湖北省黄冈市2016年春季高一年级期末考试物理试卷

第Ⅰ卷(选择题，共40分)

一、本题共10小题，每小题4分.在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10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.关于电场强度的表达式，下列说法正确的是(　)

A.由 可知，若q减半，则该处场强为原来的2倍

B.公式 适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差

C.由 可知，真空中点电荷周围某点的场强由Q和r共同决定

D.由 可知，与场源电荷距离相等的点的场强相同

2.关于万有引力定律和库仑定律，下列说法中正确的是(　)

A.万有引力定律只能计算质点间的相互作用力

B.库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律

C.引力常量G的大小是牛顿根据大量实验数据得出的

D.引力常量G和静电力常量k的数值和单位均相同

3.歼20是我国自主研发的一款新型隐形战机.图中虚曲线是某次歼20离开跑道在竖直方向向上加速起飞的轨迹，虚直线是曲线上过飞机所在位置的切线，则空气对飞机作用力的方向可能是(　)

A.沿F1方向　　　　　　　　　　　B.沿F2方向

C.沿F3方向　　　　　　　　　　　D.沿F4方向

4.如图所示为商场安装的智能化台阶式自动扶梯.为了节约能源，在没有乘客乘行时，自动扶梯以较小的速度匀速运行，当有乘客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行.全过程中乘客与扶梯始终相对静止，则电梯在向上运送乘客的过程中，下列判断正确的是(　)

A.加速阶段支持力对乘客做正功

B.加速阶段摩擦力对乘客做负功

C.匀速阶段合外力对乘客做正功

D.匀速阶段乘客的机械能守恒

5.如图所示为汽车比赛的水平环形赛道，圆心为O，内外环形赛道半径分别为r1和r2，某汽车沿两环形赛道行驶时，路面对汽车轮胎的最大静摩擦力相同.当汽车分别沿内环和外环赛道以不打滑的最大速率绕赛道一圈，所需要时间分别为t1和t2，则(　)

A.t1∶t2=1∶1　　　　　　　　　 B.t1∶t2= r1∶r2

C.t1∶t2= r2∶r1　　　　　　　　D.t1∶t2=

6.我国预计于2017年前后发射嫦娥五号，实现月球取样并返回地球.根前的设计方案，嫦娥五号由轨道器、着陆器等多个部分组成.着陆器携带样品从月球表面升空，先在近月圆轨道I上运行，经轨道调整后与较高Ⅱ上的轨道器对接，最后由轨道器携带样品返回地球，下列关于此过说法正确的是(　)

A.着陆器在Ⅱ轨道的动能必定大于I轨道的动能

B.着陆器在I轨道的机械能小于在Ⅱ轨道的机械能

C.着陆器应通过减速到达Ⅱ轨道从而实现与轨道器对接

D.着陆器应先到达Ⅱ轨道，然后向前加速，即可追上轨道器实现对接

7.如图所示为哈雷彗星轨道示意图.A点和B点分别为其轨道的近日点和远日点，则关于哈雷彗星的运动下列判断正确的是(　)

A.在A点的线速度大于在B点的线速度

B.在A点的角速度小于在B点的角速度

C.在A点的加速度等于在B点的加速度

D.哈雷彗星的公转周期一定大于1年

8.如图所示，图中实线是电场线，一带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度v0沿虚线所示的轨迹运动到b点，下列说法正确的是(　)

A.粒子一定带负电

B.粒子在a点时的加速度比在b点时的加速度小

C.粒子从a到b过程中其电势能不断减小

D.粒子在b点时的速度大于v0

9.两个半径不同的半圆形光滑轨道固定于竖直平面并相切于B点，轨道上端A、B、C三点位于同一水平面上，将两个完全相同的小球分别从B点同时由静止释放，则两小球(　)

A.均能到达另一侧的最高点

B.经过最低点时速度大小相等

C.经过最低点时机械能相等

D.经过最低点时对轨道的压力不相等

10.如图所示，在固定的斜面上A、B两点分别以v1、v2的水平速度抛出两个小球，不计空气阻力，它们同时落在斜面的底端C点，则下列说法正确的是(　)

A.两小球应同时抛出

B.一定有v1>v2

C.两小球落在C点时速度方向一定相同

D.两小球落在C点时速度大小一定相同

第Ⅱ卷(非选择题，共60分)

二、本题包括2小题，共15分.解答时只需把答案填在题中的横线上或按题目要求作图，不必写出演算步骤.

11.(6分)某兴趣小组为研究踢球时脚对足球所做的功，拍得一张频闪照片，如图所示.该频闪照片是采用每隔相等的时间间隔T曝光一次的方法，在同一张相片上记录足球在不同时刻的位置.已知T=0.2s，飞起点到落地点的水平距离x=60m，足球的质量m=0.4kg，图中正中间的足球为最高点的瞬时位置，忽略空气阻力，g取10m/s2.则可以知足球在空中飞行的时间t=_______s，最高点离地面高度h=_______m，脚对足球所做W=_______J.(不考虑足球的旋转)

12.(9分)某同学利用如图所示装置验证机械能守恒定律. 圆弧轨道竖直放置，轨道边缘标有表示圆心角的刻度，轨道最低点装有压力传感器.现将小球置于轨道上θ刻度处由静止释放，当其通过最低位置时，读出压力传感器的示数F.已知当地重力加速度为g.

(1)为验证小球在沿轨道下滑过程中机械能守恒，实验中还必须测量的物理量有_____;

A.轨道的半径R

B.小球的质量m

C.每次小球释放点离地面的高度h

D.每次小球在轨道上运动的时间t

(2)根据实验测得的物理量，写出小球在运动过程中机械能守恒应满足的关系式F=____;

(3)写出一条提高实验精确度的建议传感器_______.

三、本题包括4小题，共45分.解答时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.

13.(10分)带有等量异号电荷，相距d=5cm的平行金属板A和B之间的电势差为UAB=2.0×103V，板间存在匀强电场，电场中C点距B板x1=1cm.D点距A板x2=2cm.已知电子电量e=1.6×10-19C，求∶

(1)板间电场强度E的大小;

(2)将一个电子从C点移动到D点，静电力做多少功?

14.(10分)电动汽车是我国新能源汽车发展方向.如图所示为最新款比亚迪E6电动汽车，其基本参数如下∶电动机最大功率为P=90kW，汽车满载质量为m=2250kg，满载时在平直路面上行驶最高时速v=144km/h.假设阻力恒定，g取10m/s2.求∶

(1)E6汽车满载时在平直路面上行驶时所受阻力f;

(2)若该汽车满载时在上述路面从静止开始，以a=1.0m/s2的加速度匀加速启动，则这一过程能维持多长时间?

15.(12分)今年5月13日，“好奇号”火星探测器迎来了他两火星周年的纪念日.已知火星的半径R，“好奇号”登陆火星前在火星表面绕火星做匀速圆周运动的周期为丁，将地球和火星的公转均视为匀速圆周运动，火星到地球的最远距离约为最近距离的五倍，引力常量G，求：

(1)火星的质量M及平均密度ρ;

(2)1火星年约相当于多少个地球年(可用根号表示).

16.(13分)如图所示，一轻质弹簧左端固定在足够长的水平轨道左侧，水平轨道的PQ段粗糙，调节其初始长度为l=1.5m，水平轨道右侧连接半径为R=0.4m的竖直圆形光滑轨道.可视为质点的滑块将弹簧压缩至A点后由静止释放，经过水平轨道PQ后，恰好能通过圆形轨道的最高点B.已知滑块质量m=1kg，与PQ段间的动摩擦因数μ=0.4，轨道其它部分摩擦不计.g取10 m/s2，求∶

(1)弹簧压缩至A点时弹簧的弹性势能Ep;

(2)若每次均从A点由静止释放滑块，同时调节PQ段的长度，为使滑块在进入圆形轨道后能够不脱离轨道而运动，PQ段的长度l应满足什么条件?

答案与解析：

1、C　场强由场源电荷决定，A错误;公式 适用于计算匀强电场中a、b两点间的电势差，B错误;由 可知，与场源电荷距离相等的点的场强大小相等，但方向不同，故D错。

2、B　任何物体之间都存在万有引力，故A错;牛顿发现了万有引力定律，但他没有测出万有引力常量，故C错;D显然错误，G与k数值和单位都不同。

3、C　沿运动方向要受到空气一个作用力F4，沿半径方向要受到一个空气给的作用力F2，根据勾股定理，空气给飞机的合力在F2与F4之间，选C。

4、A　支持力与位移方向成锐角，始终做正功，A正确;加速过程受到摩擦力，摩擦力与位移方向成锐角，做正功，B错;匀速阶段动能不变，合力做功为零，而重力势能增加，机械能增加，故D错。

5、D　摩擦力提供向心力，即 ，故选D。

6、B　由低轨道到高轨道，登陆器要做离心运动，故要加速，由于引力做负功，速度又减小.故登录器先加速后减速，故CD错;轨道半径越大，对应的环绕速度越小，故A错;

7、AD　由近日点到远日点克服引力做功，动能变小，线速度变小，故A正确;在近日点圆周半径小，而线速度大，故在近日点角速度大，B错;近日点引力大，加速度大，故C错;哈雷彗星的椭圆轨道的半长轴显然大于地球绕太阳运动的半径，故其周期大于地球周期，D正确。

8、ABD　合力指向轨迹内侧，显然电场力与该点场强方向相反，即带负电，A正确;电场线的疏密程度表示场强大小，a点场强小，加速度小，B正确;由a到b电场力先做负功后做正功，故电势能先增大后减少，故C错;画出等势线，与a点等势的点在b点左侧，故在a点动能小一些，D正确。

9、AC　封闭轨道只要速度不为零就会继续运动，故A正确;从最高点到最低点的过程根据机械能守恒 ,这里R不等，故速度不等，B错;因为机械能守恒，故C正确;最低点对轨道的压力 ，与R无关，故D错。

10、BC　竖直位移hB>hA，故tB>tA，要同时落在C点，故B先抛出，那么A选项错误;

而水平位移xA>xB，故v1>v2，B正确;

小球竖直位移与水平位移间满足： ,

水平速度与竖直速度满足 ，

可知 , 与初速度大小无关，故C正确;

在C点速度显然A球大一些，因为A球在抛出时具有的动能大，势能大，运动的过程机械能守恒，所以在C点动能大，故D错误。

11、2，5，200(每空2分)

12、(1)B

(2)3mg-2mgsinθ

(3)多次测量，结果取平均值或适当增大小球质量或适当减小小球体积或增大小球密度(选用钢球、铜球等)其它答案合理即可(每空3分)

13、解：(1)两板间电场强度由 可得：

①(2分)

代入数值解得： (2分)

• 设C、D两点沿电场线方向的距离d′，则d′=d-x1-x2　　②(1分)

由电场线方向可知，D点电势比C点电势高，由 可得：

③(1分)

将电子从C点移动到D点，由静电力做功W=qU得：

WCD=-eUCD　　　④(2分)

解得：WCD=1.28×10-16J(2分)

(其他正确解法参照给分)(10分)

14、(1)汽车满载时以额定功率行驶，由 可知其牵引力为 　　①(2分)

由牛顿第二定律F-f=ma可知当a=0，即F=f时，速度最大vm=40m/s　　②(1分)

此时 　　③(1分)

(2)汽车以恒定加速度起动后由牛顿第二定律 　　④(2分)

所以

匀加速运动可达到的最大速度为 　　⑤(2分)

代入数值得

所以匀加速运动的时间为 　　⑥(1分)

解得： (1分)

15、解：(1)设“好奇号”质量为m，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得：

①(2分)

解得得 　　　(1分)

又由 　　　②(2分)

由①②解得： (1分)

设地球和火星的公转半径分别为r1、r2，由火星到地球的最远距离约为最近距离的五倍可得：

r1+r2=5×(r2-r1)　　　　③(2分)

由开普勒第三定律 可知：

④(2分)

由③④解得T2= 年(约为1.84年)(其他正确解法参照给分)(2分)

16、解：(1)设物块冲上圆形轨道最高点B时速度为v，由能量守恒定律得：

Epm= mv2+2mgR+μmgl 　　①(2分)

物块在B点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律得：

②(2分)

联立①②式并代入数据解得Epm=16 J(2分)

• 若要使物块不脱离轨道，分两种情况讨论：

(i)滑块能够通过B点而不脱离轨道，则应满足：l≤1.5m　　③(2分)

(ii)滑块能够到达圆形轨道，则应满足：Epm>μmgl，解得l<4m　　④(2分)

滑块到达圆形轨道而又不超过与圆心等高的点C时，如图所示，临界条件取到达C点时速度恰好为零，则有Epm≤mgR+μmgl，解得l≥3m　　⑤(2分)

综合③④⑤式可得PQ段长度l应满足的条件是：

l≤1.5m或3m≤l<4m(1分)

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