1、2013-2014学年湖南省师大附中高一下学期期末考试物理试卷与答案（带解析） 选择题 下列说法正确的是（ ） A “能量转化与守恒定律 ”与 “能源危机 ”相矛盾 B “既要马儿跑，又让马儿不吃草 ”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 C随着科技的发展，永动机是可以制成的 D有种 “全自动 ”手表，不用上发条，也不用任何形式的能源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 答案： B 试题分析：能量转化与能量守恒定律虽然都是正确的，但有些能量容易得用，有些能量不容易利用，因此它们与能源危机不矛盾， A错 误； “既要马儿跑，又让马儿不吃草 ” 违背了能量转化和守恒定律，因此是不可能实现的，
2、B正确；永动机违反了能量守恒定律，因此无论科技的如何发展，是不可能制成的， C错误；有种 “全自动 ”手表，不用上发条，但利用人体的运动可以让它一直走，不违反能量守恒定律， D错误。 考点：能量守恒定律 如图所示，在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为 O。一小球（可视为质点）从与圆心等高的圆形轨道上的 A点以速度 v0水平向右抛出，落于圆轨道上的 C点。已知 OC的连线与 OA的夹角为 ，重力加速度为 g，则小球从 A运动到 C的时间为 ( ) A cot B tan C cot D tan 答案： A 试题分析：小球做平抛运动，则： ， ，两式整理，得 。 A正确， BCD错误。 考点：平抛运
3、动 （ 8分）某行星的半径为 R，它有一颗卫星，卫星绕它公转的轨道半径为 r、公转周期为 T万有引力常量为 G.求该行星的质量和密度。 答案： ， 试题分析：（ 1）万有引力提供卫星做半径为 r的圆周运动，则： （ 4分） （ 2）该天体的体积为： （ 4分） 考点：万有引力与航天 某家用桶装纯净水手压式饮水 器如图所示，在手连续稳定的按压下，出水速度为 v，供水系统的效率为 ，现测量出桶底到出水管之间的高度差 H，出水口倾斜，其离出水管的高度差可忽略，出水口的横截面积为 S，水的密度为 ，重力加速度为 g，则下列说法正确的是： A出水口所出水落地时的速度 B出水口单位时间内的出水体积 C出水
4、后，手连续稳定按压的功率为 D手按压输入的功率等于单位时间内所出水的动能和重力势能之和 答案： BC 试题分析：根据机械能守恒， 可知落地速度 ， A错误；一段时间内流出的水量 ，单位时间内流出地水量 ， B正确；按压后水具有的机械能为 ，而单位时间内流出的水的质量 ，因此水的机械能为 ，而机械效率为 ，因此手连续稳定按压的功率为， C正确；由于机械效率为 ，因此手按压输入的功率大于单位时间内所出水的动能和重力势能之和， D错误。 考点：功能关系，能量守恒定律 如图所示，质量为 m的子弹以速度 v0水平击穿放在光滑水平地面上的木块木块长 L，质量为 M，木块对子弹的阻力恒定不变，子弹穿过木块后
5、木块获得动能为 Ek，若只有木块或子弹的质量发生变化，但子弹仍穿过则（ ） A M不变、 m变小，则木块获得的动能一定变大 B M不 变、 m变大，则木块获得的动能可能变大 C m不变、 M变小，则木块获得的动能一定变大 D m不变、 M变大，则木块获得的动能可能变大 答案： AC 试题分析：当 M不变、 m变小时，穿过木块时，子弹的加速度变大，射穿木块的时间变长，而木块的加速度不变，木块的位移变大，这个过程中，摩擦力对木块做的功增加，因此木块获得的动能一定变大，反之木块获得的动能减小， A正确， B错误；若 m不变、 M变小，穿过木块时，木块的加速度变大，射穿木块的时间变长，这个过程中，摩擦
6、力对木块做的功增加，因此木块获得的动能一定变大，反之木块获 得的动能减小， C正确， D错误。 考点：能量守恒，功能关系 一质量为 1kg的滑块，以 4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行从某一时刻起在滑块上作用一水平向右的力，这个水平力作用一段时间后被撤去，已知这个力在此过程中对滑块共做了 10J的功，则最后滑块的速度方向和大小分别为（ ） A方向向左， 6m/s B方向向左， 4m/s C方向向右， 6m/s D方向向右， 4m/s 答案： C 试题分析：由于向右的力对物体做了正功，因此物体最后的运动方向向右， AB错误；根据动能定理 ，可得 ， C正确， D错误。 考点：动能定理 关于三个
7、宇宙速度，下列说法正确的是 （ ） A第一宇宙速度是卫星环绕行星的最小运行速度 B地球的第二宇宙速度大小为 16.7km/s C当人造地球卫星的发射速度达到第二宇宙速度时，卫星就逃出太阳系了 D地球同步卫星在轨道上运行的速度一定小于第一宇宙速度 答案： D 试题分析：第一宇宙速度是发射卫星的最小速度也是卫 星绕地球动行的最大速度，A错误；地球的第二宇宙速度大小为 11.2km/s， B错误；当人造地球卫星的发射速度达到第二宇宙速度时，卫星就逃离地球的束缚，跑到太阳系中运动了， C错误；卫星在绕地球运动时，轨道半径越大，运行速度越慢，而卫星绕地球表面运行时的速度等于第一宇宙速度，因此地球同步卫星
8、在轨道上运行的速度一定小于第一宇宙速度， D正确。 考点：三个宇宙速度 一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率 v0分别把三个相同的小球竖直上抛、竖直下抛和水平抛出，不计空气阻力，则下列关于三小球的说法正确的是 （ ） A落 地时三个小球的速度都相同 B落地时三个小球的动能都相同 C三个小球从抛出到落地经历的时间都相同 D落地时三个小球重力的瞬时功率都相同 答案： B 试题分析：根据机械能守恒，三个小球落地时的动能相同， B正确；即速度大小相同，但速度方向不同，而速度是矢量， B错误；在竖直方向上，根据 可知，竖直下抛的落地时间最短，竖直上抛的落地时间最长， C错误；由于重力相同，落地时竖直
9、方向速度不同，因此重力做功的瞬时功率不同， D错误。 考点： 汽 车在平直公路上以恒定的功率启动，它受到的阻力大小不变，则下列说法正确的是 （ ） A牵引力 F大小不变，加速度 a也大小不变 B F逐渐增大， a也逐渐增大 C当牵引力等于阻力时，汽车速度达到最大 D启动过程中汽车的速度均匀增加 答案： C 试题分析：根据 可知随着速度的增加，牵引力越来越小，因此加速度越来越小， A、 B错误；当牵引力减小到与阻力相等时，加速度减小到了零，速度增加到了最大， C正确，由于起动过程中，牵引力越来越小，加速度越来越小，因此做加速度越来越小的加速运动。 D错误。 考点：功与功率，机车的启动。 细线一端
10、拴一个小球，让小球以线的另一端为圆心在竖直面内做变速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A过最高点的最小速度可以为零 B运动过程中小球所受的合外力始终等于向心力 C 因为线的拉力做功，所以小球的机械能不守恒 D过最低点时小球受线的拉力最大 答案： D 试题分析：过最高点时，最小速度时 可知最小速度 ， A错误；在运动过程中，受到绳子拉力和重力的，绳子拉力始终指向圆心，而重力竖直向下，因此合力不一定指向圆心，只有在最高点和最低点时合力才指向圆心，做为物体做圆周运动的向心力， B错误；线的拉力始终与运动方向垂直，因此拉力不做功，机械能守恒， C错误；在最低点时 ，由于速度最大，向心力最大，而重力向下
11、，因此绳子拉力最大， D正确。 考点：变速圆周运动。 下列关于曲线运动的说法中正确的是（ ） A曲线运动的速度一定变化，加速度也一定变化 B曲线运动的速度一定变化，做曲线运动的物体一定有加速度 C曲线运动的速度大小可以不变，所以做曲线运动的物体不一定有加速度 D在恒力作用下，物体不可能做曲线运动 答案： B 试题分析：做曲线运动的物体速度一定发生变化，但加速度可以不变，例如平抛运动， A错误；只要速度发生变化，就一定有加速度， B正确；做曲线运动的物体，速度大小可以不变，但方向一定发生变化，由于速度是矢量，即速度发生变化，因此一定有加速度， C错误；在恒力作用下，物体可以做曲线运动，平抛运动就
12、是例子，D错误。 考点：曲线运动 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（ ） A火星与木星公转周期相等 B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C太阳位于它们的椭圆轨道的某焦点上 D相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 答案 ： C 试题分析：由于火星运动轨道半径小于木星的轨道半径，根据 恒量，因此火星的运动周期短， A错误；由于 ，两颗行星的半径不同，因此运行速度也不同， B错误；所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上，C正确；同一颗行星，在相同的时间内扫过的面积相等，不同的行星，没有这种说法， D错误。 考点：开
13、普勒三定律 下列物体机械能守恒的是（ ） A做平抛运动的小球 B进站过程中的火车 C匀速上升的气球 D子弹穿过木块过程中，子弹与木块组成的系统 答案： A 试题分析：机械能守恒的条件是只有重力或弹簧的弹力做功时，机械能守恒，对于A选项，抛出后，只有重力做功，因此机械能守恒， A正确，火车进站时，摩擦力做负功，机械能减小， B错误，匀速上升气球，升力做正功，机械能增加， C错误；子弹穿过木块过程中，摩擦生热，机械能减小， D错误。 考点：机械能守恒的条件 关于功和能，下列说法正确的是 A功是能量的量度 B功可以转化为能 C重力做功与路径无关 D重 力和弹簧弹力之外的其他力做的功，等于物体动能的变
14、化 答案： C 试题分析：功是能量转化的量度而不是能量的量度， A错误；能量的转化都是靠做功来实现的，但功不能转化为能量，能量是守恒的， B错误；重力做功的特点是 “与路径无关 ”，只与初末位置有关， C正确；根据动能定理，合外力做功等于物体动能的增量，重力与弹力也包括在内， D错误。 考点：功能关系 把质量 m的小球从距离地面高为 h处以 角斜向上方抛出，初速度为 v0不计空气阻力，小球落地时的速度大小与下列因素有关的是（ ） A小球的初速度 v0的大小 B小球的质量 m C零势面的选取 D小球抛出时的仰角 答案： A 试题分析：根据机械能守恒可知， ，因此落地速度大小与初速度 和下落的高度
15、 h有关，与其他因素无关， A正确， BCD错误。 考点：机械能守恒 如图所示，飞船从轨道 1变轨至轨道 2若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化。相对于在轨道 1上，下列关于飞船在轨道 2上的说法正确的是（ ） A动能大些 B向心加速度大些 C运行 周期短些 D角速度小些 答案： D 试题分析：根据 可知 ，因此从轨道 1变轨至轨道 2，半径变大，动能变小， A错误；根据 ，可径半径越大，向心加速度越小，因此 B错误；根据 可知 。半径越大，周期越长， C错误；根据 ，可知 ，半径越大，角速度越小， D正确。 考点：万有引力与航天 已知地球 的质量约为火星质量的 10倍，地球的半径
16、约为火星半径的 2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为 ( ) A 3.5 km/s B 5.0 km/s C 17.7 km/s D 35.2 km/s 答案： A 试题分析：由于 ，而 ，由于 ，整理可知，。 A正确， BCD错误。 考点：万有引力与航天 实验题 （本题 10分）如图所示，某同学在做 “探究功与速度变化的关系 ”的实验。当小车在 l条橡皮筋的作用下沿木板滑行时，橡皮筋对小车做的功记为 W。当用 2条、 3条 橡皮筋重复实验时，设法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为 2W、 3W 。 (1)、图中电火花计时器的工作电压是 V的交流电； (2)、实验室提供的器
17、材如下：长木板、小车、橡皮筋多根、钉子、打点计时器、纸带、电源等。还缺少的测量器材是 。 (3)图中小车上有一固定小螺钉，下图给出了 4种橡皮筋与小螺钉的套接方式示意图，为减小实验误差，你认为最合理的套接方式是 。 (4)在正确操作的情况下，某次所打的纸带如下图所示。打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度，应选用纸带的部分进行测量 (根据下面所示的纸带回答），小车获得的速度是 m/s。 (计算结果保留两位有效数字） 答案：（ 1） 220 (2) 刻度尺 (3) A (4) GJ 0.65 m/s 试题分析：（ 1）电火花计时器的工作电压为 220V交变电流；（ 2）
18、题目中缺少测量长度的刻度尺；（ 3）为了减小摩擦，应用 A种接法，摩擦力最小；（ 4）应选匀速运动的一段做为研究对象，因此选 GJ段；这段的平均速度就是小车获得的速度，即考点：探究功与速度变化的关系 利用图甲所示的装置，验证机械能守恒定律一次实验中，质量为 m的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点迹，如图乙所示： O是打下的第一个点，取离 O点较远的相邻的三个实际点 A、 B、 C为计数点已知 m=1kg，打点计时器每隔0.02s打一个点 （ g取 9.8m/s2，结果保留两位有效数字） （ 1）下面列举了该实验的几个操作步骤：其中操作不当的步骤是 （填选项对应的字母） A按照图所示的
19、装置安装器件； B将打点计时器接到直流电源上； C先释放 m，再接通电源打出一条纸带； D测量纸带上某些点间的距离； E根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能 （ 2）在打点 O到 B过程中物体势能的减少量为 J，动能的增量为 J. （ 3）实验结论是 ； 答案：（ 1） BC ；（ 2） 5.5J ， 5.3J （ 3）在实验误差允许范围内 ，机械能守恒定律成立 试题分析：（ 1）打点计时器应按装在交流电源上， B错误，在实验过程中，应先打开电源，再放手 m， C错误；（ 2）从 O到 B过程中，减小的重力势能。打 B点的速度为 AC段的平均速度，即，因此打 B点时的动能 。
20、（ 3）在实验误差允许范围内 ，机械能守恒定律成立。 考点：验证机械能守恒 填空题 用一竖直向上的拉力将质量为 20kg的物体从静止开始以 2m/s2的加速度提升 4m，在这个过程中，拉力做功为 J，拉力的平均功率为 W（ g=10m/s2） 答案： J 480W 试题分析：向上拉的过程中，根据 ，拉力 ，拉力做的功，上升过程中，根据 ，所用时间 ，因此平均功率 考点：功、平均功率 质量为 2t汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的 0.01倍 .当速度为 4m/s时，加速度为 0.4m/s2，此时汽车的牵引力为 N；功率为 W；若保持此时 的功率不变，汽车能达到的最大速度是 m/s（ g=
21、10m/s2） 答案： N 4000W 20m/s 试题分析：根据牛顿第二定律， 可知，速度为 4m/s时，此时的功率 ，最大速度时，达牵引力与阻力相等，根据 ，可知最大速度为 20m/s。 考点：功和功率，机车的启动 在距地面 h=20m高处，以 v=10m/s的速度将物体水平抛出，不计空气阻力，以地面为参考面，重力加速度 g=10m/s2，物体质量为 m=1kg，则抛出时物体的机械能为 J；落地时的动能为 J；在空中运动的时间为 s. 答案： J 250J 2s 试题分析：抛出时的机械能为 ；由于下落过程中，机械能守恒，因此落地时的动能也是 250J；由于下落过程中，竖直方向是自由落体运动
22、，根据 可知落地时间 。 考点：机械能守恒，平抛运动 计算题 （ 10分）如图所示，一质量 M为 0.5kg的木块用长为 L=1m的绳子悬挂着，一颗 m=0.1kg的子弹以 v0=20m/s的速度水平射入木块，并留 在木块中。已知子弹穿入木块后子弹和木块的共同速度为 v=10/3 m/s，（不计空气阻力，碰撞时间极短），试求： （ 1）在子弹射入木块过程中，系统产生的热； （ 2）木块能上升的最大高度 答案：（ 1） 16.67 J ；（ 2） 0.56m 试题分析：（ 1）子弹射入木块过程，机械能不守恒，系统损失的机械能转化为热能：该过程，系统重力势能不变，只有动能发生变化，则： =16.6
23、7 J （ 5分） （ 2）子弹射入木块后，上升过程中，系统机械能守恒： m （ 5分） 考点：能量守恒定律， （ 10分）如图所示，在竖直平面内有 一半径为 R的半圆轨道与一斜面轨道平滑连接，A、 B连线竖直一质量为 m的小球自 P点由静止开始下滑，小球沿轨道运动到最高点 B时对轨道的压力大小为 mg已知 P点与轨道最高点 B的高度差为 2R，求小球从 P点运动到 B点的过程中克服摩擦力做了多少功？ 答案： 试题分析：分析运动过程知，只有重力和摩擦力做功， 且： （ 2分） 又小球运动到 B点时对轨道的压力为 mg，可得： （ 3分） 整个运动过程运用动能定理： （ 3分） 即，小球克服摩擦
24、力做功为 （ 2分） 考点：圆周运动向心力，动能定理， （ 12分）跳伞运动员从跳伞塔上跳下，当降落伞打开后，伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比，即 Ff k v2，已知比例系数 k 20N s2/m2，运动员和伞的总质量 m 72 kg设跳伞塔足够高，且运动员跳离塔后即打开伞，取g=10m/s2 （ 1）求下落速度达到 v=3m/s时，跳伞运动员的加速度大小； （ 2）求跳伞运动员最终下落的速度； （ 3）若跳伞塔高 h 200m，跳伞运动员在着地前已经做匀速运动，求从开始跳下到即将触地的过程中，伞和运动员损失的机械能。 答案：（ 1） 7.5m/s；（ 2） 6m/s；（
25、3） 试题分析：（ 1）由牛顿第二定律： mg-kv2 ma， 7.5m/s（ 4分） （ 2）塔足够高，最终作匀速直线运动，则： mg kv2，解得： （ 4分） （ 3）损失的机械能为： （ 4分） 考点：牛顿第二定律，能量守恒定律，物体平衡条件 （ 12分）金属硬杆轨道 “ABCDEFGHIP”固定置于竖直平面内， CDE、 FGH两半圆形轨道半径分别为 、 ，足够长的 PI、 AB直轨与水平均成 =37，一质量为 m的小环套在 AB杆上，环与 BC、 EF、 HI水平直杆轨道间的动摩擦因数均为 =0.1， 其中BC= 、 EF= 、 HI= ，其他轨道均光滑，轨道拐弯连接处也光滑，环通
26、过连接处时动能损失忽略不计，现环在 AB杆上从距 B点 处的地方无初速释放已知sin37=0.6，试求： （ 1）从释放到第一次到达 B所用的时间； （ 2）第一次过小圆道轨最高点 D时，环对轨道的作用力； （ 3）小环经过 D的次数及环最终停在什么位置？ 答案：（ 1） ；（ 2） ；（ 3）最 终停在 I处。 试题分析：（ 1） 得： （ 2）从 A D： 得： 第一次在 D处：（假设轨道对环的力是向下的） 得： 所以 环对轨道的作用力是竖直向上的，大小为 （ 3）假设小环第 n次向左过 D时（ n为大于等于 1的整数），速度设为 由动能定理得： 0 n ，所以最多向左第 3次通过 D点
27、假设小环第 k次向左过大圆轨道最高点 G时，速度设为 由动能定理得： 0 k ，所以最多向左第 2次通过 G点 如果环能第 2次向右过 G点，说明最终环在 FE之间，所以要证明是否能第 2次能向右过 G点，设第 2次向右过 G点时速度为 由动能定理得： 即： 显然是动能不可能为负的，说明不会第 2次向右过 G点，也就不可能出现第 3次向左过 D点。 所以，过 D点的次数为 3次（ 2次向左 1次向右） 当环第 2次向左过 G点后，环只能在 G的左侧做往复运动，最后停在 IH轨道上的某处设环在 “IH”直轨上的运动路程为 得 ，是 3a的 7倍，所以小环最终停在 I处。 考点：匀变速直线运动规律，圆周运动，动能定理
