【物理】陕西省宝鸡中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题 （解析版）

【物理】陕西省宝鸡中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题 （解析版）

陕西省宝鸡中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题 第I卷(共55分)‎ 一.单项选择题（本题共10小题,每题3分，共30分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.)‎ ‎1.以下关于行星运动及万有引力的描述正确的是( )‎ A. 牛顿提出的万有引力定律只适用于天体之间 B. 卡文迪许利用扭称实验测出了引力常量的数值 C. 太阳对行星的引力与地球对月球的引力属于不同性质的力 D. 开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是椭圆，行星在椭圆轨道上各个地方的速率均相等 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、牛顿提出万有引力定律，卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的数值，万有引力定律适用于两个质点间的相互作用，故A错误，B正确；‎ C、太阳对行星的引力与地球对月球的引力都是万有引力，属于同种性质的力，故C错误；‎ D. 由开普勒第三定律可知：行星单位时间扫过的面积相同；开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是椭圆，故行星在轨道上各个地方的速率不同，故D错误；‎ ‎2.物体受到两个互相垂直的作用力而运动，已知力F1做功6J，物体克服力F2做功8J，则力F1、F2的合力对物体做功（ ）‎ A. 14J B. 10J C. 2J D. 2J ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ABCD．合力对物体做功等于个分力对物体做功的代数和，即F1、F2的合力对物体做功，ABC错误，D正确；‎ ‎3.从同一高度以相同速率分别抛出质量相同的三个小球，一球竖直上抛，一球竖直下抛，一球平抛，所受阻力都不计，则（　　）‎ A. 三球落地时动量相同 B. 三球落地时动能相同 C. 从抛出到落地过程，三球受到的冲量相同 D. 从抛出到落地过程，平抛运动小球受到的冲量最小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.根据动能定理可知，三个小球初动能相同，重力做功相同，末动能相同，所以三个小球落地速度大小相同，但是竖直上抛和竖直下抛落地速度方向相同，而平抛运动的末速度方向与它们不同，所以动能相同，动量不同，A错误B正确．‎ CD.三个小球均受重力的冲量，竖直方向，因为竖直下抛小球初速度向下，根据可知，竖直下抛小球运动时间最短，竖直上抛小球运动时间最长，所以重力冲量不同，竖直下抛小球受冲量最小，CD错误．‎ ‎4.如图所示，下列说法正确的是（所有情况均不计摩擦、空气阻力以及滑轮质量）（　　）‎ A. 甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空，机械能守恒，若加速升空，机械能不守恒 B. 乙图中，物块在外力F的作用下匀速上滑，物块的机械能守恒 C. 丙图中，物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中，物块A的机械能守恒 D. 丁图中，物块A加速下落，物块B加速上升过程中，A、B系统机械能守恒 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．甲图中，不论是匀速还是加速，由于推力对火箭做正功，火箭的机械能增加，A错误；‎ B．物体匀速上滑，动能不变，重力势能增加，则机械能必定增加，B错误；‎ C．在物体A压缩弹簧的过程中，由于弹簧的弹力对物体做负功，A的机械能减小，C错误；‎ D．对A、B组成的系统，不计空气阻力，只有重力做功，A、B组成的系统机械能守恒，D正确。‎ 故选D。‎ ‎5.如图所示，一水平平台可绕竖直轴转动，平台上有、、三个物体，其质量之比，它们到转轴的距离之比，三物块与平台间的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力均与其压力成正比，当平台转动的角速度逐渐增大时，物块将会产生滑动，以下判断正确的是（　　）‎ A. 先滑动 B. 先滑动 C. 先滑动 D. 、不一定同时滑动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】三物块都是靠静摩擦力提供向心力，当达到最大静摩擦力时，根据牛顿第二定律 可知，三物块与平台间的动摩擦因数相同，所以半径大的临界角速度小；当平台转动的角速度逐渐增大时，三物块受到的静摩擦力都增大，物体c的半径r大，静摩擦先达到最大值，c最先滑动起来，即半径越大越容易发生滑动，与质量无关；而a、b的半径相同，a、b一定同时滑动，故ABD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎6.有一个质量为‎4kg的质点在x－y平面内运动，在x方向的速度图象和y方向的位移图象分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是（　　）‎ A. 质点做匀变速直线运动 B. 质点做匀速直线运动 C. 0时刻质点的速度为‎5m/s D. 质点所受的合外力为12N ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．由图可知质点在x轴方向上做匀加速直线运动，在y轴方向做匀速直线运动，合力的方向沿x轴方向，在x轴方向上的初速度为‎3m/s，在y轴方向上的速度为‎4m/s，则初速度，初速度方向不沿x轴方向，所以质点做匀变速曲线运动，故AB错误，C正确；‎ D．质点在x轴方向上的加速度为，y轴方向上的加速度为零，则合加速度为a=‎1.5m/s2，所以合力为，故D错误。‎ 故选C ‎7.如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）‎ A. 不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点的速度都相同 B. 不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同 C. 卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度 D. 卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.卫星由轨道1在P点进入轨道2做离心运动，要加速，所以在轨道1和在轨道2运行经过P点的速度不同，故A错误；‎ B.在轨道1和在轨道2运行经过P点，都是万有引力提供向心力，由得 ‎，所以卫星在P点的加速度都相同，故B正确；‎ C.由得，由于r不同，加速度的方向指向地球，方向不同，所以卫星在轨道1的任何位置的加速度都不同，故C错误；‎ D.卫星在轨道2的任何位置的速度方向不同，所以动量不同，故D错误。‎ ‎8.以的水平初速度抛出的物体，飞行一段时间后，打在倾角为的斜面上，此时速度方向与斜面夹角为，如图所示，则物体在空中飞行的时间为不计空气阻力，g取)（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 小球打在倾角θ为30°的斜面上，速度方向与斜面夹角α为60°，有几何关系可知，速度与水平方向的夹角为30°，将该速度分解：，又有：，联立并代入数据解得：，故B正确，ACD错误．‎ ‎9.如图，在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是（　　）‎ A. 他的动能减少了Fh B. 他的重力势能减小了(F－mg)h C. 他的机械能减少了Fh D. 他的机械能减少了(F－mg)h ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．运动员进入水中后，受到重力和水的阻力，克服合力做的功等于动能的减小量，故动能减小，故A错误；‎ B．运动员进入水中后，重力做功mgh，故重力势能减小mgh，故B错误；‎ CD．运动员进入水中后，除重力外，克服阻力做功Fh，故机械能减小Fh，故C正确，D错误。‎ ‎10.一宇航员到达半径为R、密度均匀某星球表面，做如下实验：用不可伸长的轻绳拴一质量为m的小球，上端固定在O点，如图甲所示，在最低点给小球某一初速度，使其绕O点的竖直面内做圆周运动，测得绳的拉力F大小随时间t的变化规律如图乙所示．F1＝‎7F2，设R、m、引力常量G以及F1为已知量，忽略各种阻力．以下说法正确的是 ‎ A. 该星球表面的重力加速度为 ‎ B. 卫星绕该星球的第一宇宙速度为 ‎ C. 星球的密度为 ‎ D. 小球过最高点的最小速度为0‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 设砝码在最低点时细线的拉力为F1，速度为v1，则   ① 设砝码在最高点细线的拉力为F2，速度为v2，则     ② 由机械能守恒定律得 ③ 由①、②、③解得     ④ F1=‎7F2，所以该星球表面的重力加速度为 ．故A错误．根据万有引力提供向心力得： 卫星绕该星球的第一宇宙速度为 ，故B错误．在星球表面，万有引力近似等于重力 ⑤‎ ‎ 由④、⑤解得 ,星球的密度： ，选项C正确； 小球在最高点受重力和绳子拉力，根据牛顿运动定律得： ‎ 所以小球在最高点的最小速．故D错误．故选C．‎ 点睛：根据砝码做圆周运动时在最高点和最低点的运动规律，找出向心力的大小，可以求得重力加速度；知道在星球表面时，万有引力和重力近似相等，而贴着星球的表面做圆周运动时，物体的重力就作为做圆周运动的向心力．‎ 二.多项选择题(本题共5小题,每题5分,共25分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，全部选对的得5分；选对但不全的，得3分；有选错的得0分。)‎ ‎11.如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（　　）‎ A. 重力做正功，重力势能减小 B. 重力做正功，重力势能增加 C. 弹力做正功，弹性势能减少 D. 弹力做负功，弹性势能增加 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】在重物由A点摆向最低点B的过程中重物的高度下降，重力对重物做正功，重物的重力势能减小；弹簧伸长，弹簧的弹力对重物做负功，弹性势能增加，故AD正确，BC错误。‎ ‎12.对下列几个物理现象的解释，正确的有（　　）‎ A. 击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻 B. 跳远时，在沙坑里填沙，是为了延缓人落地时与地面作用的时间 C. 在水平地面上静止的小车内推车推不动，是因为外力的冲量为零 D. 初动量相同的两个物体受相同制动力作用，质量小的先停下来 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．用橡皮锤击钉子，橡皮锤与钉子接触时形变量比较大，延长了作用时间，使作用力减小，所以不要橡皮锤钉钉子，故A错误；‎ B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了增加运动员与沙子的作用时间，从而减小作用力，避免运动员受到伤害，故B正确；‎ C．在车内推车时，人手推力还有脚与地面的摩擦力产生的合外力冲量为零，故无法推动小车，故C正确；‎ D．动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用，根据动量定理Ft=△P，两个物体将同时停下来，故D错误。‎ 故选BC。‎ ‎13.当汽车通过圆弧形凸桥时，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 汽车在桥顶通过时，对桥的压力一定小于汽车的重力 B. 汽车通过桥顶时，速度越小，对桥的压力就越小 C. 汽车所需的向心力由桥对汽车的支持力来提供 D. 汽车通过桥顶时，若汽车的速度 (R为圆弧形桥面的半径)，则汽车对桥顶的压力为零 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AC.当汽车过桥顶时，汽车做圆周运动的向心力由汽车的重力和桥顶对汽车支持力的合力提供，有mg－FN＝m，得： ，所以汽车过桥顶时，汽车对桥的压力一定小于汽车的重力，故A项与题意相符，C项与题意不相符；‎ C.由，当v增大时，FN减小，故B项与题意不相符；‎ D.当FN＝0时有mg＝，可得v＝，故D项与题意相符．‎ ‎14.如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程中，下列说法正确的是（　　）‎ A. 产生的摩擦热为mv2 B. 摩擦力对物体做的功为mv2‎ C. 传送带克服摩擦力做的功为mv2 D. 电动机增加的功率为μmgv ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物块达到速度v所需的时间为，在这段时间内物块的位移，传送带的位移，则产生的热量为，故A正确；‎ B．由动能定理得摩擦力对物体做的功为，故B错误；‎ C．传送带克服摩擦力做功为，故C正确；‎ D．电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率，大小为，故D正确。‎ 故选ACD。‎ ‎15.如图所示，水平光滑长杆上套有小物块A，细线跨过位于O点的轻质光滑定滑轮，一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块A、B质量相等．C为O点正下方杆上的点，滑轮到杆的距离OC＝h，重力加速度为g.开始时A位于P点，PO与水平方向的夹角为，现将A、B由静止释放，下列说法正确的是(　　)‎ A. 物块A由P点出发第一次到达C点过程中，速度先增大后减小 B. 物块A经过C点时的速度大小为 C. 物块A在杆上长为的范围内做往复运动 D. 在物块A由P点出发第一次到达C点过程中，物块B克服细线拉力做的功小于B重力势能的减少量 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物块A由P点出发第一次到达C点过程中，绳子拉力对A做正功，其余的力不做功，所以物体A的动能不断增大，速度不断增大，故A错误． B．物体到C点时物块B的速度为零．设物块A经过C点时的速度大小为v．根据系统的机械能守恒得：，得，故B正确． C．由几何知识可得，由于A、B组成的系统机械能守恒，由对称性可得物块A在杆上长为2h的范围内做往复运动．故C正确． D．物体到C点时物块B的速度为零．根据功能关系可知，在物块A由P点出发第一次到达C点过程中，物块B克服细线拉力做的功等于B重力势能的减少量，故D错误．‎ 第Ⅱ卷（共45分）‎ 三.填空题（每空2分，共22分)‎ ‎16.如图所示是“用圆锥摆验证向心力公式”的实验，细线下悬挂了一个质量为m的小钢球，细线上端固定在O点。将画有几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使小钢球静止时（细线张紧）位于同心圆圆心。用手带动小钢球，使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，随即手与球分离（当地的重力加速度为g）。‎ ‎(1)用秒表记录小钢球运动n圈的时间t，从而测出此时钢球做匀速圆周运动的周期T=_____；‎ ‎(2)再通过移动纸上的圆，测出小钢球的做匀速圆周运动的半径R；可算出小钢球做匀速圆周运动所需的向心力F向=______；‎ ‎(3)测量出细绳长度L，小钢球做匀速圆周运动时提供的向心力F供=______（小钢球的直径与绳长相比可忽略）(用m、L、R、g表示)‎ ‎【答案】 (1). (2). (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)钢球做匀速圆周运动的周期 ‎(2)根据向心力公式得，小钢球所需的向心力 ‎(3)小钢球的受力如图所示，则合力 ‎17.某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验。图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为W。当用 2 条、3 条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次……实验时（每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致），每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算。‎ ‎(1) 实验中，小车会受到摩擦力作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是____________。‎ A．放开小车，能够自由下滑即可 B．放开小车，能够匀速下滑即可 C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 ‎(2)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是_____________。‎ A．橡皮筋处于原长状态 B．橡皮筋仍处于伸长状态 C．小车在两个铁钉的连线处 D．小车已过两个铁钉的连线 ‎(3)在正确操作的情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带上的哪两点之间的部分进行测量_________（根据如图所示的纸带回答，填写字母）。‎ ‎(4)实际情况是：橡皮筋对小车做的功大于小车动能增量。这一情况造成的原因可能是_________________。‎ ‎【答案】 (1). D (2). B (3). GJ (4). 木板倾角偏小，平衡摩擦力不足 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)平衡摩擦力时，若放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑，说明已经平衡了摩擦力，故选D；‎ ‎(2)若木板水平放置，对小车受力分析可知，小车速度最大时小车受到的合力应为零，即小车受到的橡皮筋拉力与摩擦力相等，橡皮筋应处于伸长状态；小车在两个铁钉的连线的左侧，尚未到两个铁钉的连线处，故ACD错误，B正确； 故选B。‎ ‎(3)为了测量小车获得的速度，应选用纸带上点迹均匀分布且两点之间距离最大的部分进行测量，即GJ部分。‎ ‎(4)若橡皮筋对小车做的功大于小车动能增量，这一情况造成的原因可能是木板倾角偏小，平衡摩擦力不足。‎ ‎18.某次“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学按照如图所示的实验装置进行试验。‎ ‎（1）下面列出的实验步骤中正确的是（ ）‎ A．用天平测出重锤的质量 B．把电磁打点计时器接在电压为220V的交流电源上 C．用秒表测出重物下落时间 D．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带 E．可以用v=gt或计算各点速度 ‎（2）用打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取‎9.8m/s2，重锤质量为‎1kg。打点计时器打出B点时，重锤的动能EkB＝______J。（结果均保留到小数点后两位）‎ ‎（3）从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为______J。得到的结论是： 。‎ ‎【答案】 (1). D (2). 0.68 (3). 0.69 ‎ 在实验允许的误差范围内，重锤下落过程中，机械能守恒 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)A．要验证的关系式两边消掉m，则实验中不需要用天平测出重锤的质量，选项A错误；‎ B．把电磁打点计时器接在电压为4-6V的交流电源上，选项B错误；‎ C．实验中不需要用秒表测出重物下落时间，选项C错误；‎ D．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带，选项D正确；‎ E．用公式v=gt或者计算各点的速度，则已经把重锤的运动看成是自由落体运动了，则mgh＝mv2就恒成立了；应该用匀变速直线运动某点的瞬时速度等于这点前后两点间的平均速度来计算各点的速度，选项E错误；‎ 故选D。‎ ‎(2)打点计时器打出B点时，重锤下落的速度 重锤的动能 ‎ ‎ ‎(3)到B点时，重力势能减小量 ‎△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0705≈0.69J 结论：在实验允许的误差范围内，重锤下落过程中，机械能守恒。‎ 四.计算题（共三道大题，总分23分.要求写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，有数字计算的写出明确的数字和单位）‎ ‎19.‎2018年12月08日凌晨2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程．嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终实现人类首次月球背面软着陆．设环月飞行阶段嫦娥四号探测器在靠近月球表面的轨道上做匀速圆周运动，经过t秒运动了N圈，已知该月球的半径为R，引力常量为G，求：‎ ‎（1）探测器在此轨道上运动的周期T；‎ ‎（2）月球的质量M；‎ ‎（3）月球表面的重力加速度g．‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）探测器在轨道上运动的周期；‎ ‎（2）根据得，‎ 行星的质量；‎ ‎（3）根据万有引力等于重力得，，‎ 解得 ‎20.质量m=‎0.60kg的篮球从距地板H=‎0.80m高处由静止释放，与水平地板撞击后反弹上升的最大高度h=‎0.45m，从释放到弹跳至h高处经历的时间t=1.1s，忽略空气阻力，取重力加速度g=‎10m/s2，求：‎ ‎（1）篮球与地板撞击过程中损失的机械能ΔE；‎ ‎（2）篮球对地板的平均撞击力的大小．‎ ‎【答案】（1）（2），方向向下 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）篮球与地板撞击过程中损失的机械能为 ‎（2）设篮球从H高处下落到地板所用时间为，刚接触地板时的速度为；‎ 反弹离地时的速度为，上升的时间为，由动能定理和运动学公式 下落过程 解得 上升过程 解得 篮球与地板接触时间为 设地板对篮球的平均撞击力为F，取向上为正方向，由动量定理得 解得 ‎ ‎ 根据牛顿第三定律，篮球对地板的平均撞击力，方向向下．‎ 点睛：本题主要考查了自由落体运动的基本规律，在与地面接触的过程中，合外力对物体的冲量等于物体动量的变化量，从而求出地板对篮球的作用力．‎ ‎21.如图所示，在高h1＝‎30 m的光滑水平平台上，质量m＝‎1 kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能Ep。若打开锁扣K， 小物块将以一定的水平速度v1‎ 向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能沿光滑圆弧形轨道BC的B点的切线方向进入圆弧形轨道。B点的高度h2＝‎15 m，圆弧轨道的圆心O与平台等高，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为L＝‎50 m的水平粗糙轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边墙壁发生碰撞，取g＝‎10 m/s2：‎ ‎(1)求小物块由A到B的运动时间t；‎ ‎(2)求小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep的大小；‎ ‎(3)若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，反向运动过程中没有冲出B点，最后停在轨道CD上的某点P（P点未画出）。设小物块与轨道CD之间的动摩擦因数为μ，求μ的取值范围。‎ ‎【答案】(1) s ；(2)50J；(3)≤μ＜‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设从A运动到B的时间为t，由平抛运动规律得 h1－h2=gt2‎ 解得 t=s ‎(2)由，，所以∠BOC=60°，设物块平抛到B点的水平初速度为v1，将B点速度分解可得 解得 v1=‎10m/s 根据能量守恒，弹簧的弹性势能转化给物块的动能。得 ‎(3)设小物块在水平轨道CD上通过的总路程为s，根据题意，该路程的最大值是 smax=‎‎3L 路程的最小值是 smin=L 路程最大时，动摩擦因数最小，路程最小时，动摩擦因数最大，由能量守恒知 解得 ‎，‎ 由小物块与墙壁只发生一次碰撞可知 ‎ ‎