滑的距离为4m．下列判断正确的是（取g=10m/s2）
A．物块的重力势能减少8J B．物块的动能增加4J
C．物块的机械能减少2.4J D．物块的合外力做功为1.6J
9．(本题9分)如图所示，在空间中存在竖直向上的匀强电场，质量为m、电荷量为+q的物块从A点由静
止开始下落，加速度为3
4
g，下落高度H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，整个过程
中不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则带电物块在由A点运动到C点过程中，下列说法正确的是
A．该匀强电场的电场强度为3
4 mg q
B．带电物块机械能减少量为3()
4
mg H h
+
C．带电物块电势能的增量为
()
4
mg H h
+
D．对于弹簧和物体组成的系统，重力势能的减少量等于弹性势能与电势能的增加量之和
10．(本题9分)通过观测冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量．假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，
除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量．这两个物理量可以是
A．卫星的速度和角速度
B．卫星的质量和轨道半径
C．卫星的质量和角速度
D．卫星的运行周期和轨道半径
11．(本题9分)如图，a、b、c、d为一边长为2l的正方形的顶点。

电荷量均为q（q>0）的两个点电荷分别固定在a、c两点，静电力常量为k。

不计重力。

下列说法不正确的是
A．b点的电场强度大小为B．电子过b、d点时的电势能相等
C．在两点电荷产生的电场中，ac连线上中点的电势最高D．在b点从静止释放的电子，到达d点时动能不为零
12．(本题9分)两个完全相同的金属小球（可视为点电荷），带电荷量之比为3:7，相距为r。

现将两小球接触后再放回原来的位置上，则此时小球间的库仑力与接触前之比可能为
A．4:21 B．4:25 C．2:5 D．25:21
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某实验小组为了验证“合力做功与动能变化的关系”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置。

(已知图中力传感器能显示该处所受拉力大小)。

(1)关于该实验，下列说法近确的是____________
A该实验不需要平衡摩擦力
B．准备器材时，可不满足砂和小砂桶的总质量远小于滑块的质量
C．实验时应使细线与长木板平行
(2)让小砂桶带动滑块做加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和打这两点时滑块的速度大小v1与v2(v1<v2)。

细线的拉力F由安装在滑块上的力传感器测出，为了验证合力做功与动能变化的关系，还需测量的物理量为_________；则本实验最终要验证的数
学表达式为_________________(用题中所给的字母和需测量的物理量的字母表示)。

14．(本题9分)在探究物体的加速度与力、质量的关系实验中：
(1)在探究物体的加速度与质量的关系时，应保持_________不变(选填“小车及车中砝码的质量”或“托盘及盘中砝码的质量”)，电磁打点计时器应接________；(选填“低压直流电源”或“低压交流电源”)
(2)在探究物体的加速度与力的关系时，应保持________不变，分别改变施加在物体上的水平拉力F，测出相对应的加速度a.(选填“小车及车中砝码的质量”“水平拉力”或“托盘及盘中砝码的质量”)
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．(本题9分)如图所示，质量为m＝10 kg的木块在倾角θ＝37°的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.1，已知：sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求：
(1)前2 s内重力做的功；
(2)前2 s内重力的平均功率；
(3)2 s末重力的瞬时功率．
16．(本题9分)如图所示，滑块A的质量m＝0.01kg，与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.2，用细线悬挂的小球质量均为m＝0.01kg，沿x轴排列，A与第1只小球及相邻两小球间距离均为s＝2m，线长分别为L1、L2、L3…（图中只画出三只小球，且小球可视为质点），开始时，滑块以速度v0＝10m／s沿x轴正方向运动，设滑块与小球碰撞时不损失机械能，碰撞后小球均恰能在竖直平面内完成完整的圆周运动并再次与滑块正碰，g取10m／s2，求：
（1）滑块能与几个小球碰撞？
（2）求出碰撞中第n个小球悬线长L a的表达式。

17．(本题9分)光滑水平面AB与一光滑半圆形轨道在B点相连，轨道位于竖直面内，其半径为R，一个质量为m的物块静止在水平面上，现向左推物块使其压紧弹簧，然后放手，物块在弹力作用下获得一速度，当它经B点进入半圆形轨道瞬间，对轨道的压力为其重力的9倍，之后向上运动经C点再落回到水平面，重力加速度为g.求：
(1)弹簧弹力对物块做的功；
(2)物块离开C点后，再落回到水平面上时距B点的距离；
(3)再次左推物块压紧弹簧，要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道，则弹簧弹性势能的取值范围为多少？
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．D
【解析】
【分析】
【详解】
由能量关系可知，粒子运动过程中只有电场力做功，则粒子的电势能与动能之和守恒，则粒子在b等势面时总能量为15J，则此过程中，粒子动能是27.5J时的电势能为15J-27.5J=-12.5J ，故选D.
2．A
【解析】
试题分析：弹簧竖直悬挂物体时，对物体受力分析，根据共点力平衡条件F="mg" ①
根据胡克定律F="kL" ②
由①②得，
mg
k
L
③
物体放在斜面上时，再次对物体受力分析，如图
设物体所受的摩擦力沿斜面向上，根据共点力平衡条件，有
F′+f-2mgsin31°="1" ③
其中F′="kL=mg" ④
由以上四式解得f=1，故物体所受的摩擦力大小方向沿斜面向上，大小为1．故选A．
考点：物体的平衡
【名师点睛】本题关键对物体受力分析，然后运用共点力平衡条件及胡克定律列式求解；注意胡克定律中弹簧的弹力与伸长量成正比．
3．D
【解析】
【详解】
AB 、两球的抛出高度相同,故下落时间相同,故AB 错；
CD 、根据题意OP:PQ=1:3，则水平位移之比为1:4，水平方向上做匀速直线运动则
，且运动时间相等，所以水平方向的速度之比为1:4，故C 错；D 对；
综上所述本题答案是：D
【点睛】
两小球所在高度相同,故下落时间相同,由水平位移关系可求出两小球的初速度的大小关系
4．D
【解析】
【分析】
验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦；
【详解】
验证机械能守恒定律的实验中产生误差的主要原因是：存在空气阻力或者限位孔和纸带之间存在摩擦，使得加速度小于重力加速度，则实际的速度v 小于gt ，故D 正确，ABC 错误。

【点睛】
解答实验问题的关键是正确理解实验原理和实验方法，正确利用所学物理规律解决实验问题。

5．D
【解析】
对应同一中心天体，轨道半径越大，线速度角速度向心加速度都越小，而周期会越大，所以ABC ，“神舟八号”适当加速会离心进入“天宫一号”轨道，所以可能实现对接D 对
6．C
【解析】
【详解】
A.v-t 图象与t 轴的交点表示小球到达最高点，速度为0，此时空气阻力为0，小球所受的合力等于重力，由牛顿第二定律得：mg=ma ，a=g 不为零，故A 错误；
B.空气阻力f=kv ，上升过程由牛顿第二定律得：mg f kv a g m m
+=
=+，因为速度减小，所以加速度a 大小逐渐减小，不可能恒定不变，故B 错误； CD.根据动能定理得：上升过程有△E k =-（mg+kv ）△h ，得
k E h V V =-（mg+kv ），v 减小，|k E h
V V |减小，E k -h 图象应是切线斜率逐渐减小的曲线．下降过程有△E k =（mg-kv ）△h ，得 k E h V V =mg-kv ，v 增大，|k E h V V |减小，E k -h 图象应是切线斜率逐渐减小的曲线．故C 正确，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．BD
【解析】
【分析】
考查带电粒子在电场中运动规律，根据电场力做正负功判断动能、电势能变化。

【详解】
A．由等势线可以画出电场线，因等差等势线间距相等，说明电场为匀强电场，粒子在c处加速度等于在b处的加速度，故A不符合题意。

B．粒子只受电场力作用，电场力指向轨迹内侧，说明粒子带正电。

故B符合题意。

C．粒子从a运动到c过程中，电场力做负功，动能不断减小。

故C说法不符合题意。

D．粒子在C处电势能为20ev，C点电势为20v，由得粒子带电量为e，带电粒子在b处电势能为15ev，则粒子动能、电势能之和为35ev，只有电场力做功时，粒子的动能、电势能之和不变，粒子在a 点的电势能为10ev，则动能为25eV。

故D符合题意。

【点睛】
物体做曲线运动时，合力一定指向轨迹内侧，只有电场力做功时，粒子动能、电势能总和不变。

根据等势线可以画出电场线，电场线垂直等势线，且从高电势指向低电势。

8．CD
【解析】
【详解】
A．物块重力势能的减少等于重力对物块做的功，则
P sin300.21040.5J4J
E mgx
=︒=⨯⨯⨯=
少
．
故A项错误．
BD．物块所受的合外力
0.22N0.4N
F ma
==⨯=
合
，
物块的合外力做功
0.44J 1.6J
W F x
==⨯=
合合
．
据动能定理可得，物块的动能增加等于合外力做功，则物块的动能增加1.6J．故B项错误，D项正确．C．物块的重力势能减少4J，物块的动能增加1.6J，则物块的机械能减少2.4J．故C项正确．
9．CD
【解析】
【详解】
A.物体静止开始下落时的加速度为34g ，根据牛顿第二定律得：mg-qE=ma ，解得：4mg E q =，故A 错误。

B.从A 到C 的过程中，带电物块速度都为零，则机械能变化为重力势能减少量mg （H+h ），故B 错误。

C.从A 到C 过程中，电场力做功为
W=-qE （H+h ）=-
4
mg （H+h ）， ，则电势能增加量为4mg （H+h ），故C 正确。

D 根据能量守恒知对于弹簧和物体组成的系统，重力势能的减少量等于弹性势能与电势能的增加量之和，故D 正确。

10．AD
【解析】
试题分析：卫星围绕冥王星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，已知卫星的速度和角速度，则轨道半
径v
r ω=，根据2Mm G m v r ω＝即可求解冥王星质量M ，故A 正确；根据2
2Mm v G m r r ＝可知，卫星的质量可以约去，只知道半径不能求出冥王星质量，故B 错误；根据22r Mm G m r
ω＝可知，卫星的质量可以约去，只知道角速度不能求出冥王星质量，故C 错误；根据2224Mm r G m r T
π＝可知，知道卫星的运行周期和轨道半径可求解冥王星质量M ，故D 正确；故选AD ．
考点：万有引力定律的应用
11．CD
【解析】
【详解】
A ．固定在a 点的点电荷在b 点的电场强度大小，方向由a 点指向b 点；固定在c 点的点电荷在b 点的电场强度大小，方向由c 点指向b 点；则b 点的电场强度大小．故A 项不符合题意；
BD ．由等量正电荷电场线分布和等势面分布特点知，b 、d 两点的电势相等，则电子过b 、d 点时的电势能相等；据能量守恒知，在b 点从静止释放的电子，到达d 点时动能为零．故B 项不符合题意，D 项符合题意；
C ．由等量正电荷电场线分布和等势面分布特点知，ac 连线上中点的电势最低；故C 项符合题意。

12．AD
【解析】
【详解】 由库仑定律可得得：当两相同金属小球带同种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量变为5：5，所以库仑力是原来的25：21，当两相同金属小球带异种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量是先中和后平分，电量变为2：2，所以库仑力是原来的4：21
A. 4:21与分析相符，故A 项与题意相符；
B. 4:25与分相不相符，故B 项与题意不相符；
C. 2:5与分相不相符，故C 项与题意不相符；
D. 25:21与分析相符，故A 项与题意相符。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．BC 滑块和力传感器的总质量m 22211122
FL mv mv =
- 【解析】
【详解】
（1）[1]实验时需使得绳子的拉力等于滑块的合外力，则实验中需平衡摩擦力且细线和长木板平行，由于力传感器可直接读出绳子上的拉力，不需要保证砂和小砂桶的总质量远小于滑块的质量，故BC 正确，A 错误；
（2）[2][3]根据动能定理可知为验证合力做功与动能变化的关系还需测量出滑块和力传感器的总质量m ，则表达式为： 22211122
FL mv mv =- 14．托盘及盘中砝码的质量； 低压交流电压； 小车及车中砝码的质量；
【解析】
（1）本实验使用控制变量法，在探究物体的加速度与质量的关系时，应保持托盘及盘中砝码的质量不变；电磁打点计时器使用交流6V 的工作电源，故应接低压交流电源．
（2）在探究物体的加速度与力的关系时，应保持小车及车中砝码的质量不变．
【点睛】本题要求掌握一些基本仪器的使用和工作原理，知道本实验采取控制变量法．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．（1）48J ；（2）24w ；（3）48w
【解析】
【分析】
(1)(2)通过受力分析求出物体下滑时的加速度，由运动学公式求出2s 内和第2s 内下滑的位移，由W=FL 求
出重力做的功，由W P t =求出平均功率； (3)求出2s 末的速度，由P=Fv 求出瞬时功率．
【详解】
(1) 由F 合=ma 得，木块的加速度：00
2sin 37cos37 5.2mg mg m a s m
μ-== 前2s 内木块的位移：2211 5.2210.422
x at m m ==⨯⨯= 重力在前2s 内做的功：W=mgsinθ•S=10×10×0.6×10.4J=624J ； (2) 前2 s 内重力的平均功率：6243122W P W W t =
==； (3) 木块在第2s 末的瞬时速度为：v=at=5.2×2m/s=10.4m/s
第2s 末重力的瞬时功率为：P=mgsinθ•v=10×10×0.6×10.4W=624W ．
【点睛】
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式与功与功率的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．
16． (1)12个;(2)
【解析】（1）因滑块与小球质量相等且碰撞中机械能守恒，滑块与小球相碰撞会互换速度，小球在竖直平面内转动，机械能守恒，设滑块滑行总距离为s 0，有
得s 0＝25m
（个）
（2）滑块与第n 个球碰撞，设小球运动到最高点时速度为v n ′
对小球，有：．①
②
对滑块，有：
③
解①②③三式： 17． (1) （2）4R （3） 或
【解析】
【详解】
（1）由动能定理得W＝
在B点由牛顿第二定律得：9mg－mg＝m
解得W＝4mgR
（2）设物块经C点落回到水平面上时距B点的距离为S，用时为t，由平抛规律知
S=v c t
2R=gt2
从B到C由动能定理得
联立知，S= 4 R
（3）假设弹簧弹性势能为ＥＰ，要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道，则物块可能在圆轨道的上升高度不超过半圆轨道的中点，则由机械能守恒定律知
ＥＰ≤mgR
若物块刚好通过C点，则物块从B到C由动能定理得
物块在C点时mg＝m
则
联立知：ＥＰ≥mgR.
综上所述，要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道，则弹簧弹性势能的取值范围为
ＥＰ≤mgR 或ＥＰ≥mgR.。