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河北省石家庄市2012-2013学年高一下学期期末考试物理试题 Word版含答案


高一年级第二学期期末考试·物理试题
第Ⅰ卷(选择题,56 分)

一、选择题: (本题共 12 小题,总分 56 分。每小题所列四个选项中,有一个或多 个正确选项,全部选对得 4 分,少选漏选得 2 分,错选、多选或不选均不得分)
1. 如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上有一个小物体随圆筒一起运动,小物体所需要的向心力 由以下哪个力来提供 A

. 重力 B. 弹力 C. 静摩擦力 D. 滑动摩擦力 2.一人乘电梯从 1 楼到 20 楼,在此过程中经历了先加速,后匀速,再减速 的运动过程,则电梯支持力对人做功情况是( ) A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功 B.加速时做正功,匀速和减速时做负功 C.加速和匀速时做正功,减速时做负功 D.始终做正功 3.原香港中文大学校长、被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟和另外两名美国科学家共同分享 了 2009 年度的诺贝尔物理学奖.早在 1996 年中国科学院紫金山天文台就将一颗于 1981 年 12 月 3 日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”.假设“高锟星”为均匀的球体,其质 1 1 量为地球质量的 ,半径为地球半径的 ,则“高锟星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速 k q 度的 ( ) q k q2 k2 A. B. C. D. k q k q 4.走时准确的机械手表的时针、分针、秒针都在匀速转动,A、B、C 分别是时针、分针、秒 针针尖上的点,则以下比例关系正确的是: A.A、B、C 三点做圆周运动的周期之比为 1∶60∶3600 B.A、B、C 三点做圆周运动的周期之比为 720∶60∶1 C.A、B、C 三点做圆周运动的角速度之比为 1∶12∶720 D.A、B、C 三点做圆周运动的角速度之比为 720∶12∶1 5.某运动员臂长为 l ,他将质量为 m 的铅球推出,铅球出手时速度大小为 v ,方向与水平方向 成 30 ? 角,则该运动员对铅球做的功为 A.

1 2

m ( gl ? v 2 )

B. mgl ?

1 2

mv 2

C.

1 2

mv 2

mgl ? mv D.

2

6..如图,当汽车通过拱桥顶点的速度为 10m/s 时,车对桥顶的压力为车重的 3 /4,如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时,对桥面的压力为零,则汽车通过桥顶 的速度应为 ( ) A.15m/s B.20m/s C. 25m/s D.30m/s 7.宇航员在月球上做自由落体实验。 将物体由距离月球表面高 h 处释放, 经时间 t 落到月球表面。 已知月球半径为 R。则月球的第一宇宙速度为( ) A.

2 Rh t

B.

2Rh t

C.

Rh t

D.

Rh 2t

8. 如图所示, N 两点分别放置两个等量异种电荷, 为它们连线的中点, M、 A B 为连线上靠近 N 的一点, 为连线的中垂线上处于 A 点上方的一点, C 在 A、 C 三点中 B、

A.场强最小的点是 A 点,电势最高的点是 B 点 B.场强最小的点是 A 点,电势最高的点是 C 点 C.场强最小的点是 C 点,电势最高的点是 B 点 D.场强最小的点是 C 点,电势最高的点是 A 点 9.图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动 轨迹,粒子先经过 M 点,再经过 N 点,可以判定( ) A.M 点的电势大于 N 点的电势 B.M 点的电势小于 N 点的电势 C.粒子在 M 点受到的电场力大于在 N 点受到的电场力 D.粒子在 M 点受到的电场力小于在 N 点受到的电场力 10.带电小球在从 A 点运动到 B 点的过程中,重力做功为 3 J,电场力做功 1 J,克服空气阻力做 ) 功为 0.5 J,则在 A 点的( A.重力势能比 B 点大 3 J B.电势能比 B 点小 1 J C.动能比 B 点小 3.5 J D.机械能比 B 点小 0.5 J 11.如图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一 小球 a 和 b。a 球质量为 2m,静置于地面;b 球质量为 3m,用手托住 b 球, 此时 b 球离地高度为 h,轻绳刚好拉紧,从静止开始释放 b 后,a 可能达到 的最大高度为 ( ) A.h B.0.2h C.2h D.1.2h 12.空气中的负离子对人的健康极为有益. 人工产生负离子的最常见方法是电晕放电法.如图 所示,一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电,电压达5000 V左右,使空气发生电离, 从而产生负一价氧离子排出,使空气清新化,针状负极与环形正极间距为5mm,且视为匀强电 场,电场强度为E,电场对负氧离子的作用力为F,则 ( ) 3 —16 6 A.E=10 N/C,F=1.6× 10 N B.E =10 N/C,F =1.6× —16 N 10 3 —13 6 C.E =10 N/C,F =1. 6× 10 N D.E =10 N/C,F =1. 6× —13 N 10 13.如图所示,A、B、C、D、E 是半径为 r 的圆周上等间距的五个点,在这些点上各固定一个 点电荷,除 A 点处的电荷量为-q 外,其余各点处的电荷量均为+q,则圆心 O 处( ) kq A.场强大小为 2 ,方向沿 OA 方向 r kq B.场强大小为 2 ,方向沿 AO 方向 r 2kq C.场强大小为 2 ,方向沿 OA 方向 r 2kq D.场强大小为 2 ,方向沿 AO 方向 r 14.质量为 m 的人造地球卫星在地面上的重力为 G0,它在距地面高度等于 2 倍于地球半径 R 的轨道上做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是( ) A.线速度 v ?

G0 R 9m
3mR G0

B.动能为

1 6

G0R

C.周期为 T ? 2?

D.重力势能为 2G0R

第Ⅱ卷(非选择题,54 分)

二、实验填空题(15 题 6 分,l6 题 8 分,共 14 分)
15.用如图所示的装置做《探究橡皮筋做的功和小车速度变化的关系》的实验.
打点计时器 小车 橡皮筋 纸带

··

(1) 实验中需要用倾斜木板的方法平衡掉小车所受的阻力, 为了检验木板的倾角是否达到了平 衡掉阻力的效果,下列操作方法中最恰当的是( ) A.将小车在木板上由静止释放,观察小车是否匀速下滑 B.将小车挂在橡皮筋上,用小车将橡皮筋拉长后由静止释放,观察小车是否匀速下滑 C.将小车连接好纸带,纸带穿过打点计时器限位孔,启动打点计时器,用手给小车一个向下 的初速度,观察纸带上的点迹分布是否均匀 D.将小车挂好橡皮筋并连接好纸带,纸带穿过打点计时器限位孔,用小车将橡皮筋拉长后启 动打点计时器,然后由静止释放小车,观察纸带上的点迹分布是否均匀 (2)若甲、乙两位同学的实验操作均正确。甲同学根据实验数据作出了功和速度的关系图线, 即 W- v 图,如图甲所示,并由此图线得出“功与速度的平方一定成正比”的结论。乙同学根据实 2 验数据作出了功与速度平方的关系图线,即 W- v 图,如图乙所示,并由此也得出“功与速度的 平方一定成正比”的结论。关于甲、乙两位同学的分析,你的评价是( ) W W A.甲的分析不正确,乙的分析正确 ? ? ? B.甲的分析正确,乙的分析不正确 ? ? C.甲和乙的分析都正确 ? ? ? ? D.甲和乙的分析都不正确 ?
O



v

O



v2

16.如图所示为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略不计)“验证机械能守恒 定律”的实验装置,完成以下填空。 实验步骤如下: (1)将气垫导轨放在水平桌面上,桌 面高度不低于 1m, 将导轨调至水平; (2)测出挡光条的宽度 l 和两光电门 中心之间的距离 s; (3)将滑块移至光电门 1 左侧某处, 待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门 2; (4)读出滑块分别通过光电门 1 和光电门 2 时的挡光时间 Δt1 和 Δt2; (5)用天平称出滑块和挡光条的总质量 M,再称出托盘和砝码的总质量 m; (6)滑块通过光电门 1 和光电门 2 时,可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码) 的总动能分别为 Ek1= ▲ 和 Ek2= ▲ ; (7)在滑块从光电门 1 运动到光电门 2 的过程中,系统重力势能的减少 ΔEp= ▲ ; (重力加速度为 g)

(8)如果满足关系式 ▲ ,则可认为验证了机械能守恒定律。 三、计算题(本题共 4 小题,共 40 分。17 题 8 分,18 题 10 分,19 题 10 分,20 题 12 分,解 答应写出必要的文字说明、 方程式和重要演算步骤, 只写最后答案的不给分, 有数值计算的题, 答案中必须明确写出数值的单位。 ) 17.(8 分)某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是 将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随 转盘旋转而在空中飞旋。若将人和座椅看成是一个质点,则可简化为如 图所示的物理模型。 其中 P 为处于水平面内的转盘, 可绕竖直转轴 OO′ 转动,设绳长 l=10m,质点的质量 m=60kg,转盘静止时质点与转轴之 间的距离 d=4m。转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起 做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角 θ=370。(不计空气阻力及 绳重,绳子不可伸长,sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2)求: (1)质点与转盘一起做匀速圆周运动时转盘的角速度及绳子的拉力; (2)质点从静止到做匀速圆周运动的过程中,绳子对质点做的功。 18.(10 分)质量为 m=5× 3 kg 的汽车,在 t=0 时刻速度 v0=10 m/s,随后以 P=6× 4 W 的 10 10 额定功率沿平直公路继续前进,经 t=72 s 达到最大速度。该汽车所受恒定阻力是其重力的 0.05 倍,取 g = 10m/s2,求: (1)汽车的最大速度 vm; (2)汽车在 72 s 内经过的路程 s。 19.(10 分)如图所示,BC 是半径为 R 的 1/4 圆弧形的光 滑且绝缘的轨道,位于竖直平面内,其下端与水平绝缘轨 道平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,电场 强度为 E,今有一质量为 m、带正电 q 的小滑块(可视为 质点) ,从 C 点由静止释放,滑到水平轨道上的 A 点时速 度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为 μ, 求: (1)滑块通过 B 点时的速度大小; (2)水平轨道上 A、B 两点之间的距离。 20. (12 分)如图所示,固定在竖直面内的光滑半圆形轨道与粗糙水平轨道在口点平滑连接, 轨道半径 R=0.5m,一质量 m=0.2kg 的小物 块(可视为质点)放在水平轨道上的 A 点, A 与 B 相距 L=10m, 物块与水平轨道间的动 摩擦因数 ? =0.1。 现用一水平恒力 F 向右推 物块,已知 F=3N,当物块运动到 C 点时撤 去该力,设 C 点到 A 点的距离为 x。在圆轨 道的最高点 D 处安装一压力传感器,当物块运动到 D 点时传感器就会显示相应的读数 FN,压 力传感器所能承受的最大压力为 90N,g 取 10m/s2。 (1)要使物块能够安全通过圆轨道的最高点 D,求 x 的范围; (2)在满足(1)问的情况下,在坐标系中作出压力传感器的读数 FN 与 x 的关系图象。

1.B 2.D 3.C 4.BC 5.A 6.B 7.B 15. (1)C (2)A
2

参考答案 8.C 9.AD 10.ACD 11.D

12.D 13.C 14.AB

? L ? ? L ? 1 1 16. (每空 2 分)Ek1= 2 ? M ? m ? ? ?t ? ; Ek2= 2 ? M ? m ? ? ?t ? ? 1? ? 2?

2

ΔEp=

mgs

? L ? 1 ? L ? 1 ; ?E p ? Ek 2 ? Ek1 (或者填 mgs ? 2 ? M ? m ? ? ?t ? ? 2 ? M ? m ? ? ?t ? ) ? 2? ? 1?

2

2

17.解析:(1)如图所示,对质点受力分析可得:

绳中的拉力 T=mg/cosθ=750N,根据几何关系可得:

代入数据得:

rad/s

(2)转盘从静止启动到转速稳定这一过程,绳子对质点做的功等于质点机械能的增加量:

m,

m/s,代入数据解得 W=3450J

18.(10 分)解: (1)达到最大速度时,牵引力等于阻力 f=kmg=2.5× 3N, 10 P=fvm (2 分) vm ?

p f

?

6 ? 10 4 2.5 ? 10 3

? 24 m / s

(2 分)

(2)由动能定理,可得: Pt ? fs ? 代入数据,解得: 19.【答案】(1) s=1252 m (2)

1 2

mvm 2 ?

1 2

mv0 2

(4 分)

(2 分) R

解析: (1)小滑块从 C 到 B 的过程中,由动能定理 mgR-qER=

解得:vB= (2)小滑块从 C 到 A 的过程中,设小滑块在水平轨道 AB 上运动的距离为 L, 由动能定理可得 mgR-qE(R+L)-μmgL=0 解得:L= 20. (11 分) 解: (1)由动能定理得 Fx ? ?mgL ? 由机械能守恒定律得 R

1 2

mv B

2

(1 分)

1 2

mv B ?
2

1 2

mv D ? 2 mgR
2

(1 分)

物块到达 D 点时,有 由以上三式得:

FN ? mg ? m

vD R

2

(2 分)

FN ?

2( Fx ? ?mgL ) R

? 5mg ? 12 x ? 18 N
(2 分)

(1 分)

0 ? FN ? 90 N
(2) FN/N 100 80 60 40 20 O 2 5

解得 1.5m ? x ? 9m

10

x/m


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