咸阳市2014-2015高一物理下学期期末试卷（有解析）
一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分，不选、多选或错选0分）
1．（4分）（2015春•兴平市期末）经典力学不能适用下列哪些运动（ ）
A． 火箭的发射 B． 宇宙飞船绕地球的运动
C． “勇气号”宇宙探测器 D． 微观粒子的波动性
考点： 狭义相对论．
分析： 经典力学的适用范围是宏观、低速情形，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学．
解答： 解：火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用．
对于微观的情形经典力学不适用．
故选D．
点评： 当物体的速度接近光速时，从相对论角度来说，时间延长、空间缩短、质量增加．
2．（4分）（2015春•兴平市期末）让两个小球同时开始运动，一个做自由落体运动，一个做平抛运动，利闪光照相可以得到小球运动过程的频闪照片，通过分析小球的位置变化，可以得到的结论是（ ）
A． 只能得到“平抛运动在竖直方向做自由落体运动”
B． 只能得到“平抛运动在水平方向做匀速直线运动”
C． 既不能得到水平方向的运动规律，又不能得到竖直方向的运动规律
D． 既能得到“平抛运动在竖直方向上做自由落体运动”，又能得到“平抛运动在水平方向上做匀速直线运动”
考点： 研究平抛物体的运动．
专题： 实验题．
分析： 频闪照相每隔相同时间间隔曝光一次，通过与自由落体运动对照得到竖直分运动的规律，通过研究水平方向相同时间内的位移得到水平分运动的特点．
解答： 解：频闪照相每隔相同时间间隔曝光一次，而每相邻两次曝光时间间隔中的位移均为一格，说明水平方向的分运动是匀速直线运动；
竖直方向与自由落体的小球总是同一高度，故竖直分运动是自由落体运动，故D正确．
故选：D
点评： 本题关键是明确如何采用频闪照相法研究平抛运动的分运动规律，竖直分运动的规律是自由落体运动，水平分运动是匀速直线运动．
3．（4分）（2015春•兴平市期末）人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率（ ）
A． 大于7.9km/s
B． 介于大于7.9km/s～11.2km/s之间
C． 小于或等于7.9km/s
D． 一定大于11.2km/s
考点： 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．
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专题： 万有引力定律的应用专题．
分析： 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律求解卫星的速率．
解答： 解：设地球的质量为M，卫星的质量为m，地球的半径为R，卫星的轨道为r，速率为v．地球的第一宇宙速度为v1，
则有：G=m，
解得：v=
当r=R时，有：v=v1==7.9×103m/s
而实际中卫星的轨道r≥R，则v≤v1=7.9km/s，故C正确、ABD错误；
故选：C．
点评： 本题首先要理解第一宇宙速度，要注意实际的卫星都有一定的高度，半径一定大于地球的半径．
4．（4分）（2015春•兴平市期末）下列各种物体的运动，动能保持不变的是（ ）
A． 物体做匀速圆周运动 B． 物体做匀变速直线运动
C． 物体做自由落体运动 D． 物体做平抛运动
考点： 动能．
分析： 物体的动能与速率有关，速率不变，动能就不变．分析每种运动速度变化的情况，根据EK=mv2即可作出判断．
解答： 解：A、匀速圆周运动的速率不变；故动能不变；故A正确；
B、匀变速直线运动的速率在变化；故动能在变化；故B错误；
C、自由落体运动的速率在变化；动能在变化；故C错误；
D、平抛运动的物体速率在变化；故动能在变化；故D错误；
故选：A．
点评： 本题要知道各种常见运动速度如何变化，关键抓住速率不变，动能则不变．
5．（4分）（2015春•兴平市期末）在探究恒力做功与物体动能变化的关系实验中，作出W﹣v图象如图所示，哪一个是符合实际的（ ）
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A． B． C． D．
考点： 探究功与速度变化的关系．
专题： 实验题．
分析： 小车先在橡皮条的拉动下做加速运动，当橡皮条恢复原长时，拉力减为零，小车由于惯性继续做匀速运动，因此小车匀速时的速度就是该过程中的最大速度．橡皮筋对小车做的功转化为小车的动能，由动能定理求出W与v的关系表达式，然后选出W与v的关系图象．
解答： 解：橡皮筋做的功转化为小车动能，由动能定理得：W=mv2﹣0，
功W与速度v间的关系为：W=mv2，
W与v是二次函数关系，W﹣v图象是抛物线的一个分支，故C正确、ABD错误．
故选：C．
点评： 本题考查了功与速度的关系，应用动能定理求出功与速度关系的表达式是正确 解题的关键．
6．（4分）（2015春•兴平市期末）如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设地面处的重力势能为0，则小球经过桌面高度的瞬间重力势能为（ ）
A． 0 B． mgH C． mg（h+H） D． mgh
考点： 重力势能．
分析： 解决本题需要掌握：重力势能表达式Ep=mgh中，h为物体相对零势能点的高度，因此重力势能大小和零势能点的选取有关．
解答： 解：以地面为零势能参考平面，桌面离零势能点的高度为h，所以小球落到地面前瞬间的重力势能为：Ep=mgh，
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故选：D．
点评： 本题比较简单，直接考查了重力势能和重力做功大小的计算，正确理解公式中物理量的含义是正确应用公式的前提．
7．（4分）（2015春•兴平市期末）地球质量大约是月球质量的81倍，在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心和地球中心的距离之比为（ ）
A． 1：27 B． 1：9 C． 1：3 D． 9：1
考点： 万有引力定律及其应用；向心力．
专题： 万有引力定律的应用专题．
分析： 根据万有引力公式由平衡方程求解即可．
解答： 解：令地球质量为M，月球质量为M'，由题意有，飞船离地心距离为r，离月心距离为r'，由题意有飞船的所受地球和月球万有引力相等有：
可解得：
故选：B．
点评： 掌握万有引力公式是正确解题的关键，注意球体距离从球心算起．
8．（4分）（2015春•兴平市期末）如图所示，一个质量为M的物体放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离．在这一过程中，P点的位移（开始时弹簧为原长）是H，则物体重力势能增加了（ ）
A． MgH B． MgH+ C． MgH﹣ D． MgH﹣
考点： 重力势能的变化与重力做功的关系；胡克定律．
专题： 机械能守恒定律应用专题．
分析： 知道手拉着弹簧上端P点缓慢向上移动，可以看成物体是处于平衡状态．
根据胡克定律求出弹簧的形变量，再求出物体上升的高度．
解答： 解：手拉着弹簧上端P点缓慢向上移动，可以看成物体是处于平衡状态．
- 12 -
根据胡克定律得：
弹簧的伸长量△x=
在这一过程中，P点的位移是h．
所以物体上升的高度为H﹣
所以物体重力势能的增加量为
故选C．
点评： 能够通过问题情境分析找出一些条件，分清P点的位移和物体的位移关系．
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分，全选对4分，选对但不全2分，有错选或不选0分）
9．（4分）（2015春•兴平市期末）杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子经过最高点时，里面的水也不会流出来，下列说法正确的是（ ）
A． 水处于失重状态
B． 水受的合力为零
C． 水受的合力提供向心力，使水做圆周运动
D． 杯子特殊，杯底对水有吸引力
考点： 向心力．
专题： 匀速圆周运动专题．
分析： 水做圆周运动，通过最高点时，水受到的重力和弹力的合力等于向心力．
解答： 解：A、当杯子经过最高点时，加速度方向向下，里面的水处于失重状态，故A正确；
B、当杯子经过最高点时，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，不为零，故B错误；
C、水做圆周运动，经过最高点时，水受重力和向下的支持力，合力提供向心力，故C正确；
D、杯底对水只能产生向下的弹力，无吸引力，故D错误；
故选：AC
点评： 本题关键明确水经过最高点时重力和支持力的合力提供向心力，难度不大，属于基础题．
10．（4分）（2015春•兴平市期末）如图所示，一端可绕O点自由转动的长木板上方放一个物块，手持木板的另一端，使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢旋转，则在物块相对于木板滑动前的过程中（ ）
A． 重力做正功 B． 摩擦力做负功 C． 摩擦力不做功 D． 支持力不做功
考点： 功的计算．
专题： 功的计算专题．
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分析： 物体受重力、支持力和静摩擦力；重力做功与路径无关，只与初末位置有关；物体缓慢做圆周运动，速度沿着切线方向，支持力与速度反向，静摩擦力与速度垂直．
解答： 解：A、重力做功与路径无关，只与初末位置有关，物体下降，重力做正功，故A正确；
B、C、物体缓慢做圆周运动，速度沿着切线方向，静摩擦力与速度垂直，不做功，故B错误，C正确；
D、物体缓慢做圆周运动，速度沿着切线方向，支持力与速度反向，做负功，故D错误；
故选：AC．
点评： 本题关键明确当力与速度垂直时不做功，同向时做正功，反向时做负功，基础题．
11．（4分）（2015春•兴平市期末）小球m用长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一个光滑钉子C，如图所示，今把小球拉到悬线成水平后无初速度地释放，当悬线成竖直状态且与钉子相碰时（ ）
A． 小球的速度突然增大 B． 小球的角速度突然减小
C． 小球的向心加速度突然增大 D． 悬线的拉力突然减小
考点： 向心力；线速度、角速度和周期、转速．
专题： 匀速圆周运动专题．
分析： 小球碰到钉子后仍做圆周运动，线速度不变，由v=ωr分析角速度如何变化．由向心加速度公式a=分析向心加速度的变化．由向心力公式可得出绳子的拉力与小球转动半径的关系，再分析拉力的变化情况．
解答： 解：A、在绳与钉子相碰瞬间，绳子的拉力和重力方向都与小球的速度方向垂直，不对小球做功，不改变小球的动能，则小球的线速度大小不变．故A错误．
B、角速度与线速度的关系为v=ωr，得到ω=，在绳与钉子相碰瞬间，小球圆周运动的半径r减小，v不变，则角速度ω增大．故B错误．
C、由向心加速度公式an=分析得到，向心加速度增大．故C正确．
D、根据牛顿第二定律得：T﹣mg=man，T=mg+man，an增大，则绳子拉力T增大．故D错误．
故选：C．
点评： 本题关键是确定线速度大小不变，当力与速度垂直时不做功，不改变速度的大小．对于角速度、向心加速度、拉力与线速度的关系要熟悉，是圆周运动中常用的知识．
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12．（4分）（2015春•兴平市期末）河水的流速随离河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示，若要使船以最短时间渡河，则（ ）
A． 船渡河的最短时间是100s
B． 船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直
C． 船在河水中航行的轨迹是一条直线
D． 船在河水中的最大速度是7m/s
考点： 运动的合成和分解．
专题： 运动的合成和分解专题．
分析： 将船的运动分解为垂直于河岸方向和沿河岸方向，当静水速与河岸垂直时，渡河时间最短．当水流速最大时，船在河水中的速度最大．
解答： 解：A、当船头与河岸垂直时，渡河时间最短，由乙图可知河宽为300m，t==s=100s，故A正确．
B、船的合运动时间等于各个分运动的时间，沿船头方向分运动时间为t=，当x1最小时，t最小，当船头与河岸垂直时，x1有最小值，等于河宽d，故要使船以最短时间渡河，船在行驶过程中，船头必须始终与河岸垂直，因而B正确；
C、由于随水流方向的分速度不断变化，故合速度的大小和方向也不断变化，船做曲线运动，故C错误；
D、当v2取最大值4m/s时，合速度最大v===5m/s，故D错误；
故选：AB．
点评： 本题关键找到船参加的两个分运动，然后运用合运动与分运动的等时和等效规律进行研究，同时要注意合运动与分运动互不干扰．
1．合运动与分运动定义：如果物体同时参与了两种运动，那么物体实际发生的运动叫做那两种运动的合运动，那两种运动叫做这个实际运动的分运动．
2．在一个具体问题中判断哪个是合运动，哪个是分运动的关键是弄清物体实际发生的运动是哪个，则这个运动就是合运动．物体实际发生的运动就是物体相对地面发生的运动，或者说是相对于地面上的观察者所发生的运动．
3．相互关系
①独立性：分运动之间是互不相干的，即各个分运动均按各自规律运动，彼此互不影响．因此在研究某个分运动的时候，就可以不考虑其他的分运动，就像其他分运动不存在一样．
②等时性：各个分运动及其合运动总是同时发生，同时结束，经历的时间相等；因此，若知道了某一分运动的时间，也就知道了其他分运动及合运动经历的时间；反之亦然．
③等效性：各分运动叠加起来的效果与合运动相同．
④相关性：分运动的性质决定合运动的性质和轨迹．
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本题船实际参与了两个分运动，沿水流方向的分运动和沿船头指向的分运动，当船头与河岸垂直时，渡河时间最短，船的实际速度为两个分运动的合速度，根据分速度的变化情况确定合速度的变化情况．
三、实验题（本题共2小题，共14分）
13．（4分）（2015春•兴平市期末）在“探究功与物体速度变化关系”实验中，小车会受到阻力，但可使木板倾斜作为补偿．则下列操作正确的是 （ ）
A． 放开小车，能够自由下滑即可
B． 放开小车，能够匀速下滑即可
C． 放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D． 放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
考点： 探究功与速度变化的关系．
专题： 实验题；动能定理的应用专题．
分析： 为使橡皮条对小车做功等于合力的功，应该平衡摩擦力，即用重力的下滑分力平衡摩擦力．
解答： 解：用橡皮筋探究功与速度变化的实验中，小车会受到阻力，可以使木板倾斜作为补偿，即用重力平行木板方向的分力平衡摩擦力，从而使小车运动过程中，橡皮条的拉力等于合力，故要求放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故D正确、ABC错误．
故选：D．
点评： 实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动
14．（10分）（2015春•兴平市期末）在如图甲所示的光电计时器中，a，b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a，b间通过时，光电计时器就可以显示物体的档光时间．
现利用图乙所示装置验证机械能守恒定律，图中PQ是固定的光滑斜面，斜面的倾角为θ=30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出，让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1，2各自连接的光电计时器显示的档光时间分别为5.00×10﹣2s和2.00×10﹣2s，已知滑块质量为m=2.00kg，滑块沿斜面方向的宽度为d=5.00cm，光电门1和2之间的距离为L=0.60m，g=9.8m/s2，取滑块经过光电门的速度为其平均速度（就是结果保留3位有些数字）．
（1）滑块通过光电门1时的速度v1= 1.00 m/s，通过光电门2时的速度v2= 2.50 m/s．
（2）滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为 5.25 J，重力势能的减少量为 5.29 J．
（3）由此可得出的结论是 在误差允许的范围内，该过程中机械能守恒 ．
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考点： 验证机械能守恒定律．
专题： 实验题；机械能守恒定律应用专题．
分析： 知道光电门测量瞬时速度的原理．根据瞬时速度从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值
解答： 解：（1）滑块通过光电门1时的速度v1=.00m/s
通过光电门2时的速度v2===2.50m/s
（2）滑块通过光电门1、2之间的动能增加量△Ek=Ek2﹣Ek1=mv22﹣mv12=5.25J
重力势能减小量△Ep=mgh=2.0×9.8×0.540×0.5J=5.29J．
（3）由于滑块动能的增大与滑块重力势能的减小量非常接近，所以在误差允许的范围内，可以认为滑块的机械能守恒．
故答案为：（1）1.00m/s，2.50m/s；（2）5.25J，5.29J；（3）在误差允许的范围内，可以认为滑块的机械能守恒
点评： 本题考查验证机械能守恒定律的实验，知道运用平均速度代替瞬时速度的思想． 计算时要注意单位的换算和有效数字的保留．
四、计算题（本题共3小题，共38分）
15．（10分）（2015春•兴平市期末）某同学对着墙壁练习打网球，假定球在墙面以25m/s的速度沿水平方向反弹，落地点到墙面的距离在10m至15m之间．忽略空气阻力，取g=10m/s2．球在墙面上反弹点的高度范围是 0.8 m至 1.8 m．
考点： 平抛运动．
专题： 平抛运动专题．
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，根据初速度和水平位移范围求出运动的时间范围，结合竖直方向上的运动规律求出反弹点的高度范围．
解答： 解：根据x=v0t得，t=，因为水平位移10≤x≤15，
所以最小时间为：，
最长时间为：
则0.4≤t≤0.6s．
根据h=得最小高度为：，
最大高度为：．
则0.8m≤h≤1.8m．
故答案为：0.8，1.8．
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点评： 解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解．
16．（12分）（2015春•兴平市期末）“嫦娥奔月”的过程可以简化为：“嫦娥一号”升空后，绕地球沿椭圆轨道运动，远地点A距地面高为h1，在远地点时的速度为v，然后经过变轨被月球捕获，再经多次变轨，最终在距离月球表面高为h2的轨道上绕月球做匀速圆周运动．
（1）已知地球半径为R1、表面的重力加速度为g0，求“嫦娥一号”在远地点A处的加速度a；
（2）已知月球的质量为M、半径为R2，引力常量为G，求“嫦娥一号”绕月球运动的周期T．
考点： 万有引力定律及其应用．
专题： 匀速圆周运动专题．
分析： （1）嫦娥一号受到合力为地球的万有引力，由牛顿第二定律可以求出A点处的加速度．
（2）月球对嫦娥一号的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出其绕月运动的周期．
解答： 解：（1）由牛顿第二定律得：
对嫦娥一号卫星：ma=G=G，
在地球表面的物体mg0=G，
解得：a=；
（2）月球的万有引力提供向心力，
由牛顿第二定律得：G=m（）2（R2+h2），
解得，嫦娥一号绕月运动的周期T=2π；
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答：（1）“嫦娥一号”在远地点A处的万有引力产生的加速度为；
（2）“嫦娥一号”绕月球运动的周期2π
点评： 万有引力等于重力，万有引力提供向心力，由万有引力定律及牛顿第二定律可以正确解题．
17．（16分）（2015春•兴平市期末）质量为m的物体以速度v0竖直上抛，物体落回地面时，速度大小为v0，设运动的过程中空气阻力大小不变，求：
（1）物体在运动过程中所受空气阻力的大小；
（2）物体以初速度2v0竖直上抛时的最大高度．
考点： 竖直上抛运动．
分析： （1）根据匀变速直线运动的速度位移公式求出上升过程和下降过程中的加速度大小之比，根据牛顿第二定律求出阻力的大小．
（2）根据牛顿第二定律求出上升过程中的加速度大小，结合速度位移公式求出上升的最大高度．
解答： 解：（1）根据，得上升过程和下降过程中的加速度之比为：
，
根据牛顿第二定律得：
，，
则，
解得：f=．
（2）根据牛顿第二定律得：
，
上升的最大高度为：
h=．
答：（1）物体在运动过程中所受空气阻力的大小为．
（2）物体以初速度2v0竖直上抛时的最大高度为．
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点评： 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，注意上升过程和下降过程中阻力方向不同，加速度大小不等．
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