2020年北京市房山区物理高一(下)期末学业水平测试模拟试题含解析

2020年北京市房山区物理高一(下)期末学业水平测试模拟试题
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)有一颗行星，其近地卫星的线速度大小为v ，假设字航员在该行星表面上做实验，字航员站在正以加速度a 匀加速上升的电梯中，用弹簧测力计悬挂质量为m 的物体时，看到弹簧测力计的示数为F.已知引力常量为G ，则这颗行星的质量是
A ．4()G F ma mv -
B ．2()G F ma mv -
C ．2()mv G F ma -
D ．4()
mv G F ma - 【答案】D
【解析】
【详解】 对物体根据牛顿第二定律可得
F mg ma -=
解得
F ma g m
-= 在地球表面，根据万有引力等于重力和万有引力提供向心力可得，
2
2GMm mv mg R R
== 解得
44
()
v mv M Gg G F ma ==- 故D 正确，ABC 错误；
故选D ．
【点睛】
根据牛顿第二定律求得地球表面的加速度，根据万有引力等于重力和万有引力提供向心力可得这颗行星的质量．
2． (本题9分)如图所示，小车A 用轻绳绕过不计摩擦的定滑轮与物体B 相连。

当小车A 以恒定的速度v 向左运动时，则对于B 物体来说，下列说法正确的是（ ）
A ．匀速上升
B．加速上升
C．物体B受到的拉力等于B物体受到的重力
D．物体B受到的拉力小于B物体受到的重力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，设绳子与水平方向的夹角为θ．根据平行四边形定则有：v绳=vco sθ，而沿绳子方向的分速度等于B物体的速度，在小车向左运动的过程中，θ减小，则v绳增大，所以物体B加速上升，但不是匀加速，物体B的加速度方向向上，根据牛顿第二定律，知B物体受到的拉力大于B物体受到的重力，故ACD错误，B正确。

故选B。

3．如图所示，小物体P放在水平圆盘上随圆盘一起转动，下列关于小物体所受摩擦力f的叙述正确的是（）
A．圆盘匀速转动时，摩擦力f等于零
B．圆盘转动时，摩擦力f方向总是指向轴O
C．当圆盘匀速转动时，摩擦力f的大小跟物体P到轴O的距离成正比
D．当物体P到轴O距离一定时，摩擦力f的大小跟圆盘转动的角速度成正比
【答案】C
【解析】
【详解】
A.木块P随圆盘一起绕过O点的竖直轴匀速转动，做匀速圆周运动，P受到的静摩擦力提供向心力，P受到的静摩擦力不可能为零。

故A错误。

B.只有当圆盘匀速转动时，P受到的静摩擦力才沿PO方向指向转轴。

故B错误。

C.由f=mω2r得，在P点到O点的距离一定的条件下，P受到的静摩擦力f的大小跟物体P到轴O的距离成正比，故C正确。

D.根据向心力公式得到f=mω2r，当物体P到轴O距离r一定时，摩擦力f的大小跟圆盘转动的角速度平方成正比，故D错误。

4．(本题9分)如图所示，在光滑水平面上静止放着两个相互接触的木块A、B，质量分别为m1和m2，今有一子弹水平穿过两木块．设子弹穿过木块A、B的时间分别为t1和t2，木块对子弹的阻力大小恒为F f，
则子弹穿过两木块后，木块A 的速度大小是
A ．f 11F t m
B ．f 112F t m m +
C ．f 1212()F t t m m ++
D ．f 121
()F t t m + 【答案】B
【解析】
【详解】
设子弹穿过木块m 1时，m 1、m 2的速度为v 1，由动量定理 F f t 1=（m 1+m 2）v 1，得v 1=f 112
F t m m +； A. f 11
F t m ，与结论不相符，选项A 错误； B. f 112
F t m m +，与结论相符，选项B 正确； C. f 1212
()F t t m m ++，与结论不相符，选项C 错误； D. f 121
()F t t m +，与结论不相符，选项D 错误； 5．如图所示，某人游长江，假如江水静止，他以垂直于江岸的速度v 1游到对岸．用时t 1经过路程S 1,江水的流速为v 2,游到对岸用时t 2经过路程S 2。

下列表述正确的是（ ）
A ．v 2越大，S 2越大，t 2越大
B ．v 2越大，S 2越大，t 2等于t 1
C ．v 2越大，S 2越大，t 2小于t 1
D ．路程、时间与水速无关
【答案】B
【解析】
【详解】
人以一定速率垂直河岸向对岸游，而过河的宽度不变，人在静水中速度不变，故过河时间不变；若水流速
度v 2变大，则人沿水流方向运动的距离增大，故路程s 2变长，而过河时间仍不变，即t 2等于t 1；故B 正确。

6．从O 点抛出A 、B 、C 三个物体，它们做平抛运动的轨迹分别如图所示，则三个物体做平抛运动的初速度v A 、v B 、v C 的关系和三个物体在空中运动的时间t A ．、t B 、t C 的关系分别是（ ）
A ．v A ．>v
B >v
C ，t A ．>t B >t C
B ．v A ．<v B <v
C ，t A ．=t B =t C C ．v A ．<v B <v C ，t A ．>t B >t C
D ．v A ．>v B >v C ，t A ．<t B <t C
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】 三个物体都做平抛运动，取一个相同的高度，此时物体的下降的时间相同，水平位移大的物体的初速度较大，如图所示 ，
由图可知：A B C v v v ＜＜ 根据212
h gt 可知，物体下降的高度决定物体运动的时间，所以A B C t t t ＞＞． A ．v A.>v B >v C ，t A.>t B >t C ，与结论不相符，选项A 错误；
B ．v A.<v B <v
C ，t A.=t B =t C ，与结论不相符，选项B 错误；
C ．v A.<v B <v C ，t A.>t B >t C ，与结论相符，选项C 正确；
D ．v A.>v B >v C ，t A.<t B <t C ，与结论不相符，选项D 错误；
故选C.
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，实线表示某电场中一簇关于x 轴对称的等势面，在轴上有等间距的A 、B 、C 三点，则
A ．
B 点的场强小于
C 点的场强
B ．A 点的电场方向指向x 轴正方向
C．AB两点电势差小于BC两点电势差
D．AB两点电势差等于BC两点电势差
【答案】ABC
【解析】
【详解】
A项：等差等势面的疏密程度表示电场强度的大小，由于0.4V与0.2V两个等势面间电势差等于0.6V与0.4V 两个等势面间电势差，C处的等势面密，所以C点电场强度较大，故A正确；
B项：电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，故A点场强方向指向x轴正方向，故B正确；
C、D项：等差等势面的疏密程度表示电场强度的大小，所以AB两点间的平均场强小于BC两点间的平均
U Ed，可知，AB两点电势差小于BC两点电势差，故C正确，D错误。

场强，由公式=
8．(本题9分)我国发射了一颗资源探测卫星,发射时,先将卫星发射至距地面50km的近地圆轨道1上,然后变轨到近地点高50km,远地点高1500km的椭圆轨道2上,最后由轨道2进入半径为7900km的圆轨道3,已知地球表面的重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力,则以下说法错误的是
A．在轨道2运行的速率可能大于7.9km/s
B．卫星在轨道2上从远地点向近地点运动的过程中速度增大,机械能增大
C．由轨道2变为轨道3需要在近地点点火加速,且卫星在轨道2上的运行周期小于在轨道3上的运行周期D．仅利用以上数据,可以求出卫星在轨道3上的动能
【答案】BCD
【解析】
第一宇宙速度是理论上的最大环绕速度，实际卫星绕地球圆周运动的速度都小于这个值；在1圆轨道变轨到2椭圆轨道的过程中，需要加速，所以速率可能大于7.9km/s，故A正确；卫星在轨道2上从远地点向近地点运动的过程中只有万有引力（或者说重力）做功，所以速度变大，机械能不变，故B错误；轨道3是远地轨道，所以由轨道2变为轨道3需要在远地点点火加速做离心运动，根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道2上的运行周期小于在轨道3上的运行周期，故C错误；不知道卫星的质量，所以不能求出在轨道3上的动能，故D错误．此题选择错误的选项，故选BCD．
点睛:本题考查卫星的变轨及开普勒定律等知识；关键明确卫星在圆轨道运行时，万有引力提供向心力，卫星的运动过程中只有重力做功，机械能守恒；由低轨道进入高轨道要点火加速．
9．(本题9分)如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的物体A和B，A和B质
量都为m ．它们分居在圆心两侧，与圆心距离分别为R A ＝r ，R B ＝2r ，A 、B 与盘间的动摩擦因数μ相同．若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是( )
A ．此时绳子张力为T ＝3mg μ
B ．此时圆盘的角速度为ω＝2g r
μC ．此时A 所受摩擦力方向沿半径指向圆外
D ．此时烧断绳子物体A 、B 仍将随盘一块转动
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】
C ．A 、B 两物体相比，B 物体所需要的向心力较大，当转速增大时，B 先有滑动的趋势，此时B 所受的静摩擦力沿半径指向圆心，A 所受的静摩擦力沿半径背离圆心，故C 正确；
AB ．当刚要发生相对滑动时，以B 为研究对象，有
22T mg mr μω+=
以A 为研究对象，有
2T mg mr μω-=
联立可得
3T mg μ=
2g r
μω=故AB 正确；
D ．若烧断绳子，则A 、B 的向心力都不足，都将做离心运动，故D 错误．
故选ABC.
10． (本题9分)关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是( )
A ．它是人造地球卫星环绕地球运转的最大速度
B ．它是人造地球卫星环绕地球运转的最小速度
C ．它是发射卫星并能使卫星进入近地轨道最小发射速度
D ．它是发射卫星并能使卫星进入近地轨道的最大发射速度
【答案】AC
【解析】 由万有引力提供向心力22Mm v G m R R
=，得GM v R =，所以第一宇宙速度是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度．故AC 错误，BD 正确．故选AC ．
【点睛】由万有引力提供向心力解得卫星做圆周运动的线速度表达式，判断速度与轨道半径的关系可得，第一宇宙速度是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，轨道半径最小，线速度最大．
11． (本题9分)如图所示，a 是静止在赤道上随地球自转的物体，b 、c 是在赤道平面内的两颗人造卫星，b 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，c 是同步卫星．下列关系正确的是
A ．物体a 随地球自转的线速度小于卫星b 的线速度
B ．卫星b 的角速度小于卫星c 的角速度
C ．物体a 随地球自转的周期等于卫星c 的周期
D ．物体a 随地球自转的向心加速度小于卫星c 的向心加速度
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A.地球赤道上的物体a 与地球同步卫星c 具有相同的角速度，由v=rω知，物体a 随地球自转的线速度小
于卫星c 的线速度。

对于卫星b 、c ，根据万有引力提供向心力得 2
2=r mM v G m r
，可得GM v r =卫星c 的线速度小于卫星b 的线速度，所以物体a 随地球自转的线速度小于卫星b 的线速度，故A 正确。

B.对于卫星b 、c ，由3
v GM r r ω==b 的角速度大于卫星c 的角速度，故B 错误； C.c 是地球的同步卫星，其运行周期与地球自转周期相同，故C 正确。

D.对于a 、c ，角速度相等，由a=r ω2比较知，物体a 随地球自转的向心加速度小于卫星c 的向心加速度。

故D 正确；
12． (本题9分)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，如图所示。

则以下说法正确的是 （ ）
A ．要将卫星由圆轨道1送入圆轨道3，需要在椭圆轨道2的近地点Q 和远地点P 分别点火加速一次
B ．由于卫星由圆轨道1送入圆轨道3被点火加速两次，则卫星在圆轨道3上正常运行速度要大于在圆轨道1上正常运行的速度
C ．卫星在椭圆轨道2上的近地点Q 的速度一定大于7.9km/s ，而在远地点P 的速度一定小于7.9km/s
D ．卫星在椭圆轨道2上经过P 点时的加速度等于它在圆轨道3上经过P 点时的加速度
【答案】ACD
【解析】
【详解】
在Q 点，从1轨道到2轨道，是内轨向外轨变轨，所以需加速，在P 点，从2轨道到3轨道，也是内轨向外轨变轨，也需加速，所以A 正确；变轨过程中加速两次，但P 点到Q 点过程，克服引力做功，速度会变小；由圆轨道速度公式GM v r
=3的运行速度小于轨道1的运行速度，故B 错误；在Q 点，从1轨道到2轨道需加速，卫星在轨道1上Q 点的速度为7.9km/s ，则卫星在椭圆轨道2上的近地点Q 的速度一定大于7.9km/s ；卫星在圆轨道3上的运行速度小于7.9km/s ，在P 点，从2轨道到3轨道需加速，则椭圆轨道2远地点P 的速度一定小于7.9km/s ，故C 正确；根据牛顿第二定律和万有引力定律得：2
GM a r =，所以卫星在轨道2上经过Q 点的加速度等于在轨道1上经过Q 点的加速度．故D 正确。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13． (本题9分)某兴趣小组准备用两种方案测量同一金属器件的电阻。

方案一：用多用电表进行粗略测量
(1)甲同学选用“x10”倍率的欧姆挡测量，发现多用电表指针偏转过大，因此需选择______（填“×1”或“×100”）倍率的欧姆挡，并重新进行欧姆调零后再进行测量，之后多用电表的示数如图（a ）所示，测量结果为______Ω。

方案二：用伏安法进行较准确的测量
(2)已知电流表的内阻为0.8Ω，请按乙同学设计的电路原理图（b ）将图（c ）中的实物连线____。

(3)根据图（b ）正确连接电路之后，不断改变R 2的阻值，得到图（d ）中所描出的各数据点。

请作图连线____，并求得待测金属器件的电阻为______Ω（结果保留三位有效数字）。

；13；；；13.0 【答案】1
【解析】
【详解】
（1）用“×10”倍率的欧姆挡测量，多用电表指针偏转过大，说明所选挡位太大，因此需选择×1倍率的欧姆挡；由图（a）所示可知，测量结果为：13×1=13Ω。

（2）根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
（3）根据坐标系内描出的点作出图象如图所示：
由图示图线可知，待测金属件的电阻为： 2.750.813.00.20A U R R I =-=-≈Ω； 14． (本题9分)如图a 所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，电火花计时器接在220 V 、50 Hz 的交流
电源上，自由下落的重物质量为1 kg ，打下一条理想的纸带如图b 所示，取g ＝9.8 m/s 2，
O 为下落起始点，A 、B 、C 为纸带上打出的连续点迹，则：
a
b
(1)打点计时器打B 点时，重物下落的速度v B ＝________ m/s ；从起始点O 到打B 点的过程中，重物的重力势能减少量ΔE p ＝________ J ，动能的增加量ΔE k ＝________ J ．(结果均保留3位有效数字)
(2)分析ΔE k <ΔE p 的原因是__________．
【答案】
(1)0.775, 0.308, 0.300 (2)由于纸带和打点计时器之间有摩擦力以及重物受到空气阻力 【解析】
（1）根据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，有：
0.04880.01780.775/220.02
OC OA B x x v m s T --==⨯＝
； 根据题意可知，动能的增量为：△E k =12mv B 2=12×1×0.7752J=0.300J ； 重力做功等于重力势能的减小量，因此有：△E P =mgh OB =1×9.8×0.0314J=0.308J ；
（2）由于小球下落过程中，受到摩擦阻力作用，因此重力势能没有全部转为动能，一部分被克服阻力做功消耗掉了，导致△E k ＜△E p ．因此△E k ＜△E p 的原因是：由于纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦以及空气阻力；
点睛：熟练应用匀变速直线运动的规律、推论以及功能关系解决实验问题，加强基本规律在实验中的应用，掌握某段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的速度，同时注意单位的统一．
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，边长为L 的等边三角形ABC 处在匀强电场中，电场方向与三角形ABC 所在平面平行。

一质量为m 、电荷量为q （q>0）的粒子从B 点移动到A 点，其电势能减少W ；该粒子从B 点移动到C 点，其电势能减少2W 。

若将该粒子从A 点沿垂直于BC 方向射出，粒子恰好通过C 点，不计粒子所受重力，求。