2020学年高一物理下学期第二次月考试题（含解析）

2020学年高一物理下学期第二次月考试题（含解析）

‎2019高一（下）第二次月考物理试卷 一、单项选择题（每题3分，共30分）‎ ‎1．（3分）两个大小相同的实心均质小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为，若两个半径为小铁球倍的实心均质大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力变为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】D ‎【解析】解：设两个大小相同的实心小铁球的质量都为，半径为，‎ 根据万有引力公式得：，‎ 根据可知，半径变为原来的两倍，质量变为原来的倍．‎ 所以若将两半径为小铁球半径倍的实心大铁球紧靠在一起时，万有引力，‎ 是原来的倍．‎ 故选：D．‎ ‎2．（3分）地球公转的轨道半径为，周期为，月球绕地球运转的轨道半径为，周期为，则太阳质量与地球质量之比为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】解：地球绕太阳公转和月球绕地球公转，‎ 万有引力提供向心力，‎ 中心体质量，‎ 地球公转的轨道半径为，周期为，月球绕地球运转的轨道半径为，周期为，‎ 则太阳质量与地球质量之比为：．‎ 故选B．‎ ‎3．（3分）某行星可看作一个均匀的球体，密度为，若在其赤道上随行星一起转动的物体对行星表面的压力恰好为零，则该行星的自转周期为（引力常量为）（ ）‎ - 17 -‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】解：设某行星质量为，半径为，物体质量为，万有引力充当向心力，则有；‎ ‎，‎ ‎，‎ 联立解得，‎ 故选：C．‎ ‎4．（3分）把太阳系各行星的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星（ ）‎ A．周期越大 B．线速度越大 C．角速度越大 D．加速度越大 ‎【答案】A ‎【解析】解：设太阳质量为，行星质量为，轨道半径为，‎ 由牛顿第二定律得：，，，‎ 解得，，，周期，‎ 离太远越远，轨道半径越大，则周期越大，故A正确；‎ 线速度、角速度、向心加速度越小，故BCD错误；‎ 故选A．‎ ‎5．（3分）如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为和的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）‎ A．甲的向心加速度比乙的小 B．甲的运行周期比乙的小 C．甲的角速度比乙的大 D．甲的线速度比乙的大 ‎【答案】A ‎【解析】解：根据卫星运动的向心力由万有引力提供，有：‎ - 17 -‎ A．由于，可知甲的向心加速度小于乙的向心加速度，故A正确；‎ B．，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的周期大于乙的周期，故B错误；‎ C．，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的角速度小于乙的角速度，故C错误；‎ D．，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的线速度小于乙的线速度，故D错误．‎ 故选A．‎ ‎6．（3分）如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置．当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进．若质量为的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间前进的距离为，且速度达到最大值．设这一过程中电动机的功率恒为，小车所受阻力恒为，那么这段时间内（ ）‎ A．小车做匀加速运动 B．小车受到的牵引力逐渐增大 C．小车受到的合外力所做的功为 D．小车受到的牵引力做的功为 ‎【答案】D ‎【解析】解：A、小车电动机的功率恒定，速度不断变大，根据功率与速度关系公式可知，牵引力不断减小，根据牛顿第二定律，有，故小车的运动是加速度不断减小的加速运动，故AB错误；‎ C、对小车启动过程，根据动能定理，有：，则牵引力做功 - 17 -‎ ‎，故C错误，D正确．‎ 故选：D．‎ ‎7．（3分）如图所示，将质量为的小球以速度由地面竖直向上抛出．小球落回地面时，其速度大小为设小球在运动过程中所受空气阻力的大小不变，则空气阻力的大小等于（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】D ‎【解析】解：重力对物体做的功为零，设空气阻力大小为，对整个过程应用动能定理得：‎ ‎，‎ 上升过程中物体加度为：，‎ 由运动学公式得：‎ ‎，‎ 带入数据解得：‎ ‎，‎ 故D正确．‎ 故选D．‎ ‎8．（3分）一个质量为的小铁块沿半径为的固定半圆轨道上边缘由静止滑下，到半圆底部时，小铁块所受向心力为铁块重力的倍，则此过程中铁块损失的机械能为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】解：铁块滑到半球底部时，小铁块所受向心力为铁块重力的倍，‎ - 17 -‎ 由牛顿第二定律得：，‎ 对铁块的下滑过程运用动能定理得：，‎ 解得：；‎ 故选：B．‎ ‎9．（3分）质量为的物体被竖直向上抛出，在空中的加速度的大小为，最大上升高度为，若取，则在这个过程中（ ）‎ A．重力势能增加 B．动能减少 C．机械能减少 D．机械能守恒 ‎【答案】C ‎【解析】解：A、物体在向上运动的过程中，重力做功为，则重力势能增加了．故A错误．‎ B、根据牛顿第二定律得，物体所受的合力大小为，方向竖直向下，则合力对物体做功为，由动能定理知，动能减小．故B错误．‎ CD、因为重力势能增加，动能减小，则机械能减小，机械能不守恒．故C正确，D错误．‎ 故选：C．‎ ‎10．（3分）如图所示，在竖直平面内有一个半径为的圆弧轨道．半径水平、竖直，一个质量为的小球自正上方点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点时恰好对轨道没有压力，已知，重力加速度为，则小球从到的运动过程中（ ）‎ - 17 -‎ A．重力做功 B．机械能减少 C．合外力做功 D．克服摩擦力做功 ‎【答案】D ‎【解析】解：A．重力做功与路径无关，只与初末位置有关，故到过程，重力做功为，故A错误；‎ B．小球沿轨道到达最高点时恰好对轨道没有压力，根据牛顿第二定律，有，解得；‎ 从到过程，重力势能减小量为，动能增加量为，故机械能减小量为：，故B错误；‎ C．从到过程，合外力做功等于动能增加量，故为，故C错误；‎ D．从到过程，克服摩擦力做功等于机械能减小量，故为，故D正确；‎ 故选D．‎ 二．多项选择题（每题4分，共28分）‎ ‎11．（4分）甲、乙两恒星相距为，质量之比，它们离其他天体都很遥远，我们观察到它们的距离始终保持不变，由此可知（ ）‎ A．两恒星一定绕它们连线的某一位置做匀速圆周运动 B．甲、乙两恒星的角速度之比为 C．甲、乙两恒星的线速度之比为 D．甲、乙两恒星的向心加速度之比为 ‎【答案】AD ‎【解析】解：A、B．据题可知甲、乙两恒星的距离始终保持不变，围绕两星连线上的一点做匀速圆周运动，靠相互间的万有引力提供向心力，角速度一定相同，故A正确，B错误．‎ C．双星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：‎ - 17 -‎ ‎，‎ 得：．‎ 根据，知．故C错误．‎ D、根据a=rω2知，向心加速度之比，故D正确．‎ 故选：AD．‎ ‎12．（4分）假如地球自转速度增大，关于物体重力，下列说法正确的是（ ）‎ A．放在赤道地面上的物体万有引力不变 B．放在两极地面上的物体的重力不变 C．放在赤道地面上的物体的重力减小 D．放在两极地面上的物体的重力增加 ‎【答案】ABC ‎【解析】解：地球自转速度增大，则物体随地球自转所需向心力增大．‎ A、地球的质量和半径都没有变化，故对赤道上物体的万有引力大小保持不变，故A正确；‎ BD、地球绕地轴转动，在两极点，物体转动半径为，转动所需向心力为，此时物体的重力与万有引力相等，故转速增加两极点的重力保持不变，故B正确D错误；‎ C、赤道上的物体重力和向心力的合力等于物体受到的万有引力，而万有引力不变，转速增加时所需向心力增大，故物体的重力将减小，故C正确；‎ 故选：ABC．‎ ‎13．（4分）如图所示，摆球质量为，悬线的长为，把悬线拉到水平位置后放手．设在摆球运动过程中空气阻力的大小不变，则下列说法正确的是（ ）‎ A．重力做功为 B．绳的拉力做功为 C．空气阻力（）做功为 - 17 -‎ D．空气阻力（）做功为 ‎【答案】ABD ‎【解析】解：A．如图所示，重力在整个运动过程中始终不变，小球在重力方向上的位移为在竖直方向上的投影，所以．故A正确．‎ B．因为拉力在运动过程中始终与运动方向垂直，故不做功，即．故B正确．‎ C．所做的总功等于每个小弧段上所做功的代数和，即．故C错误，D正确；‎ 故选：ABD．‎ ‎14．（4分）如图所示，在外力作用下某质点运动的图象为正弦曲线．从图中可以判断（ ）‎ A．在时间内，外力做正功 B．在时间内，外力的功率逐渐增大 C．在时刻，外力的功率最大 D．在时间内，外力做的总功为零 ‎【答案】AD ‎【解析】解：A．在时间内，由图象可知，物体的速度沿正方向，加速度为正值且减小，故力与速度方向相同，故外力做正功；故A正确；‎ B．图象斜率表示加速度，加速度对应合外力，合外力减小，速度增大；由图象可知 - 17 -‎ 时刻速度为零，时刻速度最大但拉力为零，由可知外力的功率在时刻功率为零，时刻功率也为零，可知功率先增大后减小，B错误．‎ C．时刻物体的速度为零，由可知外力的功率为零，故C错误．‎ D．在时间内物体的动能变化为零，由动能定理可知外力做的总功为零，故D正确；‎ 故选AD．‎ ‎15．（4分）将三个木板、、固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中与底边相同，和高度相同．现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿木板下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数均相同．在这三个过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A．沿着和下滑到底端时，物块的速度不同；沿着和下滑到底端时，物块的速度相同 B．沿着下滑到底端时，物块的速度最大 C．物块沿着下滑到底端的过程中，产生的热量是最多的 D．物块沿着和下滑到底端的过程中，产生的热量是一样多的 ‎【答案】BCD ‎【解析】解：对物块从高为的斜面上由静止滑到底端时，根据动能定理有，其中为物块克服摩擦力做的功，因滑动摩擦力，又，所以物块克服摩擦力做的功为，由图可知，为斜面底边长，即若物体从斜面顶端下滑到底端时只要质量与斜面底端长相同，则物体克服摩擦力做的功就相同．故：‎ A．因沿着和下滑到底端时相同，沿和下滑到底端时不同，沿时克服摩擦力做的功多，由动能定理，不难判断A错误．‎ - 17 -‎ B．根据动能定理，沿和下滑时有，，，同理沿和下滑时有，显然，最大，故B正确．‎ C．由摩擦产生热量，，可知物块沿下滑到底端的过程中产生的热量最多，故C正确．‎ D．同理，根据以上分析知，物块沿和下滑到底端的过程中，产生的热量一样多，故D正确．‎ 故选：BCD．‎ ‎16．（4分）如图所示，固定在竖直面内的光滑圆环半径为，圆环上套有质量分别为和的小球、（均可看作质点），且小球、用一长为的轻质细杆相连，在小球从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中（已知重力加速度为），下列说法正确的是（ ）‎ A．球减少的机械能等于球增加的机械能 B．球减少的重力势能等于球增加的重力势能 C．球的最大速度为 D．球克服细杆所做的功为 ‎【答案】AC ‎【解析】解：A．球运动到最低点，球运动到最高点，两个球系统机械能守恒，故球增加的机械能等于球减少的机械能，故A正确．‎ B．球重力势能增加，球重力势能减小，故B错误．‎ C．两个球系统机械能守恒，当球运动到最低点时，速度最大，有 ‎，解得．故C正确．‎ D．细杆对球做的功等于球动能的增加量，有 - 17 -‎ ‎，解得．故D错误．‎ 故选：AC．‎ ‎17．（4分）光滑水平面上静止一质量为的木块，一颗质量为的子弹以水平速度射入木块，并以速度穿出，对这个过程，下列说法正确的是（ ）‎ A．子弹克服阻力做的功等于 B．子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功 C．子弹对木块做的功等于木块获得的动能与子弹跟木块摩擦生热的内能之和 D．子弹损失的动能等于木块的动能跟子弹和木块摩擦转化的内能之和 ‎【解析】解：A．对子弹全过程由动能定理，有，所以子弹克服阻力做功，故A正确．‎ B．子弹与木块相互作用过程如下图：‎ 不仿设子弹与木块相互作用力大小为，‎ 则子弹对木块做功，‎ 木块对子弹做功，‎ 由于，故，故B错误 C．由动能定理，木块获得动能，即子弹对木块做的功等于木块获得的动能，故C错误．‎ D、对子弹和木块组成的系统，全过程总能量守恒，即系统内减少的能量等增加的能量，即：子弹减少的动能=木块增加的动能+系统产生的内能．故D正确．‎ 故选AD．‎ 三、实验题（每空2分，共22分）‎ ‎18．（6分）如图 - 17 -‎ 所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为，当我们用条、条完全相同的橡皮筋并在一起进行第次、第次实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出，而后确定橡皮筋做的功和物体速度变化的关系．回答下列问题：‎ ‎①除了图中已给出的实验器材外，还需要的器材有低压交流电源和__________；‎ ‎②实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是____________________；‎ ‎③若某次实验打出的一条纸带如图2所示，则小车由于橡皮筋弹力做功所获得的速度为__________．（打点计时器所用交变电压的频率为）‎ ‎【答案】①刻度尺；②木块的末端垫高，平衡摩擦力；③‎ ‎【解析】解：（1）根据实验原理可知实验中需要刻度尺测量打点之间的距离，计算物体的速度．‎ ‎（2）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高平衡小车所受的摩擦力．‎ ‎（3）小车的运动情况，先加速，再匀速，最后减速，橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动，因此算速度时要选取点距均匀的部分，‎ 则小车由于橡皮筋弹力做功所获得的速度为：．‎ 故答案为：①刻度尺；②木块的末端垫高，平衡摩擦力；③．‎ ‎19．（16分）如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．‎ - 17 -‎ ‎（1）实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度．某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案．‎ A．用刻度尺测出物体下落的高度，并测出下落时间，通过计算出瞬时速度；‎ B．用刻度尺测出物体下落的高度，并通过计算出瞬时速度；‎ C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算出高度；‎ D．用刻度尺测出物体下落的高度，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度．‎ 以上方案中只有一种正确，正确的是__________．（填入相应的字母）‎ ‎（2）某同学按照正确操作选的纸带如图所示，其中是起始点，、、、、是打点计时器连续打下的个点，打点频率为，该同学用毫米刻度尺测量到、、、、各点的距离，并记录在图中（单位：），重锤的质量为，重力加速度．根据以上数据当打点计时器打到点时，重物重力势能的减少量为__________，动能的增加量为__________．（要求计算数值保留三位有效数字）‎ ‎（3）实验中误差产生的原因________________________________________．（写出两个原因）‎ ‎（4）通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度，并计算各点速度的平方 - 17 -‎ ‎，然后以__________为纵轴，以__________为横轴，根据实验数据作出图线．若在实验误差允许的范围内，图线是一条过原点且斜率为的直线，则验证了机械能守恒定律．‎ ‎（5）该装置也可用于精度要求不是很高的重力加速度的测量，依据第（2）问中选取的纸带可计得重力加速度__________．‎ ‎【答案】（1）（D）；（2）；．‎ ‎（3）①下落过程中存在阻力，②长度的测量时存在误差；‎ ‎（4），；‎ ‎（5）．‎ ‎【解析】解：（1）该实验是验证机械能守恒定律的实验．因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒．如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证呢．‎ 其中三项都是运用了自由落体的运动规律求解的，故ABC错误．‎ 故选D．‎ ‎（2）‎ 所以力势能的减少量；‎ 动能的增加量为．‎ ‎（3）①下落过程中存在阻力作用；②长度的测量时存在误差；‎ ‎（4）重力势能减少量是，增加的动能是，可由纸带上求出．由，可知，所以图线的斜率为；‎ ‎（5）根据得：．‎ 故答案为：（1）（D）；（2）；；‎ ‎（3）①下落过程中存在阻力，②长度的测量时存在误差；‎ ‎（4），；‎ ‎（5）．‎ 四．计算题（第20题6分，第21题6分，第22题8分，共20分）‎ ‎20．（6分）宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间 - 17 -‎ 小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间小球落回原处．（取地球表面重力加速度，空气阻力不计）‎ ‎（1）求该星球表面附近的重力加速度；‎ ‎（2）已知该星球的半径与地球半径之比为，求该星球的质量与地球质量之比．‎ ‎【解析】解：（1）根据匀变速直线运动规律得：‎ 从竖直上抛到最高点，上升的时间是，上升和下降的时间相等，‎ 所以从上抛到落回原处①，‎ 由于在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间小球落回原处．‎ 根据匀变速直线运动规律得：‎ ‎②，‎ 由①②得星球表面附近的重力加速度，‎ ‎（2）根据万有引力等于重力得：，‎ ‎，‎ 所以．‎ 答：（1）该星球表面附近的重力加速度为；‎ ‎（2）该星球的质量与地球质量之比为．‎ ‎21．（6分）如图所示，斜面倾角为，质量为的滑块在距挡板的距离为的点以初速度沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为，滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面的“下滑力”，若滑块每次与挡板相碰，碰后以原速率返回，无动能损失，求滑块停止运动前在斜面上经过的路程．‎ - 17 -‎ ‎【解析】解：滑块最终停在斜面底部，设滑块经过的总路程为，‎ 取斜面底边所在的水平面为零势能面，‎ 根据能量守恒定律，滑块的机械能全部转化为内能：，‎ 滑块克服摩擦力所做的功：，‎ 对滑块运动的全过程应用功能关系：，‎ 解得：．‎ 答：滑块停止运动前在斜面上经过的路程为．‎ ‎22．（8分）滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来．如图是滑板运动的轨道，和是两段光滑圆弧形轨道，段的圆心为点，圆心角为，半径与水平轨道垂直，水平轨道段粗糙且长．一运动员从轨道上的点以的速度水平滑出，在点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道，经轨道后冲上轨道，到达点时速度减为零，然后返回．已知运动员和滑板的总质量为，、两点与水平面的竖直高度为和，且，，取．求：‎ ‎（1）运动员从运动到达点时的速度大小；‎ ‎（2）轨道段的动摩擦因数；‎ - 17 -‎ ‎（3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到点？如能，请求出回到点时速度的大小；如不能，则最后停在何处？‎ ‎【解析】解：（1）由题意可知：…①，‎ 解得：，‎ ‎（2）由点到点，由动能定理可得：…②，‎ 由①②带入数据可得：，‎ ‎（3）运动员能到达左侧的最大高度为，从到第一次返回左侧最高处，根据动能定理有： ，‎ 解得：，‎ 所以第一次返回时，运动员不能回到点，‎ 设运动员从点运动到停止，在段的总路程为，由动能定理可得：…④，‎ 代入数据解得：，‎ 因为，所以运动员最后停在点左侧处，或点右侧处．‎ 答：（1）运动员从运动到达点时的速度大小为；‎ ‎（2）轨道段的动摩擦因数为；‎ ‎（3）第一次返回时，运动员不能回到点，最后停在点左侧处，或点右侧处．‎ - 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