2020-2021学年广东省广州市高一下学期期末物理试卷及答案解析

第第页2020-2021学年广东省广州市高一下学期期末物理试卷一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。1．（4分）如图所示，一个不带电的枕型导体AB，放在带正电的导体C附近（它们均与地绝缘）达到静电平衡后，下列说法正确的是（）A．A端带正电 B．B端带负电 C．电势φA＞φB D．电势φA＝φB2．（4分）如图，﹣小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动（小球可视为质点），飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点。O为半圆轨道圆心，半圆轨道半径为R，OB与水平方向夹角为60度，重力加速度为g，则小球抛出时的初速度为（）A．3gR2 B．3gR2 C．333．（4分）如图所示是小张画的人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面。下列说法正确的是（）A．a、b、c、d都有可能是卫星的轨道 B．轨道c上卫星的环绕速度大于7.9km/s C．轨道a上卫星的运行周期可能与地球自转周期相同 D．仅根据轨道d上卫星的轨道半径和角速度这两个量，就可以求出卫星质量4．（4分）等量异种点电荷在周围空间产生静电场，其连线（x轴）上各点的电势φ随x的分布图象如图所示。x轴上AO＜OB，A、O、B三点的电势分别为φA、φO、φB，电场强度大小分别为EA、EO、EB，电子在A、O、B三点的电势能分别为EpA、EpO、EpB．下列判断正确的是（）A．φA＞φO＞φB B．EA＞EO＞EB C．EpO＜EpA＜EpB D．EpB﹣EpO＞EpO﹣EpA5．（4分）如图所示，两块大小、形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器。将两金属板分别与电源两极相连，闭合开关S达到稳定后，在两板间有一带电液滴P恰好处于静止状态，下列判断正确的是（）A．保持开关S闭合，减小两极间的距离，板间电压减小 B．保持开关S闭合，减小两板间的距离，电容器的电容减小 C．断开开关S，减小两板间的距离，液滴静止不动 D．断开开关S，减小两板间的距离，板间电场强度增大6．（4分）“弹弓”一直是孩子们最喜爱的弹射类玩具之一，其构造如图所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋ACB恰好处于原长状态，在C处（AB连线的中垂线上）放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下迅速发射出去，打击目标，现将弹丸竖直向上发射，已知E是CD中点，则（）A．从D到C，弹丸的机械能守恒 B．从D到C，弹丸的动能一直在增大 C．从D到C，弹丸的机械能先增大后减小 D．从D到E弹丸增加的机械能大于从E到C弹丸增加的机械能二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分，每小题有多个选项符合题意。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分。7．（6分）如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角θ为π6，此时绳绷直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为μ=13A．当ω=g2lB．当ω=3g4lC．当ω=gl时，细线的张力为D．当ω=4g3l8．（6分）如图所示，带箭头的线段表示某一电场的电场线，在电场力作用下一带电粒子（不计重力）经过A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，则下列说法中正确的是（）A．A、B两点相比较，粒子在A点加速度较大 B．A、B两点相比较，A点电势较高 C．A、B两点相比较，粒子在B点加速度较大 D．A、B两点相比较，粒子在B点电势能高9．（6分）中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的一次试验“火星﹣500”，王跃走出登陆舱，成功踏上模拟火星表面，在“火星”上首次留下中国人的足迹，目前正处于从“火星”返回地球途中。假设这艘飞船从火星返回地球时，经历如图所示的变轨过程，设轨道Ⅰ的环绕速度为v1，加速度为a1，则下列说法正确的是（）A．飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过P点的速度大于v1 B．飞船在轨道Ⅰ上运动的机械能大于在轨道Ⅱ上运动的机械能 C．飞船在Ⅱ上运动到P点时的加速度等于a1 D．飞船在轨道Ⅱ上运动经过P，Q两点，vP＜vQ10．（6分）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长，圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC＝h，圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环（）A．下滑过程中，加速度一直减小 B．下滑过程中，克服摩擦力做的功为14mv2C．在C处，弹簧的弹性势能为14mv2﹣mghD．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度三、简答题：本题共1小题，共12分，每空2分。11．（12分）某同学做“验证机械能守恒定律”实验如图所示，采用重物自由下落的方法：（1）实验中，下面哪些实验器材是必需的。A．天平B．刻度尺C．直流电源D．秒表（2）下列做法可减小实验误差的是。A．安装打点计时器时两限位孔在同一条竖直线上B．在木锤和铁锤中，可以选择木锤作为重物C．先松开纸带后接通电源（3）某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出并标在图中，单位是cm。打点计时器工作频率为50Hz，重力加速度g＝9.8m/s2。重物质量为1.00kg，重物在2点的速度v2＝m/s，同样的方法可求出5点的速度v5＝2.08m/s，2到5的过程中动能增加量ΔEk＝1.04J，重力势能减少量ΔEp＝J。（以上计算结果保留三位有效数字）由以上可得出实验结论：。（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v＝gt计算重物速度B．利用公式v=2ghC．没有采用多次实验取平均值的方法D．存在空气阻力和摩擦阻力的影响四、计算或论述题：本题共3小题，共40分，解答时请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。12．（10分）我国月球探测计划嫦娥工程已经启动，“嫦娥1号”探月卫星也已发射。设想“嫦娥1号”登月飞船靠近月球表面做匀速圆周运动，测得飞行n圈所用的时间为t，已知月球半径为R，万有引力常量为G，月球质量分布均匀。求：（1）嫦娥1号绕月球飞行的周期；（2）月球的质量；（3）月球表面的重力加速度。13．（14分）如图所示，半径R＝2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接，一个质量m＝0.50kg的小滑块（可视为质点）将一左端固定的弹簧压缩至A点后由静止释放。滑块与弹簧分离后经B点进入圆轨道，沿圆轨道运动恰好到达最高点C，经测量，A、B间的距离s＝15m，滑块与水平面的动摩擦因数µ＝0.20，重力加速度g＝10m/s2。求：（1）滑块通过C点时的速度大小；（2）滑块刚进入圆轨道时，在B点轨道对滑块的弹力大小；（3）弹簧被压缩至A点时具有的弹性势能EP。14．（16分）如图，在xOy平面的第四象限内有平行于y轴的有界匀强电场E1＝1.5×104V/m，方向沿y轴正方向；第一象限有一个平行于x轴的有界匀强电场E2（方向未标出），右边界过B点且平行于y轴。一质量m＝1kg、电荷量q＝1×10﹣3C的带正电小球，从P点以初速度v0＝1m/s，垂直y轴方向射入第四象限的电场E1中，yP＝﹣0.1m。粒子偏转后经过x轴上A点进入第一象限，沿直线运动且恰好未射出电场E2，.g＝10m/s2.，求：（1）小球在第四象限运动的加速度大小；（2）小球过A点的速度大小；（3）E2电场的右边界坐标xB。

2020-2021学年广东省广州市高一下学期期末物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。1．（4分）如图所示，一个不带电的枕型导体AB，放在带正电的导体C附近（它们均与地绝缘）达到静电平衡后，下列说法正确的是（）A．A端带正电 B．B端带负电 C．电势φA＞φB D．电势φA＝φB【解答】解：AB、不带电的枕型导体AB，放在带正电的导体C附近，由于静电感应，A端与B端将带上感应电荷，达到静电平衡后靠近C的A端将带上与C电性相反的电荷，即A带上负电荷，B端带上正电荷，故AB错误；CD、把一个在绝缘支架上不带电的枕形导体放在带正电的导体C附近，达到静电平衡后，枕形导体是个等势体，A点与B点的电势是相等的，故C错误，D正确。故选：D。2．（4分）如图，﹣小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动（小球可视为质点），飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点。O为半圆轨道圆心，半圆轨道半径为R，OB与水平方向夹角为60度，重力加速度为g，则小球抛出时的初速度为（）A．3gR2 B．3gR2 C．33【解答】解：飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点，则知速度与水平方向的夹角为30°，则有：vy＝v0tan30°又vy＝gt，则得：v0tan30°＝gtt=v水平方向上小球做匀速直线运动，则有：R+Rcos60°＝v0t②联立①②解得：v0=3故选：C。3．（4分）如图所示是小张画的人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面。下列说法正确的是（）A．a、b、c、d都有可能是卫星的轨道 B．轨道c上卫星的环绕速度大于7.9km/s C．轨道a上卫星的运行周期可能与地球自转周期相同 D．仅根据轨道d上卫星的轨道半径和角速度这两个量，就可以求出卫星质量【解答】解：A、卫星运动过程中的向心力由万有引力提供，故地球必定在卫星轨道的中心，即地心为圆周运动的圆心，因此b轨道是不可能的，故A错误；B、根据卫星的线速度公式v=GMC、同步卫星的轨道平面与赤道平面重合，若a轨道卫星的半径与同步卫星的轨道半径相等，则a卫星的周期与地球自转周期相同，故C正确；D、根据万有引力提供圆周运动向心力可以计算中心天体的质量，不能计算环绕天体的质量，故D错误。故选：C。4．（4分）等量异种点电荷在周围空间产生静电场，其连线（x轴）上各点的电势φ随x的分布图象如图所示。x轴上AO＜OB，A、O、B三点的电势分别为φA、φO、φB，电场强度大小分别为EA、EO、EB，电子在A、O、B三点的电势能分别为EpA、EpO、EpB．下列判断正确的是（）A．φA＞φO＞φB B．EA＞EO＞EB C．EpO＜EpA＜EpB D．EpB﹣EpO＞EpO﹣EpA【解答】解：A、依据沿着电场线方向电势降低，由图知，φA＞φO＞φB，故A正确；B、根据图象切线斜率绝对值的大小等于电场强度沿x轴方向的大小，则知，EB＞EA＞EO．故B错误；C、电子带负电，根据电势能公式Ep＝qφ＝﹣eφ分析得知，EPB＞EPO＞EPA故C错误；D、由图知，OA间电势差小于OB间电势差，即有φA﹣φO＜φO﹣φB；电子带负电，则根据电势能公式Ep＝qφ＝﹣eφ得：EPB﹣EPO＞EpO﹣EpA．故D正确；故选：AD。5．（4分）如图所示，两块大小、形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器。将两金属板分别与电源两极相连，闭合开关S达到稳定后，在两板间有一带电液滴P恰好处于静止状态，下列判断正确的是（）A．保持开关S闭合，减小两极间的距离，板间电压减小 B．保持开关S闭合，减小两板间的距离，电容器的电容减小 C．断开开关S，减小两板间的距离，液滴静止不动 D．断开开关S，减小两板间的距离，板间电场强度增大【解答】解：AB、当保持开关S闭合，则两极板间的电压U不变；若减小两板间的距离，根据电容的决定式C=ɛSCD、当断开开关S，则两极板间的电量Q不变；根据电容的定义式C=QU，E=Ud，及C若减小两板间的距离，两板间的电场强度仍不变，因此电场力仍等于重力，则液滴仍处于静止状态，故C正确，D错误；故选：C。6．（4分）“弹弓”一直是孩子们最喜爱的弹射类玩具之一，其构造如图所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋ACB恰好处于原长状态，在C处（AB连线的中垂线上）放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下迅速发射出去，打击目标，现将弹丸竖直向上发射，已知E是CD中点，则（）A．从D到C，弹丸的机械能守恒 B．从D到C，弹丸的动能一直在增大 C．从D到C，弹丸的机械能先增大后减小 D．从D到E弹丸增加的机械能大于从E到C弹丸增加的机械能【解答】解：A、从D到C，橡皮筋的弹力对弹丸做功，所以弹丸的机械能增大，故A错误。B、橡皮筋ACB恰好处于原长状态，在C处橡皮筋的拉力为0，在CD连线中的某一处，弹丸受力平衡，所以从D到C，弹丸的合力先向上后向下，速度先增大后减小，弹丸的动能先增大后减小，故B错误。C、从D到C，橡皮筋对弹丸一直做正功，弹丸机械能一直在增加，故C错误。D、从D到E橡皮筋作用在弹丸上的弹力大于从E到C橡皮筋作用在弹丸上的弹力，两段位移相等，所以DE段橡皮筋对弹丸做功较多，机械能增加也多，故D正确；故选：D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分，每小题有多个选项符合题意。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分。7．（6分）如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角θ为π6，此时绳绷直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为μ=13A．当ω=g2lB．当ω=3g4lC．当ω=gl时，细线的张力为D．当ω=4g3l【解答】解：A、当转台的角速度比较小时，物块只受重力、支持力和摩擦力，当细绳恰好要产生拉力时：μmg=mω解得：ω1=2g3l，由于gB、随速度的增大，细绳上的拉力增大，当物块恰好要离开转台时，物块受到重力和细绳的拉力的作用，则：mgtanπ解得：ω2=23g3lC、由于ω1＜gl＜ω2D、当ω=4g3l＞ω解得：cosα=34，故故选：AD。8．（6分）如图所示，带箭头的线段表示某一电场的电场线，在电场力作用下一带电粒子（不计重力）经过A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，则下列说法中正确的是（）A．A、B两点相比较，粒子在A点加速度较大 B．A、B两点相比较，A点电势较高 C．A、B两点相比较，粒子在B点加速度较大 D．A、B两点相比较，粒子在B点电势能高【解答】解：AC、由于A点的电场线较密，所以A点的电场力较大，则A点的加速度较大，故A正确，C错误；BD、分别过A与B点，作出两点的等势线，再沿着电场线电势降低，所以A点的电势高，故B正确，D错误；故选：AB。9．（6分）中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的一次试验“火星﹣500”，王跃走出登陆舱，成功踏上模拟火星表面，在“火星”上首次留下中国人的足迹，目前正处于从“火星”返回地球途中。假设这艘飞船从火星返回地球时，经历如图所示的变轨过程，设轨道Ⅰ的环绕速度为v1，加速度为a1，则下列说法正确的是（）A．飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过P点的速度大于v1 B．飞船在轨道Ⅰ上运动的机械能大于在轨道Ⅱ上运动的机械能 C．飞船在Ⅱ上运动到P点时的加速度等于a1 D．飞船在轨道Ⅱ上运动经过P，Q两点，vP＜vQ【解答】解：A、飞船在轨道Ⅰ上经过P点时，要点火加速，使其速度增大做离心运动，从而转移到轨道Ⅱ上运动。所以飞船在轨道Ⅰ上运动时经过P点的速度小于在轨道Ⅱ上运动时经过P点的速度，即船在轨道Ⅱ上运动时，经过P点的速度大于v1，故A正确；B、飞船在轨道Ⅰ上经过P点时，要点火加速，使其速度增大做离心运动，从而转移到轨道Ⅱ上运动。即外界对飞船做正功，机械能增大，所以飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能小于轨道Ⅱ上运动的机械能，故B错误；C、飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时与飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时受到的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律可知加速度必定相等，故C正确；D、根据开普勒第二定律可知，飞船在轨道Ⅱ上运动时，在近地点P点速度大于在Q点的速度，故D错误。故选：AC。10．（6分）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长，圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC＝h，圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环（）A．下滑过程中，加速度一直减小 B．下滑过程中，克服摩擦力做的功为14mv2C．在C处，弹簧的弹性势能为14mv2﹣mghD．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度【解答】解：A、圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，经过B处的速度最大，所以经过B处的加速度为零，所以加速度先减小，后增大，故A错误；B、研究圆环从A处由静止开始下滑到C过程，运用动能定理列出等式mgh+Wf+W弹＝0﹣0＝0在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，运用动能定理列出等式﹣mgh+（﹣W弹）+Wf＝0-12解得：Wf=-14mvC、由上分析可知，W弹=14mv2﹣mgh，所以在C处，弹簧的弹性势能为mgh-1D、研究圆环从A处由静止开始下滑到B过程，运用动能定理列出等式mgh′+W′f+W′弹=12m研究圆环从B处上滑到A的过程，运用动能定理列出等式﹣mgh′+W′f+（﹣W′弹）＝0-12mgh′﹣W′f+W′弹=12由于W′f＜0，所以12mv′B2＞1故选：BD。三、简答题：本题共1小题，共12分，每空2分。11．（12分）某同学做“验证机械能守恒定律”实验如图所示，采用重物自由下落的方法：（1）实验中，下面哪些实验器材是必需的。A．天平B．刻度尺C．直流电源D．秒表（2）下列做法可减小实验误差的是A。A．安装打点计时器时两限位孔在同一条竖直线上B．在木锤和铁锤中，可以选择木锤作为重物C．先松开纸带后接通电源（3）某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出并标在图中，单位是cm。打点计时器工作频率为50Hz，重力加速度g＝9.8m/s2。重物质量为1.00kg，重物在2点的速度v2＝1.50m/s，同样的方法可求出5点的速度v5＝2.08m/s，2到5的过程中动能增加量ΔEk＝1.04J，重力势能减少量ΔEp＝1.06J。（以上计算结果保留三位有效数字）由以上可得出实验结论：在误差允许范围内，机械能守恒。（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D。A．利用公式v＝gt计算重物速度B．利用公式v=2ghC．没有采用多次实验取平均值的方法D．存在空气阻力和摩擦阻力的影响【解答】解：（1）重物下落过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh=12m实验需要验证的关系式是：gh=1实验需要用刻度尺测出计数点间的距离，可以根据打点计时器打出的纸带求出时间，实验不需要秒表；打点计时器需要使用交流电源，不使用直流电源，故选B。（2）A、安装打点计时器时两限位孔在同一条竖直线上可以减小重物下落过程纸带与限位孔间的摩擦力，可以减小实验误差，故A正确；B、为减小空气阻力对实验的影响减小实验误差，应选择质量大而体积小的铁锤作为重物，选择木锤作为重物会增大实验误差，故B错误；C、先松开纸带后接通电源不能充分利用纸带，该操作不会减小实验误差，故C错误。故选：A。（3）打点计时器工作频率为50Hz，打点时间间隔T=1做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，重物在2点的速度v2=x2到5的过程中重力势能减少量ΔEp＝mgx25＝1.00×9.8×（3.20+3.60+4.00）×10﹣2J≈1.06J；由题意可知：2到5的过程中动能增加量ΔEk＝1.04J在误差允许范围内ΔEk≈ΔEp，即在误差允许的范围内，机械能守恒。（4）AB、如果用v＝gt和v=2ghC、“验证机械能守恒定律”实验不需要多次实验取平均值，故C错误；D、重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是空气阻力和摩擦力的影响，故D正确。故选：D。故答案为：（1）B；（2）A；（3）1.50；1.06；在误差允许范围内，机械能守恒；（4）D。四、计算或论述题：本题共3小题，共40分，解答时请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。12．（10分）我国月球探测计划嫦娥工程已经启动，“嫦娥1号”探月卫星也已发射。设想“嫦娥1号”登月飞船靠近月球表面做匀速圆周运动，测得飞行n圈所用的时间为t，已知月球半径为R，万有引力常量为G，月球质量分布均匀。求：（1）嫦娥1号绕月球飞行的周期；（2）月球的质量；（3）月球表面的重力加速度。【解答】解：（1）由题意可知，测得飞行n圈所用的时间为t，则嫦娥1号绕月球飞行的周期：T=（2）由万有引力提供向心力有：GmM得：M=（3）在月球表面物体的重力等于万有引力则：mg=得：g=答：（1）嫦娥1号绕月球飞行的周期为tn（2）月球的质量为4π（3）月球表面的重力加速度为4π13．（14分）如图所示，半径R＝2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接，一个质量m＝0.50kg的小滑块（可视为质点）将一左端固定的弹簧压缩至A点后由静止释放。滑块与弹簧分离后经B点进入圆轨道，沿圆轨道运动恰好到达最高点C，经测量，A、B间的距离s＝15m，滑块与水平面的动摩擦因数µ＝0.20，重力加速度g＝10m/s2。求：（1）滑块通过C点时的速度大小；（2）滑块刚进入圆轨道时，在B点轨道对滑块的弹力大小；（3）弹簧被压缩至A点时具有的弹性势能EP