2014-2015学年山东省青岛市胶州市高一(下)期末物理试卷

2014-2015学年山东省青岛市胶州市高一(下)期末物理试卷
D
A．小球运动过程中受到重力、弹力和向心力作用
B．小球过最高点时的最小速度是
C．小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反，此时重力一定大于杆对球的作用力
D．小球过最低点时，球对杆的力不一定大于球的重力
7．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h．若将小球A换为质量为2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为（重力加速度为g，不计空气阻力）（）
A．B．C．D．0
8．某物体在从A点运动到B点的过程中，克服重力做功为3J，拉力做功1J，克服空气阻力做功为0.5J，则在A点的（）
A．重力势能比B点大3J B．机械能比B点小1J
C．动能比B点大2.5J D．机械能比B点小0.5J
9．如图，我国发射的“嫦娥二号”卫星运行在距月球表面100km的圆形轨道上，到A点时调整成沿椭圆轨道运行，至距月球表面15km的B 点作近月拍摄，以下判断正确的是（）
A．卫星在圆轨道上运行时处于失重状态，不受重力作用
B．卫星从圆轨道进入椭圆轨道须减速制动C．沿椭圆轨道运行时，卫星在A点的速度比在B点的速度小
D．沿圆轨道运行时在A点的加速度和沿椭圆轨道运行时在A点的加速度大小不等
10．如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m 的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上．若以地面为零势能面，且不计空气阻力，则（）
A．物体到海平面时的势能为mgh
B．重力对物体做的功为mgh
C．物体到海平面时的动能为mv 02+mgh D．物体到海平面时的机械能为mv 02+mgh
11．质量为1kg的小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其速度随时间变化的关系如图所示，取g=10m/s2则（）
A．小球下落过程中的最大速度为5m/s
B．小球第一次反弹的最大动能为12.5J
C．小球与地碰撞过程中损失的机械能为8J D．小球能弹起的最大高度为1.25m
12．如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球，B 处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动．开始时OB与对面相垂直，放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是（）
A．A球到达最低点时速度为零
B．当支架从右向左摆动时，A球机械能减小量等于B球机械能增加量
C．B球向左摆动所能达到的最高位置应等于A球开始运动时的高度
D．A球从图示位置向下摆动过程中，支架对A球做负功
二、实验题：本题共1小题，共10分．13．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05s闪光一次，如图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度取
10m/s2，小球质量m=0.2kg，结果保留三位有效数字）：
时刻t2t3t4t5
速度（m/s） 5.59 5.08 4.58
（1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=m/s．
（2）从t2到t5时间内，重力势能增量△E p=
J，动能减少量△E k=J．
（3）在误差允许的范围内，若△E p与△E k近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得△E p△E k（选填“＞”“＜”或“=”），造成这种结果的主要原因
是．
三、计算题：本题共4小题，共42分．解答应写出必要的文字说明，方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题目，答案必须明确写出数值和单位．
14．质量为1kg的物体在光滑水平面上，受到水平方向的恒定拉力的作用，从静止开始经4s速度达到8m/s．求：
（1）这一过程中，拉力所做的功；
（2）第4s末拉力的瞬时功率．
15．如图所示，在投球游戏中，小明坐在可沿竖直方向升降的椅子上，停在不同高度处将小球水
平抛出落入固定的球框中．已知球框距地面的高度为h0，小球的质量为m，抛出点与球框的水平距离始终为L，忽略空气阻力．
（1）小球距地面高为H0处以速度v水平抛出落入球框，求此过程中小明对小球做的功；（2）若小球从不同高度处水平抛出后都落入了球框中，试推导小球水平抛出的速度v与抛出点高度H之间满足的函数关系．
16．如图所示，光滑斜面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点平滑相接，半圆形导轨的半径为R．一个质量为m的物体将弹簧压缩至与半圆导轨的圆心O等高的A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得一速度后脱离弹簧，当它经过B 点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C．（不计空气阻力）试求：
（1）物体在A点时弹簧的弹性势能；
（2）物体从B点运动至C点的过程中产生的内能．
17．如图所示，MPQ为竖直面内一固定轨道，MP是半径为R的光滑圆弧轨道，它与水平轨道PQ相切于P，Q端固定一竖直挡板，PQ长为s，一小物块在M端由静止开始沿轨道下滑，与挡板发生弹性碰撞（没有能力损失）后弹回，重力加速度为g．求：
（1）物块滑至圆弧轨道P电时对轨道压力的大小；
（2）若物块与挡板只发生一次弹性碰撞，则物块与PQ段动摩擦因数μ的可能值．
2014-2015学年山东省青岛市胶州市高一（下）期末物理
试卷
参考答案与试题解析
一、选择题：本题共12小题，每小题4分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～12题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．
1．关于物理史实，下列说法符合史实的是（）A．牛顿正式提出了万有引力定律并利用扭秤测出了引力常量
B．经典力学既适用于低速运动，又适用于高速运动
C．德国天文学家开普勒提出开普勒行星运动三大定律
D．根据万有引力公式可知，假设地球球心有一物体，则它和地球之间的万有引力会趋于无穷大
考点：物理学史．
分析：牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，开普勒发现了行星的三大定律．
解答：解：A、牛顿提出了万有引力定律，但是引力常量是卡文迪许测出的，故A错误．
B、经典力学只适用于宏观低速、弱引力场，故B错误．
C、德国天王学家开普勒提出了开普勒三大定律，故C正确．
D、对于两物体间的引力，当r趋向于零，万有引力定律公式不再适用，对于地心的物体，受到地球的引力为零，故D错误．
故选：C
点评：本题考查了物理学史，关键要熟悉教材，知道各个物理学家所做的贡献，基础题．
2．如图，物体由静止开始自最高点沿不同倾角的光滑斜面下滑时，其滑到斜面底端末速度的大
小（）
A．只与斜面的倾角有关B．只与下滑的高度有关
C．只与斜面的长度有关D．只与物体的质量有关
考点：机械能守恒定律．
专题：机械能守恒定律应用专题．
分析：分析物体做功情况，根据机械能守恒定律可明确决定速度大小的因素有哪些．
解答：解：因物体在滑动过程中，只有重力做功；故由机械能守恒定律可知，mgh=mv 2；解得：v=
故沿不同斜面滑到底部时速度的大小相等；其速度与斜面无关；与物体的质量无关；
故选：B．
点评：本题也可以根据牛顿第二定律进行分析，推导速度大小；但显然不如直接由能量关系更简单．
3．下列几种情况下力F都对物体做了功：
①水平推力F推着质量为m的物体在光滑水平面上前进了s
②水平推力F推着质量为2m的物体在粗糙水平面上前进了s
③沿倾角为θ的光滑斜面的推力F将质量为m 的物体向上推了s．
下列说法中正确的（）
A．③做功最多B．②做功最多
C．①②③做功都相等D．不能确定
考点：功的计算．
专题：实验题．
分析：根据题意明确力及位移的方向关系，再由功的公式可确定F是否做功，并确定做功的多少．
解答：解：①力作用在物体上，物体发生了位移，故力对物体做了功；做功量W1=Fs；
②有力有位移，故F做功；W2=FS；
③在力的方向上发生了位移，故力F做功；做功量W3=Fs；
故三种情况下做功相等；
故选：C．
点评：本题考查功的计算，要注意功的大小等于力与力的方向上发生的位移，与其他因数无关．
4．设在赤道上空作匀速圆周运动运行的卫星周期为T1，地球自转的周期为T2，且T1＜T2．又设卫星绕地球运行的方向为自西向东，则该卫星连续两次通过赤道某处正上空所需的时间为
（）
A．T1+T2B．
C．D．
考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．专题：人造卫星问题．
分析：卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，当卫星第二次到赤道某处正上空时，卫星转过的角度比地球自转的角度大2π弧度，由些计算所需要时间即可．
解答：解：设在赤道上空作匀速圆周运动运行的卫星周期为T1，地球自转的周期为T2，且T1＜T2．
所以卫星角速度ω=，地球自转的角速度
ω0=，
由于地球自转，当卫星第二次到达赤道某处正上空时，该卫星转过的角度比地球自转的角度大
2π弧度，故令经历的时间为t则有：
（ω﹣ω0）t=2π
可得经历的时间为：t=．
故选：C．
点评：卫星做圆周运动的万有引力提供向心力，知道第二次卫星出现在赤道某处正上空时满足
的条件关系是解决本题的关键．
5．冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员，其安全速度的最大值是（）
A．k B．C．
D．
考点：向心力；牛顿第二定律．
专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．
分析：运动员在水平面上做圆周运动的向心力是由运动员受到的冰给运动员的最大静摩擦力提供的，根据向心力的公式可以计算出此时的最大速度．
解答：解：由题意可知，最大静摩擦力为重力的k倍，所以最大静摩擦力等于kmg，
设运动员的最大的速度为V，则：
kmg=m
解得：v=
故选：B．
点评：找到向心力的来源，能够提供的最大的向心力就是最大静摩擦力，此时的速度就是最大的速度．
6．一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内作半径为R的圆周运动，如图所示，则（）
A．小球运动过程中受到重力、弹力和向心力作用
B．小球过最高点时的最小速度是
C．小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反，此时重力一定大于杆对球的作用力
D．小球过最低点时，球对杆的力不一定大于球的重力
考点：向心力；牛顿第二定律．
专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．
分析：轻杆带着物体做圆周运动，只要物体能够到达最高点就可以了，在最高点和最低点时物体的重力与杆对球的作用力的合力作为向心力．解答：解：A、小球运动过程中受到重力、弹力作用，合力提供向心力，故A错误．
B、轻杆带着物体做圆周运动，只要物体能够到达最高点就可以了，所以速度可以为零，所以B 错误．
C、小球在最高点时，如果速度恰好为，则此时恰好只有重力作为它的向心力，杆和球之间没有作用力，如果速度小于，重力大于所需要的向心力，杆就要随球由支持力，方向与重力的方向相反，此时重力一定大于杆对球的作用力，故C正确；
D、小球过最低点时，重力和杆对球的支持力的合力提供向心力，方向向上，所以支持力大于重力，根据牛顿第三定律可知，球对杆的力一定大于球的重力，故D错误．
故选：C
点评：杆的模型和绳的模型是在高中常遇到的两种基本模型，这两种模型不一样，杆在最高点的速度可以为零，而绳在最高点时的速度必须大于或等于最小速度，受力分析不能分析向心力．
7．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h．若将小球A换为质量为2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为（重力加速度为g，不计空气阻力）（）
A．B．C．D．0
考点：机械能守恒定律．
专题：动量与动能定理或能的转化与守恒定律综合．
分析：对两个过程分别运用动能定理列式，之后联立方程组求解即可．
解答：解：小球A下降h过程，根据动能定理，有：
mgh﹣W1=0
小球B下降h过程，根据动能定理，有：
2m•gh﹣W 1=•2mv2﹣0
联立解得：v=
故选：B．
点评：本题关键是对小球运动过程运用动能定理列式求解，也可以根据机械能守恒定律列式求解．
8．某物体在从A点运动到B点的过程中，克服重力做功为3J，拉力做功1J，克服空气阻力做功为0.5J，则在A点的（）
A．重力势能比B点大3J B．机械能比B点小1J
C．动能比B点大2.5J D．机械能比B点小0.5J
考点：功能关系．
分析：解决本题需根据：重力做功等于重力势能的变化量；合力做功等于动能的变化量；除重力外的各个力做的总功等于机械能的变化量．
解答：解：A、重力做功等于重力势能的变化量的负值，克服重力做功3J，则重力势能增加3J，所以A点的重力势能比B点小3J，故A错误BD、除重力外的各个力做的总功等于机械能的变化量，除重力外，拉力做功1J，克服空气阻力做功0.5J，它们的总功为0.5J，故机械能增加0.5J，所以A点机械能比B点小0.5J，故B错误，D正确．
C、合力做功等于动能的变化量，合力做功等于各个分力做的功，总功为1J﹣3J﹣0.5J=﹣2.5J，
故由动能定理知物体的动能减小2.5J，所以A
点动能比B点大2.5J，故C正确．
故选：CD．
点评：功是能量转化的量度，有多种表现形式：重力做功是重力势能变化的量度；电场力做功是电势能变化的量度；合力做功是动能变化的量度；重力外的各个力做的总功是机械能变化的量度．
9．如图，我国发射的“嫦娥二号”卫星运行在距月球表面100km的圆形轨道上，到A点时调整成沿椭圆轨道运行，至距月球表面15km的B 点作近月拍摄，以下判断正确的是（）
A．卫星在圆轨道上运行时处于失重状态，不受重力作用
B．卫星从圆轨道进入椭圆轨道须减速制动C．沿椭圆轨道运行时，卫星在A点的速度比在B点的速度小
D．沿圆轨道运行时在A点的加速度和沿椭圆轨道运行时在A点的加速度大小不等
考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．专题：人造卫星问题．
分析：根据万有引力定律判断嫦娥二号所受的万有引力大小的变化，根据引力判断引力的做功情况，从而比较出A、B点的速度大小，根据万有引力提供向心力判断加速度的大小．
解答：解：A、卫星在圆轨道上运行时处于失重状态，受重力作用．故A错误．
B、卫星从圆轨道进入椭圆轨道须减速制动．故B正确．
C、根据动能定理得，从A到B的过程，万有引力做正功，则动能增大，所以A的速度小于B 点的速度．故C正确，
D、根据=ma得：a=，
所以沿圆轨道运行时在A点的加速度和沿椭圆轨道运行时在A点的加速度大小相等，故D错误．
故选：BC．
点评：本题考查了万有引力定律的基本运用，结合万有引力做功和动能定理进行分析，基础题．
10．如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m 的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上．若以地面为零势能面，且不计空气阻力，则（）
A．物体到海平面时的势能为mgh
B．重力对物体做的功为mgh
C．物体到海平面时的动能为mv 02+mgh D．物体到海平面时的机械能为mv 02+mgh
考点：机械能守恒定律；动能定理．
专题：机械能守恒定律应用专题．
分析：整个过程不计空气阻力，只有重力对物体做功，机械能守恒，应用机械能守恒和功能关系可判断各选项的对错．
解答：解：A、以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为﹣mgh，选项A错误．
B、重力做功与路径无关，至于始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为mgh，选项B正确．
C、由动能定理w=E k2﹣E k1，有
E k2=E k1+w=m+mgh，选项C正确．
D、整个过程机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面，抛出时的机械能为m，所以物体在海平面时的机械能也为m，选项D错误．
故选BC．
点评：此题应用了动能定理解决重力势能的变化与重力做功的关系，动能定理揭示了外力对物体所做总功与物体动能变化之间的关系，它描述了力在空间的积累效果，力做正功，物体的动能增加，力做负功，动能减少．动能定理解决的问题不受运动形式和受力情况的限制．还有就是重力势能的变化与零势能面的选取无关．
11．质量为1kg的小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其速度随时间变化的关系如图所示，取g=10m/s2则（）
A．小球下落过程中的最大速度为5m/s
B．小球第一次反弹的最大动能为12.5J
C．小球与地碰撞过程中损失的机械能为8J D．小球能弹起的最大高度为1.25m
考点：动能定理的应用；匀变速直线运动的图像．
专题：动能定理的应用专题．
分析：速度时间图线与时间轴围成的面积表示位移，根据图线与时间轴围成的面积求出下落的高度．根据反弹时的速度，求出反弹的最大动能，根据图线与时间轴围成的面积求出反弹的最大
高度．
解答：解：A、0.5s末着地时的速度最大，为
5m/s．故A正确．
B、反弹时的速度大小为3m/s，则反弹时的最大动能E k=mv2=×1×9J=4.5J．故B错误．
C、小球与地碰撞过程中损失的机械能为
△E=﹣mv 2=×1×52﹣4.5=8J，故C正确．D、小球反弹的最大高度
h′=×0.3×3m=0.45m．故D错误．
故选：AC．
点评：解决本题的关键知道速度时间图线的物理意义，知道图线与时间轴围成的面积表示位移．
12．如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球，B 处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动．开始时OB与对面相垂直，放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是（）
A．A球到达最低点时速度为零
B．当支架从右向左摆动时，A球机械能减小量等于B球机械能增加量
C．B球向左摆动所能达到的最高位置应等于A球开始运动时的高度
D．A球从图示位置向下摆动过程中，支架对A球做负功
考点：机械能守恒定律．
专题：机械能守恒定律应用专题．
分析：在不计任何阻力的情况下，整个过程中A、B组成的系统机械能守恒，据此列式判断即得；再对单个物体进行分析，根据功能关系明确支架做功情况．
解答：解：因为在整个过程中系统机械能守恒，故有：
A、若当A到达最低点时速度为0，则A减少的重力势能等于B增加的重力势能，只有A与B 的质量相等时才会这样．又因A、B质量不等，故A错误；
B、因为系统机械能守恒，即A、B两球的机械能总量保持不变，故A球机械能的减少量等于B 球机械能的增加量，故B正确；
C、因为B球质量小于A球，故B上升高度h 时增加的势能小于A球减少的势能，故当B和A球等高时，仍具有一定的速度，即B球继续升高，故C错误；
D、A球从图示位置向下摆动过程中，A球的机械能减小；故支架对A球做负功；故D正确；故选：BD．
点评： A、B组成的系统机械能守恒，则A增加的机械能和B减少的机械能相等．机械能守恒是系统机械能总量保持不变，单个物体的机械能可以发生变化．
二、实验题：本题共1小题，共10分．13．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05s闪光一次，如图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度取
10m/s2，小球质量m=0.2kg，结果保留三位有效数字）：
时刻t2t3t4t5
速度（m/s） 5.59 5.08 4.58
（1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5= 4.08m/s．
（2）从t2到t5时间内，重力势能增量△E p= 1.42 J，动能减少量△E k= 1.46J．
（3）在误差允许的范围内，若△E p与△E k近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得△E p＜△E k（选填“＞”“＜”或“=”），造成这种结果的主要原因是由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在．
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：（1）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求t5时刻的速度大小；
（2）根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；
（3）由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能的减小量没有全部转化为重力势能．
解答：解：（1）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：v 5==4.08 m/s
（2）根据重力做功和重力势能的关系有：
△E p=mg（h2+h3+h4）=0.2×10×
（26.68+24.16+21.66）×10﹣2 J=1.42J
在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：
v 2==5.59 m/s
△E k=m（v22﹣v52）=×0.2×[（5.59）2﹣（4.08）2]J=1.46 J．
（3）由上述计算得△E p＜△E k，由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能减小量没有全部转化为重力势能．
故答案为：
（1）4.08．
（2）1.42，1.46
（3）＜，由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在．
点评：本题考查了验证机械能守恒定律中的数据处理方法，以及有关误差分析，尤其是误差分析是难点，要学会根据可能产生误差的原因进行分析．
三、计算题：本题共4小题，共42分．解答应写出必要的文字说明，方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题目，答案必须明确写出数值和单位．
14．质量为1kg的物体在光滑水平面上，受到水平方向的恒定拉力的作用，从静止开始经4s速度达到8m/s．求：
（1）这一过程中，拉力所做的功；
（2）第4s末拉力的瞬时功率．
考点：动能定理的应用；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）由动能定理求出拉力所做的功．（2）由公式v=at求出加速度，由牛顿第二定律求出拉力，再求拉力的瞬时功率．
解答：解：（1）根据动能定理得拉力所做的功为：W===32J
（2）物体的加速度为：a===2m/s 2；
拉力大小为：F=ma=2N
则第4s末拉力的瞬时功率为：P=Fv=16W
答：（1）这一过程中，拉力所做的功是32J；（2）第4s末拉力的瞬时功率是16W．
点评：本题要知道动能定理是求功常用的方法之一．用运动学公式求出加速度，由牛顿第二定律求出拉力是动力学的基本思路，要熟练掌握．
15．如图所示，在投球游戏中，小明坐在可沿竖直方向升降的椅子上，停在不同高度处将小球水平抛出落入固定的球框中．已知球框距地面的高
度为h0，小球的质量为m，抛出点与球框的水平距离始终为L，忽略空气阻力．
（1）小球距地面高为H0处以速度v水平抛出落入球框，求此过程中小明对小球做的功；（2）若小球从不同高度处水平抛出后都落入了球框中，试推导小球水平抛出的速度v与抛出点高度H之间满足的函数关系．
考点：平抛运动．
专题：平抛运动专题．
分析：（1）根据动能定理列式即可求解．（2）小球做平抛运动，根据平抛运动的规律求解即可．
解答：解：：（1）小明对小球做的功使球获得了初动能，小明抛球的过程中，对球应用动能定理得：W=mv 2，
（2）设小球做平抛运动的时间为t，则L=vt
解得：。