北京市一五六中学2020学年高二物理上学期期中试题（含解析）

北京市一五六中学2020学年高二物理上学期期中试题（含解析）

北京市一五六中学2020学年高二物理上学期期中试题（含解析） ‎ 一、 单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）‎ ‎1.一物体做匀速圆周运动，则下列物理量保持不变的是（ ）‎ A. 线速度 B. 向心加速度 C. 合力 D. 角速度 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻变化，即速率不变，速度改变，故A错误；‎ B．匀速圆周运动的加速度为向心加速度，其大小不变，方向时刻改变，所以加速度改变，故B错误；‎ C．做匀速圆周运动的物体所受合力提供向心力，由公式可知，向心力大小不变，方向时刻改变，故合力变化，故C错误；‎ D．角速度，所以匀速圆周运动是角速度的大小和方向都不变的圆周运动，故D正确。‎ ‎2.如图所示，水平桌面上有一个小钢球和一根条形磁铁，现给小钢球一个沿OP方向初速度v，则小钢球的运动轨迹可能是 A. 甲 B. 乙 C. 丁 D. 丙 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 磁体对钢珠有相互吸引力，当磁铁放在图中的位置时，小钢珠运动过程中有受到磁体的吸引，小钢珠逐渐接近磁体做曲线运动，轨迹向合力方向弯曲，所以运动轨迹是丙，故D正确，ABC错误；‎ ‎3.如图所示，当导线中通有电流时，小磁针发生偏转。这个实验说明了 A. 通电导线周围存在磁场 B. 通电导线周围存电场 C. 电流通过导线时产生焦耳热 D. 电流越大，产生的磁场越强 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 当导线中通有电流时，小磁针发生偏转，这个实验说明了通电导线周围存在磁场，故选A.‎ ‎4.如图所示，一通电直导线位于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直。当导线中的电流为I时，通电导线所受安培力的大小为F。当该导线中的电流变为2I时，保持其他条件不变，通电导线所受安培力的大小为 A. B. F C. ‎2F D. ‎‎4F ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知，电流的方向与磁场的方向垂直，由安培力的公式：可知，当该导线中的电流变为2I时，保持其他条件不变时，安培力的大小：‎ A．与分析不符，故A错误；‎ B．F与分析不符，故B错误；‎ C．‎2F与分析相符，故C正确；‎ D．‎4F与分析不符，故D错误。‎ ‎5.在图所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛仑兹力方向的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由左手定则可知，在A图中，粒子所受洛伦兹力竖直向下，故A错误；由左手定则可知，在B图中，粒子所受洛伦兹力竖直向上，故B正确；由左手定则可知，在C图中，粒子受洛伦兹力垂直纸面向外，故C错误；由左手定则可知，在D图中，粒子受洛伦兹力垂直纸面向里，故D错误。所以B正确，ACD错误。‎ ‎6. 如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动，他们的运动均可近似看成匀速圆周运动。如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪些量 A. 地球绕太阳公转的半径和周期 B. 月球绕地球转动的半径和周期 C. 地球的半径和地球绕太阳公转的周期 D. 地球的半径和月球绕地球转动的周期 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：欲观测地球的质量M，根据，则需要知道围绕地球的卫星的半径和周期，而不是它绕太阳的半径与周期，故选项B正确。‎ 考点：万有引力与航天。‎ ‎7.在水平低迷附近某一高度处，将一个小球以初速度水平抛出，小球经时间t落地，落地时的速度大小为v，落地点与抛出点的水平距离为x，不计空气阻力。若将小球从相同位置以的速度水平抛出，则小球 A. 落地的时间变为2t B. 落地时的速度大小将变为2v C. 落地的时间仍为t D. 落地点与抛出点的水平距离仍为x ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动，根据匀速直线运动和自由落体运动的运动规律列式计算．‎ 小球的平抛运动时间取决于在竖直方向上做自由落体运动的时间，根据，解得，两种情况下下落的高度相同，所以落地时间相同，都为t，A错误C 正确；在水平方向上做匀速直线运动，故，所以第二次落地距离变为原来的2倍，即2x，D错误；落地速度，变为，v不是原来的2倍，B错误．‎ ‎8. 如图所示，质量相等的两个小球A和B紧贴倒圆锥筒的光滑内壁各自做水平面内的匀速圆周运动，则（ ）‎ A. A球受到的支持力较大 B. B球受到的支持力较大 C. A球运动的线速度较大 D. B球运动的线速度较大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：‎ AB、对小球受力分析，小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力，如图 筒对小球的支持力N=，与轨道半径无关，则由牛顿第三定律得知，小球对筒的压力也与半径无关，即有球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力．故AB错误；‎ CD、根据牛顿第二定律，有：‎ F=mgtanθ=m 解得：v=．‎ 由于A球的转动半径较大，A线速度较大．故C正确，D错误．‎ 故选：C ‎9.用一个水平拉力拉着一物体在水平面上绕着点做匀速圆周运动．关于物体受到的拉力和摩擦力的受力示意图，下列四个图中可能正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：由于物体做匀速圆周运动，所以物体受到的合力方向指向圆心，合力提供的是向心力，再根据力的合成的知识可知，C中的二个力的合力才会指向圆心，而其余的三种情况下的合力都不能指向圆心，故该题选C。‎ 考点：匀速圆周运动。‎ ‎10.下列关于经典力学的说法正确的是 A. 经典力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体 B. 经典力学适用于微观、高速（接近光速）运动粒子 C. 涉及强引力时，经典力学同样适用 D. 相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c ‎）条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故A正确，B错误；经典力学适用弱引力作用下的物体，涉及强引力时，经典力学不再适用。故C错误；相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围。故D错误。‎ 故选A。‎ ‎11.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（ ）‎ A. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602‎ B. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602‎ C. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6‎ D. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ A、设月球质量为，地球质量为M，苹果质量为 则月球受到的万有引力为：‎ 苹果受到的万有引力为：‎ 由于月球质量和苹果质量之间的关系未知，故二者之间万有引力的关系无法确定，故选项A错误；‎ B、根据牛顿第二定律：，‎ 整理可以得到：，故选项B正确；‎ C、在月球表面处：，由于月球本身的半径大小未知，故无法求出月球表面和地面表面重力加速度的关系，故选项C错误；‎ D、苹果在月球表面受到引力为：，由于月球本身的半径大小未知，故无法求出苹果在月球表面受到的引力与地球表面引力之间的关系，故选项D错误。‎ 点睛：本题考查万有引力相关知识，掌握万有引力公式，知道引力与距离的二次方成反比，即可求解。‎ ‎12.如图所示，A、B、C三个物体放在旋转平台上随平台一起做匀速圆周运动，动摩擦因数均为，已知A的质量为‎2m，B、C的质量均为m，A、B离轴距离均为R，C距离轴为2R，则以下说法正确的是（ ）‎ A. aA=aBaB C. fA=fC>fB D. fA=fB>fC ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC角速度相等，根据a=rω2知，C的轨道半径最大，C的向心加速度最大，AB的向心加速度相等，故A正确，B错误。物体做匀速圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，fA＝2mRω2，fB＝mRω2，fC＝2mRω2，可知B物体的摩擦力最小，故C正确，D错误；故选AC.‎ 二、 多项选择题（本题共4个小题，每小题3分，共12分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选得0分。）‎ ‎13.自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C，如图所示。正常骑行自行车时，下列说法正确的是 A. A、B两点的线速度大小相等，角速度大小也相等 B. B、C两点的角速度大小相等，周期也相等 C. A点的向心加速度小于B点的向心加速度 D. B点的向心加速度大于C点的向心加速度 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．AB两点在传送带上，是同缘传动的边缘点，所以两点的线速度相等，根据v=ω•r，由于半径不同，则角速度不相等，故A错误；‎ B．BC两点属于同轴转动，故角速度相等，周期也相等，故B正确；‎ C．AB两点的线速度相等，根据可知，A的半径比较大，所以A点的向心加速度小于B点的向心加速度，故C正确；‎ D．BC点的角速度是相等的，根据可知，C点的半径比较大，所以C点的向心加速度大于B点的向心加速度，故D错误。‎ ‎14.关于地球的同步卫星，下列说法正确的是 A. 同步卫星的轨道必须和地球赤道共面 B. 同步卫星的轨道和北京所在纬度圈共面 C. 所有地球同步卫星的质量一定相同 D. 所有地球同步卫星距离地面的高度一定相同 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．同步卫星的轨道平面必须和地球的赤道重合，故A正确；‎ B．同步卫星的轨道一定和地球的赤道平面重合，不可能和北京所在的纬度圈共面，故B错误；‎ C．据万有引力提供向心力 因为地球同步卫星质量同时出现在等号两边，可以约掉，所以所有地球同步卫星的质量不一定相同，故C错误；‎ D．根据万有引力提供向心力 解得：‎ M是地球质量，T是地球自转周期，R是地球的半径，所有地球同步卫星的距地面的高度一定相同，故D正确。‎ ‎15.2020年9月12号，天舟1号货运飞船顺利完成了与天宫2号空间实验室的自主快速交会对接。在对接前的某段时间内，若天宫2号和天舟1号分别处在不同的圆形轨道上逆时针运行，如图所示。下列说法正确的是 A. 天宫2号的运行速率大于天舟1号的运行速率 B. 天宫2号的运行周期大于天舟1号的运行周期 C. 天舟1号适当加速才可能与天宫2号实现对接 D. 天舟1号适当减速才可能与天宫2号实现对接 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据万有引力提供向心力得 解得：‎ 知卫星的轨道半径越大，则线速度越小，周期越大。所以，天宫2号的运行速率比天舟1号的小，天宫2号的运行周期比天舟1号的大，故A错误，B正确；‎ CD．天舟1号应适当加速，使得万有引力小于向心力，做离心运动，可能与天宫2号对接，故C正确，D错误。‎ ‎16.如图所示，长为l的轻绳的一端固定在点O上，另一端系一小球。球刚好在竖直平面内做完整的圆周运动。当小球运动到最低点时，速度大小为v，所受拉力大小为F。不计空气阻力，则 A. v= B. v=‎ C. F=5mg D. F=6mg ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．球刚好在竖直平面内做完整的圆周运动，所以在最高点有 小球从最高点到最低点的过程中由动能定理有 联立解得：‎ 故A正确，B错误；‎ CD．在最低点，由牛顿第二定律有 解得：‎ 故C错误，D正确。‎ 三、填空题（本题共4小题，每题4分，共16分）‎ ‎17.如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，用小锤打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地；改变小球距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地。根据实验_________（选填“能”或“不能”）判断出A球在竖直方向做自由落体运动；__（选填“能”或“不能”）判断出A球在水平方向做匀速直线运动。‎ ‎【答案】 (1). 能 (2). 不能 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]本实验将A的做平抛运动与竖直方向下落的B的运动对比，只能说明A竖直方向运动情况；‎ ‎[2]本实验中A做平抛运动，B做自由落体运动，每次两球都同时落地，说明A竖直方向的分运动是自由落体运动，不能反映A水平方向的运动情况 ‎18.如图为演示“通电导线之间通过磁场发生相互作用”的实验示意图，接通电源时，发 现两导线会相互靠近或远离已知接线柱是按如图所示方式连接的．‎ ‎(1)请在图中虚线框中标出B导线在A导线周围产生的磁场的方向用“”或“”表示；‎ ‎(2)在图中标出A导线所受安培力方向_____________．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 根据右手安培定则可判断B导线在A导线周围产生磁场的方向垂直纸面向里，根据左手定则可判断A导线所受安培力的方向水平向右；‎ ‎19.如图所示，细绳一端固定在O点，另一端系一小球，在O点的正下方A点钉一个钉子，小球从一定高度摆下，细绳与钉子相碰前、后瞬间，小球的线速度_________（填“变大”“变小”或“不变”），细绳所受的拉力_________（填“变大”“变小”或“不变”）。‎ ‎【答案】 (1). 不变； (2). 变大；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】细绳与钉子相碰前后小球的动能不变，所以线速度大小不变；根据F-mg=m，知F=mg+m，r变小，拉力F变大．‎ ‎【点睛】本题中要注意细绳碰到钉子前后转动半径的变化，线速度大小不变，再由向心力公式分析绳子上的拉力变化．‎ ‎20.如图所示，细线下面悬挂一个小钢球（可看作质点），让小钢球在水平面内做匀速圆周运动。若测得小钢球做圆周运动的圆半径为r，悬点O到圆心O’之间的距离为h，小球质量为m。忽略空气阻力，重力加速度为g。则小球所受的向心力F向= __________；小球做匀速圆周运动的周期T=________________.‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2]对小球受力分析，如图：‎ 由三角函数关系可知 合=‎ 根据牛顿第二定律 合=‎ 解得：‎ 四、论述计算题（本题共4小题，共36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。‎ ‎21.有一辆质量为‎800kg的小汽车驶上圆弧半径为‎50m的拱桥。取重力加速度大小g=‎10m/s²。‎ ‎(1)若汽车到达桥顶时速度为‎5m/s，求汽车对桥的压力大小。‎ ‎(2)若汽车经过桥顶时恰好对桥顶没有压力而腾空，求汽车的速度大小。‎ ‎(3)汽车对地面的压力过小是不安全的，对于同样的车速，请分析说明拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全。‎ ‎【答案】(1)(2)‎22.4m/s(3) 拱桥圆弧半径越大，桥面所受压力越大，汽车行驶越安全 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)汽车到达桥顶时，重力和支持力的合力提供向心力，据牛顿第二定律得 代入数据解得：‎ ‎(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力而腾空，则=0，汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供，有 解得：‎ ‎(3)汽车经过桥顶做圆周运动的向心力由重力和支持力的合力提供，有 则汽车所受支持力 知对于相同的行驶速度，拱桥圆弧半径越大，桥面所受压力越大，汽车行驶越安全 ‎22.宇航员驾驶宇宙飞船到达月球,他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为h处,将一小球以初速度v0水平抛出，水平射程为x.已知月球的半径为R，万有引力常量为G.不考虑月球自转的影响。求：‎ ‎(1)月球表面的重力加速度大小g月；‎ ‎(2)月球的质量M；‎ ‎(3)飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的线速度大小v.‎ ‎【答案】(1) (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1) 小球在月球表面做平抛运动： ‎ 月 解得月球表面的重力加速度大小：月 ‎(2) 根据万有引力等于重力，则有： 月 解得月球的质量：‎ ‎(3) 根据万有引力提供圆周运动向心力，则有：‎ 做匀速圆周运动的线速度大小：‎ ‎23.导线中带点粒子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识，一段通电直导线的横截面积为S，单位体积的带电粒子数为n，导线中每个带电粒子定向移动的速率为v，粒子的电荷量为q，并认为做定向运动的电荷时正电荷 ‎(1)试推导出电流的微观表达式I=nvSq ‎(2)如图所示，电荷定向运动时所受洛伦磁力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力．按照这个思路请你尝试由安培的表达式推导出洛伦磁力的表达式 ‎【答案】(1)见解析(2)见解析 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在时间t内流过导线横截面的带电粒子数 N=nvSt 通过导线横截面的总电荷量 Q=Nq 导线中电流 联立解得 I=nvSq ‎(2)导线受安培力的大小 长L的导线内的总的带电粒子数 N=nSL 又 I=nvSq 电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即 联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达f=qvB。‎ ‎24.万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0。‎ ‎(1)若在北极上空高出地面h处称量，弹簧秤读数为F1，求比值的表达式，并就h＝1.0%R的情形算出具体数值(计算结果保留两位有效数字)；‎ ‎(2)若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值的表达式。‎ ‎【答案】(1)0.98；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据万有引力等于重力得出比值的表达式，并求出具体的数值．在赤道，由于万有引力的一个分力等于重力，另一个分力提供随地球自转所需的向心力，根据该规律求出比值的表达式．‎ ‎【详解】（1）在地球北极点不考虑地球自转，则秤所称得的重力则为其万有引力，于是①，②，由公式①②可以得出：．‎ ‎（2）由于③，①和③可得：‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道在地球的两极，万有引力等于重力，在赤道，万有引力的一个分力等于重力，另一个分力提供随地球自转所需的向心力． ‎