河北省衡水市重点名校2017-2018学年高一下学期期末达标测试物理试题含解析

河北省衡水市重点名校2017-2018学年高一下学期期末达标测试物理试题
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，小船在河中发动机损坏失去动力，人们用绳通过定滑轮将小船拉回河岸。

若人以0.3m/s 的速度匀速拉绳，某时刻绳与水平方向的夹角α=60°, 下列关于船的运动性质及该时刻小船在水中运动速度的说法，正确的是
A ．船做变速直线运动，v=0.15 m/s
B ．船做变速直线运动，v=0.6 m/s
C ．船做匀速直线运动，v=0.6 m/s
D ．船做匀速直线运动，v=0.15 m/s 【答案】B 【解析】 【详解】
AB. 船的速度等于沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，根据平行四边形定则，有：
所以船速0
x 0.6m/s cos v v α
== ，因α角的增大，导致v x 增大，即船做加速运动，是变加速运动，A 错误B 正确。

CD. 船做的是变加速运动，CD 错误。

2．如图所示，质量为m 的足球在水平地面的位置1被踢出后落到水平地面的位置3，在空中达到的最高点位置2的高度为h ，已知重力加速度为g 。

下列说法正确的是：
A ．足球由1运动到2的过程中，重力做的功为mgh
B ．足球由2运动到3的过程中，重力势能减少了mgh
C ．足球由1运动到3的过程中，重力做的功为2mgh
D ．因为没有选定参考平面，所以无法确定重力势能变化了多少 【答案】B 【解析】
【详解】
A. 足球由1运动到2的过程中，物体高度上升，重力做负功，所以重力做的功为-mgh ，A 错误。

B. 足球由2运动到3的过程中，重力做正功，重力势能减少了mgh ，B 正确。

C. 足球由1运动到3的过程中，高度没有变化，所以重力做功为零，C 错误。

D. 重力势能变化量与参考平面无关，重力势能大小与参考平面有关，D 错误。

3． (本题9分)已知海王星和地球的质量比M ：m=16:1，它的半径比R ：r=4:1，则海王星和地球表面的重力加速度之比（ ） A ．1:2 B ．2:1
C ．4:1
D ．1:1
【答案】D 【解析】 【详解】
在星球表面附近，万有引力等于重力。

由公式得：
012GMm m g R = 0
02
GMm m g r
= 联立解得，
2
12
1g Mr g mR == A. 1:2与上述计算结果 1
1g g
=不相符，故A 错误； B. 2:1与上述计算结果
1
1g g
=不相符，故D 错误； C. 4:1与上述计算结果 1
1g g
=不相符，故C 错误； D. 1:1与上述计算结果
1
1g g
=相符，故D 正确。

4． (本题9分)若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越近的卫星 A ．线速度越大 B ．角速度越小
C ．需要的向心力越小
D ．周期越长
【答案】A 【解析】 【分析】
根据万有引力提供向心力，分析向心力、线速度、角速度、周期与轨道半径之间存在什么关系． 【详解】
根据万有引力提供向心力，2
2222=()Mm v F G m r m m r r T r
πω===向，得：2=Mm F G r 向，v =
ω=2T =．可知r 越小，向心力越大，线速度越大，角速度越大，周期越小。

故BCD 错，A 正确。

故选A 。

【点睛】
解决本题的关键利用万有引力提供向心力这一知识点，即2
2222=()Mm v F G m r m m r r T r
πω===向.
5． (本题9分)关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）
A ．不论抛出位置多高，抛出速度越大的物体，其水平位移一定越大
B ．不论抛出位置多高，抛出速度越大的物体，其飞行时间一定越长
C ．不论抛出速度多大，抛出位置越高，其飞行时间一定越长
D ．不论抛出速度多大，抛出位置越高，飞得一定越远 【答案】C 【解析】
试题分析：物体平抛运动的水平位移00x v t v =＝，初速度越大，水平位移不一定大，还与抛出点的
高度有关，故A 错误．根据t 知，高度越高，飞行的时间越长，与初速度无关，故B 错误，C 正确．根
据00x v t v =＝知，高度越高，水平位移不一定大，还与初速度有关，故D 错误．故选C ． 考点：平抛运动
【名师点睛】此题是对平抛运动的规律的考查；解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道运动的时间由高度决定，初速度和时间共同决定水平位移． 6． (本题9分)关于惯性的概念，下列说法中正确的是哪个（ ） A ．惯性大小可由质量来量度 B ．物体只有受力作用时才显出惯性 C ．自由下落的物体不存在惯性 D ．速度越大，物体的惯性越大
【答案】A 【解析】 【详解】
惯性物体保持原来运动状态不变的一种性质，它是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性，惯性的大小只与质量有关，而与速度无关，故A 正确，BCD 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． (本题9分)2017年3月16日消息，高景一号卫星发回清晰影像图，可区分单个树冠．天文爱好者观测该卫星绕地球做匀速圆周运动时，发现该卫星每经过时间t 通过的弧长为l ，该弧长对应的圆心角
为θ弧度，已知引力常量为G ，则
A ．高景一号卫星的质量为2
3
t G l
θ B ．高景一号卫星角速度为
t
θ C ．高景一号卫星线速度大小为2πl t
D ．地球的质量为3
2
l G t
θ 【答案】BD 【解析】 【详解】
根据万有引力提供向心力列式只能求解中心天体的质量，不能求解环绕天体的质量，所以不能求出高景一号卫星的质量，故A 错误；高景一号卫星线速度为：l v t = ; 角速度为：t
θ
ω=；根据线速度和角速度的关系公式，有：v=ωr
卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：2Mm
G
m v r
ω= ；联立解得：3
2
l M G t
θ= ，故BD 正确，C 错误．故选BD. 8．如图所示，t=0时刻，b 物体在a 物体前方500m 处，a 、b 的t υ-图像如图所示，下列选项正确的是
A ．a 、b 加速时，物体a 的加速度大于b 的加速度
B ．20s 时，两物体相距最远
C ．a 、b 相遇两次
D ．第二次相遇在60s 【答案】CD 【解析】 【详解】
A.a 、b 加速时，a 图线的斜率小于b 图线的斜率，物体a 的加速度小于物体b 的加速度，故A 错误；
B. 0-20s 时，a 车运动，b 车静止，则此过程中两车间距一直靠近，0-20s 内，a 的位移为：
11104020500m 2
x =⨯+⨯=（），则在20s 时两物体相遇，选项B 错误；
C.速度-时间图象与坐标轴围成的“面积”表示位移，则0-40s 内a 比b 多运动的位移为：
1040
1
204020900m 22
x +=
⨯+⨯⨯=，在t=0 时刻，b 车在a 车前方500m 处，则在第40 s 末，a 、b 两车相距S=x-500m=400m ，因20s 时刻，ab 已经相遇一次，40s 末a 在b 的前面，40s 后b 的速度大于a 的速度，则b 一定能追上a ，所以在整个运动过程中，a 、b 两车可以相遇两次，故C 正确；
D.因20s 时刻两物体已经相遇一次；由速度-时间图象与坐标轴围成的“面积”表示位移，则20-60s 内，ab 通过的位移相等，则60s 末ab 再次相遇，故D 正确。

9．如图所示，一个球绕中心轴线OO′以角速度ω做匀速圆周运动，则( )
A ．a 、b 两点的线速度相同
B ．a 、b 两点的角速度相同
C ．若θ＝30°，则a 、b 两点的线速度之比v a ∶v b 3∶2
D ．若θ＝30°，则a 、b 两点的向心加速度之比a a ∶a b 3 2 【答案】BCD 【解析】 【详解】
AB ．球绕中心轴线OO′以角速度ω做匀速圆周运动，球上的质点a 、b 两点的角速度相同，半径不同，由v=rω，线速度不同，故A 错误，B 正确；
C ．a 、b 两点的角速度相同，由v=rω，线速度比等于半径比
3 30a a b b v cos v r r ==︒= 故C 正确；
D ．a 、b 两点的角速度相同，由a=rω2，向心加速度比等于半径比，
3 30a a b b a cos a r r ==︒=故D 正确； 故选BCD 。

10． (本题9分)如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒固定在竖直面内。

有两个质量不同的小球甲和乙贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动。

则
A ．甲乙两球都是由重力和支持力的合力提供向心力
B ．筒壁对甲球的支持力等于筒壁对乙球的支持力
C ．甲球的运动周期大于乙球的运动周期
D ．甲球的角速度大于乙球的角速度 【答案】AC 【解析】 【分析】
对两球受力分析即可得向心力的来源；支持力与重力的合力提供小球所需要的向心力，根据平衡条件即可得支持力大小关系；利用牛顿第二定律列式，结合两球的轨道半径关系即可分析出两球的周期与角速度关系． 【详解】
A 、对两球受力分析，都受重力、支持力两个力的作用，由于做匀速圆周运动，即合外力提供向心力，故可知甲、乙两球都是由重力与支持力的合力提供向心力，A 正确； BCD 、设圆锥筒的顶角为θ，则有：在竖直方向有：sin
2
N mg θ
=
，轨道平面内有：2cos
2
N m r θ
ω=，
联立可得支持力为：
sin
2
mg N θ=
，角速度为：
tan
2
g r ωθ=
，由于两球的质量不同，则可知两球所受支
持力大小不相等，由图可知甲球的轨道半径大于乙球的轨道半径，故甲球的角速度小于乙的角速度，根据
2T π
ω
=
可知，甲球的周期大于乙球的周期，BD 错误C 正确．
11． (本题9分)如图所示，一足够长的细杆倾斜放置，一质量为2.0kg 的金属环以100J 的初动能从P 点向上做匀减速直线运动，运动4.0m 经过Q 点时，动能减少80J ，机械能减少了40J ，则（ ）
A ．细杆的倾角为30
B ．金属环受到的摩擦力为10N
C ．金属环回到Q 点时动能为10J
D ．整个上升过程中，所用的时间为1s 【答案】ABD
【详解】
A ．金属环从P 点到Q 点，动能减少80J ，机械能减少了40J ，所以重力势能增加了40J ，P 点到Q 点的距离4m PQ x =，则：
P sin PQ E mgx θ=增
解得：细杆的倾角
30θ=︒
故A 项正确；
B ．金属环从P 点到Q 点，动能减少80J ，据动能定理得：
k sin30PQ PQ mgx fx E -︒-=∆
解得：金属环受到的摩擦力
10N f =
故B 项正确；
C ．据sin3010N mg f ︒==可知，金属环将不能回到Q 点，故C 项错误；
D ．据2
k 12
p p E mv =
，解得： 10m/s P v =
对金属环上升过程，受力分析，由牛顿第二定律可得：金属环上升过程的加速度大小
2sin310s 0m/mg f
a m ︒+=
=
金属环上升的时间：
1s P
v t a
=
= 故D 项正确。

12． (本题9分)小明家住26层，他放学后，乘坐电梯从1层直达26层。

假设电梯刚起动时做加速直线运动，中间一段时间内做匀速直线运动，最后一段时间内做减速直线运动. 在电梯从1层直达26层的过程中，下列说法正确的是( ) A ．电梯刚起动时，小明处于失重状态 B ．电梯刚起动时，小明处于超重状态 C ．电梯运动的加速度方向始终不变 D ．电梯运动的加速度方向发生了变化 【答案】BD 【解析】
AB．电梯刚起动时，小明有向上的加速度，则小明处于超重状态，故A错误，B正确；
CD．电梯启动和向上加速时加速度向上，而减速运动时加速度向下，故加速度方向发生了变化，故C错误，D正确.
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示
（1）为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是________.
A．选用质量大的重锤
B．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上
C．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直
D．重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直
（2）小明用实验测得数据画出的v2－h图象如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是
____________________________________________________________________.
（3）另有四位同学在图乙的基础上，画出没有阻力时的v2－h图线，并与其比较，其中正确的是________.
【答案】BC 打下O点时重锤速度不为零 B
【解析】(1)A、为了减小阻力的影响，重锤选择质量大一些，体积小一些的铁质重锤，故A错误．B、安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，故B正确．C、D、释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，重锤下落时，手不需提着纸带上端，故C正确，D错误．故选BC．
(2)小明用实验测得数据画出v2-h图象图线不过坐标原点，即h=0时，速度不为零，可打下O点时重锤速度不为零．
(3)不论有无阻力，释放点的位置相同，即初速度为零时，两图线交于横轴的同一点，故B正确，A、C、D 错误．故选B．
【点睛】解决本题的关键知道实验的原理，以及操作中的注意事项，会通过图线特点分析图线不过原点的原因。

14．(本题9分)电磁打点计时器是使用___________电源的_______________仪器当使用的交流电频率为50 Hz时，它每隔___________ s打一次点。

【答案】交流；计时；0.02；
【解析】电磁打点计时器是一种计时仪器，使用的是4-6V的低压交流电，当交流电频率为50Hz时打点周期为．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．(本题9分)有一辆质量为1．2×103kg的小汽车驶上半径为90m的圆弧形拱桥．求：
（1）汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力的大小；
（2）汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力；
【答案】（1）
（2）105m/s
【解析】
解：（1）设汽车到达桥顶的速度为v1，桥对车的支持力为F N
根据牛顿第二定律：（2分）
解得：（2分）根据牛顿第三定律，车对桥的压力大小为Z|X|X|K]
（1分）
（2）设汽车以速度v2经过桥顶时恰好对桥没有压力
根据牛顿第二定律：（2分）
解得：（或22.4m/s）（1分）
16．(本题9分)2019年4月，人类史上首张黑洞照片问世，如图，黑洞是一种密度极大的星球。

从黑洞出发的光子，在黑洞引力的作用下，都将被黑洞吸引回去，使光子不能到达地球，地球上观察不到这种星体，因此把这种星球称为黑洞。

假设有一光子（其质量m未知）恰好沿黑洞表面做周期为T 的匀速圆周运动，求：
(1)若已知此光子速度为v ，则此黑洞的半径R 为多少？ (2)此黑洞的平均密度ρ为多少？（万有引力常量为G ） 【答案】（1）R=2vT π
（2
）23GT π
ρ=
【解析】 【详解】
(1)此光子速度为v ，则2vT R π= 此黑洞的半径：2vT
R π
=
(2)根据密度公式得：
343
M M V R ρπ=
=
根据万有引力提供向心力，列出等式：22
24GMm R
m R T
π= 解得：23
2
4R M GT
π= 代入密度公式，解得：2
3GT
π
ρ=
17． (本题9分)如图，一质量m=2kg 的物体静止在水平面上，动摩擦因素为0.1，在方向为水平向右、大小为8N 的恒力F 的作用下开始运动，g 取10m/s 2，求物体经过时间为2s 时：
（1）力F 对物体所做的功；
（2）在2s 末力F 对物体做功的瞬时功率； （3）因摩擦产生的热量。

【答案】（1）48J ；（2）48W （3）12J 【解析】 【详解】
（1）物体的加速度22-80.120
m/s 3m/s 2
F mg a m μ-⨯=＝＝ 则位移s=
12at 2＝1
2
×3×4m ＝6m ． 根据功的公式得：W=Fs=8×6J=48J
（2）2s 末的速度v=at=3×2m/s=6m/s
瞬时功率P=Fv 得 P=8×6W=48W ． （3）因摩擦产生的热量0.1206J 12J Q mgs μ==⨯⨯=。