高四年级 物理试卷
一、选择题
1．美国在2019年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件。GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞并合事件。假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小。若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是( )
A. 这两个黑洞运行的线速度大小始终相等
B. 这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等
C. 36倍太阳质量的黑洞和29倍太阳质量的黑洞运行的线速度大小之比为36∶29
D. 随两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期也在减小
2．中央电视台综艺节目《加油向未来》中有一个橄榄球空中击剑游戏：宝剑从空中B点自由落下，同时橄榄球从A点以速度v0沿AB方向抛出，恰好在空中C点击中剑尖，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 橄榄球在空中运动的加速度大于宝剑下落的加速度
B. 橄榄球若以小于v0的速度沿原方向抛出，一定能在C点下方击中剑尖
C. 橄榄球若以大于v0的速度沿原方向抛出，一定能在C点上方击中剑尖
D. 橄榄球无论以多大速度沿原方向抛出，都能击中剑尖
3．在粗糙的水平面上固定?挡板,?质量不计的弹簧左端固定在挡板上，一可视为质点的质量为m的物
块A放在弹簧的右端,初始时刻弹簧为原长，物块与弹簧未连接，现瞬间给物块一向左的初速度，使其
将弹簧压缩，经过一段时间弹簧将物块弹开，在整个运动过程中弹簧的最大压缩量为l。已知物块的
初速度大小为v0、物块与水平地面之间的动摩擦因数为μ。则下列不正确的是
A. 物块向右运动与弹簧分离前，物块的动能先增大后减小
B. 弹簧最短时，弹簧具有的弹性势能为
C. 物块与弹簧分离前二者组成的系统其机械能一直减小
D. 当物块离开弹簧滑动到速度为零时，物块距离出发点之间的距离为 ;
4．一个正点电荷Q静止在正方形的一个角上，另一个带电质点射入 该区域时，恰好能经过正方形的另外三个角a、b、c，如图所示，则有
A. a、b、c三点的电势高低及场强大小的关系是
B. 带电质点由a到b电势能减小，由b到c电场力做负功，在b点动能最小
C. 带电质点在a、b、c三处的加速度大小之比是1：2：1
D. 若改变带电质点在a处的速度大小和方向，有可能使其经过三点a、b、c做匀速圆周运动
5．如图所示，D是一只理想二极管，电流只能从a流向b，而不能从b流向a．平行板电容器的A、B两极板间有一电荷，在P点处于静止状态．以E表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ep表示电荷在P点的电势能．若保持极板B不动，将极板A稍向上平移，则下列说法中错误的是
A. E变小
B. U变大
C. Ep不变
D. 电荷仍保持静止
6．宇宙中有两颗相距无限远的恒星s1、s2，半径均为R0.下图分别是两颗恒星周围行星的公转周期T2与公转半径r3的图像，则
A. 恒星s1的质量大于恒星s2的质量
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. 距两恒星表面高度相同的行星，s1的行星向心加速度较大
7．如图所示，由倾角为45°的粗糙斜面AB和半径为0.5 m的3/4光滑圆弧组成的轨道固定在竖直平面内，斜面和圆弧之间由小圆弧(长度不计)平滑连接，其中B为最低点，D为最高点，C，A两点和圆弧圆心O在同一水平线上．一物块(可视为质点)在A点以初速度v0＝5 m/s沿斜面向下沿内轨道运动．物块与斜面间的动摩擦因数为μ，取重力加速度大小g＝10 m/s2，则下列说法正确的是
A. 若μ值满足一定的条件，则物块可能从D处开始做自由落体运动
B. 若μ值满足一定的条件，则物块可能最终从AD圆弧某处脱离轨道
C. 若μ＝0.2，则物块最终从CD圆弧某处脱离轨道
D. 若μ＝0.2，则物块始终不会脱离轨道
8．某山地自行车有六个飞轮和三个链轮，链轮（与脚踏同轴）和飞轮（与后轮同轴）的齿数如下表所示，前后轮半径为30cm，某人脚踩踏板做匀速圆周运动的角速度是4 rad/s，则人骑自行车的最大速度为
名称链轮飞轮
齿数483528151618212428
A. 7.68m/s B. 3.84m/s
C. 2.4m/s D. 1.2m/s
9．如图所示,竖直平面内有一固定的光滑轨道ABCD，其中倾角为θ=370的斜面AB与半径为R的圆弧轨道平滑相切于B点，CD为竖直直径，O为圆心。质量为m的小球（可视为质点）从与B点高度差为h的位置A点沿斜面由静止释放。重力加速度大小为g，sin37°= 0.6, cos370=0.8，则下列说法正确的是
A. 当h= 2R时,小球过C点时对轨逍的压カ大小为27mg/5
B. 当h= 2R时,小球会从D点离开圆弧轨道做平?运动
C. 当h= 3R时，小球运动到D点时对轨道的压力大小为1.4mg
D. 调整h的值，小球能从D点离开圆弧轨道，并能恰好落在B点.
10．电场强度方向与x轴平行的静电场，其电势φ随x的分布如图所示，一质量为m、带电量为＋q的粒子（不计重力），以初速度v0从O点（x=0）沿x轴正方向进入电场。下列叙述正确的是
A. 粒子从O点运动到x3点的过程中，在x3点速度最大
B. 粒子从x1点运动到x3点的过程中，电势能先减小后增大
C. 要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为
D. 若 ，则粒子在运动过程中的最大动能为
11．如图所示，质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为f，用水平的恒定拉力F作用于滑块．当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s，下列结论中正确的是
A. 其他条件不变的情况下，m越大，s越小
B. 其他条件不变的情况下，M越大，s越小
C. 其他条件不变的情况下，F越大，滑块到达右端所用时间越短
D. 其他条件不变的情况下，f越大，滑块到达右端所用时间越长
12．电场强度方向与x轴平行的静电场，其电势φ随x的分布如图所示，一质量为m、带电量为＋q的粒子（不计重力），以初速度v0从O点（x=0）沿x轴正方向进入电场。下列叙述正确的是
A. 粒子从O点运动到x3点的过程中，在x3点速度最大
B. 粒子从x1点运动到x3点的过程中，电势能先减小后增大
C. 要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为
D. 若 ，则粒子在运动过程中的最大动能为
13．在地面附近，存在着一有界电场，边界MN将空间分成上下两个区域I、II，在区域II中有竖直向上的匀强电场，在区域I中离边界某一高度由静止释放一个质量为m的带电小球A，如图甲所示，小球运动的v-t图象如图乙所示，不计空气阻力，则（ ）
A. 小球受到的重力与电场力之比为3：5
B. 在t=5s时，小球经过边界MN
C. 在小球向下运动的整个过程中，克服电场力做功等于重力势能的变化量
D. 在1s～4s过程中，小球的机械能先增大后减小
14．在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用△I、△U1、△U2和△U3表示．下列比值正确的是
A. △U1>△U2 ,△U2>△U3
B. U1:I不变,△U1:△I不变
C. U2:I变大,△U2:△I变大
D. U3:I变大,△U3:△I不变
15．如图所示，倾角为θ的斜面固定在水平面上，从斜面顶端以速度 水平抛出一小球，经过时间 恰好落在斜面底端，速度是v，不计空气阻力。下列说法正确的是
A. 若以速度2 水平抛出小球，则落地时间大于
B. 若以速度2 水平抛出小球，则落地时间等于
C. 若以速度 水平抛出小球，则撞击斜面时速度方向与v成 θ角
D. 若以速度 水平抛出小球，则撞击斜面时速度方向与v同向
16．“嫦娥三号”从距月面高度为100km的环月圆轨道I上的P点实施变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月，如图所示。关于“嫦娥三号”，下列说法正确的是
A. 沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道I运行的周期
B. 沿轨道I运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
C. 沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度等于在Q点的加速度大小
D. 在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做正功，它的动能增加，重力势能减小，机械能不变
17．如图所示矩形框内，存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。一质量为m带电荷量大小为q的小球从左侧M点以某一速度射入该区域，恰好沿直线从右侧的N点（未画出）穿出。则
A. 小球一定带正电
B. N点一定与M点在同一水平线上
C. 小球的可能速度之差的大小为
D. 若该带电小球以大小相同的速度从N点反向进入该区域，运动过程中动能一定增加
18．如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为L的细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为θ角，此时绳中张力为零，物块与转台间动摩擦因数为μ（μ＜tanθ），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始逐渐加速转动，则：（ ）
A. 物块离开转台之前所受摩擦力始终指向转轴
B. 当转台角速度 时，物块将离开转台
C. 当转台对物块做的功为 时，物块对转台的压力恰好为零
D. 当转台的角速度 时，随着角速度的增加，细线将会对物块做正功
19．如图所示，水平光滑长杆上套有小物块A，细线跨过位于O点的轻质光滑定滑轮，一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块A、B质量相等。C为O点正下方杆上的点，滑轮到杆的距离OC=h. 开始时A位于P点，PO与水平方向的夹角为30°。现将A、B静止释放。则下列说法正确的是（ ）
A. 物块A经过C点时的速度大小为
B. 物块A由P点出发第一次到达C点过程中，速度先增大后减小
C. 物块A在杆上长为 h的范围内做往复运动
D. 在物块A由P点出发第一次到达C点过程中，物块B克服细线拉力做的功小于B重力势能的减少量
20．据报道，2019年2月18日嫦娥三号着陆器玉兔号成功自主“醒来”，嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士介绍说，自2013年12月14日月面软着陆以来，中国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作最长记录。假如月球车在月球表面以初速度 竖直上抛出一个小球，经时间t后小球回到出发点，已知月球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 月球表面的重力加速度为
B. 月球的质量为2
C. 月球的第一宇宙速度为
D. 探测器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为
二、实验题
21．为了探究合力做功与物体动能变化的关系，某实验小组设计了如下实验方案：木板左端固定着一个挡板，一根轻质弹簧左端可以拴在挡板上，右端可以拴住一个滑块，滑块右端拴着一根细线，细线跨过木板右端的定滑轮，拴着一个重锤，重锤右侧有一个遮光片，当弹簧的长度为原长时，遮光片恰好处于光电门A处，光电门A和B分别连接计时器（图中未画出）。已知弹性势能的表达式为Ep＝ k(Δx)2，忽略滑轮摩擦及空气阻力。实验步骤如下：
（1）简述平衡摩擦力的方法：___________________________________________。
（2）在挡板和滑块间连接好弹簧，保持木板倾角不变，将弹簧分别拉长Δx、2Δx、3Δx、4Δx、…后，从静止释放滑块，分别记下遮光片通过光电门A的时间t1、t2、t3、t4、…。若将前3次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3，则W1∶W2∶W3＝________；
（3）若以W为纵坐标、 为横坐标作图，则得到的图象近似是________（填“一条直线”或“一条曲线”）。
（4）实验中， ________（填“必须”或“可以不”）测量遮光片的宽度。________（填“必须”或“可以不”）测量滑块和重锤的质量。
三、解答题
22．如图所示，在竖直平面内，用长为L的绝缘轻绳将质量为m、带电量为+q、的小球悬于O点，整个装置处在水平向右的匀强电场中。初始时刻小球静止在P点。细绳与场强方向成角。今用绝缘锤子沿竖直平面、垂直于OP方向打击一下小球，之后迅速撤离锤子，当小球回到P处时，再次用锤子沿同一方向打击小球，两次打击后小球恰好到达Q点，且小球总沿圆弧运动，打击的时间极短，小球电荷量不损失。锤子第一次对小球做功为W1，第二次对球做功为W2。
（1）求匀强电场的场强大小E；
（2）若 的值达到最大，分别求W1、W2;
（3） 的值最大时，求第一、二次小球被打击后瞬间细绳的拉力大小F1、F2．
参考答案
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）将木板右侧垫起一定高度，是遮光片通过两光电门的时间相同 （2）1:4:9 （3）一条直线 可以不 可以不
(1) 将木板右侧垫起一定高度，滑块不连弹簧时，让滑块由静止释放，当重锤上的遮光片通过两光电门的时间相同时，说明重锤做匀速直线运动，即滑块做匀速直线运动，即平衡了摩擦力；
(2)由功的定义式： ，所以 ；
(3)根据能量守恒可知：弹簧弹力所做的功等于滑块与重锤动能增加之和，（其中滑块重力势能的减小等于重锤重力势能的增加）即 ， ，（其中d为遮光片的宽度），所以得到的图象近似一条直线；
(4)根据能量守恒可知： ，实验中只要得到，当弹簧伸长量与
遮光片通过光电门A的时间成反比即可，所以实验中可以不测量遮光片的宽度，也可以不测量滑块和重锤的质量。
22．（1） （2） （3）
（1）如图所示，小球在A点（题中P点）合力为零，则有：tanθ= ，
解得：E= ．
（2）第一次击打后球最多到达“等效”与球心等高B位置，根据功能关系，有：
W1≤mgL（sinθ+cosθ）+qEL（cosθ-sinθ）
结合tanθ=
在等效最高点C时，根据牛顿第二定律有：
根据功能关系有：W1+W2-mg∙2L∙sinθ-qE∙2L∙cosθ= mv02
整理可以得到：
整理可以得到：W1= ，W2= ．
（3）打击一次后，物体获得的速度为v1，则有：W1= mv12．
根据牛顿第二定律得：F1-
打击二次后，物体获得的速度为v2，则有：W1+W2= mv22．
根据牛顿第二定律得：F2-
联立整理可以得到：F1= ，F2=
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