2020学年高一物理下学期第一次质检试题（含解析）

2020学年高一物理下学期第一次质检试题（含解析）

‎2019高一（下）第一次质检物理试卷（理科）‎ 一、选择题（本题共20小题，每题3分，共60分．其中1至13小题为单选题，四个选项中只有一个选项正确；14至20为不定项选择题，全部选对的得3分，选对但不全的得1分，有选错或不答的得0分，请将正确选项填涂在答题卡上）‎ ‎1．（3分）如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图，且质点运动到点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则质点从点运动到点的过程中，下列说法中正确的是（ ）‎ A．质点经过点的速率比点的大 B．质点经过点时的加速度方向与速度方向的夹角小于 C．质点经过点时的加速度比点的大 D．质点从到的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小 ‎【答案】A ‎【解析】解：A．由题意，质点运动到点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，速度沿点轨迹的切线方向，则知加速度方向向上，合外力也向上，质点做匀变速曲线运动，合外力恒定不变，质点由到过程中，合外力做负功，由动能定理可得，点的速度比点速度大，故A正确；‎ B．由的分析可知，点处的受力方向与速度方向夹角大于度；故B错误；‎ C．质点做匀变速曲线运动，则有加速度不变，所以质点经过点时的加速度与点相同，故C错误；‎ D．点从到的过程中加速度方向与速度方向的夹角一直减小，故D错误．‎ 故选A．‎ ‎2．（3分）人用绳子通过定滑轮拉物体，穿在光滑的竖直杆上，当以速度匀速地拉绳使物体到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为，则物体实际运动的速度是（ ）‎ - 20 -‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】D ‎【解析】解：将的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示，拉绳子的速度等于沿绳子方向的分速度，‎ 根据平行四边形定则得，实际速度为：．‎ 故选：D．‎ ‎3．（3分）在汽车无极变速器中，存在如图所示的装置，是与同轴相连的齿轮，是与同轴相连的齿轮，、、为相互咬合的齿轮．已知齿轮、规格相同，半径为，齿轮、规格也相同，半径为，齿轮的半径为．当齿轮如图方向转动时以下说法错误的是（ ）‎ A．齿轮和齿轮的转动方向相同 B．齿轮和齿轮的转动周期之比为 C．齿轮和齿轮边缘某点的线速度大小之比为 D．齿轮和齿轮的角速度大小之比为 ‎【答案】D ‎【解析】解：A．三个紧密咬合的齿轮是同缘传动，因为顺时针转动，故逆时针转动，逆时针转动，又同轴转动，同转转动，所以齿轮和齿轮的转动方向相同，故A正确；‎ - 20 -‎ B．三个紧密咬合的齿轮是同缘传动，边缘线速度大小相同，齿轮、规格相同，半径为，根据得，转动的角速度相同，同轴转动，角速度相同，同轴转动相同，且齿轮、规格也相同，所以齿轮和齿轮的转动角速度相同，转动周期之比为，故B正确；‎ C．三个紧密咬合的齿轮是同缘传动，边缘线速度大小相同，根据得，是与同轴相连的齿轮，所以，根据得：和齿轮边缘某点的线速度大小之比为，故C正确；‎ D．三个紧密咬合的齿轮是同缘传动，边缘线速度大小相同，根据得：和齿轮的角速度大小之比为，故D错误．‎ 本题选错误的，故选：D．‎ ‎4．（3分）如图所示，一内壁光滑、质量为、半径为的环形细圆管，用硬杆竖直固定在天花板上．有一质量为的水球（可看作质点）在圆管中运动．水球以速率经过圆管最低点时，杆对圆管的作用力大小为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】解：以球为研究对象，根据牛顿第二定律得，，解得，‎ 由牛顿第三定律知：球对圆环的作用力大小，方向向下．‎ 再以圆环为研究对象，由平衡条件可得：杆对圆管的作用力大小．‎ 故选：C．‎ ‎5．（3分）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示．该行星与地球的公转半径比为（ ）‎ - 20 -‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】解：A、B、C、D：由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长．每过年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的分之一，年后地球转了圈，比行星多转圈，即行星转了圈，从而再次在日地连线的延长线上．所以行星的周期是年，根据开普勒第三定律有，即：，所以，选项A、C、D错误，选项B正确．【注意有文字】‎ 故选B．‎ ‎6．（3分）要计算地球的质量，除已知的一些常数外还需知道某些数据，现给出下列各组数据，不能计算出地球质量的是（ ）‎ A．已知地球半径 B．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和线速度 C．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度和周期 D．已知地球公转的周期及运转半径 ‎【答案】D ‎【解析】解：A．根据，得，知道地球的半径，结合地球表面的重力加速度以及万有引力常量即可求出地球的质量，故A不符合题意；‎ B．卫星绕地球做匀速周运动，根据万有引力提供向心力有，得地球质量，故已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和线速度，可以计算出地球质量，故B不符合题意；‎ C．根据得，根据万有引力提供向心力，解得 - 20 -‎ ‎，故已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度和周期可以计算地球的质量，故C不符合题意；‎ D．地球绕太阳公转，中心天体是太阳，根据万有引力提供向心力只能求太阳的质量，故已知地球公转的周期及运转半径不可以计算地球的质量，故D符合题意．‎ 本题选择不能求出地球质量的，故选：D．‎ ‎7．（3分）设行星和是两个均匀球体，与的质量之比，半径之比，行星的卫星沿圆轨道运行的周期为，行星的卫星沿圆轨道运行的周期为，两卫星的圆轨道都非常接近各自的行星表面，则它们运行的周期之比等于（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】A ‎【解析】解：卫星做圆周运动时，万有引力提供圆周运动的向心力，则有：‎ ‎，‎ 解得：‎ ‎，‎ 两卫星运行周期之比为：‎ ‎，‎ 故A正确．‎ 故选A．‎ ‎8．（3分）由中国科学院、中国工程院两院院士评出的年中国十大科技进展新闻，于年月日揭晓，“神九”载人飞船与“天宫一号”成功对接和“蛟龙”号下潜突破米分别排在第一、第二．若地球半径为，把地球看做质量分布均匀的球体．“蛟龙”下潜深度为，天宫一号轨道距离地面高度为，“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的加速度之比为（ ）‎ - 20 -‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】解：令地球的密度为，则在地球表面，重力和地球的万有引力大小相等，有：，‎ 由于地球的质量为：，所以重力加速度的表达式可写成：．‎ 根据题意有，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，固在深度为的地球内部，受到地球的万有引力即为半径等于的球体在其表面产生的万有引力，故井底的重力加速度．‎ 所以有，‎ 根据万有引力提供向心力，“天宫一号”的加速度为，‎ 所以，‎ 所以，故C正确、ABD错误．‎ 故选：C．‎ ‎9．（3分）如图所示，三颗人造地球卫星、、绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）‎ A．运行线速度关系为 B．向心加速度的大小关系为 - 20 -‎ C．运行周期关系为 D．经过加速可以追上前方同一轨道上的 ‎【答案】A ‎【解析】解：ABC．设卫星的质量为、轨道半径为、地球的质量为，根据万有引力提供向心力，得：，‎ 可得：，，，可知，卫星的轨道半径越大，线速度和加速度都越小，周期越大，所以，线速度大小关系为：．加速度关系为：，周期关系为：．故A正确，BC错误；‎ DB经过加速时，所需要的向心力增大，万有引力不够提供向心力，将做离心运动，不可能追上前方同一轨道上的C．故D错误．‎ 故选A．‎ ‎10．（3分）用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉进，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次钉子进入木板的深度是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】解：由题意可知，阻力与深度成正比，图象如图所示，‎ 图象与坐标轴所形成图形的面积等于力所做的功，‎ 每次钉钉子时做功相同，如图所示可得：‎ 力与深度成正比，则：，，‎ - 20 -‎ 两次做功相同，，‎ 解得：，‎ 第二次钉子进入木板的深度：．‎ 故选B．‎ ‎11．（3分）“神舟”七号宇航员在进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，到达竖直状态的过程中，宇航员所受重力的瞬时功率变化情况是（ ）‎ A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 ‎【答案】C ‎【解析】解：由于重力是竖直向下的，重力的瞬时功率只与人在竖直方向上的速度有关，在刚开始运动的时候，人的速度为零，所以此时人的重力的瞬时功率为零，当运动到最低点时，人的速度为水平方向的，与重力的方向垂直，此时的人重力的功率为零，所以重力的功率是先增大后或减小，所以C确．‎ 故选C．‎ ‎12．（3分）人造卫星在运行中因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运行的轨道半径会慢慢变化，卫星的运动可近似视为匀速圆周运动，当它缓慢变化前在轨道半径上运行时线速度为，周期为，后来在轨道半径上运行时线速度为，周期为，则它们的关系是（ ）‎ A．， B．， C．， D．，‎ ‎【答案】C ‎【解析】解：根据得线速度，周期，因为 - 20 -‎ ‎，则线速度，周期，故C正确，ABD错误．‎ 故选C．‎ ‎13．（3分）如图所示，发射同步卫星的一种程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地轨道上的，远地点为同步轨道上的），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道．设卫星在近地圆轨道上运行的速率为，在点短时间加速后的速率为，沿转移轨道刚到达远地点时的速率为，在点短时间加速后进入同步轨道后的速率为，则四个速率的大小排列正确的是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】D ‎【解析】解：卫星从近地圆轨道上的点需加速，使得万有引力小于向心力，进入椭圆转移轨道．‎ 所以在卫星在近地圆轨道上经过点时的速度小于在椭圆转移轨道上经过点的速度．，‎ 沿转移轨道刚到达点速率为，在点点火加速之后进入圆轨道，速率为，所以在卫星在转移轨道上经过点时的速度小于在圆轨道上经过点的速度，即，‎ 根据，‎ 得，，知同步轨道的半径大于近地轨道的半径，则．‎ 综上可知．‎ 故选D．‎ ‎14．（3分）如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为和 - 20 -‎ 的行星做匀速圆周运动，甲卫星的向心加速度、运行周期、角速度和线速度分别为、、、，乙卫星的向心加速度、运行周期、角速度和线速度分别为、、、，下列说法正确的是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】AC ‎【解析】解：对于任一情形，根据万有引力提供向心力得：‎ ‎，【注意有文字】‎ 可得，，，，【注意有文字】‎ 相同，根据题中条件可得：，，，‎ 故选AC．‎ ‎15．（3分）如图所示，从倾角为的足够长的斜面顶端以速度抛出一个小球，落在斜面上某处点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角为，若把初速度变为，则以下说法正确的是（ ）‎ A．小球在空中的运动时间变为原来的倍 B．夹角将变大 C．间距一定大于原来间距的倍 D．夹角与初速度大小有关 ‎【答案】AC - 20 -‎ ‎【解析】解：A．根据得，小球在空中的运动时间，若初速度增大为原来的倍，则小球在空中运动的时间变为原来的倍，故A正确；‎ B．平抛运动在某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的倍，因为位移方向不变，则速度方向不变，可知夹角不变，与初速度无关，故B错误，D错误；‎ C．的间距，初速度变为原来的倍，则间距变为原来的倍，故C正确．‎ 故选AC．‎ ‎16．（3分）如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从点脱离后做平抛运动，经过后又恰好垂直与倾角为的斜面相碰．已知半圆形管道的半径为，小球可看做质点且其质量为，取．则（ ）‎ A．小球在斜面上的相碰点与点的水平距离是 B．小球在斜面上的相碰点与点的水平距离是 C．小球经过管道的点时，受到管道的作用力的大小是 D．小球经过管道的点时，受到管道的作用力的大小是 ‎【答案】AC ‎【解析】解：A．根据平抛运动的规律和运动合成的可知：‎ ‎，‎ 则小球在点竖直方向的分速度和水平分速度相等，得：，‎ 则点与点的水平距离为：‎ - 20 -‎ ‎；故A正确，B错误；‎ B．点的速度为，根据牛顿运动定律，在点设轨道对球的作用力方向向下；‎ ‎，‎ 代入解得： 负号表示轨道对球的作用力方向向上，故C正确，D错误．‎ 故选AC．‎ ‎17．（3分）某行星外围有一圈厚度为的发光带（发光的物质），简化为如图所示模型，为该行星除发光带以外的半径；现不知发光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，某科学家做了精确地观测，发现发光带绕行星中心的运行速度与到行星中心的距离的关系如图所示（图中所标为已知），则下列说法正确的是（ ）‎ A．发光带是该行星的组成部分 B．该行星的质量 C．行星表面的重力加速度 D．该行星的平均密度为 ‎【答案】BCD ‎【解析】解：A．若发光带是行星的组成部分，则角速度与行星的自转的角速度相同，半径越大，线速度越大，与图不符合，可知发光带不是行星的组成部分，故A错误；‎ B．发光带是环绕该行星的卫星群，由万有引力提供向心力，则有：‎ - 20 -‎ ‎，该行星的质量为：，由图知，，故B正确；‎ C．当时有，，解得行星表面的重力加速度g=，故C正确；‎ D．该行星的平均密度为，故D正确．‎ 故选BCD．‎ ‎18．（3分）有、、、四颗地球卫星，还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，处于地面附近近地轨道上正常运动，是地球同步卫星，是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，设地球自转周期为，若地球同步卫星离地面的高度大约为地球半径的倍，则（ ）‎ A．的向心加速度等于重力加速度 B．在相同时间内转过的弧长最长 C．在内转过的圆心角是 D．的运动周期不可能是 ‎【答案】BD ‎【解析】解：A．受到的万有引力近似等于重力，可知的向心加速度远小于重力加速度．则A错误；‎ B．卫星的万有引力提供向心力得：，得：，，‎ 由于是近地轨道卫星，轨道半径最小，所以比较，在相同时间内转过的弧长最长．‎ 同时由于是近地轨道卫星，所以的周期小于的周期，即的周期小于，可知的周期小于的周期，由，可知的线速度大于的线速度，所以在相同时间内转过的弧长也比大．故B正确；‎ C．卫星在一个周期内转过的角度为，所以在内转过的圆心角是 - 20 -‎ ‎．故C错误；‎ D．由开普勒第三定律知，卫星的轨道半径越大，周期越大，所以的运动周期大于的周期．故D正确．‎ 故选BD．‎ ‎19．（3分）“天宫一号”与“神舟八号”交会对接成功，标志着我国对接技术上迈出了重要一步．如图所示为二者对接前做圆周运动的情形，代表“神舟八号”，代表“天宫一号”，则（ ）‎ A．发射速度大于第二宇宙速度 B．适度加速有可能与实现对接 C．对接前，的运行速度大于运行速度 D．对接后，它们的速度大于第一宇宙速度 ‎【答案】BC ‎【解析】解：A．神舟八号绕地球飞行，故其发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；‎ B．神舟八号轨道半径低，适当加速后神舟八号做离心运动可实现与高轨道的天宫一号对接，故B正确；‎ C．根据万有引力提供圆周运动向心力可得卫星线速度，由于的轨道半径小于，故的运行速度大于，所以C正确；‎ D．对接后，它们一起绕地球圆周运动，故其速度小于第一宇宙速度，故D错误．‎ 故选：BC．‎ ‎20．（3分）一质量为的质点静止于光滑水平面上，从时刻开始，受到水平外力作用，如图所示．下列判断正确的是（ ）‎ - 20 -‎ A．内外力的平均功率是 B．第内外力所做的功是 C．第末外力的瞬时功率最大 D．第末与第末外力的瞬时功率之比为 ‎【答案】AD ‎【解析】解：A．内，物体的加速度为：，‎ 则质点在内的位移为：，‎ 末的速度为：，‎ 第内物体的加速度为：，‎ 第内的位移为：，‎ 物体在内外力做功的大小为：，‎ 可知内外力的平均功率为：，故A正确；‎ B．第内外力做功的大小为：，故B错误．‎ CD．第末外力的功率为：，第末的速度为：，则外力的功率为：，可知第末功率不是最大，第末和第末外力的瞬时功率之比为，故C错误，D正确．‎ 故选AD．‎ 二、填空题：本题共2小题，共计12分.把答案填在答题纸相应的横线上．‎ ‎21．（6分）某同学在探究平抛运动的特点时得到如图所示的运动轨迹，、、三点的位置在轨迹上已标出．则（以下结果均取三位有效数字）．‎ ‎（1）小球平抛的初速度为__________．（取）‎ ‎（2）小球抛出点的位置坐标为：__________，__________．‎ - 20 -‎ ‎【答案】（1）．‎ ‎（2），．‎ ‎【解析】解：（1）在竖直方向上，有：，解得，‎ 则小球平抛运动的初速度．‎ ‎（2）点的竖直分速度，‎ 解得，‎ 可知抛出点与点的水平位移，则抛出点的横坐标，‎ 抛出点与点的竖直位移，则抛出点纵坐标．‎ 故答案为：（1）．‎ ‎（2），．‎ ‎22．（6分）某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验．所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为）．完成下列填空：‎ ‎（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为；‎ ‎（2）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为__________；‎ ‎（3）将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧．此过程中托盘秤的最大示数为；多次从同一位置释放小车，记录各次的值如下表所示：‎ 序 号 - 20 -‎ ‎（4）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为__________；小车通过最低点时的速度大小为__________．（重力加速度大小取，计算结果保留位有效数字）‎ ‎【答案】（2），（4），‎ ‎【解析】解：（2）根据量程为，最小分度为，注意估读到最小分度的下一位，为；‎ ‎（4）根据表格知最低点小车和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为：‎ ‎，‎ 解得：．‎ 根据牛顿运动定律知：，‎ 代入数据解得：．‎ 故答案为：（2），（4），‎ 三、计算题（本题共3小题，共28分．解答应写出必要的文字说明．方程式和重要的演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．）‎ ‎23．（8分）汽车以一定的速度在草原上沿直线匀速运动，突然发现正前方有一壕沟，为了尽可能地避免掉进壕沟，通常有急转弯或急刹车两种方式，假设汽车急转做匀速圆周运动，急刹车做匀减速直线运动，且转弯时的向心加速度大小等于刹车时的加速度，请问司机是紧急刹车好，还是马上急转弯好？‎ ‎【解析】解：设车的速度为，加速度的大小为，则减速时：，‎ 转弯时：，‎ 所以：，‎ 可知紧急刹车时，向前的位移比转弯的半径小，所以紧急刹车比较好．‎ - 20 -‎ 答：司机紧急刹车比较好．‎ ‎24．（10分）一架飞机在离地面高处以的速度水平匀速飞行并投放物体．投放的物体离开飞机后自动打开降落伞，做匀速直线运动．假设水平方向的运动不受降落伞的影响，为将物体投到地面某处，应在据地面目标水平距离多远处开始投下？并求物体落地速度的方向．（取）‎ ‎【解析】解：物体离开飞机后先做平抛运动，接着做斜向下的匀速直线运动．‎ 平抛运动过程中；内平抛运动的竖直位移 ‎．‎ 内的水平位移．‎ 末的竖直速度．‎ 设末物体速度与水平方向的夹角为，则．‎ 即落地速度与水平方向的夹角为．‎ 匀速直线运动过程中：‎ 竖直位移．‎ 匀速运动时间．‎ 该段时间内的水平位移．‎ 投弹处与地面目标水平距离．‎ 答：为将物体投到地面某处，应在据地面目标水平距离处开始投下，落地速度与水平方向的夹角．‎ - 20 -‎ ‎25．（10分）未来“嫦娥五号”落月后，轨道飞行器将作为中继卫星在绕月轨道上做圆周运动，如图所示．设卫星距离月球表面高为，绕行周期为，已知月球绕地球公转的周期为，地球半径为，地球表面的重力加速度为，月球半径为，万有引力常量为．试分别求出：‎ ‎（1）地球的质量和月球的质量；‎ ‎（2）中继卫星向地球发送的信号到达地球，最少需要多长时间？（已知光速为，此问中设）‎ ‎【解析】解：（1）设地球的质量为，月球的质量为，卫星的质量为，地球表面 某一个物体的质量为，‎ 地球表面的物体受到的地球的吸引力约等于重力，则：，‎ 所以：，‎ 由万有引力定律及卫星的向心力公式知：，‎ 解得：．‎ ‎（2）设月球到地球的距离为，则：，‎ 所以：，‎ 由于，所以卫星到达地面的距离：，‎ 中继卫星向地球发送的信号是电磁波，速度与光速相等，即，所以：，‎ 时间：．‎ 答：（1）地球的质量是，月球的质量是 - 20 -‎ ‎；（2）中继卫星向地球发送的信号到达地球，最少需要的时间是．‎ - 20 -‎