2018-2019学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高一下学期期中考试物理试题（解析版）

2018-2019学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高一下学期期中考试物理试题（解析版）

‎2018-2019学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高一下学期期中考试 物理试题（解析版）‎ 一、单项选择题 ‎1.如图所示的皮带传动装置中，皮带与轮之间不打滑，两轮半径分别为和，且, 分别为两轮边缘上的点，则皮带轮运动过程中，关于两点下列说法正确的是( ) ‎ A. 向心加速度之比 B. 角速度之比 C. 线速度大小之比 D. 在相同的时间内通过的路程之比 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 由于AB的线速度大小相等，由 可知，an于r成反比，所以向心加速度之比aA：aB=1：3，所以A正确．由v=ωr知， ，所以ω于r成反比，所以角速度之比为1：3，故B错误．两轮通过皮带传动，皮带与轮之间不打滑，说明它们边缘的线速度相等，所以C错误．由于AB的线速度大小相等，在相同的时间内通过的路程之比应该是sA：sB=1：1，所以D错误． 故选A．‎ 点睛：通过皮带相连的，它们的线速度相等；还有同轴转的，它们的角速度相等，这是解题的隐含条件，再V=rω，及向心力公式做出判断，考查学生对公式得理解．‎ ‎2.关于万有引力常量G，下列说法正确是：（ ）‎ A. 在不同星球上，G的数值不一样 B. 在不同的单位制中，G的数值一样 C. 在国际单位制中，G的数值等于两个质量各1g的物体，相距1m时的相互吸引力 D. 在国际单位制中，G的单位是 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A：G的数值是卡文迪许通过扭秤实验测定的，在不同星球上，G的数值一样．故A项错误．‎ BD：在国际单位制中，G的单位是，在不同的单位制中，G的数值不一样．故B项错误，D项正确．‎ C：在国际单位制中，G的数值等于两个质量各1kg的物体，相距1m时的相互吸引力．故C 项错误．‎ ‎3..两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动则它们的 ( )‎ ‎ ‎ A. 运动周期相同 B. 运动的线速度相同 C. 运动的角速度不同 D. 向心加速度相同 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析：两个小球均做匀速圆周运动，对它们受力分析，找出向心力来源，可先求出角速度，再由角速度与线速度、周期、向心加速度的关系公式求解。‎ 对其中一个小球受力分析，如图，受重力，绳子的拉力，由于小球做匀速圆周运动，故合力提供向心力；‎ 将重力与拉力合成，合力指向圆心，由几何关系得，合力：F=mgtanθ ①；‎ 由向心力公式得到，F=mω2r ②；‎ 设绳子与悬挂点间的高度差为h，由几何关系，得：r=htanθ ③；‎ 由①②③三式得，，与绳子的长度和转动半径无关，故C错误；‎ 又由，故A正确；‎ 由v=wr，两球转动半径不等，故B错误；‎ 由，两球转动半径不等，故D错误；‎ 故选A．‎ 考点：线速度、角速度和周期、转速；向心加速度．‎ 点评：本题关键要对球受力分析，找向心力来源，求角速度；同时要灵活应用角速度与线速度、周期、向心加速度之间的关系公式！‎ ‎4.人类历史上第一张黑洞照片在前不久刚刚问世，让众人感叹：“黑洞”我终于“看见”你了！事实上人类对外太空探索从未停止，至今在多方面已取得了不少进展。假如人类发现了某X星球，人类登上该星球后，进行了如下实验:在固定的竖直光滑圆轨道内部，一小球恰好能做完整的圆周运动，小球在最高点的速度为v，轨道半径为r．若已测得X星球的半径为R，引力常量为G，则X星球质量为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】小球恰好能做完整的圆周运动，小球在最高点的速度为v，轨道半径为r，则：；对星球表面的物体，则；联立解得：星球质量．故D项正确，ABC三项错误．‎ ‎5.飞船B与空间站A交会对接前绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示，虚线为各自的轨道，则（ ）‎ A. A的周期大于B的周期 B. A的加速度大于B的加速度 C. A的运行速度大于B的运行速度 D. A、B的运行速度大于第一宇宙速度 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A：据，解得：；，所以A的周期大于B的周期．故A项正确．‎ B：据，解得：；，所以A的加速度小于B的加速度．故B项错误．‎ CD：第一宇宙速度指卫星绕地球表面运行的速度；据，解得：；，所以．故CD两项错误．‎ ‎6.如图所示，滑块A和B叠放在固定的斜面体上，从静止开始以相同的加速度一起沿斜面加速下滑.己知B与斜面体间光滑接触，则在AB下滑的过程中，下列说法正确的是( )‎ A. B对A的支持力不做功 B. B对A的作用力做负功 C. B对A的摩擦力做正功 D. B、A的重力做功的平均功率相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ B对A的支持力竖直向上，A和B一起沿着斜面下滑的，所以B对A的支持力与运动方向之间的夹角大于90°，所以B对A的支持力做负功，所以A错误；B对A的作用力包括B对A的支持力和摩擦力的作用，它们的合力的方向垂直斜面向上，所以B对A的作用力不做功，故B错误；B对A的摩擦力是沿着水平面向左的，与运动方向之间的夹角小于90°，所以B对A的摩擦力做正功，故C正确；因为B、A的重力未知，故重力做功的平均功率是否相同也未知，故D错误。所以C正确，ABD错误。‎ ‎7.如图所示，半径为R、内径很小的光滑半圆管置于竖直平面内，两个质量均为m的小球A、B，以不同的速度进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为3mg，B通过最高点C时，对管壁的下部压力为0.75mg，以下说法正确的是（ ）‎ A. A通过最高点时的速度 B. B通过最高点时的速度 C. A、B两球落在水平面地面位置之间的距离 D. 以上说法都正确 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A：质量为m的小球A通过最高点C时，对管壁上部的压力为3mg，则：，解得：A通过最高点时的速度．故A项错误．‎ BD：质量为m的小球B通过最高点C时，对管壁的下部压力为0.75mg，则：，解得：B通过最高点时的速度．故B项错误，D项错误．‎ C：小球从管口飞出后做平抛运动，则：，A、B两球落在水平面地面位置之间的距离，解得：．故C项正确．‎ ‎8.一科研小组利用探测器探测某行星，先后让探测器在离行星表面高度为、处做圆周运动，探测器上的自动化装置显示出在这两个轨道上运动时的加速度大小分别为，若已知引力常量为，则由以上条件不能求出（ ）‎ A. 行星表面的重力加速度 B. 行星的第一宇宙速度 C. 行星的半径 D. 行星上空同步卫星的高度 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC：设行星的质量为M，行星的半径为R，行星表面的重力加速度为g，据题意可得：、，联立后可解得：行星的质量M和行星的半径R；再据，可解得：行星表面的重力加速度g；再据，可解得：行星的第一宇宙速度．故ABC三项均可由题中条件求出．‎ D：题中条件没有行星的自转周期，求不出同步卫星的高度．故D项不能由题中条件求出．‎ 综上，由题中条件不能求出的是D项．‎ ‎9.将一只苹果（可看成质点）水平抛出，苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3，图中曲线为苹果在空中运行的轨迹。若不计空气阻力的影响，则（ ）‎ A. 苹果通过第1个窗户期间重力做功的平均功率最小 B. 苹果通过第3个窗户期间重力所做的功最多 C. 苹果通过第1个窗户期间竖直方向上的平均速度最大 D. 苹果通过第3个窗户期间速度变化量最大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD：苹果被水平抛出，苹果在竖直方向做自由落体运动，苹果在竖直方向运动速度起来越大，窗户高度一样，苹果通过各窗户所用的时间越来越短，苹果通过第1个窗户期间竖直方向上的平均速度最小；据可得，苹果通过第1个窗户期间重力做功的平均功率最小；据通过窗户期间速度变化量可得，苹果通过第1个窗户期间速度变化量最大．故A项正确，CD两项错误．‎ B：窗户高度一样，据可得，苹果通过每个窗户期间重力所做的功一样多．故B两项错误．‎ ‎10.关于开普勒第三定律的公式，下列说法正确的是（ ）‎ A. 公式只适用于绕太阳作椭圆轨道运行的行星 B. 公式适用于宇宙中所有围绕恒星运动的行星 C. 式中 k 值，对所有行星和卫星都相等 D. 式中k 值，只与恒星的质量有关 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB：开普勒第三定律适用于宇宙中所有围绕恒星运动的行星，也适用于围绕行星运动的卫星．故A项错误，B项正确．‎ CD：开普勒第三定律，式中k 值与中心天体的质量有关，对围绕同一中心天体运行的行星(或卫星)都相同．故CD两项错误．‎ 二、多项选择题 ‎11.如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R.下列说法正确的是( ) ‎ A. 一颗卫星对地球的引力大小为 B. 地球对一颗卫星的引力大小为 C. 三颗卫星对地球引力的合力大小为 D. 两颗卫星之间的引力大小为 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 根据万有引力定律F=可知，对于质量分布均匀的球体间的引力距离r等于两球心间的距离，而r为同步卫星距地面的高度，故A正确；‎ B. 计算卫星与地球间的引力，r应为卫星到地球球心间的距离也就是卫星运行轨道半径r，故B错误；‎ C. 卫星对地球的引力均沿卫星地球间的连线向外，由于三颗卫星质量大小相等，对地球的引力大小相等，又因为三颗卫星等间隔分布，根据几何关系可知，地球受到三个卫星的引力大小相等方向成120∘角，所以合力为0，故C错误； ‎ D. 根据几何关系可知,两同步卫星间的距离d=r，故两卫星间的引力大小为=，故D正确；‎ 故选：AD.‎ ‎12.如图所示，为赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B和地球的同步卫星C的运动示意图，若它们的运动都可视为匀速圆周运动，则比较三个物体的运动情况，以下判断正确的是（ ）‎ A. 三者的周期关系为 B. 三者向心加速度的大小关系为 C. 三者角速度的大小关系为 D. 三者线速度的大小关系为 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】AC：随地球自转的物体A与地球的同步卫星C的周期相同，即；据可得，，又，则近地卫星B的周期小于同步卫星C的周期，即．据可得，三者角速度关系为．故A C两项正确．‎ B：、，据可得，随地球自转的物体A的向心加速度小于地球的同步卫星C的向心加速度，即；据可得，，又，所以近地卫星B的向心加速度大于同步卫星C的向心加速度，即．故B项错误．‎ D：、，据可得，；据可得，，又，所以．故D项正确．‎ ‎13.如图，水平转台上放着A、B、C三个物体，质量分别为2m、m、m，离转轴的距离分别为R、R、2R，三个物体与转台间的动摩擦因数相同，转台旋转时，下列说法正确的是（ ）‎ A. 若三个物体均未滑动，B物体所受摩擦力最小 B. 若三个物体均未滑动，A物体所受摩擦力最大 C. 转速增加，C物最先滑动 D. 转速增加，B物最先滑动 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】三个物体受到的静摩擦力，fA＝2mω2R，fB＝mω2R，fC＝mω2•2R，所以B物体受到的摩擦力最小，AC物体所受摩擦力相等且最大，选项A正确，B错误；根据μmg=mrω2得，，因为C的转动半径最大，临界角速度最小，则增加转速，可知C先达到最大静摩擦力，所以C先滑动，故C正确，D错误。‎ ‎14.用长为L的细杆拉着质量为m的小球在竖直平面内作圆周运动，如下图下列说法中正确的是（ ）‎ A. 小球运动到最高点时，速率必须大于或等于 B. 小球运动到最高点时，速率可以小于，最小速率为零 C. 小球运动到最高点时，杆对球的作用力可能是拉力，也可能是支持力，也可能无作用力 D. 小球运动到最低点时，杆对球的作用力一定是拉力 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】小球在最高点最小速度为零，此时小球重力和支持力相等。故A错误，B正确。当小球在最高点压力为零时，重力提供向心力，有，解得，当速度小于v时，杆对小球有支持力，方向向上；当速度大于v时，杆对小球有拉力，方向向下，故C正确。小球在最低点时，合力提供向心力，知合力方向向上，则杆对球的作用力一定向上。故D正确。‎ ‎15.如图1所示，物体受到水平推力的作用在粗糙水平面上做直线运动．通过力传感器和速度传感器监测到推力、物体速度随时间变化的规律如图2所示．取．则 A. 物体的质量 B. 物体与水平面间的动摩擦因数 C. 第2s内物体克服摩擦力做的功 D. 前2s内推力F做功的平均功率 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A：据题意得，0—1s内物体静止不动， 2—3s内物体做匀速直线运动，且，1—2s内物体做匀加速直线运动，加速度大小，且，解得：物体的质量．故A项错误．‎ B：据，解得：物体与水平面间的动摩擦因数．故B项错误．‎ C：由图2得，第2s内物体的位移，则第2s内物体克服摩擦力做的功．故C项正确．‎ D:：0—1s内物体静止不动，推力不做功；1—2s内推力做的功；前2s内推力F做功的平均功率．故D项正确．‎ 三、填空题 ‎16.两个靠得很近的天体，离其它天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示。已知双星的质量为和，它们之间的距离为，引力常量为，双星中质量为的天体运行轨道半径=____________运行的周期___________。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 双星的周期一定是相同的，即角速度相同，由万有引力提供向心力可得其半径，以及角速度，进而可求周期；‎ ‎【详解】根据题意作图，对这两个天体而言，它们万有引力提供向心力 则对分析：‎ 对分析： 而且： 由以上三式解得：，‎ 将和的表达式分别代入方程式，可得角速度为：‎ ‎ 周期为：。‎ ‎【点睛】双星问题一定要抓住两个关键点：周期相同、半径之和等于他们的距离。‎ 四、解答题 ‎17.“道路千万条，安全第一条，行车不规范，亲人两行泪。”这句话告诉大家安全驾驶的重要性。质量为的汽车在水平公路上行驶时，阻力是车重的0.1倍。让车保持额定功率为，从静止开始行驶。取：‎ ‎(1)若以额定功率启动，求汽车达到的最大速度及汽车车速时的加速度；‎ ‎(2)若汽车以的速度匀速行驶，求汽车的实际功率。‎ ‎【答案】(1) ， (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)当汽车达到最大速度时， ‎ 汽车达到的最大速度 当汽车车速时，牵引力 由牛顿第二定律得，解得 ‎(2)汽车匀速行驶，‎ 汽车的实际功率 ‎18.如图所示是月亮女神、嫦娥号绕月亮做圆周运动时某时刻的图片，用、、、分别表示月亮女神和嫦娥号的轨道半径及周期，用表示月亮的半径．‎ ‎（）请用万有引力知识证明：它们遵循，其中是只与月球质量有关而与卫星无关的常量；‎ ‎（）再经多少时间两卫星第一次相距最远；‎ ‎（）请用嫦娥号所给的已知量，估测月球的平均密度．‎ ‎【答案】（）见解析；（）；（）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）设月球的质量为M，对任一卫星均有 得＝＝常量。‎ ‎（2）两卫星第一次相距最远时有 ‎（3）对嫦娥1号有 M＝πR3ρ 考点：万有引力定律的应用 ‎【名师点睛】环绕天体圆周运动的向心力由万有引力提供，据此根据圆周运动的半径和周期可以求得中心天体的质量，掌握万有引力公式和球的体积公式是解题的关键。‎ ‎19.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为θ＝37°，一条长为L=2m的轻绳（质量不计），一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m=3kg的小物体（物体可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动。（g=10m/s2）‎ ‎（1）当v1=2m/s时，求绳对物体的拉力；‎ ‎（2）当v2=m/s时，求绳对物体的拉力。（结果保留根式）‎ ‎【答案】（1）30N；（2）30N；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】当物体刚离开锥面时：Tcosθ-mg=0，Tsinθ=m，r=Lsinθ 解得：v0=3m/s ‎（1）当v＜v0时，物体没有离开锥面，有：T1sinθ-N1cosθ=m ‎ T1cosθ+N1sinθ=mg ‎ 解得：T1=30N；‎ ‎（2）当v>v0时物体已经离开锥面，有：T2sinα=m ‎ T2cosα=mg ‎ 且 r=Lsinα 解得：T1=30N；‎ ‎ ‎ ‎ ‎