河南省2020-2021学年高一物理下学期期末联考试题

精选 试卷 可修改 欢迎下载 1 河南省 2021-2021 学年高一物理下学期期末联考试题 考生注意: 1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分 100 分，考试时间 90 分钟。 2.答题前，考生务必用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案 标号涂黑；非选择题请用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域 书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4.本卷命题范围:必修 2，选修 3-1 第一章前 6 节。 一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.在每小题给出的四个选项中，第 1～8 题只有一项符 合题目要求，第 9～12 题有多项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分） 1.2021 年 5 月 7 日，出现超级月亮景观，科学定义而言，叫做近地点满月更为准确如图所示，月球的绕地 运动轨道实际上是一个椭圆，地球位于椭圆一个焦点上，则 A.月球运动到远地点时的速度最大 B.月球运动到近地点时的加速度最大 C.月球由近地点向远地点运动的过程，月球的机械能减小 D.月球由远地点向近地点运动的过程，地球对月球的万有引力做负功 2.2021 年 5 月 23 消息，巴西滑板少年圭·库里，在半管上完成了空中转体 1080°的壮举，创下新的世界 纪录.滑板运动可以简化为如图所示的模型，半球形碗固定在水平面上，物块（可看做质点）以某一竖直向 下的初速度从碗口左边缘向下滑，物块与碗壁间的动摩擦因数是变化的，因摩擦作用，物块下滑过程中速 率不变，则 A.物块下滑的过程中加速度不变 精选 试卷 可修改 欢迎下载 2 B.物块下滑的过程所受摩擦力大小不变 C.物块下滑过程中所受合外力方向始终指向圆心 D.物块滑到最低点时对碗壁的压力等于物块的重力 3.将跳远运动员起跳落地的过程看成斜抛运动，若一运动员（可看做质点）跳远水平距离可达 8.16m，最 高可达 2.04m，设他离开地面时的速度方向与水平面的夹角为α，不计空气阻力，则正切值 tanα等于 A. 1 2 B. 3 4 C.1 D.2 4.如图所示，实线为匀强电场 E 的电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线的电势差相等，一个正电荷（重 力不计）在等势线 3 上时具有动能 50J，它运动到等势线 1 上时，速度恰好为零，令 2=0，那么当该电 荷的动能为 12J 时，其电势能为 A.13J B.25J C.38J D.44J 5.有一条渡船匀速横渡一条河宽为 210m 河流，小船在静水中的速度为 3m/s，水流速度为 4m/s，则 A.小船可能垂直河岸到达正对岸 B.小船渡河的时间可能小于 70s C.小船以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为 350m D.小船以最短位移渡河时，位移大小为 280m 6.滑雪是冬奥会的比赛项目之一如图所示，整个滑雪轨道在同一竖直平面内，倾斜直轨道 AB 与水平长直轨 道 BC 平滑衔接，若质量为 m 的运动员从高处的 A 点滑到 C 点，在 A、C 两点时的速度大小均为 v，已知运动 员与轨道的动摩擦因数相同，AB 与 BC 长度相等，空气阻力不计，重力加速度为 g，则运动员从 A 到 C 的运 动过程中 A.运动员的动能始终保持不变 精选 试卷 可修改 欢迎下载 3 B.运动员在 AB 过程与 BC 过程中克服摩擦力做的功一定相等 C.运动员所受合外力做功为零 D.运动员的机械能先增大后减小 7.在一条平直的公路上，额定功率为 50kW、质量为 1.0×104kg 的汽车以恒定加速度 a=0.5m/s2 匀加速启动， 已知汽车启动过程中所受阻力恒为车重的 0.05 倍，g 取 10m/s2，则 A.汽车匀加速运动过程中牵引力大小为 2.0×104N B.汽车匀加速运动过程中达到的最大速度大小为 5m/s C.汽车匀加速时间为 8s D.汽车匀加速运动通过的位移大小为 30m 8.在坐标原点 O 点和 x 轴上的 A 点分别放两个点电荷 q1 和 q2，x 轴上电势 随 x 而变化的关系如图所示，x 轴上的 B 点对应图线的斜率为 0，则 A.q1 为正电荷，q2 为负电荷 B.q2 的电荷量大小比 q1 的电荷量大 C.两个点电荷在 x 轴上产生的场强大小相等的点只有一个 D.B 点的电场强度为 0 9.天文观测已经证实，三星系统是常见的，甚至在已知的大质量恒星群中占主导地位.如图所示，质量均为 M 的 P、O、S 三颗星位于同一直线上、S 两颗星围绕中央星 O 在同一半径为 R 的圆轨道上做匀速圆周运动. 已知万有引力常量为 G，忽略其他星体对它们的引力作用.则 A.P 星和 S 星的角速度相同 B.P 星和 S 星的线速度相同 C.P、O、S 三颗星所受合外力大小相等 精选 试卷 可修改 欢迎下载 4 D.P 星的周期为 5 5 5 R R GM  10.如图所示，光滑绝缘的四分之三圆环竖直放置，甲、乙、丙为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小 球已知小球丙位于圆环最高点，甲、丙连线与竖直方向成 60°角，乙、丙连线与竖直方向成 30°角，三个 小球均处于静止状态且甲、乙与圆环间无作用力.下列说法正确的是 A.甲、乙、丙小球带同种电荷 B.甲、乙小球带同种电荷，乙、丙小球带异种电荷 C.甲、乙小球的电荷量比值为 3 6 D.甲、乙小球的电荷量比值为 3 9 11.如图所示，现有一根不可伸长的轻质细绳绳长 L=0.5m.绳的一端固定于 O 点，另一端系着质量 m=1kg 的 可视为质点的小球，O 点距地面竖直距离为 1m，如果使小球绕竖直轴 O0′在水平面内做圆周运动，当细线 承受的拉力恰为 12.5N 时线断裂（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）.则 A.当细线承受的拉力恰为最大时，线与水平方向夹角为 37° B.当细线承受的拉力恰为最大时，小球的角速度为 5rad/s C.线断裂后，小球做平抛运动的初速度大小为 1.5m/s D.线断裂后，小球落地点与悬点的水平距离为 3 3 10 m 12.如图所示，O 为正六边形 ABCDMN 的中心，空间有一方向与正六边形平面平行的匀强电场.已知正六边形 精选 试卷 可修改 欢迎下载 5 边长为 L= 3 10 m，A、C、M 三点的电势分别为 A=1V、 C=2V、 M=3V，则 A.AM 连线的中点的电势为 1.5V B.电场强度的方向 M 指向 A C.MO 两点间的电势差 2V D.电场强度的大小为 20 3 V/m 二、实验题（本题共 2 小题，共 10 分） 13.（5 分）某学习小组在“探究功与速度变化的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置. （1）按如图所示将实验仪器安装好，同时平衡____________，确定方法是轻推小车，由打点计时器打在纸 带上的点的均匀程度判断小车是否做____________运动. （2）当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为 W0.当用 4 条、6 条、8 条……完全相同 的橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次第 4 次…实验时，橡皮筋对小车做的功记为 2W0、3W0、4W0……，每 次实验中山静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出.关于该实验，下列说法正确的 是____________. A.实验中使用的若干条橡皮筋的原长可以不相等 B.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出 C.根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 D.利用每次测出的小车最大速度 vm 和橡皮筋做的功 W，依次作出 W-vm、W- 2 mv 、W- 3 mv 、W2-vm，W3-vm……的图 象，得出合力做功与物体速度变化的关系 （3）图乙给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量橡皮筋做 功后小车获得的最大速度，应选用纸带的____________部分进行测量（根据图乙所示的纸带用字母表示）. 14.（5 分）某同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验回答下列问题. 精选 试卷 可修改 欢迎下载 6 （1）已知打点计时器所用电源的频率为 50Hz，带上 O 点是打点计时器打下的第一个点，A、B、C、D、E 是 连续打出的五个点（O 和 A 之间还有一些点），它们到 O 点的距离如图乙所示.图中 x1=9.51cm、x2（未知）、 x3=15.71cm、x4=1.41cm、x5=23.47cm.重物下落的加速度大小为 a=__________m/s2. （2）若当地重力加速度大小 g=9.80m/s2，根据以上数据可知，打点计时器打下计数点 D 时物体的速度为 vD， 则 21 2 Dv =__________m2/s2；重物由 O 点运动到 D 点的过程中下落的距离为 h，则 ghD=____________m2/s2（计 算结果均保留三位有效数字） （3）若测出纸带上所有各点到 O 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度 v 及物体下落的高度 h，描绘 v2-h 图象如图丙所示若选取的重物质量较大而密度不是很大，所受空气阻力会随重物的速度增大而明显增大， 则 v2-h 图象可能是 A、B、C 中的___________. 三、计算题（本题共 4 小题，共 42 分作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.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） 15.（8 分）2021 年 5 月 12 日消息，清华大学主导的空间天文项目“极光计划”的最新成果，发现脉冲星 新天体物理现象，清华项目成果登上《白然·天文》假设在半径为 R 的某新天体上发射了一颗该天体的卫 星，已知万有引力常量为 G. （1）若卫星贴近该天体表面做匀速圆周运动的周期为 T0，求该天体的平均密度ρ； （2）若卫星距该天体表面一定高度，测得在该处做圆周运动的周期为 T，求该卫星距天体表面的高度 h. 16.（10 分）如图所示，竖直平面内存在与水平方向夹角为 37°的匀强电场.长为 L 的绝缘细线一端固定在 O 点，另一端系有质量为 m、电荷量为 q 的带电小球，细线水平且小球静止在电场中.已知重力加速度为 g， 空气阻力不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8. （1）求小球的带电性质及匀强电场的电场强度 E； （2）调节电场强度的大小和方向，仍保持小球在如图所示位置静止，求电场强度的最小值； （3）若将（2）中的电场方向变为水平向左，场强大小增大为原来的 4 3 倍，求小球运动到 O 点正下方的速 度大小. 精选 试卷 可修改 欢迎下载 7 17.（12 分）如图所示，粗糙绝缘的水平轨道 AB 与光滑绝缘的半圆形轨道 BD 在 B 点平滑连接，D 点是半圆 形轨道的最高点，空间中只在 BD 左侧区域内存在匀强电场，电场强度大小 E=240V/m.现有一个带电量 q=+1 ×10-3C、质量 m=0.01kg 的物块（可视为质点）以 v0=10m/s 的速度向右经过距 B 点 L=2m 的 P 点，当电场方 向如图水平向左时，物块恰好能到达 B 点，重力加速度大小为 g=10m/s2，求: （1）物块和水平轨道 AB 的动摩擦因数； （2）若只将电场反向，大小不变，物块仍向右以速度 v0 经过 P 点，为使物块在经过半圆轨道时中途不脱离 轨道，则轨道半径的大小应满足什么条件. 18.（12 分）如图所示，两轴心间距为 s 的水平传送带 A、B 两端均与光滑水平面平滑连接.一轻弹簧放在右 边水平面上，弹簧右端与竖直墙壁相连.用质量为 m 的物块压缩弹簧，当弹簧被压缩至 O 点时由静止释放物 块，物块刚好能滑到静止传送带的 A 端.已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为 g.现让 传送带沿逆时针匀速转动，仍用物块将弹簧压缩至 O 点，由静止释放物块，物块被弹簧弹开，并滑上传送 带，求: （1）传送带的速度至少多大可以使传送带一直对物块做正功； （2）第（1）问中传送带的电机因传送物块额外消耗的电能至少为多少? 参考答案、提示及评分细则 1.B 由开普勒第二定律，月球运动到远地点时的速度最小，选项 A 错误；依牛顿第二定律和万有引力定律，月 球运动到近地点时所受引力最大，加速度最大，选项 B 正确；月球绕地球运动过程仅受地球的万有引力， 机械能守恒，选项 C 错误；月球由远地点向近地点运动的过程中二者间距缩短，地球对月球的万有引力做 精选 试卷 可修改 欢迎下载 8 正功，选项 D 错误。 2.C 物块在下滑过程中速率不变，可看做匀速圆周运动，根据: 2 n va r  ，可知加速度大小不变，方向时刻在变 选项 A 错误；设支持力 FN 与竖直方向的夹角为θ，则摩擦力 f=mg·sinθ，在下滑过程中，由于角度变小， 故 sinθ变小，则 f 变小，选项 B 错误；物块做匀速圆周运动合外力完全提供向心力，故方向始终指向圆心 选项 C 正确；在最低点时:FN-mg=m 2v r ，依题意，有速度，则支持力不等于重力，根据牛顿第三定律，压力 等于支持力，所以压力不等于重力，选项 D 错误. 3.C 从起点 A 到最高点 B 可看做平抛运动的逆过程如答图所示，平抛运动的位移方向与水平方向夹角的正切值 为 tanβ=0.5，速度方向与水平方向夹角的正切值为 tanα=2tanβ=1，只有选项 C 正确. 4.A 由题意知，正电荷在等势面 3 上时具有动能 50J，在等势面 1 上时动能为零，动能的减小量为 50J 由于相 邻等势面间的电势差相等，电荷经过相邻等势面时电场力做功相等，动能减小量相等，则电荷经过 2 等势 面时的动能为 25J，又 2=0，所以电荷的动能与电势能的总量为 25J，根据能量守恒定律得到，动能为 12J 时它的电势能为 13J.只有选项 A 正确. 5.D 因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形定则求合速度不可能垂直河岸，小船不可能垂直河 岸到达正对岸，选项 A 错误；当船在静水中的速度垂直河岸渡河时时间最短，最短时间 min 4 70t m   70s， 选项 B 错误；船以最短时间 70s 渡河时沿河岸的位移 x=vstmin=4×70m=280m，选项 C 错误；如图所示，由三 角形的相似得最短位移为 4 3 s c vs dv   ×210m=280m，选项 D 正确. 精选 试卷 可修改 欢迎下载 9 6.C 由题意知，在运动员从 B 运动到 C 的过程中，由于摩擦力做负功，动能在减少，选项 A 错误；设 AB 斜面倾 角为θ，则 AB 段克服摩擦力做功为 1 cosfW mg AB    ，BC 段克服摩擦力做功为 2fW mg BC  ，因为 AB BC ，故 B 错误；从 A 到 C 根据动能定理 mgh-Wf=0，可得 C 正确；AC 过程中 除重力外，还有摩擦力做负功，故机械能一直减小，D 错误. 7.B 根据牛顿第二定律可知:F-Ff=ma，解得牵引力:F=Ff+ma=0.05×1.0×104×10N+1.0×104×0.5N=1.0×104N， 选项 A 错误；汽车匀加速运动过程中达到的最大速度为: 4 4 5 10 1.0 10 Pv F   加 m/s=5m/s，选项 B 正确；汽车 加速时间为: 5 0.5 vt a  加 s=10s，选项 C 错误；汽车匀加速运动通过的位移大小为: 2 1 1 2x at =25m，选项 D 错误. 8.D 由图象可知，O 点放置的点电荷 q1 为负电荷 A 点放置的点电荷 q2 为正电荷，且 q1 的电荷量大小比 q2 的电荷 量大，选项 A、B 错误；两个点电荷在 x 轴上产生的场强大小相等的点有两个，OA 之间有一个，场强等大同 向，A 点右侧有一个，场强等大反向选项 C 错误；图象的斜率表示场强，B 点的电场强度为 0，选项 D 正确. 9.AD S 星所受合外力为 O、P 对 S 星的万有引力的合力， 2 2 2 2 2 2 5 (2 ) 4s GM GM GMF R R R    ，P 星所受合外力与之大 小相等，方向相反，而 O 星所受合外力大小为 0，选项 C 错误；由 2 2 2 2 5 4 4 GM M RR T  ，解得 4 5 5 R RT GM  ， 则 D 正确；由于 P、S 位于同一轨道上，P、S 的角速度相同，由 v=ωR 可知，P、S 两星的线速度大小相同， 但方向相反，故选项 B 错误，A 正确. 10.BD 对丙小球受力分析可得，甲、乙小球必须带同种电荷丙小球才能平衡.对乙小球受力分析可得，乙丙小球带 异种电荷，乙小球才能平衡，故选项 A 错误，B 正确；丙小球受力分析，将力正交分解后可得 2 2sin 60 sin30q q q qk kr r   甲 乙丙 丙 甲丙 乙丙 ，又 r 甲丙：r 乙丙=1: 3 ，解得 q 甲：q 乙= 3 :9，故选项 C 错误，D 正确. 11.BC 当细线承受的拉力恰为最大时，对小球受力分析，如图所示，竖直方向 FTcosθ=mg，得:θ=37°，线与水 精选 试卷 可修改 欢迎下载 10 平方向夹角为 53°，选项 A 错误；向心力 F 向=mgtan=37°=mω2Lsin37°，解得:ω=5rad/s，选项 B 正确； 线断裂后，小球做平抛运动，则其平抛运动的初速度为:v0= ωLsin37°=1.5m/s，选项 C 正确；竖直方 向:y=h-Lcos37°= 21 2 gt ，水平方向: 0 3 3 10x v t m  ， 2 2 2sind L x  0.6m.选项 D 错误. 12.BD 如图所示，在匀强电场中 AM 连线的中点 G 的电势 1 ( ) 22G A M CV       ，选项 A 错误；直线 COGN 为等势线，在匀强电场中等势线相互平行，电场与等势线相互垂直，且由电势高的等势线指向电势低的等 势线，可知直线 AB、直线 DM 分别为等势线，直线 DB、直线 MA 分别为电场线，可知电场强度的方向由 M 指 向 A（或由 D 指向 B），选项 B 正确；MO 两点间的电势差 UMO= M- O=1V，选项 C 错误；沿电场方向的距离 d= 3 L=0.3m，电场强度 20 3 MAUE d   V/m，选项 D 正确. 13.（1）摩擦力（1 分）匀速直线（1 分） （2）BD（2 分） （3）GJ（1 分） 解析:（1）将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡.确定方法是轻推小车:由打点 计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动. （2）实验中应选取相同的橡皮筋，选项 A 错误；小车应从同一位置由静止释放，选项 B 正确；本实验的的 是探究橡皮筋做的功与物体获得速度的关系.这个速度是指橡皮筋做功完毕时的速度，而不整个过程的平均 速度，选项 C 错误；数据分析时，应作出不同的图象探究功与速度变化的关系，选项 D 正确. （3）使橡皮筋的弹性势能全部转化为小车的动能后，小车做匀速运动，纸带 GJ 符合要求. 14.（1）9.75（1 分） （2）1.88（1 分）1.90（1 分） 精选 试卷 可修改 欢迎下载 11 （3）C（2 分） 解析:（1）根据逐差法，利用纸带求解加速度，打点计时器所用电源的频率为 50Hz，打点计时器打点周期 T=0.02s， 2 2 235 13 2 2 (23.47 15.71) (15.71 9.51) 10 / 9.75 /4 4 0.02 x xa m s m sT        . （2）重物做匀加速直线运动，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打第 D 个标记点的瞬时速 度为: 2 35 (23.47 15.71) 10 / 1.94 /2 2 0.02D xv m s m sT     ；则 2 2 21 1.88 /2 Dv m s ，从打下计数点 O 到打下 计数点 D 的过程中，ghD=9.80×19.41×10-2J=1.90m2/s2. （3）空气阻力随重物的速度增大而明显增大，下落相同的高度△h 时，阻力做功逐渐增大，动能增加量减 小，速度平方的增加量减小，故 C 正确. 15.解:设卫星的质量为 m，天体的质量为 M. （1）卫星在天体表面运行时有 2 2 2 0 4MmG m RR T  （1 分） 得 2 3 2 0 4 RM GT  （1 分） 星球的体积 34 3V R ，故天体的密度 3 2 0 3 3 4 M M V R GT     （2 分） （2）若卫星在距天体表面高为 h 处运行，则 r=R+h 有 2 2 2 ( )( ) MmG m R hR h T       （1 分） 得 2 3 2 4 ( )R hM GT   （1 分） 联立第（1）结果可得 2 3 2 0 1Th R T        （2 分（其他方法合理均可得分） 16.解:（1）受力分析如图所示，小球受静电力方向与电场方向相同,故小球带正电（1 分） 由平衡条件可得 qEsin37°=mg（1 分） 精选 试卷 可修改 欢迎下载 12 解得 5 3 mgE q  （1 分） （2）当电场竖直向上时，电场强度最小，则有 qE1=mg（1 分） 解得 1 mgE q  （1 分） （3）当电场方向变为水平向左，大小变为 2 1 4 4 3 3 mgE E q   ，如图所示，则电场力和重力形成的合力方向 与水平方向间的夹角为 2 3tan 4 mg qE    ，则θ=37°（1 分） 设小球运动到 O 点正下方的速度大小为 v，则由动能定理可得 2 2 1sin 2mgL qE L mv   （2） 5 6 gLv  （2 分） （其他方法合理均可得分） 17.解:（1）当电场方向水平向左时，物块到 B 点速度恰好为 0，从 P 点到 B 点由动能定理: 2 0 10 2mgL qEL mv    （2 分） 代入数据得物块和水平轨道 AB 的动摩擦因数μ=0.1（2 分） （2）若只将电场方向反向，物块受到向右的电场力，分为两种情况: 若物块刚好能通过半圆形轨道最高点 D，设经过 D 点时速率 vD， 由向心力公式 2 1 Dvmg m R  （1 分） 物块从 P 点运动到 D 点过程中由动能定理: 2 2 1 0 1 12 2 2DqEL mgL mg R mv mv    （2 分） 代入数据得 R1=3.84m（1 分） 精选 试卷 可修改 欢迎下载 13 若物块恰好滑至 1 4 圆弧处速度为 0，则物块也不脱离轨道，由动能定理: 2 2 0 10 2qEL mgL mgR mv    （2 分） 代入数据得 R2=9.6m（1 分） 综上，R 的取值范围 R≤3.84m 或 R≥9.6m（1 分） 18.解:（1）由能量守恒可知 Ep=μmgs（1 分） 物块在传送带上时传送带一直对物块做正功，则物块一直处于加速状态设物块到传送带左端时速度为 v，根 据功能关系有 21 2 pmgs mv E   （1 分） 解得 2v gs （1 分） 即传送带的速度至少为 2 gs （1 分） （2）设物块滑上传送带时的初速度为 v0，则 2 0 1 2 pmv E （1 分） 解得 0 2v gs （1 分） 物块在传送带上运动的加速度 a=μg（1 分） 在传送带上运动的时间 0 (2 2)v v st a g    （1 分） 物块与传送带间产生的热量为 Q=μmg（v1t-s）（1 分） 传送带速度取最小值 v1=v（1 分） 传送带电动机因物块额外消耗的电能最少，所以有 2 2 min 0 1 1 2 2E mv mv Q   （1 分） 解得 min 2(2 2)E mgs  （1 分）