广东省佛山四校2018-2019学年高一下学期期末物理试题及答案解析(佛山一中、石门中学、顺德一中、国华纪中)

广东省佛山一中等四校2018—2019学年高一下学期期末
物理试题
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题)
一、单选题
1．关于曲线运动，下列说法正确的是（）
A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B．物体在变力作用下一定做曲线运动
C．做匀速圆周运动的物体任意时刻速度相同
D．做平抛运动的物体在相同时间内速度变化量相同
2．如图所示，小物体P放在水平圆盘上随圆盘一起转动，下列关于小物体所受摩擦力f的
叙述正确的是（）
A．圆盘匀速转动时，摩擦力f等于零
B．圆盘转动时，摩擦力f方向总是指向轴O
C．当圆盘匀速转动时，摩擦力f的大小跟物体P到轴O的距离成正比
D．当物体P到轴O距离一定时，摩擦力f的大小跟圆盘转动的角速度成正比
3．如图所示，在水平力F作用下，物体B沿水平面向右运动，物体A恰匀速上升，那么以下说法正确的是（）
A．物体B正向右做匀减速运动
v v
B．斜绳与水平成30°时，:2
A B
C．地面对B的摩擦力减小
D．物体B正向右做加速运动
4．如图为湖边一倾角为30°的大坝横截面示意图，水面与大坝的交点为O ，一人站在A 点以速度v 0沿水平方向仍一小石子，已知AO =40m ，不计空气阻力，取10m/s 2。

下列说法正确的是（ ）
A ．若v 0＞18m/s ，则石块可以落入水中
B ．若v 0＜20m/s ，则石块不能落入水中
C ．若石子能落入水中，则v 0越大，落水时速度方向与水平面的
夹角越大
D ．若石子不能落入水中，则v 0越大，落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越大
5．铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的，已知内、外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R ，若质量为m
则（ ） A ．内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B ．外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C ．这时铁轨对火车的支持力等于
cos mg θ
D ．这时铁轨对火车的支持力大于cos mg θ 6．科学家计划在2025年将首批宇航员送往火星进行考察。

一质量为m 的物体，假设在火星两极宇航员用弹簧测力计测得的读数为F 1，在火星赤道上宇航员用同一把弹簧测力计测得的读数为F 2。

通过天文观测测得火星的自转角速度为ω，设引力常数为G ，将火星看成是质量分布均匀的球体，则火星的密度和半径分别为（ ）
A ．()211
221234F F F G F F m ωπω
--， B ．()211
221234F F F G F F m ωπω
+-， C ．212234F F G m ωπω
， D ．212234F F G m ωπω
-， 7．如图所示，平直木板AB 倾斜放置，板上的P 点距A 端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由A 到B 逐渐减小，先让物块从A 由静止开始滑到B 。

然后，将A 着地，抬高B ，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B 由静止开始滑到A。

上述两过程相比较，下列
说法中一定正确的是（）
A．物块经过P点的动能，前一过程较大
B．物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少
C．物块滑到底端的速度，前一过程较大
D．物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长
二、多选题
8．如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，取地面为零势能面，则（）
A．重力对两物体做功相同
B．重力的平均功率P A< P B
C．到达底端时重力的瞬时功率相同
D．到达底端时两物体的机械能不相同
9．我国于2013年12月2日成功发射嫦娥三号探月卫星，并于12月14日在月面的虹湾区成功实现软着陆并释放出“玉兔”号月球车，这标志着中国的探月工程再次取得阶段性的胜利。

如图所示，在月球椭圆轨道上的已关闭动力的探月卫星在月球引力作用下向月球靠近，并将在B处变轨进入半径为r、周期为T的环月轨道运行，已知万有引力常量为G。

下列说法中正确的是（）
A．图中探月卫星正减速飞向B处
B．探月卫星在B处变轨进入环月轨道时必须点火减速
C．由题中条件可以算出月球质量
D．由题中条件可以算出探月卫星受到月球引力大小
10．如图所示，点L1和点L2称为地月连线上的拉格朗日点。

在L1点处的物体可与月球同步绕地球转动。

在L2点处附近的飞行器无法保持静止平衡，但可在地球引力和月球引力共同作用下围绕L2点绕行。

我国中继星鹊桥就是绕L2点转动的卫星，嫦娥四号在月球背面工作时所发出的信号通过鹊桥卫星传回地面，若鹊桥卫星与月球、地球两天体中心距离分别为R1、R2，信号传播速度为c。

则（）
A ．鹊桥卫星在地球上发射时的发射速度大于地球的逃逸速度
B ．处于L 1点的绕地球运转的卫星周期接近28天
C ．嫦娥四号发出信号到传回地面的时间为12R R t c
+= D ．处于L 1点绕地球运转的卫星其向心加速度a 1小于地球同步卫星的加速度a 2
11．某科技创新小组设计制作出一种全自动升降机模型，用电动机通过钢丝绳拉着升降机由静止开始匀加速上升，已知升降机的质量为m ，当升降机的速度为v 1时，电动机的电功率达到最大值P ，此后电动机保持该功率不变，直到升降机以最大速度v 2匀速上升为止，整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力，重力加速度为g ，有关此过程下列说法正确的是（ ） A ．升降机的速度由v 1增大至v 2过程中，钢丝绳的拉力不断减小
B ．升降机的最大速度v 2＝P mg
C ．钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力所做的功
D ．钢丝绳的最大拉力为1
P v 12．如图所示，A 、B 两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A 放在固定的光滑斜面上，B 、C 两小球在竖直方向上通过劲度系数为k 的轻质弹簧相连，C 球放在水平地面上．现用手控制住A ，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行．已知A 的质量为4m ，B 、C 的质量均为m ，重力加速度为g ，细线与滑轮之间的摩擦不
计，开始时整个系统处于静止状态．释放A 后，A 沿斜面下滑至速度最大时C 恰好离开地面．下
列说法正确的是（ ）
A ．C 刚离开地面时，
B 的加速度最大
B ．A 获得最大速度为2
C．斜面倾角α＝30°
D．从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B两小球组成的系统机械能守恒
第II卷（非选择题)
三、实验题
13．利用图示的实验装置探究合力做功与动能变化的关系。

（1）为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，需要平
衡阻力。

关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是_______
（2）甲小组同学正确平衡了阻力，选取的砝码和盘的总质量m远小于小车的质量M，取砝码的总重力值作为绳子的拉力值，按正确操作得到图示的一条纸带。

在纸带上选取三个连续计时点A、B、C，测得它们到静止释放的起始点O的距离分别为s A、s B、s C，打点计时器的工作频率为f，已知当地重力加速度为g，从O到B的运动过程中，拉力对小车做功
W=_______，小车动能变化量ΔE k=__________。

（3）乙小组同学也正确平衡了阻力，但并未保证选取的砝码和盘的总质量m远小于小车的
质
量
M。

在
处理数据时，他们也取砝码和盘的总重力值作为绳子的拉力值，并采用图像法进行数据分析：在纸带上选取多个计数点，测量静止释放的起始点O到每个计数点的距离，并计算出每个计数点对应的小车速度v以及从O点到该计数点对应的过程中绳子拉力所做的功W。

他们作出的图线为__________。

14．如图甲所示，用落体法验证机械能守恒定律，打出如图乙所示的一条纸带，已知交流电的周期为0.02s。

（1）根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为________m/s。

（结果保留三位有效数字）
（2）某同学选用两个形状相同，质量不同的重物a和b进行实验，测得几组数据，画出
2
2
v
h
图象，并求出图线的斜率k，如图乙丙所示，由图象可知a的质量m1 ________b的质量m2。

（选填“大于”或“小于”）
（3）通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.052 kg，当地重力加速度g＝9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力f ＝______N。

（结果保留两位有效数字）
四、解答题
15．我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，大约用十年左右时间完成，这极大地提高了同学们对月球的关注程度．以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请
你解答：
（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动。

试求出月球绕地球运动的轨道半径。

（2）若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球某水平表面上方h高处以速度v0水平抛出一个小球，小球落回到月球表面的水平距离为s。

已知月球半径为R月，万有引力常量为G。

试求出月球的质量M月。

16．如图所示，一质量M=4kg的小车静置于光滑水平地面上，左侧用固定在地面上的销钉挡住。

小车上表面由光滑圆弧轨道BC和水平粗糙轨道CD组成，BC与CD相切于C，圆弧BC所对圆心角θ＝37°，圆弧半径R=2.25m，滑动摩擦因数μ=0.48。

质量m=1kg的小物块从某一高度处的A点以v0＝4m/s的速度水平抛出，恰好沿切线方向自B点进入圆弧轨道，最终与小车保持相对静止。

取g＝10m/s2，sin37°=0.6，忽略空气阻力，求:
（1）A、B间的水平距离；
（2）物块通过C点时，轨道对物体的支持力；
（3）物块与小车因摩擦产生的热量。

17．如图所示，光滑轨道槽ABCD与粗糙轨道槽GH通过光滑圆轨道EF平滑连接(D、G处在同一高度)，组成一套完整的轨道，整个装置位于竖直平面内。

现将一质量m=1kg的小球从AB段距地面高h0=2m处静止释放，小球滑上右边斜面轨道并能通过轨道的最高点E点。

已知CD、GH与水平面的夹角为θ=37°，GH段的动摩擦因数为μ=0.25，圆轨道的半径R＝0.4m，E点离水平面的竖直高度为3R（E点为轨道的最高点），（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）小球第一次通过E点时的速度大小；
（2）小球沿GH段向上滑行后距离地面的最大高度；
（3）若小球从AB段离地面h处自由释放后，小球又能沿原路径返回AB段，试求h的取值范围。

参考答案与解析
1．D
【解析】
A. 物体在恒力作用下也可能做曲线运动，例如平抛运动，选项A 错误；
B. 当变力与速度方向共线时，物体在变力作用下也可能做直线运动，选项B 错误；
C. 做匀速圆周运动的物体任意时刻速度大小相同，但是方向不一定相同，选项C 错误；
D. 做平抛运动的物体加速度恒定为g ，则在相同时间内速度变化量均为gT ，相同，选项D 正确.
2．C
【解析】
A.木块P 随圆盘一起绕过O 点的竖直轴匀速转动，做匀速圆周运动，
P 受到的静摩擦力提供向心力，P 受到的静摩擦力不可能为零。

故A 错误。

B.只有当圆盘匀速转动时，P 受到的静摩擦力才沿PO 方向指向转轴。

故B 错误。

C.由f =m ω2r 得，在P 点到O 点的距离一定的条件下，P 受到的静摩擦力f 的大小跟物体P 到轴O 的距离成正比，故C 正确。

D.根据向心力公式得到f =mω2r ，当物体P 到轴O 距离r 一定时，摩擦力f 的大小跟圆盘转动的角速度平方成正比，故D 错误。

3．B
【解析】
AD.将B 的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向上的分速度等于A 的速度，如图，根据平行四边形定则有：v B cosα=v A ，所以α减小，B 的速度减小，但不是匀减速，故
AD 错误；
B.根据v B cosα=v A ，斜绳与水平成30°时，v A ：v B 2，故B 正确；
C.在竖直方向上，对B 有：mg =N +T sin α，T =m A g ，α减小，则支持力增
大，根据f=μF N ，摩擦力增大，故C 错误；
4．A
【解析】
小球落在O 点下落的高度h =40 m /2=20m ，则运动的时间s 22==g
h t ，初速度
m/s 310m/s 22340=⨯
=临v ，m/s 310m/s 180
＞=v ，可知石块可以落入水中，故A 正确，B 错误。

若石块能落入水中，下落的高度一定，竖直分速度一定，结合平行四边形定则知，tanα=0v v y
，初速度越大，落水时速度方向与水平面的夹角越小，故C 错误。

石块不能
落在水中，石块竖直位移与水平位移的比值是定值，有tan θ=0
02221v gt t v gt =，速度与水平方向的夹角tanα＝0
0v gt v v y
=，可知tanα=2tanθ，因为θ一定，则速度与水平方向的夹角一定，可知石块落到斜面时速度方向与斜面的夹角一定，与初速度无关。

故D 错误。

故选A 。

5．C
【解析】
CD.火车在水平面内运动，所以在竖直方向上受力平衡，所以铁轨对火车的支持力F N 的竖直分量与重力平衡，即F N cosθ=mg ，所以，F N ＝cos mg θ
，故C 正确，D 错误； AB.铁轨对火车的支持力F N 的水平分量为F N sinθ=mg tanθ，火车在弯道半径为R 的转弯处的
速度v 所以火车转弯时需要的向心力2
mv F mgtan R
θ＝＝；支持力的水平分量正好等于向心力，故火车轮缘对内外轨道无挤压，故A B 错误；
6．A
【解析】 在两极：12Mm G F R ＝；在赤道上：222Mm G F m R R ω-＝；联立解得122
F F R m ω-＝； 由12Mm
G F R ＝，且343
M R πρ=，解得211234()F G F F ωρπ-＝。

A. ()211
221234F F F G F F m ωπω
--，，与结论相符，选项A 正确； B. ()21122
1234F F F G F F m ωπω+-，，与结论不相符，选项B 错误；
C.
2
12
2
3
4
F F
G m
ω
πω
，，与结论不相符，选项C错误；
D.
2
12
2
3
4
F F
G m
ω
πω
-
，，与结论不相符，选项D错误；
7．D
【解析】
A.先让物块从A由静止开始滑到B，又因为动摩擦因数由A到B逐渐减小，说明重力沿斜面向下的分力在整个过程中都大于摩擦力。

也就是说无论哪边高，合力方向始终沿斜面向下。

物块从A由静止开始滑到P时，摩擦力较大，故合力较小，距离较短；物块从B由静止开始滑到P时，摩擦力较小，故合力较大，距离较长，物块从A由静止开始滑到P时合力做功较少，所以由动能定理，P点是动能较小；由B到P时合力做功较多，P点是动能较大。

故A错误；
B.由E=fs得知，无法确定f做功多少。

即物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程不一定较少；故B错误；
C.由动能定理，两过程合力做功相同，到底时速度大小应相同。

故C错误；
D.采用v-t法分析，第一个过程加速度在增大，故斜率增大，如图1，第二个过程加速度减小，故斜率变小，如图2，由于倾角一样大，根据能量守恒，末速度是一样大的，而总路程一样大，图象中的面积就要相等，所以第一个过程的时间长；故D正确。

8．AB
【解析】
A.两物体下落的高度，重力做功为：W=mgh，由于m、g、h都相同，则重力做功相同，故A正确；
B.A沿斜面向下做匀加速直线运动，B做自由落体运动，A的运动时间大于B的运动时间，
重力做功相同，由W
P t
=
可知，P A < P B ，故B 正确；
C.由机械能守恒定律可知，mgh =1
2
mv 2，得v =相等，到达底端时A 重力的瞬时功率 P A =mgv sinθ。

B 重力的瞬时功率 P B =mgv ，所以P A ＜P B ．故C 错误。

D.两物体运动过程中只有重力做功，机械能守恒，两物体初态机械能相同，则到达底端时两物体的机械能相同，故D 错误。

9．BC 【解析】
试题分析：探月卫星关闭动力后只收到月球的吸引力而逐渐靠近月球表面，此过程为加速过程，选项A 错。

进入圆形轨道之前为椭圆轨道，二者相切与B 点，相对于圆轨道，原来的
运动在B 点为离心运动，所以R v m R GMm
212
＜，而对圆形轨道则有R v m R GMm 2
22=，可得
v2＜v1，所以进入环月轨道要减速，选项B 对。

在环月轨道运行过程有22
2
4T
mr r GMm π=，整理得月球质量2
3
24GT r M π=，选项C 对。

由题中条件找不到卫星质量，而且所以的圆周运
动公式中卫星质量都消去了，所以无法计算探月卫星受到月球引力大小，选项D 错。

考点：万有引力与航天 10．BD 【解析】
A.逃逸速度是卫星脱离地球的引力的第二宇宙速度，“鹊桥”的发射速度应小于逃逸速度，故A 错误；
B.根据题意知中继星“鹊桥”绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同，故B 正确；
C.鹊桥卫星与月球、地球两天体中心距离分别为R 1、R 2，到地表的距离要小一些，则嫦娥四号发出信号到传回地面的时间为t 要小于
12
R R c
+，故C 错误； D 、由a=rω可知处于L 1点绕地球运转的卫星其向心加速度a 1小于月球的向心加速度，由
2
GM
a r =
可知月球的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，则卫星其向心加速度a 1小于地球同步卫星的加速度a 2，故D 正确.
11．ABD 【解析】
A.升降机速度由v 1增大至v 2的过程中，电动机保持功率不变，由P=Fv 知，钢丝绳的拉力不断减小，故A 正确；
B.升降机的最大速度时，拉力等于重力，故有2P
v mg
＝
，故B 正确； C.对整个过程运用动能定理得，钢丝绳的拉力对升降机所做的功大于升降机克服重力所做的功，故C 错误；
D.匀加速提升重物时钢绳拉力最大，且等于匀加速结束时的拉力，由P=Fv 得1
m P
F v ，故D 正确。

12．BC 【解析】
A.C 刚离开地面时，A 的速度最大，此时B 的速度也是最大的，则B 球的加速度为零，故A 错误；
C.C 刚离开地面时，对A 有：kx 2=mg 此时B 有最大速度，即a B =a A =0 对B 有：T -kx 2-mg =0 对A 有：4mg sinα-T =0
以上方程联立可解得：sinα=0.5，α=30° 故C 正确； B.初始系统静止，且线上无拉力，对B 有：kx 1=mg 由上问知 x 1=x 2=
mg k
，则从释放至C 刚离开地面过程中，弹性势能变化量为零；此过程中A 、B 、C 组成的系统机械能守恒，即： 4mg （x 1+x 2）sinα=mg （x 1+x 2）+
12
（4m +m ）v Am 2
以上方程联立可解得：A 球获得最大速度为 v Am ，故B 正确； D. 从释放A 到C 刚离开地面的过程中，A 、B 两小球组成的系统由于弹簧的弹力对系统做功，则系统的机械能不守恒，选项D 错误.
13．C mgs B 8
)(2
2A C s s mf - B
【解析】
(1)平衡摩擦时应不挂钩码，原理是让重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力，故C 正确；(2)拉力做功等于重力势能的减少量，即mgs B ，小车动能变化量
；
(3)由于已经平衡摩擦，所以拉力做功等于动能的增量，即图线应该为一条过原点的直线，故B 正确，选B 。

14．2.25 大于 0.031 【解析】
第一空.C 点的瞬时速度等于BD 段的平均速度，则有：
2
(31.2322.24)10m/s 2.25m/s 220.02
C B
D v T --⨯===⨯
第二空.根据动能定理得：（mg-f ）h =
12
mv 2
则有：2 2v mg f h m
-=，
知图线的斜率为：mg f f
k g m m
-=
=-， b 的斜率小，知b 的质量小，所以a 的质量m 1大于b 的质量m 2。

第三空.根据动能定理知：（m 2g -f ）h =
12
mv 2
则有：222
2m g f
v h m -=
可知：222
9.18m g f
k m -=
= 代入数据解得：f =0.031N 。

15．(1)32
2
24π
T gR r = (2)22
022Gs h R M 月月= 【解析】
本题考查天体运动，万有引力公式的应用，根据自由落体求出月球表面重力加速度再由黄金
16．（1）1.2m （2）25.1N F N =（3）13.6J 【解析】
（1）物块从A 到B 由平抛运动的规律得:
tan θ=0
gt v
x = v 0t 得x =1.2m
（2）物块在B 点时，由平抛运动的规律得：0
cos B v v θ
=
物块在小车上BC 段滑动过程中，由动能定理得： mgR (1－cos θ)＝
12mv C 2－1
2
mv B 2 在C 点对滑块由牛顿第二定律得 2C
N v F mg m R
-= 联立以上各式解得：25.1N F N =
（3）根据牛顿第二定律，对滑块有μmg ＝ma 1， 对小车有μmg ＝Ma 2
当滑块相对小车静止时，两者速度相等，即 v C －a 1t 1＝a 2t 1 由以上各式解得
1t s =
， 此时小车的速度为v ＝a 2t 1
＝
/5
m s 物块在CD 段滑动过程中由能量守恒定律得：12mv C 2＝1
2
（M ＋m ）v 2 + Q 解得：Q =13.6J
17．（1）4m/s （2）1.62m ；（3）h≤0.8m 或h≥2.32m
（1）小球从A 点到E 点由机械能守恒定律可得：()20132
E mg h R mv -= 解得：4m/s E v =
（2）D 、G 离地面的高度122cos370.48o
h R R m =-=
设小球在CH 斜面上滑的最大高度为h m ，则小球从A 点滑至最高点的过程， 由动能定理得()1
0cos370sin37
m m h h mg h h mg μ︒
︒
---= 由以上各式并代入数据 1.62m h m =
（3）①小球要沿原路径返回，若未能完成圆周运动，则20.8h R m ≤=
②若能完成圆周运动，则小球返回时必须能经过圆轨道的最高点E ，在E 点，2m E
v mg R
=
此情况对应小球在CH 斜面上升的高度为h '，小球从释放位置滑至最高点的过程，根据动能定理得：()1
cos370sin37h h mg h h mg μ︒
---︒
='
小球从最高点返回E 点的过程，根据动能定理得：
()2
113cos37sin372
E h h mg h R mg mv μ︒
'---︒⋅
=' 由以上各式得h =2.32m
故小球沿原路径返回的条件为h ≤0.8m 或h ≥2.32m。