【物理】河北省涿鹿县涿鹿中学2019-2020学年高一下学期第一次月考试题 （解析版）

【物理】河北省涿鹿县涿鹿中学2019-2020学年高一下学期第一次月考试题 （解析版）

河北省涿鹿县涿鹿中学2019-2020学年高一下学期 第一次月考试题 一、单选题（本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求）‎ ‎1.关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 匀速圆周运动的物体所受的向心力一定指向圆心，非匀速圆周运动的物体所受的向心力可能不指向圆心 B. 做曲线运动的物体，速度也可以保持不变 C. 只要物体做圆周运动，它所受的合外力一定指向圆心 D. 做匀变速曲线运动的物体，相等时间内速度的变化量一定相同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ A、匀速圆周运动的物体所受的向心力一定指向圆心，而非匀速圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，但向心力一定指向圆心，故A错误；‎ B、做曲线运动的物体，加速度可以不变，但速度一定变化，故B错误；‎ C、当做匀速圆周运动的物体合外力，一定指向圆心，而物体做圆周运动，例如竖直面的圆周运动在最高点和最低点时，它所受的合外力才指向圆心，故C错误；‎ D、做匀变速曲线运动的物体，加速度不变，根据可知，相等时间内速度的变化量相同，故D正确；‎ 故选D．‎ ‎【点睛】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力方向不一定变化，向心力，顾名思义，它的方向一定是指向圆心的，既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动．‎ ‎2.关于向心力的说法中错误的是 A. 向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，向心力是一个恒力 B. 向心力是沿着半径指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的 C. 向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某个力的分力 D. 向心力只改变物体线速度的方向，不可能改变物体线速度的大小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ A、向心力的方向始终指向圆心，是变力，A错误；‎ B、向心力是沿着半径指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的，故B正确；‎ C、向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某个力的分力，故C正确；‎ D、向心力只改变物体线速度的方向，不可能改变物体线速度的大小，故D正确；‎ 故说法中错误的选A．‎ ‎3.如图，当汽车通过拱桥顶点的速度为‎6m/s 时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，对桥面的压力为零，则汽车通过桥顶的速度应为（　）‎ A. ‎3m/s B. ‎10m/s C. ‎12m/s D. ‎24m/s ‎【答案】C ‎【解析】‎ 根据牛顿第二定律得： ，即 当支持力为零，有： ， 解得：v′=2v=‎12m/s．故C正确，ABD错误．故选C．‎ ‎4.火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定若在某转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法中正确的是　　‎ 当以速度v通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力；‎ 当以速度v通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力；‎ 当速度大于v时，轮缘挤压外轨；‎ 当速度小于v时，轮缘挤压外轨．‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】①②火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，①正确，②错误；‎ ‎③④如果实际转弯速度大于v，有离心趋势，与外侧铁轨挤压，反之，挤压内侧铁轨，故③正确，④错误，故选项D正确，ABC错误．‎ ‎5.如图中的圆a、b、c，其圆心均在地球自转轴线上，则关于同步卫星的轨道下列说法正确的是（） ‎ A. 可能为a B. 可能为b C. 可能为c D. 一定为a ‎【答案】B ‎【解析】‎ 可以看到只有b位于赤道的正上方，根据所有的同步卫星都位于赤道的正上方同一轨道平面上知b可能为地球同步卫星轨道，故B正确，ACD错误．‎ ‎6.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）‎ A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态 B. 如图b所示是一圆锥摆，增大，但保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度也不变 C. 如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速度圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等 D. 如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘不会有挤压作用 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．汽车通过拱桥的最高点时，合力指向圆心，因此支持力小于重力，汽车处于失重状态，A错误；‎ B．设圆锥的高为h，对摆球进行受力分析，可知，，，整理得，可知角速度与圆锥摆的角度无关。B正确；‎ C．由于合力指向旋转的圆心，可知在A、B两位置小球受到的支持力相等，合力也相等，但根据可知，轨道半径不同时，角速度不同，C错误；‎ D．火车转弯恰好等于规定速度行驶时，支持力的水平分力提供火车做圆周运动的向心力，如果超速行驶，就需要更大的向心力，此时火车将挤压外轨，D错误。‎ ‎7.我国的“神舟”系列航天飞船的成功发射和顺利返回，显示了我国航天事业取得的巨大成就已知地球的质量为M，引力常量为G，飞船的质量为m，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则(    )‎ A. 飞船在此轨道上的运行速率为 B. 飞船在此圆轨道上运行的向心加速度为 C. 飞船在此圆轨道上运行的周期为 D. 飞船在此圆轨道上运行所受的向心力为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】研究飞船绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：，解得：；a=；T=；F=G故C正确，ABD错误；故选C.‎ ‎8.有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（ ）　　‎ A. a的向心加速度等于重力加速度g B. 线速度关系va＞vb＞vc＞vd C. d的运动周期有可能是20小时 D. c在4个小时内转过的圆心角是 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据a=ω2r知，c的向心加速度大，解得：，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误；根据万有引力提供向心力：，解得：，卫星的半径越大，速度越小，所以有：，同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据，可知，故B错误；由开普勒第三定律：可知，卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，故C错误；c是地球同步卫星，周期是24h，则c在4h内转过的圆心角是，故D正确．所以D正确，ABC错误．‎ ‎9.如图所示传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三轮半径关系是RA=RC=2RB若皮带不打滑，则下列说法正确的是（ ） ‎ A. A点和B点的线速度大小相等 B. A点和B点的角速度大小相等 C. A点和C点的线速度大小相等 D. A点和C点的向心加速度大小相等 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于A轮和B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vA=vB，故A正确；‎ B．角速度和线速度的关系式v=ωr可得，ωA：ωB=1：2故B错误；‎ C．由角速度和线速度的关系式v=ωR可得，vB：vC=RB：RC=1：2即vA：vC=1：2，故C错误；‎ D．向心加速度可得，，故D错误故选A。‎ ‎10.假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常数为G，则地球的密度为：‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：由万有引力定律可知：，在地球的赤道上：，地球的质量：，联立三式可得:，选项B正确；‎ 考点：万有引力定律及牛顿定律的应用．‎ 二、多选题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）‎ ‎11.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统。设某双星系统P、Q绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。若，则（　　）‎ A. 星球P的质量一定大于Q的质量 B. 星球P的线速度一定大于Q的线速度 C. 双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大 D. 双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．双星具有相同的角速度，根据，因为，所以星球P的质量小于Q的质量，故A错误；‎ B．根据，推出，星球P的线速度一定大于Q的线速度，故B正确；‎ C．根据，解得，所以双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越小，故C错误；‎ D．由可知，双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，故D正确。‎ ‎12.如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，它们与圆台之间动摩擦因数均为μ，A的质量为‎2m，B、C质量均为m，A、B离轴心距离为R，C离轴心2R，则当圆台旋转时（设A、B、C都没有滑动）（ ）‎ A. 物体C的向心加速度最大 B. 物体B受到的静摩擦力最大 C. ω=是C开始滑动的临界角速度 D. 当圆台转速增加时，B比A先滑动 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.物体绕轴做匀速圆周运动，角速度相等，根据向心加速度方程有a=ω2r，由于C物体的转动半径最大，故向心加速度最大，故A正确；‎ B.物体绕轴做匀速圆周运动，角速度相等，静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律可得，f=mω2r，故B的摩擦力最小，故B错误；‎ C.对C分析可知，当C物体恰好滑动时，静摩擦力达到最大，有μmg=m·2Rω2；解得：，故临界角速度为，故C正确；‎ D.由C的分析可知，转动半径越大的临界角速度越小，越容易滑动，与物体的质量无关，故物体C先滑动，物体A、B将一起后滑动，故D错误．‎ ‎13.发射地球同步卫星要经过三个阶段:先将卫星发射至近地圆轨道1,然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示．当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )‎ A. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度 B. 卫星在轨道1上经过Q点时的速度等于它在轨道2上经过Q点时的速度大小 C. 卫星在轨道3上受到的引力小于它在轨道1上受到的引力 D. 卫星由2轨道变轨到3轨道在P点要加速 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据万有引力提供向心力,得,所以卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度.故 A正确的;‎ B.卫星从轨道1上经过Q点时加速做离心运动才能进入轨道2,故卫星在轨道1上经过Q点时的速度小于它在轨道2上经过Q点时的速度,故B错误; C、根据引力定律,可以知道,距离越大的,同一卫星受到的引力越小,因此在轨道3‎ 上受到的引力小于它在轨道1上受到的引力,故C正确 D、由2轨道变轨到3轨道,必须加速,才能做匀速圆周运动,否则仍做近心运动,，故D正确；‎ ‎14.同步卫星距地心的距离为r，运行速率为，向心加速度为；近地卫星做圆周运动的速率为，向心加速度为；地球赤道上观测站的向心加速度为地球的半径为R，则　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、同步卫星和近地卫星都绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，解得：，所以，故A错误． BCD、同步卫星与赤道观测站具有相同的角速度，根据，所以． 由于，则有：，所以，故BCD正确．‎ 三、实验题（本大题共2小题，共14分）‎ ‎15.用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。‎ ‎(1)本实验采用的科学方法是（ ）‎ A．控制变量法 B．累积法 C．微元法 D．放大法 ‎(2)图示情景正在探究的是（ ）‎ A.向心力的大小与半径的关系 B.向心力的大小与线速度大小的关系 C.向心力的大小与角速度大小的关系 D.向心力的大小与物体质量的关系 ‎【答案】 (1). A (2). C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在这两个装置中，控制半径，角速度，不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，故采用的控制变量法，故选A正确；‎ ‎(2)两边圆盘是通过皮带连起来的，边缘线速度相等，但是两个轮半径不等，导致两个轮的角速度不等，由于是同样的钢球，可以认为质量相等，同时两个小球绕轴做圆周运动的半径是相同的，从而根据公式来研究向心力与角速度之间的关系，故选C正确。‎ ‎16.在“探究平抛运动规律”的实验中：‎ ‎(1)在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹。‎ A．通过调节使斜槽的末端保持______‎ B．每次释放小球的位置必须______“相同”或者“不同”‎ C．每次必须由_______释放小球“运动”或者“静止”‎ D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成______（“折线”或“直线”或“光滑曲线”）‎ ‎(2)某同学实验时得到了如图所示物体的运动轨迹．三点的位置在运动轨迹上已标出，O为抛出点，则小球平抛的初速度______（计算结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). 水平 相同 静止 光滑曲线 (2). .0‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)为了保证小球的初速度水平，需调节斜槽的末端保持水平。‎ 为了保证小球每次做平抛运动的初速度相等，小球每次必须从同一位置由静止释放小球。‎ 将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成光滑曲线，表示运动的轨迹。‎ ‎(2)在竖直方向上，根据 可得 水平方向上 四、计算题（本大题共3小题，共30分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）‎ ‎17.‎2019年1月3日上午10点26分，我国“嫦娥四号”月球探测器不负众望，成功的在月球背面软着陆．“嫦娥四号”在被月球“捕捉”后环月轨道运行一段时间后，调整环月轨道高度和倾角，并开展与中继星的中继链路在轨测试、以及导航敏感器的在轨测试，从而确保探测器最终能进入预定的着陆区，再择机实施月球背面软着陆．假设“嫦娥四号”探月卫星绕行n圈的时间为t.已知月球半径为R，月球表面处的重力加速度为g月,引力常量为G.试求：‎ ‎（1）月球的质量M ‎（2）月球的第一宇宙速度 ‎（3）“嫦娥四号”探测卫星离月球表面的高度．‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由 得 ‎ ‎（2）由 得： ‎ ‎（3）由 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 联立方程求解得 ‎ ‎18.如图所示，小球A质量为m，固定在长为L的轻细直杆一端，并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动，已知重度速度为g．‎ 若小球经过最低点时速度为，求此时杆对球的作用力大小；‎ 若小球经过最高点时，杆对球的作用力大小等于，求小球经过最高点时的速度大小．‎ ‎【答案】（1）；（2） ，‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在最低点时有：‎ 可得：‎ ‎（2）在最高点，若杆的作用力向下，有：‎ 可得：‎ 若杆作用力向上，有：‎ 可得：‎ ‎19.如图，水平桌面中心O处有一个小孔，用细绳穿过光滑小孔，绳两端各系质量的物体A和的物体的中心与圆孔的距离为．(g取‎10m/s2)‎ 如果水平桌面光滑且固定，求A物体做匀速圆周运动的角速度应是多大？‎ 如果水平桌面粗糙，且与A之间的最大摩擦力为1N，现使此平面绕中心轴线水平转动，角速度在什么范围内，A可与平面处于相对静止状态？‎ ‎【答案】（1）5rad/s （2）‎ ‎【解析】‎ 若水平桌面光滑固定，则A做圆周运动靠拉力提供向心力，‎ 则有：，‎ ‎，‎ 解得．‎ 若水平桌面粗糙，当角速度最大时，有：，‎ 代入数据解得，‎ 当角速度最小时，有：，‎ 代入数据解得，‎ 知角速度可与平面处于相对静止状态．‎ 点睛：本题考查应用牛顿定律处理临界问题能力．知道当物体将滑动时，静摩擦力达到最大值，注意静摩擦力可能的两个方向．‎