江苏省南通市2019-2020学年物理高一下期末监测模拟试题含解析

江苏省南通市2019-2020学年物理高一下期末监测模拟试题
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．如图所示，三颗人造地球卫星都是顺时针方向运动，b 与c 轨道半径相同，则
A ．周期b c a T T T =>
B ．线速度b c a v v v =>
C ．b 与c 的向心加速度大小相等，且大于a 的向心加速度
D ．b 加速则可追上前面的c 与之对接
2． (本题9分)下列关于同步卫星的说法中，正确的是（ ）
A ．它的周期与地球自转周期相同，但高度和速度可以选择
B ．它的周期、高度和速度大小都是一定的
C ．我国发射的同步通信卫星定点在北京上空
D ．不同的同步卫星所受的向心力相同
3． (本题9分)从国家海洋局获悉，2018年我国将发射3颗海洋卫星，它们将在地球上方约500 km 高度
的轨道上运行，由于轨道经过地球两极上空，所以该卫星又称为极地轨道卫星．下列说法中正确的是 （
） A ．海洋卫星的轨道平面与地球同步轨道平面垂直
B ．海洋卫星绕地球运动的周期可能为24 h
C ．海洋卫星的动能一定大于地球同步卫星的动能
D ．海洋卫星绕地球运动的半径的三次方与周期二次方的比等于地球绕太阳运动的半径的三次方与周期二次方的比
4． (本题9分)如图所示，我国发射的“嫦娥二号”卫星运行在距月球表面100km 的圆形轨道I 上，到A 点时调整成沿椭圆轨道II 上运行至距月球表面15km 的B 点作近月拍摄，以下判断正确的是（ ）
A ．卫星在圈轨道I 上运行时处于失重状态，不受重力作用
B．卫星从圆轨道I进入椭圆轨道II时须加速
C．沿椭圆轨道II运行时，卫星在A点的速度比在B点的速度小
D．沿圆轨道I运行时在A点的加速度和沿椭圆轨道II运行时在A点的加速度大小不等
5．踢毽子是我国一项大众喜欢的传统健身运动。

毽子被人们誉为“生命的蝴蝶"，通常由羽毛和毽托构成，如图所示。

在某次踢键子的过程中，毽子离开脚后，恰好沿竖直方向向上运动，到达最高羽毛点后又向下落回。

毽子在运动过程中受到的空气阻力不可忽略。

毽子与脚相互作用的过程中，关于毽子和脚之间的相互作用力，下列说法中正确的是( )
A．毽子对脚的作用力大于脚对毽子的作用力
B．毽子对脚的作用力小于脚对毽子的作用力
C．毽子对脚的作用力与脚对键子的作用力方向相同
D．键子对脚的作用力与脚对毽子的作用力方向相反
6．(本题9分)由于某种原因，人造地球卫星的轨道半径减小了，那么卫星的( )
A．速率变大，周期变小B．速率变小，周期变大
C．速率变大，周期变大D．速率变小，周期变小
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，一个质量是25 kg的小孩从高为2 m的滑梯顶端由静止滑下,滑到底端时的速度为2 m/s(取g=10 m/s2),关于力对小孩做的功,以下结果正确的是()
A．重力做的功为500J ；B．合外力做功为50J ；
C．克服阻力做功为50J ；D．支持力做功为450J ；
8．(本题9分)我国于2011年发射了“天宫一号”目标飞行器，之后发射的“神舟八号”、“神舟九号”飞船相继与之成功对接，今年即将发射的“神舟十”也会与“天宫一号”目标飞行器对接。

如图所示，在对接前“天宫一号”的轨道半径为“神舟十号”的轨道半径大，它们都做匀速圆周运动。

则在对接前
A．它们的线速度相等
B．它们的角速度相等
C ．它们的线速度都小于7.9km/s
D ．“神舟十号”的线速度一定大于“天宫一号”的线速度
9． (本题9分)如下图所示，在粗糙斜面顶端固定一弹簧，其下端挂一物体，物体在A 点处于平衡状态.现用平行于斜面向下的力拉物体，第一次直接拉到B 点，第二次将物体先拉到C 点，再回到B 点。

则这两次过程中（ ）
A ．重力势能改变量不相等
B ．弹簧的弹性势能改变量相等
C ．摩擦力对物体做的功相等
D ．斜面弹力对物体做功相等
10． (本题9分)如图所示，一质量为m 的小球套在光滑且固定的倾斜杆上，一轻质弹簧的右端与小球连接，弹簧左端连接在O 点，与杆在同一竖直平面内，弹簧可绕O 点自由旋转。

初始时刻弹簧处于水平压缩状态，现将小球从静止释放，小球运动到O 点正下方时速度恰好为零，则小球从释放到最低点的过程中，下列说法正确的是
A ．小球的机械能守恒
B ．小球在最低点的加速度为零
C ．弹簧的弹性势能先增大后减小再增大
D ．弹簧的弹性势能增加量等于小球的重力势能减少量
11． (本题9分)从A 点将一个小球以三种不同方式抛出，(1)以v 0速率竖直下抛；(2)以v 0速率竖直上抛；
(3)以v 0速率平抛.到达地面时重力做功的瞬时功率分别是P 1、P 2、P 3，重力做功的平均功率分别为1P 、2P 、3P ，则下述说法中正确的是( )
A ．P 1＞P 2＞P 3
B ．P 1=P 2＞P 3
C ．1P ＞3P ＞2P
D ．1P =2P ＞3
P 12． (本题9分)如图所示，两个等量的正电荷分别置于P 、Q 两位置，在P 、Q 连线的垂直平分线上有M 、N 两点，另有一试探电荷q ，则( )
A ．M 点的场强大于N 点的场强
B ．M 点的电势低于N 点的电势
C ．无论q 是正电荷，还是负电荷，q 在M 、N 两点的电势能一样大
D ．若q 是正电荷，q 在N 点的电势能比在M 点的电势能大
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13． (本题9分)某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，其频率为50Hz ．已知重力加速度为g=9.8 m/s 1．在实验得到的纸带中，该同学选用如图所示的起点O 与相邻点之间距离约为1mm 的点迹清晰的纸带来验证机械能守恒定律．图中A 、B 、C 、D 、E 、F 为六个相邻的原始点．根据图中的数据，求得当打点计时器打下B 点时重锤的速度v B =____m/s ，计算出对应的212
B v =_____ m 1/s 1，gh B =______m 1/s 1．
14． (本题9分)某同学做验证机械能守恒实验，实验装置如图所示：
(1)现有的器材为：带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、毫米刻度尺、导线及开关。

为完成此实验，还需要下列__________器材（填入正确选项前的字母）；
A ．秒表
B ．交流电源
C ．天平
(2)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中纸带上任意两点间的 _______ ；
A ．动能变化量与势能变化量
B ．速度变化量和势能变化量
C ．速度变化量和高度变化量
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。

在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ，测得它们到起始点O 的距离分别为h A 、h B 、h C 。

已知当地重力加速度为g ，打点计时器打点的周期为T 。

设重物的质量为m ，从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量p E ∆＝___________，动能变化量k E ∆＝___________；
(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_______。

A ．利用公式v gt =计算重物速度
B ．利用公式2v gh
C ．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D ．没有采用多次实验算平均值的方法
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15． (本题9分)质量为m 的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上．平衡时，弹资的压缩量为0x ，如图所示．物块从钢板正对距离为03x 的A 处自由落下，打在钢板上井立刻与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动．已知物体质量也为m 时，它们恰能回到O 点，若物块质量为2m ，仍从A 处自由落下，则物块与钢板回到O 点时，还具有向上的速度，求：
（1）弹簧压缩0x 时的弹性势能；
（2）物块质量为2m 时向上运动到最高点与O 点的距离．
16． (本题9分)质量为2t 的汽车在平直公路上从静止开始先做匀加速运动，5s 末达额定功率后保持功率不变，其v~t 如图所示。

求：
(1)汽车的额定功率和汽车受到的阻力；
(2)速度为10m/s 时的加速度；
(3)变加速运动的总路程。

17．一辆汽车以恒定速率驶上一座拱形桥，已知拱桥面的圆弧半径为50m ，g ＝10m/s 1．
(1)若要求汽车在经过最高点后不离开桥面，则它的速度不能超过多少？
(1)若汽车的速率为10m/s ，则质量为50kg 的乘客对座位的压力多大？
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】
人造地球卫星受到地球的引力充当向心力，即
22
2224GMm r v F m m r m ma r T r
πω====＝ 由公式可知：
A.周期2T π=，半径越大，周期越大，故T b =T c ＞T a ，故A 正确；
B.线速度v =v b =v c ＜v a ，故B 错误；
C.向心加速度2GM a r =
，半径越大，向心加速度越小，故bc 的加速度小于a 的加速度，故C 错误； D.b 加速做离心运动，轨道半径变大，不可能追上前面的c ，故D 错误。

2．B
【解析】
【详解】
所有的地球同步卫星的必要条件之一：是它们的轨道都必须位于地球的赤道平面内，且轨道高度和速度是确定的，同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，周期等于地球自转的周期，由万有引力等于向心力，由向心力公式知质量不同的卫星受的向心力是不同的，故选项B 正确，ACD 错误．
3．A
【解析】
【详解】
海洋卫星经过地球两极上空，而地球的同步卫星轨道在地球赤道平面内，所以两轨道平面相互垂直，故A 正确；海洋卫星的高度小于地球同步卫星的高度，由222
4Mm r G m r T π=可知，半径越小，周期越小，所以
海洋卫星的周期小于地球同步卫星的周期，即小于24h ，故B 错误；由2
2Mm v G m r r
=，得v 所以卫星的轨道半径越大，速度越小，由于两卫星的质量关系未知，所以无法比较两者的动能，故C 错误；行星的轨道半径的三次方与周期二次方的比值与中心天体有关，由于海洋卫星绕地球转动，而地球绕太阳转动，所以两者的比值不同，故D 错误；故选A ．
【点睛】
本题考查了万有引力提供向心力，第一宇宙速度，线速度、角速度与轨道半径的关系，同步卫星的特点．比较两物体的线速度，角速度、周期与半径的关系只要找准相同的物理量就能顺利解决此类题目. 4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．卫星在圆轨道上运行时，受到万有引力作用，处于完全失重状态，故A 错误；
B ．卫星从圆轨道进入椭圆轨道，需减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动，故B 错误；
C ．在椭圆轨道上运动，从A 到B ，万有引力做正功，根据动能定理知，速度增多，即A 点的速度小于B
点的速度，故C正确；
D．卫星在圆轨道上的A点和椭圆轨道上的A点所受的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律知，加速度大小相等，故D错误．
故选C.
5．D
【解析】
【详解】
由题意知键子对脚的作用力与脚对毽子的作用力是一对相互作用力，故大小相等，方向相反.
A．描述与分析不符，故A错误.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析不符，故C错误.
D．描述与分析相符，故D正确.
6．A
【解析】
【详解】
根据万有引力提供圆周运动向心力有：
22 22
4 GMm v
m m r r r T
π
==
物体的线速度
GM
v
r
=，周期
23
4r
T
GM
π
=，知卫星的半径减小，则线速度增加，周期减小，所以A正
确，BCD错误．
故选A.
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】
小孩从静止开始下滑的过程中，重力做功，A正确；支持力不做功为零，D错误；根据动能定理，合外力做的功等于动能的变化量，则，B 正确；设下滑过程中，小孩克服阻力做功为，由动能定理得：，则，故C 错误。

故本题选AB。

8．CD
【解析】
【详解】
据万有引力提供向心力得；
AD、，“天宫一号”的轨道半径比“神舟十号”的轨道半径大，“天宫一号”的线速度比“神舟十号”的线速度小，故A错误，D正确；
B、，“天宫一号”的轨道半径比“神舟十号”的轨道半径大，“天宫一号”的角速度比“神舟十号”的角速度小，故B错误；
C、第一宇宙速度是近地环绕速度，也是最大环绕速度，所以它们的线速度都小于7.9km/s，故C正确；故选CD。

【点睛】
根据万有引力提供向心力，分析运行速度、角速度与轨道半径的关系，从而比较出大小。

9．BD
【解析】
【详解】
A．第一次直接将物体拉到B点，第二次将物体先拉到C点，再回到B点，两次初末位置一样，路径不同，根据重力做功的特点只跟始末位置有关，跟路径无关，所以两次重力做功相等，根据重力做功与重力势能变化的关系得：所以两次重力势能改变量相等；故A错误；
B．由于两次初末位置一样，即两次对应的弹簧的形变量一样，所以两次弹簧的弹性势能改变量相等，故B正确；
C．根据功的定义式得：摩擦力做功和路程有关；两次初末位置一样，路径不同，所以两次摩擦力对物体做的功不相等；故C错误；
D．斜面的弹力与物体位移方向垂直，则弹力对物体不做功，即两次斜面弹力对物体做功相等，故D正确；故选BD。

【点睛】
解这类问题的关键要熟悉功能关系，也就是什么力做功量度什么能的变化，并能建立定量关系。

我们要正确的对物体进行受力分析，能够求出某个力做的功。

10．CD
【解析】
【详解】
A. 由于弹簧的弹力对小球做功，可知小球的机械能不守恒，选项A错误；
B.小球运动过程中速度最大时加速度为零，而到O 点正下方时速度恰好为零，可知加速度不为零，选项B 错误；
C.开始位置弹簧处于压缩状态，小球向下运动到与杆垂直位置时弹簧压缩到最短；此过程中弹性势能增加；然后继续向下运动过程中，弹簧长度逐渐变长，弹性势能减小，一直到原长位置，弹性势能减为零；然后弹簧被拉长直到最低点位置，此过程中弹性势能逐渐变大，选项C 正确；
D.由能量关系，开始时和到达最低点位置时小球的动能均为零，则整个过程中弹簧的弹性势能增加量等于小球的重力势能减少量，选项D 正确.
11．BC
【解析】
【详解】 根据动能定理可得221122y mgh mv mv =-，小球落地时的动能为221122
y mv mgh mv =+，由于（1）（2）两种情况在竖直方向上的初速度大小相等，而（3）情况中小球在竖直方向上的初速度为零，所以，故落地时123v v v =>，根据P mgv =可得123P P P =>，A 错误，B 正确；三种情况下，重力做功相等，根据题意可知132t t t <<，故根据W P t =可得132P P P >>，C 正确D 错误。

故选BC 。

12．BD
【解析】
【详解】
A.根据电场的叠加原理可知N 、M 两点的场强方向相同（竖直向上），但电场线疏密关系不能确定，所以场强大小不能判断，故A 错误；
B.等量同种正点电荷，两点的电场强度的方向，由N 指向M ，M 点的电势低于N 点的电势，故B 正确； CD.若q 是正电荷，根据p E q ϕ= 可知，N 点的电势高于M 点，那么N 点的电势能比在M 点的电势能大，故C 错误，D 正确；
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．1.85 1.71 1.74
【解析】
【分析】
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B 点时小车的瞬时速度大小。

根据数据求解mgh 以及
12mv 1。

【详解】
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B 点时小车的瞬时速度大小。

v B =0.21690.1430
20.02
-⨯=1.85m/s 计算出对应的12v B 1=1.71m 1/s 1，gh B =1.74m 1/s 1。

14．B A mgh B 2
122C A h h m T -⎛⎫ ⎪⎝⎭
C 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]本实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺。

实验中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，不需要测量质量，则不需要天平；本实验不需要测量时间，故不需要秒表，故选B 。

(2)[2]为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，故选A 。

(3)[3]从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量为
p B E mgh ∆= B 点的速度为
2C A B h h v T
-= [4]则动能的增加量为
()222()2812C A C A k m h h h h E m T T
--∆== (4)[5]由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．p p E E '=;02
x h =
【解析】
物块与钢板碰撞时的速度由机械能守恒，得
0v = ①
设1v 表示质量为m 的物块钢板碰撞后一起向下运动的速度，因碰撞时间极短，系统所受外力远小于相互作用的内力，符合动量守恒，故有
012mv mv = ②
设刚碰完时弹簧的弹性势能为p E ，当他们一起回到O 点时，弹簧无形变，弹簧势能为零，根据题意，由机械能守恒得
2101(2)22
p E m v mgx += ③ 设2v 表示质量为2m 的物块与钢板碰后开始一起向下运动的速度，由动量守恒，则有
0223mv mv = ④
设刚碰完时弹簧势能为p F '
，它们回到O 点时，弹性势能为零，但它们仍继续向上运动，设此时速度为2v ，则由机械能守恒定律得 222011(3)3(3)22
p E m v mgx m v '+=+ ⑤ 在上述两种情况下，弹簧的初始压缩量都是0x ，故有p p E E '= ⑥
当质量为2m 的物块与钢板一起回到O 点时，弹簧的弹力为零，物块与钢板只受到重力的作用，加速度为g ，一过O 点，钢板受到弹簧向下的拉力作用，加速度大于g ，因为物块与钢板不粘连，物块不可能受到钢板的拉力，其加速度仍为g ，方向向下，故在O 点物块与钢板分离．分离后，物块以速度V 竖直上升，由竖直上抛最大位移公式得2
2v h g
=，
而v =所以物块向上运动到达的最高点距O 点的距离02x h =
． 点睛：物块在碰撞过程中符合动量守恒，在运动过程中由于弹簧的存在，所以要利用功能关系求解弹性势能．
16． (1)P=15kW ，f=1000N(2)0.25(3)550m
【解析】
【详解】
(1)汽车先做匀加速直线运动，据牛顿第二定律有：
F －f ＝ma
且
a ＝1m/s 2
在5s 末达额定功率有：
P ＝Fv 1
保持功率不变，在5s 末有：
P ＝fv 2
由②③得：
12
,P P F f v v == 联立各式解得：
P ＝15kW ，f ＝1000N
(2)速度v′＝10m/s 时有：P ＝F′v′ 据牛顿第二定律有：
F′－f ＝ma′
得：
a′＝0.25m/s 2
(3)汽车在变加速运动阶段，据动能定理有： 222222111122
Pt fx m v m v -=
- 且
t 2＝50s
得：
x 2＝550m
17．（1） （1）400N
【解析】
【详解】
(1)当汽车队最高点压力刚好为零时，有：2m v mg m R
=
解得:m v ===
可知汽车的速度不能超过.
(1)对乘客分析，根据牛顿第二定律得，2
N v m g F m R
''-= 解得210050050400N 50
N v F m g m R ''=-=-⨯= 根据牛顿第三定律知，质量为50kg 的乘客对座位的压力为400N ．。