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河北定州中學2019—2018學年度第一學期期末考試
高四年級物理試卷

一、選擇題
1．美國在2019年2月11日宣布“探測到引力波的存在”。天文學家通過觀測雙星軌道參數(shù)的變化來間接驗證引力波的存在，證實了GW150914是兩個黑洞并合的事件。GW150914是一個36倍太陽質(zhì)量的黑洞和一個29倍太陽質(zhì)量的黑洞并合事件。假設這兩個黑洞繞它們連線上的某點做圓周運動，且這兩個黑洞的間距緩慢減小。若該黑洞系統(tǒng)在運動過程中各自質(zhì)量不變且不受其它星系的影響，則關于這兩個黑洞的運動，下列說法正確的是(　　)
A. 這兩個黑洞運行的線速度大小始終相等
B. 這兩個黑洞做圓周運動的向心加速度大小始終相等
C. 36倍太陽質(zhì)量的黑洞和29倍太陽質(zhì)量的黑洞運行的線速度大小之比為36∶29
D. 隨兩個黑洞的間距緩慢減小，這兩個黑洞運行的周期也在減小
2．中央電視臺綜藝節(jié)目《加油向未來》中有一個橄欖球空中擊劍游戲：寶劍從空中B點自由落下，同時橄欖球從A點以速度v0沿AB方向拋出，恰好在空中C點擊中劍尖，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）

A. 橄欖球在空中運動的加速度大于寶劍下落的加速度
B. 橄欖球若以小于v0的速度沿原方向拋出，一定能在C點下方擊中劍尖
C. 橄欖球若以大于v0的速度沿原方向拋出，一定能在C點上方擊中劍尖
D. 橄欖球無論以多大速度沿原方向拋出，都能擊中劍尖
3．在粗糙的水平面上固定?擋板,?質(zhì)量不計的彈簧左端固定在擋板上，一可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的物
塊A放在彈簧的右端,初始時刻彈簧為原長，物塊與彈簧未連接，現(xiàn)瞬間給物塊一向左的初速度，使其
將彈簧壓縮，經(jīng)過一段時間彈簧將物塊彈開，在整個運動過程中彈簧的最大壓縮量為l。已知物塊的
初速度大小為v0、物塊與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為μ。則下列不正確的是

A. 物塊向右運動與彈簧分離前，物塊的動能先增大后減小
B. 彈簧最短時，彈簧具有的彈性勢能為
C. 物塊與彈簧分離前二者組成的系統(tǒng)其機械能一直減小
D. 當物塊離開彈簧滑動到速度為零時，物塊距離出發(fā)點之間的距離為 ;
4．一個正點電荷Q靜止在正方形的一個角上，另一個帶電質(zhì)點射入該區(qū)域時，恰好能經(jīng)過正方形的另外三個角a、b、c，如圖所示，則有

A. a、b、c三點的電勢高低及場強大小的關系是
B. 帶電質(zhì)點由a到b電勢能減小，由b到c電場力做負功，在b點動能最小
C. 帶電質(zhì)點在a、b、c三處的加速度大小之比是1：2：1
D. 若改變帶電質(zhì)點在a處的速度大小和方向，有可能使其經(jīng)過三點a、b、c做勻速圓周運動
5．如圖所示，D是一只理想二極管，電流只能從a流向b，而不能從b流向a．平行板電容器的A、B兩極板間有一電荷，在P點處于靜止狀態(tài)．以E表示兩極板間的電場強度，U表示兩極板間的電壓，Ep表示電荷在P點的電勢能．若保持極板B不動，將極板A稍向上平移，則下列說法中錯誤的是

A. E變小
B. U變大
C. Ep不變
D. 電荷仍保持靜止
6．宇宙中有兩顆相距無限遠的恒星s1、s2，半徑均為R0.下圖分別是兩顆恒星周圍行星的公轉周期T2與公轉半徑r3的圖像，則

A. 恒星s1的質(zhì)量大于恒星s2的質(zhì)量
B. 恒星s1的密度小于恒星s2的密度
C. 恒星s1的第一宇宙速度大于恒星s2的第一宇宙速度
D. 距兩恒星表面高度相同的行星，s1的行星向心加速度較大
7．如圖所示，由傾角為45°的粗糙斜面AB和半徑為0.5 m的3/4光滑圓弧組成的軌道固定在豎直平面內(nèi)，斜面和圓弧之間由小圓弧(長度不計)平滑連接，其中B為最低點，D為最高點，C，A兩點和圓弧圓心O在同一水平線上．一物塊(可視為質(zhì)點)在A點以初速度v0＝5 m/s沿斜面向下沿內(nèi)軌道運動．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，取重力加速度大小g＝10 m/s2，則下列說法正確的是

A. 若μ值滿足一定的條件，則物塊可能從D處開始做自由落體運動
B. 若μ值滿足一定的條件，則物塊可能最終從AD圓弧某處脫離軌道
C. 若μ＝0.2，則物塊最終從CD圓弧某處脫離軌道
D. 若μ＝0.2，則物塊始終不會脫離軌道
8．某山地自行車有六個飛輪和三個鏈輪，鏈輪（與腳踏同軸）和飛輪（與后輪同軸）的齒數(shù)如下表所示，前后輪半徑為30cm，某人腳踩踏板做勻速圓周運動的角速度是4 rad/s，則人騎自行車的最大速度為
名稱鏈輪飛輪
齒數(shù)483528151618212428
A. 7.68m/s B. 3.84m/s
C. 2.4m/s D. 1.2m/s
9．如圖所示,豎直平面內(nèi)有一固定的光滑軌道ABCD，其中傾角為θ=370的斜面AB與半徑為R的圓弧軌道平滑相切于B點，CD為豎直直徑，O為圓心。質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點）從與B點高度差為h的位置A點沿斜面由靜止釋放。重力加速度大小為g，sin37°= 0.6, cos370=0.8，則下列說法正確的是

A. 當h= 2R時,小球過C點時對軌逍的壓カ大小為27mg/5
B. 當h= 2R時,小球會從D點離開圓弧軌道做平?運動
C. 當h= 3R時，小球運動到D點時對軌道的壓力大小為1.4mg
D. 調(diào)整h的值，小球能從D點離開圓弧軌道，并能恰好落在B點.
10．電場強度方向與x軸平行的靜電場，其電勢φ隨x的分布如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子（不計重力），以初速度v0從O點（x=0）沿x軸正方向進入電場。下列敘述正確的是

A. 粒子從O點運動到x3點的過程中，在x3點速度最大
B. 粒子從x1點運動到x3點的過程中，電勢能先減小后增大
C. 要使粒子能運動到x4處，粒子的初速度v0至少為
D. 若，則粒子在運動過程中的最大動能為
11．如圖所示，質(zhì)量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動摩擦力大小為f，用水平的恒定拉力F作用于滑塊．當滑塊運動到木板右端時，木板在地面上移動的距離為s，下列結論中正確的是

A. 其他條件不變的情況下，m越大，s越小
B. 其他條件不變的情況下，M越大，s越小
C. 其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達右端所用時間越短
D. 其他條件不變的情況下，f越大，滑塊到達右端所用時間越長
12．電場強度方向與x軸平行的靜電場，其電勢φ隨x的分布如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子（不計重力），以初速度v0從O點（x=0）沿x軸正方向進入電場。下列敘述正確的是

A. 粒子從O點運動到x3點的過程中，在x3點速度最大
B. 粒子從x1點運動到x3點的過程中，電勢能先減小后增大
C. 要使粒子能運動到x4處，粒子的初速度v0至少為
D. 若，則粒子在運動過程中的最大動能為
13．在地面附近，存在著一有界電場，邊界MN將空間分成上下兩個區(qū)域I、II，在區(qū)域II中有豎直向上的勻強電場，在區(qū)域I中離邊界某一高度由靜止釋放一個質(zhì)量為m的帶電小球A，如圖甲所示，小球運動的v-t圖象如圖乙所示，不計空氣阻力，則（ �。�

A. 小球受到的重力與電場力之比為3：5
B. 在t=5s時，小球經(jīng)過邊界MN
C. 在小球向下運動的整個過程中，克服電場力做功等于重力勢能的變化量
D. 在1s～4s過程中，小球的機械能先增大后減小
14．在如圖所示電路中，閉合電鍵S，當滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時，四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用△I、△U1、△U2和△U3表示．下列比值正確的是

A. △U1>△U2 ,△U2>△U3
B. U1:I不變,△U1:△I不變
C. U2:I變大,△U2:△I變大
D. U3:I變大,△U3:△I不變
15．如圖所示，傾角為θ的斜面固定在水平面上，從斜面頂端以速度水平拋出一小球，經(jīng)過時間恰好落在斜面底端，速度是v，不計空氣阻力。下列說法正確的是

A. 若以速度2 水平拋出小球，則落地時間大于
B. 若以速度2 水平拋出小球，則落地時間等于
C. 若以速度水平拋出小球，則撞擊斜面時速度方向與v成 θ角
D. 若以速度水平拋出小球，則撞擊斜面時速度方向與v同向
16．“嫦娥三號”從距月面高度為100km的環(huán)月圓軌道I上的P點實施變軌，進入近月點為15km的橢圓軌道Ⅱ，由近月點Q落月，如圖所示。關于“嫦娥三號”，下列說法正確的是

A. 沿軌道Ⅱ運行的周期大于沿軌道I運行的周期
B. 沿軌道I運動至P時，需制動減速才能進入軌道Ⅱ
C. 沿軌道Ⅱ運行時，在P點的加速度等于在Q點的加速度大小
D. 在軌道Ⅱ上由P點運行到Q點的過程中，萬有引力對其做正功，它的動能增加，重力勢能減小，機械能不變
17．如圖所示矩形框內(nèi)，存在正交的勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向下，磁感應強度為B，方向垂直于紙面向里。一質(zhì)量為m帶電荷量大小為q的小球從左側M點以某一速度射入該區(qū)域，恰好沿直線從右側的N點（未畫出）穿出。則

A. 小球一定帶正電
B. N點一定與M點在同一水平線上
C. 小球的可能速度之差的大小為
D. 若該帶電小球以大小相同的速度從N點反向進入該區(qū)域，運動過程中動能一定增加
18．如圖所示，水平轉臺上有一個質(zhì)量為m的物塊，用長為L的細繩將物塊連接在轉軸上，細線與豎直轉軸的夾角為θ角，此時繩中張力為零，物塊與轉臺間動摩擦因數(shù)為μ（μ＜tanθ），最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，物塊隨轉臺由靜止開始逐漸加速轉動，則：（）

A. 物塊離開轉臺之前所受摩擦力始終指向轉軸
B. 當轉臺角速度時，物塊將離開轉臺
C. 當轉臺對物塊做的功為時，物塊對轉臺的壓力恰好為零
D. 當轉臺的角速度時，隨著角速度的增加，細線將會對物塊做正功
19．如圖所示，水平光滑長桿上套有小物塊A，細線跨過位于O點的輕質(zhì)光滑定滑輪，一端連接A，另一端懸掛小物塊B，物塊A、B質(zhì)量相等。C為O點正下方桿上的點，滑輪到桿的距離OC=h. 開始時A位于P點，PO與水平方向的夾角為30°。現(xiàn)將A、B靜止釋放。則下列說法正確的是（）

A. 物塊A經(jīng)過C點時的速度大小為
B. 物塊A由P點出發(fā)第一次到達C點過程中，速度先增大后減小
C. 物塊A在桿上長為 h的范圍內(nèi)做往復運動
D. 在物塊A由P點出發(fā)第一次到達C點過程中，物塊B克服細線拉力做的功小于B重力勢能的減少量
20．據(jù)報道，2019年2月18日嫦娥三號著陸器玉兔號成功自主“醒來”，嫦娥一號衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮兼總設計師葉培建院士介紹說，自2013年12月14日月面軟著陸以來，中國嫦娥三號月球探測器創(chuàng)造了全世界在月工作最長記錄。假如月球車在月球表面以初速度豎直上拋出一個小球，經(jīng)時間t后小球回到出發(fā)點，已知月球的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是（）
A. 月球表面的重力加速度為
B. 月球的質(zhì)量為2
C. 月球的第一宇宙速度為
D. 探測器在月球表面附近繞月球做勻速圓周運動的繞行周期為
二、實驗題
21．為了探究合力做功與物體動能變化的關系，某實驗小組設計了如下實驗方案：木板左端固定著一個擋板，一根輕質(zhì)彈簧左端可以拴在擋板上，右端可以拴住一個滑塊，滑塊右端拴著一根細線，細線跨過木板右端的定滑輪，拴著一個重錘，重錘右側有一個遮光片，當彈簧的長度為原長時，遮光片恰好處于光電門A處，光電門A和B分別連接計時器（圖中未畫出）。已知彈性勢能的表達式為Ep＝ k(Δx)2，忽略滑輪摩擦及空氣阻力。實驗步驟如下：

（1）簡述平衡摩擦力的方法：___________________________________________。
（2）在擋板和滑塊間連接好彈簧，保持木板傾角不變，將彈簧分別拉長Δx、2Δx、3Δx、4Δx、…后，從靜止釋放滑塊，分別記下遮光片通過光電門A的時間t1、t2、t3、t4、…。若將前3次實驗中彈簧對小物塊做的功分別記為W1、W2、W3，則W1∶W2∶W3＝________；
（3）若以W為縱坐標、為橫坐標作圖，則得到的圖象近似是________（填“一條直線”或“一條曲線”）。
（4）實驗中， ________（填“必須”或“可以不”）測量遮光片的寬度。________（填“必須”或“可以不”）測量滑塊和重錘的質(zhì)量。
三、解答題
22．如圖所示，在豎直平面內(nèi)，用長為L的絕緣輕繩將質(zhì)量為m、帶電量為+q、的小球懸于O點，整個裝置處在水平向右的勻強電場中。初始時刻小球靜止在P點。細繩與場強方向成角。今用絕緣錘子沿豎直平面、垂直于OP方向打擊一下小球，之后迅速撤離錘子，當小球回到P處時，再次用錘子沿同一方向打擊小球，兩次打擊后小球恰好到達Q點，且小球總沿圓弧運動，打擊的時間極短，小球電荷量不損失。錘子第一次對小球做功為W1，第二次對球做功為W2。

（1）求勻強電場的場強大小E；
（2）若的值達到最大，分別求W1、W2;
（3）的值最大時，求第一、二次小球被打擊后瞬間細繩的拉力大小F1、F2．

參考答案
1．D
2．C
3．B
4．A
5．A
6．B
7．C
8．B
9．AC
10．AD
11．BCD
12．AD
13．AC
14．BD
16．BD
17．BC
18．CD
19．AC
20．BD
21．（1）將木板右側墊起一定高度，是遮光片通過兩光電門的時間相同（2）1:4:9 （3）一條直線可以不可以不
(1) 將木板右側墊起一定高度，滑塊不連彈簧時，讓滑塊由靜止釋放，當重錘上的遮光片通過兩光電門的時間相同時，說明重錘做勻速直線運動，即滑塊做勻速直線運動，即平衡了摩擦力；
(2)由功的定義式：，所以；
(3)根據(jù)能量守恒可知：彈簧彈力所做的功等于滑塊與重錘動能增加之和，（其中滑塊重力勢能的減小等于重錘重力勢能的增加）即，，（其中d為遮光片的寬度），所以得到的圖象近似一條直線；
(4)根據(jù)能量守恒可知：，實驗中只要得到，當彈簧伸長量與
遮光片通過光電門A的時間成反比即可，所以實驗中可以不測量遮光片的寬度，也可以不測量滑塊和重錘的質(zhì)量。
22．（1）（2）（3）
（1）如圖所示，小球在A點（題中P點）合力為零，則有：tanθ= ，
解得：E= ．
（2）第一次擊打后球最多到達“等效”與球心等高B位置，根據(jù)功能關系，有：
W1≤mgL（sinθ+cosθ）+qEL（cosθ-sinθ）
結合tanθ=
在等效最高點C時，根據(jù)牛頓第二定律有：
根據(jù)功能關系有：W1+W2-mg∙2L∙sinθ-qE∙2L∙cosθ= mv02
整理可以得到：
整理可以得到：W1= ，W2= ．

（3）打擊一次后，物體獲得的速度為v1，則有：W1= mv12．
根據(jù)牛頓第二定律得：F1-
打擊二次后，物體獲得的速度為v2，則有：W1+W2= mv22．
根據(jù)牛頓第二定律得：F2-
聯(lián)立整理可以得到：F1= ，F(xiàn)2=
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