1、河北定州中学2015-2016学年度第二学期高一期末考试物理试题第I卷（选择题44分）一 选择题（共44分，本大题共11小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，第1至7题只有一项符合题目要求，第8至11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如图所示，通过一动滑轮提升质量为1 kg的物体，竖直向上拉绳子使物体由静止开始以5 m/s2的加速度匀加速上升，不计动滑轮及绳子的质量和摩擦，则拉力在1 s末的瞬时功率为（ ）A75 W B25 W C125 W D375 W2半径为R的光滑半圆球固定在水平面上（如图），顶部有一小物体A，今给它一个水平初速度，则
2、物体将（ ）A沿球面下滑至M点B沿球面下滑至某一点N，便离开球面做斜下抛运动C按半径大于R的新的圆弧轨道做圆周运动D立即离开半圆球做平抛运动3双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，两星总质量为M，两星之间的距离为r，两星质量分别为m1、m2，做圆周运动的轨道半径分别为r1、r2，则下列关系式中正确的是（ ）AM Br1r CT2 D4如图所示，x轴在水平地面上，y轴竖直向上，在y轴上的P点分别沿x轴正方向和y轴正方向以相同大小的初速度抛出两个质量相等的小球a和b，不计空气阻力，若b上升的最大高
3、度等于P点离地的高度，则从抛出到落地，有（ ）Aa的运动时间是b的运动时间的倍 Ba的位移大小是b的位移大小的倍Ca、b落地时的速度相同，因此动能一定相同 Da、b落地时的速度不同，但动能相同5A、B两颗卫星围绕地球做匀速圆周运动（共面、运行方向相同），A卫星运行的周期为T1，轨道半径为r1；B卫星运行的周期为T2，且T1 T2。下列说法正确的是AB卫星的轨道半径为BA卫星的机械能一定大于B卫星的机械能CA、B卫星在轨道上运行时处于完全失重状态，不受任何力的作用D某时刻卫星A、B在轨道上相距最近，从该时刻起每经过时间，卫星A、B再次相距最近6下列说法正确的是（ ）A如图，某物块分别沿三条不同的
4、轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，沿三条轨道滑下重力做的功不一样多B一个物体的重力势能从5J变化到3J，重力势能减少了C重力势能的变化，只跟重力做功有关系，和其他力做功多少无关D动能不变，则物体合外力一定为零7下列认识正确的是（ ）A电场线是电场中实际存在的线，它可以很好帮助我们研究电场B适用于任何电场，且E与F成正比，E与q成反比C由知，只要知道W和t，就可求出任意时刻的功率D由知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比8如图所示，一个表面光滑的斜面体M固定在水平地面上，它的两个斜面与水平面的夹角分别为、，且的顶端装有一定滑轮，一轻质细绳跨过定滑轮
5、后连接A、B两个小滑块，细绳与各自的斜面平行，不计绳与滑轮间的摩擦，A、B恰好在同一高度处于静止状态剪断细绳后，A、B滑至斜面底端则A滑块A的质量大于滑块B的质量B两滑块到达斜面底端时的速度大小相等C两滑块同时到达斜面底端D两滑块到达斜面底端时，滑块A重力的瞬时功率较大92015年10月3日晚，中国男篮轻取菲律宾，以9连胜的优异表现勇夺冠军，图为“未来之星”周琦在赛场上的英姿。若在某次投篮中将球由静止快速出手，篮球不碰篮框直接入网，已知出手时篮球距地面高度为h1，出手过程中手对篮球做功为W，篮框距地面高度为h2，篮球质量为m。不计空气阻力，篮球可看成质点，则篮球A出手时的速率为B进框时的动能为
6、C从静止到进框的过程中，机械能的增量为D从出手到进框的过程中，运动总时间为 10某段高速路对载重货车设定的容许速度范围为50km/h80km/h，而上坡道时若货车达不到最小容许速度50km/h，则必须走“爬坡车道”来避免危险。某质量为40104kg的载重货车，保持额定功率200kW在“爬坡车道”上行驶，每前进1km，上升004km，设货车运动时所受阻力（包括摩擦力和空气阻力）为其重力的001倍，爬坡车道足够长，则该货车 A速度增大时牵引力将减少B匀速爬坡时牵引力应等于20104NC前进1km的过程中重力做功16107J D匀速爬坡1km克服阻力做功40106J11随着深太空探测的发展，越来越多
7、的“超级类地行星”被发现，某“超级类地行星”半径是地球的15倍，质量是地球的4倍，下列说法正确的是A该星球表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的倍B该星球第一宇宙速度小于地球第一宇宙速度C绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍D绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍第卷（非选择题，共66分）二、计算题：共4题 每题20分 共80分12额定功率为80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度是20 m/s，汽车的质量是2 t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2 m/s2，运动过程中阻力不变，求：（1）汽车受到的阻力多大？（2）3 s末汽
8、车的瞬时功率多大？（3）汽车维持匀加速运动的时间是多少？13石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。（1）若”太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为的同步轨道站，求轨道站内质量为的货物相对地心运动的速度。设地球自转角速度为，地球半径为R。（2）当电梯仓停在距地面高度= 4R的站点时，求仓内
9、质量的人对水平地板的压力大小。已知地面附近重力加速度g ，地球自转角速度 ，地球半径R 。14如图所示，所有轨道均光滑，轨道AB与水平面的夹角为=370，A点距水平轨道的高度为H=18m。一无动力小滑车质量为m=10kg，从A点沿轨道由静止滑下，经过水平轨道BC再滑入圆形轨道内侧，圆形轨道半径R=05m，通过圆形轨道最高点D然后从水平轨道E点飞出，E点右侧有一壕沟，E、F两点的竖直高度差h=125m，水平距离s=26m。不计小滑车通过B点时的能量损失，小滑车在运动全过程中可视为质点，g=10m/s2，sin370=06，cos370=08,求：（1）小滑车从A滑到B所经历的时间；（2）在圆形轨
10、道最高点D处小滑车对轨道的压力大小；（3）要使小滑车既能安全通过圆形轨道又不掉进壕沟，则小滑车至少应从离水平轨道多高的地方由静止滑下。15如图甲所示，与水平面成角的两根足够长的平行绝缘导轨，间距为L，导轨间有垂直导轨平面方向、等距离间隔的匀强磁场B1和B2，B1和B2的方向相反，大小相等，即B1=B2=B；导轨上有一质量为m的矩形金属框abcd，其总电阻为R，框的宽度ab与磁场间隔相同，框与导轨间动摩擦因数为；开始时，金属框静止不动，重力加速度为g；（1）若磁场以某一速度沿直导轨向上匀速运动时，金属框恰好不上滑，求金属框中电流大小；（2）若磁场以速度v0沿直导轨向上匀速运动，金属框也会沿直导轨
11、向上匀速运动，为了维持金属框的匀速运动，求磁场提供的最小功率；（3）若t=0时磁场沿直导轨向上做匀加速直线运动；金属框经一段时间也由静止开始沿直导轨向上运动，其v-t关系如图乙所示（CD段为直线，t、 v1为已知）；求磁场的加速度大小。16如图所示，水平的传送带以速度v顺时针运转，两传动轮M、N之间的距离为l10 m，若在M轮的正上方，将一质量为m3 kg的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数03，在以下两种情况下物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？（g取10 m/s2）（1）传送带速度v6 m/s； （2）传送带速度v9 m/s17质量为2 000
12、kg、额定功率为80 kW的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为20 m/s若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2 m/s2，运动中的阻力不变求：（1）汽车所受阻力的大小；（2）3 s末汽车的瞬时功率；（3）汽车做匀加速运动的时间；（4）汽车在匀加速运动中牵引力所做的功参考答案1A【解析】试题分析：对于物体，设两个绳子拉力大小为T，根据牛顿第二定律得：T-mg=ma 得：T=m（g+a）则：F=T=m（g+a）=1（10+5）N=75N; 第1s末物体的速度大小为：v=at=5m/s，手拉力的作用点移动速度：V=2v=10m/s，故第一秒末拉力的功率为：P=Fv=75W, 故选A考点
13、：牛顿第二定律；功率【名师点睛】本题关键在于正确地求解拉力的大小后用P=Fv求解瞬时功率，难点在于物体的速度和绳子活动端移动的速度不同。2D【解析】试题分析：在最高点，根据牛顿第二定律得：，解得：N=0，知物体在最高点，仅受重力，有水平初速度，将做平抛运动故D正确，ABC错误故选D。考点：牛顿第二定律；平抛运动【名师点睛】解决本题的关键知道圆周运动径向的合力提供向心力以及知道仅受重力，有水平初速度将做平抛运动。3C【解析】试题分析：设m1的轨道半径为R1，m2的轨道半径为R2由于它们之间的距离恒定，因此双星在空间的绕向一定相同，同时角速度和周期也都相同由向心力公式可得：对m1：对m2：；由式可
14、得：m1r1=m2r2 ，即，故D错误因为r1十r2=r，所以得：，故B错误将，代入 式，可得： ，所以得：，故A错误、C正确故选C考点：万有引力定律的而应用；双星问题【名师点睛】此题是万有引力定律在双星问题中的应用；解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度以及会用万有引力提供向心力进行求解。4D【解析】试题分析：设P点离地的高度为h对于b：b做竖直上抛运动，上升过程与下落过程对称，则b上升到最大的时间为，从最高点到落地的时间为，故b运动的总时间tb=t1+t2=（+1）；对于a：做平抛运动，运动时间为；则有tb=（+1）ta故A错误对于b：，则得；对于a：水平位移
15、为，a的位移为，而b的位移大小为h，则a的位移大小是b的位移大小的倍故B错误根据机械能守恒定律得：Ek=mgh+mv02，则知两球落地时动能可能相同而速度方向不同，则落地时速度不同故C错误，D正确故选D考点：平抛运动；动能定理【名师点睛】此题是对平抛运动及上跑运动的规律的考查；本题的解题关键要掌握竖直上抛和平抛两种运动的研究方法及其规律，并根据机械能守恒分析落地时动能关系。5D【解析】试题分析：卫星围绕地球做匀速圆周运动，处于完全失重状态，万有引力提供向心力，故C错误；根据开普勒第三定律，可知，得，故A错误；因，则，轨道半径增大，需要外力做功，但两卫星质量未知，故B错误；某时刻两卫星相距最近，
16、两卫星再次相距最近时，B比A多转过一周，设经过时间t两卫星再次相距最近，有，得，故D正确。考点：万有引力定律的应用，卫星问题。6C【解析】试题分析：重力做功只与高度差有关，物块沿三条轨道下滑，下落高度相同，重力做功一样多，故A错误；能量是标量，重力势能中的正、负号表示大小，5J的重力势能小于3J的重力势能，一个物体的重力势能从5J变化到3J，重力势能增加了2J ，故B错误；根据功能关系，重力势能的变化只跟重力做功有关系，和其他力做功多少无关，故C正确；根据动能定理，力在一个过程中对物体所做的功等于在这个过程中动能的变化，若物体所受合外力为零则物体的动能不变，若物体所受合外力不为零但合外力不做功
17、时物体的也动能不变，如匀速圆周运动，故D错误。考点：重力做功与重力势能，动能定理。7D【解析】试题分析：电场线是为了形象地描述电场而引入的假象曲线，实际不存在，故A错误；电场强度的公式是定义式，公式中q是试探电荷的电荷量，F是试探电荷在电场中某点受到的电场力，电场强度的大小有电场本身的性质决定，与试探电荷无关，故B错误；由只能求出一段时间内的平均功率，故C错误；由知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比，故D正确。考点：电场强度和电场线，功率和瞬时功率【答案】AB【解析】试题分析：滑块A和滑块B沿着斜面方向的分力等大，故：；由于，故，故A正确；滑块下滑过程机械能守恒，有：，解得，由于两个
18、滑块的高度差相等，故落地速度大小相等，故B正确；由牛顿第二定律得：，则，物体的运动时间，相同、，则，故C错误；滑块到达斜面底端时，滑块重力的瞬时功率：，；由于，故，故D错误。考点：功率、平均功率和瞬时功率【名师点睛】本题关键运用隔离法分别受力分析，根据平衡条件列方程判断；同时要结合机械能守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式进行判断。9AB【解析】试题分析：周琦投篮过程，由动能定理得：W=mv2，得篮球出手时的速率为 ，故A错正确从出手到进筐的过程中，由动能定理得：-mg（h2-hl）=Ek-mv2，可得篮球进框时的动能为 Ek=W+mghl-mgh2故B正确从出手到进筐的过程中，机械能的增量为人
19、对球做的功W，选项C错误由于竖直方向出手的速度未知，故从出手到进框的过程中，运动总时间不能确定，不一定为，选项D错误；故选AB考点：动能定理；【名师点睛】本题考查了动能定理的应用，分析清楚题意，灵活选取研究的过程，应用动能定理即可正确解题；注意球出手后的运动性质是不能确定的10ABD【解析】试题分析：根据P=Fv可知，当货车的速度增大时牵引力将减少，选项A正确；匀速爬坡时牵引力应等于,选项B正确；前进1km，上升004km，则此过程中重力做功WG=-mgh=-16107J ,选项C错误；匀速爬坡1km克服阻力做功Wf=kmgl=40106J,选项D正确，故选ABD考点：功率；功【名师点睛】此题
20、是对功和功率的考查；关键是理解功和功率的概念和计算的方法；注意各力做功的正负，尤其是答案C是最容易出错的选项11AC【解析】试题分析：根据得，星球表面的重力加速度，因为“超级类地行星”半径是地球的15倍，质量是地球的4倍，则星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的倍，故A正确根据，得星球的第一宇宙速度，因为“超级类地行星”半径是地球的15倍，质量是地球的4倍，则星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍，可知星球的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度，故B错误根据得：，因为轨道半径相同，星球质量是地球质量的4倍，则绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍，故C正确，D错误故选A
21、C。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两个重要理论：1、万有引力等于重力，2、万有引力提供向心力，并能灵活运用。12（1）4103 N （2）48 kW （3）5 s【解析】试题分析：（1）在输出功率等于额定功率的条件下，当牵引力F等于阻力Ff时，汽车的加速度减小到零，汽车的速度达到最大，设汽车的最大速度为vmax，则汽车所受阻力为：（2）设汽车做匀加速运动时，需要的牵引力为F，根据牛顿第二定律有FFfma，解得FFfma4103 N21032 N8103 N因为3 s末汽车的瞬时速度为v3at23 m/s6 m/s，所以汽车在3 s末的瞬时功率为P3Fv38
22、1036 W48 kW（3）汽车做匀加速运动时，牵引力F恒定，随着车速的增大，输出功率逐渐增大，输出功率等于额定功率时的速度是汽车做匀加速运动的最大速度vmax，其数值为：根据运动学公式，汽车维持匀加速运动的时间考点：牛顿第二定律的应用；功率【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用以及功率公式的应用问题；解决本题的关键掌握机车的启动方式，知道机车在整个过程中的运动规律，知道当牵引力与阻力相等时，速度最大。【答案】（1）；（2）【解析】试题分析：（1）因为同步轨道站与地球自转的角速度相等，则轨道站的线速度。（2）由，由牛顿第三定律得到：，得：。考点：万有引力定律及其应用【名师点睛】本题考查了万有引力
23、定律与牛顿第二定律的综合，知道同步轨道站的角速度与地球自转的角速度相等，以及知道人所受的万有引力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，掌握万有引力等于重力这一理论，并能灵活运用。14（1）1s（2）22N（3）135m【解析】试题分析：（1） 根据 得t=1s （2）小滑车由A到D过程： 在D点： 得 由牛顿第三定律知小滑车对轨道的压力为22N（3）小滑车要能安全通过圆形轨道，在平台上速度至少为v1，则 小滑车要能越过壕沟，在平台上速度至少为v2，则 因为v2 v1，所以只要 得H=135m 考点：动能定理的应用；圆周运动；平抛运动【名师点睛】选取研究过程，运用动能定理解题动能定理的优点在于适用
24、任何运动包括曲线运动知道小球能安全通过圆形轨道又不掉进壕沟的含义，能把物理语言转化为物理方程15（1）（2）（3）【解析】试题分析：（1）金属框恰好不上滑，由平衡条件: 解得: （2） 解法一：由能量守恒可得, 磁场提供的最小功率, （其中v为金属框匀速运动的速度）金属框中电动势为金属框中电流为 对金属框由平衡条件: 解得: 解法二:由功能关系可得, 磁场提供的最小功率等于磁场克服安培力做功的功率, 对金属框由平衡条件: 解得: （3）对金属框图乙中A点：由平衡条件：金属框中电动势为（其中v0为磁场运动的瞬时速度）金属框中电流为 对金属框图乙中C点：由牛顿第二定律： 金属框中电动势为（其中vt
25、为磁场运动的瞬时速度）金属框中电流为磁场匀加速运动的加速度大小等于金属框匀加速运动的加速度大小，对磁场 解得： 考点：法拉第电磁感应定律；能量守恒定律；物体的平衡；牛顿第二定律【名师点睛】考查了电磁感应定律，闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律、相对运动等问题；解题时要认真分析物理过程，灵活选取物理规律列方程；注意相对运动时，如何求出功率及能量。16（1）54 J （2）90 J【解析】试题分析：设运行过程中货物的加速度为a，根据牛顿第二定律得： mg=ma 解得：a=g=0310=m/s2=3m/s2 假设物体一直加速，设到达N端时速度为V，则：V2=2aL 解得：（1）由于Vv=6m/s，所以物
26、先加速后匀速直线运动到达N点的速度与传送带速度相同为6m/s所以根据动能定律得：W=mv2362J54J，即传送带对物体的摩擦力做功为54J（2）由于Vv=9m/s，故物体一直加速运动，最终速度为所以根据动能定律得：W=mV23（）2J90J考点：动能定理；牛顿第二定律的应用【名师点睛】本题关键要对物体受力分析后，根据牛顿第二定律求解出加速度，根据运动学公式判断出物体的运动情况，运用动能定理求功是常用的方法。17（1）4000N （2） 48000W （3） 5s（4）200000J【解析】试题分析：（1）当汽车匀速直线运动时，速度达到最大，此时牵引力与阻力大小相等，则得：F=f又由P=Fvm得 阻力（2）、（3）当汽车的实际功率达到额定功率时，匀加速运动结束，设汽车做匀加速运动的时间为t，末速度为v汽车做匀加速运动的末速度为 根据牛顿第二定律得：F-f=ma由运动学公式得：v=at联立得：则3s末汽车在匀加速运动，则3s末汽车的瞬时功率为：P3=Fv3=（f+ma）at3=（4103+20002）23W=48104W（4）匀加速运动的位移为 x=at2=252m=25m所以汽车在匀加速运动中牵引力所做的功 W=Fx=810325J=2105J考点：牛顿第二定律；功率
