湖南省衡阳市八中2014届高一五科联赛物理试题

湖南省衡阳市八中2014年上期第二次五科联赛

高一物理『解析』版

『试卷综析』该试卷共20个小题。试题紧扣现行教材，把握教学大纲准，选材新颖，组编设计题目科学而又合理。在选择题中用多个小题设计找错误『答案』，本来题目不难，这样一设问，给学生带来了一定的难度，也达到了检测的目的。实验题的设计源于教材考查基础知识，又在教材上加以翻新，是难得的好题。在计算题的组编更独具匠心，多设问、多角度、多层次、多规律、巧隐含。真是值得参考给学生检测的好试卷。

命题人：易向前审题人：陈刚民

考生注意：本试卷共20道小题，满分100分，时量90分钟，请将『答案』写在答题卷上.

一、单项选择题(本题共11小题，每小题4分，共44分)

1．关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误

．．的是

A．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的

B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系

C．经典力学只适用于宏观物体、低速运动问题，不适用于高速运动的问题

D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别

『知识点』物理理论知识和物理学史检测题，考纲属于I级知识点要求。

『『答案』『解析』』D本例中根据典时空观和相对论时空观理论可知，ABC正确，D错误；故本题选择D『答案』。

『思路点拨』本题是相对论知识的学习考核，但只要认真阅读课本，理解经典时空观和相对论时空观的理论就不难选择『答案』，属于课本基础知识的考查。

2. 物体在做某种运动过程中，重力对物体做功200J，则

A、物体的动能一定增加200J

B、物体的动能一定减少200J

C、物体的重力势能一定减少200J

D、物体的重力势能一定增加200J

『知识点』做功，动能定理，重力做功与重力势能的关系，在考纲中属于II级知识点要求。『『答案』『解析』』C动能的变化要看物体合外力做了多少功，若只有重力做功，A『答案』才对，但题目没有说明，A『答案』就不能选；同样道理B『答案』也不能选；重力对物体做正功，重力势能减少，C『答案』正确，D『答案』错。

『思路点拨本题只要抓住合外力做功等于物体的变化量，重力做功等于物体重力势能的变化的负值，就好选择本题『答案』。

3、如图所示是自行车的轮盘与车轴上的飞轮之间的链条传动装置。P是轮盘的一个

齿,Q是飞轮上的一个齿。下列说法中正确的是

A.P、Q两点角速度大小相等

B.P、Q两点向心加速度大小相等

C. P点线速度大于Q点线速度

D. P点向心加速度小于Q点向心加速度

『知识点』圆周运动中的皮带传动中的线速度比较、角速度比较、向心加速度比较检测题。考纲属于II级知识点要求。

『『答案』『解析』』D根据皮带边缘各处的线速度相等，同轴上的各点角速度相等可知：P

点的线速度等于Q 点的线速度，C 错；由v r

ω=可知：P 点的角速度小于Q 点的角速度，A 错；由2

v a r

=可知P 点的向心加速度小于Q 点的向心加速度，B 错，D 正确。 『思路点拨』首先要知道皮带传动中线速度和角速度的特点，再运用速度、角速度、向心加速度公式递推就可得出『答案』。

4．一艘小船在静水中的速度为4 m/s ，渡过一条宽200 m ，水流速度为5 m/s 的河流，则该小船

A ．能到达正对岸

B ．以最短位移渡河时，位移大小为200m

C ．渡河的时间可能少于50 s

D ．以最短时间渡河时，沿水流方向的位移大小为250 m

『知识点』运动合成和分解中的渡河问题检测，考纲中属于II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』D 因为水速大于船速，船不能到达正对岸，A 错；最短时间过河，船运动的位移大于200m ，B 错；依题意可求出：渡河的最短时间为：200=504d m t s v s

==船，所以渡河时间不应小球50S ，C 『答案』错；由此就可知D 『答案』正确。（沿水方向的位移是550250x v t m m ==?=水）。

『思路点拨』 本题求解时抓住分运动与合运动具有等时性，因水速大于航速，不管以任何方式渡河，都不能到达正对岸，它会在对岸的下游到岸，船垂直河岸渡河时间最短，用作图根据三角形的几何知识可求出最短位移。

5.关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是( )

A ．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期

B ．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同

C ．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率

D ．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合

『知识点』万有引力定律在地球运行的卫星上的应用，在考纲中属于II 级知识点要求。 『『答案』『解析』』C 在A 选项中，根据运行中的周期计算是有可能有相同的周期的，A 错；在赤道上空运行的两颗地球同步卫星—周期和角速度、线速度相同，则运转轨道半径是相同的.B 选项错；沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率，根据万有引力定律和牛顿第二定律计算可知，只要提供的向心力大小相等，运转的曲率半径相同，就有速率相同，C 选项正确；沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面可能重合，也可以不重合，D 『答案』错；故本题选C 『答案』。

『思路点拨』求解本题时要明确地球同步卫星的周期和角速度与地球自转的周期、角速度相同，其它的只要抓住万有引力定律和牛顿第二定律就不难分析出『答案』。

6. 质量为m 的小球在竖直平面内的光滑圆轨道内侧做圆周运动。圆半径为R ，小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时不正确的是（ ）

A. 小球对圆环的压力大小等于mg

B. 重力mg 充当小球做圆周运动所需的向心力

C. 小球的线速度大小等于gR

D. 小球的向心加速度大小等于g 『知识点』圆周运动—单圆轨道—物体在内侧作圆周运动题型考查，在考纲中属于II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』A 。小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环是小球到最高点时，圆环对小球的压力为零，只有重力提供向心力，A 选项错；B 选项对；其线速度大小为：

2

v mg m v gR R

=→=，由此可知C 『答案』正确；小球在此位置的向心加速度为g ，D 『答案』也正确，从而可知本题不正确『答案』为A 选项。

『思路点拨』本题只是抓住关键字—在最高点刚好不脱离圆轨道：是轨道对它的压力为零，只有重力提供向心力，其它就好分析了。

7.如图所示，某物体沿14

光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中，物体的速率逐渐增大，则( )

A ．物体的合力为零

B ．物体的合力大小不变，方向始终指向圆心O

C ．物体的合力就是向心力

D ．物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)

『知识点』曲线运动知识考查—隐含着圆周运动。在考纲中属于II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』D 物体从14

光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中，物体的速率逐渐增大，说明是在作变加速运动，那物体的合力是不为零的，A 『答案』错，合力大小和方向都在变，合力是不指向圆心的，B 『答案』错；垂直运动方向的合力指向圆心，C 『答案』错；由上分析可知D 『答案』正确。

『思路点拨』本题抓住物体在四分之一圆弧上运动速率逐渐增大，也就是在圆弧的切线方向产生了加速度，所以其合力是不指向圆心的（最低点除外）—它有法向加速度和切向加速度，依此就好分析本题『答案』了。

8、一质量为5000kg 的汽车，以额定功率由静止启动，它在水平面上运动时所受的阻力为车重的0.1倍，发动机额定功率为50kW 。则汽车在此路面上行驶的最大速度为：

A.5m/s

B.7m/s

C.8m/s

D.10m/s

『知识点』机车功率问题检测，在考纲中属于II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』D 当汽车在路面行驶时达到最大速度是发动机的牵引力等于阻力，即有：

0.1F f mg ==，由3

5010/10/0.150000

m P P Fv fv v m s m s f ?==→===?，由计算可知，D 选项正确。

『思路点拨』本题只要分析出汽车在路面上行驶时达到最大速度是发动机的牵引力等于运动过程的阻力，就可用功率表达式就可求出最大速度。

9．某人用手将一质量为1 kg 的物体由静止向上提升1 m ，这时物体的速度为2 m/s.则下列

说法中错误．．

的是(g 取10 m/s 2)

A 、手对物体做功12 J

B 、合外力对物体做功12 J

C 、合外力对物体做功2 J

D 、物体克服重力做功10 J

『知识点』动能定理应用检测题。在考纲中属于II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』B 本题是选择错误『答案』，但根据动能定理可知：合外力对物体做功等于物体动能的变化量。下面计算如下：22110120222

k W E mv J J =?=-=??-=合，由此值可知B 错误；向上运动1m ，C 正确；物体克服重力做功为：110110G W mgh J J ==??=，D 正确；又根据动能定理可得：

22G G 11-W =0W 22

W mv W mv -→=+手手，代值可得2G 1W 210122

W mv J J J =+=+=手，A 选项正确。故本题错误『答案』为B 。

『思路点拨』本题抓住合外力做功等于动能的变化量，重力做功等于重

力势能的变化量的负值由此计算本题得出要所选择的『答案』。

10.如图所示，两个完全相同的小球A 、B ，在同一高度处，以相同大小的初速度v 0分别水平抛出和竖直向上抛出。下列说法正确的是

A 、两小球落地时的速度相同

B 、两小球落地时，重力的瞬时功率相同

C 、从开始运动至落地，重力对两小球做功相同

D 、从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同

『知识点』平抛运动和竖直上抛运动来平均功率和瞬时功率的计算，机械能守恒定律应用求落地时的速率考查题。在考纲中属于II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』C 。根据机械能守恒定律可求出落地时的速率相等，方向不同，则速度不相同，A 选项错误；竖直方向的速度不相等，则落地时的重力的瞬时功率不相同。B 『答案』错误；重力做功决定起点和终点，与运动过程无关，则重力对两小球做的功相同，C 正确；竖直方向的速度不同，在竖直方向的平均速度也不相等，即重力对两小球做功的平均功率也不相同，D 错误。

『思路点拨』本题主要要考虑速度的矢量性，求落地的速度要根据机械能守恒定律较快，重力做功要抓住它的特点分析选项，重力的瞬时功率和平均功率要从重力方向的瞬时速度和平均速度考虑才能选择正确。

11.如图所示，洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中不正确．．．

的是( ) A ．脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的

B ．水会从桶中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故

C ．加快脱水桶转动角速度，脱水效果会更好

D ．靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好

『知识点』圆周运动的离心运动的实际应用，在考纲中属于I 级知识点要

求。

『『答案』『解析』』B ，在脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的，这是因为

衣物靠水桶的竖直壁的支持力提供向心力，A 正确；水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力较小，水滴做离心运动而致，所以B 『答案』错误；加快脱水桶转动的角速度，衣物的向心力更加不足，导致加快了水滴做离心运动，C 正确；靠近中心的衣物脱水效果不如四周的

衣物脱水效果好，这是因为靠近中心的衣物虽说与边缘的角速度相等，但运转半径较小，提供的向心力较小，做离心运动较弱，所以脱水效果不如四周的衣物脱水效果好，D 『答案』正确；故本题不正确『答案』为B 选项。

『思路点拨』本题要从水滴为什么作离心运动，要认真分析水滴是由哪些力提供向心力。由于运动的角速度发生变化导致水滴的向心也发生变化—这样使水滴所需的向心力不足才作离心运动，由此分析各选项是否正确。

二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)

12、若某人造地球卫星的轨道半径缩小到原来的1/3，仍作匀速圆周运动，则: A. 根据公式v r ω=，可知卫星的线速度将缩小到原来的1/3

B. 根据公式2/F GMm r =，可知地球提供的向心力将增大到原来的9倍

C. 根据公式2/F mv r =，可知卫星所需要的向心力将增大到原来的3倍

D. 根据上述B 和C 选项中给出的公式，可知卫星运动的线速度将增大到原来的3倍 『知识点』万有引力定律在人造地球卫星上的实际应用考查题。在考纲中属于II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』BD 。在A 选项中当半径减小，角速度和线速度都发生了变化，使用物理公式不对，应该用：GM v r

=来分析，A 错；由2/F GMm r =可知地球提供的向心力将是原来的9倍，B 正确；C 选项错误；根据B 、C 两式列式递推出卫星运动的线速度将增大到原来的3倍，D 项正确；从而本题选择BD 两选项『答案』。

『思路点拨』本题要把握好使用公式的约束条件来分析各选项『答案』的正确性。（这题要错就是错在这个方面）。

13.两个质量不同的小铁块A 和B ，分别从高度相同且都光滑的斜面和圆弧斜面的顶点滑向底部，如图所示，如果它们的初速度都为零，则下列说法正确的是

A ．下滑过程中重力所做的功不相等

B ．它们到达底部时动能相等

C ．它们到达底部时速率相等

D ．它们到达底部时速率不相等

『知识点』机械能守恒定律的应用，两个不同斜面轨道—物体滑到底部比较重力的功、动能、速率检测题。在考纲中属于II 级知识点。

『『答案』『解析』』AC 。因为起点和终点都相同，两物体的质量不相同，即重力做的功就不相同。G W mgH =，A 正确；根据机械能守恒定律得：2122

mgH mv v gH =→=，速率与质量无关，由此计算可知：B 错、C 正确；D 错。只是速度不相等，因方向不同。

『思路点拨』 抓住重力做功特点：初末位置相同，物体质量不相同，则重力做的功不相等，再运用机械能守恒定律列式计算来确定动能和速率的关系。

14、如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方A 位置有一只小球。小球

从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D 位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是：

A．在B位置小球速度最大

B．在C位置小球速度最大

C．从A→C位置小球重力势能的减少量小于重力做的功

D．从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加

『知识点』在竖直方向的弹簧模型—应用机械能守恒—分析整个过程中小球的受力情况—确定小球的速度变化，重力做功与重力势能的关系，弹力做功与弹性势能的关系考查题。在考纲中属于II级知识点要求。

『『答案』『解析』』BD。在C点小球所受合力为零—加速度为零—速度最大。A错，B正确；从A到C重力做正功，重力势能减小，重力做多少正功，重力势能就减少多少，C错；从A 到D位置，根据系统机械能守恒（或动能定理：合力做功等于物体动能的变化—

=-→=

-W00W

W W

）。重力势能减少等于弹簧弹性势能增加。D『答案』正重力弹力重力弹力

确。『思路点拨』本题只要知道合力为零时，速度最大，就好确定速度最大位置。重力做功等于重力势能变化的负值，弹力做功等于弹性势能变化的负值，还要会利用机械能守恒定律来分析D选项。

15.某同学在篮球训练中，以一定的初速度投篮，篮球水平击中篮板，现在他向前走一小段距离，与篮板更近，再次投篮，出手高度和第一次相同，篮球又恰好水平击中篮板上的同一点，则( )

A．第二次投篮篮球的初速度小些

B．第二次击中篮板时篮球的速度大些

C．第二次投篮时篮球初速度与水平方向的夹角大些

D．第二次投篮时篮球在空中飞行时间长些。

『知识点』平抛运动规律考查，属于思维能力检测题。在考纲中属于II级知识点要求。『『答案』『解析』』AC

『思路点拨』

二、实验题(每空2分，共8分）

16．如图所示为“探究功与速度变化的关系”的实验装置.图中小车在一条橡皮筋作用下弹出，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.再用2条、3条……相同的橡皮筋并在一起进行实验. 每次实验中小车获得的速度由打出的纸带算出.

(1)为了平衡小车受到的摩擦力，木板应____ ____(填“水平”或“倾斜”)放置;

（2）判断摩擦阻力已被平衡的方法是（）

A ．释放小车后，小车能够运动

B ．轻推一下小车，小车能够匀速运动

C ．释放小车后，拖着纸带的小车能够运动

D ．轻推一下小车，拖着纸带的小车能够匀速运动

(3)实验中___ ___ (填“需要”或“不需要”)测出一条橡皮筋对小车做功W 的数值. ⑷在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的 部分进行测量（选填“AD ”、“DG ”或“GK ”）．

『知识点』是“探究功与速度变化的关系”实验考查，属于课本基本实验检测，也是考纲要求实验范围之内。

『『答案』『解析』』(1) 倾斜 （2） D （3）不需要 （4） GK

（1） 要平衡摩擦力，必须将木板倾斜；（2）判断摩擦阻力已被平衡的方法是：轻推一下小车，拖着纸带的小车能够匀速运动，这样就知道应该选择D 选项；（3）因为是作为类比规律进行比较实验，就不需要测出一条橡皮筋对小车做功W 的数值；（4）由纸带打下的各点可知，从G 到H 、H 到I 、I 到K 的距离相等，就可知道小车在匀速运动，从而第四问应填GK 段。

『思路点拨』求解本题时，要弄懂实验原理：实验前要平衡摩擦力—验证小车是否作匀速运动—连接纸带打点，看点与点之间的距离是否相等。然后就从一条橡皮条、两条橡皮条————进行实验比较就可得出本实验的结论。

三、 计算题（8分+8分+8分+8分）

17、用竖直向上大小为30 N 的力F ，将质量为2 kg 的物体从地面由静止提升，物体上升2m

后撤去力F ，经一段时间后，物体落回地面。若忽略空气阻力，g 取10 m/s 2。求：

（1）拉力F 做的功

（2）物体上升2m 时的动能

（3）物体刚落回地面时的速度

『知识点』功表达式计算，动能定理的应用检测，属于基本物理

规律考查。在知识点考查中属于II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』.解：（1）1302()60()F W Fh J J ==?=

（2）从物体静止上升2m ，由动能定理：

0F k W mgh E -=-

解得：20k E J =

（3）对全过程，由动能定理：

2102

F W mv =- 解得：15/v m s = 方向竖直向下

『思路点拨』在运用动能定理时要分清初末状态，也要注意运动过程的分析，撤去力F 后物体作竖直上抛运动，在求解第三问中，要巧妙运用动能定理—初状态是开始在地面用F 向上提升，末状态是回到地面，现应用动能定理就可很快求出物体刚落回地面时的速度了。

18. 已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍，若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的的自转周期为多少小时？

『知识点』万有引力定律的应用，求解行星的自转周期。属于基本物理规律的考查。 『『答案』『解析』』解：地球的同步卫星的周期为124T =小时，轨道半径为117r R =，密度1ρ。某行星的同步卫星周期为2T ，轨道半径为223.5r R =，密度2112

ρρ=。根据牛顿第二定律和万有引力定律分别有：3111211211423()m R G m r r T ρππ=和3222222222

423()m R G m r r T ρππ=两式化简得：211122

T T h ==（12小时）。 『思路点拨』本题求解的关键是审题，搞清各物理量的相互关系，运用万有引力定律和牛顿第二定律列式求解，在求解中还要应用密度公式化解地球和行星的质量，注意字母之间的变化防止联立求解出错。

19．汽车发动机的额定功率P 0=150kW ，汽车的质量m=5.0×103

㎏，汽车在水平路面上行驶驶时，阻力是车重的k=0.10倍，重力加速度g=10m/s 2．（所有计算结果保留两位有效数字）

（1）若汽车保持额定功率不变从静止启动，当车速为v 1=10m/s 时其加速度a 1 是多大？

（2）若汽车从静止开始，保持以a=1.0 m/s 2 的加速度做匀加速直线运动，维持这一过 程的时间t 是多长？这一过程中汽车牵引力做功W 是多少？

『知识点』机车功率问题考查，实际功率与额定功率的关系。本题属于物理规律式的基本应用考查。

『『答案』『解析』』汽车运动中所受的阻力大小为330.151010510f F kmg N N ==???=?

（1）当汽车的速度为v 1=10m/s 时的牵引力为F 1,根据功率公式P 0=F 1v 1 得 N N v P F 45

101105.110

105.1?=?== （2分） 根据牛顿第二定律得11f F F ma -= 汽车的加速度为2234411/0.2/10

5105.0105.1s m s m m F F a f

=??-?=-= （2分） （2）当汽车以恒定加速度a=1.0m/s 2 匀加速运动时，汽车的牵引力为F ，

根据牛顿第二定律得 ma F F f =-

此时汽车的牵引力 N N ma F F f 433100.1)105105(?=?+?=+= （1分）

汽车匀加速运动的时间为t ，当0P P =时，匀加速运动过程结束时的速度v t 为

s m s m F P v t /15/10

1105.145

0=??== s s a v t t 150

.115=== （1分） 汽车的位移是 m m at x 5.1121512

12122=??== （1分） 汽车牵引力做功为 J F W 6101.1x ?== （1分）

『思路点拨』要由P Fv =，式中F 是发动机的动力， 不是合力，这一点一定要注意，首先由公式求出发动机的牵引力，然后用牛顿第二定律求出加速度；在第二问中，作匀加速运动，要受到额定功率的限制，当达到额定功率后，就不作匀加速运动，机车改作变加速运动，后作匀速运动（这不是本题要求解的），运用P P =额=F P v 额求出作匀加速运动的最大速度，由根据牛顿第二定律求出的加速度和v at =由此式求出维持匀加速运动的时间；再由位移公式和功的表达式求出本题的最终解。

20. 地面上有一个半径为R 的圆形跑道，高为h 的平台边缘上的P 点在地面上P ′点的正上方，P ′与跑道圆心O 的距离为L （L >R ），如图所示。跑道上停有一辆小车，现从P 点水平抛出小沙袋，使其落入小车中（沙袋所受空气阻力不计）。问：

（1）若小车在跑道上运动，则沙袋被抛出时的初速度在什么范围内？

（2）若小车沿跑道顺时针做匀速圆周运动，当小车恰好经

过A 点时，将沙袋抛出，为使沙袋能在B

处落入小车中，小车的速率v 应满足什么条件？

『知识点』平抛运动规律的应用，圆周运动的周期性，在大纲要求中属于能力知识点—II 级知识点要求。

『『答案』『解析』』（1）沙袋从P 点被抛出后做平抛运动，设它的落地时间为t ，则 2

12h gt = t = (1) （1分） 若小车在跑道上运动，要使沙袋落入小车，最小的抛出速度为 (0min A v v L R ==- (2) （1

分）

若当小车经过C 点时沙袋刚好落入，抛出时的初速度最大，有

0max C x v t L R ==+ (3) （1分）

得 (0max v L R =+ （1分）

所以沙袋被抛出时的初速度范围为

h

g R L v h g R L 2)(2)

(0+≤≤－ （1分） （2）要使沙袋能在B 处落入小车中，小车运动的时间应与沙袋下落和时间相同

124AB R t n v π??=+ ???

（n =0，1，2，3……）(4) （1分）

AB t t ==

得 v n =0，1，2，3……） （2分） 『思路点拨』本题要利用平抛运动规律和在圆形轨道上离P 水平距离的最近点A 和最远点C 确定最小速度和最大速度，由些确定速度范围；在第2问要抓住平抛运动的时间和小车运动时间相等，还要考虑圆周运动的周期性，防止求解中的漏解。