1、湖北省武汉市三校联合体2019-2020学年高一物理下学期期中试题（含解析）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18题只有一项符合题目要求，第912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.关于万有引力，下列说法正确的是()A. 万有引力只有在天体与天体之间才能明显表现出来B. 一个苹果由于其质量很小，所以它受的万有引力几乎可以忽略C. 地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力D. 地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近【答案】D【解析】【详解】自然界中任何两个物体间都有相同的引力作用
2、，故A错；苹果质量虽小，但由于地球质量很大，故引力不可忽略，B错；物体间的万有引力是相互的，由牛顿第三定律知应等大，故C错地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近，D选项正确2.两个分别带有电荷量和+的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为的两处，它们间库仑力的大小为两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】本题考查库仑定律及带电体电量的转移问题接触前两个点电荷之间的库仑力大小为，两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均分，所以两球分开后各自带点为+Q，距离又变为原来的，库仑力为，所以两球
3、间库仑力的大小为，C项正确3.如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开A. 此时A带正电，B带负电B. 此时A、B带负电C. 移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D. 先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合【答案】C【解析】【详解】带正电的物体C靠近A附近时，由于静电感应，A端带上负电，B端带上正电，故AB错误；移去C后，由于电荷间相互作用，重新中和，达电中性状态，两金属箔均闭合，故C正确；先把AB分开，则A带负电，B带正电，移去C后，电荷不能再进行中和，故两金属箔仍然张开，故D错误4.如图所
4、示，ACB是一个半径为R的半圆柱面的横截面，直径AB水平，C为截面上的最低点，AC间有一斜面，从A点以大小不同的初速度v1、v2沿AB方向水平抛出两个小球，a和b，分别落在斜面AC和圆弧面CB上，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）A. 初速度v1可能大于v2B. a球的飞行时间可能比b球长C. 若v2大小合适，可使b球垂直撞击到圆弧面CB上D. a球接触斜面前的瞬间，速度与水平方向的夹角为45【答案】B【解析】【详解】A、两个小球都做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，由x=v0t得知t相同时，水平位移越大，对应的初速度越大，则知初速度v1一定小于v2故A错误.B、竖直方向上做自由落体运动，由
5、，得，若a球下落的高度大于b球的高度，则a球的飞行时间比b球长;故B正确.C、根据平抛运动的推论：平抛运动瞬时速度的反向延长线交水平位移的中点，作出b球垂直撞击到圆弧面CB上速度的反向延长线，与AB的交点一定在O点的左侧，速度的反向延长线不可能通过O点，所以b球不可能与CB面垂直，即b球不可能垂直撞击到圆弧面CB上，故C错误.D、由几何知识得知AC面倾角为45，运用与C项同样的分析方法：作出a球接触斜面前的瞬间速度反向延长线，可知此瞬时速度与水平方向的夹角大于45故D错误.故选B.5.如图所示，汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶，其中最容易发生爆胎的点是（假定汽车运动速率，）（ ）A. a点B.
6、 b点C. c点D. d点【答案】D【解析】【详解】在坡顶有得在坡谷有得由于在a、c两点有在b、d两点有则在b、d两点比a、c两点容易发生爆胎，而d点所在曲线半径比b点小，则d点最容易发生爆胎，故D正确，ABC错误。故选D。6.如图所示，一电子沿等量异种点电荷的中垂直线由AOB运动，则电子所受等量异种点电荷的电场力的大小和方向变化情况是（）A. 先变大后变小，方向水平向左B. 先变大后变小，方向水平向右C. 先变小后变大，方向水平向左D. 先变小后变大，方向水平向右【答案】A【解析】【详解】AB.根据等量异种电荷周围的电场线分布知，从AOB，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后
7、减小则电子所受电场力的大小先变大，后变小，方向水平向左，故A符合题意，B不符合题意CD.根据等量异种电荷周围的电场线分布知，从AOB，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小则电子所受电场力的大小先变大，后变小，方向水平向左，故CD不符合题意7.如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火将卫星送入椭圆轨道2，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法中正确的是( ).A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B. 卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C. 卫
8、星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度【答案】D【解析】【详解】A人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，根据万有引力提供向心力有：解得：故轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上线速度较大，A错误；B根据万有引力提供向心力有：解得：半径越大，角速度越小，轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上角速度较大，故B错误；CD根据万有引力提供向心力有：解得故卫星在轨道2上的经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，卫星在轨道1上经过
9、Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，C错误；D正确。故选D。8.如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处将小球拉至A处时，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点速度为v，AB间的竖直高度差为h，则A. 由A到B过程合力对小球做的功等于mghB. 由A到B过程小球的重力势能减少C. 由A到B过程小球克服弹力做功为mghD. 小球到达位置B时弹簧的弹性势能为【答案】D【解析】【详解】根据动能定理，可求合外力做功，故A错误；重力做功为mgh，故重力势能减少了mgh，所以B错误；根据动能定理，所以从A到B的过程中，弹力做功为，小球克服弹力做
10、功为，所以C错误；再根据可知，又，所以小球到达位置B时弹簧的弹性势能为，故D正确9.卫星A、B的运行方向相同，其中B为近地卫星某时刻，两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)已知地球半径为R，卫星A离地心O的距离是卫星B离地心O距离的4倍，地球表面的重力加速度为g，则( )A. 卫星A、B运行的加速度大小之比 B. 卫星A、B运行的周期之比 C. 卫星A、B运行的线速度大小之比 D. 卫星A、B至少要经过时间，两者再次相距最近【答案】CD【解析】【详解】A、万有引力提供向心力：，解得：，则，故A错误；B、万有引力提供向心力：，解得：，则，故B错误；C、万有引力提供向心力：，解得：，则，故C正确
11、；D、B的角速度，A的角速度，又，设经过时间t再次相距最近：，解得：，则D正确10.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，若AOOB，则( )A. 星球A的质量一定大于B的质量B. 星球A的线速度一定大于B的线速度C. 双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小D. 双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小【答案】BC【解析】【详解】A、根据万有引力提供向心力mA2rA=mB2rB，因为rArB，所以mAmB，即A的质量一定小于B的质量
12、，故A错误；B、双星运动的角速度相等，据v=r可知：因为rArB，所以vAvB，故B正确；C、D、设两星体间距为L，根据万有引力提供向心力公式得：，解得：，由此可知双星距离一定，双星总质量越大，其转动周期越小，双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，故C正确，D错误.故选BC.11.一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动其图象如图所示已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的倍，则以下说法正确的是A. 汽车在前5s内的牵引力为B. 汽车速度为时的加速度为C. 汽车的额定功率为100kWD. 汽车的最大速度为80【
13、答案】AC【解析】由速度时间图线知，匀加速运动的加速度大小a=m/s24m/s2，根据牛顿第二定律得，F-f=ma，解得牵引力F=f+ma=1000+4000N=5000N，故A正确汽车的额定功率P=Fv=500020W=100000W=100kW，汽车在25m/s时的牵引力FN4000N，根据牛顿第二定律得，加速度，故B错误，C正确当牵引力等于阻力时，速度最大，则最大速度，故D错误故选AC点睛：本题考查了汽车恒定加速度启动的问题，理清整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解，知道牵引力等于阻力时，汽车的速度最大12.如图所示，当列车以恒定速率通过一段水平圆弧形弯道时，乘客发
14、现在车厢顶部悬挂玩具小熊的细线与车厢侧壁平行。同时观察放在桌面上水杯内的水面（与车厢底板平行）。已知此弯道路面的倾角为，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列判断正确的是（）A. 列车转弯时的向心加速度大小为gtanB. 列车的轮缘与轨道均无侧向挤压作用C. 水杯受到指向桌面外侧的静摩擦力D. 水杯内水面与桌面不平行【答案】AB【解析】【详解】A设玩具小熊的质量为m，则玩具受到的重力mg、细线的拉力FT的合力提供玩具小熊随车做水平面内圆弧运动的向心力F（如图），有mgtan=ma可知列车在转弯时向心加速度大小为a=gtan故A正确；B列车的向心加速度a=gtan由列车的重力与轨道的支持力的合力提
15、供，故列车与轨道均无侧向挤压作用，故B正确；C水杯的向心加速度a=gtan由水杯的重力与桌面的支持力的合力提供，水杯与桌面间的静摩擦力为零，故C错误；D在杯内水面取一微小质量元，此微元受到的重力与支持力的合力产生的加速度大小为a=gtan可知水杯内水面与水平方向倾斜角等于，故D错误。故选AB。二、实验题(本大题共2小题，第13题6分，第14题8分，共14分。把答案写在答题卡指定的答题处。)13.如图所示，在“利用自由落体运动验证机械能守恒定律”的实验中，让重锤拖着穿过打点计时器的纸带做自由落体运动，测量重锤的重力势能减少量和动能增加量，从而验证机械能守恒定律（1）下列对实验过程的描述哪些是正确
16、的（ ）A.实验前必须要用天平称出重锤的质量；B.实验需要重复操作几次，打出多条纸带，从中挑选出头两个点之间间距大约为2mm的一条纸带进行测量；C.更换纸带后的每次操作都必须要先接通电源，后释放纸带；D.为获得重锤的动能，可以先用公式获得重锤的速度（2）如果交流电频率是50Hz，实验得到的纸带如右图，O点为计时器打下的第一个点，A、B、C是纸带上连续的三个计时点，测得OA=9.51cm、OB=12.42cm、OC=15.70cm，若用OB段来验证机械能守恒定律，g取9.80m/s2则单位质量重锤重力势能减少量为EP=_J/kg，单位质量重锤动能的增加量为Ek=_ J/kg（保留均三位有效数字）
17、【答案】 (1). BC (2). 1.22 (3). 1.20【解析】【详解】(1)1A实验要验证的关系是：，即，故不需要用天平称出重锤的质量，故A错误；B实验需要重复操作几次，打出多条纸带，从中挑选出头两个点之间间距大约为2mm的一条纸带进行测量，故B正确；C更换纸带后的每次操作都必须要先接通电源，后释放纸带，故C正确；D为获得重锤的动能，通过纸带上的点迹，根据球解速度，故D错误。故选BC.(2)23单位质量重锤重力势能减少量为打B点时的速度： 单位质量重锤动能增加量为14.某同学做“研究小球做平抛运动”的实验如图所示（1）该实验中必须保证的条件和进行的实验操作是（ ）A、测定平抛小球的质
18、量mB、保证斜槽光滑C、保证斜槽末端水平D、测定斜槽顶端到桌面的高度h（2）如图所示是该同学采用频闪照相机拍摄到的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长为L=5cm，A、B、C是拍下小球的三个位置，如果重力加速度取g=10m/s2，那么：照相机拍摄时每_s曝光一次；小球做平抛运动的初速度的大小为_m/s上图照片中三个位置中的A点_（选填：是或不是）小球做平抛运动的抛出位置【答案】 (1). C (2). 0.1 (3). 1.5 (4). 不是【解析】【详解】（1）平抛运动中与小球的质量无关，故A不需要；斜槽轨道不一定需要光滑，只要保证每次从斜槽的同一位置由静止释放，保证小球的平抛运动初速度
19、相同，故B不需要；通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故C需要；不需要测定斜槽顶端到桌面的高度h，故D不需要所以选C（2）由y=2L=gT2，解得：；平抛运动的初速度因为A、B、C三点在竖直方向上相等时间内的位移之比不为1：3：5：7，不符合初速度为零的匀变速直线运动特点，所以A点不是小球做平抛运动的抛出位置三、计算题(本题共4小题，第15题8分，第16题10分，第17题10分，第18题10分，共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。)15.如图所示，匀强电场的场强方向水平向右一根绝缘丝线一端固定在O点，另一端连接一质量为m、电荷量
20、为q的小球小球静止在电场中，丝线与竖直方向成37已知重力加速度为g，sin37=0.6，cos37=0.8求：（1）小球带电的种类；（2）小球受到的电场力大小F；（3）电场强度的大小E【答案】（1）小球带正电 （2）mg （3）【解析】试题分析：根据小球所受的电场力方向和电场线方向的关系即可判断带电种类；对小球受力分析，再根据平衡条件即可求出电场力的大小；再根据电场强度的定义，即可求出电场强度的大小（1）由题意可知，小球的受力方向与电场线方向一致，所以小球带正电（2）小球在电场中静止时，受力分析如图所示：根据平衡条件得：Fmgtan37mg （3）根据电场强度的定义：解得电场强度：E点睛：本题
21、主要考查了小球在电场力作用下的平衡问题，先对小球受力分析，再根据平衡条件即可求解16.已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T，万有引力常量G，试求（1）地球的质量M和地球的密度；（2）地球同步卫星的轨道半径r；（3）地球同步卫星的向心加速度大小【答案】（1） （2）（3）【解析】【详解】（1）设一质量为m的物体放在地球表面，则有又有（2）设同步卫星质量为m0，有有（3）地球同步卫星的向心加速度17.如图所示，竖直平面内的圆弧形光滑轨道半径为R，A端与圆心O等高，AD为与水平方向成45角的斜面，B端在O的正上方，一个质量为m的小球在A点正上方某处由静止开始释放，自由下落至
22、A点后进入圆形轨道并能沿圆形轨到达B点，且到达B处时小球对圆弧轨道顶端的压力大小为mg。求：(1)小球到B点时的速度大小？(2)小球从B点运动到C点所用的时间？(3)小球落到斜面上C点时的速度大小？【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【详解】(1)到达B处时小球对圆弧轨道顶端的压力大小为在B点由重力和轨道的支持力提供向心力，则有解得(2)小球离开B点后做平抛运动，小球落到C点时，根据平抛运动规律得解得(3)小球落在斜面上C点时竖直分速度为小球落到C点得速度大小18.如图所示，质量都是m的物体A和B，通过轻绳子跨过滑轮相连斜面光滑，不计绳子和滑轮之间的摩擦开始时A物体离地的高度为h，B物体位于
23、斜面的底端，用手托住A物体，A、B两物均静止撤去手后，求：（1）A物体将要落地时速度多大？（2）A物落地后，B物由于惯性将继续沿斜面上升，则B物在斜面上的最远点离地的高度多大？【答案】(1) (2) 【解析】【详解】(1)A、B两物构成的整体(系统)只有重力做功，受力如图（1）所示：故整体的机械能守恒，得：mghmghsin=(m+m)v2整理得v=(2)当A物体落地后，B物体由于惯性将继续上升，此时绳子松了，受力如图（2）所示：对B物体而言，只有重力做功，故B物体的机械能守恒，设其上升的最远点离地高度为H，根据机械能守恒定律得：mv2=mg(Hhsin)整理得H=h(1+sin).【点睛】选两物体作为整体来研究时机械能守恒，从而求出A物体落地时的速度当物体A落地后，物体B由于惯性继续上升，由机械能守恒定律可求出B物在斜面上的最远点离地的高度