2019-2020学年辽宁省锦州市高一下学期期末考试物理试题 解析版

辽宁省锦州市2019-2020学年高一下学期期末考试物理试题解析版
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分，其中1~8题为单项选择题，9~12题为多项选择题，多项选择题选对但不全的得2分，有选错的得0分。

）
1. 关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（）
A. 开普勒发现了行星运动的规律
B. 卡文迪许发现只有天体之间才存在万有引力
C. 哥白尼发现了行星沿椭圆轨道运行的规律
D. 牛顿发现了万有引力定律，并计算出太阳与地球之间的引力大小【答案】A
【解析】
【详解】A．发现行星运动规律的天文学家是开普勒，故A正确；
B．牛顿发现所有的物体之间都有万有引力，故B错误；
C．开普勒发现了行星沿椭圆轨道运行的规律，故C错误；
D．牛顿发现了万有引力定律，由于不知道万有引力常量G的大小，没有计算出太阳与地球之间的引力大小，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，A、B为某小区门口自动升降杆上的两点，A在杆的顶端，B在杆的中点处．杆从水平位置匀速转至竖直位置的过程中，A、B两点（）
A. 角速度大小之比2:1
B. 周期大小之比1:2
C. 向心加速度大小之比4:1
D 线速度大小之比2:1
【答案】D
【解析】
【详解】A．因为A、B两点是同轴转动，所以A、B两点的角速度相同，选项A错误；
B ．A 、B 两点的角速度相同，根据2T
π
ω=
可得A 、B 两点的周期相同，选项B 错误； C ．A 、B 两点的角速度相同，由2a r ω=可知加速度之比等于半径之比，故A 、B 两点向心加速度大小之比2：1，选项C 错误；
D ．A 、B 两点的角速度相同，由v r ω=可知其线速度之比等于半径之比，故A 、B 两点线速度大小之比为2：1，选项D 正确。

故选D 。

3. 中国北斗卫星导航系统（BDS ）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS ）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS ）之后第三个成熟的卫星导航系统。

北斗系统按三步走发展策略，先后建成北斗一号、北斗二号、北斗三号系统，走出了一条有中国特色的卫星导航系统建设道路。

如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图。

已知a 、
b 、
c 三颗卫星均作匀速圆周运动。

a 是地球同步卫星，则（ ）
A. 卫星a 的线速度等于c 的线速度
B. 卫星a 的线速度小于c 的线速度
C. 卫星a 的运行速度等于第一宇宙速度
D. 卫星b 的周期大于24h 【答案】B 【解析】
【详解】AB ．由万有引力提供向心力
22Mm
G
m r r
ω= 解得
3
GM
r ω=
则半径大的角速度小，卫星a 的线速度小于c 的线速度，则A 错误，B 正确；
C ．第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，其值最大，所有卫星的运行速度都小于或等于它。

则C 错误；
D ．b 与a 的轨道半径相同，故b 与a 的周期相同，为24h ，则D 错误。

故选B 。

4. 火星的质量和半径分别约为地球的116和1
2
，地球表面的重力加速度为g ，则火星表面的重力加速度约为（ ） A. 0.2g
B. 0.4g
C. 0.25g
D. 0.5g
【答案】C 【解析】
【详解】根据星球表面的万有引力等于重力得
2Mm
G
mg R = 解得
2
=
GM
g R 火星的
质量和半径分别约为地球的
116和1
2
，所以火星表面的重力加速度 21
160.2512
g g g '==（）
选项C 正确，ABD 错误。

故选C 。

5. 如图，真空中A 、B 相距 2.0m L =，将电荷量为6
2.010C A q -=+⨯的点电荷固定在A 点，将电荷量为6
2.010C B q -=-⨯的点电荷固定在B 点，已知静电力常量922910N m /c k =⨯⋅，则：（ ）
A. A q 受到的库仑力大小3910N -⨯；方向由A 指向B
B. A q 受到的库仑力大小3910N -⨯；方向由B 指向A
C. AB 连线中点C 处的电场强度方向由C 指向A
D. AB 连线中点C 处的电场强度为23.610V/m ⨯ 【答案】A 【解析】
【详解】AB ．A q 受到的库仑力大小
32910A B
BA q q F k
N r
-==⨯ 同种电荷相互吸引，故A q 受到的库仑力由A 指向B ；故A 正确，B 错误； CD ．C 处的电场强度大小
422
3.610V/m (0.5)(0.5)
A B
C AC BC q q E E E k
k L L =+=+=⨯ 方向由C 指向B 。

故CD 错误。

故选A 。

6. 媒体报道了一起离奇交通事故：家住公路转弯处外侧的李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案。

经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示，交警根据图示作出的以下判断，你认为正确的是（ ）
A. 公路在设计上一定是内侧高外侧低
B. 公路在设计上一定是外侧高内侧低
C. 拐弯时汽车一定受到了离心力
D. 拐弯时汽车一定做了离心运动 【答案】D 【解析】
【详解】AB ．汽车在水平路面上拐弯时，靠静摩擦力提供向心力，现在易发生侧翻可能是路面设计不合理，公路的设计上可能内侧高外侧低，重力沿斜面方向的分力背离圆心，导致合
力不够提供向心力而致。

公路的设计上也可能内侧低外侧高，但汽车车速过快，重力和摩擦力不足以提供向心力，故AB 错误；
CD ．汽车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动，并不是受到离心力的作用，故C 错误，D 正确。

故选D 。

7. 如图所示，在半径为R 的半圆形碗的光滑内表面上，一质量为m 的小球以角速度ω在水平面内作匀速圆周运动，该平面离碗底的距离h 为（ ）
A.
2
2
g
R
ω
+
B.
2
g
ω
C.
2
2
g
R ω
-
D. 2
g
R ω
-
【答案】D 【解析】
【详解】设小球与圆心O 的连线与竖直方向的夹角为θ，如图
则小球做圆周运动的半径为
sin r R θ=
小球受重力和支持力的合力提供向心力，由几何关系有
2sin tan F m R mg mg
ωθ
θ==向
解得
2
cos g
R θω=
所以
2
cos g
h R R R θω=-=-
选项D 正确，ABC 错误。

故选D 。

8. 如图所示，为某一电场的电场线，M 、N 、P 为电场线上的三个点，M 、N 是同一电场线上的两点，以下说法正确的是（ ）
A. M 、N 、P 三点中，M 的场强最大
B. P 的电势可能高于M 的电势
C. 负电荷在M 点的电势能小于在N 点的电势能
D. 正电荷从M 自由释放，它将沿电场线运动到N 点 【答案】C 【解析】
【详解】A ．电场线的疏密反应了场的强弱，N 点处电场线最密，所以N 点场强最大，故A 错误；
B ．顺着电场线的方向，电势降低，则M 点电势高于P 点电势，故B 错误；
C ．顺着电场线的方向，电势降低，则
M P N ϕϕϕ>>
且负电荷在电势低处电势能大，则负电荷在M 点的电势能小于在N 点的电势能，故C 正确； D ．在M 点静止释放，正电荷在电场力的作用下运动，但是运动轨迹并不是电场线，故D 错误。

故选C 。

9. 如图为修建高层建筑常用的塔式起重机，在起重机将质量3
510kg m =⨯的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度20.2m/s a =，当起重机输出功率达
到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做速度 1.02m/s m v =的匀速运动，取210m/s g =，
不计额外功。

则（ ）
A. 起重机允许输出的最大功率为45.110W ⨯
B. 重物做匀加速运动所经历的时间5s
C. 重物做匀加速运动所经历的时间4s
D. 起重机在第2秒末的输出功率110W ⨯ 【答案】AB 【解析】
【详解】A ．设起重机允许输出的最大功率为m P ，重物达到最大速度时，此时物体做匀速直线运动，拉力F 等于重力。

根据
m m P Fv ＝，F mg =
可得起重机的最大输出功率为
4m m 5.110W P mgv ==⨯
A 正确；
BC ．匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F ，速度为m v 匀，匀加速运动经历时间为1t ，根据
1F mg ma -=，m 1m P F v 匀＝，1m v at 匀＝
可解得15s t =，B 正确，C 错误；
D ．t =2s 时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v 2，输出功率为P ，则：
v 2=at ，P =Fv 2
联立代入数据得P =2.04×104W ，D 错误。

故选AB 。

10. 如图所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力F 竖直向上拉起一个漂在水面
上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气和水的浮力，则在此过程中，以下说法正确的有（ ）
A. 力F 所做功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增量
B. 木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量
C. 力F 和阻力的合力所做的功等于木箱动能的增加量
D. 力F 和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增加量 【答案】BD 【解析】
【详解】B ．木箱克服重力做的功等于重力势能的增加量，选项B 正确； AC ．木箱上升时受到重力、拉力F 和阻力作用，根据动能定理有
212
F G W W W mv --=
阻 则
2
12
F G W W mv W -=
+阻 选项AC 错误；
D ．除重力外其余力做的功等于机械能的增加量，除重力外，物体只受拉力F 和阻力，选项D 正确。

故选BD 。

11. 如图所示，长为L 、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为q +、质量为m 的小球以初速度0v 从竖直斜面底端A 点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端B 点时，速度仍为0v ，则（ ）
A. 小球从A 到B 电场力做正功
B. A 、B 两点间的电压一定等于
sin mgL q
θ
C. 若该电场是由放置在C 点的点电荷Q 产生，则θ为45︒
D. 若电场是匀强电场，则该电场的电场强度最小值一定为sin mg q
θ
【答案】ABD 【解析】
【详解】A ．小球从A 运动到B 的过程中，重力势能增加，动能不变，由能量守恒可知，小球的电势能减小，则电场力做正功，故A 正确； B ．根据动能定理得
sin 0AB mgL qU θ-+=
解得
sin AB mgL U q
θ
=
故B 正确；
C ．若该电场是由放置在C 点的点电荷Q 产生且θ为45︒，A 、B 两点的电势相等，小球从A 运动到B 电势能不变，由于小球重力势能增大，则小球的总能量增大与能量守恒定律矛盾，故C 错误；
D ．若电场是匀强电场，电场力恒定，到达B 点时小球速度仍为v 0，故小球做匀速直线运动，电场力与重力、支持力的合力为零，小球的重力沿斜面向下的分力为mg sin θ一定，则当电场力沿斜面向上，大小为
F =mg sin θ
时电场力最小，场强最小，又电场力F =Eq ，则该电场的场强的最小值一定是sin mg q
θ
，故D
正确。

故选ABD 。

12. 如图甲所示为古代战争中攻城拔寨的大型抛石机。

将其工作原理简化为图乙所示，轻质杆AB 可绕转轴O 在竖直面内转动。

其中长臂AO 长8m ，短臂BO 长2m 。

B 处固定一重物，
A 处的口袋中放入一个质量为10kg 的石块，重物与石块均看成质点。

发射之前用外力使石块
静止在地面上，此时AO 与水平面的夹角37α=︒，去掉外力后，当轻杆转到竖直位置时石块被水平抛出，落在与O 点的水平距离为48m 的地面上，不计一切阻力，sin370.6︒=，g 取
210m/s 。

则（ ）
A. 石块水平抛出时的初速度为30m/s
B. 石块在运动过程中重力的功率一直增大
C. 从地面到最高点的过程中，长臂对石块做的功为5780J
D. 重物的质量约为1492Kg 【答案】ACD 【解析】
【详解】A ．石块离开最高点后做平抛运动由平抛运动的规律
2
AO AO 1sin 2
L L gt α+=
x vt =
可得石块水平抛出时的初速度为30m/s ，A 正确；
B ．石块刚开始运动时，重力的功率为0，最高点时，重力和速度方向垂直，重力的功率也为0，所以重力的功率不可能一直增大，B 错误；
C ．从地面到最高点的过程中，长臂对石块做的功为
()2AO 11sin 5780J 2
W mgL mv α=++= C 正确；
D ．重物和石块的角速度相等，由v r ω=，所以石块到达最高点时，重物的速度为v 1=7.5m/s ，重物和石块系统机械能守恒，选地面为零势能面，可得
()()22AB AO AO 1AO BO 11sin sin sin 22
MgL mg L L mv Mv Mg L L ααα=++++- 解得M ≈1492Kg，D 正确。

故选ACD 。

第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题（本题包括5小题，共52分）
13. 某兴趣小组用如图甲所示的装置与传感器结合，探究向心力大小的影响因素实验时用手拨动旋臂产生圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器上，测量角速度和向心力。

(1)该实验采取的实验方法为：_______；
(2)电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度d 、挡光杆通过光电门的时间t ∆、挡光杆做圆周运动的半径r ，自动计算出砝码做圆周运动的角速度，则计算其角速度的表达式为_______；
(3)图乙中取①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线，由图可知，曲线②对应的砝码质量_______（选填“大于”或“小于”）曲线①对应的砝码质量。

【答案】 (1). 控制变量法 (2).
d t r
∆⋅ (3). 大于 【解析】
【详解】(1)[1]由向心力公式2
=v F m r 可知，探究向心力大小的影响因素实验时采取的实验方法为控制变量法；
(2)[2]物体转动的线速度
d v t
=
∆ 根据
v r
ω= 得
d r t
ω=⋅∆ (3)[3]图中抛物线说明，向心力F 和ω2成正比；若保持角速度和半径都不变，则质点做圆周运动的向心加速度不变，由牛顿第二定律F =ma 可知，质量大的物体需要的向心力大，所以曲线②对应的砝码质量大于曲线①对应的砝码质量。

14. 《验证机械能守恒定律》实验装置如图甲所示，某实验小组正确完成了一系列实验操作后，得到了一条图乙所示的打点纸带，选取纸带上某个清晰的点标为O ，然后每两个打点取一个计数点，分别标为1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出计数点1、2、3、4、5、6与O 点的距离1h 、2h 、3h 、4h 、5h 、6h 。

(1)已知打点计时器的打点周期为T ，可求出各个计数点时刻对应的速度1v 、2v 、3v 、4v 、5v 、6v ，其中3v 的计算式为3v =______。

(2)若重锤的质量是m ，取打点O 时刻重锤位置为重力势能的零势能点，分别算出各个计数点
时刻对应重锤的势能pi E 和动能kj E ，计数点3时刻对应重锤的势能p3E =______；接着在
E h -坐标系中描点作出如图丙所示的k E h -和p E h -变化图线；
求得k E h -图线斜率是1k ，p E h -图线斜率是2k ，则1k 、2k 关系为_______时机械能守恒。

(3)关于上述实验，下列说法正确的是______；
A ．实验中必须选用体积大一些的重锤
B ．为了减小纸带阻力和空气阻力的影响，重锤质量应该适当大些
C ．若实验纸带上打出点被拉长为短线，应适当调高电源电压
D ．图丙k
E h -图线中，计数点1对应的描点偏差较大，可能是长度测量误差相对较大引起的
(4)关于该实验操作你还能提出哪些注意事项（答对1条即可）_______。

【答案】 (1). 424h h T
- (2). 3mgh - (3). 12k k =- (4). BD (5). 重物要靠近打点计时器处释放或者打点计时器两个限位孔在同一竖直线上
【解析】
【详解】(1)[1]从图中可以看出《验证机械能守恒定律》实验装置采用的是重物的下落运动，可以认为是匀变速运动，求某点的速度利用中间时刻的速度与某段时间内的平均速度相同。

故有
4234h h v T
-= (2)[2][3]打计数点3时刻在打计数点O 时刻的下方，所以
p33E mgh =-
重物下落机械能守恒，减少的重力势能等于增加的动能，所以12k k =-。

(3)[4]AB ．为了减小纸带阻力和空气阻力的影响，重锤质量应该适当大些，体积小一些，这样可以减少误差，故A 错误，B 正确；
C ．若实验纸带上打出点被拉长为短线，应适当调低电源电压，C 错误；
D ．计数点1对应的描点偏差较大,可能是长度测量误差相对较大引起的，D 正确。

故选BD 。

(4)[5]建议：重锤应从靠近打点计时器处释放；或调节打点计时器限位孔在同一竖直线上，减少纸带与打点计时器间的摩擦；或重锤质量适当大些。

15. 一个质量为150kg 的雪橇，受到与水平方向成37︒斜向上方的拉力F ，大小为500N ，由静止开始在水平地面加速移动4m 的过程中，地面对雪橇的阻力为100N ，cos370.8︒=，求：
(1)力F 所做的功？
(2)物体移动4m 的过程中力F 的平均功率？
【答案】(1)1600J ；(2)800W
【解析】
【详解】(1)由题意知
cos37W Fx ︒=
解得
1600J W =
(2)对物体进行受力分析，由牛顿第二定律和匀变速直线运动公式可知
cos37F f ma ︒-=
212x at =
解得 2s t =
根据平均功率公式W P t
=解得 800W P =
16. 图示装置由水平弹簧发射器及两个轨道组成：轨道Ⅰ是光滑轨道AB ，AB 高度差h 1＝0.20m ；轨道Ⅱ由AE 和螺旋圆形EFG 两段光滑轨道和粗糙轨道GB 平滑连接而成，且A 与F 等高．轨道最低点与AF 所在直线的高度差h 2＝0.40 m ．当弹簧压缩量为d 时，恰能使质量m ＝0.05 kg 的滑块沿轨道Ⅰ上升到B 点，当弹簧压缩量为2d 时，恰能使滑块沿轨道Ⅱ上升到B 点，滑块两次到达B 点处均被装置锁定不再运动．已知弹簧弹性势能E p 与弹簧压缩量x 的平方成正比，弹簧始终处于弹性限度范围内，不考虑滑块与发射器之间的摩擦，重力加速度g 取10m/s 2.
(1)当弹簧压缩量为d 时，求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小；
(2)求滑块经过最高点F 处时对轨道的压力大小；
(3)求滑块通过GB 段过程中克服摩擦力所做的功．
【答案】(1)2m/s v = ； (2) 3.5N N F '=；（3）=0.3J W 克。

【解析】
【详解】（1）根据 E p1＝mgh 1，解得
E p1＝0.1 J
又E p1＝12
mv 2，解得 v ＝2 m/s
（2） 根据题意，弹簧压缩量为2d 时，弹簧弹性势能为E p2＝0.4 J ，又E p2＝
12
mv ′2 ，解得 v ′＝4 m/s
根据牛顿第二定律可得：
mg ＋F N ＝m '2
v R
解得
F N ＝3.5 N
根据牛顿第三定律可知，滑块处对轨道的压力大小为3.5 N.
（3） 由E p2＝mgh 1＋W 克 解得
W 克＝0.3 J
17. 如图所示，A 、B 为两块平行金属板，A 板带正电荷、B 板带负电荷。

两板之间存在着匀强电场，两板间距为d 、电势差为U ，在B 板上开有两个间距为L 的小孔。

C 、D 为两块同心半圆形金属板，圆心都在贴近B 板的'O 处，C 带正电、D 带负电。

两板间的距离很近，两板末端的中心线正对着B 板上的小孔，两板间的电场强度可认为大小处处相等，方向都指向'O 。

半圆形金属板两端与B 板的间隙可忽略不计。

现从正对B 板小孔紧靠A 板的O 处由静止释放一个质量为m 、电荷量为q 的带正电的微粒（微粒的重力不计），问：
(1)微粒穿过B 板小孔时的速度多大？
(2)为了使微粒能在C 、D 板间运动而不碰板，C 、D 板间的电场强度大小应满足什么条件？
(3)从释放微粒开始，经过多长时间微粒通过半圆形金属板间的最低点P 点？
【答案】(1)2qU v m =
；(2)4U E L =；(3)())2120,1,2,42L m t k d k qU π⎛=++=⋅⋅⋅ ⎝
【解析】 【详解】(1)设微粒穿过B 板小孔时的速度为v ，由动能定理有
212
qU mv =
解得 2qU v m
= (2)微粒进入半圆形金属板后，电场力提供向心力有
2
v qE m R
= 其中半径12
R L =，联立解得 4U E L
= (3)微粒从释放开始经1t 射入B 板的小孔，根据匀变速直线运动公式有
12
vt d =
则 1222d m t v qU
== 设微粒在半圆形金属板间运动经过2t 第一次到达最低点P 点，则
2442L
L
m t v qU
ππ==
所以从释放微粒开始，经过12t t +微粒第一次到达P 点，根据运动的对称性，易知再经过122()t t +微粒再一次经过P 点，所以微粒经过P 点时间
())2120,1,2,4L t k d k π⎛=++=⋅⋅⋅ ⎝。