【物理】甘肃省靖远县第四中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题（实验班） （解析版）

【物理】甘肃省靖远县第四中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题（实验班） （解析版）

甘肃省靖远县第四中学2019-2020学年高一下学期 期中考试试题（实验班）‎ 一、选择题 ‎1.下列说法正确的是（ ）‎ A. 若物体所受合外力不为零，则一定做曲线运动 B. 若物体做曲线运动，则所受合外力一定是变化的 C. 物体在恒力作用下做曲线运动，在相同的时间内的速度变化量一定相同 D. 若物体受恒力作用，物体一定做直线运动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．做匀加速直线运动的物体合外力也不为零，A错误；‎ BD．如果受恒力方向与运动方向不在一条直线上，物体也做曲线运动，BD错误；‎ C．根据牛顿第二定律，恒力作用下加速度恒定，无论做直线运动还是曲线运动，在相同的时间内速度的变化量一定相同，C正确。‎ ‎2.一个物体以初速度v0水平抛出，落地时速度为v，则运动时间为(不计空气阻力)(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】将落地的速度分解为水平方向和竖直方向，水平方向的速度等于，则竖直方向上的速度 ，根据得，，故C正确，ABD错误．‎ ‎3.一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为（　　）‎ A. B. 2 C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】物体做平抛运动，我们可以把平抛运动分解为水平方向匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动来求解，两个方向运动的时间相当。由题意知道，物体垂直打在斜面上，末速度与斜面垂直，也就是说末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角，则有：‎ 则下落高度与水平射程之比为：‎ 所以D选项正确；‎ ‎4.如图所示，人在岸上拉船，已知船的质量为m，水的阻力恒为f，当轻绳与水平面的夹角为θ时，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则（ ）‎ A. 人拉绳行走的速度为vsinθ B. 人拉绳行走的速度为 C. 船的加速度为 D. 船的加速度为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．人和船沿绳子方向的速度相等，因此，AB错误；‎ CD．将绳子拉力分解到水平和竖直两个方向，根据牛顿第二定律 因此船的加速度，C错误，D正确。‎ ‎5.如图所示，B为竖直圆轨道的左端点，它和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α。一小球在圆轨道左侧的A点以速度v0平抛，恰好沿B点的切线方向进入圆轨道。已知重力加速度为g，则AB之间的水平距离为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据平行四边形定则知，小球通过B点时竖直方向上的分速度 vy=v0tanα 则运动的时间 ‎ ‎ 则AB间的水平距离 故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎6.有一根长为‎0.4m的杆一端束缚着一个质量为‎0.5kg的小球，并绕杆的另一端以2rad/s的角速度在竖直平面内做匀速圆周运动，则小球在最低点和最高点对杆的作用力分别为（　　）‎ A. 5.8‎N方向竖直向上；4.2N竖直向下 B. 5.8N方向竖直向上；4.2N竖直向上 C. 5.8N方向竖直向下；4.2N竖直向下 D. 5.8N方向竖直向下：4.2N竖直向上 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】小球在最低点有，解得，方向竖直向上，根据牛顿第三定律，小球对杆的作用力方向竖直向下。小球在最高点有，解得，方向竖直向上，根据牛顿第三定律，小球对杆的作用力方向竖直向下。故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎7.某双星系统有A、B两颗星球构成，其运动抽象为如图所示绕O点做匀速圆周运动的模型，其中星球A的质量是星球B的b倍，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 星球A和星球B的角速度之比为1：b B. 星球A和星球B的线速度之比为b：1‎ C. 星球A和星球B的加速度之比为1：b D. 星球A和星球B的向心力大小之比为b：1‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于两星绕O做匀速圆周运动，两星连线始终过O点，因此角速度相同，A错误；‎ B．根据万有引力定律和牛顿第二定律，，联立可得，B错误；‎ C．根据，因此，C正确；‎ D．根据，星球A和星球B的向心力大小相等，D错误。‎ ‎8.‎2019年4月21日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第44颗北斗导航卫星．若组成北斗导航系统的这些卫星在不同高度的轨道上都绕地球做匀速圆周运动，其中低轨卫星离地高度低于同步卫星．关于这些卫星，下列说法正确的是（　　）‎ A. 低轨卫星的环绕速率可能大于‎7.9km/s B. 地球同步卫星可以固定对一个区域拍照 C. 低轨卫星和地球同步卫星可能具有相同速率 D. 低轨卫星和地球同步卫星可能具有相同的周期 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据万有引力提供向心力得，可知轨道越大，速度越小，低轨卫星轨道半径大于近地卫星的半径，故低轨卫星的环绕速率小于‎7.9km/s，故A错误；‎ B、同步卫星的周期与地球的周期相同，相对地球静止，可以固定对一个区域拍照，故B正确；‎ C、根据万有引力提供向心力得，可知轨道越大，速度越小，低轨卫星离地高度低于同步卫星，故低轨卫星的环绕速率大于同步卫星，故C错误；‎ D、根据开普勒第三定律可知，低轨卫星小于地球同步卫星的周期，故D错误 ‎9.如图所示，质量为m的小球用长为L的悬线固定于O点，在O点正下方O′处钉一个钉子，把悬线拉直与竖直方向成一定角度，由静止释放小球，当悬线碰到钉子时，则（ ）‎ A. 小球的线速度v突然变大 B. 小球的向心加速度a突然变大 C. 小球的角速度ω突然变小 D. 悬线的张力突然变大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于碰到钉子前后瞬间，绳子拉力的方向与小球运动方向垂直，绳子拉力不做功，因此小球线速度没突变，A错误；‎ B．根据，由于运动速度没变而半径突然变小，因此向心加速度突然变大，B正确；‎ C．根据，速线速度没变，但半径突然变小，因此角速度突然增大，C错误；‎ D．根据，由于向心加速度突然增大，因此绳子张力突然增大，D正确。‎ 故选BD。‎ ‎10.如图所示，两个内壁光滑的圆形管道竖直固定，左侧管道的半径大于右侧管道半径。两个小球A、B分别位于左、右管道上的最高点，A球的质量等于B球质量，两球的半径都略小于管道横截面的半径。由于微小的扰动，两个小球由静止开始自由滑下，当它们通过管道最低点速度的大小满足v=，在管道的最低点下列说法正确的是（ ）‎ A. A球的速率一定等于B球的速率 B. A球的角速度一定等于B球的角速度 C. A球的向心加速度一定等于B球的向心加速度 D. A球对轨道的压力一定等于B球对轨道的压力 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据题意，由于，因此，A错误；‎ B．根据由于，，因此，B错误；‎ C．根据，向心加速度大小与半径无关，因此A球的向心加速度一定等于B球的向心加速度，C正确；‎ D．根据牛顿第二定律，可知A、B两球受到轨道的支持力相等，因此对轨道的压力也相等，D正确。‎ 故选CD。‎ ‎11.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B点脱离后做平抛运动，经过0.3 s 后又恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰．已知半圆形管道的半径R＝‎1 m，小球可看做质点且其质量为m＝‎1 kg，g取‎10 m/s2．则(　　)‎ A. 小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是‎0.9 m B. 小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是‎1.9 m C. 小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小是1 N D. 小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小是2 N ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】根据平抛运动的规律和运动合成的可知，则小球在C点竖直方向的分速度和水平分速度相等，得，则B点与C点的水平距离为：，A正确B错误；B点的速度为‎3m/s，根据牛顿运动定律，在B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，C正确D错误．‎ ‎12.‎2020年3月10日，北京航天飞行控制中心圆满完成我国首次火星探测任务无线联试。火星属于类地行星，直径为地球的，质量为地球的，认为火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，其轨道半径分别为2.25×10，1.5×10m，不考虑地球和火星的自传（ ）‎ A. 火星表面的重力加速是地球表面的重力加速的 B. 火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 C. 火星的公转周期为年 D. 火星公转加速度是地球公转加速度的 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据可得，A错误；‎ B．根据可知，B正确；‎ C．根据代入轨道半径，可知，由于地球公转周期为1年，因此火星的公转周期为年，C正确；‎ D．根据代入轨道半径可得，因此火星公转加速度是地球公转加速度的，D错误。‎ 故选BC。‎ 二、填空题 ‎13.在做“研究平抛物体的运动”的实验时，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，用如图所示的装置，将一块平木板钉上复写纸和白纸，竖直立于槽口前某处且和斜槽所在的平面垂直，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A；将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B；又将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再得到痕迹C。若测得木板每次后移距离x=‎20.00cm，A、B间距离y1=‎4.70cm，B、C间距离y2=‎14.50cm。（g取‎9.80m/s2）根据以上直接测量的物理量推导出小球初速度的计算公式为v0=______。（用题中所给字母表示），小球初速度值为___m/s。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎2m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】设时间间隔为t，由，‎ 解得 将x=‎20.00cm，y1=‎4.70cm，y2=‎14.50cm代入求得 v0=‎2m/s ‎14.如图所示，O1为皮带传动的主动轮的轴心，轮半径为r1，O2为从动轮的轴心，轮半径为r3； r2为固定在从动轮上的小轮半径。已知r3=2r1，r2=1.5r1。A、B和C分别是3个轮边缘上的点，质点A、B、C的向心加速度之比是___________。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】由于皮带传动不打滑，因此 根据 可知 由于B、C在同一个轮盘上转动，因此 根据 可知 ‎15.两颗行星A和B各有一颗卫星a和b，卫星轨道接近各自行星的表面，如果两行星的质量之比为=p，两行星半径之比为= q，则两个卫星的周期之比为___________。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】根据万有引力定律和牛顿第二定律 两式联立，代入数据得 三、计算题 ‎16.用‎30m/s的初速度水平抛出一个物体，经过一段时间后，物体速度方向与水平成30°角，不计空气阻力，抛出点足够高.（g取‎10m/s2）求：　　‎ ‎(1)此时物体相对于抛出点的水平位移和竖直位移．‎ ‎(2)该物体再经多长时间，物体的速度和水平方向夹角为60°？‎ ‎【答案】（1）30m， ‎15m；（2）35s；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意可知物体的运动在水平方向是匀速直线运动，在竖直方向为自由落体运动，运动示意图如图所示：‎ ‎(1)由图示可得：‎ 则：‎ 所以，在此过程中水平方向的位移：‎ 竖直方向的位移 ‎(2)设物体在B点时的速度方向与水平方向成角，总飞行时间为，则 所以，物体从A点运动到B点经历的时间：‎ ‎17.如图所示是月亮女神、嫦娥一号绕月做圆周运行时某时刻的图片，用R1、R2、T1、T2分别表示月亮女神和嫦娥一号的轨道半径及周期，用R表示月亮的半径。‎ ‎(1)请用万有引力知识证明：它们遵循==K，其中K是只与月球质量有关而与卫星无关的常量；‎ ‎(2)请用嫦娥一号所给的已知量，估测月球的平均密度。‎ ‎【答案】(1)见解析；(2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据万有引力和牛顿第二定律，对月亮女神有 对常娥一号①‎ 两式联立可得 比例关系成立，且K是只与月球质量有关而与卫星无关的常量。‎ ‎(2)由①式可得月球质量 又由于月球体积 因此月球的平均密度 ‎18.如图所示，半径为R、内径很小的光滑半圆管置于竖直平面内，A小球质量为‎2m，B小球质量为m，以不同的速度进入管内，A通过最高点P时，对管壁上部的压力为16mg，B通过最高点P时，对管壁下部的压力为0.25mg，求A、B两球落地点间的距离．‎ ‎【答案】 ‎ ‎【解析】‎ 在最高点，小球A受到重力和向下的压力 根据牛顿第二定律和向心力公式得2mg＋FN＝2‎ 在最高点，小球B受到重力和向上的支持力 根据牛顿第二定律和向心力公式得mg－FN′＝‎ A、B两小球都做平抛运动，水平方向上x＝v0t 竖直方向上 联立上式，则A、B两球落地点间的距离 Δx＝vAt－vBt＝‎ 故本题答案是：‎ ‎19.宇航员在地面附近以一定的初速度竖直上抛一个小球，经时间t小球回落原处；若他在某未知星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，发现需经5t 的时间小球才落回原处．已知地球表面附近的重力加速度．现把两个星球都处理成质量分布均匀的球体，在不考虑未知星体和地球自转和空气阻力影响的情况下，试分析：‎ ‎(1)该未知星球表面附近的重力加速度的大小？‎ ‎(2)若已测得该未知星球的半径和地球的半径之比为，求该星球的质量与地球的质量之比．‎ ‎【答案】（1）‎2m/s2 （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)设未知星体表面附近的重力加速度为 则有地面上： ‎ 在未知星体表面附近：‎ 则该未知星球表面附近的重力加速度的大小为：‎ ‎(2)设地球的质量为，地球的半径为，星球的质量为，星球的半径为，不考虑自转影响，可认为放在不同星体表面附近物体的重力等于星体对它的万有引力，即在地面附近：‎ 在未知星体表面附近：‎ 由于 ‎ 可得该未知星球的质量与地球的质量之比：‎