【物理】广东省广州市番禺中学2019-2020学年高一下学期选考期中考试试题（解析版）

【物理】广东省广州市番禺中学2019-2020学年高一下学期选考期中考试试题（解析版）

广东省广州市番禺中学2019-2020学年 高一下学期选考期中考试试题 一、单选题（每题分，共24分）‎ ‎1.如图所示，红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升，若红蜡块从A点匀速上升的同时，使玻璃管水平向右做匀减速直线运动，则红蜡块实际运动的轨迹可能是图中的 A. 直线P B. 曲线Q C. 曲线R D. 无法确定 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当合速度的方向与合力(合加速度)的方向不在同一条直线上，物体将做曲线运动，轨迹的凹向大致指向合力的方向。蜡块的合速度方向斜向右上方，合加速度方向水平向左，不在同一直线上，轨迹的凹向要大致指向加速度的方向，即向左。‎ A. 不可能做直线运动，故A错误；‎ B. 曲线Q。轨迹的凹向指向右或右下，故B错误；‎ C. 曲线R。轨迹的凹向指向左或左上，故C正确； ‎ D. 无法确定。故D错误。‎ ‎2.如图所示，小车m以速度v沿斜面匀速向下运动，并通过绳子带动重物M沿竖直杆上滑。则当滑轮右侧的绳子与竖直方向成θ角时，重物M上滑的速度为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】将物体的速度按图示两个方向分解，如图所示 则有，解得，故D正确，ABC错误。‎ 故选D。‎ ‎3.高二学生张晓乐身高1.7 m，在2019年学校秋季运动会上参加跳高比赛，采用背跃式，身体横着越过2.10 m的横杆，获得了冠军。据此可估算出他起跳时竖直向上的速度至少约为（g取10 m/s2）（　　）‎ A. 9 m/s B. 8 m/s C. 5 m/s D. 3 m/s ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】从起跳到跳过横杆，学生重心提高了，根据速度与位移的关系，起跳时竖直向上的速度至少为，ABD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎4.如图所示，小船以大小为v(船在静水中的速度)、方向与上游河岸成θ的速度从O处过河，经过一段时间，正好到达正对岸的O＇处。现要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸O＇处，在水流速度不变的情况下，可采取的方法是（ ）‎ A. θ角不变且v增大 B. θ角减小且v增大 C. θ角增大且v减小 D. θ角增大且v增大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，航线恰好垂直于河岸，要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸 处，则合速度增大，方向始终垂直河岸。小船在静水中的速度增大，与上游河岸的夹角θ增大，如图所示 故D正确，ABC错误 ‎5.如图，从倾角为θ的斜面顶端，以初速度v0将小球水平抛出，则小球落到斜面时的速度大小为（　　）‎ A. B. ‎ C D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】小球落到斜面上时有，所以竖直方向速度为，所以物体落到斜面上的速度为，故ABD错误，C正确。‎ ‎6.如图所示，一根长木杆AB两端分别固定在水平地面和竖直墙壁AO上，已知杆的B端与水平地面之间的夹角为，A点到地面的距离为10m。从竖直墙壁上距地面8m的C点以水平速度v0射出一颗小石子，要使小石子能在落地前碰到AB杆（重力加速度g取10m/s2，sin=0.8，cos=0.6），则小石子出射的水平速度至少为（　　）‎ A. 2m/s B. 3m/s C. 5m/s D. m/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】平抛的运动轨迹如下所示：‎ ‎ AC之间的距离为：10m-8m=2m，由图可知x=（y+2）tan37°，根据平抛运动规律有：‎ x=v0t，y=gt2，，联立解得v0=m/s，故选D。‎ 二、多选题（每题5分，共30分，漏选得3分，错选0分）‎ ‎7.如图所示是某自行车的部分传动装置，其大齿轮、小齿轮、后轮的半径分别为R1、R2、R3，A、B、C分别是三个轮子边缘上的点。当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动时，下列说法中正确的是（　　）‎ A. A、B两点的角速度大小之比为R2：R1‎ B. A、C两点的周期之比为R2：R1‎ C. B、C两点的向心加速之比为 D. B、C两点的内心加速度大小之比为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．A、B两点分别是大齿轮和小齿轮边缘上的点，因为大齿轮和小齿轮是链条传动，所以这两点的线速度大小相等，即，它们的角速度分别为，‎ 则，故A正确；‎ B．后轮和小齿轮是同轴转动，所以具有相同的角速度和周期，即，大齿轮的周期为，则，故B错误；‎ CD．因为小齿轮和后轮具有相同的角速度，根据向心加速度公式a=Rω2可得B、C两点的向心加速度之比为，故C正确，D错误。‎ 故选AC。‎ ‎8.如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔（小孔光滑）的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动，现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动，而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置，则改变高度后与原来相比较，下面的判断中正确的是（　　）‎ A. 细线所受的拉力变大 B. Q受到桌面的静摩擦力变小 C. 小球P运动的周期变大 D. 小球P运动的线速度变大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力大小为T，细线的长度为L。P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，则有 T=‎ 使小球改到一个更高的水平面上做匀速圆周运动时，θ增大，cosθ减小，所以细线拉力T增大；对Q球，由平衡条件，Q受到桌面的静摩擦力等于细线的拉力大小，则静摩擦力变大，故A正确，B错误； ‎ CD．对P球，由受力分析，可得mgtanθ=mω2Lsinθ=m，解得 ‎，v=，使小球改到一个更高的水平面上做匀速圆周运动时，θ增大，cosθ减小，角速度ω增大。根据T=，知周期变小；θ增大，sinθ增大，tanθ增大，线速度v变大，故C错误，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎9.半径为r=1m的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圆盘边缘上一点，在O点的正上方将一个可视为质点的小球以4m/s的速度水平抛出，半径OA方向恰好与该初速度的方向相同，如图所示，若小球与圆盘只碰一次，且落在A点，则圆盘转动的角速度大小不可能是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】小球平抛运动的时间为，小球平抛运动的时间和圆盘转动的时间相等，则有t=nT=n，解得ω＝，n=1，2，3…．，当n=1时，ω=8πrad/s：当n=2时，ω=16πrad/s，故D正确，ABC错误。‎ 此题选项不可能的选项故选ABC。‎ ‎10.如图所示，观察“神州十号”在圆轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l ‎，该弧长对应的圆心角为θ（弧度），已知引力常量为G，则（　　）‎ A. 神舟十号线速度为 B. 由此可推导出地球的质量为 C. 由此可推出地球的质量为 D. 若地球质量变大，神舟十号轨道不变，则运行周期变短 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据线速度定义可知，故A正确；‎ BC．根据线速度和角速度的关系可知，解得轨道半径为，万有引力提供向心力，解得，故B正确，C错误；‎ D．万有引力提供向心力，解得，可知若地球质量变大，神舟十号轨道不变，则运行周期变短，故D正确。‎ 故选ABD。‎ ‎11.冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7：1，同时绕它们连线上某点做匀速圆周运动，由此可知，冥王星绕O点运动的（　　）‎ A. 轨道半径约为卡戎的 B. 加速度大小约为卡戎的 C. 向心力大小约为卡戎的倍 D. 向心力大小约为卡戎的7倍 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统。所以冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的 A．它们之间的万有引力提供各自的向心力得，质量比约为7：1，所以冥王星绕O点运动的轨道半径约为卡戎的，故A正确；‎ B．它们之间的万有引力大小相等，质量比为7：1，故加速度比为1：7，故B正确；‎ CD．它们之间的万有引力提供各自的向心力，冥王星和卡戎向心力大小相等，故CD错误。‎ 故选AB。‎ ‎12.宇宙飞船以周期T绕地球作圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程(宇航员看不见太阳)，如图所示．已知地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看作平行光，飞船上的宇航员在A点测出对地球的张角为α，则以下判断正确的是(　　)‎ A. 飞船绕地球运动的线速度为 B. 一天内飞船经历“日全食”的次数为 C. 飞船每次“日全食”过程的时间为 ‎ D. 飞船周期为T＝‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A：根据三角形的边角关系可知，飞船的轨道半径，因此飞船绕地球运动的线速度．故A项正确．‎ B：一天时间就是T0，因此飞船一天绕地球的圈数为 ‎，每绕地球一圈，就会经历一次“日全食”，因此一天内飞船经历“日全食”的次数为．故B项正确．‎ C：设飞船经历“日全食”过程时，运动圆弧所对圆心角为θ，由图可得，，则，因此飞船每次“日全食”过程的时间．故C项错误．‎ D：飞船的轨道半径，据可得，飞船的周期．故D项正确．‎ 三、解答题（第13题13分，第14题15分，第15题18分，共46分）‎ ‎13.如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为3mg，B通过最高点C时，对管壁下部和管壁上部的压力都为零，求：‎ ‎(1)小球A在最高点的速度大小；‎ ‎(2)小球B在最高点的速度大小；‎ ‎(3)A、B两球落地点间的距离。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对A球，在最高点时对管壁上部的压力为3mg，即管壁对小球向下的压力为3mg ‎，合力提供向心力有 解得 ‎(2)对B球，在最高点时对管壁下部和管壁上部的压力都为零，故有 解得 ‎(3)两球离开轨道后均做平抛运动，设落地时间为t，则有 得 A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差，对A球 对B球 A、B两球落地点间的距离 联立解得。‎ ‎14.我国预计在2020年左右发射“嫦娥六号”卫星．以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请你解答：‎ ‎（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球中心与地球中心间距离r，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的周期为T；‎ ‎（2）若宇航员随“嫦娥六号”登陆月球后，站在月球表面以初速度 v0水平抛出一个小球，小球飞行一段时间 t 后恰好垂直地撞在倾角为θ=37°的的斜坡上，已知月球半径为R0，月球质量分布均匀，引力常量为G，试求月球的密度？（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设地球的质量为M，月球的轨道半径为r，则根据万有引力提供向心力：‎ 在地球表面有：‎ 由以上两式得．‎ ‎（2）设月球表面的重力加速度为 ，设MN的长度为L，由斜面平抛运动规律得：‎ ‎ ‎ 解得： ．‎ 在月球表面有： ‎ 由以上两式得：‎ ‎ ‎ 解得月球的密度．‎ ‎15.如图所示，装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球与两轻细线连接后分别系于、两点，装置静止时细线水平，细线与竖直方向的夹角．已知小球的质量m=1kg，细线长L=1m，点距点的水平和竖直距离相等．（重力加速度取，，）‎ ‎（1）若装置以一定的角速度匀速转动时，线水平且张力恰为0，求线的拉力大小？‎ ‎（2）若装置匀速转动的角速度，求细线与的拉力分别多大？‎ ‎（3）若装置匀速转动的角速度，求细线与的拉力分别多大？‎ ‎【答案】（1） （2） （3） ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）线AB水平且张力恰为0时，对小球受力分析：‎ 线AC的拉力：‎ T==N=12.5N ‎（2）当细线AB上的张力为0时，小球的重力和细线AC拉力的合力提供小球圆周运动的向心力，有：‎ 解得：‎ 由于，则细线AB上有拉力，设为，AC线上的拉力为 ‎ 竖直方向 根据牛顿第二定律得 解得细线AC的拉力 细线AB的拉力 ‎（3）当AB细线竖直且拉力为零时，B点距C点的水平和竖直距离相等，故此时细线与竖直方向的夹角为，此时的角速度为，‎ 根据牛顿第二定律 解得 由于，当时，细线AB在竖直方向绷直，拉力为，仍然由细线AC上拉力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力．‎ 水平方向 竖直方向 解得细线AC的拉力 ‎，‎ 细线AB的拉力