山东省菏泽市2013-2014学年高一物理下学期期末考试试题(含解析)

山东省菏泽市2013-2014学年第二学期期末考试
高一物理试卷
一、选择题〔此题共10小题，每一小题4分，在每一小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不答的0分〕
1．〔4分〕如下说法中正确的答案是〔〕
A．变速运动一定是曲线运动
B．曲线运动一定是变速运动
C．匀速圆周运动是速度不变的曲线运动
D．平抛运动是匀变速运动
考点：平抛运动；物体做曲线运动的条件．
专题：平抛运动专题．
分析：变速运动可能是曲线运动，也可能是直线运动．曲线运动的速度沿轨迹的切线方向，曲线运动一定是变速运动．平抛运动是匀变速运动．
解答：解：A、变速运动可能是曲线运动，也可能是直线运动．比如在水平直路上以恒定功率起动的汽车做变速直线运动，故A错误．
B、曲线运动的速度沿轨迹的切线方向，所以曲线运动的速度方向时刻在改变，一定是
变速运动．故B正确．
C、匀速圆周运动的速度沿圆周的切线方向，速度方向时刻在改变，所以匀速圆周运动
是速度变化的曲线运动．故C错误．
D、平抛运动只受重力，加速度为g，保持不变，所以平抛运动是匀变速运动．故D正
确．
应当选：BD．
点评：此题关键要掌握曲线运动的根本知识，知道曲线运动的速度沿轨迹的切线方向，曲线运动一定是变速运动．
2．〔4分〕如下运动过程中，机械能守恒的物体是〔〕
A．在水中下沉的物体B．自由下落的物体
C．沿粗糙斜面匀速下滑的物体D．在竖直平面内做匀速圆周运动物体
考点：机械能守恒定律．
专题：机械能守恒定律应用专题．
分析：物体机械能守恒的条件是只有重力做功，对照机械能守恒的条件，分析物体的受力的情况，判断做功情况，即可判断物体是否是机械能守恒．也可以根据机械能的概念进展判断．
解答：解：A、在水中下沉的物体，浮力对物体做负功，其机械能减少，故A错误．
B、自由下落的物体只受重力，机械能必定守恒，故B正确．
C、物体沿着斜面匀速下滑，物体受力平衡，摩擦力和重力都要做功，所以机械能不守
恒，故C错误．
D、在竖直平面内做匀速圆周运动物体，动能不变，重力势能在改变，所以机械能不守
恒，故D错误．
应当选：B．
点评：掌握住机械能守恒的条件，也就是只有重力做功，分析物体是否受到其它力的作用，以与其它力是否做功，由此即可判断是否机械能守恒．
3．〔4分〕关于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力表达式F=G，如下说法正
确的答案是〔〕
A．公式中的G是万有引力常量，它是由牛顿通过实验测量出的
B．当两物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大
C．m1和m2所受万有引力大小总是相等
D．两个物体间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力
考点：万有引力定律与其应用．
专题：万有引力定律的应用专题．
分析：万有引力定律的条件是适用于两质点间的万有引力，自然界中任意两个物体都有万有引力，两物体间相互的万有引力是一对作用力和反作用力．
解答：解：A、公式中的G是引力常量，是卡文迪许通过实验测量出来的，故A错误；
B、当两物体间的距离r趋向零时，两物体不能看成质点，万有引力定律不再适用．故
B错误；
C、两个物体间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力，大小
一定是相等的．故C正确，D错误；
应当选：C．
点评：解决此题的关键掌握万有引力定律的公式，知道公式的适用条件．
4．〔4分〕在同一点O向同一方向水平抛出的A、B两个物体，分别落到水平地面上，其轨迹如下列图〔不计空气阻力〕．如此两个物体做平抛运动的初速度v A、v B的关系和运动的时间
t A、t B的关系分别是〔〕
A．v A＞v B t A＞t B B．v A＞v B t A=t B C．v A＜v B t A=t B D．v A＜v B t A＜t B
考点：平抛运动．
专题：平抛运动专题．
分析：平抛运动规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向加速度为g，由位移公式可分析求解．解答：解：根据平抛运动规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向加速度为g，水平方向，x=v0t
竖直方向：h=
故下落时间只与下落高度有关，而两球下落的高度一样，故t A=t B
如此初速度 v0=x，
由图知：x B＞x A
故：v A＜v B
应当选：C
点评：此题考查平抛运动规律，知道水平方向匀速直线运动，竖直方向加速度为g的匀加速运动，根据运动学公式列式求解．
5．〔4分〕小球做匀速圆周运动，半径为R，向心加速度为a，如此〔〕
A．
小球的角速度为ω=B．
小球的角速度为ω=
C．
小球的线速度为v=D．
小球的运动周期T=2π
考点：线速度、角速度和周期、转速；向心加速度．
专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．
分析：根据圆周运动的向心加速度与角速度、线速度、周期的关系式即可求解．
解答：
解：A、由a=ω2R，得到ω=，故A错误，B正确；
C、由a=得：v=，故C错误；
D、根据T=得：T=2π，故D正确．
应当选：BD
点评：描述圆周运动的物理量很多，关键在了解物理量的定义外，要熟悉各物理量之间的关系．向心加速度的表达式记住a n=，再根据各量之间的关系，就能记住好多表达式．
6．〔4分〕设人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，离地面越高的卫星，如此〔〕
A．线速度越大B．角速度越大C．向心加速度越大D．周期越大
考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．
专题：圆周运动中的临界问题．
分析：人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律，分析线速度、角速度、向心加速度、周期与半径的关系来选择．
解答：解：A、设地球的质量为M，卫星的轨道半径为r，卫星质量为m，线速度为v，由牛顿第二定律得
G=m v=离地面越高，r越大，v越小．故A错误．
B、角速度ω==，r越大，ω越小．故B错误．
C、向心加速度a==，r越大，a越小．故C错误．
D、周期T==2πr，r越大，T越大．故D正确．
应当选D．
点评：此题考查选择公式的灵活性．向心力公式的形式有多种，根据条件或要求灵活选择不同的形式．此题如在试卷中，可用排除法得到D．
7．〔4分〕设地球的质量为M，平均半径为R，自转角速度为ω，引力常量为G，如此有关同步卫星的说法正确的答案是〔〕
A．同步卫星的周期为12h
B．同步卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内
C．
同步卫星的离地高度为h=
D．
同步卫星的离地高度为h=﹣R
考点：同步卫星．
专题：人造卫星问题．
分析：同步卫星定轨道〔在赤道上方〕，定周期〔与地球的自转周期一样〕，定速率、定高度．根据万有引力提供向心力，可求出同步卫星的轨道半径，从而求出同步卫星离地的高度．解答：解：A、同步卫星的周期为24h．故A错误；
B、因为同步卫星相对于地球静止，所以同步卫星的轨道同只能在在赤道的上方，同步
卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内．故B正确．
C、D、根据万有引力提供向心力G=mrω2，轨道半径r=，所以同步卫星离地的
高度h=﹣R．故C错误，D正确．
应当选：BD．
点评：解决此题的关键掌握同步卫星的特点：同步卫星定轨道〔在赤道上方〕，定周期〔与地球的自转周期一样〕，定速率、定高度．以与掌握万有引力提供向心力G=mrω2．
8．〔4分〕质量为m的滑块，沿着高为h、长为L的粗糙斜面匀速下滑，在滑块从斜面顶端滑至底端的过程中〔〕
A．重力对滑块所做的功为mgh B．支持力对滑块做的功为mgh
C．滑块抑制阻力做的功为﹣mgh D．合力对物体做的功为mgh
考点：动能定理的应用．
专题：动能定理的应用专题．
分析：重力做功公式W=mgh．根据动能定理研究滑块抑制阻力所做的功和合力做功．
解答：解：A、滑块下滑过程，重力对滑块所做的功W=mgh，故A正确；
B、支持力方向与滑块位移方向垂直，支持力不做功，故B错误；
C、滑块匀速下滑，动能的变化量为零，根据动能定理得，mgh﹣W f=0，滑块抑制阻力所
做的功：W f=mgh，故C错误；
D、滑块匀速下滑，动能不变，根据动能定理得知，合力对滑块所做的功为零，故D错
误．
应当选：A．
点评：动能定理是求功的一种方法．此题中也可以根据匀速运动合力为零，确定合力对滑块所做的功为零．
9．〔4分〕甲、乙两物体质量之比m1：m2=2：1，速度之比V1：V2=1：2，在一样的阻力作用下逐渐停止，如此它们通过的位移S1：S2是〔〕
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．4：1
考点：动能定理的应用．
专题：动能定理的应用专题．
分析：对全过程运用动能定理，求出位移的表达式，从而得出它们通过的位移大小之比．
解答：
解：对全过程运用动能定理得，﹣fs=0﹣
解得s=．因为甲、乙两物体质量之比m1：m2=2：1，速度之比V1：V2=1：2，阻力相等，如此位移大小之比s1：s2=1：2．故B正确，A、C、D错误．
应当选：B．
点评：此题也可以通过牛顿第二定律和运动学公式综合求解，但是没有动能定理解决方便简捷．
10．〔4分〕一质量为1kg的物体被人用手以2m/s的速度竖直向上匀速提升1m，如此如下说法不正确的答案是〔g取10m/s2〕〔〕
A．物体上升过程中机械能守恒B．物体的机械能增加10J
C．合外力对物体做功2J D．物体抑制重力做功10J
考点：动能定理的应用；机械能守恒定律．
专题：动能定理的应用专题．
分析：当只有重力做功机械能守恒，根据动能的变化求出合力做功的大小，根据动能和重力势能的变化得出物体机械能的变化．
解答：解：A、物体在上升的过程中，除了重力做功以外，人对物体做功，机械能不守恒，故A错误．
B、物体匀速上升，动能不变，机械能的增加量等于重力势能的增加量，所以机械能增
加量为：△E=mgh=1×10×1J=10J，故B正确．
C、动能变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零，故C错误．
D、在上升的过程中，物体抑制重力做功为：W=mgh=1×10×1=10J，故D正确．
此题选错误的，应当选：AC．
点评：解决此题的关键知道机械能守恒的条件，以与知道合力做功与动能的变化关系，重力做功与重力势能的变化关系．
二、实验题〔此题包括2小题，共15分，其中11题7分，12题8分〕
11．〔7分〕在做研究平抛运动的实验时，让小球屡次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹．
〔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，将你认为正确的选项前面字母填在横线上：
BC
A．每次释放小球的位置不必一样
B．通过调节使斜槽的末端保持水平
C．每次必须由静止释放小球
D．小球运动时应与木板上的白纸〔或方格纸〕相接触
〔2〕用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L，假设小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，如此小球平抛的初速度的计算式为v0=〔用L、g表示〕
考点：研究平抛物体的运动．
专题：实验题；平抛运动专题．
分析：〔1〕保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置一样，且由静止释放，以保证获得一样的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，防止因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线．
〔2〕平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动，应用匀速运动与匀变速运动的推论可以正确解题．
解答：解：〔1〕A、因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置一样，且由静止释放，以保证获得一样的初速度．故A错误，C正确．
B、通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故B正确．
D、做平抛运动的物体在同一竖直面内运动，固定白纸的木板必须调节成竖直，小球运
动时不应与木板上的白纸相接触，以免有阻力的影响，故D错误；
应当选：BC
〔2〕由图示可知，a、b、c三个点间的水平位移均相等，为x=2L，这3个点是等时间间隔点．
在竖直方向上，相邻两点间的位移差△y=2L﹣L=L；
由匀变速运动的推论△y=gt2，可得：L=gt2，
在水平方向上：x=2L=v0t，解得：v0=
故答案为：〔1〕BC；〔2〕
点评：解决平抛实验问题时，要特别注意实验的须知事项．在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要注重学生对探究原理的理解．
12．〔8分〕在《验证机械能守恒定律》的实验中，有如下器材可供选择：铁架台，重锤，打点计时器，复写纸，纸带，天平，秒表，导线．
〔1〕其中不必要的器材是天平、秒表，缺少的器材是刻度尺、交流电源．〔2〕关于本实验的操作，以下说法错误的答案是：AC ．
A．实验时，应先松开纸带使重锤下落，再接通电源
B．安装打点计时器时，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力
C．必须用天称出重锤的质量，以便计算锤的动能和重力势能
D．为了减少实验误差，重锤的质量应大些，体积尽量小些．
考点：验证机械能守恒定律．
专题：实验题；机械能守恒定律应用专题．
分析：根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定所需的器材．根据实验的原理以与须知事项分析操作中的错误．
解答：解：〔1〕验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，，质量可以约去，实验不需要天平，瞬时速度可以通过打点计时器纸带进
展处理计算得出，不需要秒表，打点计时器需要交流电源，还要刻度尺测量长度，所以实验中缺少的器材是交流电源和刻度尺．
〔2〕A、实验时应先接通电源，再释放纸带．故A错误．
B、安装打点计时器时，将两纸带限位孔处于同一竖直线上，以减少限位孔与纸带的摩
擦．故B正确．
C、验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，，质量可以约去，实
验不需要天平．故C错误．
D、为了减小阻力的影响，重锤应选择质量大一些，体积小一些．故D正确．
此题选错误的，应当选：AC．
故答案为：〔1〕天平、秒表；刻度尺、交流电源；〔2〕AC
点评：解决此题的关键知道验证机械能守恒定律的实验原理，以与须知事项和误差形成的原因．
三、计算题〔此题包括4小题，共45分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位〕13．〔10分〕某同学在离水平地面高20m的教学楼顶，以15m/s的初速度水平抛出一玩具小球，〔不计空气阻力，取g=10m/s2〕求：
〔1〕小球在空气中飞行的时间；
〔2〕小球落地时的速度；
〔3〕小球飞行的水平距离．
考点：平抛运动．
专题：平抛运动专题．
分析：〔1〕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，根据高度求出小球运动的时间；
〔2〕根据机械能守恒定律求出落地的速度大小．
〔3〕结合初速度和时间求出水平距离．
解答：
解：〔1〕小球在竖直方向做自由落体运动：h=
在空中飞行的时间为：t==s=2s
〔2〕由机械能守恒定律得：mgh+=
小球的落地速度为：v==m/s=25m/s
〔3〕小球飞行的水平距离为：s=v0t=15×2m=30m
答：〔1〕小球在空气中飞行的时间为2s；
〔2〕小球落地时的速度为25m/s；
〔3〕小球飞行的水平距离为30m．
点评：解决此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，结合等时性，运用运动学公式灵活求解．
14．〔10分〕一起重机以不变功率P=10kw，将地面上m=500kg的物体由静止向上吊起h=2m时，达到最大速度v max．
求：〔1〕最大速度v max．
〔2〕由静止到达最大速度所用的时间t．
考点：动能定理；功率、平均功率和瞬时功率．
专题：动能定理的应用专题．
分析：〔1〕根据牵引力等于物体重力时，速度达到最大，结合P=FV，即可求解；
〔2〕根据动能定理，结合W=Pt，即可求解．
解答：解：〔1〕当起重机的牵引力等于物体重力时，速度达到最大
P=FV
∴
〔2〕由动能定理W合=△E K有：W F+W G=E K2﹣E K1，即：
Pt﹣mgh=
∴=1.1s
答：〔1〕最大速度2m/s．
〔2〕由静止到达最大速度所用的时间1.1s．
点评：考查公式P=FV的应用，理解当速度最大时，牵引力等于重力．同时还要掌握动能定理，注意做功的正负．
15．〔12分〕2008年9月25日，我国继“神州〞五号、六号载人飞船后又成功地发射了“神州〞七号载人飞船，把“神舟〞七号载人飞船在一段时间内的运动看成绕地球做匀速圆周运动，宇航员测得自己绕地心做匀速圆周运动的周期为T、距地面的高度为H．地球半径为R，引力常量为G．求：
〔1〕飞船线速度的大小；
〔2〕飞船的向心加速度大小．
〔3〕地球的质量．
考点：万有引力定律与其应用；向心力．
专题：万有引力定律的应用专题．
分析：飞船绕地球做匀速圆周运动，地球对飞船的万有引力提供飞船的向心力，知道飞船绕地球圆周运动的周期T、轨道半径R+H，即可求出地球的质量．利用圆周运动的知识，由周期和半径，能求出飞船的线速度和加速度．
解答：
解：〔1〕飞船的线速度：
〔2〕飞船的向心力加速度：a=〔R+H〕ω2=
〔3〕飞船绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：
地球的质量：M=
答：〔1〕飞船线速度的大小是；
〔2〕飞船的向心加速度大小是；
〔3〕地球的质量是．
点评：解决飞船、人造地球卫星类型的问题常常建立这样的模型：卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供卫星所需要的向心力．常常是万有引力定律与圆周运动知识的综合应用．
16．〔13分〕如图，质量为m的小球悬挂在长为L的细线下端，将它拉至与竖直方向成θ=60°的位置后由静止释放，当小球摆至最低点时，恰好与水平面上原来静止的、质量也为m的木块相碰，不考虑空气阻力，重力加速度为g，求：
〔1〕小球摆至最低点与木块碰前瞬间，小球的速度v．
〔2〕小球摆至最低点与木块碰前瞬间，细线的拉力F．
〔3〕假设木块被碰后获得的速度为v，木块与地面的动摩擦因数μ=，求木块在水平地面上滑行的距离．
word
考点：动能定理的应用；牛顿第二定律；向心力．
专题：动能定理的应用专题．
分析：〔1〕小球摆至最低点的过程中，绳子拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，即可求得小球摆至最低点时的速度；
〔2〕在最低点，小球做圆周运动，重力和绳子的拉力的合力充当向心力，由牛顿第二定律求解拉力大小；
〔2〕小球与木块碰撞过程，遵守动量守恒，再由动能定理求解木块在水平地面上滑行的距离．
解答：解：〔1〕设小球摆至最低点时的速度为v，根据机械能守恒定律有：
mgL〔1﹣cosθ〕=mv 2，
小球在最低点时速度：v=；
〔2〕小球摆到最低点时，根据牛顿第二定律有：
F﹣mg=m，
解得：F=2mg；
〔3〕木块被碰后获得速度v1，在水平地面上滑行的距离为x，根据动能定理有：
﹣μmgx=0﹣mv12，
又v1=v=，
联立并代入数据解得：x=2L；
答：〔1〕小球摆至最低点与木块碰前瞬间，小球的速度为．
〔2〕小球摆至最低点与木块碰前瞬间，细线的拉力为2mg．
〔3〕木块在水平地面上滑行的距离为2L．
点评：此题有三个过程：圆周运动、碰撞、匀减速运动，根据机械能守恒与牛顿第二定律的结合，是处理圆周运动动力学问题常用的方法．
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