【物理】甘肃省张掖市临泽县第一中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题 （解析版）

【物理】甘肃省张掖市临泽县第一中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题 （解析版）

甘肃省张掖市临泽县第一中学 2019-2020 学年 高一下学期期中考试 第Ⅰ卷 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.物理学发展历程中，在前人研究基础上经过多年的尝试性计算，首先发表行星运动的三个 定律的科学家是 A. 哥白尼 B. 第谷 C. 伽利略 D. 开普勒 【答案】D 【解析】 开普勒首先发表了开普勒行星运动三定律，故 D 正确． 2.做匀速圆周运动的物体,下列物理量中变化的是 A. 速度 B. 速率 C. 周期 D. 转速 【答案】A 【解析】 【详解】做匀速圆周运动过程中，速度大小恒定，即速率恒定，速度方向时刻变化，故 A 符合题意，B 不符合题意；转动过程中周期和转速都是恒定的，故 CD 不符合题意． 故选 A。 3.太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的 4 倍，则 该行星绕太阳公转的周期是( ) A. 10 年 B. 2 年 C. 4 年 D. 8 年 【答案】D 【解析】 【详解】设地球半径为 R，则行星的半径为 4R，根据开普勒第三定律得： 3 3 2 2 (4 )R R T T  行 解得： 34 8T T T 行 地球的公转周期为 1 年，则说明该行星的公转周期为 8 年． A.10 年与计算结果不符，故 A 不符合题意． B.2 年与计算结果不符，故 B 不符合题意． C.4 年与计算结果不符，故 C 不符合题意． D.8 年与计算结果相符，故 D 符合题意． 4.某同学利用体重计研究超重与失重现象。在一次实验中，她先蹲在体重计上，如图所示， 在她由稳定的蹲姿变化到稳定站姿的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 该同学处于超重状态 B. 该同学处于失重状态 C. 体重计示数先减小后增大 D. 体重计示数先增大后减小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．该同学由稳定的蹲姿变化到稳定站姿的过程中，在竖直方向上，先做加速度 竖直向上的加速运动，后加速度竖直向下的减速运动。所以，先超重，后失重；故 A、B 错 误； CD．设体重计对人的支持力为 F，人运动的加速度为 a，则由牛顿第二定律有，稳定时： F mg ，人加速向上运动时：F mg ma  ，故 F mg ma mg   ，同理，人减速上升 时： mg F ma  ， F mg ma mg   ，故体重计示数先增大，后减小，所以，C 错， D 对； 故选 D。 5.如图所示，物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向上的速度 vy（取向下为正）随时间变 化的图象是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】平抛运动在竖直方向上是自由落体运，竖直方向的速度为 y gtv ，所以速度与时 间成正比，故 A 正确． 6.如图，篮球沿优美的弧线穿过篮筐，图中能正确表示篮球在相应点速度方向的是（ ） A. 1v B. 2v C. 3v D. 4v 【答案】C 【解析】 【详解】依据曲线运动特征可知，物体做曲线运动时，任意时刻的速度方向是曲线上该点的 切线方向上，所以图中能正确表示篮球在相应点速度方向的只有 3v ，故 C 正确． 7.水平匀速飞行的飞机上，每隔相等的时间落下一个小球，若不计空气阻力，则每一个小球 在空中运动的轨迹及这些小球在空中的连线将分别是（ ） A. 抛物线、倾斜直线 B. 竖直直线、倾斜直线 C. 抛物线、竖直直线 D. 竖直直线、折线 【答案】C 【解析】 【详解】小球离开飞机后将做平抛运动，所以小球在空中的运动轨迹是抛物线； 小球在水平方向做匀速直线运动，速度大小与飞机速度相同，所以在空中各个小球应在同一 条竖直线上，所以 C 正确 ABD 错误． 故选 C． 8.如图所示，小球以 10m/s 的初速度水平抛出，不计空气阻力，0.8s 时到达 P 点，取 210 /g m s ，则 A. 0.8s 内小球下落的高度为 4.8m B. 0.8s 内小球下落的高度为 6.3m C. 小球到达 P 点的水平速度为 10m/s D. 小球到达 P 点的竖直速度为 12m/s 【答案】C 【解析】 【分析】 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据时间求出下降 的高度以及竖直方向上的分速度． 【详解】小球下落的高度 h= 1 2 gt2= 1 2 ×10×0.64m＝3.2m．故 AB 错误．小球在水平方向上 的速度不变，为 10m/s．故 C 正确．小球到达 P 点的竖直速度 vy=gt=8m/s．故 D 错误．故 选 C． 【点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公 式灵活求解． 9.英国物理学家卡文迪许测出了引力常量 G，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的 人”。若已知引力常量为 G，地球表面处的重力加速度为 g，地球半径为 R，地球上一个昼夜 的时间为 1T （地球自转周期，一年的时间为 2T （地球公转的周期），地球中心到月球中心的 距离为 1L ，地球中心到太阳中心的距离为 2L ，可估算出（ ） A. 地球的质量 2gRM G 地 B. 太阳的质量 2 3 2 2 2 4 LM GT 太 C. 月球的质量 2 3 1 2 1 4 LM GT 月 D. 月球、地球及太阳的密度 【答案】AB 【解析】 【详解】A．对地球表面的物体有 2 MmG mgR  ，则 2gRM G 地 ，选项 A 正确； B．由太阳对地球的万有引力提供向心力有 2 22 2 2 2 4GM M M LL T 太 地 地 ，可得 2 3 2 2 2 4 LM GT 太 ， 选项 B 正确； CD．因为月球表面的重力加速度及半径未知，无法求出月球的质量，也无法求出月球的密 度，太阳的半径未知，则太阳的密度也无法求出。选项 CD 错误。 故选 AB。 10. “天舟一号”货运飞船于 2017 年 4 月 20 日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二 号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约 380 km 的圆轨道上飞行，则其 A. 角速度小于地球自转角速度 B. 线速度小于第一宇宙速度 C. 周期小于地球自转周期 D. 向心加速度小于地面的重力加速度 【答案】BCD 【解析】 根据 2 2 MmG mr mar   知，“天舟一号”的角速度大于同步卫星的角速度，而同步卫星的 角速度等于地球自转的角速度，所以“天舟一号”的角速度大于地球自转角的速度，周期小于 地球自转的周期，故 A 错误；C 正确；第一宇宙速度为最大的环绕速度，所以“天舟一号” 的线速度小于第一宇宙速度，B 正确；地面重力加速度为 2 GMg R  ，故“天舟一号”的向心 加速度 a 小于地面的重力加速度 g，故 D 正确． 11.经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组 成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体．如图所 示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的 O 点做周期相同的 匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为 L，质量之比为 m1：m2=3：2．则可知（ ） A. m1、m2 做圆周运动的线速度之比为 2：3 B. m1、m2 做圆周运动的角速度之比为 3：2 C. m1、m2 做圆周运动的向心力之比为 1：1 D. m2 做圆周运动的半径为 2 5 L 【答案】AC 【解析】 双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有：m1r1ω2 ＝m2r2ω2．则 1 2 2 1 2  3 r m r m ＝ ．因为 r1+r2=L，则 r1＝ 2 5 L，r2＝ 3 5 L．根据 v=rω，知 v1：v2=r1： r2=2：3．故 AC 正确，BD 错误．故选 AC． 12.在天文学上，春分、夏至、秋分、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季．如图所 示，从地球绕太阳的运动规律入手，下列判断正确的是（ ） A. 在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大 B. 在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大 C. 春夏两季与秋冬两季时间相等 D 春夏两季比秋冬两季时间长 【答案】AD 【解析】 【详解】AB.冬至日前后，地球位于近日点附近，夏至日前后地球位于远日点附近，由开普 勒第二定律可知近日点速率最大，选项 A 符合题意，B 不符合题意． CD.春夏两季平均速率比秋冬两季平均速率小，又因所走路程基本相等，故春夏两季时间长． 春夏两季一般在 186 天左右，而秋冬两季只有 179 天左右，选项 C 不符合题意，D 符合题 意． 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共１小题，共 15 分。 13.在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步 骤如下： A.让小球多次从斜槽的______由______ 释放，在一张印有小方格的纸记下小球经过的一系 列位置，如图中 a、b、c、d 所示； B．按图安装好器材，注意调节斜槽的末端必须使之______，记下平抛初位置 O 点和过 O 点的竖直线； C．取下白纸，以 O 为原点，以竖直线为 y 轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨 迹； (1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上； (2)上述实验步骤的合理顺序是______； (3)已知图中小方格的边长 L，则小球经过图中 a、b、c、 d 四个点的时间间隔 T=_____，小 球平抛的初速度为 v0=_____（用 L、g 表示）； (4)b 点的竖直向下的分速度 vbY =______，b 点的合速度 vb =______。（计算结果用 L、g 表示） 【答案】 (1). 同一位置 静止 水平 (2). BAC (3). L g 2 gL (4). 3 2 gL 5 2 gL 【解析】 【详解】A.．让小球多次从斜槽的同一位置由静止释放，在一张印有小方格的纸记下小球经 过的一系列位置，如图中 a、b、c、d 所示； B．．按图安装好器材，注意调节斜槽的末端必须使之水平，记下平抛初位置 O 点和过 O 点 的竖直线； (2)．上述实验步骤的合理顺序是 BAC； (3)．根据 2y gT  可得 LT g  即小球经过图中 a、b、c、 d 四个点的时间间隔 LT g  小球平抛的初速度为 0 2 2Lv gLT   ； (4)．b 点的竖直向下的分速度 3 3 2 2bY Lv gLT   b 点的合速度 2 2 0 5 2b bYv v v gL   三、计算题：本题共 3 小题，共 37 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。 14.宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上进行物理实验，在高度为 h 的位置上自由释放 一个小球，测得小球经时间 t 到地面，已知该星球半径为 R，求： (1)该星球表面的重力加速度； (2)该星球的第一宇宙速度。 【答案】(1) 2 2h t ；(2) 2hR t 【解析】 【详解】(1)小球运动过程只受重力作用，合外力不变，故小球做匀变速直线运动，那么由 运动位移规律可知 21 2h gt 所以该星球表面的重力加速度为 2 2hg t  (2)近地卫星的运行速度等于第一宇宙速度，故由万有引力做向心力可得 2 2 GMm mv mgR R   所以该星球的第一宇宙速度为 2  hRv gR t 15. 已知地球半径为 R，地球表面重力加速度为 g，万有引力常量为 G，不考虑地球自转的 影响． （1）求卫星环绕地球运行的第一宇宙速度 v1； （2）若卫星绕地球做匀速圆周运动且运行周期为 T，求卫星运行半径 r； 【答案】（1） gR （2） 2 2 3 24 gR Tr  ＝ 【解析】 试题分析：（1）地表的物体受到的万有引力与物体的重力近似相等即： 2 GMm mgR ＝ 若发射成卫星在地表运动则卫星的重力提供向心力即： 2vmg m R ＝ 解得： v gR （2）由卫星所需的向心力由万有引力提供可得 2 2 2 4GMm m rr T ＝  又 2 GMm mgR ＝ 解得： 2 2 3 24 gR Tr  ＝ 16.如图所示，倾角为 37°的斜面长 l＝1.9 m，在斜面底端正上方的 O 点将一小球以 v0＝3 m/s 的速度水平抛出，与此同时由静止释放斜面顶端的滑块，经过一段时间后，小球恰好能够以 垂直于斜面的速度在斜面 P 点处击中滑块。（小球和滑块均可视为质点，重力加速度 g 取 9.8 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8），求： (1)抛出点 O 离斜面底端的高度； (2)滑块与斜面间的动摩擦因数μ。 【答案】(1)1.7 m；(2)0.125 【解析】 【详解】(1)设小球击中滑块时的速度为 v，竖直速度为 vy，如图所示 由几何关系得 0tan37 y v v   设小球下落的时间为 t，竖直位移为 y，水平位移为 x， 由平抛运动规律得 vy＝gt 21 2y gt x＝v0t 设抛出点到斜面底端的高度为 h，由几何关系得 h＝y＋xtan37° 联立解得 h＝1.7 m (2)设在时间 t 内，滑块的位移为 s，由几何关系得 cos37 xs l   设滑块的加速度为 a，由运动学公式得 21 2s at 对滑块，由牛顿第二定律得 mgsin37°－μmgcos37°＝ma 联立解得 μ＝0.125.