2018-2019学年黑龙江省大庆市铁人中学高一下学期期中考试物理试题（解析版）

2018-2019学年黑龙江省大庆市铁人中学高一下学期期中考试物理试题（解析版）

‎2018-2019学年黑龙江省大庆市铁人中学高一（下）期中 物理试卷 一、选择题（每题5分，共65分．1-8题每小题只有一个选项正确，每小题5分，共40分；9-13题每小题有多个选项正确，每小题5分，选不全得3分，选错不得分，共25分）‎ ‎1.某星球的质量约为地球的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上高h处平抛一物体，射程为60m，则在该星球上，从同样高度，以同样的初速度平抛同一物体，射程应为（　　）‎ A. 10m B. 15m C. 90m D. 360m ‎【答案】A ‎【解析】‎ 根据，有，则某星球表面的加速度为：，做平抛运动有，A正确。‎ ‎2.如图所示，物体由静止开始分别沿不同斜面由顶端A滑至底端B，两次下滑的路径分别为图中的Ⅰ和Ⅱ，两次物体与斜面间动摩擦因数相同，且不计路径Ⅱ中转折处的能量损失，则到达B点时的动能（　　）‎ A. 第一次小 B. 第二次小 C. 两次一样大 D. 无法确定 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设斜面倾角为α，物体沿斜面下滑时，克服摩擦力所做的功为：Wf＝μmgcosα•s＝μmgscosα＝μmgL，L是斜面的水平长度，Ⅰ和Ⅱ的路径虽然不同，当它们的水平长度L相同，因此它们克服摩擦力所做的功相同；滑动的过程中重力做功与路径无关所以重力做的功相同，所以两次重力与摩擦力做的功都相同，根据动能定理可得：EK1＝EK2.ABD错误C正确。‎ ‎3.下列四个选项的图中实线为河岸，河水的流速u方向如图中箭头所示，虚线为小船从河岸M驶向对岸N的实际航线，已知船在静水中速度大于水速，则其中正确是（　　）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：小船同时参与两个运动，一个是自身的速度也就是静水中的速度，一个是顺流而下也就是水流的速度，船实际运动的速度是船速即船头方向和水速的合速度，实际航线也就是虚线应该是合速度的方向。A中船头斜向下，水速向下，二者合速度不可能如虚线所标示的斜向上，A错。B中船头指向对岸，水速向下，二者合速度不可能指向对岸而应该是斜向下，B错C对。D中船头斜向下，水速向下，二者合速度不可能沿船头方向，D错。‎ 考点：速度的合成 ‎4.如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M，长杆的一端放在地上通过铰链联结形成转轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处，在杆的中点C处拴一细绳，绕过两个滑轮后挂上重物M．C点与O点距离为l．现在杆的另一端用力．使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度ω缓缓转至水平位置（转过了90°角），此过程中下述说法中正确的是（　　）‎ A. 重物M做匀速直线运动 B. 重物M做匀变速直线运动 C. 重物M的最大速度是ωl D. 重物M的速度先减小后增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设C点线速度方向与绳子沿线的夹角为θ（锐角），由题知C点的线速度为vC＝ωL，该线速度在绳子方向上的分速度就为v绳＝ωLcosθ．θ的变化规律是开始最大（90°）然后逐渐变小，所以，v绳＝ωLcosθ逐渐变大，直至绳子和杆垂直，θ变为零度，绳子的速度变为最大，为ωL；然后，θ又逐渐增大，v绳＝ωLcosθ逐渐变小，绳子的速度变慢。所以知重物的速度先增大后减小，最大速度为ωL．故C正确，A，B，D错误.‎ ‎5.如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ，下列说法正确的是（　　）‎ A. 轨道半径越大，周期越长 B. 轨道半径越大，速度越大 C. 若测得周期和张角，可得到星球的平均密度 D. 若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 根据开普勒第三定律 ，可知飞行器的轨道半径越大，飞行器的周期越长．故A正确；根据卫星的速度公式 ，可知飞行器的轨道半径越大，速度越小，故B错误；设星球的质量为M，半径为R，平均密度为，ρ．张角为θ，飞行器的质量为m，轨道半径为r，周期为T．对于飞行器，根据万有引力提供向心力得： 由几何关系有： ‎ ‎ 星球的平均密度 由以上三式知测得周期和张角，可得到星球的平均密度．故C正确；由可得： ，可知若测得周期和轨道半径，可得到星球的质量，但星球的半径R未知，不能求出星球的平均密度．故D错误．故选AC.‎ ‎6.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率。表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之相对应的轨道的高度差h。‎ 弯道半径r（m）‎ ‎660‎ ‎330‎ ‎220‎ ‎165‎ ‎132‎ ‎110‎ 内外轨高度差h（m）‎ ‎0.05‎ ‎0.10‎ ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ ‎030‎ 根据表中数据，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧面压力，又已知我国铁路内外轨的间距设计值约为L＝1.500m，结合表中数据，估算我国火车的转弯速率为（　　）‎ A. 10m/s B. 15m/s C. 20m/s D. 25m/s ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由表中数据可见：弯道半径r越小，内外轨高度差h越大。h与r成反比，即为：r•h＝660×0.05＝330×0.1＝33，由r•h＝33，即为：，当r＝440m时，，转弯中，当内外轨对车轮均没有侧向压力时，火车的受力如图 由牛顿第二定律得：，因为α很小，有：，则有：，代入数据解得：v≈15m/s。故ACD错误B正确.‎ ‎7.如图（a）所示，A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉，小球C用细绳拴在铁钉B上（细绳能承受足够大的拉力），A、B、C在同一直线上．t＝0时，给小球一个垂直于绳的速度，使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动．在0≤t≤10s时间内，细绳的拉力随时间变化的规律如图（b）所示，则下列说法中不正确的有（　　） ‎ A. 两钉子间距离为绳长的 B. t＝10.5s时细绳拉力的大小为6N C. t＝14s时细绳拉力的大小为10N D. 细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔为3s ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ 试题分析：在整个过程中小球的线速度大小不变，0～6s内绳子的拉力不变，知，6～10s内拉力大小不变，，因F2=F1，=,所以两钉子间的距离为，A对；第一个半圈经历的时间为6s，则=6s，第二个半圈的时间t2==5s，t=10.5s时，球转在第二圈，绳的拉力为6N，B正确；同理，可得小球转第三个半圈的时间t3=4s，当t=14s时，小球的半径为，由可算得拉力变为原来的倍，大小为7.5N，C错；细绳每跟钉子碰撞一次，转动半圈的时间少1s, 则细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔为6-3×1=3s，D正确。所以本题选择ABD。‎ 考点： 牛顿第二定律 向心力 ‎8.如图甲所示，轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动。现使小球在竖直平面内做圆周运动，到达某一位置开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度vx随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　）‎ A. t1时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积相等 B. t2时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积相等 C. t1时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积不相等 D. t2时刻小球通过最高点，图乙中S1和S2的面积不相等 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：通过题意可知，图像的t1是最高点，面积S1表示的是从最低点运动到水平直径最左端位置的过程中通过的水平位移，其大小等于轨道半径; S2表示的是从水平直径最左端位置运动到最高点的过程中通过的水平位移，其大小也等于轨道半径，所以选项A正确。‎ 考点：v-t图像 ‎9.水平放置的三个不同材料制成的圆轮A、B、C，用不打滑皮带相连，如图所示（俯视图），三圆轮的半径之比为RA：RB：RC＝3：2：1，当主动轮C匀速转动时，在三轮的边缘上分别放置一小物块P（可视为质点），P均恰能相对静止在各轮的边缘上，设小物块P所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小物块P与轮A、B、C接触面间的动摩擦因数分别为μA、μB，μC，A、B、C三轮转动的角速度分别为ωA、ωB、ωC，则（　　）‎ A. μA：μB：μC＝2：3：6‎ B. μA：μB：μC＝6：3：2‎ C. ωA：ωB：ωC＝1：2：3‎ D. ωA：ωB：ωC＝6：3：2‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】小物块P水平方向只受最大静摩擦力，提供向心力，所以向心加速度a＝μg，而，ABC三轮边缘的线速度大小相同，所以，所以μA：μB：μC＝2：3：6；由v＝Rω可知，，所以ωA：ωB：ωC＝2：3：6，BCD错误A正确。‎ ‎10.1798年英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人，若已知万有引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径为R，地球上一个昼夜的时间为T1（地球自转周期），一年的时间T2（地球公转的周期），地球中心到月球中心的距离L1，地球中心到太阳中心的距离为L2．你能计算出（　　）‎ A. 地球的质量 B. 太阳的质量 C. 月球的质量 D. 可求月球、地球及太阳的密度 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ A. 根据地球表面万有引力等于重力，有：，则，故A错误；‎ B. 根据太阳对地球的万有引力提供向心力有：，有.故B正确；‎ C. 因为月球的表面的重力加速度即半径未知，无法求出月球的质量，也无法求出月球的密度。故C错误，D错误。‎ 故选：B.‎ 点睛：根据万有引力等于重力求出地球的质量，根据地球绕太阳公转，万有引力提供向心力，求出太阳的质量．‎ ‎11.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，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），则当卫星分别在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3上的速率大于在轨道1上的速率 B. 卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度 C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度 D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，卫星绕地球做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力，有：，得：， 则知，轨道3半径比轨道1半径大，故卫星在轨道3上的速率和角速度均小于在轨道1上的速率和角速度，故A错误，B正确；根据牛顿第二定律得：，得，可知卫星经过同一点时加速度相同，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。卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度；故C错误，D正确。‎ ‎12.如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则（　　）‎ A. 重力对两物体做功相同 B. 重力的平均功率相同 C. 到达底端时，重力的瞬时功率PA＜PB D. 到达底端时，两物体的速度相同 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、两物体下降的高度相同，则重力做功相等，故A正确。‎ B、设斜面的倾角为θ，高度为h，自由落体运动的时间，沿斜面匀加速运动过程有：，解得，可知两物体运动的时间不同，根据，平均功率不同，故B错误.‎ CD、根据动能定理知，自由落体运动和沿斜面匀加速到达底端的速度大小相等，方向不同，设该速度为v，对于B，有：PB＝mgv，PA＝mgvsinθ，则PA＜PB，故C正确，D错误.‎ ‎13.如图所示，质量为m＝1kg的物体自空间O点以水平初速度v0抛出，落在地面上的A点，其轨迹为一抛物线，现仿此抛物线制作一个光滑滑道并固定在与OA完全重合的位置上，然后将此物体从O点由静止释放，受微小扰动而沿此滑道滑下，在下滑过程中物体未脱离滑道，P为滑道上一点，OP连线与竖直方向成45°角，此时物体的速度是10m/s，取g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　）‎ A. 物体做平抛运动的水平初速度v0为 B. 物体沿滑道经过P点时速度的水平分量为 C. OP的长度为 D. 物体沿滑道经过P点时重力的功率为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 试题分析：根据机械能守恒定律可知：，解得OP的竖直高度为h=5m；物体从O到P做平抛运动，则x=h=v0t；，解得t="1s" ，v0=5m/s，选项A错误；在P点的速度方向与水平方向的夹角 ‎，故，则物体沿滑道经过P点时速度的水平分量为，选项B错误；OP的长度为，故选项C正确；物体沿滑道经过P点时重力的功率为P=mgvy=W，选项D正确；故选CD.‎ 考点：平抛运动 ‎【名师点睛】此题主要是对平抛物体的运动的规律的考查；关键是知道平抛运动在水平方向是匀速运动，竖直方向是自由落体运动，结合机械能守恒定律即可解答此题；此题难度中等，考查学生灵活运用知识的能力.‎ 二、实验题（每空4分，共12分）‎ ‎14.在“探究功与速度变化的关系”实验中（装置如图甲）：‎ ‎(1)下列说法哪一项是正确的_____.（填选项前字母）‎ A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上 B.为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量 C实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放 ‎(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为_____m/s（保留三位有效数字）.‎ ‎(3)若用如图所示装置做此实验时，下列说法正确的是_____‎ A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动 B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样 C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值 D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值 E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源 F．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 G．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 ‎【答案】 (1). C (2). (3). ABCF ‎【解析】‎ 详解】(1)A、平衡摩擦力时要将纸带、打点计时器、小车等连接好，要通电，但不挂钩码，故A错误；‎ B、为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，依据牛顿第二定律，则有钩码的重力接近小车的拉力，故B错误；‎ C、实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，故C正确；‎ ‎(2)B为AC时间段的中间时刻，根据匀变速运动规律得，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故有：.‎ ‎(3)A、小车在水平面运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化。所以适当倾斜以平衡摩擦力。小车所能获得动能完全来于橡皮筋做的功。故A正确；‎ B、实验中每根橡皮筋做功均是一样的，所以所用橡皮筋必须相同，且伸长的长度也相同。故B正确；‎ C、每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W，两根则为2W，故C正确；‎ D、是通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值，故D错误；‎ E、只要使用打点计时器的实验，都是先接通电源后释放纸带，故E错误；‎ F、G、由于小车在橡皮筋的作用下而运动，橡皮筋对小车做的功与使小车能获得的最大速度有关，故选项F正确，故G错误；‎ 四、计算题（共33分）‎ ‎15.一辆汽车的额定功率为80kW，运动中所受的阻力恒为4.0×103N，汽车质量为4.0×103kg，沿水平路面行驶．汽车运动过程中始终未超过额定功率．求：‎ ‎(1)汽车运动的最大速度；‎ ‎(2)汽车以额定功率行驶时，当车速为36km/h时汽车的加速度；‎ ‎(3)若汽车以(2)中的加速度先匀加速启动，当达到额定功率后以额定功率行驶，则启动1min的时间内牵引力做的功（此时汽车以最大速度匀速行驶）‎ ‎【答案】(1) (2) (3)W＝4.4×106J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)当汽车的牵引力和阻力相等时，汽车达到最大速度，即 F＝f＝4.0×103N 由P＝Fv可得，汽车最大速度为;‎ ‎(2)当车速为v＝36km/h＝10m/s时．由P＝Fv得：‎ 此时汽车牵引力为，‎ 所以此时的加速度大小为 ‎(3)当汽车以1m/s2的加速度匀加速启动时，由F′-f＝ma得：可得此时的牵引力的大小为F′＝f+ma＝4000+4000×1＝8000N,由P＝Fv可得，匀加速运动的最大速度为,匀加速运动的时间,所以启动1min的时间内汽车先匀加速运动10s，后50s内汽车的功率不变,在前10s内汽车的位移为，牵引力做功 W1＝F′x＝8000×50J＝4×105J,在后50s内牵引力做功W2＝Pt′＝8×104×50J＝4×106J,故总功为W＝W1+W2＝4.4×106J ‎16.如图所示，轻绳一端系一质量为m的小球，另一端做成一个绳圈套在图钉A和B上，此时小球在光滑的水平平台上做半径为a、角速度为ω的匀速圆周运动．现拔掉图钉A让小球飞出，此后绳圈又被A正上方距A高为h的图钉B套住，达稳定后，小球又在平台上做匀速圆周运动．求：‎ ‎(1)图钉A拔掉前，轻绳对小球的拉力大小；‎ ‎(2)从拔掉图钉A到绳圈被图钉B套住前小球做什么运动？所用的时间为多少？‎ ‎(3)小球最后做匀速圆周运动的角速度．‎ ‎【答案】(1)T＝mω2a (2) 做匀速直线运动， (3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)拔掉A图钉前，轻线的拉力为小球做圆周运动的向心力，设其大小为T，则由牛顿第二定律得，轻线的拉力大小为T＝mω2a　 ‎ ‎(2)小球沿切线方向飞出做匀速直线运动，直到线环被图钉B套住前，小球速度为v＝ωa 匀速运动的位移，则时间 ‎(3)v可分解为切向速度v1和法向速度v2，绳被拉紧后v2＝0，小球以速度v1做匀速圆周运动，半径r＝a+h 由，得：‎ ‎17.宇航员驾驶宇宙飞船成功登上月球，他在月球表面做了一个实验：在停在月球表面的登陆舱内固定一倾角为θ＝30°的斜面，让一个小物体以速度v0沿斜面上冲，利用速度传感器得到其往返运动的v-t图象如图所示，图中t0已知．已知月球的半径为R，万有引力常量为G不考虑月球自转的影响．求：‎ ‎(1)月球的密度ρ；‎ ‎(2)宇宙飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v1．‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据速度时间图线知，上滑的加速度大小，根据上滑的位移和下滑的位移大小相等，有：，得:，则下滑的加速度大小，根据牛顿第二定律得，a1＝gsinθ+μgcosθ，a2＝gsinθ-μgcosθ，联立解得月球表面重力加速度，根据得，月球的质量，则月球的密度．‎ ‎(2)根据得：．‎ ‎ ‎