【解析】四川省成都石室中学2017-2018学年高一下学期期末考试物理试题含解析.doc

四川省成都石室中学2017-2018学年高一下学期期末考试物理试题一、选择题1.1.下列说法正确的是( )A. 物体做曲线运动的速度、加速度时刻都在变化B. 卡文迪许通过扭秤实验得出了万有引力定律C. 一个系统所受合外力为零，这个系统的总动量保持不变D. 一对作用力与反作用力做的总功一定为0【答案】C【解析】【详解】做曲线运动物体的速度时刻改变，但加速度可以不变，如平抛运动得到加速度恒为g不变，故A错误；卡文迪许通过扭秤实验得出了万有引力常量，故B错误；相互作用的物体，如果所受合外力为零，系统动量守恒，则它们的总动量保持不变，故C正确；一对作用力与反作用力大小相等、方向相反，但作用点的位移大小不一定相同，故一对作用力与反作用力做的总功不一定为零，故D错误。所以C正确，ABD错误。2.2.如图甲所示，在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上运动，其v-t图像如图乙所示。人顶杆沿水平地面运动的x-t图像如图丙所示。若以地面为参考系，下列说法中正确的是（ ）A. 猴子的运动轨迹为直线B. 猴子在2 s内做匀变速曲线运动C. t=1时猴子的速度大小为4m/sD. t=2 s时猴子的加速度大小为0 m/s2【答案】B【解析】【分析】猴子参与了水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的匀减速直线运动，通过运动的合成，判断猴子相对于地面的运动轨迹以及运动情况。求出t=2s时刻猴子在水平方向和竖直方向上的分加速度，根据平行四边形定则，求出猴子相对于地面的加速度。【详解】由乙图知，猴子竖直方向上做匀减速直线运动，加速度竖直向下。由丙图知，猴子水平方向上做匀速直线运动，则猴子的加速度竖直向下，与初速度方向不在同一直线上，所以猴子在2s内做匀变速曲线运动，故A错误，B正确；s-t图象的斜率等于速度，则知猴子水平方向的初速度大小为：vx=4m/s，t=0时猴子竖直方向分速度：vy=8m/s，则t=1s时猴子竖直分速度为vy=4m/s，因此t=1s时猴子的速度大小为：，故C错误；v-t图象的斜率等于加速度，则知猴子的加速度大小为：，故D错误。所以B正确， ACD错误。【点睛】本题主要考查了运动的合成，关键知道猴子参与了水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的匀加速直线运动，会运用运动的合成分析物体的运动轨迹和运动情况。3.3.在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以v和 的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的位移是乙球落至斜面时位移的（ ）A. 2倍B. 4倍C. 6倍D. 8倍【答案】A【解析】【分析】根据平抛运动的推论tan=2tan得到甲、乙两个小球落在斜面上时速度偏向角相等，根据运动的合成与分解求出末速度即可解题。【详解】设斜面倾角为，小球落在斜面上速度方向偏向角为，甲球以速度v抛出，落在斜面上，如图所示：根据平抛运动的推论可得tan=2tan，所以甲乙两个小球落在斜面上时速度偏向角相等；对甲有：，对乙有：，联立可得：，故A正确，BCD错误。【点睛】本题主要是考查了平抛运动的规律，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。4.4.如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一起，大圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲不打滑转动大、小圆盘的半径之比为3：1，两圆盘和小物体m1、m2 间的动摩擦因数相同m1离甲盘圆心O 点2r，m2 距乙盘圆心O点r，当甲缓慢转动且转速慢慢增加时（ ）A. 物块相对盘开始滑动前，m1 与m2 的线速度之比为1：1B. 随转速慢慢增加，m1 与m2 同时开始滑动C. 随转速慢慢增加，m1 先开始滑动D. 物块相对盘开始滑动前，m1 与m2 的向心加速度之比为2：9【答案】D【解析】【详解】甲、乙两轮子边缘上的各点线速度大小相等，有：甲3r=乙r，可得甲：乙=1：3，根据v=r所以物块相对盘开始滑动前，m1与m2的线速度之比为2：3，故A错误；据题可得两个物体所受的最大静摩擦力分别为：f甲=m1g，f乙=m2g，最大静摩擦力之比为：f1：f2=m1：m2；转动中所受的静摩擦力之比为：F1=m1a甲：m2a乙=2m1：9m2=m1：4.5m2。所以随转速慢慢增加，乙的静摩擦力先达到最大，就先开始滑动，故BC错误；物块相对盘开始滑动前，根据a=2r得m1与m2的向心加速度之比为 a1：a2=甲22r：乙2r=2：9，故D正确。所以D正确，ABC错误。5.5.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的角速度之比约为（ ）A. 1:4B. 4:1C. 1:8D. 8:1【答案】C【解析】【详解】：根据题意可得P与Q的轨道半径之比为：rP：rQ=16：1，根据开普勒第三定律有：，可得周期之比为：TP：TQ=8：1，根据，可得：，故C正确，ABD错误。6.6.在物理课堂上，陈老师给同学们演示了一个鸡蛋从一定高度h掉入透明玻璃缸里，结果鸡蛋摔碎了。若在实验中，将一个50g的鸡蛋从1m的高度掉下，与玻璃缸的撞击时间约为2ms，则该鸡蛋受到玻璃缸的作用力约为（）A. 10 NB. 102 NC. 103 ND. 104 N【答案】B【解析】【详解】根据，代入数据可得：，与地面的碰撞时间约为t1=2ms=0.002s，全过程根据动量定理可得：mg（t+t1）-Ft1=0，解得冲击力F=113N102N，故B正确，ACD错误。7.7.如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛，它们与地面接触时重力的瞬时功率分别Pa、Pb、Pc。下列说法正确的有(   )A. 它们同时到达同一水平面B. 它们的末动能相同C. 它们与地面刚接触时重力的瞬时功率：Pa<Pb=PcD. 它们与地面刚接触时重力的瞬时功率：Pa=Pb=Pc【答案】C【解析】【详解】设斜面高度为h，沿斜面下滑的时间为t，则有：，解得：，根据，解得：，由此可知它们运动的时间不相等，故A错误；三种情况下合力（重力）做的功相同均为mgh，根据动能定理可得物体沿斜面下滑和自由下落时有：，物体做平抛运动时有：，由此可知平抛运动时末动能较大，故B错误；根据重力做功的瞬时功率公式：，可知自由落体和平抛的瞬时功率相同即Pb=Pc，由于物体沿斜面下滑到底端时的竖直分速度速度小于自由下落时的竖直速度，即Pa<Pb，由上可知Pa<Pb=Pc，故C正确，D错误。所以C正确，ABD错误。8.8.如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为；bc是半径为的四分之一圆弧，与ab相切于b点。一质量为的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为。小球从a点开始运动到其轨迹最高点，动能的增量为（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】由题意知水平拉力为F=mg；设小球达到c点的速度为v，从a到c根据动能定理可得：，解得：，小球离开c点后，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，设小球从c点达到最高点的时间为t，可得：，此段时间内水平方向的位移为：，小球从a点开始运动到其轨迹最高点，动能的增量为，代入可得：，故A正确，BCD错误。9.9.如图所示，两根长度不相同的细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点。设法让两个小球均在水平面上做匀速圆周运动。已知L1跟竖直方向的夹角为60°，L2跟竖直方向的夹角为30°，下列说法正确的是（ ）A. 细线L1和细线L2所受的拉力大小之比为B. 小球m1和m2的角速度大小之比为C. 小球m1和m2的向心力大小之比为D. 小球m1和m2的线速度大小之比为【答案】AC【解析】A、对任一小球研究设细线与竖直方向的夹角为，竖直方向受力平衡，则：，解得：，所以细线和细线所受的拉力大小之比，故A正确；B、小球所受合力的大小为，根据牛顿第二定律得：，得：两小球相等，所以角速度相等，故B错误；C、小球所受合力提供向心力，则向心力为：，小球和的向心力大小之比为：，故C正确；D、根据，角速度相等，得小球和的线速度大小之比为：，故D错误。点睛：小球受重力和拉力，两个力的合力提供小球做圆周运动的向心力，通过合力提供向心力，比较出两球的角速度大小，抓住小球距离顶点O的高度相同求出半径的关系，根据比较线速度关系。10.10.如图所示有三个斜面1、2、3，斜面1与2底边相同，斜面2和3高度相同，同一物体与三个斜面的动摩擦因数相同，当他们分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端时，下列说法正确的是（   ）A. 三种情况下物体损失的机械能:E3E2E1B. 三种情况下摩擦产生的热量:Q1Q2Q3C. 到达底端的速度:v1v2v3D. 到达底端的动能：EK1EK3EK2【答案】BC【解析】【详解】设斜面和水平方向夹角为，斜面长度为L，则物体下滑过程中克服摩擦力做功为：W=mgLcos，Lcos即为底边长度，由图可知1和2底边相等且小于3的，故摩擦生热关系为：Q1=Q2Q3，所以损失的机械能E1=E2E3，故B正确，A错误；设物体滑到底端时的速度为v，根据动能定理得：，根据图中斜面高度和底边长度可知滑到底边时速度大小关系为：v1v2v3，故C正确；物块的动能为：，因为 v1v2v3，所以到达底端的动能：EK1EK2EK3，故D错误。所以BC正确AD错误。11.11.目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是()A. 由于地球引力做正功，引力势能一定减小B. 卫星的动能逐渐减小C. 由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D. 卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小【答案】AD【解析】【详解】由于卫星高度逐渐降低，所以地球引力对卫星做正功，引力势能减小，故A正确；根据，解得，可知卫星的速度大小随轨道半径的减小而增大，则卫星的动能逐渐增大，故B错误；气体阻力做功不可忽略，由于气体阻力做负功，所以卫星与地球组成的系统机械能减少，故C错误；根据动能定理可知引力与空气阻力对卫星做的总功应为正值，而引力做的功等于引力势能的减少，即卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小，故D正确。所以AD正确，BC错误。12.12.如图所示，在固定倾斜光滑杆上套有一个质量为m 的圆环，杆与水平方向的夹角30°，圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A 点，弹簧处于原长h。让圆环沿杆由静止滑下，滑到杆的底端时速度恰为零。则在圆环下滑过程中（ ）A. 圆环和地球组成的系统机械能守恒B. 当弹簧垂直于光滑杆时圆环的动能最大C. 弹簧的最大弹性势能为mghD. 弹簧转过60°角时，圆环的动能为【答案】CD【解析】试题分析：在圆环下滑过程中，弹簧的拉力对圆环做功，所以圆环和地球组成的系统的机械能不守恒，A错误；当圆环沿杆的加速度为零时，其速度最大，动能最大，此时弹簧处于伸长状态，给圆环一个斜向左下方的拉力，故B错误；圆环和地球以及弹簧组成的系统机械能守恒，根据系统的机械能守恒，圆环的机械能减少了mgh，那么圆弧的机械能的减小量等于弹性势能增大量，为mgh，C正确；弹簧转过60°角时，此时弹簧仍为原长，以圆环为研究对象，利用动能定理得：，即圆环的动能等于，故D正确，考点：考查了机械能守恒，牛顿第二定律【名师点睛】对物理过程进行受力情况、运动情况、做功情况分析，是解决问题的根本方法要注意对于圆环来说机械能并不守恒，但对圆环和弹簧组成的系统作为研究对象，系统的机械能是守恒的13.13.如图所示，在光滑水平面上停放质量为m装有弧形槽的小车现有一质量为2m的小球以v0的水平速度沿切线水平的槽口向小车滑去(不计摩擦)，到达某一高度后，小球又返回小车右端，则()A. 小球在小车上到达的最大高度为B. 小球离车后，对地将做自由落体运动C. 小球离车后，对地将向右做平抛运动D. 此过程中小球对车做的功为【答案】AD【解析】【分析】小球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒，当小球上升的最高点时，竖直方向上的速度为零，水平方向上与小车具有相同的速度，结合动量守恒和能量守恒求出上升的最大高度根据动量守恒定律和能量守恒求出小球返回右端时的速度，从而得出小球的运动规律，根据动能定理得出小球对小车做功的大小。【详解】设小球离开小车时，小球的速度为v1，小车的速度为v2，整个过程中动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：2mv0=mv1+2mv2，由动能守恒定律得：，解得：，所以小球与小车分离后对地将向左做平抛运动，故BC错误；当小球与小车的水平速度相等时，小球弧形槽上升到最大高度，设该高度为h，系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：2mv0=3mv，由机械能守恒定律得：，解得：，故A正确；对小车运用动能定理得，小球对小车做功：，故D正确。所以AD正确，BC错误。【点睛】本题考查了动量守恒定律和能量守恒定律的综合，知道当小球与小车的水平速度相等时，小球上升到最大高度。二、实验题14.14.如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直线夹角为，A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰，碰撞后A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点。（1）图中s应是B球初始位置到_的水平距离.（2）为了验证两球碰撞过程动量守恒，应测得的物理量有：_.【答案】 (1). 落地点; (2). ，S;【解析】【详解】（1）B球离开小支柱后做平抛运动，S是B球做平抛运动的水平位移，即B球初始位置到落地点的水平距离（2）小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：，解得：，小球A与小球B碰撞后继续运动，在A碰后到达最左端过程中，由动能定理得：，解得：，此时动量为：，碰前小球B静止，则PB=0；碰撞后B球做平抛运动，水平方向：S=vBt，竖直方向，联立解得：，则碰后B球的动量：，由动量守恒定律可知，实验需要验证的表达式为：。实验需要测量的量有：mA、mB、H、L、S。15.15.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器用天平测出A、B两物块的质量mA300 g，mB100 g，A从高处由静止开始下落，B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图乙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)，计数点间的距离如图所示已知打点计时器计时周期为T0.02 s，则： (1)在打点05过程中系统动能的增量Ek_J，系统势能的减小量Ep_J，由此得出的结论是_；(重力加速度g取9.8m/s2，结果保留三位有效数字)(2)用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度若某同学作出的h图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g_m/s2(结果保留3位有效数字)【答案】 (1). 1.15； (2). 1.18； (3). 在误差范允范围内A,B组成的系统机械能守恒； (4). 9.70；【解析】【详解】（1）根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度，计数点5的瞬时速度，则系统动能的增加量：，系统重力势能的减小量Ep=（mA-mB）gh=0.2×9.8×（38.4+21.6）×10-2J=1.18J。在误差允许的范围内，A、B组成的系统机械能守恒。（2）根据系统机械能守恒定律得：，解得：，图线的斜率：，代入数据得：g=9.70m/s2。三、计算题16.16.汽车发动机的额定功率为P=60kW，汽车的质量为m=5×103kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的k=0.1倍。汽车在平直路面上从静止开始，先以a=0.5m/s2的加速度作匀加速后做变加速运动，最终达到最大速度。取g=10m/s2。求：（1）汽车运动的最大速度（2）汽车作匀加速运动的时间【答案】（1） （2） 【解析】【分析】当汽车达到最大速度时，处于受力平衡状态，汽车的牵引力和阻力大小相等，由P=Fv=fvm可以求得最大速度；由牛顿第二定律可以求得匀加速结束时速度的大小，从而求出匀加速运动的时间。【详解】（1）当a=0时，速度达到最大根据：P=kmgv 代入数据解得：v=12m/s（2）设汽车做匀加速运动阶段的牵引力为F，所达到的最大速度为v1，则有：根据牛顿第二定律： 功率为： 速度时间关系为： 联立解得：t1=16s【点睛】本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要清楚。17.17.我国探月工程已规划至“嫦娥四号”，并计划在2017 年将嫦娥四号探月卫星发射升空。到时将实现在月球上自动巡视机器人勘测。已知万有引力常量为G，月球表面的重力加速度为g，月球的平均密度为，月球可视为球体.求：（1）月球质量M.（2）嫦娥四号探月卫星在近月球表面做匀速圆周运动的环绕速度v。【答案】（1） （2） 【解析】【分析】月球表面的重力与万有引力相等，绕月球圆周运动的向心力由万有引力提供，据此列式计算。【详解】（1）设月球半径为R，根据万有引力等于重力：月球的质量： 联立可得： （2）万有引力提供向心力：联立可得：解得：【点睛】本题主要考查了月球表面的重力与万有引力相等，卫星绕月球做圆周运动万有引力提供圆周运动的向心力。18.18.如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。 B的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质量不计).设A以速度0朝B运动，压缩弹簧；当A、 B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，求：（1）碰撞过程中C物块受到的冲量大小；（2）B、C碰撞前弹簧压缩到最短时的弹性势能与B、C碰撞后弹簧压缩到最短时的弹性势能之比；【答案】（1） （2） 【解析】【分析】根据动量守恒定律和能量守恒定律联立即可求出碰撞过程中C物块受到的冲量大小；系统动量守恒，由动量守恒定律求出速度，然后应用能量守恒定律可以求出弹簧的弹性势能。【详解】（1）从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时，对A、B与弹簧组成的系统，根据动量守恒定律得：B与C发生完全非弹性碰撞时，设碰撞后的瞬时速度为v2，对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得：B与C发生完全非弹性碰撞过程中，对C根据动量定理：I=mv2-0 联立可得：（2）B、C碰撞前弹簧压缩到最短时，根据能量守恒，此时的弹性势能： 可得：B、C碰撞后瞬间至弹簧压缩到最短的过程中，根据动量守恒：B、C碰撞后瞬间至弹簧压缩到最短的过程中，根据能量守恒：联立可得： 则有：【点睛】本题综合考查了动量守恒定律和能量守恒定律，综合性较强，关键合理地选择研究的系统，运用动量守恒进行求解。19.19.如图所示，以A、B 和C、D 为断点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑的地面上，左端紧靠B 点，上表面所在平面与两半圆分别相切于B、C 两点，一物块（视为质点）被轻放在水平匀速运动的传送带上E 点，运动到A 点时刚好与传送带速度相同，然后经A 点沿半圆轨道滑下，且在B 点对轨道的压力大小为10mg，再经B 点滑上滑板，滑板运动到C 点时被牢固粘连。物块可视为质点，质量为m，滑板质量为M=2m，两半圆半径均为R，板长l=6.5R,板右端到C 点的距离为L=2.5R，E 点距A 点的距离s=5R，物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因数相同，重力加速度为g。求：(1)物块滑到B点的速度大小.(2)物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因数.(3)物块与滑板间因摩擦而产生的总热量【答案】（1） （2）0.5（3） 【解析】【分析】在B点，由轨道的支持力和重力的合力提供向心力，根据向心力公式求解；从E到B的过程中，根据动能定理求解；滑块滑上木板后做匀减速直线运动，木板做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求解加速度，根据运动学基本公式判断速度相当时的位置关系，再根据摩擦力做功公式结合能量守恒求解。【详解】（1）设物块运动到B的速度为vB，由牛顿第二定律得：解得：（2）从E到B由动能定理得解得： =0.5（3）物块从B点滑上滑板时至物块与滑板共速，根据动量守恒： 解得：对m，根据动能定理： 解得：x1=8R对M，根据动能定理： 解得：x2=2R因为：<6.5R 可知物块与滑板达到共同速度时，物块未离开滑板：物块与木板此后以共同速度匀速运动至C点，滑板不再运动，物块在滑板上继续往前运动对m，根据动能定理：解得：由上可知 可知物块不能到达与圆心同一高度的点，将会沿圆轨道滑回来，由能量守恒可得：总热量：Q=Q1+Q2+Q3=3.5mgR【点睛】本题考查机械能守恒以及有摩擦的板块模型中克服摩擦力做的功判断物块与滑板在达到相同共同速度时，物块未离开滑板是关键。 ASDFESAQ!#%FWQQ!QAaaazzx33456#$!%ASDFESAQ!#%FWQQ!QAaaazzx33456#$!%