2019-2020学年山东省泰安市新泰市第二中学高一下学期期中考试物理试题(解析版)

山东省泰安市新泰市第二中学2019-2020学年高一下学期
期中考试试题
一、1-7为单选题（每小题3分）8-12为多选题（每小题5分，选对但选不全得3分） 1.关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下述说法正确的是（ ）
A. 已知它的质量是1.24t ，若将它的质量增为2.84t ，其同步轨道半径变为原来的2倍
B. 它的运行速度为7.9km/s
C. 它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播
D. 它距地面的高度约为地球半径的5倍,卫星的向心加速度约为其下方地面上物体的重力加速度的
136
『答案』D 『解析』
【详解】A ．同步卫星的轨道是一定的，和同步卫星的质量没有关系，故A 错误． B ．同步卫星的速度小于第一宇宙速度7.9km/s ，故B 错误． C ．同步卫星只能在赤道的上方，不能绕过北京，故C 错误． D ．根据：
2GMm
ma R =，化简得：2
GM a R
=则：211::1(51)36a a ==+同地，故D 正确． 2.某行星为质量分布均匀的球体，半径为R ，质量为M 。

科研人员研究同一物体在该行星上的重力时，发现物体在“两极”处的重力为“赤道”上某处重力的1.1倍。

已知引力常量为G ，则该行星自转的角速度为（ ） A.
3
10GM
R B.
3
11GM
R
C. 3
1.1GM
R D.
GM
R
『答案』B 『解析』
【详解】由万有引力定律和重力的定义可知12
=1.1Mm
G
mg mg R =，由牛顿第二定律可得
2
12Mm G
mg mR R ω-=，联立解得3
=11GM R ω，故选B 。

3.两颗人造地球卫星，它们质量的比m 1∶m 2=1∶2，它们运行的线速度的比是v 1∶v 2=1∶2，那么（ ）。

A. 它们运行的周期比为16∶1
B. 它们运行的轨道半径之比为1∶4
C. 它们所受向心力的比为1∶8
D. 它们运动的向心加速度的比为1∶16
『答案』D 『解析』
【详解】B ．根据万有引力提供向心力22 Mm v G m r r
=，解得2GM r v =，它们运行的线速度
的比是v 1：v 2=1：2，所以则轨道半径比r 1：r 2=4：1，选项B 错误；
A ．根据222()Mm G m r r T π= ，周期23
4r T GM
π=，则周期比T 1：T 2=8：1，选项A 错误； D ．根据2Mm G
ma r =，可得2
GM
a r =，它们运动的向心加速度的比为1∶16，选项D 正确；
C ．根据F=ma 可知，它们所受向心力的比为1∶32，选项C 错误。

故选
D 。

4.在光滑水平面上。

质量为2kg 的物体以2m/s 的速度向东运动，当对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是（ ） A. 16J
B. -4J
C. 4J
D. 0
『答案』B 『解析』
【详解】由动能定理可知2211
0022J 4J 22
F W mv =-
-⨯⨯＝＝-，故选B 。

5.如图所示，一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止。

测得停止处与开始运动处的水平距离为l ，不考虑物体滑至斜面底端时的碰撞作用，并认为斜面与水平面和物体的动摩擦因数相同，则动摩擦因数μ为（ ）
A. h
l
B.
l
h
C.
l
h l+
D.
h l
l
+『答案』A
『解析』
【详解】设斜面的倾角为θ，对物体运动的全过程，只有重力和摩擦力做功，由动能定理得
cos0
sin tan
h h
mgh mg mg l
μθμ
θθ
-⋅--=
（），解得=
h
l
μ，故选A。

6. 把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A位置，如图甲所示．迅速松手后，球升高至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正处于原长（图乙）．忽略弹簧的质量和空气阻力．则小球从A运动到C的过程中，下列说法正确的是
A. 经过位置B时小球的加速度为0
B. 经过位置B时小球的速度最大
C. 小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒
D. 小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小『答案』C 『解析』试题分析：经位置B时，小球只受重力，加速度为重力加速度g，A错误；在运动到B位
置之前，弹簧的弹力等于重力时，小球的加速度为零，那时速度最大，B错误；由于在运动过程中，只有重力，弹簧的弹力做功，只有动能，重力势能和弹性势能之间相互转化，因此小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒，C正确，D错误．
考点：牛顿第二定律，机械能守恒定律
7.关于元电荷和点电荷的说法，正确的是（）
A. 元电荷就是点电荷
B. 质子就是元电荷
C. 点电荷一定是电量很小的电荷
D. 两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理
『答案』D
『解析』
【详解】A ．元电荷是最小的带电量，而点电荷是一种理想化的物理模型，二者不是同一物理量，故A 错误；
B ．元电荷是最小的带电量，不是质子，选项B 错误；
CD ．点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，带电体能不能简化为点电荷，不是看物体的体积大小和电量大小，而是看物体的大小相对于两个电荷的间距能不能忽略不计，即两个带电体的大小和形状对它的相互作用力的影响能不能忽略，所以即使体积很大的带电体也可能看做点电荷，即使是电量很小的电荷也不一定能看做点电荷，两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理，故C 错误，D 正确。

故选D 。

8.两个半径相同的金属小球（视为点电荷），带电荷量之比为1∶5，相距为r ，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的（ ） A.
4
5
B.
95 C.
97
D.
167
『答案』AB 『解析』
【详解】由库仑定律可得两球接触前的库仑力为2
25Q F k r
=，当两球带同种电荷时，两球
接触后平分电量，则两球的电量为532
Q Q
q Q +'=
=，两球接触后的库仑力为2299
'5Q F k F r ==，当两球带异种电荷时，两球接触中和后再平分电量，则两球的电量为
522Q Q q Q -'==-，两球接触后的库仑力为2244
'5
Q F k F r ==，故CD 错误，AB 正确。

故选AB 。

9.据报道，我国准备在2020年发射火星探测器，并于2021年登陆火星，如图为载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，其中轨道I 、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆探测器经轨道I 、Ⅱ、Ⅲ运动后在Q 点登陆火星，O 点是轨道 I 、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的O 、P 、Q
三点与火星中心在同一直线上，O 、Q 两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。

已知火星的半径为R ，OQ = 4R ，轨道Ⅱ上经过O 点的速度为v ，下列说法正确的有（ ）
A. 在相等时间内，轨道I 上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测嚣与火星中心的连线扫过的面积相等
B. 探测器在轨道Ⅱ运动时，经过O 点的加速度等于2
3v R
C. 探测器在轨道I 运动时，经过O 点的速度大于v
D. 在轨道Ⅱ上第一次由O 点到P 点与轨道Ⅲ上第一次由O 点到Q 点的时间之比是3：2
『答案』BC 『解析』
【详解】A ．因轨道I 和轨道Ⅱ是探测器两个不同的轨道，则在相等时间内，轨道I 上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测嚣与火星中心的连线扫过的面积不相等，选项A 错误；
B ．探测器在轨道Ⅱ运动时，轨道半径为3R ，则经过O 点的加速度等于23v R
，选项B 正确；
C ．探测器从轨道I 到轨道Ⅱ要在O 点减速，可知在轨道I 运动时，经过O 点的速度大于v ，选项C 正确；
D ．探测器在轨道Ⅱ与轨道Ⅲ上的周期之比为
323336()24
T R T R ==，则在轨道Ⅱ上第一次由O 点到P 点与轨道Ⅲ上第一次由O 点到Q 点的时间之比是2233
136
2142
T
t t T ==，选
项D 错误。

10.光滑水平面上静止的物体，受到一个水平拉力F 作用开始运动，拉力随时间变化如图所示，用E k 、v 、x 、P 分别表示物体的动能、速度、位移和水平拉力的功率，下列四个图象中分别定性描述了这些物理量随时间变化的情况，正确的是( )
A. B. C D.
『答案』BD 『解析』
B 、由图可以知道，力F 为恒力，故物体在光滑水平面上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律：F a m =
，则：F
v at t m
==，即速度与时间成正比，故选项B 正确； A 、根据动能：2
221122k F E mv m t m ⎛⎫
== ⎪⎝⎭
，则动能与时间的平方成正比，图像为抛物线，
故选项A 错误；
C 、根据位移公式：2
12
x a t =，则位移与时间的平方成正比，图像为抛物线，故选项C 错误；
D 、根据功率：P Fv Fat == ，则功率与时间成正比，故选项D 正确．
11.一个质量为m 的物体以a =2g 的加速度竖直向下运动，则在此物体下降h 高度的过程中，物体的( )
A. 重力势能减少了2mgh
B. 动能增加了2mgh C 机械能保持不变 D. 机械能增加了mgh
『答案』BD 『解析』
【详解】A ．下降h 高度，则重力做正功mgh ，所以重力势能减小mgh ，A 错误；
B ．根据动能定理可得F 合h =ΔE k ，又F 合=ma =2mg ，故ΔE k =2mgh ，B 正确；
CD ．重力势能减小mgh ，而动能增大2mgh ，所以机械能增加mgh ，C 错误，D 正确． 12.如图所示，将带电棒移近两个不带电的
导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是 ( )
A. 先把两球分开，再移走棒
B. 先移走棒，再把两球分开
C. 先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开
D. 棒的带电荷量不变，两导体球不能带电
『答案』AC 『解析』
带电导体球与两个球不接触，本身电量不会转移到甲乙上，所以根据静电平衡，甲的左侧和乙的右侧带有等量的异种电荷，分开两球再移走棒，两球带有等量的异种电荷，A 对；若先
移走棒则感应出来的电荷又会回到各自的导体上，两个小球不会带电，B 错；若接触其中的一个小球则电荷会发生转移，再分开两个小球，都会带上电量，所以C 对，第一种情况下棒的电量没有发生变化，但是两个小球会带上电，所以D 错． 思路分析：根据使物体带电的方式进行『解析』． 试题点评：考查是物体带电的方式 二、实验题（每空2分，共14分）
13.用如图实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒．m 2从高处由静止开始下落，m 1上
拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离已在图中标出．已知m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，则(g 取10 m/s 2，结果保留两位有效数字)
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A ．按照图示的装置安装器件 B ．将打点计时器接到直流电源上 C ．先释放m 2，再接通电源打出一条纸带 D ．测量纸带上某些点间的距离
E ．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能 其中操作不当的步骤是__________(填选项对应的字母)． (2)在纸带上打下计数点5时的速度v ＝______m/s ；
(3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE k ＝________ J ，系统势能的减少量ΔE p ＝______J ，由此得出的结论是___________________________________________________； (4)若某同学作出
12
v 2
－h 图象如图所示，写出计算当地重力加速度g 的表达________________，并计算出当地的实际重力加速度g ＝________m/s 2.
『答案』 (1). BC (2). 2.4
(3). 0.58 0.59 在误差允许的范围内，m 1 、m 2 组成的系统机械能守恒 (4). ()
212
212m m g v h m m +=
- 9.7
『解析』
【详解】（1）B ：将打点计时器应接到电源的“交流输出”上，故B 错误．
C ：开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C 错误． 故选BC ．
（2）根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可知打第5个点时的速度为：465 2.4m/s 2x v T
=
=；动能的变化量2
125
1()0.58J 2k E m m v ∆=+= 重力势能的减小量等于物体重力做功，故：△E P =W=mgh=0.59J ；此可知得出的结论是在误差允许的范围内，m 1、m 2组成的系统机械能守恒．
(3)由动能定理得：2
21121()(2)m m gh m m v -+=，解得：
21221
()2()m m g v h m m +=-，变形得：22112()12()m m g v h m m -=⋅+ 所以212v h -图象中的斜率2112()()m m g k m m -=+，解得
22121()9.7m/s ()
m m k
g m m +==
=-
四、计算题（共40分）
14.某课外小组经长期观测，发现靠近某行星周围有众多卫星，且相对均匀地分布于行星周围，假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动，通过天文观测，测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R 1，周期为T 1，已知万有引力常为G ．求： ⑴行星的质量；
⑵若行星的半径为R ，行星的第一宇宙速度；
⑶通过天文观测，发现离行星很远处还有一颗卫星，其运动半径为R 2，周期为T 2，试估算靠近行星周围众多卫星的总质量． 『答案』
（1）（2）
（3）
『解析』
⑴设卫星质量为m ，万有引力提供向心力：
21
22114m R GMm R T π=,2312
14R M GT π=……2分⑵2
2GMm v m
R R
=,得第一宇宙速度:11
12R R v T R
π=……2分
⑶因为行星周围的卫星均匀分布，研究很远的卫星可把其他卫星和行星整体作为中心天体，
设总质量为T M ，由2222224T GM m m R R T π=，得23
2
2
24T R M GT π=……2分 所以靠近该行星周围的众多卫星总质量,23
23
2122
2144R R M GT GT ππ∆=
-……1分 15.一列火车总质量m ＝500t ，发动机的额定功率P ＝6×105W ，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力F f 是车重的0.01倍。

（g 取10 m/s 2） (1)求列车在水平轨道上行驶的最大速度；
(2)列车在水平轨道上以36 km/h 的速度匀速行驶时，求发动机的实际功率P ′；
(3)若列车从静止开始，保持0.5m/s 2的加速度做匀加速运动，求这一过程维持的最长时间。

『答案』(1)12 m/s ；(2)5×
105 W ；(3)4 s 『解析』
【详解】(1)列车以额定功率行驶，当牵引力等于阻力，即F ＝F f ＝kmg 时，列车的加速度为零，速度达到最大值v m ，则
12m/s m f P P P
v F F kmg
=
==＝ (2)当v ＝36 km/h ＝10 m/s 时，列车匀速运动，则发动机的实际功率 P ′＝F f v ＝5×105 W. (3)由牛顿第二定律得 F ′＝F f ＋ma ＝3×105 N
在此过程中，速度增大，发动机功率增大，当功率为额定功率时速度为v ′，即
'2m/s P
v F '
=
= 这一过程维持的最长时间
4s v
t a
=
= 16.如图所示，倾角θ=37°的斜面底端B 平滑连接着半径R=0．40m 的竖直光滑圆轨道．质量m=0．50kg 的小物块，从距地面h=2．7m 处沿斜面由静止开始下滑，小物块与斜面间的动摩擦因数μ=0．25，求：（sin37°
=0．6，cos37°=0．8，g=10m/s 2）
期中考试试题
（1）物块滑到斜面底端B时的速度大小．
（2）物块运动到圆轨道的最高点A时，对圆轨道的压力大小
『答案』(1)6.0 m/s(2)20 N
『解析』
（1）物块沿斜面下滑过程中，在重力、支持力和摩擦力作用下做匀加速运动，设下滑加速度为a，到达斜面底端B时的速度为v，则
（3分）
（2分）
由①、②式代入数据解得：m/s （2分）
（2）设物块运动到圆轨道的最高点A时的速度为v A，在A点受到圆轨道的压力为N，由机械能守恒定律得：
（2分）
物块运动到圆轨道的最高点A时，由牛顿第二定律得：
（2分）
代入数据解得：N="20N " （2分）
由牛顿第三定律可知，物块运动到圆轨道的最高点A时，对圆轨道的压力大小
N A=N="20N " （1分）
1。