汕头市重点名校2019-2020学年高一下学期期末学业水平测试物理试题含解析

汕头市重点名校2019-2020学年高一下学期期末学业水平测试物理试题
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)关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下述说法正确的是（ ） A ．已知它的质量是1.24t ，若将它的质量增为2.84t ，其同步轨道半径变为原来的2倍 B ．它的运行速度为7.9km/s
C ．它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播
D ．它距地面的高度约为地球半径的5倍,卫星的向心加速度约为其下方地面上物体的重力加速度的136
【答案】D 【解析】 【详解】
A ．同步卫星的轨道是一定的，和同步卫星的质量没有关系，故A 错误。

B ．同步卫星的速度小于第一宇宙速度7.9km/s ，故B 错误。

C ．同步卫星只能在赤道的上方，不能绕过北京，故C 错误。

D ．根据：
2
GMm
ma R = 化简得：
2GM
a R
=
则：
211
::1(51)36
a a =
=+同地
故D 正确。

2． (本题9分)物体以初速度v 0水平抛出，当抛出后竖直位移是水平位移的2倍时，则物体抛出的时间是（ ）
A ．0
v g
B ．02v g
C ．04v g
D ．08v g
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
当竖直位移是水平位移的2倍，有
20122
v t gt =
解得
4v t g
故C 正确，ABD 错误。

3． (本题9分)一物体以初速度v 0水平抛出，经时间t ，其竖直方向速度大小与v 0大小相等，重力加速度为g,则时间t 为（ ） A ．v 0/g B ．2v 0/g
C ．v 0/2g
D ．
v 0/g
【答案】A 【解析】 【详解】
根据竖直方向自由落体运动：
，所以
，BCD 错误A 正确。

4． (本题9分)如图所示，质量为m 的足球在地面l 的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中到达的最高点2的高度为h ．则
A ．足球由l 到2过程中动能变大
B ．足球由l 到2过程中动能变小
C ．足球由2到3过程中重力势能变大
D ．足球在位置2时动能最大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
足球由l 到2过程中只受重力，重力做负功，所以动能变小．故A 错误，B 正确；足球由2到3过程中，重力做正功，重力势能减小，故C 错误足球在位置2时重力势能最大，动能最小，故D 错误；故选B ． 5．某快递公司进行无人机投递工作测试时，无人机悬停在离地40m 高处将包裹由静止释放，当包裹下落至某高度时打开降落伞，确保包裹安全落地．若降落伞因故障未能打开，包裹落地时的速度约为（ ）
A．40m/s B．30m/s
C．27m/s D．10m/s
【答案】C
【解析】
【详解】
若包裹做自由落体运动，则落地速度：
v===
28.2m/s
则包裹落地的速度略小于28.2m/s；
A．40m/s，与结论不相符，选项A错误；
B．30m/s，与结论不相符，选项B错误；
C．27m/s，与结论相符，选项C正确；
D．10m/s，与结论不相符，选项D错误；
6．(本题9分)下列说法中错误的是（）
A．德国天文学家开普勒提出天体运动的开普勒三大定律
B．牛顿总结了前人的科研成果，在此基础上，经过研究得出了万有引力定律
C．英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量
D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
【答案】D
【解析】
A、德国天文学家开普勒研究了第谷观测记录的天文数据，总结出了开普勒三大定律，故A正确；
B、牛顿总结了前人的科研成果，在此基础上，经过研究得出了万有引力定律，故B正确；
C、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤测出了引力常量，故C正确；
D、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，这是对同一个行星而言，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，故D错误．点睛：本题是物理学史问题，根据开普勒、牛顿、卡文迪许等科学家的成就进行解答；行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，这是对同一个行星而言．
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)如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动．小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F-v2图象如乙图所示．则（）
A ．小球的质量为
bR a
B ．当地的重力加速度大小为
b R
C ．2v c =时，小球对杆的弹力方向向下
D ．22v b =时，小球受到的弹力与重力大小相等 【答案】ABD 【解析】 【详解】
由图乙可知： 当2
v b =时，杆对球的弹力恰好为零，此时只受重力，重力提供向心力，2v b
mg m m R R
==，
即重力加速度b
g R
=
，故B 正确；当20v =时，向心力为零，杆对球的弹力恰好与球的重力等大反向，F mg a ==弹，即小球的质量a aR m g b
=
=，故A 正确；根据圆周运动的规律，当2v b =时杆对球的弹力为零，当2
v b <时，2v mg F m R -=弹，杆对球的弹力方向向上，当2
v b >时，2v mg F m R
+=弹，杆对球
的弹力方向向下，2v c b =>，杆对小球的弹力方向向下，根据牛顿第三定律，小球对杆的弹力方向向上，
故C 错误；当2
2v b =时，22v b
mg F m m R R
+==弹，又b g R =，2b F m mg mg R =-=弹
，故D 正确。

故选ABD 。

8． (本题9分)如图所示，图a 、b 、c 的圆心均在地球的自转轴线上，对环绕地球做匀速圆周运动而言( )
A ．卫星的轨道可能为a
B ．卫星的轨道可能为b
C ．卫星的轨道可能为c
D ．同步卫星的轨道只可能为b 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
A 、卫星运动过程中的向心力由万有引力提供，故地球必定在卫星轨道的中心，即地心为圆周运动的圆心．因此轨道a 是不可能的，故A 错误．
B 、卫星运动过程中的向心力由万有引力提供，故地心必定在卫星轨道的中心，即地心为圆周运动的圆心．因此卫星的轨道可能为b 、c ，故B ，
C 正确．
D 、而同步卫星由于其周期和地球的自转周期相同，轨道一定在赤道的上空，故同步卫星的轨道不可能为b ；故D 错误．故选BC ． 【点睛】
解决本题的关键知道卫星绕地球做匀速圆周运动，圆心即为地心；以及同步卫星需要满足的“七定”． 9． (本题9分)如图所示，可视为质点的小球用不可伸长的结实的细线悬挂起来，将细线水平拉直后从静止释放小球，小球运动到最低点时的速度为v 、重力的瞬时功率为P 、绳子拉力为F ，向心加速度为a ，若不改变小球的质量，把悬线的长度增加一倍，仍将细线水平拉直后从静止释放小球，下面说法正确的是
A ．改变悬线长度之后最低点的速度v 变为原来的2倍
B ．改变悬线长度之后最低点的重力瞬时功率P 是原来的2倍
C ．改变悬线长度前后最低点绳子拉力F 都等于小球重力的3倍
D ．改变悬线长度前后最低点向心加速度a 都等于重力加速度的3倍 【答案】AC 【解析】 【详解】
A.由机械能守恒定律得2
12
mgL mv =，2v gL =，L 加倍之后，低点的速度v 变得为原来的2倍，A 正确；
B.最低点重力与速度垂直，重力的瞬时功率为零，B 错误；
C.在最低点绳的拉力为F ，则2
v F mg m L
-=，则3F mg =，与L 无关，C 正确；
D.向心加速度2F mg
a g m
-=
=，D 错误。

10． (本题9分)关于功率，下列说法正确的是（） A ．由公式
可知做功越多，功率越大
B ．由公式可知车速越大，汽车发动机功率越大
C ．由公式可知单位时间内做功越多，功率越大
D ．车子的启动过程中，当加速度为零时，取得速度的最大值 【答案】CD 【解析】A 、由公式
可知做功越多，功率不一定大，还与时间有关，故A 错误；
B 、由公式可知当牵引力恒定时，车速越大，汽车发动机功率越大，故B 错误；
C 、由公式可知单位时间内做功越多，功率越大，故C 正确；
D 、车子的启动过程中，当加速度为零时，获得速度的最大值，故选项D 正确。

点睛：解决本题的关键知道功率的定义，知道功率是反映做功快慢的物理量。

11． (本题9分)用如图所示实验装置探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，电容器带电后与电源断开．下列说法中正确的有
A ．上移左极板，静电计指针张角变小
B ．右移左极板，静电计指针张角变大
C ．在两极板间插入一课本，静电计指针张角变小
D ．若教室内空气湿度较大，则实验现象不明显 【答案】CD 【解析】 【详解】
电容器带电后与电源断开，则电容器带电量Q 一定，由4S
C kd
επ=
，上移左极板，则S 减小，C 减小，由Q=CU 可知，U 变大，则静电计指针张角变大，选项A 错误；由4S
C kd
επ=，右移左极板，则d 减小，C
变大，由Q=CU 可知，U 变小，则静电计指针张角变小，选项B 错误；在两极板间插入一课本，ε变大，由4S
C kd
επ=
，则C 变大，由Q=CU 可知，U 变小，则静电计指针张角变小，选项C 正确；若教室内空气湿度较大，则电容器所带的电量不容易保持，则实验现象不明显，选项D 正确.
12．矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m 的子弹以速度v 水平射向滑块．若射击下层，子弹刚好不射出；若射击上层，则子弹刚好能射穿一半厚度，如图所示．则上述两种情况相比较( )
A．子弹的末速度大小相等
B．系统产生的热量一样多
C．子弹对滑块做的功不相同
D．子弹和滑块间的水平作用力一样大
【答案】AB
【解析】
试题分析：根据动量守恒，两次最终子弹与木块的速度相等，A正确；根据能量守恒可知，初状态子弹簧动能相同，末状态两木块与子弹的动能也相同，因此损失的动能都转化成了热量相等，B正确，子弹对滑
=⨯∆，由于产生块做的功等于滑块末状态的动能，两次相等，因此做功相等，C错误，产生的热量Q f s
的热量相等，而相对位移s∆不同，因此子弹和滑块间的水平作用力大小不同，D错误．
考点：能量守恒定律，动量守恒定律
【名师点睛】本题是对能量守恒定律及动量守恒定律的考查；解题的关键是用动量守恒知道子弹只要留在滑块中，他们的最后速度就是相同的；系统产生的热量等于摩擦力与相对位移的乘积；这是一道考查动量和能量的综合题；要注意掌握动量守恒的条件应用．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)某同学利用下图装置来做“验证机械能守恒定律”实验
(1)现有器材：打点计时器、学生电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干和开关，其中此实验不需要使用的器材是__________.
(2)打点计时器使用_________电源（填“交流”，“直流”）.
(3)使用打点计时器方法正确的是_________.
A．同时接通打点计时器的电源和释放重物
B．先接通打点计时器的电源再释放重物
C．先释放重物再接通打点计时器的电源
(4)若实验中所用重锤的质量m=0.3kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，正确操作得到的纸带如图乙所示，O点对应重锤开始下落的时刻，另选连续的三个计时点A、B、C作为测量的点，图中的数据分别为计
数点A、B、C到起始点O的距离，取重力加速度g=9.8m/s2，则打点计时器在打B点时，重锤的速度大小是_______m/s，从初始位置O到打下计数点B的过程中，重锤的重力势能的减少量为____________J（结果都保留两位有效数字）
(5)在数据处理中，该同学发现物体重力势能的减少量ΔE p总是_________（选填“大于”“等于”或“小于”）物体动能的增加量ΔE k，主要原因是_________(填选项前的字母)
A．选用的重锤质量过大
B．没用天平称重物质量
C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
【答案】秒表交流 B 3.0 1.4 大于 C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)此实验用打点计时器，则不需要使用秒表.
(2)打点计时器使用交流电源.
(3)使用打点计时器时，要先接通打点计时器的电源再释放重物，故选B.
(4)B点的瞬时速度为：
3
(531.9411.9)10
/ 3.0/
20.04
AC
B
x
v m s m s T
-
-⨯
=
＝＝，
从初始位置O到打下计数点B的过程中，重锤的重力势能的减少量为：△E p=mgh=0.3×9.8×0.470J≈1.4J．(5)实验中由于空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力影响，得出重力势能的减小量总是大于动能的增加量．故选C．
14．(本题9分)图中螺旋测微器的示数为_____mm。

【答案】1.130
【解析】
【详解】
第一空.图中螺旋测微器的示数为1mm+0.01mm×13.0=1.130mm.
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，ABCD表示竖立在场强为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BCD 部分是半径为R的半圆环，轨道的水平部分与半圆环相切，A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.01kg、带电量q=+10-5C的小球在水平轨道的A点由静止释放后，小球在轨道的内侧运动
（g=10m/s2）。

求：
(1)小球到达C 点时的速度多大？ (2)小球达到C 点时对轨道的压力多大？
(3)要使小球刚好能运动到D 点，小球开始运动的位置应离B 点多远？
【答案】 (1)2m/s ，(2)0.3N ，水平向右，(3)0.5m 。

【解析】 【详解】
(1)根据动能定理： 21
22
Eq R mgR mv ⋅-=
得：v=2m/s ；
(2)根据牛顿第二定律： 2
mv N Eq R
-= 解得：N=0.3N ，根据牛顿第三定律知小球达到C 点时对轨道的压力0.3N N '=，方向水平向右； (3)刚好到达D 点：
2D
mv mg R
= 根据动能定理： 2
122
D Eqx mg R mv -⋅=
解得：x=0.5m 。

16． (本题9分)“场”是除实物以外物质存在的另一种形式，是物质的一种形态．可以从力的角度和能量的角度来描述场．反映场力性质的物理量是场强．
（1）真空中一个孤立的点电荷，电荷量为+Q ，静电力常量为k ，推导距离点电荷r 处的电场强度E 的表达式．
（2）地球周围存在引力场，假设地球是一个密度均匀的球体，质量为M ，半径为R ，引力常量为G ． a ．请参考电场强度的定义，推导距离地心r 处（其中r≥R ）的引力场强度E 引的表达式．
b ．理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零．推导距离地心r 处（其中r ＜R ）的引力场强度E 引的表达式．
【答案】（1）2kQ
E r =（2）a ． 2GM E r =引 b ． 3
GM E r R
=引 【解析】 【详解】 （1）由F E q =
，2qQ F k r
= ，得 2kQ
E r = （2）a ．类比电场强度定义，
F E m
=万引，由2
GMm
F r =万， 得 2
GM
E r =
引 b ．由于质量分布均匀的球壳对其内部的物体的引力为0，当r ＜R 时，距地心r 处的引力场强是由半径为
r 的“地球”产生的．设半径为r 的“地球”质量为M r ，3
3334433
r M r M r M
R R
ππ=⨯=． 得23r GM GM
E r r R
=
=引 17． (本题9分)2019年5月17日23时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星。

假设该卫星在距离地球表面高为h 处绕地球做匀速圆周运动，地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，万有引力常量为G ，地球的体积为3
4π3
V R =体，忽略地球自转。

求： (1)地球的平均密度ρ；
(2)该人造卫星绕地球运动的周期T 。

【答案】 (1)34πg G R ；(2)2【解析】 【分析】 【详解】
(1)地球表面附近有
2
Mm
G
mg R = 解得
G
gR M 2
= 又
M V ρ=
体，3
43
V R π=体 所以有
34g G R
ρπ= (2)根据万有引力提供向心力有 ()()2224Mm
G m R h T R h π=++ 解得
2T =又 2GM gR =
所以
2T =。