2020-2021学年广东省广州中学高一下学期期末考试物理试题

这是一份2020-2021学年广东省广州中学高一下学期期末考试物理试题，共19页。

注意事项：
1．答卷前，考生必须用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和老生号填写在答题卡相应的位置上
2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应的题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案不能答在试卷上．
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案：不准使用铅笔或涂改液，不按以上要求作答的答案无效．
4．考生必须保持答题卡的整洁，考试结束后，将答题卡交回．
第I卷选择题(共51分)
一、选择题I(本题共9小题，每小题3分，共27分．每小题只有一项符合题目要求．)
1．做平抛运动的物体，在水平方向上通过的最大距离取决于抛出时( )
A．物体的高度和初速度B．物体的重量和初速度
C．物体的高度和质量D．由物体的高度决定
2．如图所示，人在岸上拉船，不计绳与轮之间的摩擦，已知船的质量为m，水的阻力恒为f，当轻绳与水平面的夹角为θ时，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则此时( )
A．人拉绳行走的速度为vsinθB．人拉绳行走的速度为
C．船的加速度为D．船的加速度为
3．由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆与横杆链接而成，P、Q为横杆的两个端点．在道闸抬起过程中，杆始终保持水平．杆绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是( )
A．P点的线速度大小不变
B．P点的加速度方向不变
C．Q点在竖直方向做匀速运动
D．Q点在水平方向做匀速运动
4．如图所示，长为L的细线一端固定，另一端系一质量为m的小球，小球在竖直平面内摆动，通过最低点时的速度大小为v，则此时细线对小球拉力的大小为( )
A．mgB．C．D．
5．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星
A．质量可以不同 B．轨道半径可以不同
C．轨道平面可以不同 D．绕行方向可以不同
6．如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h．若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点．c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点．等于( )

A．20B．18C．9D．3
7．如图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，电梯从静止沿斜面开始匀加速上升，到达一定速度后再匀速上升．若以N表示水平梯板对人的支持力，G为人受到的重力，f为电梯对人的静摩擦力，则下列结论正确的是
A．加速过程中，N=G
B．加速过程中，人受到的支持力大于人对电梯的压力
C．匀速过程中，f＝0，N、G都做功
D．匀速过程中，摩擦力方向水平向右
8．把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A的位置(图甲)．迅速松手后，弹簧把球弹起，球升到最高位置C(图丙)，途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙)已知B、A的高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略．重力加速度g取．则下列说法正确的是
A．状态甲中弹簧的弹性势能为
B．状态乙中小球的动能为
C．A到B过程中弹簧弹力对小球做功为0.4J
D．A到C过程中小球机械能守恒
9．如图为测定运动员体能的装置，轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮(不计滑轮的质量与摩擦)，下悬重力为G的物体．设人的重心相对地面不动，人用力向后蹬传送带，使水平传送带以速率为v逆时针转动，则( )
A．人对重物做功功率为Gv
B．人对传送带的摩擦力大小等于G，方向水平向右
C．人对传送带的摩擦力对传送带不做功
D．人对传送带做功的功率大小为Gv
二、选择题II(本题共6小题，每小题4分，共24分．每小题至少有两项符合题目要求．)
10．用细绳拴一个质量为m带正电的小球B，另一也带正电小球A固定在绝缘竖直墙上，A，B两球与地面的高度均为h，小球B在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动，如图所示．现将细绳剪断并同时释放A球后
A．小球B在细绳剪断瞬间起开始做平抛运动
B．小球B在细绳剪断瞬间加速度大于g
C．小球B落地的时间小于
D．小球B落地的速度大于
11．一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则
A．A球的角速度必小于B球的角速度
B．A球的线速度必小于B球的线速度
C．A球的运动周期必大于B球的运动周期
D．A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力
12．如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中( )
A．从P到M所用的时间等于
B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大
C．从P到Q阶段，速率逐渐变小
D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功
13．如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环．小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力( )
A．一直不做功 B．一直做正功
C．一定指向大圆环圆心 D．可能背离大圆环圆心
14．如图所示，在竖直平面内有一个半径为R的圆弧轨道．半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，已知AP=2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中( )
A．重力做功2mgR B．机械能减少mgR
C．合外力做功 D．克服摩擦力做功
15．如图所示，两个内壁光滑、半径不同的半圆轨道固定于地面，相同的两小球A、B先后从与球心在同一水平高度处由静止开始下滑，通过轨道最低点时

A．A球对轨道的压力等于B球对轨道的压力
B．A球对轨道的压力大于B球对轨道的压力
C．A球的角速度大于B球的角速度
D．A球的向心加速度等于B球的向心加速度
第II卷非选择题(共49分)
16．(共12分)利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验．
(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的____________．
A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量与势能变化量 C．速度变化量与高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是___________．
A．交流电源 B．刻度尺 C．天平(含砝码)
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、．已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为．设重物的质量为．从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量_________，动能变化量_________．
(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_______．
A．利用公式计算重物速度 B．利用公式计算重物速度
C．空气阻力和摩擦力的影响 D．没有采用多次实验取平均值的方法
(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点的距离，计算对应计数点的重物速度，描绘图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确_____．
17．(共6分）(1)如图，两小球P、Q从同一高度分别以和的初速度水平抛出，都落在了倾角的斜面上的A点，其中小球P垂直打到斜面上，则、大小之比为_________．
(2)在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低．如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些．汽车的运动可看做是做半径为R的圆周运动．设内外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L．已知重力加速度为g．要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于_________．
(3)已知地球的质量为M，半径为R，自转的角速度为ω，万有引力常量为G，地球同步卫星离地面的高度为_________．
18．(共6分)(1)质量为 m 的汽车在平直公路上行驶，受到的阻力保持不变，若启动后汽车发动机的功率恒为 P，速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的速度为v／4 时，汽车的瞬时加速度大小为_________．
(2)轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m=0.5kg的物块相连，如图甲所示．弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数为0.2．以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴．现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示．物块运动至x=0.4m处时速度为零．则此时弹簧的弹性势能为_________．(g=10m/s2)
(3)如图所示，一根质量不计的轻弹簧上端固定在天花板上，下端与一重力为G的托盘连接，托盘中有一个质量为2G的砝码．当托盘静止时，弹簧的伸长量为L．现将托盘向下拉，弹簧又伸长了L(未超过弹簧的弹性限度)，然后使托盘由静止释放，则刚释放托盘时，砝码对托盘的作用力大小等于_________．
19．(共7分)如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台做不同转速的匀速圆周运动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动，现测得转台半径．离水平地面的高度，物块平抛落地过程水平位移的大小，设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g取，求：
(1)物块做平抛运动的初速度大小；
(2)物块落地时的速度大小；
(3)物块与转台间的动摩擦因数．
20．(共7分)如图1所示的“滑滑梯”是小朋友喜爱的游戏活动．“滑滑梯”可简化为如图2所示的模型，斜面倾角，高，C点处有墙壁．一位质量为的小朋友(视为质点)从A点开始静止下滑，最后停在水平滑道上．假定小朋友与、间的动摩擦因数均为，且经过B点时速度大小不变，，，．求：
(1)小朋友在滑行过程中重力做的功；
(2)小朋友滑到B点时重力的瞬时功率；
(3)为防止小朋友在C点撞墙，BC间的最小距离．
21．(共11分)如图所示，粗糙的水平轨道BC的右端与半径R=0.45m的光滑竖直圆轨道在C点相切，光滑的倾斜轨道AB与水平方向的夹角为37°，质量m=0.1kg的小球从倾斜轨道顶端A点由静止滑下，小球经过轨道衔接处时没有能量损失．已知倾斜轨道AB的长度l=2m，小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.375，(sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2)
(1)求小球第一次到达倾斜轨道底端B点时的速度大小(结果可以用根号表示)；
(2)要使第一次在圆轨道运动时小球不脱离轨道，水平轨道BC的长度L应满足什么条件？
参考答案
1．A
【解析】
由水平、竖直位移公式
联立可得
故物体在水平方向上通过的最大距离取决于抛出时的高度和初速度，A正确．
故选A．
2．C
【解析】
AB．船运动的速度是沿绳子收缩方向的速度和绕定滑轮的摆动速度的合速度，如图所示
根据平行四边形定则有
故AB错误；
CD．对小船受力分析，如图所示
根据牛顿第二定律有
因此船的加速度大小为
故C正确，D错误．
故选C．
3．A
【解析】
A．由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°，则P点绕O点做匀速圆周运动，则P点的线速度大小不变，A正确；
B．由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°，则P点绕O点做匀速圆周运动，P点的加速度方向时刻指向O点，B错误；
C．Q点在竖直方向的运动与P点相同，相对于O点在竖直方向的位置y关于时间t的关系为
y = lOPsin( + ωt)
则可看出Q点在竖直方向不是匀速运动，C错误；
D．Q点相对于O点在水平方向的位置x关于时间t的关系为
x = lOPcs( + ωt）+ lPQ
则可看出Q点在水平方向也不是匀速运动，D错误．
故选A．
4．D
【解析】
在最低点，根据牛顿第二定律得，F−mg=，
解得F=mg+．故ABC错误，D正确．
故选D．
5．A
【解析】试题分析：地球同步轨道卫星有几个一定：定轨道平面、定轨道半径(或定高度)、定运转周期等，了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同．物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心．通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量．
许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的质量可以不同，故A正确；因为同步卫星要和地球自转同步，即这些卫星ω相同，根据万有引力提供向心力得，因为ω一定，所以r必须固定，故B错误；它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的．所以所有的同步卫星都在赤道上方同一轨道上，故C错误；卫星要跟地面相对静止，即同步卫星要和地球自转同步，卫星转动的方向必须跟地球自转方向一致，D错误．
6．B
【解析】
有题意可知当在a点动能为E1时，有
根据平抛运动规律有
当在a点时动能为E2时，有
根据平抛运动规律有
联立以上各式可解得
故选B．
7．C
【解析】
A．加速过程中，人的加速度斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得： ax=acsθ，方向水平向右；ay=asinθ，方向竖直向上，所以支持力大于人的重力，故A错误；
B．根据牛顿第三定律可知人受到的支持力等于人对电梯的压力，故B错误；
CD．匀速过程中，人受力平衡，水平方向不受摩擦力，但在竖直方向上有位移，所以重力做负功，支持力做正功，故D错误，C正确；
故选C．
8．A
【解析】
A．小球和弹簧组成的系统从甲状态到丙状态，弹簧的弹性势能相当于转化为小球的重力势能，若设甲状态中重力势能为零，则状态甲中，弹簧的弹性势能为，选项A正确；
B．若设甲状态中重力势能为零，状态乙中，弹簧的弹性势能完全转化为小球的机械能，小球的机械能为0.6J，则动能小于0.6J，选项B错误；
C．若设A处重力势能为零，从A到B的过程中，弹簧的弹性势能完全转化为小球的机械能，小球的机械能增加量为0.6J，即弹簧对小球做功为0.6J；选项C错误；
D．小球从A到B的过程中，弹力做正功，则小球的机械能增加；小球从状态乙到状态丙的过程中，只有重力做功，小球的机械能不变，选项D错误；
故选A．
9．D
【解析】
A． 重物没有位移，所以人对重物没有做功，功率为0，故A错误；
B． 根据人的重心不动，则知人处于平衡状态，摩擦力与拉力平衡，传送带对人的摩擦力方向向右，拉力等于物体的重力G，所以人对传送带的摩擦力大小等于G，方向水平向左，故B错误；
CD． 在时间t内人对传送带做功消耗的能量等于人对传送带做的功，人的重心不动，绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡，而拉力又等于G．根据P=Fv，所以人对传送带做功的功率为Gv．故C错误，D正确．
故选D
10．BD
【解析】
AB．将细绳剪断瞬间，小球受到球的重力和库仑力的共同的作用，合力斜向右下方，并不是只有重力的作用，因此剪断瞬间起开始，不可能做平抛运动，且加速度大于g，A错误B正确；
C．小球在落地过程中，除受到重力外，还受到库仑斥力，由于库仑力总是沿着水平方向(A、B同时做自由落体运动)那么竖直方向的加速度等于g，因此球落地的时间等于，C错误；
D． 小球在落地过程中，除受到重力外，还受到库仑斥力，落地的速度大于， D正确．
故选BD．
11．AC
【解析】
对于任意一个小球都受到重力和支持力的作用，合力提供向心力，受力如图：将沿水平和竖直方向分解得：， ，联立解得：，，可知两球的向心加速度大小相等，A球对筒壁的压力必等于B球对筒壁的压力．又，所以半径大的A球其线速度大，角速度小，故A正确，BD错误．根据公式：，可知A球角速度小，则周期大，故C正确．故选AC．
12．CD
【解析】
A．由行星运动的对称性可知，从P经M到Q的时间为，根据开普勒第二定律可知，从P到M运动的速率大于从M到Q运动的速率，则从P到M所用的时间小于，选项A错误；
B．海王星在运动过程中只受太阳的引力作用，故机械能守恒，选项B错误；
C．根据开普勒第二定律可知，从P到Q阶段，速率逐渐变小，选项C正确；
D．海王星受到的万有引力指向太阳，从M经Q到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项D正确．
故选CD．
13．AD
【解析】
AB．大圆环光滑，则大圆环对小环的作用力总是沿半径方向，与速度方向垂直，故大圆环对小环的作用力一直不做功，A正确，B错误；
CD．小环在运动过程中，在大环的上半部分运动时，大环对小环的支持力背离大环圆心，运动到大环的下半部分时，支持力指向大环的圆心，C错误，D正确．
故选AD．
14．CD
【解析】
A．重力做功只与竖直高度有关，故重力做功为：mgR，选项A错误；
C．恰好到达B点有
由动能定理知由P运动B的过程中，合外力所做的功为
选项C正确；
D．由P到B，由
可得：克服摩擦力做功为mgR，选项D正确；
B．有上分析知在由P运动到B的过程中，机械能的减少量为mgR，选项B错误．
故选CD．
【名师点睛】
对功能关系的理解与应用
功是能量转化的量度．力学中的功与对应的能量的变化关系如下表所示：
15．ACD
【解析】
AB．由小球开始运动到轨道最低点，由机械能守恒定律得，在轨道最低点是轨道对小球的支持力与小球重力的合力提供向心力得，联立解得F=3mg，小球对轨道的压力与支持力是作用力和反作用力，为3mg，跟轨道的半径无关，B错误A正确；
C．由线速度，，A球角速度较小，C正确；
D．在轨道最低点小球的向心加速度为a，F-mg=ma，F=3mg，联立得a=2g，D正确；
故选ACD．
16．A AB C 不正确
【解析】
(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量和重力势能的变化量，故A正确，BCD错误．
(2)打点计时器需接交流电源；验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，不需要用天平测量质量，实验时需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而得出下落的高度，以及计算出瞬时速度，故AB正确，C错误．
(3)从打点到打点的过程中，重物的重力势能减小量
点的瞬时速度
则动能的增加量
(4)实验中重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是存在空气阻力和摩擦力的影响，故C正确，ABD错误．
(5)该同学的判断依据不正确；在重物下落的过程中，若阻力恒定，根据
可得
则此时图像就是过原点的一条直线，所以要想通过图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近．
17．(1）9：8 (2） (3）
【解析】
(1)两球抛出后都做平抛运动，两球从同一高度抛出落到同一点，它们在竖直方向的位移相等，小球在竖直方向做自由落体运动，由于竖直位移h相等，它们的运动时间
相等；
对球Q
解得
球P垂直打在斜面上，则有
则
(2)要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，重力与支持力的合力等于向心力
mgtanθ=m
联立解得汽车转弯时的车速
(3)设地球同步卫星离地球表面的距离为h，假设一颗质量为的同步卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R+h，根据牛顿第二定律有(万有引力提供向心力)
解得
18．(1） (2）3.1J (3)4G
【解析】
(1)当牵引力等于阻力时，速度最大，根据P=Fv=fv得，阻力的大小．当速度为v／4时，牵引力，根据牛顿第二定律得，加速度．
(2）由图线与坐标轴围成的面积表示功，可得到力F做的功
W =× (5 + 10）× 0.2 + 10 × (0.4 - 0.2)J = 3.5J
设克服弹簧弹力做的功为WF，根据动能定理
WF - W弹 - μmgx = 0
代入数据有
3.5 – W弹 - 0.2 × 0.5 × 10 × 0.4 = 0
得
W弹 = 3.1J
则弹簧的弹性势能为
EP = 3.1J
(3)设弹簧劲度系数为k，设砝码质量为2m，则托盘质量为m，托盘静止，弹簧伸长L时，以托盘及砝码整体为研究对象，受力平衡，有kL=3mg．伸长2L时，释放瞬间，以整体为研究对象，受力如图所示，则：2kL-3mg=3ma，解得a=g．隔离砝码为研究对象，受力如图所示，则：N-2mg=2ma，解得：N=4mg，据牛顿第三定律，砝码对托盘的作用力为4mg，即4G．
19．(1)1m/s；(2)；(3)0.2
【解析】
(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有
在水平方向上有
联立解得
代入数据得
v0＝1 m/s
(2）物块落地时的速度大小

(3)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有
联立解得
代入数据得
μ＝0.2
20．(1)480J；(2)480W；(3)1.6m
【解析】
(1)小朋友在滑行过程中重力做的功为
(2)设小朋友滑到B点时的速度大小为vB，由动能定理有
解得
小朋友滑到B点时重力的瞬时功率为
(3)设B、C间的最小距离为L，根据动能定理有
解得
L=1.6m
21．(1)；(2)或者
【解析】
(1)小球在倾斜轨道上运动，由动能定理知
解得
(2)小球恰好从B点到C点
由动能定理得
解得
L=3.2m
在圆轨道运动时小球不脱离轨道，有两种情形
情形一：物体能完成圆运动
在最高点：由
对小物块从B点到圆轨道最高点利用动能定理
解得
情形二：物体运动到圆轨道圆心等高处速度为零
对小物块从B点到圆轨道圆心等高处利用动能定理
解得
L=2m
综合以上两种情形可得：或者
功
能量改变
关系式
W合：合外力的功(所有外力的功)
动能的改变量(ΔEk)
W合＝ΔEk
WG：重力的功
重力势能的改变量(ΔEp)
WG＝-ΔEp
W弹：弹簧弹力做的功
弹性势能的改变量(ΔEp)
W弹＝-ΔEp
W其他：除重力或系统内弹簧弹力以外的其他外力做的功
机械能的改变量(ΔE)
W其他＝ΔE
Ff·Δx：一对滑动摩擦力做功的代数和
因摩擦而产生的内能(Q)
Ff·Δx＝Q(Δx为物体间的
相对位移)