【物理】甘肃省山丹县第一中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题（理科） （解析版）

【物理】甘肃省山丹县第一中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题（理科） （解析版）

甘肃省山丹县第一中学2019-2020学年高一下学期期中考试 一、选择题 ‎1.关于万有引力定律的正确的说法是（　　）‎ A. 万有引力定律仅对质量较大的天体适用，对质量较小的一般物体不适用 B. 牛顿提出万有引力定律，卡文迪许通过实验测出万有引力常数 C. 两物体间相互吸引的万有引力只由他们的质量决定 D. 两物体间相互吸引一对万有引力是一对平衡力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．万有引力定律的研究对象是质点或质量分布均匀的球体，与质量大小无关，A错误；‎ B．牛顿提出万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出万有引力常数，B正确；‎ C．根据万有引力定律定性分析可知，两物体间相互吸引的万有引力由他们的质量和距离决定，C错误；‎ D．两物体间相互吸引的一对万有引力是一对相互作用力，D错误。‎ 故选B。‎ ‎2.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随筒一起转动，物体所需的向心力由下面哪个力来提供(　　)‎ A. 重力 B. 弹力 C. 静摩擦力 D. 滑动摩擦力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图：‎ 其中重力G与静摩擦力平衡，支持力 提供向心力，故选项B正确．‎ ‎【点睛】本题关键是对物体进行受力分析，确定向心力来源问题，知道向心力可以某个力提供也可以由某几个力的合力提供，也可以由某个力的分力提供．‎ ‎3.静止在地面上随地球自转的物体，绕地轴做匀速圆周运动，以下说法正确的是（　　）‎ A. 重力加速度处处相等 B. 速度处处等于第一宇宙速度 C. 线速度处处相等 D. 角速度处处相等 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．随地球自转的物体同轴转动，角速度均相同，受到万有引力如图 根据可知万有引力大小恒定，在地球各处重力不同，重力加速度不同，A错误，D正确；‎ B．第一宇宙速度为卫星贴近地球表面做圆周运动绕行的速度，满足 而地球表面的物体的线速度为 二者大小不同，B错误；‎ C．地球各处不同，线速度大小、方向均不同，C错误。‎ 故选D。‎ ‎4.设行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的轨道半径的三次方与周期平方之比为常数，此常数的大小（　　）‎ A. 只与恒星质量有关 B. 与恒星质量和行星质量均有关 C. 只与行星质量有关 D. 与恒星和行星的速度有关 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】万有引力提供向心力，解得，可知常数只与恒星的质量有关，与绕恒星运行的行星无关，A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎5. 人造地球卫星由于受大气阻力，轨道半径逐渐变小，则线速度和周期变化情况（ ）‎ A. 线速度减小，周期增大 B. 线速度减小，周期减小 C. 线速度增大，周期增大 D. 线速度增大，周期减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由于受大气阻力，卫星运动的轨道半径逐渐缓慢减小，根据开普勒第三定律可知，该卫星运动的周期将减小。卫星运动的半径逐渐缓慢减小，每一周可以近似看作匀速圆周运动，万有引力提供向心力，解得该卫星的线速度，‎ 卫星运动的半径逐渐缓慢减小，可知线速度增加。则ABC错误，D正确；‎ 故选D。‎ ‎6.设地球表面的重力加速度为g0， 物体在距地心4R（R 是地球半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则为（　　）‎ A. 1 B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】假设在地球表面上放置一个质量为的物体，则，假设在距离地心4R处放置一个质量为的物体，则，，ABC错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎7.如图所示的皮带传动装置中，轮A和B固定在同一轴上，A、B、C分别是三个轮边缘的质点，且RA=RC=2RB，则三质点的向心加速度之比aA∶aB∶aC等于（）‎ A. 1∶2∶4 B. 2∶1∶2‎ C. 4∶2∶1 D. 4∶1∶4‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由于B轮和C轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同，故vC=vB，即：vB：vC=1：1 由于A轮和B轮共轴，故两轮角速度相同，即ωA=ωB，即：ωA：ωB=1：1 由角速度和线速度的关系式v=ωR可得vA：vB=RA：RB=2：1 所以vA：vB：vC=2：1：1 又因为RA=RC=2RB, 由a＝v2/R可得：aA：aB：aC=4：2：1 所以ABD错误，C正确；故选C．‎ ‎8.物体在做平抛运动的过程中，下列哪些量是不变的（ ）‎ A. 物体运动的加速度 B. 物体的速度 C. 物体竖直向下的分速度 D. 物体位移的方向 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】平抛运动的物体加速度不变，A正确；速度的大小方向均不断变化，竖直向下的分速度逐渐变大，位移的方向也不断变化，BCD不正确．‎ ‎9.火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损 B. 火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损 C. 火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损 D. 以上三种说法都是错误的 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】如果外轨和内轨一样高，火车转弯时，它受到的重力和支持力，在竖直方向上二力平衡。而它做圆周运动的向心力由外轨提供的侧向弹力来提供，所以在火车转弯处，外轨更容易磨损。‎ 故选A ‎10.若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】地球绕太阳公转，由太阳的万有引力提供地球的向心力，则得：‎ 解得太阳的质量为：，月球绕地球公转，由地球的万有引力提供月球的向心力，则得： ，解得地球的质量为： ，所以太阳质量与地球质量之比，故B正确．‎ ‎11.杂技演员表演“水流星”，在长为‎1.6 m的细绳的一端，系一个与水的总质量为m＝‎0.5 kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点时的速率为‎4 m/s，则下列说法正确的是（g＝‎10 m/s2）（ ）‎ A. “水流星”通过最高点时，有水从容器中流出 B. “水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零 C. “水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用 D. “水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5 N ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．若水流星恰好通过最高点，则恰好只有重力提供向心力，以容器和水整体为研究对象，解得，根据题意可知，水流星通过最高点的速度大小恰好为‎4m/s，则容器中的水恰好不会流出，A错误；‎ BD．水流星恰好通过最高点，容器和水整体只有重力提供向心力，绳子拉力为零；同理，容器内的水恰好和容器没有弹力，B正确，D错误；‎ C．水流星通过最高点，只受重力，处于完全失重状态。完全失重不是重力消失，C错误；‎ 故选B。‎ ‎12.长度为‎1 m的轻杆OA的A端有一质量为‎2 kg的小球，以O点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，小球通过最高点时的速度为‎3 m/s，g取‎10 m/s2，则此时小球将(　　)‎ A. 受到18 N拉力 B. 受到38 N的支持力 C. 受到2 N的拉力 D. 受到2 N的支持力 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】设此时轻杆提供拉力的大小为F，根据向心力公式有，代入数值可得F=-2N，表示受到2N的支持力。故选D．‎ ‎13.质量分别为 M 和 m 的两个小球，分别用长 ‎2l 和 l 的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动时，拴质量 为 M 和 m 小球的悬线与竖直方向夹角分别为α和β，如图所示，则( )‎ A. B. cos α＝2cos β ‎ C. D. tan α＝tan β ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设转轴稳定转动时角速度为，可知稳定时两球角速度相等.根据牛顿第二定律得：‎ 对M分析有：‎ ‎ ①‎ 对m分析有：‎ ‎ ②‎ 联立①②计算得出： ‎ A．描述与分析相符，故A正确 B．描述与分析不符，故B错误. ‎ C．描述与分析不符，故C错误.‎ D．描述与分析不符，故D错误.‎ 二、选择题 ‎14.如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星．关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（ ）‎ A. 地球对b、c两星的万有引力提供了向心力，因此只有a受重力，b、c两星不受重力 B. 周期关系为Ta = Tc > Tb C. 线速度的大小关系为va < vc < vb D. 向心加速度的大小关系为aa > ab > ac ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ AC转动的周期相等，BC同为卫星，万有引力这块公式较多，涉及的物理量较多，在使用的时候一定要注意各个物理量表示的含义，然后选择正确的公式分析解题，‎ ‎【详解】A.bc受到的万有引力完全充当向心力，a受到的万有引力一部分提供向心力，三者都受到重力作用，A错误；‎ B.因为ac角速度相同，所以周期相同，故，根据公式可得，半径越大，周期越大，故，所以 ，B正确；‎ C.对bc来说，万有引力完全充当向心力，所以根据公式可得，半径越大，线速度越小，故有，对于ac来说，运动周期相同，故根据公式可得，故，C正确；‎ D.根据公式可得，半径越大，加速度越小，故，根据公式，角速度相同，半径越大，加速度越大，故，所以，故D错误；‎ ‎15.飞机以 ‎150m/s 的水平速度匀速飞行，某时刻让A球下落，相隔 1秒又让B球落下，不计空气阻力，在以后的运动过程中，关于A、B两球相对位置的关系，正确的结论是（　　）‎ A. A 球总在 B 球的前下方 B. A 球总在 B 球的正下方 C. A 球和 B 球的距离保持不变 D. A 球和 B 球的距离随时间均匀增大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．A球先释放，A球总在B球下方，两小球水平方向做速度相同的匀速直线运动，所以A球总在B球的正下方，A错误，B正确；‎ CD．两球下落过程中距离差为，，‎ 可知A球和B球的距离随时间均匀增大，C错误，D正确。‎ 故选BD。‎ ‎16.‎2008 年 9 月 25 日神舟七号飞船发射成功， 27日翟志刚成功实施了太空行走，已知神舟七号飞船在离地球表面 h 高处的轨道上做周期为T 的匀速圆周运动，地球的质量和半径分别为 M 和 R，万有引力常量为 G，在该轨道上，神舟七号航天飞船（　　）‎ A. 运行时的向心加速度大小 B. 运行的线速度小于第一宇宙速度 C. 运行的线速度大小为 D. 翟志刚在太空中行走时没有受重力作用 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．万有引力提供加速度，解得，A错误；‎ B．第一宇宙速度为卫星贴近地球表面做圆周运动绕行的速度，满足，解得，神舟七号的轨道半径大于地球半径，所以神舟七号运行的线速度小于第一宇宙速度，B正确；‎ C．根据线速度的定义可知运行的线速度大小为，C正确；‎ D．翟志刚在太空行走处于完全失重状态，受到重力（即万有引力）作用，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎17.有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法中正确的是（　　）‎ A. h 越高，摩托车对侧壁的压力将越大 B. h 越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大 C. h 越高，摩托车做圆周运动的周期将越大 D. h 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．摩托车做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，所以小球在竖直方向上受力平衡，可知侧壁对摩托车的支持力与高度无关，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，A错误；‎ B．根据牛顿第二定律可知，解得，高度越大，越大，摩托车运动的线速度越大，B正确；‎ C．根据牛顿第二定律可知，解得，高度越大，越大，摩托车运动的周期越大，C正确；‎ D．摩托车的向心力大小为，大小不变，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎18.肩负着“落月”和“勘察”重任的“嫦娥三号”沿地月转移轨道直奔月球，如图所示，在距月球表面 ‎100km 的 P点进行第一次制动后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，之后，卫星在 P点又经过第二次“刹车制动”，进入距月球表面 ‎100km 的圆形工作轨道，绕月球做匀速圆周运动，在经过 P点时会再一次“刹车制动”进入近月点距月球表面 ‎15km的椭圆轨道，然后择机在近月点下降进行软着陆，则下列说法正确的是（　　）‎ A. “嫦娥三号”在轨道上运动的周期最长 B. “嫦娥三号”在轨道上运动的周期最长 C. “嫦娥三号”经过 P 点时在轨道上运动线速度最大 D. “嫦娥三号”经过 P 点时，在三个轨道上的加速度相等 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据题图可知，各运动轨道的半长轴之间的关系为，根据开普勒第三定律可知“嫦娥三号”在轨道上运动的周期最长，A正确，B错误；‎ C．卫星在轨道的点减速后进入轨道，所以“嫦娥三号”经过 P 点时在轨道上运动的线速度不是最大，C错误；‎ D．万有引力提供加速度，解得，所以“嫦娥三号”经过 P 点时，在三个轨道上的加速度相等，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎19.如图所示，在“研究平抛运动”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．让小球多次从同一位置由_____释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图中 a、b、c、d 所示；‎ B．安装好器材，注意斜槽末端_____，记下平抛初位置 O点和过O点的水平线与竖直线；‎ C．取下方格纸，以 O 为原点，以水平线为 x 轴，竖直线为 y 轴建立直角坐标系， 用平滑曲线画出小球做平抛运动的轨迹；‎ ‎(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= ‎1.25cm，则小球平抛的初速度为 v0 =_____m/s（结果保留一位有效数字）。‎ ‎【答案】 (1). 同一高度静止 切线水平 (2). BAC (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)让小球多次从同一位置由同一高度静止释放，保证每次小球平抛的初速度大小一定。‎ 安装好器材，注意斜槽末端切线水平，保证小球每次初速度方向水平。‎ ‎(2)先安装实验器材，然后进行实验，最后数据处理，顺序为BAC。‎ ‎(3)根据可知 则小球的初速度为 四、计算题 ‎20.一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=‎100m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=‎10m/s2，求：‎ ‎⑴若桥面为凹形，轿车以‎20m/s的速度通过桥面最底点时，对桥面压力是多大？‎ ‎⑵若桥面为凸形，轿车以‎10m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？‎ ‎⑶轿车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？‎ ‎【答案】（1）2.8×104 N；（2）1.2×104 N；（3）10m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）汽车通过凹形桥面最低点时，由牛顿第二定律：N1﹣mg 解得：N1mg＝（2 0002 000×10）N＝2.8×104 N 根据牛顿第三定律，汽车对桥面最低点的压力大小是2.8×104 N．‎ ‎（2）汽车通过凸形桥面最高点时，mg﹣N2‎ 解得：N2＝mg（2 000×10﹣2 000）N＝1.2×104 N 根据牛顿第三定律，汽车在桥的顶点时对桥面压力的大小为1.2×104 N．‎ ‎（3）汽车通过凸形桥面顶点时对桥面压力为零时．由牛顿第二定律mg 解得：vmm/s．‎ ‎21.一星球的质量为 M，半径为 R，已知万有引力恒量为 G，试计算：‎ ‎(1)该星球的第一宇宙速度为多大？‎ ‎(2)一质量为 m 的卫星在距离该星球表面距离为 h 的轨道上运行的周期为多大？‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)第一宇宙速度为卫星贴近星球表面做匀速圆周运动绕行的速度，满足 解得 ‎(2)万有引力提供向心力 解得 ‎22.已知火星半径，火星质量，如果在地球上质量是 ‎50kg 的人到火星上去，地球表面的重力加速度 g=‎10m/s2，问：‎ ‎(1)在火星表面，此人的重力为多大？‎ ‎(2)在地球表面以某一初速度竖直上抛一小球，上升的最大高度为 ‎1.5m，在火星上以同样的初速度竖直上抛，该小球上升的最大高度为多大？‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在地球表面，万有引力等于重力 解得 则 解得 在火星表面，此人的重力为 ‎(2)小球在地球表面竖直上抛减速至0，逆过程为初速度为0的匀加速直线运动 则 解得 ‎23.如图所示，固定斜面倾角为 45°，从斜面上方 A 点处由静止释放一个质量为 m 的弹性小球，在 B 点处和斜面碰撞，碰撞后速度大小不变，方向变为水平，经过一段时间在 C 点再次与斜面碰撞。已知 AB 两点的高度差为 h， 重力加速度为 g，不考虑空气阻力。求：BC 间的竖直高度 H=？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】小球从，做自由落体运动，落到点时 解得 碰后小球做平抛运动，分解位移 根据几何关系可知 解得