2015-2016学年湖北省黄香高中、航天高中、应城二中、安陆二中、孝昌二中联考高一（下）期末物理试卷
一、选择题：本大题共10小题，每小题5分，共50分．第4﹑5﹑9题为多选，其余为单选．全部选对的得5分，有选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分．
1．第一次通过实验比较准确地测出引力常量的科学家是（ ）
A．牛顿 B．伽利略 C．胡克 D．卡文迪许
2．下列物理量中是标量的是（ ）
A．向心加速度 B．周期 C．线速度 D．向心力
3．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由P向Q行驶，速度逐渐增加，下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．物体做平抛运动时，下列描述物体在水平方向的分速度Vx和竖直方向的分速度Vy随时间t变化的图线中，正确的是（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，是在同一轨道平面上的三颗质量相同的人造地球卫星，均绕地球做匀速圆周运动．关于各物理量的关系，下列说法正确的是（ ）
A．速度vA＞vB＞vCB．周期TA＞TB＞TC
C．向心加速度aA＞aB＞aCD．角速度ωA＞ωB＞ωC
6．有A、B两颗卫星绕地心O做圆周运动，旋转方向相同．A卫星的周期为T1，如图所示在某一时刻两卫星相距最近，经时间t 他们再次相距最近，则B卫星的周期T2为（ ）
A． B．
C． D．
7．铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，如图所示，已知内外轨道平面对水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为R，在转弯时的速度为下列情况时，正确的是（ ）
A．火车在转弯时不挤压轨道
B．火车在转弯时挤压内轨道
C．火车在转弯时挤压外轨道
D．无论速度为多少，火车都将挤压内轨道
8．物体在一个方向竖直向上的拉力作用下参与了下列三种运动：匀速上升、加速上升和减速上升．关于这个物体在这三种运动中机械能的变化情况，正确的说法是（ ）
A．加速过程中拉力做正功，匀速过程拉力不做功，减速过程拉力做负功
B．物体的重力势能先增加后减少
C．匀速上升和加速上升过程中物体机械能增加，减速上升过程中机械能减小
D．物体机械能一直在增加
9．一个可视为质点的小球被长为L的绳悬挂于O点，空气阻力忽略不计，开始时绳与竖直方向的夹角为α，在球从A点由静止开始运动到等高点C点的过程中（B点是运动过程中的最低点），下列说法正确的是（ ）
A．从A点到B点的过程中，重力做正功，绳中张力做负功
B．在B点时，重力的功率为0
C．达到B点时，小球的速度为v=
D．小球能从A点运动到C点，像是“记得”自己的起始高度，是因为它的能量守恒
10．把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示，迅速松手，弹簧把球弹起，球升至最高位置C（图丙所示），途中经过位置B时弹簧恰好处于自由状态（图乙所示）．已知B、A高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，弹簧的质量和空气的阻力均不计．则下列正确的是（ ）
A．在A位置，弹簧具有的弹性势能为0.6J
B．在B位置小球动能最大
C．从A→C位置，小球机械能守恒
D．从A→C位置小球重力势能的增加量大于弹簧弹性势能的减少量
二、实验题：本题共2问，第1问4分，第2问8分，共12分.
11．（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，有两项是错误的或者是没有必要进行的，它们是 （填字母代号）
A．按照图1示的装置安装器件
B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上
C．用天平测量出重物的质量
D．先接通电源开关，再放手让纸带和重物下落
E．在打出的纸带上，选取合适的两点，测量两点的速度和他们之间的距离
F．验证减少的重力势能是否等于增加的动能，即验证机械能是否守恒．
（2）本次实验中，打点周期为0.02s，自由下落的重物质量为2kg，打出一条理想纸带的数据如图2所示，单位是cm，g取9.8m/s2．点 O、A之间还有多个点没画出，打点计时器打下点B时，物体的速度vB= m/s，从起点O到打下B点的过程中，重力势能的减少量△Ep= J，此过程中物体动能的增量△Ek= J．（答案保留三位有效数字），实验结论是
三、计算题：（共38分）解答各小题时，要写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
12．已知火星的质量为M=6.4×1023kg，半径R=3.4×106m，引力常量为G=6.7×10﹣11N•m2/kg2，求火星的第一宇宙速度（计算结果保留两位有效数字）
13．汽车的质量为2000kg，汽车发动机的额定功率为40kW，它在平直的公路上行驶时所受的阻力恒为2000N，当它以恒定的加速度a=1m/s2启动时，试求：
（1）汽车能达到的最大速度是多少？
（2）汽车做匀加速直线运动可维持多长的时间？
14．如图所示，竖直面内的曲线轨道AB光滑，它的最低点B的切线沿水平方向，且与一位于同一竖直面内、半径R=1m的粗糙圆形轨道平滑连接．现有一质量m=3kg的滑块（可视为质点），从位于轨道上的A点由静止开始滑下，滑块经B点后恰好能通过圆形轨道的最高点C．已知A点到B点的高度h=3m，重力加速度g=10m/s2，空气阻力可忽略不计，求：
（1）滑块通过圆形轨道B点时，小球的速度大小为多少；
（2）滑块从B点滑至C点的过程中，克服摩擦阻力所做的功．
2015-2016学年湖北省黄香高中、航天高中、应城二中、安陆二中、孝昌二中联考高一（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题：本大题共10小题，每小题5分，共50分．第4﹑5﹑9题为多选，其余为单选．全部选对的得5分，有选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分．
1．第一次通过实验比较准确地测出引力常量的科学家是（ ）
A．牛顿 B．伽利略 C．胡克 D．卡文迪许
【考点】物理学史．
【分析】本题考查了物理学史，了解所涉及伟大科学家的重要成就，如高中所涉及到的牛顿、伽利略、胡克、卡文迪许等重要科学家的成就要明确．
【解答】解：牛顿发现了万有引力定律时，并没能得出引力常量G的具体值，G的数值于1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出，故ABC错误，D正确．
故选：D．
2．下列物理量中是标量的是（ ）
A．向心加速度 B．周期 C．线速度 D．向心力
【考点】矢量和标量．
【分析】即有大小又有方向，相加是遵循平行四边形定则的物理量是矢量，如力、速度、加速度、位移、动量等都是矢量；
只有大小，没有方向的物理量是标量，如路程、时间、质量等都是标量．
【解答】解：向心加速度、线速度、向心力都是有大小和方向的，都是矢量，周期只有大小没有方向，是标量，所以B正确，ACD错误．
故选B．
3．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由P向Q行驶，速度逐渐增加，下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是（ ）
A． B． C． D．
【考点】曲线运动．
【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．
【解答】解：汽车从P点运动到Q，曲线运动，必有些力提供向心力，向心力是指向圆心的；汽车同时速度增大，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小于90°，所以选项ACD错误，选项B正确．
故选：B
4．物体做平抛运动时，下列描述物体在水平方向的分速度Vx和竖直方向的分速度Vy随时间t变化的图线中，正确的是（ ）
A． B． C． D．
【考点】平抛运动．
【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，结合两个分运动的运动规律确定正确的图线．
【解答】解：平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，水平分速度保持不变，故C正确，A错误．
平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，速度随时间均匀增加，速度时间图线为过原点的倾斜直线，故B错误，D正确．
故选：CD．
5．如图所示，是在同一轨道平面上的三颗质量相同的人造地球卫星，均绕地球做匀速圆周运动．关于各物理量的关系，下列说法正确的是（ ）
A．速度vA＞vB＞vCB．周期TA＞TB＞TC
C．向心加速度aA＞aB＞aCD．角速度ωA＞ωB＞ωC
【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．
【分析】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律和万有引力定律列式，得到各量与轨道半径的关系，再进行分析比较．
【解答】解：根据万有引力提供向心力有：G=m=ma=mr
得：v=，a=，T=2．
A、由于v=，所以速度vA＞vB＞vC．故A正确；
B、由于T=2，半径越大，周期越大，所以周期TA＜TB＜TC．故B错误；
C、由于a=，半径越大向心加速度越小，所以向心加速度aA＞aB＞aC．故C正确；
D、由于ω==，所以角速度ωA＞ωB＞ωC．故D正确．
故选：ACD
6．有A、B两颗卫星绕地心O做圆周运动，旋转方向相同．A卫星的周期为T1，如图所示在某一时刻两卫星相距最近，经时间t 他们再次相距最近，则B卫星的周期T2为（ ）
A． B．
C． D．
【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．
【分析】两行星相距最近时，两行星应该在同一半径方向上，两行星相距最远时，两行星应该在同一直径上，由于A的周期小，故A转得较快，当A比B多转一圈时两行星再次相距最近．
【解答】解：两行星相距最近时，两行星应该在同一半径方向上，A多转动一圈时，第二次追上，转动的角度相差2π，即：
t﹣t=2π，
解得：．故ACD错误，B正确；
故选：B
7．铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，如图所示，已知内外轨道平面对水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为R，在转弯时的速度为下列情况时，正确的是（ ）
A．火车在转弯时不挤压轨道
B．火车在转弯时挤压内轨道
C．火车在转弯时挤压外轨道
D．无论速度为多少，火车都将挤压内轨道
【考点】向心力．
【分析】火车以轨道的速度转弯时，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，先平行四边形定则求出合力，再根据根据合力等于向心力求出转弯速度，当转弯的实际速度大于或小于轨道速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供向心力或大于所需要的向心力，火车有离心趋势或向心趋势，故其轮缘会挤压车轮．
【解答】解：A、火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，由图可以得：
F合=mgtanθ（θ为轨道平面与水平面的夹角）
合力等于向心力，故有：mgtanθ=，
解得v=，当火车在转弯时不挤压轨道，故A正确．
B、当，重力和支持力的合力不够提供向心力，则火车拐弯时会挤压外轨，故B错误．
C、当，重力和支持力的合力大于性心理，则火车拐弯时会挤压内轨，故CD错误．
故选：A．
8．物体在一个方向竖直向上的拉力作用下参与了下列三种运动：匀速上升、加速上升和减速上升．关于这个物体在这三种运动中机械能的变化情况，正确的说法是（ ）
A．加速过程中拉力做正功，匀速过程拉力不做功，减速过程拉力做负功
B．物体的重力势能先增加后减少
C．匀速上升和加速上升过程中物体机械能增加，减速上升过程中机械能减小
D．物体机械能一直在增加
【考点】功能关系；功的计算．
【分析】根据功能原理：除了重力以外的其他力做正功时，物体的机械能将增加；若除了重力以外的其他力做负功时，物体的机械能将减小．分析拉力做功的正负，即可判断物体机械能的变化．
【解答】解：匀速上升过程：根据平衡条件可知，拉力竖直向上，对物体做正功，根据功能原理得知，物体的机械能增加；
加速和减速上升过程：拉力方向均竖直向上，与速度方向相同，对物体都做正功，由功能原理得知，物体的机械能都增加．故三种情况下，物体的机械能均一直增加．故D正确，ABC错误．
故选：D
9．一个可视为质点的小球被长为L的绳悬挂于O点，空气阻力忽略不计，开始时绳与竖直方向的夹角为α，在球从A点由静止开始运动到等高点C点的过程中（B点是运动过程中的最低点），下列说法正确的是（ ）
A．从A点到B点的过程中，重力做正功，绳中张力做负功
B．在B点时，重力的功率为0
C．达到B点时，小球的速度为v=
D．小球能从A点运动到C点，像是“记得”自己的起始高度，是因为它的能量守恒
【考点】功能关系；功率、平均功率和瞬时功率．
【分析】绳中张力与速度垂直，不做功．根据公式P=mgvcosθ求重力的瞬时功率．根据机械能守恒定律求小球到达B的速度．
【解答】解：A、从A点到B点的过程中，重力做正功，由于绳中张力与小球的速度总垂直，所以张力对球不做功，故A错误．
B、在B点时，重力与速度垂直，根据公式P=mgvcosθ知，θ=90°，所以此时重力的瞬时功率为0，故B正确．
C、从A点到B点的过程中，根据机械能守恒定律得：mgL（1﹣cosα）=，得：v=，故C正确．
D、小球能从A点运动到C点，像是“记得”自己的起始高度，是因为它的机械能守恒，在A、C两点的动能为零，重力势能相等，高度相同．故D正确．
故选：BCD
10．把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示，迅速松手，弹簧把球弹起，球升至最高位置C（图丙所示），途中经过位置B时弹簧恰好处于自由状态（图乙所示）．已知B、A高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，弹簧的质量和空气的阻力均不计．则下列正确的是（ ）
A．在A位置，弹簧具有的弹性势能为0.6J
B．在B位置小球动能最大
C．从A→C位置，小球机械能守恒
D．从A→C位置小球重力势能的增加量大于弹簧弹性势能的减少量
【考点】功能关系；机械能守恒定律．
【分析】小球从A上升到B位置的过程中，平衡位置时速度最大，动能增大；小球上升和下落过程与弹簧组成的系统机械能守恒．根据机械能守恒定律和牛顿第二定律分析．
【解答】解：A、根据能量的转化与守恒，小球在图丙中时，弹簧的弹性势能等于小球由A到C位置时增加的重力势能，为：Ep=mghAC=0.2×10×0.3=0.6J；故A正确；
B、球从A上升到B位置的过程中，弹簧的弹力先大于重力，小球向上加速，当弹簧的弹力等于重力时，合力为零，之后小球继续上升弹簧弹力小于重力，球做减速运动，故小球从A上升到B的过程中，动能先增大后减小，在AB之间某个位置时动能最大，故B错误；
C、从A→B，弹簧的弹力对小球做正功，小球的机械能增加，从B→C，小球只受重力，机械能守恒，故C错误．
D、从A→C位置，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，可知，小球重力势能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量．故D错误．
故选：A
二、实验题：本题共2问，第1问4分，第2问8分，共12分.
11．（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，有两项是错误的或者是没有必要进行的，它们是 BC （填字母代号）
A．按照图1示的装置安装器件
B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上
C．用天平测量出重物的质量
D．先接通电源开关，再放手让纸带和重物下落
E．在打出的纸带上，选取合适的两点，测量两点的速度和他们之间的距离
F．验证减少的重力势能是否等于增加的动能，即验证机械能是否守恒．
（2）本次实验中，打点周期为0.02s，自由下落的重物质量为2kg，打出一条理想纸带的数据如图2所示，单位是cm，g取9.8m/s2．点 O、A之间还有多个点没画出，打点计时器打下点B时，物体的速度vB= 0.98 m/s，从起点O到打下B点的过程中，重力势能的减少量△Ep= 0.982 J，此过程中物体动能的增量△Ek= 0.960 J．（答案保留三位有效数字），实验结论是 在误差允许范围内，重锤机械能守恒
【考点】验证动量守恒定律．
【分析】（1）通过实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定不需要的测量步骤．实验时，打点计时器应接交流电源，先接通电源，再释放纸带．
（2）重物下落过程中不可避免的受到阻力作用，重力势能不可能全部转化为动能，这是误差的主要来源．
【解答】解：（1）打点计时器需要接低压交流电源，不能接直流，故B错误．
因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C没有必要．
本题选错误的或者是没有必要进行的，故选：BC；
（2）利用匀变速直线运动的推论有：BC===0.98m/s，
重锤的动能为：EKB=mvB2=×2×0.982=0.960 J
从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量为：△Ep=mgh=2×9.8×0.0501J=0.982 J．
由上数据可知，在误差允许范围内，重锤机械能守恒；
故答案为：（1）BC；（2）0.98，0.982，0.960；在误差允许范围内，重锤机械能守恒．
三、计算题：（共38分）解答各小题时，要写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
12．已知火星的质量为M=6.4×1023kg，半径R=3.4×106m，引力常量为G=6.7×10﹣11N•m2/kg2，求火星的第一宇宙速度（计算结果保留两位有效数字）
【考点】万有引力定律及其应用．
【分析】根据万有引力提供向心力，抓住轨道半径等于火星的半径，求出火星的第一宇宙速度大小．
【解答】解：绕火星表面运行的卫星轨道半径等于火星的半径
根据：得，．
代入数据解得v=3.6km/s．
答：火星的第一宇宙速度为3.6km/s．
13．汽车的质量为2000kg，汽车发动机的额定功率为40kW，它在平直的公路上行驶时所受的阻力恒为2000N，当它以恒定的加速度a=1m/s2启动时，试求：
（1）汽车能达到的最大速度是多少？
（2）汽车做匀加速直线运动可维持多长的时间？
【考点】功率、平均功率和瞬时功率．
【分析】（1）当牵引力等于阻力时，速度最大，根据P=Fv求出汽车能达到的最大速度．
（2）根据牛顿第二定律求出牵引力的大小，结合P=Fv求出匀加速直线运动的末速度，根据速度时间公式求出匀加速直线运动的时间．
【解答】解：（1）当a=0，即F=f时，v最大，由P=Fv=fvm得最大速度为：
．
（2）设匀加速运动可维持时间为t，则有：F﹣f=ma，
解得牵引力为：F=f+ma=2000+2000×1N=4000N，
则匀加速直线运动的末速度为：v=，
匀加速直线运动的时间为：t=．
答：（1）汽车能达到的最大速度是20m/s；
（2）汽车做匀加速直线运动可维持10s的时间．
14．如图所示，竖直面内的曲线轨道AB光滑，它的最低点B的切线沿水平方向，且与一位于同一竖直面内、半径R=1m的粗糙圆形轨道平滑连接．现有一质量m=3kg的滑块（可视为质点），从位于轨道上的A点由静止开始滑下，滑块经B点后恰好能通过圆形轨道的最高点C．已知A点到B点的高度h=3m，重力加速度g=10m/s2，空气阻力可忽略不计，求：
（1）滑块通过圆形轨道B点时，小球的速度大小为多少；
（2）滑块从B点滑至C点的过程中，克服摩擦阻力所做的功．
【考点】动能定理的应用；机械能守恒定律．
【分析】（1）轨道光滑，滑块从A运动到B的过程中机械能守恒，根据机械能守恒定律求出B点的速度．
（2）滑块恰好通过圆形轨道的最高点C时，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出C点的速度大小．对B到C过程，运用动能定理，求出克服摩擦阻力做功的大小．
【解答】解：（1）从A到B，依据机械能守恒得到：
得：
代值得到：
（2）在C点，由重力充当向心力，即：
得：
从B到C，设物体克服摩擦力做功为Wf，依据动能定理得：
即：
代值得：Wf=15J
答：（1）滑块通过圆形轨道B点时，小球的速度大小为2m/s；
（2）滑块从B点滑至C点的过程中，克服摩擦阻力所做的功为15J．
2016年7月9日
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