北京市朝阳区2019-2020学年物理高一下期末学业质量监测模拟试题含解析

北京市朝阳区2019-2020学年物理高一下期末学业质量监测模拟试题
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，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球。

a 球质量为m ，静置于地面；b 球质量大于a 球的质量，用手托住b 球，高度为h ，此时轻绳刚好拉紧。

从静止开始释放b 后，a 能达到的最大高度为1.5h ，则b 球的质量为 (
)
A ．3m
B ．2.5m
C ．2m
D ．1.5m
2． (本题9分)2018年4月10日，中国北斗卫星导航系统首个海外中心举行揭牌仪式．卫星A 、B 为北斗系统内的两颗卫星，设它们围绕地球做匀速圈周运动的轨道半径之比为q ，则它们的角速度ω、线速度v 、加速度a 和周期T 之比正确的是（ ）
A ．3A
B q ωω= B ．A B v v q
=C ．2
1
A B a q a = D ．3
A B T T q =3． (本题9分)一物块在水平恒力F 作用下沿水平面ABC 直线运动。

已知AB 段光滑，BC 段粗糙，且AB BC L ==。

设恒力F 在AB 、BC 段所做的功分别为1W 、2W ，则
A ．10W =，2W FL =
B ．1W FL <，2W FL =
C ．1W FL =，2W FL <
D ．1W FL =，2W FL =
4． (本题9分)有关超重和失重的说法，正确的是( )
A ．物体处于超重状态时，所受重力增大；处于失重状态时，所受重力减小
B ．竖直上抛运动的物体处于完全失重状态
C ．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于上升过程
D ．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于下降过程
5． (本题9分)如图所示，在x 轴相距为L 的两点固定两个等量异种点电荷、，虚线是以所在点为圆心、2
L
为半径的圆，a 、b 、c 、d 是圆上的四个点，其中a 、c 两点在x 轴上，b 、d 两点关于x 轴对称下列判断正
确的是
A．b、d两点处的电场强度相同
B．a、c两点处的电势相同
C．将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，电场力做正功
D．将一试探电荷-q沿圆周由a点移至c点，-q的电势能减小
6．(本题9分)做曲线运动的物体，在运动过程中一定在变化的物理量是( )
A．加速度B．动能C．速度D．合外力
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．如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（）
A．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
B．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度
C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c
D．a卫星由于阻力，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大，机械能不变
8．(本题9分)关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（）
A．匀速圆周运动是匀速运动
B．匀速圆周运动是变速运动
C．匀速圆周运动是线速度不变的运动
D．匀速圆周运动是线速度大小不变的运动
9．(本题9分)如图所示，轻绳的一端系着物块A，另一端通过水平转盘中心的光滑小孔O吊着小球B，A 随转盘一起绕通过小孔O的竖直轴匀速转动，小球B始终与转盘保持相对静止．已知物块A与转盘的接触面是粗糙的，则物块A受力的个数可能是
A．2个B．3个C．4个D．5个
10．(本题9分)如图所示，在距水平地面高为0.4m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m=2kg的滑块A．半径R＝0.3m的光滑半圆形细轨道竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B．用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将A、B连接起来．杆和半圆形轨道在同一竖直面内，A、B均可看作质点，且不计滑轮大小的影响．现给滑块A一个水平向右的恒力F＝50N（取g=10m/s2）．则（）
A．把小球B从地面拉到P的正下方时力F做功为20J
B．小球B运动到C处时的速度大小为0
C．小球B被拉到与滑块A速度大小相等时，离地面高度为0.225m
D．把小球B从地面拉到P的正下方C时，小球B的机械能增加了20J
11．(本题9分)如图所示，质量为m的足球静止在地面上1的位置，被运动员踢出后落到地面上3的位置，足球在空中到达最高点2时离地面的高度为h，速率为v，以地面为零势能的参考平面，重力加速度为g，则
A．运动员对足球做的功等于
B．运动员对足球做的功大于
C．足球由位置1运动到位置2重力做功为mgh
D．足球运动到位置3前瞬间的机械能小于
12．(本题9分)关于物体的运动状态与受力关系，下列说法中正确的是（）
A．物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定变化
B．物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外力为零
C．物体在恒力作用下，一定做匀变速直线运动
D．物体做曲线运动时，受到的合外力可以是恒力
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某学习小组利用如图所示装置验证机械能守恒定律。

(1)实验中，应先通电还是先释放纸带? _______。

(2)如图所示，a 、b 、c 以及d 、e 、f 分别是连续相邻的三个打点，c 、d 间还有一些点图中未画出，用刻度尺分别测得a 、c 间距为1x ,d 、f 间距为2x ，b 、e 间距为3x 。

(3)已知打点计时器的打点周期为T ，当地重力加速度为g ，若重锤质量为m ，从b 到e 过程，重锤重力势能的减少量为P E ∆=_______，动能的增加量K E ∆=_______。

(4)为了验证机械能守恒定律，本实验是否需要测量重锤质量? _______
14． (本题9分)某实验小组利用如图所示的装置进行实验，钩码A 和B 分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，钩码质量均为M ，在A 的上面套一个比它大一点的环形金属块C ，在距地面为1h 处由一宽度略大于A 的狭缝，钩码A 能通过狭缝，环形金属块C 不能通过，开始时A 距离狭缝的高度为2h ，放手后，A 、B 、C 从静止开始运动
（1）利用计时仪器测得钩码A 通过狭缝后落地用时1t ，则钩码A 通过狭缝的速度为_______（用题中字母表示）；
（2）若通过此装置验证机械能守恒定律，还需要测出环形金属框C 的质量m ，当地重力加速度为g ，若系统的机械能守恒，则需满足的等式为___________（用题中字母表示）；
（3）为减小测量时间的误差，有同学提出如下方案：实验时调节12h h h ==，测出钩码A 从释放到落地的总时间t ，来计算钩码A 通过狭缝的速度，你认为可行吗？若可行，写出钩码A 通过狭缝时的速度表达式；若不可行，请简要说明理由________、___________．
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，一可视为质点的物体质量为m=1kg ，在左侧平台上水平抛出，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A 点进入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，A 、B 为圆弧两端点，其连线水平，O 为轨道的最低点．已知圆弧半径为R=1.0m ，对应圆心角为θ=106°，平台与AB 连线的高度差为h=0.8m ．（重力加速度g=10m/s 2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：
（1）物体平抛的初速度V 0；
（2）物体运动到圆弧轨道最低点O 时对轨道的压力．
16．有一辆质量为1.2t 的小汽车驶上半径为50m 的圆弧形拱桥．问：
（1）汽车到达桥顶的速度为10m/s 时对桥的压力是多大？
（2）汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空？
（3）设想拱桥的半径增大到与地球半径一样，那么汽车要在这样的桥面上腾空，速度要多大？（重力加速度g 取10m/s 2，地球半径R 取6.4×103km ）
17． (本题9分)如图所示，足够大的光滑绝缘水平桌面上有平行于桌面的匀强电场（图中未画出），桌面上有一个质量为m=0.1kg 、电荷量q==-1.0×10-4C 的带电小球（可视为质点）。

在大小为F=0.2N 的水平恒力作用下，小球以速度v 0=0.6m/s 沿图中虚线由M 向右匀速运动到N ．已知力F 与MN 间夹角θ=60°．求：
(1)匀强电场的大小和方向；
(2)当小球到达N 点时撤去F ，求此后小球运动到最右端时在MN 方向上运动的位移大小。

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】
b 球落地时，a 、b 两球速度大小相等，设为v ，此时a 球离地高度为h ，之后a 球向上做竖直上抛运动，上升过程中机械能守恒
mv 2=mgΔh
由题知
Δh=1.5h -h=0.5h
解得b 球落地时两球共同速度 v=
在b 落地前，a 、b 组成的系统机械能守恒，有
m b gh-mgh= (m b ＋m)v 2
解得b 球的质量
m b =3m
A. m b =3m ，与结论一致，故选项A 符合题意；
B. m b =2.5m ，与结论不一致，故选项B 不合题意；
C. m b =2m ，与结论不一致，故选项C 不合题意；
D. m b =1.5m ，与结论不一致，故选项D 不合题意。

2．B
【解析】
【分析】
【详解】 根据222224Mm v r G m m r r m ma r T πω＝＝＝＝，A B r q r =，解得3
GM r ω=3A B q ωω=，选项A 错误；由GM v r =，则A B v v q =B 正确；由2GM a r =，则21A B a a q =，选项C 错误；由32r T GM
=，
则
3
A B q
T
T
，选项D错误；故选B.
【点睛】
关于天体问题一定要掌握两个关系：环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供；星球表面的物体受到的重力等于万有引力．
3．D
【解析】
【详解】
根据功的概念可知，W=Fxcosθ，则恒力F在AB、BC段的位移相同，则所做的功相同，均为W=FL；ABC.三个选项都错误；
D.选项正确；
4．B
【解析】
当物体处于超重与失重状态时，实重不变，改变的只是视重，故A选项错误；竖直上抛物体只受重力，即a=g，处于完全失重状态，故B选项正确；超重加速度向上有两种状态，向上加速运动或向下减速运动．失重加速度向下也有两种运动状态，向下加速运动或向上减速运动，故CD选项错误，所以本题答案为B．思路分析：当物体具有竖直向上加速度时，处于超重状态；当物体具有竖直向下加速度时，处于失重状态．不管物体处于失重还是超重状态，物体的实际重力没有变化．
试题点评：本题是考查对超重和失重的理解．
5．C
【解析】
A、b、d两点关于x轴对称，由点电荷的场强公式与电场叠加原理可知，b、d两点电场强度大小相等，但方向不同，b、d两点电场强度不同，故A错误；
B、该电场为等量异种点电荷的电场，将等量异种点电荷的电场线与等势面的图画出如图所示：
a、d两点不在同一等势面上，a、d两点电势不同，故B错误；C、c点的电势低于a点的电势，试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，电场力做正功，故C正确；D、c点的电势低于a点的电势，试探电荷-q沿圆周由a点移至c点，电场力做负功，电势能增大，故D错误；故选C．
【点睛】该题考查常见电场的电场线和等势面分布的特点，解题的关键是c点在两个电荷连线的中点上，也是在两个电荷连线的中垂线上，所以它的电势和无穷远处的电势相等．而正电荷周围的电场的电势都比
它高，负电荷周围的电场的电势都比它低．
6．C
【解析】
【分析】
既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，它的速度肯定是变化的；而匀速圆周运动的速率是不变的，平抛运动的合力、加速度是不变的．
【详解】
AD ．平抛运动也是曲线运动，但是它的合力为重力，加速度是重力加速度，是不变的，故AD 错误． B ．匀速圆周运动的速度的大小是不变的，即速率是不变的，其动能也不变，故B 错误．
C ．物体既然做曲线运动，那么它的速度方向肯定是不断变化的，所以速度一定在变化，故C 正确． 故选C ．
【点睛】
曲线运动不能只想着匀速圆周运动，平抛也是曲线运动的一种，可以是合外力不变的匀变速曲线运动，也可可以是合外力变化的匀速率圆周运动．
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．AB
【解析】
【详解】 根据万有引力提供圆周运动向心力有2
2Mm v G ma r r
== 有：
A 、线速度v =，可知轨道半径小的线速度大，故A 正确；
B 、向心加速度2GM a r =
知，轨道半径小的向心加速度大，故B 正确； C 、c 加速前万有引力等于圆周运动向心力，加速后所需向心力增加，而引力没有增加，故C 卫星将做离心运动，故不能追上同一轨道的卫星b ，所以C 错误；
D 、a 卫星由于阻力，轨道半径缓慢减小，根据v =
可知其线速度将增大，但由于克服阻力做功，机械能减小。

故D 错误。

故选：AB 。

8．BD
【解析】
【分析】
【详解】
匀速圆周运动的速度大小不变，方向时刻改变，是变速运动，故A 错误B 正确；匀速圆周运动的速度大小不变，方向时刻改变，是速率不变的运动，故C 错误，D 正确．所以D 正确，
9．BC
【解析】
【详解】
由题可知，绳子的拉力等于小球B 的重力T=m B g ；当绳子的拉力恰好等于A 做圆周运动的向心力时。

即T=m B g=m A ω2r 时，A 受重力、转盘的支持力以及绳子的拉力3个力的作用；当绳子的拉力不等于A 做圆周运动的向心力时。

即T=m B g≠m A ω2r 时，A 受重力、转盘的支持力、绳子的拉力以及圆盘对A 的静摩擦力共4个力的作用；
A. 2个，与结论不相符，选项A 错误；
B. 3个，与结论相符，选项B 正确；
C. 4个，与结论相符，选项C 正确；
D. 5个，与结论不相符，选项D 错误；
10．ACD
【解析】
解： 把小球B 从地面拉到P 点正下方C 点过程中，力F 的位移为：()220.40.30.40.30.4x m =+--= ，则力F 做的功W F =Fx=20J ，选项A 正确；把小球B 从地面拉到P 点正下方C 点时，此时B 的速度方向与绳
子方向垂直，此时A 的速度为零，设B 的速度为v ，则由动能定理：2102
F W mgR mv -=- ，解得v=27 m/s ，选项B 错误；当细绳与圆形轨道相切时，小球B 的速度方向沿圆周的切线方向向上，此时和绳子方向重合，故与小球A 速度大小相等，由几何关系可得h=0.225m 选项C 正确；B 机械能增加量为F 做的功20J ，D 正确
本题选ACD
11．BD
【解析】
【详解】
AB 、由轨迹分析知，足球运动的过程中必定受到空气阻力，从踢球到2位置的过程，运用动能定理得：
，得运动员对足球做的功为：
，是足球克服空气阻力做的
功，故A 错误，B 正确；
C 、从1位置到2位置，可知重力做功为，故C 错误；
D 、由于有空气阻力做负功，所以足球的机械能不断减少，所以足球在3位置时的机械能小于其在2位置
时的动能，即小于
，故D 正确；
故选BD 。

【点睛】 关键是要注意足球要受到空气阻力，其机械能不守恒，要分段运用动能定理研究各个位置的动能。

12．BD
【解析】
试题分析：力是改变物体运动状态的原因，故当物体的运动状态变化时，物体受到的合外力不为零，但合外力不一定变化，故A 错误；当物体的运动状态不变时，处于平衡状态，说明物体受到的合外力为零，故B 正确；根据牛顿第二定律可知，物体在恒力作用下，加速度的方向与物体所受合外力的方向相同，但加速度的方向与速度的方向不一定相同，物体不一定作匀变速直线运动，故C 错误；物体作曲线运动时，物体的速度发生了变化，受到的合外力一定不是0，但不一定是变力，可以为恒力，如平抛运动受到的力只有重力，大小和方向都不变，故D 正确。

考点：物体做曲线运动的条件
【名师点睛】物体的运动状态即物体的速度，物体的运动状态发生改变，即物体的速度发生改变，既包括速度大小发生改变，也包括速度的方向发生改变。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．应先通电 mgx 3
221()22x m T 211()22x m T - 不需要 【解析】
【详解】
第一空.实验操作时，应先接通打点计时器的电源后释放纸带使小车运动；
第二空.从b 到e 的过程中，重力势能的减小量△E p =mgh=mgx 3；
第三空.b 点的速度12b x v T =，而e 点的速度22e x v T =，则动能的增加量222111()()2222k x x E m m T T
=-V ； 第四空.该实验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，所以不需要测量重锤的质量。

14．（1）11h v t =
（2）()212112()2h mgh M m t =+（3）可行；速度3h v t
= 【解析】
试题分析：（1）由于钩码通过狭缝后，C 不再对A 施加力了，而AB 的质量又相等，故钩码A 做做匀速运动，所以钩码A 通过狭缝的速度为11
h t ；（2）若验证机械能守恒时，因为A 降低的重力势能等于B 增加的重力势能，故重力势能的减少量为C 下降h 2的重力势能的减少量，即mgh 2，而系统动能的增加量为
()211122h M m t ⎛⎫+ ⎪⎝⎭，故满足的等式为()2121122h mgh M m t ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭
时，就证明机械能守恒了；（3）当h 1=h 2=h 时，A 的运动是先匀加速运动，后匀速运动，如果设加速的时间为t 1，匀速的时间为t 2，匀速运动的速度为v ，则加速运动时的平均速度为
2v ，故t 1v=2h 成立；在匀速运动时，t 2v=h 成立；二式相加得（t 1+t 2）v=3h ，即3h v t
=，故这种做法是可行的． 考点：匀速运动的计算，匀变速运动的计算，机械能守恒．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．（1）3/m s （2）43N
【解析】
试题分析：（1）由于物体无碰撞进入圆弧轨道，即物体落到A 点时速度方向沿A 点切线方向，则00tan tan 53y v gt v v α=
==︒ 又由212
h gt =，联立以上各式得03/v m s =． （2）设物体到最低点的速度为v ，由动能定理，有2201
1 [1cos53]22
mv mv mg h R -=+-︒（） 在最低点，据牛顿第二定律，有2
N v F mg m R
-= 代入数据解得43N F N =，由牛顿第三定律可知，物体对轨道的压力为43N
考点：考查了平抛运动，圆周运动，动能定理
【名师点睛】物体恰能无碰撞地沿圆弧切线从A 点进入光滑竖直圆弧轨道，这是解这道题的关键，理解了这句话就可以求得物体的初速度，本题很好的把平抛运动和圆周运动结合在一起，能够很好的考查学生的能力，是道好题．
16．（1）9600N （2
）/s （3）8×103m/s
【解析】
【详解】
解：（1）在最高点，由牛顿第二定律得：
mg-F N =2
v m r
2
39.610N v F mg m r
=-=⨯（N ） （2）经过桥顶时恰好对桥没有压力作用，重力提供向心力，
则 2
v mg m r =
解得：v ==m/s ）
（3）拱桥的半径增大到与地球半径一样，汽车要在这样的桥面上腾空，对地面无压力，重力提供向
心力，即：2
v mg m R
= 38.010v =⨯（m/s ） 17．⑴E=2×103N/C 方向与F 方向相同． ⑵0.18m
【解析】
【详解】
(1)设电场强度为E ，小球做匀速运动，由平衡条件得：
qE F =
解得：E=2×103N/C ，方向与F 方向相同．
(2)撤去F 后，设小球在MN 方向上的加速度分量为a ，由牛顿第二定律得：
cos60qE ma ︒=
解得：
a=1m/s 2
由速度公式得：0at υ=
解得：
t=0.6s
则位移大小为：
212
x at ==0.18m。