北京市第三十一中学2019-2020学年高一下学期物理试题

北京市第三十一中学2019-2020学年高一下学期物理试题

北京市第三十一中学 2019—2020 学年度第二学期 高一物理试卷 一、单项选择题（本题共 12 小题，每小题 2 分，共 24 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.因首次比较精确地测出引力常量G，被称为“称量地球质量第一人”的科学家是 A. 伽利略 B. 开普勒 C. 卡文迪许 D. 牛顿 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】牛顿发现了万有引力定律，牛顿得到万有引力定律之后，并没有测得引力常量，首次比较精确地测出引力常量的科学家是卡文迪许，称为“称量地球质量第一人”的科学家．‎ A. 伽利略与分析不符，A错误 B. 开普勒与分析不符，B错误 C. 卡文迪许与分析相符，C正确 D. 牛顿与分析不符，D错误 ‎2.关于物体做曲线运动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 物体做曲线运动时所受的合外力一定不为零 B. 物体所受的合外力不为零时一定做曲线运动 C. 物体在恒力的作用下不能做曲线运动 D. 物体在变力的作用下一定做曲线运动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体做曲线运动时，速度是切线方向，时刻改变，一定具有加速度，故所受的合外力一定不为零，故A正确；‎ B．物体所受的合外力不为零时不一定做曲线运动，如自由落体运动，故B错误；‎ C．物体在恒力的作用下可能做曲线运动，如平抛运动只受重力，是恒力，故C错误；‎ D．物体在变力的作用下不一定做曲线运动，如汽车恒定功率启动，合力不断变化，但是汽车做直线运动，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎3.关于物体的平抛运动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 由于物体受力的大小和方向不变，因此平抛运动是匀变速运动 B. 由于物体速度的方向不断变化，因此平抛运动不是匀变速运动 C. 同一位置以不同的初速度水平抛出物体，初速度大的物体飞行时间长 D. 同一位置以不同的初速度水平抛出物体，初速度小的物体飞行时间长 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．物体只受重力，其大小和方向不变，因此平抛运动是匀变速运动，故A正确，B错误；‎ CD．由 得 知同一位置以不同的初速度水平抛出物体物体，飞行时间一定，与初速度无关，故CD错误。‎ 故选A。‎ ‎4.如图所示，一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，圆盘上的小物块A随圆盘一起运动，对小物块进行受力分析，下列说法正确的是( )‎ A. 受重力和支持力 B. 受重力、支持力、摩擦力 C. 受重力、支持力、向心力 D. 受重力、支持力、摩擦力、向心力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】小木块做匀速圆周运动，合力指向圆心，对木块受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图所示 重力和支持力平衡，静摩擦力提供向心力．‎ A.A项与上述分析结论不相符，故A错误；‎ B. B项与上述分析结论相符，故B正确；‎ C.C项与上述分析结论不相符，故C错误；‎ D.D项与上述分析结论不相符，故D错误；‎ ‎5. 万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律．以下说法正确的是 A. 物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的 B. 人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大 C. 人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供 D. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 物体的重力是由地球的引力而产生的，A正确；根据万有引力公式，B错误；人造地球卫星围绕地球做圆周运动，万有引力完全提供向心力，C正确；宇航员处于完全失重状态，是万有引力完全提供向心力，D错误．‎ ‎6.如图所示，以‎10m/s的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ为30°的斜面上，可知物体完成这段飞行的时间是（取 g=‎10m/s2）（ ） ‎ A. s B. s C. 2s D. s ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】物体撞在斜面上的速度与斜面垂直，将该速度分解，如图．‎ ‎ 则，解得：，故ABC错误，D正确.‎ ‎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．‎ ‎【点睛】解决传动类问题要分清摩擦传动（包括皮带传动，链传动，齿轮传动，线速度大小相同）还是轴传动（角速度相同）．‎ ‎8.汽车在倾斜的弯道上拐弯时，弯道的倾角为θ，弯道半径为r，则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】高速行驶的汽车完全不依靠摩擦力转弯时，所需的向心力由重力和路面的支持力的合力提供，受力如图所示 根据牛顿第二定律得 解得 所以C正确，ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎9.如图所示，在光滑水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球运动到P点时，拉力F发生变化，则关于小球运动情况的说法正确的是（　　）‎ A. 若拉力突然变小，小球将沿Pa做离心运动 B. 若拉力突然变大，小球将沿Pb做离心运动 C. 若拉力突然变小，小球将沿Pc做向心运动 D. 若拉力突然消失，小球将沿Pa做匀速直线运动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．在水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力，当拉力减小时，拉力不足以提供小球运动的向心力，小球将做离心运动，但由于绳子拉力没有彻底消失，它不可能沿切线飞出，所以AC错误；‎ B．当拉力增大时，拉力大于小球需要的向心力，小球将做近心运动，它可能沿pc 轨道做近心运动，所以B错误；‎ D．当拉力消失，物体受力合为零，小球将沿切线方向做匀速直线运动，即小球将沿pa做匀速直线运动，所以D正确。‎ 故选D。‎ ‎10.某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变，每次测量卫星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为r1，后来变为r2，。以v1、v2表示卫星在这两个轨道上的速度，T1、T2表示卫星在这两上轨道上绕地运动的周期，则（　　）‎ A. ， B. ，‎ C. ， D. ，‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据万有引力提供向心力，得 解得 ‎，‎ 据题 由上式可得 ‎，‎ 故ACD错误，B正确。‎ 故选B。‎ ‎11.‎ 名宇航员来到某星上，此星的密度为地球的一半，半径也为地球的一半，则他受到的“重力”为在地球上所受重力的（ ）‎ A. 1/4 B. 1/‎2 ‎C. 2倍 D. 4倍 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在星球表面的物体受到的重力等于万有引力 mg=G 得星球的质量 M＝．‎ 所以星球的密度为 所以 此星的密度为地球的一半，半径也为地球的一半，所以该星球表面的重力加速度为地球表面的。因为G=mg，故该宇航员受到的“重力”为在地球上所受重力的。‎ 故选A。‎ ‎12.卫星靠近某星球表面运转过程中，要计算该星球的密度，只需要知道下面哪一个物理量（　　）‎ A. 卫星的质量 B. 卫星运行的线速度 C. 卫星运行的周期 D. 卫星的半径 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．当卫星靠近某星球表面运转过程中，卫星的轨道半径等于该星体的半径，仅知道卫星的质量，不知道卫星的轨道半径，无法求出星球的密度。同样，仅知道卫星的半径，不知道卫星的质量，也无法求出星球的密度，故AD错误；‎ B．已知卫星的运行速度，根据 解得 因为半径未知，无法得出密度。故B错误；‎ C．设行星的半径为R，根据 得行星质量 则行星的密度 可知只要知道卫星的周期，即可求出行星的密度。故C正确。‎ 故选C。‎ 二、多项选择题（本题共 4 小题，每小题 3 分，共 12 分。在每小题给出的四个选项中，有一个或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，错选不得分。）‎ ‎13.小球做匀速圆周运动的过程中，以下各量不发生变化的是 A. 线速度 B. 角速度 C. 周期 D. 向心加速度 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】在描述匀速圆周运动的物理量中，线速度、向心加速度、向心力这几个物理量都是矢量，虽然其大小不变但是方向在变，因此这些物理量是变化的；所以保持不变的量是周期和角速度，所以BC正确．‎ ‎14.线的一端拴一个小球，固定线的另一端，使球在水平面内做匀速圆周运动（　　）‎ A. 当转速一定时，线越长越容易断 B. 当角速度一定时，线越长越容易断 C. 当线速度一定时，线越长越容易断 D. 当周期一定时，线越长越容易断 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球运动过程中，绳子拉力等于向心力，需要的向心力越大，绳子越容易断；根据 可知，当转速一定时，线越长，需要的向心力越大，越容易断，故A正确；‎ B．根据 可知，当角速度一定时，线越长，需要的向心力越大，越容易断，故B正确；‎ C．根据 可知，当线速度一定时，线越长，需要的向心力越小，越不容易断，故C错误；‎ D．根据 可知，当周期一定时，线越长，需要的向心力越大，越容易断，故D正确。‎ 故选ABD。‎ ‎15.关于地球同步卫星以下说法正确的（　　）‎ A. 它的的轨道可以通过南北极的上空 B. 它的轨道只能在赤道上空 C. 轨道到地心的距离是一定的 D. 它圆周运动的周期与地球自转周期相同 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．同步卫星受万有引力指向地心，做匀速圆周运动（以太阳为参考系），合力指向圆心，故地心与圆心重合；与地面相对静止，故它的轨道只能在赤道上空，且轨道半径一定，故A错误，BC正确；‎ D．同步卫星与地球自转同步，故它圆周运动的周期与地球自转周期相同，故D正确。‎ 故选BCD。‎ ‎16.关于宇宙速度的说法中正确的（　　）‎ A. 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度 B. 第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最大速度 C. 第一宇宙速度的大小约为‎11.2km/s D. 第二宇宙速度是飞行器摆脱地球吸引的最小速度 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．根据万有引力提供向心力，可对绕地球表面圆周运动的卫星m，列牛顿第二定律，有 解得 第一宇宙速度是人造卫星在地球表面做圆周运动的最大运行速度，同时也是最小发射速度，故A正确，BC错误；‎ D．当飞行器的速度大于等于第二宇宙速度时，飞行器脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道，故D正确。‎ 故选AD。‎ 三、实验题（每空2分，共10分。）‎ ‎17.某同学利用如图所示的实验装置，进行“研究平抛运动的特点”实验。‎ ‎(1)实验需要用到测量工具有_____；‎ A．秒表 B．打点计时器 C．刻度尺 D．天平 ‎(2)实验中，为了求平抛物体的初速度，需直接测的数据有_____；‎ A．小球开始滚下的高度 B．小球在空中飞行的时间 C．运动轨迹上某点P的水平坐标 D．运动轨迹上某点P的竖直坐标 ‎(3)下列哪些因素会使实验的误差增大______________；‎ A．小球与斜槽之间有摩擦 B．安装斜槽时其末端不水平 C．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点 D．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离点O较远 ‎(4)实验中，记录了如图所示的一段轨迹ABC。已知物体是由原点O水平抛出的，C点的坐标为（60，45），则平抛物体的初速度为______m/s，物体经过B点时的速度vB的大小为____________m/s。（取）‎ ‎【答案】 (1). C (2). CD (3). BC (4). ‎1.67m/s (5). ‎2.08m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]在做“研究平抛物体的运动”实验时，下列器材中还需要刻度尺来确定长度，时间可以根据竖直高度求出，不需要秒表和打点计时器，对于质量在等式两边可以相约去，因此也不需要天平。故C正确，ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎(2)[2]要求初速度，则需知道小球从原点到某时刻的水平位移x，及从原点到该时刻的竖直位移y，即运动轨迹上某点P的水平坐标和竖直坐标。竖直方向做自由落体运动，有 解得 水平方向做匀速运动，则有 故为了求平抛物体的初速度，需直接测量的数据有运动轨迹上某点P的水平坐标和运动轨迹上某点P的竖直坐标。所以CD正确，AB错误。‎ 故选CD。‎ ‎(3)[3]A．小球与斜槽之间有摩擦力不影响实验的误差，只要保证小球从同一位置由静止释放，使得平抛运动的初速度相同，故A错误；‎ B．安装斜槽时末端不水平，会导致初速度不水平，使得误差增大，故B正确；‎ C．建立坐标系时，应该以小球在斜槽末端在竖直板上球心的投影为坐标原点，以末端端口位置为坐标原点使得误差增大，故C正确；‎ D．为了减小测量的误差，在曲线上所取的计算点离原点远一些。所以不会增大误差，故D错误。‎ 故选BC。‎ ‎(4)[4]根据 得 则初速度 ‎[5]B点在竖直方向上分速度 则B点速度为 四、论述、计算题（本题共 4 小题，共34分。）（解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。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。）‎ ‎18.如图所示，将一个小球水平抛出，抛出点距水平地面的高度h=‎‎1.8m ‎，小球落地点与抛出点的水平距离x=‎4.8m．不计空气阻力，g取‎10m/s2．求：‎ ‎（1）小球从抛出到落地经历的时间;‎ ‎（2）小球抛出时的速度大小v0;‎ ‎（3）小球落地时的速度大小v;‎ ‎【答案】(1)t=0.6s(2)(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据平抛运动规律得，竖直方向 得：‎ ‎(2)水平方向得：‎ ‎(3)落地时竖直方向的速度为 ‎ ‎ 由运动的合成可知，落地时的速度 ‎19.有一辆质量为‎800kg的小汽车驶上圆弧半径为‎50m的拱桥，如图所示．汽v车到达桥顶时速度为‎5m/s．取重力加速度g=‎10m/s2．‎ ‎（1）画出汽车经过桥顶时，在竖直方向上的受力示意图；‎ ‎（2）求汽车经过桥顶时，汽车对桥的压力的大小；‎ ‎（3‎ ‎）汽车对桥面的压力过小是不安全的，请分析说明汽车在经过该拱桥时，速度大些比较安全，还是小些比较安全．‎ ‎【答案】（1）如图所示； （2）7600N；（3）速度小些比较安全．‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）竖直方向上受到重力以及桥的支持力的作用，按要求画出受力图； （2）汽车到达桥顶时，由重力和支持力的合力提供向心力，根据向心力公式和牛顿第二定律可列式求出支持力，再得到汽车对桥的压力； （3）根据上题中支持力的表达式分析过桥速度大小与安全系数的关系．‎ ‎【详解】（1）汽车经过桥顶时，在竖直方向上的受力情况如图所示： （2）以汽车为研究对象，根据牛顿第二定律 代入数据解得     FN=7600 N 根据牛顿第三定律，汽车对桥顶的压力大小FN′=FN=7600 N． （3）汽车对桥面的压力，汽车的行驶速度越小，桥面所受压力越大，汽车行驶越安全．‎ ‎20.中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。‎2018年11月19日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功将北斗三号双星送入预定轨道，成功完成北斗三号基本系统星座部署。如图所示为其中一颗北斗卫星的轨道示意图。已知该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球半径为R，地球表面附近的重力加速度为g，引力常量为G。‎ ‎(1)求地球的质量M；‎ ‎(2)求该卫星的轨道距离地面的高度h；‎ ‎(3)请推导第一宇宙速度v1表达式，并分析比较该卫星的运行速度与第一宇宙速度的大小关系。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)，‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设一物体的质量为m1，在地球表面附近，万有引定律等于重力 解得地球质量 ‎(2)设卫星质量为m2，根据牛顿第二定律 解得 ‎(3)根据牛顿第二定律 得 第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，即 时 该卫星的轨道半径 因此其速度 ‎21.如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动．已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为‎1.9L．不计空气阻力,重力加速度为g．‎ ‎(1)求小球通过最高点A时的速度vA．‎ ‎(2)若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力FT恰好为小球重力的6倍,且小球经过B点的瞬间让细线断裂,求小球落地点到C点的距离．‎ ‎【答案】(1) 　(2)‎‎3L ‎【解析】‎ 试题分析：（1）小球恰好能做完整的圆周运动，则小球通过A点时细线的拉力为零，根据向心力公式有：，解得：．‎ ‎（2）在B点，根据向心力公式得：，解得：，小球运动到B点时细线断裂，小球做平抛运动，有：竖直方向：，水平方向：．‎ 考点：向心力、牛顿第二定律 ‎【名师点睛】小球在竖直面内圆周运动一般会和机械能守恒或动能定理结合考查，要注意临界值的应用及正确列出向心力公式．‎ ‎ ‎