2019-2020学年陕西省延安市物理高一(下)期末检测模拟试题含解析

2019-2020学年陕西省延安市物理高一(下)期末检测模拟试题
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．将一小球竖直向上抛出，小球上升和下降经过某点A 时的动能分别为E k1和E k2。

小球从抛出到第一次经过A 点过程中克服重力做功的平均功率为P 1，从抛出到第二次经过A 点过程中克服重力做功的平均功率为P 2。

不计空气阻力，下列判断正确的是( )
A ．12k k E E =，12P P =
B ．12k k E E >，12P P =
C ．12k k E E =，12P P >
D ．12k k
E E >，12P P >
【答案】C
【解析】
【详解】
小球在运动过程中，若忽略空气阻力，其机械能守恒，则两次经过A 点的动能相同，所以有E k1=E k1。

从抛出开始到第一次经过P 点的过程中小球克服重力做功与从抛出开始到第二次经过P 点的过程中小球克服重力做功相等，而第一次时间较短，由P=W/t 知P 1＞P 1．故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

2．一个用半导体材料制成的电阻器D ，其电流I 随它两端电压U 变化的伏安特性曲线如图甲所示。

现将它与两个标准电阻R 1、R 2组成如图乙所示的电路，当开关S 接通位置1时，三个用电器消耗的电功率均为P 。

将开关S 切换到位置2后，电阻器D 和电阻R 1、R 2消耗的电功率分别为P D 、P 1、P 2，下列判断正确的是
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】C
【解析】
【详解】
当开关接1时，R 1、R 2串联时，电阻两端的电压相等，均为U 0；当开关接2时，R 1与D 并联，电阻减小，R 1的电压减小，小于U 0，R 2的电压增大，大于U 0，根据功率公式P=得知，P 1<P ，P 1<P 2，故AB 错误。

当开关接1时，根据三电阻的功率相等，利用R=可知R 1=R 2，R D =4R 1，总电阻R 总=，3P=，假如R D 电阻不变，当开关接2时，总电阻R′总=1.8R 1，P D +P 1+P 2=，而实际上R D 增大，R′总增大，R′总>R 总，故P D +P 1+P 2<3P ，故C 正确，D 错误。

故选C 。

【点睛】
本题考查了串联电路的分压特点和并联电路特点，以及欧姆定律、电功率公式的灵活应用；难点是根据欧姆定律分析出图中电阻与电压的关系和各电阻功率关系的判断。

3． (本题9分)从同一高度以不同的速度同时水平抛出两个质量不同的石子，下面说法正确的是 A ．速度大的先着地
B ．速度小的先着地
C ．质量大的先着地
D ．两石同时着地
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】 平抛运动竖直方向做自由落体运动，因此只要高度相同则下落的时间均为2h t g =D 正确． 4．汽车在平直公路上以速度 v 0 匀速行驶，发动机的功率为 P 。

某时刻 t 1，司机突然减小了 油门，使汽车功率立即减小一半并保持该功率继续行驶，t 2时刻，汽车重新匀速行驶。

设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，则在 t 1～t 2这段时间内，下列说法正确的是
A ．汽车做匀减速直线运动
B ．汽车做匀加速直线运动
C ．阻力所做的功为20213
()82
P mv t t -- D ．行驶的位移为20210()328v t t mv P
-+ 【答案】C
【解析】
【详解】
AB. 刚开始匀速运动时
P=Fv=fv 0
所以摩擦力为
0P f v = 功率降一半的时候，速度不能瞬间改变，所以瞬间变化的是牵引力F ，减小一半，由于一开始匀速，所以摩擦力等于
F ，故功率减半，导致牵引力下降，汽车开始减速，减速过程中，根据P=Fv 可知牵引力慢慢增大，根据牛顿第二定律知，减速的加速度
f F a m
-= 越来越小，所以汽车做加速度逐渐减小的减速运动，故AB 项与题意不相符；
C. 当再次匀速时，汽车的速度为
0122
P
v v f ==
12t t :这段时间根据动能定理可知
22101122
f F W W mv mv +=- 所以阻力做功为
20213()82
f P W mv t t =-- 故C 项与题意相符；
D. 因为
W f =-f•x
所以12t t :这段时间行驶的位移为
20210()328v t t mv x P
-=- 故D 项与题意不相符。

5．如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab=5cm ，bc=3cm ，ca=4cm ．小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线．设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则（ ）
A ．a 、b 的电荷同号，169
k =
B．a、b的电荷异号，16 9
k=
C．a、b的电荷同号，
64
27
k=
D．a、b的电荷异号，
64
27
k=
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
根据同种电荷相斥，异种电荷相吸，且小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，可知，a、b 的电荷异号，对小球c受力分析，如下图所示
因ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm，因此ac⊥bc，那么两力的合成构成矩形，依据相似三角形之比，则有4
3
Fa ac
Fb bc
==
根据库仑定律有
2
c a
a
Q q
F k
ac
=，
2
c
b
Q qb
F k
bc
=
综上所得
2
2
464
3
327
4
a
b
q
q
=⨯=
故D正确，ABC错误。

故选D。

6．均匀小球A、B的质量分别为m、6m，球心相距为R，引力常量为G，则A球受到B球的万有引力大小是（）
A．
2
m
G
R
B．
2
2
m
G
R
C．
2
6m
G
R
D．
2
2
6m
G
R
【答案】D
【解析】
【详解】
根据万有引力公式
2
GMm
F
r
=，质量分布均匀的球体间的距离指球心间距离，故两球间的万有引力
22266G m m Gm F R R
⋅⋅== A. 2
m G R
与分析不符，故A 项错误； B. 2
2m G R
与分析不符，故B 项错误； C. 2
6m G R
与分析不符，故C 项错误； D. 2
26m G R
与分析相符，故D 项正确。

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)如图所示，质量均为m 的a ､b 两球固定在轻杆的两端，杆可绕水平轴O 在竖直面内无摩擦转动，已知两球距轴O 的距离L1>L2,现在由水平位置静止释放，在a 下降过程中( )
A ．a ､b 两球角速度相等
B ．a ､b 两球向心加速度相等
C ．杆对a ､b 两球都不做功
D ．a ､b 两球机械能之和保持不变
【答案】AD
【解析】
【详解】 A ． a 、b 两球围绕同一个固定轴转动，角速度相等，故A 正确；
B ．根据a=ω2r 可知，因L 1>L 2，则a 的向心加速度大于b 的向心加速度，故B 错误；
C ．在a 下降过程中，b 球的动能增加，重力势能增加，所以b 球的机械能增加，根据重力之外的力做功量度物体机械能的变化，所以杆对b 做正功，球a 和b 系统机械能守恒，所以a 机械能减小，所以杆对a 做负功，故C 错误；
D ．两小球看成一个系统，只有重力做功，系统机械能守恒，故D 正确；
【点睛】
本题是轻杆连接的模型问题，对系统机械能是守恒的，但对单个小球机械能并不守恒，运用系统机械能守恒及除重力以外的力做物体做的功等于物体机械能的变化量进行研究即可．
8． (本题9分)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s 内做匀加速直线运动，5s 末达到额定功率之后保持额定功率运动，20s 后汽车匀速运动，其v —t 图象如图所示。

已知汽车的质量为2×103kg ，汽车受
到的阻力为车重的0.1倍，重力加速度g 取10m/s 2。

则
A ．汽车在前5s 内的加速度为2m/s 2
B ．汽车在前5s 内的牵引力为4×103N
C ．汽车的额定功率为60kW
D ．汽车的最大速度为20m/s 【答案】AC
【解析】
【详解】
AB.汽车在前5s 内做匀加速运动，加速度2102m/s 5v a t =
==V V ，由牛顿第二定律得：F-F 阻=ma ，F 阻=0.1mg ，解得F=6×103N ．故A 正确，B 错误。

CD.汽车在5s 末功率达到额定功率，P=Fv=6×103×10W=60kW ．当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，即F=F 阻，最大速度v m =60000 2000
P
f ==30m/s ，故C 正确，D 错误； 9．如图所示，圆1和圆2外切，它们的圆心在同一竖直线上，有四块光滑的板，它们的一端A 搭在竖直墙面上，另一端搭在圆2上，其中B 、C 、D 三块板都通过两圆的切点，B 在圆1上，C 在圆1内，D 在圆1外，A 板与D 板最低点交于一点a （d ），且两板与竖直墙面的夹角分别为30°、60°，从A 、B 、C 、D 四处同时由静止释放一个物块，它们都沿板运动，到达叫板底端的时间分别为t A 、t B 、t C 、t D ，下列判断正确的是（ ）
A ．
B t 最短
B ．
C t 最短 C ．A B t t >
D ．A D t t =
【答案】BCD
【解析】
【详解】 设板与竖直方向的夹角为θ，沿板运动的加速度为：
cos cos mg a g m
θθ== 设上面圆1的半径为r ，下面圆2的半径为R ，则Bb 轨道的长度为：
2cos 2cos s r R θθ=+
根据位移时间公式得：
212
s at = 则
t = 故从上面圆1上的任一点沿光滑直轨道达到下面圆2的任一点的时间相等；因B 在圆1上，C 在圆1内，D 在圆1外，且板的低端堵在下面圆2上，故有
D B C t t t >>；
轨道Aa 和Dd 相交于最低点a （d ），
sin sin A A D D L L θθ=
则对A 、D 有：
cos cos mg a g m θθ==，212
L at = 联立解得：
t =则有：
A t ==
D t =
故 A D t t =
故有：
A D
B
C t t t t =>>
故A 错误，BCD 正确。

故选BCD 。

10． (本题9分)从空中以10m/s 的初速度沿着水平方向抛出一个重为10N 的物体，已知t=3s 时物体未落
地，不计空气阻力，取2
10/g m s =，则以下说法正确的是（ ）
A ．抛出后3s
末，小球的速度为/s
B ．在抛出后3s
末，重力的功率为
C ．在抛出后3s 内，重力的平均功率为150W
D ．抛出后（未落地）任意时间内，速度改变量的方向均竖直向下
【答案】ACD
【解析】
小球做平抛运动，抛出3s 后，小球在水平方向上的速度仍为010/v m s =，在竖直方向上的速度为
30/y v gt m s ==，故抛出3s
后，小球的速度为/v s ==，重力的功率为300W y P mgv ==，A 正确B 错误；小球在这3s 内的平均功率为0
150W 2y v P mg +==，C 正确；因
为加速度恒为竖直向下，速度变化量方向和加速度方向相同，所以抛出后（未落地）任意时间内，速度改变量的方向均竖直向下，D 正确．
【点睛】在使用公式P Fv =计算时，如果v 对应的是瞬时速度，则求出的功率为瞬时功率，若v 为平均速度，则求出的功率为平均功率．
11． (本题9分)汽车发动机的额定功率为60 kW ，汽车质量为5 t ．汽车在水平面上行驶时，阻力与车重成正比，g ＝10 m/s 2，当汽车以额定功率匀速行驶时速度为12 m/s ．突然减小油门，使发动机功率减小到40 kW ，对接下去汽车的运动情况的描述正确的有（ ）
A ．先做匀减速运动再做匀加速运动
B ．先做加速度增大的减速运动再做匀速运动
C ．先做加速度减小的减速运动再做匀速运动
D ．最后的速度大小是8 m/s
【答案】CD
【解析】
试题分析：根据P=Fv 知，功率减小，则牵引力减小，开始牵引力等于阻力，根据牛顿第二定律知，物体产生加速度，加速度的方向与速度方向相反，汽车做减速运动，速度减小，则牵引力增大，则牵引力与阻力的合力减小，知汽车做加速度减小的减速运动，当牵引力再次等于阻力时，汽车做匀速运动．故C 正确，AB 错误．当额定功率为60kW 时，做匀速直线运动的速度为12m/s ，则1160000500012
P f N N V ===．当牵引力再次等于阻力时，又做匀速直线运动，240000/8/5000
P v m s m s f =
=＝．故D 正确．故选CD ． 考点：牛顿第二定律；功率
【名师点睛】解决本题的关键会根据P=Fv判断牵引力的变化，会根据牛顿第二定律判断加速度的变化，以及会根据加速度方向与速度的方向关系判断汽车做加速运动还是减速运动．
12．空降兵是现代军队的重要兵种．一次训练中，空降兵从静止在空中的直升机上竖直跳下（初速度可看做0,未打开伞前不计空气阻力），下落高度h之后打开降落伞，接着又下降高度H之后，空降兵达到匀速，设空降兵打开降落伞之后受到的空气阻力与速度平方成正比，比例系数为k，即f=kv2，那么关于空降兵的说法正确的是（）
A．空降兵从跳下到下落高度为h时，机械能损失小于mgh
B．空降兵从跳下到刚匀速时，重力势能一定减少了mg（H+h）
C．空降兵匀速下降时，速度大小为mg/k
D．空降兵从跳下到刚匀速的过程，空降兵克服阻力做功为
2
()
2
m g mg H h
k
+-
【答案】BD
【解析】
【详解】
空降兵从跳下到下落高度为h的过程中，只有重力做功，机械能不变。

故A错误；空降兵从跳下到刚匀速时，重力做功为：mg（H+h），重力势能一定减少了mg（H+h）。

故B正确；空降兵匀速运动时，重力与阻
力大小相等，所以：kv2=mg，得：
mg
v
k
=．故C错误；空降兵从跳下到刚匀速的过程，重力和阻力对
空降兵做的功等于空降兵动能的变化，即：mg（H+h）-W阻=1
2
mv2。

得：W阻=mg（H+h）-
1
2
m•（
mg
k
）
2=mg（H+h）-
2
2
m g
k
．故D正确。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．(本题9分)用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是_________
A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动
B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样
C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值
D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
【答案】ABC
【解析】
【详解】
A.小车在水平面运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化。

所以适当倾斜以平衡摩擦力，小车所能获得动能完全来于橡皮筋做的功；故A 正确；
B.实验中每根橡皮筋做功均是一样的，所以所用橡皮筋必须相同，且伸长的长度也相同；故B 正确；
C.每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W ，两根则为2W ，…，即通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值；故C 正确.
D.由于小车在橡皮筋的作用下而运动，橡皮筋对小车做的功与使小车能获得的最大速度有关，故只需测出最大速度即可，不需要测量平均速度；故D 错误.
故填ABC.
14． (本题9分)用如图所示实验装置验证机械能守恒定律．
通过电磁铁控制的小铁球从A 点自由下落，下落过程中经过光电门B 时，毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t ，测出AB 之间的距离h ．
（1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪个物理量______．
A ．A 点与地面间的距离H
B ．小铁球的质量m
C ．小铁球从A 到B 的下落时间t AB
D ．小铁球的直径d
（2）小铁球通过光电门时的瞬时速度v=______，若下落过程中机械能守恒，则2
1t 与h 的关系式为：2
1t =____________． 【答案】D
d t 22gh d 【解析】
【分析】
【详解】
（1）A 、根据实验原理可知，需要测量的是A 点到光电门的距离，故A 错误；
B 、根据机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测量质量，故B 错误；
C 、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C 错误；
D 、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故D 正确．
故选D ．
（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故d v t =，根据机械能守恒的表达式有：212mgh mv =，约去质量m ，即：2212gh t d
=． 【点睛】
根据实验原理即可知道需要测量的数据；利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，由此可以求出小铁球通过光电门时的瞬时速度，根据机械能守恒的表达式可以求出所要求的关系式．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，光滑水平面AB 与竖直面内粗糙半圆形轨道在B 点平滑相接，半圆形轨道半径为R ，一质量为m 的物块(可视为质点)将弹簧压缩至A 点后由静止释放，获得向右速度后脱离弹簧，经过B 点进入半圆形轨道后瞬间对轨道的压力大小为其重力的8倍，之后沿圆周运动，到达C 点时对轨道的压力恰好为0.求：
(1)释放物块时弹簧的弹性势能；
(2)物块从B 点运动到C 点过程中克服摩擦力做的功；
(3)物块离开C 点后落回水平面时，重力的瞬时功率大小.
【答案】（1）3.5mgR （2）mgR （3）gR
【解析】
【详解】
（1）物体在B 点时，由牛顿第二定律：
F N -mg=m 218
B v 解得：27B v mgR =
弹簧的弹性势能为：
E p =212
B mv =3.5mgR （2）物块在
C 点时，由牛顿第二定律：
mg=m 2C v R ，则2C v gR = 物块从B 到C 过程中，由动能定理：
-2mgR-W f =221122
C B mv mv - 解得物体克服摩擦力做功W f =mgR
（3）物块从C 点飞出后做平抛运动，竖直方向有：2y v =2g×2R
所以重力的功率为P G =mgv y =2mg gR .
16．如图所示，在光滑水平面上，一质量为m 的物体，初速度为v 1，在与运动方向相同的恒力F 的作用下经过一段位移x 后，速度增加到v 2。

请依据匀变速直线运动的规律和牛顿第二定律推导动能定理。

【答案】设物体运动过程中加速度为a ，力F 做的功为W ，由F ＝ma ；v 22﹣v 12＝2ax ；W ＝Fx ，可得
22212
v v W m -=，即22211122W mv mv =- 【解析】
【详解】
设物体运动过程中加速度为a ，力F 做的功为W ，
由F ＝ma ；
v 22﹣v 12＝2ax ；
W ＝Fx ，
可得22212
v v W m -= 即22211122
W mv mv =- 17．如图所示，质量为m 、电荷量为q 的粒子以初速度v 0垂直于电场方向射入两极板间，两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场，已知板长为l ，板间电压为U ，板间距为d ，粒子能够射出电场，不计粒子的重力．因为粒子在电场中只受到竖直向下的恒定的电场力作用，所以粒子在水平方向做匀速直线运动，在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，其合运动类似于平抛运动．求：
(1)粒子在电场中的加速度大小；
(2)粒子通过电场的时间；
(3)粒子射出电场时竖直方向的速度；
(4)粒子射出电场时合速度与初速度方向的夹角的正切值；
(5)粒子射出电场时沿电场方向偏移的距离．
【答案】(1)
qU
a
md
=（
(2)
l
t
v
=(3)
y
qUl
v
mdv
=(4)
2
tan
qUl
mdv
θ=(5)
2
2
2
qUl
y
mdv
=
【解析】
【详解】
(1)电场强度
U
E
d
=，粒子受电场力大小为F qE
=，根据牛顿第二定律F ma
=
解得：
qU
a
md
=
(2)粒子的轨迹如图所示
粒子在水平方向做匀速直线运动，所用时间为
l
t
v
=
(3)粒子在竖直方向做初速度零的匀加速直线运动，则有
y
v at
=
解得：
y
qUl
v
mdv
=
(4)将合速度分解为水平方向和竖直方向，由几何关系有
tan y
v
v
θ=
解得：
2
tan
qUl
mdv
θ=
(5)粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，由位移公式有2
1
2
y at
=
解得：
220
2qUl y mdv。