2015-2016学年湖南省邵阳市洞口一中高一(下)期末物理试卷(解析版)

2015-2016学年湖南省邵阳市洞口一中高一（下）期末物理试卷
一、选择题（1-8单选，9-12多选，每小题4分，共48分）
1．（4分）质量为1kg的物体在水平面内做曲线运动，已知互相垂直方向上的速度图象分别如图所示．下列说法正确的是（）
A．质点初速度的方向与合外力方向垂直
B．质点所受的合外力为3N
C．2s末质点速度大小为7m/s
D．质点的初速度为5m/s
2．（4分）两个分别带有电荷量﹣Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F．两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为（）
A．B．C．D．F
3．（4分）如图所示，轻杆的一端有一个小球，另一端有光滑的固定轴O，现给球一初速度v0，使杆和球一起绕O轴在竖直平面内转动，不计空气阻力，用F 表示球到达最高点时杆对球的作用力，则（）
A．F一定是拉力
B．F一定是支持力
C．F一定等于0
D．F可能是拉力，可能是支持力，也可能等于零
4．（4分）两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量相等，轨道半径之比=2，则它们的动能之比等于（）
A．2 B．C．D．4
5．（4分）汽车以某一速率通过半圆形拱桥顶点，下列关于汽车在该处受力的说法中正确的是（）
A．汽车受重力、支持力、向心力
B．汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力
C．汽车的向心力就是重力
D．汽车受的重力和支持力的合力充当向心力
6．（4分）“嫦娥三号”从距月面高度为100km的环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q成功落月，如图，关于“嫦娥三号”，下列说法正确的是（）
A．沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期
B．沿轨道Ⅰ运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
C．沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度
D．在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做负功
7．（4分）某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t落回手中．已知该星球半径为R，则至少以多大速度沿星球表面发射才能使物体不落回该星球？（）
A．B．C．D．
8．（4分）质量为m的物块在竖直向上的外力F作用下，由静止开始竖直向上做匀加速运动，加速度为0.5g，在物块向上运动位移为h的过程中，下列说法正确的是（）
A．物块的动能增加了0.5mgh B．物块的重力势能增加0.5mgh
C．外力F做功为0.5mgh D．物块的机械能增加了0.5mgh
9．（4分）如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线，已知在a、b两点粒子所受电场力分别为F a、F b，若带电粒子q（|Q|≫|q|）由a点运动到b点，动能增加，则下列判断正确的是（）
A．若Q为正电荷，则q带正电，F a＞F b
B．若Q为正电荷，则q带正电，F a＜F b
C．若Q为负电荷，则q带负电，F a＞F b
D．若Q为负电荷，则q带正电，F a＜F b
10．（4分）如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的v﹣t图象，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，下述说法不正确的是（）
A．0﹣t1时间内汽车以恒定功率做匀加速运动
B．t1﹣t2时间内的平均速度为
C．t1﹣t2时间内汽车牵引力做功大于mv22﹣mv12
D．在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值
11．（4分）质量相同的小球A和B分别悬挂在长为L和2L的不伸长绳上，先将小球拉至同一水平位置如图示从静止释放，当二绳竖直时，则（）
A．两球速度一样大 B．两球的动能一样大
C．两球的机械能一样大D．两球所受的拉力一样大
12．（4分）如图所示，一个球从高处自由下落到达A点与一个轻质弹簧相撞，弹簧被压缩．取地面为重力势能的参考平面，从球与弹簧接触，到弹簧被压缩到最短的过程中，关于球的动能、重力势能、弹簧的弹性势能的说法中正确的是（）
A．球的动能先增大后减小
B．球的动能一直在减小
C．球的动能和重力势能之和始终逐渐减小
D．球的重力势能和弹簧的弹性势能之和先减小后增大
二、填空题（每空2分共12分）
13．（4分）图为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分．图中背景方格的边长均为2.5厘米，如果取重力加速度g=10米/秒2，那么：
（1）照片的闪光频率为Hz．．
（2）小球做平抛运动的初速度的大小为m/s．
14．（8分）在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图1所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么：
（1）根据图上所得的数据，应取图中O点到点来验证机械能守恒定律；（2）从O点到（1）问中所取的点，重物重力势能的减少量△E p=J，动能增加量△E k=J（结果取三位有效数字）；
（3）若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象（如图2）是图中的．
三、计算题（共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位．）15．（8分）、如图，位于竖直平面上的四分之一圆弧轨道光滑，半径为R=2m，OB沿竖直方向，上端A距地面高度为H=4m，质量为1.0kg的小球从A点由静止释放，经过B点，最后落在地面上C点处，不计一切阻力．g取10m/s2．求：（1）小球刚运动到B点时对轨道的压力多大．
（2）小球落地点C与B点水平距离为多少．
16．（10分）质量m=1kg的物体，在水平拉力F的作用下，沿粗糙水平面运动，经过位移4m时，拉力F停止作用，运动到位移是8m时物体停止．运动过程中E k﹣x的图线如图所示．求：
（1）物体的初速度为多大？
（2）物体跟水平面间的动摩擦因数为多大？
（3）拉力F的大小为多大？g取10m/s2．
17．（10分）一物体在距某一行星表面某一高度O点由静止开始做自由落体运动，依次通过A、B、C三点，已知AB段与BC段的距离相等，均为24cm，通过AB 与BC的时间分为0.2s与0.1s，若该星球的半径为180km，则环绕该行星的卫星做圆周运动的最小周期为多少？
18．（12分）如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD 组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径（C、D为圆轨道的最低点和最高点），已知∠BOC=30˚．可视为质点的小滑块从轨道AB上高H 处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，取g=10m/s2．求：（1）滑块的质量和圆轨道的半径；
（2）是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点．若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由．
2015-2016学年湖南省邵阳市洞口一中高一（下）期末物
理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（1-8单选，9-12多选，每小题4分，共48分）
1．（4分）质量为1kg的物体在水平面内做曲线运动，已知互相垂直方向上的速度图象分别如图所示．下列说法正确的是（）
A．质点初速度的方向与合外力方向垂直
B．质点所受的合外力为3N
C．2s末质点速度大小为7m/s
D．质点的初速度为5m/s
【解答】解：A、D、由图x轴方向初速度为零，则质点的初速度大小为4m/s；而质点在y轴方向加速度为零，只有x轴方向有加速度，即只有y方向的力，所以质点初速度的方向与合外力方向垂直。

故A正确，D错误。

B、质点在y轴方向加速度为零，只有x轴方向有加速度，由v x﹣t图象的斜率读出质点的加速度a==1.5m/s2．所以F=ma=1.5N，故B错误。

C、2s末v x=3m/s，v y=4m/s，则质点的速度为v=5m/s，故C错误；
故选：A。

2．（4分）两个分别带有电荷量﹣Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F．两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为（）
A．B．C．D．F
【解答】解：接触前两个点电荷之间的库仑力大小为F=k，两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均分，所以两球分开后各自带电为+Q，距离又变为原来的，库仑力为F′=k，
所以两球间库仑力的大小为。

故选：C。

3．（4分）如图所示，轻杆的一端有一个小球，另一端有光滑的固定轴O，现给球一初速度v0，使杆和球一起绕O轴在竖直平面内转动，不计空气阻力，用F 表示球到达最高点时杆对球的作用力，则（）
A．F一定是拉力
B．F一定是支持力
C．F一定等于0
D．F可能是拉力，可能是支持力，也可能等于零
【解答】解：在最高点的速度，此时小球靠重力提供向心力，杆子作用力为零，
若最高点的速度，则杆子表现为拉力，若最高点的速度，则杆子表现为支持力，故D正确，A、B、C错误。

故选：D。

4．（4分）两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量相等，轨道半径之比=2，则它们的动能之比等于（）
A．2 B．C．D．4
【解答】解：卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，
由牛顿第二定律得：G=m，解得：v=，
卫星动能：E K=mv2=，
动能之比：===；
故选：C。

5．（4分）汽车以某一速率通过半圆形拱桥顶点，下列关于汽车在该处受力的说法中正确的是（）
A．汽车受重力、支持力、向心力
B．汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力
C．汽车的向心力就是重力
D．汽车受的重力和支持力的合力充当向心力
【解答】解：汽车过拱桥，做圆周运动，在最高点，重力和支持力的合力提供向心力，方向指向圆心，受力分析时不能分析向心力，故ABC错误，D正确；
故选：D。

6．（4分）“嫦娥三号”从距月面高度为100km的环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q成功落月，如图，关于“嫦娥三号”，下列说法正确的是（）
A．沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期
B．沿轨道Ⅰ运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
C．沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度
D．在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做负功
【解答】解：A、轨道Ⅱ的半长轴小于轨道I的半径，根据开普勒第三定律可知
沿轨道Ⅱ运行的周期小于轨道I上的周期，故A错误；
B、在轨道I上运动，从P点开始变轨，可知嫦娥三号做近心运动，在P点应该制动减速以减小向心力，通过做近心运动减小轨道半径，故B正确；
C、在轨道Ⅱ上运动时，卫星只受万有引力作用，在P点时的万有引力比Q点的小，故P点的加速度小于在Q点的加速度，故C错误；
D、根据开普勒第二定律可知，知在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对嫦娥三号做正功，嫦娥三号的速度逐渐增大，故D错误。

故选：B。

7．（4分）某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t落回手中．已知该星球半径为R，则至少以多大速度沿星球表面发射才能使物体不落回该星球？（）
A．B．C．D．
【解答】解：根据竖直上抛运动的对称性知，星球表面的重力加速度，根据得，星球上的第一宇宙速度
故选：B。

8．（4分）质量为m的物块在竖直向上的外力F作用下，由静止开始竖直向上做匀加速运动，加速度为0.5g，在物块向上运动位移为h的过程中，下列说法正确的是（）
A．物块的动能增加了0.5mgh B．物块的重力势能增加0.5mgh
C．外力F做功为0.5mgh D．物块的机械能增加了0.5mgh
【解答】解：A、根据动能定理得：物块动能的增量为△E k=F合h=mah=0.5mgh。

故A正确；
B、重力做功为﹣mgh，则物体的重力势能增加mgh。

故B错误。

C、根据牛顿第二定律得：F﹣mg=ma，得F=1.5mg，外力做功为W=Fh=1.5mgh。

故C错误。

D、除重力做功之外的力对物体做功多少，物体的机械能就增加多少，故物块的机械能增加了1.5mgh。

故D错误。

故选：A。

9．（4分）如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线，已知在a、b两点粒子所受电场力分别为F a、F b，若带电粒子q（|Q|≫|q|）由a点运动到b点，动能增加，则下列判断正确的是（）
A．若Q为正电荷，则q带正电，F a＞F b
B．若Q为正电荷，则q带正电，F a＜F b
C．若Q为负电荷，则q带负电，F a＞F b
D．若Q为负电荷，则q带正电，F a＜F b
【解答】解：AB、若Q为正电荷，带电粒子由a点到b点电场力做正功，则知该带电粒子q带正电。

由于E a＞E b，则F a＞F b．故A正确，B错误。

CD、若Q为负电荷，带电粒子由a点到b点电场力做正功，知该带电粒子q带负电。

由于E a＞E b，则F a＞F b．故C正确，D错误。

故选：AC。

10．（4分）如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的v﹣t图象，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，下述说法不正确的是（）
A．0﹣t1时间内汽车以恒定功率做匀加速运动
B．t1﹣t2时间内的平均速度为
C．t1﹣t2时间内汽车牵引力做功大于mv22﹣mv12
D．在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值
【解答】解：A、0～t1时间内，汽车做匀加速直线运动，牵引力恒定，根据P=Fv 知，汽车的功率逐渐增大。

故A不正确。

B、t1～t2时间内，汽车做变加速直线运动，平均速度不等于．故B不正确。

C、t1～t2时间内，根据动能定理知，合力做功，合力做功等于牵引力和阻力做功的代数和，知牵引力做功大于．故C正确。

D、0～t1时间内，汽车做匀加速直线运动，然后功率保持不变，速度增大，牵引力减小，即做加速度减小的加速运动，可知t1时刻的牵引力及其功率都是最大值，故D正确。

因选不正确的，故选：AB
11．（4分）质量相同的小球A和B分别悬挂在长为L和2L的不伸长绳上，先将小球拉至同一水平位置如图示从静止释放，当二绳竖直时，则（）
A．两球速度一样大 B．两球的动能一样大
C．两球的机械能一样大D．两球所受的拉力一样大
【解答】解：A、根据动能定理，得v=，知当二绳竖直时，速度不等，动能不等。

故A、B错误。

C、小球在运动的过程中只有重力做功，机械能守恒，初始位置两球重力势能相等，动能都为0，所以初始位置的机械能相等，则在最低点机械能相等。

故C正确。

D、根据动能定理，得v=．根据，得
，与绳长无关，所以两绳子的拉力一样大。

故D正确。

故选：CD。

12．（4分）如图所示，一个球从高处自由下落到达A点与一个轻质弹簧相撞，弹簧被压缩．取地面为重力势能的参考平面，从球与弹簧接触，到弹簧被压缩到最短的过程中，关于球的动能、重力势能、弹簧的弹性势能的说法中正确的是（）
A．球的动能先增大后减小
B．球的动能一直在减小
C．球的动能和重力势能之和始终逐渐减小
D．球的重力势能和弹簧的弹性势能之和先减小后增大
【解答】解：AB、小球刚接触弹簧时，弹簧形变量较小，弹力小于重力，对小球而言小球受重力和弹力作用，合力方向向下，故小球先向下做加速运动；当弹力大于重力时，合力向上，则小球做减速运动，则有小球的动能先增加后减小，故A正确；B错误；
C、对于小球和弹簧的组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，即小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变，弹性势能逐渐增大，则球的动能和重力势能之和始终逐渐减小。

故C正确。

D、小球动能先增大后减小，由系统的机械能守恒知球的重力势能和弹簧的弹性势能之和先减小后增大，故D正确。

故选：ACD。

二、填空题（每空2分共12分）
13．（4分）图为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分．图中背景方格的边长均为2.5厘米，如果取重力加速度g=10米/秒2，那么：
（1）照片的闪光频率为10Hz．．
（2）小球做平抛运动的初速度的大小为0.75m/s．
【解答】解：（1）在竖直方向上有：△h=gT2，其中△h=10cm，代入求得：T=0.1s，因此闪光频率为：
故答案为：10．
（2）小球水平方向做匀速直线运动，故有：
x=v0t，其中x=3L=7.5cm
所以v0=0.75m/s
故答案为：0.75．
14．（8分）在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图1所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么：
（1）根据图上所得的数据，应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律；（2）从O点到（1）问中所取的点，重物重力势能的减少量△E p= 1.88J，动能增加量△E k= 1.84J（结果取三位有效数字）；
（3）若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象（如图2）是图中的A．
【解答】解：（1）验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能△E p=mgh
和增加的动能△E k=之间的关系，所以我们要选择能够测h和v的数据．故选B点．
（2）减少的重力势能为：△E p=mgh=1×9.8×19.2×10﹣2=1.88J，
B点的速度为：=1.92m/s，
所以动能增加量为：△E K==1.84J，
（3）根据机械能守恒可知：mgh=mv2，
得出=gh，因此﹣h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，故A正确．
故选：A
故答案为：（1）B；（2）1.88；1.84；（3）A
三、计算题（共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位．）15．（8分）、如图，位于竖直平面上的四分之一圆弧轨道光滑，半径为R=2m，OB沿竖直方向，上端A距地面高度为H=4m，质量为1.0kg的小球从A点由静止释放，经过B点，最后落在地面上C点处，不计一切阻力．g取10m/s2．求：（1）小球刚运动到B点时对轨道的压力多大．
（2）小球落地点C与B点水平距离为多少．
【解答】解：（1）设小球经过B点时的速度大小为v B，对小球从A到B的过程，由机械能守恒得：
mgR=mv B2
代入数据解得：v B=2m/s
在B点，根据向心力公式得：
N﹣mg=m
代入数据解得：N=3mg=30N
根据牛顿第三定律得小球对圆弧轨道的压力为30N．
（2）小球从B点抛出后做平抛运动，则有：
H﹣R=
x=v B t
联立解得：x=4m
答：（1）对轨道的压力为30N．
（2）小球落地点C与B点水平距离为4 m．
16．（10分）质量m=1kg的物体，在水平拉力F的作用下，沿粗糙水平面运动，经过位移4m时，拉力F停止作用，运动到位移是8m时物体停止．运动过程中E k﹣x的图线如图所示．求：
（1）物体的初速度为多大？
（2）物体跟水平面间的动摩擦因数为多大？
（3）拉力F的大小为多大？g取10m/s2．
【解答】解：（1）由图象知：，
代入数据得：v0=2m/s；
故物体的初速度为2m/s．
（2）4﹣8m内，物体只受摩擦力作用，由动能定理得：
﹣μmgx2=0﹣E K1；
代入数据得：μ==0.25；
故物体和平面间的摩擦系数为0.25；
（3）0﹣4m内，由动能定理得：
Fx1﹣μmgx1=E K1﹣E K0；
代入数据得：F=4.5N．
故拉力F的大小为4.5N．
答：（1）物体的初速度为2m/s；
（2）物体和平面间的摩擦系数为0.25；
（3）拉力F的大小为4.5N．
17．（10分）一物体在距某一行星表面某一高度O点由静止开始做自由落体运动，依次通过A、B、C三点，已知AB段与BC段的距离相等，均为24cm，通过AB 与BC的时间分为0.2s与0.1s，若该星球的半径为180km，则环绕该行星的卫星做圆周运动的最小周期为多少？
【解答】解：设通过A点的速度为v0，行星表面的重力加速度为g，环绕该行星的卫星做圆周运动的最小周期为T，行星质量为M，卫星质量为m，行星的半径为R，
由公式得
对AB段有：…①；
对AC段有：…②；
由①②得：g=8m/s2…③；
对于近地卫星有：…④；
在行星表面有：…⑤；
由③④⑤得：；
答：卫星做圆周运动的最小周期为942s．
18．（12分）如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD 组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径（C、D为圆轨道的最低点和最高点），已知∠BOC=30˚．可视为质点的小滑块从轨道AB上高H 处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，取g=10m/s2．求：（1）滑块的质量和圆轨道的半径；
（2）是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点．若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由．
【解答】解：（1）滑块从A运动到D的过程，由机械能守恒得：mg（H﹣2R）
=mv D2
F+mg=
得：F=﹣mg
取点（0.50m，0）和（1.00m，5.0N）代入上式解得：m=0.1kg，R=0.2m
（2）假设滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的E点（如图所示）
从D到E过程滑块做平抛运动，则有：
OE=
x=OE=v DP t
R=gt2
得到：v D=2m/s
而滑块过D点的临界速度为：
v DL==m/s
由于：v D＞v DL所以存在一个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点
mg（H﹣2R）=mv D2
得到：H=0.6m
答：（1）滑块的质量为0.1kg，圆轨道的半径为0.2m．
（2）存在H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点，H值为0.6m．。