2019-2020学年河北省衡水市物理高一(下)期末质量跟踪监视模拟试题含解析

2019-2020学年河北省衡水市物理高一(下)期末质量跟踪监视模拟试题
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)已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，若不考虑地球自转的影响，则可以求出地球的质量为（）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】
【详解】
设地球质量为M，地球上的物体质量为m，重力等于万有引力，即为：G=mg，则地球质量为：M=；故B正确，ACD错误。

故选B。

【点睛】
此题只需要应用万有引力定律进行计算，万有引力等于重力，由万有引力公式即可求出地球质量．
2．关于经典力学，下列说法错误的是
A．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定
B．经典力学可看作相对论、量子力学在一定条件下的特殊情形
C．经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用
D．经典力学对高速运动的微观粒子不适用
【答案】A
【解析】
【详解】
相对论、量子力学的提出，没有否定经典力学，只是对力学的完善；经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学。

A．描述与分析不符，故A符合题意
B．描述与分析相符，故B不符题意
C．描述与分析相符，故C不符题意
D．描述与分析相符，故D不符题意
3．(本题9分)在水平面上一轻质弹簧竖直放置，在它正上方一物体自由落下，如图所示，在物体压缩弹簧速度减为零的过程中（）
A．物体的动能不断减小
B．物体所受的合力减小为零
C．弹簧的弹性势能不断增大
D．物体的机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】
在物体压缩弹簧速度减为零的过程中，弹力先小于重力后大于重力，则物体的速度先增大后减小，因此动能先增大后减小，故A错误；当重力等于弹力时，合力为零，加速度等于零，此时速度最大，当速度减为零时，弹力大于重力，合外力不为零，且方向向上，故B错误；在物体压缩弹簧速度减为零的过程中，弹簧的压缩量不断增大，因此弹性势能不断增加，故C正确；对于物体和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统机械能守恒，但物体由于弹簧的弹力对物体做负功，则物体的机械能不守恒，选项D错误；故选C.
【点睛】
解决本题的关键就是物体的运动过程的分析，分析清楚物体在每个过程的运动情况即可解决问题．要注意本题中系统的机械能是守恒，但物体的机械能不守恒．
4．(本题9分)一辆汽车在水平公路上行驶，沿曲线由M向N减速转弯。

分析汽车在转弯时所受的合力F 的方向，正确的是
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】试题分析：汽车在水平的公路上转弯，所做的运动为曲线运动，故在半径方向上合力不为零且是指向圆心的；又是做减速运动，故在切线上合力不为零且与瞬时速度的方向相反，分析这两个力的合力，即可看出那个图象时对的．
汽车从M点运动到N，曲线运动，必有些力提供向心力，向心力是指向圆心的；汽车同时减速，所以沿
切向方向有与速度相反的合力；向心力和切线合力与速度的方向的夹角要大于90°，B 正确． 5．如图是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a 、b 两点磁场的描述，正确的是（ ）
A ．a 点的磁场方向为图中
B a 指向 B ．b 点的磁场方向为图中B b 指向
C ．a 点的磁感应强度大于b 点的磁感应强度
D ．a 点的磁感应强度小于b 点的磁感应强度 【答案】C
【解析】试题分析：磁场方向沿磁感线的切线方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，结合磁感线的特点分析判断．
解：A 、磁感线上某点的切线方向表示磁场的方向，图中a 、b 两点的磁场方向均是错误的，故A 、B 错误． C 、磁感线疏密表示磁场的强弱，a 点磁感线比较密，则a 点磁感应强度大于b 点的磁感应强度，故C 正确，D 错误． 故选：C ．
【点评】解决本题的关键知道磁感线的特点，知道磁感线上某点的切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示强弱．
6． (本题9分)一小球以5m/s 初速度水平抛出，下落高度为20m 时，水平位移大小为（忽略空气阻力，重力加速度取g=10m/s 2）： A ．5m B ．10m
C ．20m
D ．25m
【答案】B 【解析】 【详解】
根据平抛运动的竖直方向为自由落体运动，有2
12h gt =
，可得平抛时间为22s h t g
==；平抛的水平分运动为匀速直线运动，可得010m x v t ==；故A ，C ，D 错误，B 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．如图所示，一个可视为质点的小球，从6m H =高度处由静止开始通过光滑弧形轨道AB ，进入半径为
2m r =的竖直圆环轨道，圆环轨道部分的动摩擦因数处处相等，当到达环顶C 时，刚好对轨道无压力；
沿CB 滑下后进入光滑轨道BD ，且到达高度为h 的D 点时速度为零，则h 的值可能为（ ）
A ．3.9m
B ．4.2m
C ．4.6m
D ．5.5m
【答案】BC 【解析】 【详解】
小球到达环顶C 时，刚好对轨道压力为零，在C 点，由重力充当向心力，则根据牛顿第二定律得
2
v mg m r
=
可得
v gr =
从开始小球从H=6m 高处，由静止开始通过光滑弧形轨道ab ，因此在小球上升到顶点时，根据动能定理得：
2f 1
(2)02
mg H r W mv --=-
从C 点继续沿粗糙圆周轨道下降后上升到D 点速度为零，由动能定理
2f 1
(2)02
mg h r W mv '---=-
因小球沿轨道下滑由于机械能有损失，所以下滑速度比上升速度小，因此对轨道压力变小，所受摩擦力变小，所以下滑时，有
f f 0W W '<<
联立各式解得
4m 5m h <<
故符合高度h 范围的只有4.2m 和4.6m ，故BC 正确，AD 错误。

故选BC 。

8．在高为H 的桌面上以速度v 水平抛出质量为m 的物体，当物体落到距地面高为h 处，如图所示，不计空气阻力，若以地面作为重力势能的零参考平面，正确的说法是（ ）
A ．物体在A 点的机械能为212
mgh mv +
B ．物体在A 点的机械能为2
12
mgH mv +
C ．物体在A 点的动能为212
mgh mv +
D ．物体在A 点的动能为21()2
mg H h mv -+ 【答案】BD 【解析】 【详解】
AB ．在刚抛出时，物体的动能为
212mv ，重力势能为mgH ，机械能为21
2
E mv mgH =+，根据机械能守恒可知：物体在A 点的机械能等于物体在刚抛出时的机械能，故A 错误，B 正确； CD ．根据机械能守恒得：2
kA 12
mv mgH mgh E +=+，则2
kA 1()2
E mg H h mv =-+
，故C 错误，D 正确。

9． (本题9分)一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如图所示．设该物体在0t 和02t 时刻相对于出发点的位移分别是1x 和2x ，速度分别是1v 和2v ，合外力从开始至o t 时刻做的功是1W ，从0t 至02t 时刻做的功是2W ,则
A ．215x x =，213v v =
B ．1221,95x x v v ==
C ．2121,58x x W W ==
D ．2121,39v v W W ==
【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
根据F-t 图像面积意义和动量定理有m 1v =F 0t 0，m 2v = F 0t 0+2F 0t 0，则213v v =；应用位移公式可知1x ＝
1
2
v 0t 、2x ＝122v v +0t ＋12v 0t ，则215x x =，B 错、A 对；在第一个o t 内对物体应用动能定理有1W ＝2
12
mv 、在第二个o t 内对物体应用动能定理有2W ＝22
2122
mv mv -
，则218W W =，D 错、C 对 10．如图为两个高度相同、倾角不同的光滑斜面．让质量相同的两个物体分别沿两个斜面由静止从顶端运动到底端．在此过程中，两个物体的（ ）
A ．重力的冲量相同
B ．重力的平均功率相同
C ．合力所做的功相同
D ．合力的冲量大小相同 【答案】CD 【解析】 【详解】
对于任意一个倾角为θ的斜面，设物体运动的时间为t ，则：
21
sin sin 2
h g t θθ=⋅ 得：
12sin h t g
θ=
由图知h 相同，而θ不同，则物体运动的时间不同.
A.重力的冲量为I=mgt ，由于时间t 不同，所以重力的冲量不同；故A 项不合题意.
B.两斜面重力做功都为W G =mgh ，由平均功率公式G
W P t
=知，因时间不同可知重力的平均功率不同；故B 项不合题意.
C.物体下滑过程中，只有重力做功，而重力做功相同，所以合力所做的功相同；故C 项符合题意.
D. 两物体下滑由动能定理：
21
02
mgh mv =-
可得物块到底端的速度2v gh 速度大小相等；根据动量定理得知合力的冲量等于物体动量的变化量，而初动量为零，则合力的冲量等于物体滑到斜面底端时的动量，即
0I mv =-合；
由图知，斜面的倾角不同，物体滑到斜面底端时速度方向不同，动量方向则不同，所以动量变化量不同，故合力的冲量大小相同，而合力的冲量方向不同；故D 项符合题意.
11． (本题9分)2018年5月21日5点28分，在我国西昌卫星发射中心，长征四号丙运载火箭将嫦娥四号中继星“鹊桥”卫星，送入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道．已知地球同步卫星
的轨道半径为4.2万公里，忽略稀薄空气阻力的影响，则“鹊桥”卫星在地月转移轨道上运行时，下列判断正确的是
A．运动周期大于10天
B．运动周期小于10天
C．近地点的速度比远地点的大
D．近地点的机械能比远地点的大
【答案】AC
【解析】
根据开普勒第三定律可知：
32 32
=
r T r T 卫卫
同同
，则33
3
400.02
2
==()110.5
4.2
r
T T
r
+
⨯≈
卫
卫同
同
天天，选项A正确，B 错误；根据开普勒第二定律可知，近地点的速度比远地点的大，选项C 正确；因只有月球的引力做功，卫星的机械能守恒，则近地点的机械能与远地点的机械能相等，选项D 错误；故选AC.
12．(本题9分)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t 图象如图所示。

已知汽车的质量为m = kg，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则（）
A．汽车在前5 s内的牵引力为N
B．汽车在前5 s内的牵引力为N
C．汽车的额定功率为100 kw
D．汽车的最大速度为60 m/s
【答案】BC
【解析】
【详解】
AB.汽车受到的阻力为，前5s内，由图知，由牛顿第二定律可知，求得汽车的牵引力为，故选项B正确，A错误；
C.末功率达到额定功率，汽车的额定功率为，故选项C正确；
D.当牵引力等于阻力时，汽车达最大速度，则最大速度，故选项D错误。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13． (本题9分)某同学用图(a)所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，图(b)是用6V 、50Hz 的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，O 点为重锤下落的起点，选取的计数点A 、B 、C 、D 到0点的距离在图中已标出，重力加速度g 取9.8m/s²，若重锤的质量为1kg(计算结果保留两位有效数字)，
(1)打点计时器打出B 点时，重锤下落的速度E v =________m/s ， 重锤的动能kB E =________J ． (2)从起点O 到打下B 点过程中，重锤的重力势能的减小量为_________J ．
(3)根据(1)、(2)计算，在误差允许范围内，从起点O 到打下B 点过程中，你得到的结论是
____________________．(4)图(c)是根据某次实验数据绘出的2
2
v h -图象，图线不过坐标原点的原因是
__________________．
【答案】1.2m/s 0.70(0.68-0.72均可) 0.73 机械能守恒 开始打点时重锤由一定的速度 【解析】
(1)每两个点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为T=0.04s ，利用匀变速直线运动的推论得0.12540.0320 1.2/20.042AC B x v m s T -=
==⨯，2
10.702
kB B E mv J == (2)重力势能减小量：19.80.07400.73Ep mgh J J ∆==⨯⨯=
(3)在误差范围内，由于重力势能减小量等于动能的增加量，重物下落的机械能守恒； (4)由机械能守恒可知22011
22
mgh mv mv =
-，图线不过坐标原点的原因是开始打点时重锤由一定的速度． 14．某小组同学为了验证动量守恒定律，在实验室找到了如图所示的实验装置．测得大小相同的a 、b 小球的质量分别为m a 、m b ，实验得到M 、P 、N 三个落点．图中P 点为单独释放a 球的平均落点．
（1）本实验必须满足的条件是________． A ．两小球的质量满足m a ＝m b B ．斜槽轨道必须是光滑的 C ．斜槽轨道末端的切线水平
D．入射小球a每次都从斜槽上的不同位置无初速度释放
（2）a、b小球碰撞后，b球的平均落点是图中的_______．（填M或N）
（3）为了验证动量守恒定律，需要测量OM间的距离1x，还需要测量的物理量有______________、
______________（用相应的文字和字母表示）．
（4）如果碰撞过程动量守恒，两小球间满足的关系式是______________________（用测量物理量的字母表示）．
【答案】C N OP的距离x2，ON的距离x3m a x2＝m a x1＋m b x3
【解析】
【详解】
(1)A．验证碰撞中的动量守恒实验，为防止入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故A错误．B．“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动即可，实验时要保证斜槽轨道末端的切线是水平的，对斜槽是否光滑没有要求，故B错误；C．要保证碰撞后都做平抛运动，两球要发生正碰，碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心应在同一水平高度，两球心的连线应与轨道末端的切线平行，因此两球半径也应该相同，故C正确．
D．要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故D错误．
(2)小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，b球在前，a球在后，两球都做平抛运动，由图示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为P点，碰撞后a、b的落点点分别为M、N点. (3)小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t相等；碰撞过程动量守恒，则m a v0=m a v A+m b v B，两边同时乘以时间t得：m a v0t=m a v A t+m b v B t，则m a OP=m a OM+m b ON，故验证动量守恒需要测量的物理量还有OP的距离x2，ON的距离x3.
(4)代入测量数据可得，验证动量守恒的表达式为m a x2＝m a x1＋m b x3.
【点睛】
实验注意事项：
①前提条件保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．
②利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1＞m2，防止碰后m1被反弹．
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，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A 从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于滑道的末端O点．已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数均为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：
（1）物块速度滑到O 点时的速度大小；
（2）弹簧为最大压缩量d 时的弹性势能 （设弹簧处于原长时弹性势能为零） （3）若物块A 能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？
【答案】（1（2）mgh mgd μ-；（3）2h d μ- 【解析】 【分析】
根据题意，明确各段的运动状态，清楚各力的做功情况，再根据功能关系和能量守恒定律分析具体问题． 【详解】
（1）从顶端到O 点的过程中，由机械能守恒定律得：
2
12
mgh mv =
解得：
v （2）在水平滑道上物块A 克服摩擦力所做的功为： W mgd μ=
由能量守恒定律得： 2
12
P mv E mgd μ=+ 联立上式解得： P E mgh mgd μ=-
（3）物块A 被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为； W mgd μ=
由能量守恒定律得 ： P mgh E mgd μ'=-
解得物块A 能够上升的最大高度为： 2h h d μ'=-
【点睛】
考察功能关系和能量守恒定律的运用．
16． (本题9分)如图所示，一物体质量为m=2 kg ，在倾角为θ=37°的斜面上的A 点以初速度v 0=3 m/s 下滑，A 点距弹簧上端B 的距离为AB=4 m ．当物体到达B 后将弹簧压缩到C 点，最大压缩量BC=0.2 m ，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D 点，D 点距A 点AD=3 m ，挡板及弹簧质量不计，g 取10 m/s 2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ
(2)物体第一次到达B 点时的速度大小
(3)弹簧的最大弹性势能
【答案】 (1)0.52；(2)m 4.87s ；(3)24.4J 【解析】
【分析】
【详解】
(1)物体由A 运动到D 过程中运用动能定理得：
20102
G f W W mv +=- 重力做功为：sin 3736J G AD W mgl ︒==
摩擦力做功为：cos37f W mg l μ︒
=-⋅
其中 5.4m l AB BC CD =++=
解得：0.52μ=；
(2)物体由A 运动到B 过程中运用动能定理得： 22011sin 37cos3722
AB AB B mgl mg l mv mv μ︒︒-=
- 代入数据解得：m 4.87s B v =； (3)弹簧压缩到C 点时，对应的弹性势能最大，由A 到C 的过程根据能量守恒定律得：
2P 01cos37sin 372
m AC AC E mg l mv mgl μ︒︒+⋅=+ 代入数据解得：E pm =24.4 J ．
17． (本题9分)如图，一质量m=2kg 的物体静止在光滑水平面上，在方向为水平向右、大小为8N 的恒力F 的作用下开始运动，求物体经过3s ：
（1）力F 对物体所做的功；
（2）力F 对物体所做功的平均功率；
（3）在3s 末力F 对物体做功的瞬时功率．
【答案】（1）144J（2）48W（3）96W
【解析】
【详解】
（1）物体的加速度
则位移
根据功的公式得：
（2）由功率公式得：
（3）3s末的速度
由瞬时功率
得：
故本题答案是：（1）144J（2）48W（3）96W。