2020-2021学年高一物理下期期中测试卷02（新教材人教版）（解析版）-教案课件-高中物理必修第二册

2020-2021学年高一物理下学期（新教材人教版）

期中测试卷02

考试范围：必修第二册全册必修第三册第九、十章

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符

合要求，选对得4分，选错得0分。

1.真空中两个完全相同的带电金属小球A和B（均可看做点电荷）分别固定在两

处，且带电荷量分别为以=+2Q,%=—3Q,两球间的静电力大小为F。现将A、

B两球接触后再放回原处，此时两球间的静电力大小变为（）

—F-F

A.24B.36

c.»

D.F

【答案】A

【解析】

根据库仑定律，开始时

2Qx3Q6kQ2

将A、3两球接触后各带电量

。▼小

则

1n

故选Ao

2.物体静止在光滑水平面上，先对物体施加一水平向右的恒力6,经过f时间后撤

去E,立即再对它施加一个水平向左的恒力尸2,又经过o.5r时间后物体回到出发点。

在这一过程中，耳、K分别对物体做的功”、叫之间的关系是（）

A%=叫R吗=2叫r吗=4叱n吗=8叱

【答案】D

【解析】

物体静止时受水平恒力耳作用，向右做匀加速运动，加速度为

«!=—

m

经过f时间后的速度为

V,=aj=­t

m

之后受到恒力工作用，先向右做匀减速运动，再向左做匀加速运动，加速度大小为

F,

4,=一

m

又经过0.5/时间后物体回到出发点，故整个过程中物体的总位移为零，所以前后两

个时间段内物体的位移大小相等，方向相反。

取耳方向为正方向，则根据位移关系得

12「12'

3=-V|-0.5f——tz2（0-5^）-

联立解得

耳：6=1:8

撤去耳，在心作用下物体又回到出发点，两段位移大小相等％=”2,两个力做的功

分别为

叱=FR

W2—F^X2

可知

W,=8%

ABC错误，D正确。

故选D。

3.以30m/s的水平初速度％抛出的物体，飞行一段时间后，打在倾角6为30。的斜

面上，此时速度方向与斜面夹角夕为6。°,（如图所示），则物体在空中飞行的时间为

（不计空气阻力，g取lOm/s?）（）

a

A.1.5sB.6sQ1.56sD.3A/5S

【答案】B

【解析】

物体做平抛运动，将速度分解到水平方向和竖直方向，则

vcos(a-0=v0

vsin(a-0)=vv

而在竖直方向上物体做自由落体运动

%=gt

代入数据可得

t-

故选B。

4.某人造地球卫星沿圆轨道运行，轨道半径是6.8xl()3km,周期是5.6xl()3s,引力

常量G=6.67*10"N-m2/kg2,试从这些数据估算地球的质量(结果保留一位有效

数字)()

2O222426

A6xlOkgR6xiokg「6xl0kgn6xlOkg

【答案】c

【解析】

设地球的质量为M,人造地球卫星的质量为加，根据万有引力提供向心力可得

_Mm4兀？

G-=m7rr

可得

..4兀2/

M=------

GT2

代入数据解得

M=6xl024kg

故选C。

5.如图所示，纸面内存在一匀强电场，有一直角三角形ABC,BC长度为0.06m,

e=30。，其中A点电势为6V,B点电势为3V,C点电势为9V,则电场强度的大小

为()

Bz

1006200G

A.lOOV/mB.100^V/mC.3v/mD.3v/m

【答案】D

【解析】

B、C两点连线中点D点的电势

D22

可见A点电势与D点电势相等，所以电场线与AD垂直，由匀强电场中电场强度与

电势差的关系可知

口U200#...

E-——CD----=---------V/m

COcos30。3

故D正确，ABC错误。

故选D。

6.设计师设计了一个非常有创意的募捐箱，如图甲所示，把硬币从投币口放入，接

着在募捐箱上类似于漏斗形的部位（如图丙所示，O点为漏斗形口的圆心）滑动很

多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱。如果硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆

周运动，摩擦阻力忽略不计，则关于某一枚硬币通过。、人两处时运动和受力情况的

说法正确的是（）

A.在a、6两处做圆周运动的圆心都为。点

B.向心力的大小熊=与

C.角速度的大小吗〉也

D.向心力速度的大小《

【答案】D

【解析】

A.在运动过程中，硬币做圆周运动的圆心应该在该轨迹平面内且在漏斗口。点所

在的竖直轴上，故A错误；

B.设在外。所在弧的切线与水平方向的夹角为a、6,根据力的合成可得a处的向

心力

Fa=mgtana

。处的向心力

Fb=mgtan/?

而a<B，故向心力的大小工(居，故B错误；

C.由

Fr->-rnrco2

可得

因为居<乙、所以以<外，故c错误；

D.根据

F=ma

可知a、b两处的向心加速度分别为

4=gtana

«b=gtan/3

而a<0,故向心加速度的大小为<出,故D正确。

故选D。

7.在一个半径为R的圆弧的圆心处，质量为帆的小球，以大小不同的初动能水平

抛出，如图所示，不计空气阻力。当小球落在圆弧上的动能最小时，对应的初动能

为（g表示当地的重力加速度）（)

设竖直位移为〃，水平位移为X,根据勾股定理有

7?2=x2+h2

根据动能定理可得

ELk^mgh,+-1mvt2

根据平抛运动的运动性质可知

"I城

联立上式可得

„.1f%?

£k=mgn+—m\—I

=mgh+gmx（/?2_川）*（券）

1n

弋+3mgh

--------=3amgn,

当且仅当h---------时，动能最小，解得

,6R

h------

3

带入解得初动能为

BCD错误，A正确。

故选Ao

8.如图所示，半径为R的半圆形管道ACS固定在竖直平面内，倾角为。的斜面固

定在水平面上，细线跨过小滑轮连接小球和物块，细线与斜面平行，物块质量为如

小球质量M=3m,对物块施加沿斜面向下的力尸使其静止在斜面底端，小球恰在

2

sin^=-?0.64

A点。撤去力尸后，小球由静止下滑。重力加速度为g,万，不计一

切摩擦。则上述过程中说法正确的是（）

A.力F的大小为31ng

B.小球运动到最低点。时，速度大小与物块相同

C.下落过程中小球机械能守恒

D.在小球从A点运动到C点过程中，细线对物块做的功W为0.64mgR

【答案】B

【解析】

A.对物块受力分析有

3mg=mgsin+F

解得

F=2.36mg

A错误；

B.小球运动到最低点。时，其速度与细线共线，所以小球与物块速度大小相同。B

正确；

C.下落过程，小球克服细线拉力做功，机械能减少，C错误；

D.在小球从A点运动到C点过程中，对系统有

2

31ngR—mg-sin0=+〃?)

解得

对物块，根据动能定理得

W-mg•乙&sin0=—mv2

22

解得

W-\.5mgR

D错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题

目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.2020年12月17日，我国自主研发的探月工程嫦娥五号探测器在月球表面挖取

2千克重的月壤样本后成功返回地球，完成了我国迄今为止最为复杂的航天任务，

标志着我国的航天技术处于世界巅峰水平。随着人类航天技术的进步，未来会有越

来越多的其它星球的物质被运回地球，假设最终使得地球的质量逐渐增大，而月球

的质量保持不变且只考虑地月间的万有引力，下列说法正确的是（）

A.月球受到地球的引力将逐渐变小B.月球绕地球公转的轨道半径将逐渐变

小

C.月球绕地球公转的线速度将逐渐变大D.月球绕地球公转的周期将逐渐变大

【答案】BC

【解析】

A.根据

口「Mm

F=G不

可知月球受到地球的引力将逐渐变大，故A错误；

B.根据引力变大，则大于向心力，月球做近心运动，公转的轨道半径将逐渐变小,

故B正确；

C.根据

Mmv2

G卞=m—

r

GM

V=J——

解得、「,可知月球绕地球公转的线速度将逐渐变大，故C正确;

D.根据

G下=m^r

T_9I/

T—----

解得\GM,可知月球绕地球公转的周期将逐渐变小，故D错误；

故选BCo

10.如图甲所示为电场中的一条电场线，在电场线上建立坐标轴，坐标轴上0〜X2间

各点的电势分布如图乙所示，则（）

B.在0〜及间，场强先变大后变小

C.若一负电荷从0点运动到X2点，电势能逐渐增大

D.从0点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，则该电荷在0〜X2间往复运动

【答案】BC

【解析】

A.在0〜X2间电势不断降低，根据沿电场线方向电势降低，所以电场线一直沿x轴

正方向，选项A错误；

B.<p-x图象的斜率大小表示电场强度的大小，从图乙可见图象斜率先变大后变小，

所以电场强度先增大后减小，选项B正确；

C.根据负电荷在电势低处电势能大，0点到X2点电势逐渐降低，所以电势能逐渐增

大，选项C正确；

D.电场方向一直沿x轴正方向，正电荷受到的电场力方向与电场方向一致，所以受

到的电场力方向一直沿x轴正方向，正电荷将一直沿X轴正方向运动，选项D错误。

故选BC»

11.一个物体以速度%=2m/s在光滑水平面上做匀速直线运动，物体的质量为

机=lkg,某时刻开始受到一个与％方向垂直的水平恒力尸=2N作用，经过时间

r=2s后撤去外力尸，下列说法正确的是（）

A.物体在这2s内做匀变速曲线运动

B.撤去外力时，物体的速度大小为2及m/s

C.撤去外力时，物体的速度方向与初速度方向夹角为60°

D.外力作用的这2s内，物体的位移大小为4&m

【答案】AD

【解析】

A.水平恒力与％方向垂直，则物体做类平抛运动，所以物体在这2s内做匀变速曲

线运动，选项A正确；

B.撤去外力时，有

"%=2m/s

F2

v=at-——t=—x2m/s=4m/s

）vm1

所以合速度

v={v；+V；=2\/5m/s

选项B错误；

C.撤去外力时，物体的速度方向与初速度方向夹角

v4

tan8=」-=—=2

匕2

所以

，工60°

选项C错误：

D.外力作用的这2s内，有

x=vQt=4m

y=—1at2=—1x-尸t2=4/m

22m

所以合位移

s-yjx2+y2=45/2m

选项D正确。

故选ADo

12.如图所示，在竖直平面内固定有半径为R的光滑圆弧轨道ABC,其圆心为o,

B在。的正上方，A、C关于对称，ZA08=a。一质量为〃?可看成质点的物块

在A处以初速度%沿着轨道切线方向向上运动，已知重力加速度为g,下列说法正

确的有（）

—mgR

A.若。=37°,则物块沿着轨道运动至B时的最大动能为2

B.若a=37。，则物块沿着轨道运动至B时的最大动能为5

C.若。=60°,则只要“。取一合适的值，物块就能沿轨道到达C处

D.若2=60°,则无论％取何值，物块均不能沿轨道到达C处

【答案】BD

【解析】

AB.若物块在B点有最大动能，则物块在A点时有最大速度，此时由重力指向圆

心的分力提供物体做圆周运动的向心力，即

mgcosa=m

物块从A点到B点，由动能定理得

代入数据解得

ERB=餐mgR

物块在B点有最大速度时，当支持力恰好为0时，由

mg=m

R

解得

VB晔

动能为

EmRE

kBmm=（mV=gg>kB

故A错误，B正确；

CD.当物块在A点的支持力恰好为。时，由

mgcosa=

假设物块恰好到达B点，则由动能定理得

I2

-mgR(\-cosa)=E如一5根?

代入数据解得

EkB=gm*=-；mgR<0

即勿无解，则无论%取何值，物块均不能沿轨道到达C处，故C错误，D正确。

故选BDo

三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。

13.如图甲所示，气垫导轨轨道上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，

使得滑块与导轨之间有一层薄薄的空气层，两者不会直接接触，这样滑块在导轨上

运动时受到的阻力很小，几乎可以忽略，光电门由光源和光敏管组成，光源和光敏

管相对，光源射出的光使光敏管感光。当滑块经过光电门时，其上的遮光片把光遮

住光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间，并通过数码屏显示出来，根据遮光条

的宽度和遮光时间，可以算出滑块经过光电门时的速度。某物理兴趣小组同学为了

验证物体沿光滑斜面下滑过程机械能守恒，利用气垫导轨和光电门设计了如图乙所

示的实验装置，在导轨左端某位置装上光电门P,将原来已调至水平的气垫导轨的

右端适当垫高，设轨道与水平桌面的夹角为。，滑块和遮光片的总质量为遮光

片的宽度为止重力加速度为g，若测得滑块释放点距离光电门的距离为/，滑块经

过光电门的遮光时间为r,则（以下3问均用题目中所给字母表示）：

（2）滑块从释放点到经过光电门P的过程中，滑块的重力势能的减少量为；

（3）若表达式_____在误差允许的范围内成立，则可验证物体在光滑斜面上下滑时

机械能守恒。

、2

V=gMg/sin(9=-MI-

［答案］tMglsm02Vt7

【解析】

（I）由光电门原理可知I,滑块经过P点的速度为

（2）滑块的重力势能的减少量为

AEp=Mglsin0

（3）据机械能守恒定律可得

d、2

Mglsin—AfI—

7

14.如图是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。（g取9.8m/s2）

（1）下列做法正确的有填正确答案序号）。

A.必须要称出重物的质量

B.图中两限位孔必须在同一竖直线上

C.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置

D.可以用或者口=质计算某点速度

（2）选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，

A、B、C为三个计数点，打点计时器通过频率为50Hz的交变电流。用刻度尺测得

OA=15.55cm,OB=19.20cm,OC=23.23cm,重锤的质量为1.00kg,（g取9.8

m/s2）o甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开

始下落时减少了J;此时重锤的速度为m/s。（结果均保留三位有

效数字）

•A•••

!<—15.55cm—:；

------19.20cm-----：

---------23.23cm-----

（3）某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的

12

-V

第一个点的距离〃，算出了各计数点对应的速度v,然后以//为横轴、以2为纵轴

作出了如图所示的图线，图线的斜率近似等于O

A.19.6B.9.8C.4.90

(4)图线明显未过原点。的原因可能是o

【答案】B1.881.94B见详解

【解析】

(1)A.验证机械能守恒定律的实验是重力势能减少的量等于动能增加的量，即

2

msh=^mv

质量可以约掉，故A错误；

B.图中两限位孔必须在同一竖直线上，是为了减小阻力，故B正确；

C.数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，距离越远，读数时

误差越小，故C错误；

D.求速度时利用平均速度等于中间时刻的速度的方法，故D错误。

故选B。

(2)打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了

2

AEP=mghB=1x9.8x19.20x10J=1.88J

此时重锤的速度为

(23.30-15.55)x10-

2t2x±

50

(3)由机械能守恒定律有

可得

—v2-gh

2

由此可知，图线的斜率近似等于重力加速度，故B正确，AC错误。

故选B。

(4)由图线可知，人=0时，重锤的速度不等于零，原因可能是该同学做实验时先释

放了纸带，然后才合上打点计时器的开关。

四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题

16分，共45分。解答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.航天员乘坐宇宙飞船来到一个半径为尺的没有大气的星球表面，从该星球表面

倾角为30。的直斜坡顶端以速度%水平抛出一个石块，石块落在斜坡上，抛出点到落

点间的距离为s,则该飞船绕该星球表面飞行时的速度为多少？

【答案】&

【解析】

由题意，设星球表面的重力加速度为g,石块从抛出后经时间f落在斜坡上，则石块

做平抛运动的水平距离为

SCOS。=vot

竖直距离为

ssinff=^gt2

在星球表面质量为〃7的物体所受重力近似等于万有引力，即

「Mm

6万=磔

设该飞船绕该星球表面飞行时的速度为v,根据牛顿第二定律有

_Mmv2

G-~—=m—

R2R

联立以上各式并代入数据解得

v=2%*

16.如图所示，用绝缘丝线将质量为加电荷量为小的带负电小球A系在。点。在

距。点的正下方，处用绝缘柄固定一带电小球B(两球均可看成点电荷)。当丝线

与竖直方向夹角为夕=30°时，球A静止，此时A、B两球连线与丝线A。垂直。已

知静电力常量为匕重力加速度为g。

(1)画出A球受力示意图，判断B球的电性；

(2)求A球所在处的电场强度E；

(3)求B球的电荷量“B；

(4)若支持B球的绝缘柄漏电，A球在竖直平面内缓慢运动至夕=0°处，B的电荷

尚未漏完。在整个漏电过程中，丝线的拉力大小如何变化？请说明原因。

（4）先不变后变大，理由见解析

【解析】

（1）A球受力分析如右图所示

B带负电

（2）由A球静止可得

mgsmO=F

mgcosO=T

E=£=旭

q2%

方向垂直0A向右下方

（3）根据库仑定律

F-k—"必、,=gin0

（Hsin。）？m6S

得

（mgH2）

8%

（4）根据相似三角形

mg_T

~OB~~OA

则

TOA

T=me---

OB

因为mg,OA,都不变，所以T不变

OA竖直时有

T+F-mg

尸减小，T变大

17.如图所示，内壁粗糙、半径为R的半球形容器固定在水平转台上，转台可以绕

过容器球心。的竖直轴线以角速度。匀速转动。半球形容器的直径水平，OA

与轴线的夹角。=6（）°,与轴线的夹角尸=30。，小物块质量为加，重力加速度为

g,则：

（1）若转台静止不动，小滑块沿圆弧下滑过程中在A点时速率为'2,

求小物块在A点时对轨道的压力大小；

（2）若转台以角速度①匀速转动时，小物块恰好在4处随容器一起转动，且所受摩

擦力恰好为0,求角速度。的值；

（3）保持转台以第（2）问中的角速度“值转动，当小物块在3处时也可以随容器

一起匀速转动，求小物块在3处时所受摩擦力的大小和方向。

V3-1

-------mg

2,垂直05向下

(1)滑块沿圆弧M43下滑过程中在A点时，由牛顿第二定律可得

N-fn8cosa=m^

代入数解得

N=mg

由牛顿第三定律可得小物块在4点时对轨道的压力大小为mg.

(2)小物块恰好在A处随容器一起转动，且所受摩擦力恰好为0时，由牛顿第二定

律可得

mgtana=mco~?r

根据几何关系有

r=Rsina

解得

(3)假设在3处小物块的摩擦力方向沿B点切线向下，则由牛顿第二定律可得

水平方向