吉林省长春市2019-2020学年物理高一下期末考试模拟试题含解析

吉林省长春市2019-2020学年物理高一下期末考试模拟试题
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)如图,一物体从光滑斜面AB 底端A 点以初速度v 0上滑,沿斜面上升的最大高度为h ．设下列情境中物体从A 点上滑的初速度仍为v 0,则下列说法中正确的是( )
A ．若把斜面C
B 部分截去,物体冲过
C 点后上升的最大高度仍为h
B ．若把斜面AB 与水平面的夹角稍变大,物体沿斜面上升的最大高度将小于h
C ．若把斜面弯成竖直光滑圆形轨道D,物体沿圆弧能上升的最大高度仍为h
D ．若把斜面AB 变成光滑曲面AEB,物体沿此曲面上升的最大高度仍为h
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A 项：若把斜面C
B 部分截去，物体冲过
C 点后做斜上抛运动，在最高点物体还有一部分动能没有转换成重力势能，故不能上升到h ，故A 错误；
B 项：把斜面AB 与水平面的夹角稍变大，根据机械能守恒，物体上升的最大高度仍为h ，故B 错误；
C 项：把斜面弯成竖直光滑圆形轨道A
D ，物体沿圆弧能上升的最大高度时有最小速度gr ，故动能没有全部转化为重力势能，故上升高度小于h ，故C 错误；
D 项：若把斜面AB 换成光滑曲面AEB ，此过程由机械能守恒可知，2012
mgh mv ，故D 正确． 2． (本题9分)如图所示，两个相同的小球A 与B 分别用一根轻绳和轻弹簧的一端连接，轻绳和轻弹簧的另一端被悬挂在同一高度．现将两个小球都拉至相同的高度，此时弹簧长度为原长且与绳长相等．静止释放两个小球以后，下列正确的说法是（ ）
A ．两小球运动到各自的最低点时的速度相同
B ．与轻绳连接的小球在最低点时的速度较大
C ．在运动过程中, 小球A 的机械能不守恒
D ．在运动过程中, 小球B 的机械能不守恒
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
对A球最低点动能等于重力势能的减小量，对B球其动能等于重力势能减少量与弹簧弹性势能增加量之差，但两球的重力势能减少量不相同，故两小球运动到各自的最低点时的速度不一定相同，速度大小关系不确定，故AB错误；A球运动过程中，只有重力做功，小球A的机械能守恒，故C错误；在运动过程中，弹簧对球B做功，小球B的机械能不守恒．故D正确．
3．(本题9分)下列说法不符合史实的是（）
A．第谷通过长期观察，建立了日心说
B．开普勒总结了行星运动的三大定律
C．卡文迪许测出了引力常量G，被称为“称量地球重量的人”
D．利用万有引力定律发现的海王星，被称为“笔尖下的行星
【答案】A
【解析】
【详解】
A. 哥白尼通过长期观察，提出“日心说”，故选项A不符合史实；
B.开普勒总结了行星运动的三大定律，故选项B符合史实；
C.卡文迪许测出了引力常量G，被称为“称量地球重量的人”，故选项C符合史实；
D. 海王星是人们依据万有引力定律计算而发现的，被称为“笔尖下发现的行星”，故选项D符合史实。

4．(本题9分)如图所示，一倾斜的匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离
转轴距离1.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为
3
2
．设最大静摩
擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面间的夹角为30°，g取10m/s1．则ω的最大值是( )
A5B3C．1.0rad/s D．0.5rad/s
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：随着角速度的增大，小物体最先相对于圆盘发生相对滑动的位置为转到最低点时，此时对小物
体有，解得，此即为小物体在最低位置发生相对滑动的临界
角速度，故选C ． 5． (本题9分)一架飞机以一定的水平速度匀速飞行，不计空气阻力，在某一时刻让A 物体先落下，相隔1秒钟又让B 物体落下，在以后运动中关于A 物体与B 物体的位置关系，以下说法中正确的是 （ ） A ．A 物体在B 物体的前下方
B ．A 物体在B 物体的后下方
C ．A 物体始终在B 物体的正下方
D ．以上说法都不正确
【答案】C
【解析】
AB 两物体均从匀速飞行的飞机上自由落下，均做平抛运动，水平方向做速度等于飞机速度的匀速直线运动，所以两物体在落地前总在飞机的正下方；A 物体先下落，A 物体在竖直方向速度始终大于B 物体在竖直方向的速度，则A 物体在B 物体的正下方，且两物体竖直方向的间距越来越大．故C 项正确，ABD 三项错误．
6．2019年国际乒联总决赛男单决赛中樊振东4：1击败马龙夺得男单冠军。

如图所示是樊振东比赛中的某次回球情景，接触球拍前乒乓球的速度是90km/h ，樊振东将乒乓球反方向回击后速度大小变为126km/h ，已知乒乓球的质量是2.7g ，设乒乓球与乒乓球拍的作用时间为0.002s 。

对于此次回击过程，下列说法正确的是（ ）
A ．兵兵球被击打时的加速度大小为5000m/s 2
B ．乒乓球被击打时的加速度大小为30000m/s 2
C ．乒乓球拍对乒乓球的平均作用力大小为13.5N
D ．乒乓球拍对乒乓球的平均作用力大小为8.1×104N
【答案】B
【解析】
【详解】
AB ．以兵乓球为研究对象，由加速度的定义式∆=∆v a t
可得： 21v v a t
-=∆ 其中
190km/h 25m/s v ==，2126km/h 35m/s v =-=-，0.002s t ∆=
解得：
2
30000m/s
a=-
所以乒乓球被击打时的加速度大小为2
30000m/s，故A错误，B正确；
CD．由牛顿第二定律可得：
3
2.7103000081N
F ma-
==⨯⨯=
故CD错误；
故选B。

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．长度为L=0.5m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=3.0kg的小球，如图所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，如果小球通过最高点时，受到杆的作用力大小为24N，g取10m/s2，则此时小球的速度大小可能是
A．1m/s B．2m/s C．3m/s D．
【答案】AC
【解析】
【详解】
当杆对小球为支持力时，根据牛顿第二定律可知：
2
N
mv
mg F
L
-＝，代入数据解得：v=1m/s；当杆对小球
为拉力时，根据牛顿第二定律可知：
2
N
mv
mg F
L
+＝，代入数据解得：v=3m/s，故AC正确，BD错误。

8．下图中描绘的四种虚线轨迹，可能是人造地球卫星轨道的是（）A．
B．
C．
D．
【答案】ACD
【解析】
【详解】
人造地球卫星靠地球的万有引力提供向心力而绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力方向指向地心，所以人造地球卫星做圆周运动的圆心是地心，否则不能做稳定的圆周运动。

故ACD正确，B错误。

故选ACD。

【点睛】
解决本题的关键知道人造地球卫星靠万有引力提供向心力，做匀速圆周运动，卫星做圆周运动的圆心必须是地心．
9．(本题9分)将质量为0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A的位置，如图甲所示，迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置C（图丙）．途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态（图乙）．已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，弹簧的质量和空气阻力都可忽略，重力加速度g=10m/s2，则有( )
A．小球从A上升至B的过程中，弹簧的弹性势能一直减小，小球的动能一直增加
B．小球从B上升到C的过程中，小球的动能一直减小，势能一直增加
C．小球在位置A时，弹簧的弹性势能为0.6J
D．小球从位置A上升至C的过程中，小球的最大动能为0.4J
【答案】BC
【解析】
A ．当弹簧的弹力与小球重力平衡时，合力为零，加速度为零，速度达到最大．之后小球继续上升，弹簧弹力小于重力，球做减速运动，直到脱离弹簧，故小球从A 上升到
B 的过程中，弹簧的弹性势能一直减小，动能先增大后减小，故A 错误；
B ．从B 到
C ，小球只受重力作用，做减速运动，所以动能一直减小，重力势能一直增加，故B 正确； C ．从A 到C ，小球动能不变，重力势能增加，重力势能由弹簧弹性势能转化而来，而重力势能增量为()0.2100.10.20.6J P E mg h ∆=∆=⨯⨯+=，所以在A 点弹簧的弹性势能为0.6J ，故C 正确；
D ．小球受力平衡时，因未给弹簧的劲度系数，则弹簧的形变量由题设条件无法求出，故无法求出小球最大动能，故D 错误．综上所述，本题正确答案为BC ．
故选：BC ．
点睛：小球从A 开始向上运动，开始做加速运动，当弹簧弹力与重力平衡时，小球速度达到最大，之后开始减速，运动到B 时脱离弹簧，之后只在重力作用下减速．
10． (本题9分)为了进一步探究课夲中的迷你小实验,某同学从圆珠笔中取出轻弹簧,将弹簧一端竖直固定在水平桌面上,另一端套上笔帽,用力把笔帽往下压后迅速放开,他观察到笔帽被弹起并离开弹簧向上运动一段距离．不计空气阻力,忽略笔帽与弹簧间的摩擦,在弹簧恢复原长的过程中
A ．笔帽一直做加速运动
B ．弹簧对笔帽做的功和对桌面做的功相等
C ．弹簧对笔帽的冲量大小和对桌面的冲量大小相等
D ．弹簧对笔帽的弹力做功的平均功率大于笔帽克服重力做功的平均功率
【答案】CD
【解析】
弹簧恢复原长的过程中，笔帽向上加速运动，弹簧压缩量减小，弹力减小，当弹力等于重力时，加速度为零，速度最大，此后弹力小于重力，合力向下，加速度与速度反向，笔帽做减速运动，故A 错误；笔帽向上运动，受到的弹力方向向上，力与位移同向，故弹力对笔帽作正功，重力方向向下，与位移反向，对笔帽做负功，由于笔帽动能增加，所以弹簧对笔帽做的功大于笔帽克服重力做的功，时间相同，根据功率的定义，故D 正确；弹簧对桌面虽然有弹力，但没有位移，所以不做功，故B 错误；由于轻弹簧质量不计，所以弹簧对桌面的弹力等于对笔帽的弹力，作用时间相同，冲量大小相等，故C 正确，故选CD. 11． (本题9分)经典力学有一定的局限性和适用范围．下列运动适合用经典力学研究和解释的是（ ） A ．“墨子号”量子卫星绕地球运动的规律
B ．“墨子号”量子卫星从太空发出两道红光，射向云南雨江高美古站，首次实现了人类历史上第一次距离达千里级的量子密钥分发
C ．氢原子内电子的运动
D ．高速飞行的子弹的运动
【答案】AD
【解析】
【详解】
A、“墨子号”量子卫星绕地球运动的宏观物体的运动，适合用经典力学研究和解释，A正确；
B、量子密钥分发是微观粒子运动，不适合用经典力学研究和解释，B错误；
C、氢原子内电子的运动是微观粒子运动，不适合用经典力学研究和解释，C错误；
D、高速飞行的子弹的运动，宏观物体的运动，适合用经典力学研究和解释，D正确；
12．(本题9分)在东京奥运会资格赛67公斤级决赛中，我国选手谌利军打破抓举、挺举和总成绩的三项世界纪录并夺得冠军。

谌利军抓举154kg时，先下蹲将杠铃举过头顶（如图），然后保持胸部以上及杠铃姿态不变站立起来完成比赛。

在谌利军从图示状态站起来的过程中，下列说法正确的是（）
A．杠铃的重力势能一直增加
B．合力对杠铃一直做正功
C．谌利军对杠铃做功的功率一直增大
D．谌利军对杠铃做功的功率先增大后减小
【答案】AD
【解析】
【详解】
A. 杠铃相对于地面的高度不断上升，所以杠铃和地球组成系统的重力势能一直增加。

故A正确；
B. 杠铃向上运动的过程中，先向上加速，后向上减速，所以杠铃的动能先增大后减小，合力先做正功后做负功。

故B错误；
CD. 谌利军对杠铃做功的功率P=Fv，F先大于重力后小于重力最后等于重力，v先增大后减小，所以功率先增大后减小。

故C错误，D正确。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验：
步骤1：在A、B的相撞面分别装上橡皮泥，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；
步骤2：安装好实验装置如图，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽．倾斜槽和水平槽由一小段圆弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；
步骤3：让滑块B 静置于水平槽的某处，滑块A 从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到A 、B 停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；
步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，P 掉B 木块只剩下A 木块，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图所示．
(1)由图分析可知，滑块A 与滑块B 碰撞发生的位置________．
①在P 5、P 6之间
②在P 6处
③在P 6、P 7之间
(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是________．
①A 、B 两个滑块的质量m 1和m 2
②滑块A 释放时距桌面的高度
③频闪照相的周期
④照片尺寸和实际尺寸的比例
⑤照片上测得的s 45、s 56和s 67、s 78
⑥照片上测得的s 34、s 45、s 56和s 67、s 78、s 89
⑦滑块与桌面间的动摩擦因数
写出验证动量守恒的表达式___________________________________________．
【答案】② ① m 1(s 45＋2s 56－s 34)＝(m 1＋m 2)(2s 67＋s 78－s 89)
【解析】
（1）P 6位置滑块速度明显减小，故A 、B 相撞的位置在P 6处，故②正确．
（2）设碰撞前滑块A 在P 4、P 5、P 6的速度分别为v 4、v 5、v 6， 碰撞后，整体在P 6、P 7、P 8的速度分别为
v 6′，v 7、v 8，则v 4=34
45 2S S T +，v 5=4556 2S S T +，又v 5=46 2v v +，得到碰撞前滑块A 速度v 6=56453422S S S T
+-，同理，碰撞后整体的速度v 6′=67788932S S S T +-，原来需要验证的方程为m 1v 6=（m 1+m 2）v 6′，将上两式代入整理得：m 1（2S 56+S 45-S 34）=（m 1+m 2）（2S 67+S 78-S 89），即需要验证的表达式，需要直接测量的物理量是：A 、B 两个滑块的质量m 1和m 2及S 34、S 45、S 56和S 67、S 78、S 89；故①⑥正确．
14． (本题9分)某组同学设计了“探究加速度a 与物体所受合力F 及质量m 的关系”实验．图甲为实验装置简图，A 为小车，其总质量为m ，B 为电火花计时器，C 为装有细砂的小桶，桶和砂的总质量为m 0，D 为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力F 等于细砂和小桶的总重力m 0g ，小车运动的加速度可用纸带上打出的点求得．
(1)本实验中，小桶和砂的总质量m 0与小车的质量m 间应满足的关为_________．
(1)图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz ，根据纸带可求出小车的加速度大小为______ m/s 1．(结果保留两位有效数字，要求尽可能多的使用测量数据)
(3)在“探究加速度a 与质量m 的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图丙所示)．请继续帮助该同学作出坐标系中的图象____________．
(4)在“探究加速度a 与合力F 的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a 与合力F 的图线如图丁所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．答：_______________________________．
【答案】 (1)m 0远小于m (1)3.1 (3)图略； (4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
【解析】
（1）本实验中，小桶和砂的总质量m 0与小车的质量m 间应满足的关系为m 0远小于m ，这样可认为小车所受的拉力等于小桶和砂的重力；
（1）从纸带上看出，相邻两点间位移之差为一恒量，△x=0.51cm ，根据△x ＝aT 1得，
2
2220.5110 3.2/0.04x a m s T -⨯V ＝＝＝
（3）如图；
（4）图线不通过坐标原点，F 不为零时，加速度仍为零，知实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
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，在光滑的水平面上有一质量为15kg 的小车B ，上面放一个质量为15kg 的物体，物体与车间的滑动摩擦系数为0.1．另有一辆质量为10kg 的小车A 以3m/s 的速度向前运动．A 与B 相碰后连在一起，碰撞时间极短．物体一直在B 车上滑动．求：
（1） A 、B 碰撞过程中产生的内能．
（1）当车与物体以相同的速度前进时的速度．
（3）物体在B 车上滑动的距离．
【答案】 (1) 50J (1) 1m/s (3)0.33m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）A 与B 相碰后连在一起，碰撞时间极短．由动量守恒得：()01A A B m v m m v =+ 解得：14/3
v m s = 碰撞过程产生的内能()22011122A A B U m v m m v =
-+，解得：50U J = （1）选取小车A 、B 和B 车上的物体组成的系统为研究对象，从A 、B 接触到车与物体以相同的速度前进
的整个过程中，系统所受合外力为零，根据动量守恒定律得：()02A A B C m v m m m v =++，解得：
21/v m s = （3）选取小车A 、B 和B 车上的物体组成的系统为研究对象，从A 、B 碰撞后到车与物体以相同的速度前进的过程应用功能关系可得：()()22121122C A B A B C m gs m m v m m m v μ=
+-++ 解得：10.333
s m m =≈ 16．如图所示，小球在外力作用下，由静止开始从A 点出发做匀加速直线运动，到B 点时消除外力．然后，小球冲上竖直平面内半径为R 的光滑半圆环，恰能维持在圆环上做圆周运动通过最高点C ，到达最高点C
后抛出，最后落回到原来的出发点A 处．试求：
（1）小球运动到C 点时的速度；
（2）A 、B 之间的距离．
【答案】（1）v gR =
（2）2s R =
【解析】 试题分析：（1）小球冲上竖直半圆环，恰能通过最高点C ，重力恰好提供向心力，根据向心力公式列式即可求解；（2）从C 到A 做平抛运动，根据平抛运动规律列式即可求解．
（1）小球恰好经过C 点，在C 点重力提供向心力，则有：2
v mg m R
= 解得：v gR =（2）小球从C 到A 做平抛运动，则有：2122R gt =
解得：2R t g
= 则A 、B 之间的距离2x vt R ==
17． (本题9分)2018年12月08日凌晨2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程。

嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终实现人类首次月球背面软着陆。

设环月飞行阶段嫦娥四号探测器在靠近月球表面的轨道上做匀速圆周运动，经过t 秒运动了N 圈，已知该月球的半径为R ，引力常量为G ，求：
（1）探测器在此轨道上运动的周期T ；
（2）月球的质量M ；
（3）月球表面的重力加速度g 。

【答案】（1）t T N = （2）223
24N R M Gt
π= （3）2224N R g t π= 【解析】
【详解】
（1）探测器在轨道上运动的周期t T N
=； （2）根据2
224mM G m R R T
π＝得，
行星的质量223
24N R M Gt
π=； （3）根据万有引力等于重力得，2
mM G mg R ＝， 解得222
4N R g t π=。