【物理】山西省忻州市静乐县第一中学2020-2021学年高二上学期第二次月考试卷（解析版）

【物理】山西省忻州市静乐县第一中学2020-2021学年高二上学期第二次月考试卷（解析版）

忻州市静乐县第一中学2020-2021学年高二上学期 第二次月考物理试题 一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48.0分，1-8题为单选题，9-12为多选题，全部选对得4分，漏选得2分，错选得0分）‎ 1. 物体做曲线运动时，下列说法正确的是 A. 速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化 B. 做曲线运动的物体合力一定是变力 C. 由于曲线运动的速度一定发生变化，所以加速度一定也不断变化着 D. 匀速圆周运动的速度大小不变，所以它不具有加速度 2. 下列说法中正确的是 A. 伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量 B. 根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C. 在由开普勒第三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体无关的常量 D. 两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力 3. 如图所示，小车A用轻绳绕过不计摩擦的定滑轮与物体B相连。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. 匀速上升 B. 减速上升 C. 物体B受到的拉力小于B物体受到的重力 D. 物体B受到的拉力大于B物体受到的重力 4. 如图所示，在坡度一定的斜面顶点以大小相同的初速度v同时水平向左与水平向右抛出两个小球A和B，两侧斜坡的倾角分别为和，小球均落在坡面上，若不计空气阻力，则A和B两小球的运动时间之比为 A. B. C. 1：3 D. 3：1‎ 1. 如图所示，a、b是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是R和为地球半径。下列说法正确的是 A. a、b的角速度之比是 B. a、b的向心加速度大小之比是9：8 C. a、b的线速度大小之比是 D. a、b的周期之比是 2. 一条河宽100m，船在静水中的速度为，水流速度是，则 A. 该船能垂直河岸横渡到对岸 B. 当船头垂直河岸横渡时，过河所用的时间为20s C. 当船头垂直河岸横渡时，船的位移是100m D. 该船渡到对岸时，船的位移最小是125m 3. ‎1844年，德国天文学家贝塞尔根据天狼星的移动路径出现的波浪图形，推断天狼星是双星系统中的一颗星，因为该星在附近空间中沿一条呈波形的轨迹运动。天狼星及其伴星都在各自轨道上互相绕转，绕转的周期是年，平均距离约为日地距离的20倍。如果由天文观察测得某双星系统A、B做匀速圆周运动，已知运动周期为T，两星体之间的距离为r，绕行中心为O，引力常量为则 A. 可求出双星系统的平均密度 B. 可求出双星系统中任一星体的质量 C. 可求出双星系统的总质量 D. 双星系统中质量大的星体离绕行中心O远 1. 如图所示，AB为四分之一圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为，它由轨道顶端A从静止开始下滑，恰好运动到C处停止，不计空气阻力，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为 ‎ A. B. C. mgR D. ‎ 2. 有一物体在离水平地面高h处以大小为的初速度水平抛出，落地时速度大小为v，竖直分速度大小为，水平射程为l，不计空气阻力，则物体在空中飞行的时间为 A. B. C. D. ‎ 3. 如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为略小于管道半径，则下列说法正确的是 A. 小球通过最高点时的最小速度 B. 小球通过最高点时的最小速度 C. 小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力 D. 小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 4. 中国预计2020年全面建成“北斗三号”全球卫星导航系统，若已知“北斗三号”导航系统中的一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，速度为v，引力常量为G，则 A. 地球的质量为 B. 人造卫星的质量为 C. 人造卫星运动的轨道半径为 D. 人造卫星运动的加速度为 1. 如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角，此时绳伸直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，角速度为，重力加速度为g，则 A. 当时，细绳的拉力为0 B. 当时，物块与转台间的摩擦力为0 C. 当时，细绳的拉力大小为 D. 当时，细绳的拉力大小为 二、实验题（(本大题共2小题，每空2分，共16.0分)）‎ 2. 某同学做“研究小球做平抛运动”实验。‎ 安装实验装置的过程中，斜槽末端切线必须是水平的，这样做的目的是________。‎ A.保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小 B.保证小球飞出时，初速度水平 C.保证小球在空中运动的时间每次都相等 D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线 在做“研究小球做平抛运动”的实验中，引起实验误差的原因可能是________。‎ 安装斜槽时，斜槽末端切线不水平 确定y轴时，没有用重垂线 斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦 空气阻力对小球运动有较大影响 A. B. C. D.‎ 该同学采用频闪照相机拍摄到如图所示的小球做平抛运动的照片，图中背景小方格的边长为 cm，A、B、C是拍摄下的小球的位置，取 ，那么： ‎ A.照相机拍摄时每________s曝光一次；‎ B.小球做平抛运动的初速度的大小为________。‎ 1. 如图所示为“探究恒力做功与动能变化关系”的实验装置，小车前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定两个完全相同、宽度为很小的遮光条A、B，A、B两遮光条之间的距离为L，小车、传感器及遮光条的总质量为M，小车放在安装有定滑轮和光电门的长木板D上，光电门可记录遮光条A、B通过它时的挡光时间，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，长木板放在水平桌面上，细线与长木板平行。 实验前______平衡小车与长木板间的摩擦力（填“需要”或“不需要”）； 实验过程中______满足M远大于填“需要”或“不需要”）； 实验主要步骤如下： ‎ 按图中正确安装器材； 由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F及遮光条A、B经过光电门的挡光时间和，则当B遮光条经过光电门时小车的速度为______，要验证动能定理的表达式为______（用字母M、F、L、d、、表示）。‎ 三、计算题（本大题共4小题，共36.0分）‎ 1. ‎（6分）某种型号的轿车，其部分配置参数如下表所示．若该轿车行驶过程中所受摩擦阻力大小始终不变． ‎ 净重 ‎1340‎ 水平直线路面最高车速 ‎180‎ 额定功率 ‎90‎ 求：若轿车在水平直线路面上以最高车速匀速行驶时，发动机功率是额定功率，此时牵引力多大？ 在某次官方测试中，一位质量的驾驶员驾驶该轿车，在上述水平直线路面上以额定功率将车速由零提高到，用时11s，则该车在此加速过程中行驶的距离为多少？ ‎ 1. ‎（9分）如图所示为马戏团的猴子表演杂技示意图。平台上质量为5kg的猴子（可视为质点）从平台边缘A点抓住长水平绳的末端，由静止开始绕绳的另一个固定端O点做圆周运动，运动至O点正下方B点时松开绳子，之后做平抛运动。在B点右侧平地上固定一个倾角为的斜面滑梯CD，猴子做平抛运动至斜面的最高点C时的速度方向恰好沿斜面方向。已知，，不计空气阻力，猴子刚运动到B点时的速度大小为，求：取 ‎ 猴子刚运动到B点且绳子还未脱手时，其对绳子的拉力。‎ 猴子从B点运动到C点的时间以及两点间的水平距离。 ‎ ‎ ‎ 2. ‎（9分）“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道。随后，“嫦娥一号”经过变轨和制动成功进入环月轨道。如图所示，阴影部分表示月球，设想卫星在圆形轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，在圆轨道Ⅰ上飞行n圈所用时间为t，到达A点时经过短暂的点火变速，进入椭圆轨道Ⅱ，在到达轨道Ⅱ近月B点时再次点火变速，进入近月圆形轨道Ⅲ（轨道半径近似为月球半径），而后卫星在轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动，在圆轨道Ⅲ上飞行n圈所用时间为，不考虑其他星体对卫星的影响。 求月球的平均密度。 求卫星从轨道Ⅱ上远月点A运动至近月点B所用的时间。 如果在 Ⅰ、Ⅲ轨道上有两颗卫星，它们绕月球飞行方向相同，某时刻两卫星相距最近（两卫星在月球球心的同侧，且两卫星与月球球心在同一直线上），则至少经过多长时间，它们又会相距最近？ ‎ 1. ‎（12分）如图所示，光滑水平面AB与竖直面内粗糙半圆形轨道在B点平滑相接，半圆形轨道半径为R，一质量为m的物块（可视为质点）将弹簧压缩至A点后由静止释放，获得向右速度后脱离弹簧，经过B点进入半圆形轨道后瞬间对的轨道的压力大小为其重力的8倍，之后沿圆形轨道运动，且恰好到达C点。取重力加速度大小为g，求： ‎ 释放物块时弹簧的弹性势能；‎ 物块从B点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功；‎ 物块离开C点后落到水平面时，重力的瞬时功率大小。‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.【答案】A ‎【解析】解：A、曲线运动的特征是速度方向时刻改变，但速度大小可以不变，例如匀速匀速圆周运动．故A正确． B、恒力作用下物体可以做曲线运动，例如平抛运动，只受重力，加速度不变，故BC错误． D、物体做曲线运动时，合外力不为零，加速度一定不为零，故D错误．故选：A 2.【答案】D ‎【解析】解：A、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测得了引力常量，故A错误； B、万有引力定律适用于两质点间引力计算，当r趋近于零时，物体不能看成质点，万有引力定律不再成立，所以不能得到“万有引力趋近于无穷大”的结论，故B错误；C、在由开普勒第三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体质量有关的常量，故C错误； D、两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力，故D正确。 故选：D。 3.【答案】D ‎【解析】解：将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解， 设绳子与水平方向的夹角为根据平行四边形定则有：，而沿绳子方向的分速度等于B物体的速度，在小车向左运动的过程中，减小，则增大，所以物体B加速上升，但不是匀加速，物体B的加速度方向向上，根据牛顿第二定律，知B物体受到的拉力大于B物体受到的重力，故ABC错误，D正确。故选：D。 4.【答案】C ‎【解析】根据得，平抛运动的时间 则，故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎5.【答案】A ‎【解析】解：由题已知，两颗卫星离地球质心距离，； A、卫星受到的万有引力提供向心力，即，化简得，故：故A正确； B、卫星受到的万有引力，即，故：：4，故B错误； C、卫星受到的万有引力提供向心力，即，化简得，故：：故C错误； D、卫星受到的万有引力提供向心力，即，化简得，故：：9，故D错误；故选：A。 6.【答案】D ‎【解析】解：设船在静水中的航速为，水流的速度 ‎ A、由题，船在静水中的航速小于水流的速度，根据平行四边形定则可知，船的合速度方向不可能垂直于河岸，则船不能到达正对岸，故A错误； B、将小船的速度分解为垂直河岸和沿河岸方向，在垂直于河岸的方向上，河宽一定，当在该方向上的速度最大时，渡河时间最短，所以当船头方向垂直河岸，在该方向上的速度等于静水航速，时间最短，为：，故B错误； ‎ C、由B选项可知，水流方向位移为：，则船的位移是，故C错误； D、船实际是按合速度方向运动，由于、的大小一定，根据作图法，由三角形定则分析可知，当船相对于水的速度与合速度垂直时，合速度与河岸的夹角最大，船登陆的地点离船出发点的最小距离。设船登陆的地点离船出发点的最小距离为s。根据几何知识得：代入解得：，故D正确；故选：D。 7.【答案】C ‎【解析】解：AC、根据，联立解得，因为双星的体积未知，无法求出双星系统的平均密度，故A错误，C正确； BD、根据可得可知，质量大的星体离O点较近，但和的大小不知道，无法求解双星系统中任一星体的质量，故BD错误。故选：C。 8.【答案】D ‎【解析】BC段物体所受的摩擦力为：，位移为R，故BC段摩擦力对物体做功：，对全程由动能定理可知，，解得物体在AB段摩擦力所做的功：，故AB段克服摩擦力做功为：，故ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎9.【答案】AC ‎【解析】解：水平方向上匀速运动，故，所以运动时间，故A正确； 竖直方向上做自由落体运动，故 所以时间为，故B错误， 又因为 所以运动时间为，故C正确； ‎ D.因为，所以，故D错误；故选：AC。 根据水平方向匀速运动求解时间；根据竖直方向求解时间； 10.【答案】BC ‎【解析】解：A、B、由于管子能支撑小球，所以小球能够通过最高点时的最小速度为；故A错误，B正确。 C、小球在水平线ab以下的管道中运动时，受到的合外力向上，则主要应是外侧管壁提供作用力，故内侧管壁对小球一定无作用力；故C正确； D、小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球不一定有作用力。如速度较小时，重力与下管壁的合力充当向心力，故D错误。故选：BC。 11.【答案】AC ‎【解析】解：AC、设人造卫星运动的轨道半径为r，人造卫星运动一圈有：，解得：； 根据万有引力提供向心力可得：，解得地球的质量为：，故AC正确； B、人造卫星绕地球的运动与其自身质量无关，卫星的质量由已知条件无法求出，故B错误； D、根据向心加速度的计算公式可得：，故D错误。故选：AC。 12.【答案】AC ‎【解析】解：A、当转台的角速度比较小时，物块只受重力、支持力和摩擦力，当细绳恰好要产生拉力时：， 解得：，由于，所以当时，细线中张力为零。故A正确； B、随速度的增大，细绳上的拉力增大，当物块恰好要离开转台时，物块受到重力和细绳的拉力的作用，则：‎ ‎ 解得：，由于，所以当时，物块与转台间的摩擦|力不为零。故B错误； D、当时，小球已经离开转台，细绳的拉力与重力的合力提供向心力，则： 解得：，故故C正确。 D、由于，由牛顿第二定律：，因为压力小于mg，所以，解得：故D错误；故选：AC。 13.【答案】； ； ；。‎ ‎【解析】斜槽末端切线必须是水平的，这样做的目的是保证小球飞出时初速度水平，故B正确，ACD错误。故选B。 当斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后并非做平抛运动，但在实验中，仍按平抛运动分析处理数据，会造成较大误差，故斜槽末端切线不水平会造成误差； 确定Oy轴时，没有用重锤线，就不能调节斜槽末端切线水平，和类似，所以会引起实验误差； 只要让它从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即使球与槽之间存在摩擦力，仍能保证球做平抛运动的初速度相同，因此，斜槽轨道不必要光滑，所以不会引起实验误差； 空气阻力对小球运动有较大影响时，物体做的就不是平抛运动了，平抛的规律就不能用了，所以会引起实验误差； 综上所述会引起实验误差的有，故ACD错误，B正确。故选B。 在竖直方向上，根据得，则小球初速度为 ‎。故答案为：；；，。 14.【答案】需要  不需要   ‎ ‎【解析】解：力传感器的示数为小车受到的合力，对小车受力分析可知受到重力支持力，拉力和摩擦力，要使拉力为小车的合力，必须平衡摩擦力； 由于测量小车的合力是通过传感器测量的，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量m远小于小车。 通过A、B光电门的速度分别为：，， 验证动能定理的表达式为：。 故答案为：需要；不需要；，。 要使拉力为小车的合力，必须平衡摩擦力； 该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。 光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式。 15.【答案】解：已知最高车速，设牵引力为F，则： 解得 设轿车行驶过程中所受摩擦阻力大小为f，轿车净质量为M，驾驶员质量为m，在水平直线路面上以额定功率将车速由零提高到，用时，在此加速过程中行驶的距离为x，则：  解得 ‎【解析】解决本题的关键知道轿车以恒定功率启动，是一个变加速运动过程，不能通过动力学知识求解位移，只能抓住功率不变，结合动能定理进行求解。 当牵引力等于阻力时，速度达到最大；根据动能定理求得通过的位移。 16.【答案】解：设在B点时猴子所受的拉力为F 由牛顿第二定律得：    联立计算得出 由牛顿第三定律得，猴子拉绳的力等于绳拉猴子的力，即大小为150N，方向竖直向下 据题得，猴子到达C点时竖直分速度  平抛时间  BC间的水平距离 ‎【解析】对B点，根据牛顿第二定律及向心力公式求出拉力，再由牛顿第三定律得到猴子拉绳的力；‎ 猴子从B点运动到C点做平抛运动，根据平抛运动的规律解答。‎ ‎17.【答案】解：设月球的质量为M，半径为R，“嫦娥一号”的质量为m， 卫星在圆轨道Ⅲ上的运动周期为： 由万有引力提供向心力有： 又根据： 联立解得： 设卫星在轨道Ⅰ上的运动周期为，在轨道Ⅰ上，由万有引力提供向心力有： 又 联立解得： 设卫星在轨道Ⅱ上的运动周期为，而轨道Ⅱ的半长轴为：‎ ‎ 根据开普勒第三定律得： 联立解得： 所以卫星从A到B的飞行时间为： 设卫星在轨道Ⅰ上的角速度为、在轨道Ⅲ上的角速度为，有： 设卫星再经过时间相距最近，有： 解得： 答：月球的平均密度为； 卫星从轨道Ⅱ上远月点A运动至近月点B所用的时间为； 则至少经过，它们又会相距最近。‎ ‎【解析】根据万有引力提供圆周运动向心力求得中心天体质量，再根据密度公式求得密度； 根据开普勒行星定律由半长轴的关系求得周期，从远月点飞到近月点所用时间为椭圆轨道的周期； 相距最近时，两飞船中运得快的比运动得慢的多绕月飞行一周，根据角速度关系求解所用时间即可。 本题主要考查万有引力定律的应用及开普勒定律的应用，同时根据万有引力提供向心力列式计算。 18.【答案】解：由牛顿第三定律可知地面支持力，物体在B点时： 解得： 由功能关系可知弹性势能等于最终弹力做的功，等于物体在B点的动能；即 ‎； 物体在C点时 则 物体从B到C的过程中，由动能定理有：， 解得物体克服摩擦力做功； 物体从C点飞出后做平抛运动，竖直方向有： 所以重力的功率为；‎ ‎【解析】在应用动能定理列方程时注意分析合外力做的功，知道瞬时功率的求解方法。 结合牛顿第二定律及功能关系求出弹簧的弹性势能； 根据C点的受力求出C点的速度，B到C根据动能定理求克服摩擦力做的功； 从C点出来做平抛运动，求出落到水平面时竖直方向的速度，再根据瞬时公式求解。‎