湖北省枣阳市第一中学高一年级2015-2016学年度下学期期末考试物理试题
时间：90分钟 分值100分
第I卷（选择题共48分）
一、选择题（本大题12小题，每小题4分，共48分）
1．2015年人类首次拍摄到冥王星的高清图片，为进一步探索太阳系提供了宝贵的资料，冥王星已被排除在地球等八大行星行列之外，它属于“矮星行”，表面温度很低，上面绝大多数物质只能是固态或液态，已知冥王星的质量远小于地球的质量，绕太阳的公转的半径远大于地球的公转半径。根据以上信息可以确定
A．冥王星公转的周期一定大于地球的公转周期
B．冥王星的公转速度一定小于地球的公转速度
C．冥王星表面的重力加速度一定小于地球表面的重力加速度
D．冥王星上的第一宇宙速度一定小于地球上的第一宇宙速度
2．如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，AB、CD是圆环相互垂直的两条直径，C、D两点与圆心O等高．一个质量为m的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在P点，P点在圆心O的正下方处．小球从最高点A由静止开始沿逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为R，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g．下列说法正确的有
A．弹簧长度等于R时，小球的动能最大
B．小球运动到B点时的速度大小为
C．小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mg
D．小球从A到C的过程中，弹簧对小球做的功等于小球机械能的增加量
3．2016年1月20日，美国天文学家Michael Brown推测：太阳系有第九个大行星，其质量约为地球质量的10倍，直径约为地球直径的4倍，到太阳的平均距离约为地球到太阳平均距离的600倍，万有引力常量G已知．下列说法正确的有
A．该行星绕太阳运转的周期在1～2万年之间
B．由题中所给的条件可以估算出太阳的密度
C．该行星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度
D．该行星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
4．光滑水平地面上有一静止的木块，子弹水平射入木块后未穿出，子弹和木块的v-t图象如图所示．已知木块质量大于子弹质量，从子弹射入木块到达到稳定状态，木块动能增加了50J，则此过程产生的内能可能是
A．10J B．50J C．70J D．120J
5．两颗互不影响的行星P1、P2,各有一颗近地卫星S1、S2绕其做匀速圆周运动。图中纵轴表示行星周围空间某位置的引力加速度a ,横轴表示某位置到行星中心距离r平方的倒数, 关系如图所示,卫星S1、S2的引力加速度大小均为a0。则（ ）
A．S1的质量比S2的大 B．P1的质量比P2的大
C．P1的第一宇宙速度比P2的小 D．P1的平均密度比P2的大
6．已知引力常数G与下列哪些数据，可以计算出地球密度（ ）
A．地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离
B．月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径
C．人造地球卫星在地面附近绕行运行周期
D．若不考虑地球自转，已知地球半径和重力加速度
7．在我国探月工程计划中，“嫦娥五号”将于几年后登月取样返回地球。当“嫦娥五号”离开绕月轨道飞回地球的过程中，地球和月球对它的引力和的大小变化情况是（ ）
A．增大，减小 B．减小，增大
C．和均增大 D．和均减小
8．美国物理学家于1995年在国家实验室观察到了顶夸克。这是近二十几年粒子物理研究最重要的实验进展之一。正、反顶夸克之间的强相互作用势能可写为，式中是正、反顶夸克之间的距离，是强相互作用耦合常数，无单位，是与单位制有关的常数，则在国际单位制中常数的单位是（ ）
A． B． C． D．
9．如右图所示，质量m=1kg的小球用细线拴住，线长l=1m，细线所受拉力达到F=19N时就会被拉断．当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断。若此时小球距水平地面的高度h=5m，重力加速度g=10m／s2，则小于落地处距地面上P点的距离为（P点在悬点的正下方）（ ）
A．1m B．2m C．3m D．4m
10．一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（ ）
A．物体机械能不变，内能也不变
B．物体机械能减小，内能不变
C．物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小
D．物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变
11．如图所示，流水线上的皮带传送机的运行速度为v，两端高度差为h，工作时，每隔相同时间无初速放上质量为m的相同产品。当产品和皮带没有相对滑动后，相互间的距离为d。根据以上已知量，下列说法正确的有
A．可以求出每个产品与传送带摩擦产生的热量
B．可以求出工作时传送机比空载时多出的功率
C．可以求出每个产品机械能的增加量
D．可以求出t时间内所传送产品的机械能增加总量
12．一个小孩坐在船内，按图示两种情况，用相同大小的力拉绳，使自己发生相同的位移。甲图中绳的另一端拴在岸上，乙图中绳的另一端拴在同样的小船上，水的阻力不计（船未碰撞）。这两种情况中，小孩所做的功分别为、，做功期间的平均功率分别为、，则下列关系正确的是
A．>， B．=，
C．=， D．
二、实验题（12分）
13．（本题6分）如图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明__________，某同学设计了如图乙所示的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板吻接，则他将观察到的现象是__________，这说明____________。
14．（本题6分）在《探究功与物体速度变化的关系》实验时，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行，实验装置如图所示。
(1)适当垫高木板是为了______ ______；
(2)通过打点计器的纸带记录小车的运动情况，观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，通过纸带求小车速度时，应使用纸带的_____ △_____(填“全部”、“前面部分”或“后面部分”)；
(3)若实验作了n次，所用橡皮条分别为1根、2根……n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2……vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的W—v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是___ △_________。
三、计算题（40分）
15．（本题10分）现代化的生产流水线大大提高了劳动效率，如图为某工厂生产流水线上的水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成。物品从A处无初速、等时间间隔地放到传送带上，运动到B处后进入匀速转动的转盘，并恰好与转盘无相对滑动，运动到C处被取走。已知物品在转盘上与转轴O的距离R=3．0 m，物品与传送带间的动摩擦因数μ1=0．25，与转盘之间动摩擦因数μ2=0．3，各处的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。传送带的传输速度和转盘上与O相距为R处的线速度相同，取g=10m/s2。求：
（1）水平传送带至少为多长；
（2）若物品的质量为m=2．0kg，每输送一个物品，该流水线需多做多少功。
16．（本题10分）我国神舟五号载人飞船成功发射。标志着我国的航天事业发展到了一个很高的水平。飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道。已知地球半径为R，地面处的重力加速度为g，引力常量为G,求：
（1）地球的质量；
（2）飞船在上述圆形轨道上运行的周期T．
17．（本题10分）飞机在水平跑道上滑行一段时间后起飞.飞机总质量m=1×104kg，发动机在水平滑行过程中保持额定功率P=8000kW，滑行距离x=50m，滑行时间t=5s，然后以水平速度v0=80m/s飞离跑道后逐渐上升，飞机在上升过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力（该升力由其他力的合力提供，不含重力），飞机在水平方向通过距离L=1600m的过程中，上升高度为h=400m．取g=10m/s2．求：
（1）假设飞机在水平跑道滑行过程中受到的阻力大小恒定，求阻力f的大小;
（2）飞机在上升高度为h=400m过程时，飞机的动能为多少.
18．（本题10分）质量为m的物体静置于水平地面上，现对物体施以水平方向的恒定拉力，ts末物体的速度到达v时撤去拉力，物体运动的v-t图象如图所示，求：
（1）滑动摩擦力在(0-3t)s内做的功；
（2）拉力在ts末的功率.
参考答案
1【答案】AB
【解析】
试题分析：根据得，，轨道半径越大，周期越大，可知冥王星的公转周期一定大于地球的公转周期，故A正确；根据，可以得到：则半径越大，则速度越小，故选项B正确；根据得，，两者的质量关系已知，但是半径关系未知，无法比较表面的重力加速度，故C错误；根据公式：，则第一宇宙速度为：，两者的质量关系已知，但是半径关系未知，无法比较第一宇宙速度大小，故选项D错误。
考点：万有引力定律的应用
【名师点睛】根据万有引力提供向心力得出周期、加速度与轨道半径的关系，从而比较大小．根据万有引力等于重力得出星球表面重力加速度的表达式，从而分析比较。
2．CD
【解析】
试题分析：由几何关系可知，弹簧长度等于R时，小球的位置在C点上方，此时由于重力作用，小球仍要加速下滑，故此时小球的动能不是最大，选项A错误；从A点到B点，由能量守恒定律可知；弹簧在A处的伸长量等于在B处的压缩量，则弹力大小相等，且EP1=EP2，则解得，选项B错误；小球在A点时对圆环的压力FA=mg+F弹；在B点时：；联立解得：，选项C正确；因机械能的变化量等于除重力以外的其它力做功，故小球从A到C的过程中，除重力做功外只有弹簧弹力做功，故弹簧对小球做的功等于小球机械能的增加量，选项D正确；故选CD．
考点：动能定理；功能关系
【名师点睛】此题是对功能关系的考查；解题时要认真分析小球的受力情况及运动情况；尤其要知道在最高点和最低点弹簧的伸长量等于压缩量，故在两位置的弹力相同，弹性势能也相同；同时要知道机械能的变化量等于除重力以外的其它力做功。
3．ACD
【解析】
试题分析：根据开普勒行星运动第三定律可知:，解得，选项A正确；因地球到太阳的距离或者星体到太阳
的距离未知，故不能估测中心天体-太阳的质量，选项B错误；根据可知，，故该行星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，选项C正确；根据，则，故该行星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度，选项D正确；故选ACD．
考点：万有引力定律的应用
【名师点睛】此题考查了万有引力定律的应用及开普勒行星运动定律；解题的关键是知道行星绕太阳做圆周运动的向心力来自太阳对行星的万有引力，根据牛顿定律列得方程求解出重力加速度及第一宇宙速度即可讨论．
4．D
【解析】
试题分析：设子弹的初速度为V，射入木块后子弹与木块共同的速度为v，木块的质量为M，子弹的质量为m．根据动量守恒定律得：mV=（M+m）v
得，
木块获得的动能为
系统产生的内能为
可得 ，当Q=70J时，可得M:m=2:5，因已知木块质量大于子弹质量，故选项C错误；当Q=120J时，可得M:m=7:5，因已知木块质量大于子弹质量，故选项D正确；故选D．
考点：动量守恒定律及能量守恒定律的应用
【名师点睛】本题是子弹射入木块类型，是动量守恒与能量守恒的综合应用，子弹射入木块过程中，系统所受合外力，动量守恒，由动量守恒定律和功能关系求出木块增加的动能范围，再进行选择．
5．B
【解析】
试题分析：根据牛顿第二定律得：，则得行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度为：，由此不能判断近地卫星S1、S2的质量大小．由数学知识知，图象的斜率等于GM，斜率越大，GM越大，M越大，所以P1的质量比P2的大，故A错误．B正确．设第一宇宙速度为v．则，得．由图看出，P1的半径比P2的半径
大，a0相等，可知P1的第一宇宙速度比P2的大，故C错误．行星的平均密度，P1的半径比P2的半径大，a0相等，则P1的平均密度比P2的小，故D错误．故选B．
考点：万有引力定律的应用
【名师点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一思路，知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系，并会用这些关系式进行正确的分析和计算。
6．CD
【解析】
试题分析：已知地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离，根据万有引力提供向心力，列出等式： ，，所以只能求出太阳的质量．故A错误．已知月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径，根据万有引力提供向心力，列出等式：，地球质量，可以求出地球质量．但不知道地球半径，故B错误．已知人造地球卫星在地面附近绕行运行周期，根据万有引力提供向心力，列出等式： ，地球质量根据密度定义得：，故C正确．已知地球半径和重力加速度，根据万有引力等于重力列出等式
，，根据密度定义得：，故D正确．故选CD。
考点：万有引力定律的应用
【名师点睛】本题考查了万有引力定律在天体中的应用，解题的关键在于找出向心力的来源，并能列出等式，根据需要选择合适的式子求解物理量进行解题．
7．A
【解析】
试题分析：根据知，当“嫦娥五号”离开绕月轨道飞回地球的过程中，与月球之间的距离变大，与地球之间的距离减小，可知地球对它的万有引力F1增大，月球对它的万有引力F2减小．故A正确， BCD错误．故选A．
考点：万有引力定律的应用
【名师点睛】解决本题的关键掌握万有引力定律的公式，知道万有引力的大小与两物体质量的乘积成正比，与距离的二次方成反比。
8．C
【解析】
试题分析：由题意知，as无单位，r的单位为m，EP的单位为J，则K的单位为Jm，故C正确．故选C．
考点：单位制
【名师点睛】本题看似比较难，但是仔细阅读以后会发现只是考查了单位制，根据正、反顶夸克之间的强相互作用势能公式表示出K，代入国际单位以后可以知道它的单位；难度不大，属于基础题。
9．C
【解析】
试题分析：球摆到最低点时，由,解得小球经过最低点时的速度，
小球平抛运动的时间,所以小球落地处到地面上P点的距离x=vt=3m，故选C．
考点：牛顿第二定律；平抛运动
【名师点睛】本题是向心力知识、牛顿第二定律和平抛运动知识的综合，关键是能在小球的最低点列出牛顿方程求解速度，然后根据平抛运动在水平方向做匀速运动，在竖直方向做自由落体运动列得方程即可求解；比较简单．
10．C
【解析】
试题分析：物体沿粗糙的斜面匀速下滑的过程中：速度不变，物体动能不变，高度减小，势能减小；物体下滑，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故内能增大，机械能减小．根据能量守恒定律：机械能与内能总量不变，故C正确；故选C．
考点：能量守恒定律
【名师点睛】此题考查能量转化现象，我们要能够分析出生活中的能量转化, 物体沿粗糙的斜面匀速下滑的过程中，物体的运动速度不变，动能不变；物体的高度减小，重力势能减小．动能不变，重力势能减小，机械能减小．物体沿粗糙的斜面下滑，克服摩擦做功，机械能转化为内能．
11．CD
【解析】
试题分析：每个产品与传送带的摩擦生热为Q=fx其中f为滑动摩擦力，x为产品与传送带的相对滑动位移，而由题目的条件都不能求解，故选项A错误；工作时传送机比空载时多出的功率等于工件的机械能增量与摩擦生热的和与时间的比值，因摩擦生热的值不能求解，故不能求出工作时传送机比空载时多出的功率，选项B错误；每个产品机械能的增加量为 ，因已知每个产品的质量m和速度v，以及传送带的高度h已知，故可求出每个产品机械能的增加量，选项C正确；根据x=vt可求解t时间传送带的位移，然后除以d可求解t时间所传送的产品个数，再根据C选项中求出的每个产品机械能的增加量
，则可求出t时间内所传送产品的机械能增加总量，选项D正确；故选CD．
考点：能量守恒定律
【名师点睛】此题是传送带问题，考查能量守恒定律的应用；关键是知道摩擦生热的求解方法以及产品随传送带上升过程中的能量转化情况，结合能量守恒定律即可求解．
12．D
【解析】
试题分析：两种情况用同样大小的力拉绳，甲乙两幅图中左边的船移动的位移相同，但乙图中右边的船也要移动，故拉力作用点移动的距离大；拉力的功等于拉力与作用点在拉力方向上的位移的乘积，故乙图中拉力做功多，由于时间相同，故乙图中拉力的功率大；故选D．
考点：功和功率
【名师点睛】本题关键明确拉力的功等于拉力与拉力作用点在拉力方向的位移的乘积，然后根据功率定义判断功率的大小；两种情况用同样大小的力拉绳，甲乙两幅图中左边的船移动的位移相同，但乙图中右边的船也要移动，故拉力作用点移动的距离大。
【答案】做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动
上面小球砸在下面小球上
做平抛运动的小球在水平方向上做匀速运动
【解析】
试题分析： A做自由落体运动，A、B两球同时落地，只能说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；两钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，球B离开斜面后做匀速直线运动，球A做平抛运动，水平方向速度相同，观察到的现象是球A落到光滑水平板上并击中球B，说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
考点：研究平抛物体的运动
【名师点睛】本题研究平抛运动在水平方向和竖直方向两个方向分运动的情况，采用比较法，考查对实验原理和方法的理解能力。
14．（1） 平衡摩擦
（2） 后面部分
（3）
【解析】
试题分析：小车在木板上滑行时要受到木板的摩擦力，重力，支持力以及细线的拉力，要是拉力等于合力，就要用重力的下滑分量来平衡摩擦力，所以在做实验前，需要将木板适当垫高，平衡摩擦力；小车在橡皮筋的拉力作用下做加速运动，橡皮筋做功完毕后，小车开始做匀速直线运动，所以应该选择后面部分的匀速打点数据；因为正比例函数为过原点的直线，而W—v2图线是一条过原点的直线，说明成正比例关系，也即。
考点：探究做功与速度变化的关系。
【答案】（1）；
（2）
【解析】
试题分析：（1）物品在转盘上所受的最大静摩擦力提供向心力，
由
得：
为实现此速度，物品在传送带上做匀加速运动，对物品有
联立解得
（2），解得
在传送带上因为传送一个物品至少需要做的功（只在加速阶段做功）为：
解得：
考点：动能定理；牛顿第二定律
【名师点睛】本题是多过程问题，采用程序法分析．对于传送带问题，关键在于分析物体的受力情况和运动情况．对于圆周运动问题，关键在于分析向心力的来源。
16．（1）
（2）
【解析】
试题分析：（1）根据在地面重力和万有引力相等，则有
解得：
（2）设地球质量为M，飞船质量为m，速度为v，地球的半径为R，神舟五号飞船圆轨道的半径为r，飞船轨道距地面的高度为h，则据题意有：r=R+h，飞船在轨道上飞行时，万有引力提供向心力有：
解得：
考点：万有引力定律的应用
【名师点睛】万有引力的应用两点注意：（1）星球表面的重力和万有引力相等；（2）环绕天体受的万有引力提供环绕天体圆周运动的向心力．注意轨道半径和距地面距离的关系。
【答案】（1）；
（2）
【解析】
试题分析：（1）飞机在水平滑行过程中，根据动能定理：
，解得。
（2）该飞机升空后水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，设运动时间为t，竖直方向加速度为a，升力为F，则：
， ， 解得 ，
飞机的动能为：
考点：动能定理的应用
【名师点睛】本题考查了动能定理、牛顿第二定律和运动学公式的综合，知道升空阶段水平方向和竖直方向上的运动规律是解题的关键，知道分运动与合运动具有等时性。
【答案】(1)；
(2)
【解析】
试题分析：(1)在,物体在动摩擦力的作用下做匀减速运动，有：
根据功的公式以及平均速度：
(2) 加速过程的加速度：
根据功率可以得到：
考点：功率、平均功率和瞬时功率；功的计算
【名师点睛】物体先做匀加速直线运动，后做匀加速直线运动，
图象的斜率表示加速度，根据牛顿第二定律求解拉力和摩擦力，根据面积求解位移，然后求解功。
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