【物理】新疆沙湾一中2019-2020学年高一下学期期中考试试题 （解析版）

【物理】新疆沙湾一中2019-2020学年高一下学期期中考试试题 （解析版）

新疆沙湾一中2019-2020学年高一下学期期中考试试题 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分.（在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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.发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（　　）‎ A. 开普勒、卡文迪许 B. 牛顿、伽利略 C. 牛顿、卡文迪许 D. 开普勒、伽利略 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】发现万有引力定律的科学家是牛顿，他提出了万有引力定律；首次比较精确地测出引力常量的科学家是卡文迪许，牛顿得到万有引力定律之后并没有测得引力常量，引力常量是由卡文迪许用扭秤实验测得的；故C正确，ABD错误。‎ ‎2.下列说法不正确的是（ ）‎ A. 曲线运动一定是变速运动 B. 曲线运动中物体所受的合外力一定不等于零 C. 物体做曲线运动时，其合外力与速度一定不在同一条直线上 D. 曲线运动中物体受的合外力不可能为恒力 ‎【答案】D ‎【解析】‎ A、曲线运动的条件是合外力与速度不一条直线上，故速度方向时刻变化，所以曲线运动一定是变速运动，曲线运动合力一定不能为零，故ABC正确； D、在恒力作用下，物体可以做曲线运动，如平抛运动，故D错误．‎ ‎3.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一木块随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动，木块受哪些力作用（　　）‎ A. 木块受重力、筒壁的支持力和向心力 B. 筒壁对木块的支持力、静摩擦力和重力 C. 筒壁对木块的静摩擦力、支持力和重力以及向心力作用 D. 筒壁对木块的支持力和静摩擦力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意得，木块的重力与静摩擦力平衡，与角速度无关，筒壁对木块的支持力充当向心力，故木块受筒壁对木块的支持力、静摩擦力和重力，故ACD错误，B正确。‎ ‎4.如图所示，飞船在地面指挥控制中心的控制下，由近地点圆形轨道A，经椭圆轨道B转变到远地点的圆轨道C。轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，以下说法正确的是（　　）‎ A. 卫星在轨道B上由P向Q运动的过程中速率越来越大 B. 卫星在轨道B上经过P点的加速度与在轨道A上经过P点的加速度是相等的 C. 卫星在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经过P点的速率 D. 卫星在轨道B上经过Q点时向心力大于经过P点时向心力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．卫星在轨道B上由P向Q运动的过程中，引力做负功，卫星的动能越来越小即速度越来越小，故A错误；‎ B．卫星在P点时都由万有引力产生加速度，在同一点引力产生的加速度相同，与卫星在哪个轨道无关，即卫星在轨道B上经过P点的加速度与在轨道A上经过P点的加速度是相等的，故B正确；‎ C．卫星在轨道A和C上分别做圆周运动，根据，可知卫星在轨道C的速率小于卫星在轨道A的速率，故C错误；‎ D．根据万有引力公式，可知卫星在Q点时的引力小于经过P点时受到的引力，即卫星在轨道B上经过Q点时向心力小于经过P点时向心力，故D错误。‎ ‎5.地球质量大约是月球质量的81倍，一飞行器位于地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，飞行器距月球球心的距离与飞行器距地球球心的距离之比为（　　）‎ A. 1:9 B. 9:‎1 ‎C. 1:10 D. 10:1‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设月球质量为m，则地球质量为‎81m，飞行器的质量为M，飞行器到月球中心的距离为r1，到地球中心的距离为r2，则；即飞行器距月球球心的距离与飞行器距地球球心的距离之比为，故BCD错误，A正确。‎ ‎6.2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行．与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的(　　)‎ A. 向心力变大 B. 周期变大 C. 速率变大 D. 向心加速度变大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】天宫二号绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，得：‎ 可得：，，，天宫二号的轨道是固定的，即半径是一定的，可知对接后组合体运行周期、速率和向心加速度均不变，只有向心力变大． A．向心力变大，与结论相符，选项A正确； ‎ B．周期变大，与结论不相符，选项B错误；‎ C．速率变大 ，与结论不相符，选项C错误；‎ D．向心加速度变大，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎7.如图所示，一个质量为m的小球用一根长为l的细绳吊在天花板上，给小球一水平初速度，使它做匀速圆周运动，小球运动所在的平面是水平的．已知细绳与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g．下列说法正确的是 A. 细绳对小球的拉力大小为mgtanθ B. 细绳对小球的拉力大小为mg/cosθ C. 小球做圆周运动线速度大小为 D. 小球做圆周运动的线速度大小为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 球受重力和拉力两个力作用，受力如图所示：‎ 靠两个力的合力提供向心力，根据平行四边形定则知，细绳对小球的拉力，故A错误，B正确；根据牛顿第二定律得：，解得：，故C正确，D错误．所以BC正确，AD错误．‎ ‎8.如图所示，当小车A以恒定的速度v向左运动时，则对于B物体来说，下列说法正确的是(　　)‎ A 匀加速上升 B. 匀速上升 C. B物体受到拉力大于B物体受到的重力 D. B物体受到的拉力等于B物体受到的重力 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．绳子与水平方向的夹角为θ，如图所示：‎ 根据平行四边形定则有，沿绳子方向的速度v′=vcosθ，沿绳子方向的速度等于B物体的速度，在运动的过程中，θ角减小，则v′增加，所以物体加速上升（并不是匀加速），故AB错误；‎ CD．物体的加速度方向向上，根据牛顿第二定律，知绳子的拉力大于B物体的重力，故C正确，D错误。‎ ‎9. 如图，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向．图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的，不计空气阻力，则 A. a的飞行时间比b的长 B. b和c的飞行时间相同 C. a水平速度比b的小 D. b的初速度比c的大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．b、c的高度相同，大于a的高度，根据h=gt2，得，知b、c的运动时间相同，a的飞行时间小于b的时间．故A错误,B正确；‎ C．因为a的飞行时间短，但是水平位移大，根据x=v0t知，a的水平速度大于b的水平速度．故C错误；‎ D．b、c的运动时间相同，b的水平位移大于c的水平位移，则b的初速度大于c的初速度．故D正确．‎ ‎10.如图所示，用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 小球在圆周最高点时所受的合力一定竖直向下 B. 小球在最高点时绳子的拉力不可能为零 C. 若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为 D. 小球过最低点时处于失重状态 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球在圆周最高点时受重力及绳可能产生的拉力（也可能没拉力），则小球在最高点时所受的合力竖直向下，故A正确；‎ BC．小球在圆周最高点时所受的向心力为重力和拉力的合力，即，当时，即小球在最高点时绳子的拉力可以为零，故B错误，C正确；‎ D．当小球过最低点时，加速度的方向竖直向上，处于超重状态，故D错误。‎ 故选AC。‎ ‎11.如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等，且小于c的质量，则（　　）‎ A. b所需向心力最小 B. b、c的周期相同且大于a的周期 C. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 D. b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．因卫星运动的向心力是由它们所受的万有引力提供，由知，b所受的引力最小，故A正确；‎ B．由，得，即r越大，T越大，所以b、c的周期相等且大于a的周期，B正确；‎ C．由，得，即，所以b、c的向心加速度大小相等且小于a的向心加速度，C错误；‎ D．由得，即，所以b、c的线速度大小相等且小于a的线速度，D正确。‎ 故选ABD。‎ ‎12.设同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列正确的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．根据万有引力提供向心力，则有：‎ 解得：，则同步卫星，近地卫星联立得，A错误，D正确；‎ BC．同步卫星与在赤道上的物体有相同的周期和角速度，则同步卫星的向心加速度为：‎ 赤道上物体的加速度为：联立得，B正确，C错误 故选BD。‎ 二、实验题：本题共2小题，共13分.‎ ‎13.在“研究平抛运动”实验中：‎ ‎(1)如图是横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球的斜槽末端点时的________。‎ A．球心 B．球的上端 C．球的下端 ‎(2)在做“研究平抛运动”实验时，下列说法正确的是________。‎ A．安装有斜槽的木板时，一定要注意检查斜槽末端切线是否水平 B．安装有斜槽的木板时，只要注意小球不与木板发生摩擦即可 C．每次实验都要把小球从同一位置由静止释放 ‎(3)如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为‎5cm，如果g取‎10m/s2，那么：‎ ‎①照相机的闪光频率是________Hz；‎ ‎②小球运动中水平分速度的大小是________m/s。‎ ‎【答案】 (1). B (2). AC (3). 10 1.5‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)题中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点，因此坐标原点也应选为小球的最高点即球的上端，故AC错误，B正确。故选B。‎ ‎(2)A．安装有斜槽的木板时，一定要确定斜槽末端切线保持水平，保证小球做平抛运动，故A正确；‎ BC．为了保证小球的初速度大小相同，每次实验都要把小球从斜槽的同一位置由静止释放，小球与板间是否有摩擦对初速的相同无影响，故B错误，C正确。‎ 故选AC。‎ ‎(3)竖直方向上有，根据图像可知，由此变形可得，‎ 闪光频率，代入数据解得，水平方向匀速运动，因此有，‎ 依图得，代入数据解得 ‎14.航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以在这种环境中已经无法用天平称量物体的质量.假设某同学在这种环境中设计了如图所示的装置(图中O为光滑小孔)来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动.设航天器中具有基本测量工具.‎ ‎(1)实验时需要测量的物理量是__________________.‎ ‎(2)待测物体质量的表达式为m＝________________.‎ ‎【答案】 (1)弹簧测力计示数F、圆周运动的半径R、圆周运动的周期T　； ‎ ‎(2) ；‎ ‎【解析】‎ 物体在桌面上做匀速圆周运动，物体与桌面间的摩擦力忽略不计，由弹簧秤的拉力提供物体的向心力．根据牛顿第二定律得,解得 所以实验时需要测量的物理量是弹簧秤示数F、圆周运动的半径R和周期T．‎ 三、计算题：本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.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.‎ ‎15.假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周期为T，已知万有引力常量为G，求：‎ ‎(1)该天体的质量是多少？‎ ‎(2)该天体表面的重力加速度是多少？‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有 解得 ‎(2)在天体表面，重力等于万有引力，故 联立解得 ‎16.质量m=‎2kg的物体在光滑水平面上运动，其分速度vx和vy随时间变化的图线如图(a)、(b)所示，求：‎ ‎(1)物体所受的合力的大小；‎ ‎(2)t=8s时物体的速度大小；‎ ‎(3)t=4s内物体的位移大小。‎ ‎【答案】(1)1N；(2)‎5m/s；(3)‎‎12.6m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物体在x方向有 ax=0‎ y方向有 根据牛顿第二定律 ‎(2)由题图知t=8s时，有 vx=‎3m/s vy=‎4m/s 物体的合速度为 ‎(3)根据题意，t=4s内，有 x=vxt=‎‎12m 物体的位移 ‎17.在用高级沥青铺设的高速公路上，对汽车的设计限速是‎30m/s．汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0．6倍．（g=‎10m/s2）‎ ‎（1）如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？‎ ‎（2）如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥，要使汽车能够安全通过（不起飞）圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径至少是多少？‎ ‎（3）如果弯道的路面设计为倾斜（外高内低），弯道半径为‎120m，要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则弯道路面的倾斜角度是多少？‎ ‎【答案】（1）；‎ ‎（2）；‎ ‎（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：（1）汽车在水平路面上拐弯，或视为汽车做匀速圆周运动，其向心力是车与路面间的最大静摩擦力，有由速度，得弯道半径；‎ ‎（2）汽车过拱桥，看作在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时，有 为了保证安全，车对路面的压力N必须大于零．有则．‎ ‎（3）设弯道倾斜角度为，汽车通过此弯道时向心力由重力及支持力的合力提供，有 解得 故弯道路面的倾斜角度 ‎18.如图所示，轨道ABCD的AB段为一半径R＝‎0.2 m的光滑1/4圆形轨道，BC段为高为h＝‎5 m的竖直轨道，CD段为水平轨道．一质量为‎0.2 kg的小球从A点由静止开始下滑，到达B点时速度的大小为‎2 m/s，离开B点做平抛运动(g＝‎10 m/s2)，求：‎ ‎(1)小球离开B点后，在CD轨道上的落地点到C点的水平距离；‎ ‎(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力大小；‎ ‎(3)如果在BCD轨道上放置一个倾角θ＝45°的斜面(如图中虚线所示)，那么小球离开B点后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置距离B点有多远．如果不能，请说明理由．‎ ‎【答案】(1)‎2 m　(2)6 N　(3)能落到斜面上，第一次落在斜面上的位置距离B点‎1.13 m ‎【解析】‎ ‎①.小球离开B点后做平抛运动，‎ 解得：‎ 所以小球在CD轨道上的落地点到C的水平距离为‎2m ‎②.在圆弧轨道的最低点B，设轨道对其支持力为N 由牛二定律可知：‎ 代入数据，解得 故球到达B点时对圆形轨道的压力为3N ‎③．由①可知，小球必然能落到斜面上 根据斜面的特点可知，小球平抛运动落到斜面的过程中，其下落竖直位移和水平位移相等 ‎，解得：‎ 则它第一次落在斜面上的位置距B点的距离为．‎