【物理】河北省石家庄实验中学2019-2020学年高一下学期3月试题 （解析版）

【物理】河北省石家庄实验中学2019-2020学年高一下学期3月试题 （解析版）

河北省石家庄实验中学2019-2020学年高一下学期3月试题 一、选择题（每题4分。11、12、13、14、15、16多选，其它题单选）‎ ‎1.对于万有引力定律的表达式，下面说法中正确的是（ ）‎ A. 公式中G为引力常量，牛顿通过实验测出了其数值 B. 当r趋近于零时，万有引力趋于无穷大 C. m1与m2受到的引力大小总是相等的，方向相反，是一对平衡力 D. m1与m2受到的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：万有引力表达式，中引力常量G是卡文迪许用实验测得．万有引力适用于物体可以看做质点的情况，当r趋近于零时，万有引力不能用．引力作用是相互的，符合牛顿第三定律．‎ 万有引力表达式，引力常量G是卡文迪许用实验测得的，A错误；万有引力适用于物体可以看做质点的情况，当r趋近于零时，万有引力公式不再适用，B错误；力的作用是相互的，两物体间的万有引力是作用力与反作用力，它们不是一对平衡力，它们总是等大反向，力的大小与是是否相等无关，故C错误D正确．‎ ‎2.一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由N向M行驶速度逐渐减小。图A，B，C，D分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AD.由曲线运动条件知，物体所受合外力必须在曲线凹侧，故AD错误；‎ BC.曲线运动中某点的速度方向为该点的切线方向，又因为汽车速度减小，作减速运动，减速曲线运动合外力和速度成钝角，故B正确，C错误;‎ 故选B。‎ ‎3.汽车以‎20m/s的速度通过凸形桥最高点时，对桥面的压力是车重的，则当车对桥面最高点的压力恰好为零时，车速为（　　）‎ A. ‎14m/s B. ‎40m/s C. ‎16m/s D. ‎120m/s ‎【答案】B ‎【解析】‎ 详解】通过凸形桥最高点时，根据牛顿第二定律有，由牛顿第三定律可知，联立且代入数据得R=‎160m ，则当车对桥面最高点压力恰好为零时，车速为v′，则有，解得，故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎4.如图所示，放置在水平地面上的支架质量为M，支架顶端用细线拴着的摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置而后释放，摆球运动过程中，支架始终不动。以下说法正确的应是（　　）‎ A. 在释放瞬间，支架对地面压力为 ‎ B. 在释放瞬间，支架对地面压力为Mg C. 摆球到达最低点时，支架对地面压力为 ‎ D. 摆球到达最低点时，支架对地面压力小于 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．释放的瞬间球的速度为零，则圆周需要的向心力为零，故细线的拉力为零，则细线对支架无拉力，对支架分析，受重力和支持力，则N=Mg，所以支架对地面的压力为Mg，故A错误，B正确；‎ CD．摆球摆动到最低时，根据牛顿第二定律得，可知绳对球向上的拉力大于mg，则此绳对支架向下的拉力大于mg，对支架分析可知支持力N=Mg+F>Mg+mg，则由牛顿第三定律可知支架对地面的压力为N′大于，故CD错误。‎ 故选B。‎ ‎5. 由上海飞往美国洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大小和距离海面的高度均不变，则以下说法正确的是（ ）‎ A. 飞机做的是匀速直线运动 B. 飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力 C. 飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力 D. 飞机上的乘客对座椅的压力为零 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：飞机保持飞行速度大小和距离海面的高度均不变，则飞机做是匀速圆周运动，飞机上的乘客受重力和座椅支持力的作用，合力为乘客做匀速圆周运动的向心力，方向向下，故地球的引力大于支力．所以C正确．‎ 考点：万有引力 点评：本题考查了万有引力的综合应用．通常万有引力提供向心力时，物体会做匀速圆周运动，物体处于完全失重状态．‎ ‎6.质量为m物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为V，若物体与球壳之间的摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是： （　　）‎ A. 受到向心力为 B. 受到的摩擦力为 C. 受到的摩擦力为μmg D. 受到的合力方向斜向左上方 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】在最低点时，由向心力得定义可知物体得向心力为；由牛顿第二定律可得，ABC错；竖直方向合力竖直向上，水平方向合力水平向左，所以合力方向斜向左上方，D对；‎ ‎7.如图所示，一个长为的轻质细杆，端固定一质量为的小球，小球以点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时，小球的速度为，取．则此时杆受小球（ ）‎ A. 的拉力 B. 6N的压力 C. 24N的拉力 D. 24N的压力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】小球以O点为圆心在竖直平面内作圆周运动,当在最高点小球与细杆无弹力作用时,小球的速度为 ,则有，得: ， 小球受到细杆的支持力小球在O点受力分析:重力与支持力，解得：F=6N，即杆受到小球向下的6N的压力 A.的拉力与分析不符，故A不符合题意 B. 6N的压力与分析相符，故B符合题意 C. 24N的拉力与分析不符，故C不符合题意 D. 24N的压力与分析不符，故D不符合题意 ‎8.‎1990年4月25日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约‎600 km的高空，使得 人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展．假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行．已知地球半径为6.4×‎106m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×‎107m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期．以下数据中最接近其运行周期的是 A. 0.6‎小时 B. 1.6小时 C. 4.0小时 D. 24小时 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由开普勒第三定律可知＝恒量，所以＝，r为地球的半径，h1、t1、h2、t2分别表示望远镜到地表的距离，望远镜的周期、同步卫星距地表的距离、同步卫星的周期(24 h)，代入数据得：t1＝1.6 h.‎ ‎9.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a，设月球表面的重力加速度大小为g1，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2，则（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】B．根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，即 所以在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小就等于月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小，即g2=a，故B正确；‎ ACD．根据万有引力等于重力可得：在月球表面处由月球引力产生的加速度大小等于月球表面的重力加速度大小，所以g1与g2、a之间无直接关系，故ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎10.一颗科学资源探测卫星的圆轨道经过地球两极上空，运动周期为，某时刻卫星经过赤道上A城市上空。已知，地球自转周期T0，地球同步卫星轨道半径r，万有引力常量为G，根据上述条件（　　）‎ A. 可以计算地球的球半径 ‎ B. 可以计算地球的质量 C. 可以计算地球表面的重力加速度 ‎ D. 可以断定，再经过12h该资源探测卫星第二次到达A城市上空 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】B．根据地球同步卫星所受的万有引力提供向心力，有，可以解得地球的质量，故B正确；‎ A．根据探测卫星万有引力提供向心力有，解得 因为M已经求得，所以可以求得卫星绕地球运动的圆轨道半径r1，但不能得到地球的球半径，故A错误；‎ C．在地球表面有，因为不知道地球半径R，所以无法求出地球表面重力加速度，故C错误；‎ D．经过12h时，赤道上A城市运动到和地心对称的位置了，而资源探测卫星正好转过了8圈，又回到原位置，所以经过12h卫星不会到达A城市上空，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎11.下列关于圆周运动的说法中正确的是（ ）‎ A. 作匀速圆周运动的物体，所受合外力一定指向圆心 B. 作圆周运动的物体，其加速度可以不指向圆心 C. 作圆周运动的物体，其加速度一定指向圆心 D. 作匀速圆周运动的物体，其加速度是不变的 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】由匀速圆周运动得性质可知匀速圆周运动的物体的合力始终指向圆心，且大小不变方向时刻在变化，因此A正确D错误 圆周运动的物体其加速度可分解为指向圆心的向心加速度和与运动方向共线的加速度，因此B正确C错误 ‎12.按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，第二步是“落月”工程。已在2013年以前完成。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。下列判断正确的是（　　）‎ A. 飞船在轨道Ⅰ上的运行速率 B. 飞船在A点处点火变轨时，速度增大 C. 飞船从A到B 运行的过程中加速度增大 D. 飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．飞船在轨道Ⅰ上，月球的万有引力提供向心力，在月球表面的物体，万有引力等于重力，得，解得，故A正确；‎ B．在圆轨道实施变轨成椭圆轨道远地点是做逐渐靠近圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力大于飞船所需向心力，所以应给飞船减速，从而减小所需的向心力，则变轨时速度减小，故B错误；‎ C．飞船在轨道Ⅱ上做椭圆运动，根据牛顿第二定律可知，因A到B的过程距离r变小，则加速度逐渐增大，故C正确；‎ D．对近月轨道的卫星有，解得，故D正确。‎ 故选ACD。‎ ‎13.如图所示，小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的有（　　）‎ A. 小球通过最高点的最小速度为0‎ B. 小球通过最高点时受到管的作用力可能大于重力 C. 小球在水平线ab以下管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 D. 小球在水平线ab以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于0时，内管对小球产生弹力，大小为mg，故最小速度为0，故A正确；‎ B．小球通过最高点的速度值分情况讨论，若，则内壁提供支持力向上，有 ‎，可知；若时，；若时，则外壁提供支持力向下，有则有；若时，则外壁提供支持力向下，有，则；‎ 综上可知小球通过最高点时受到管的作用力可能大于重力，故B正确；‎ C．小球在水平线ab以下管道运动，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，故C正确；‎ D．小球在水平线ab以上管道中运动时，当速度非常大时，内侧管壁没有作用力，此时外侧管壁有作用力，当速度比较小时，内侧管壁有作用力，故D错误。‎ 故选ABC。‎ ‎14.火车以半径转弯，火车质量为，轨道宽为，外轨比内轨高，则下列说法中正确的是（　　）（θ角度很小时，可以认为）‎ A. 若火车在该弯道实际运行速度为‎25m/s，仅内轨对车轮有侧压力 B. 若火车在该弯道实际运行速度为‎40m/s，仅外轨对车轮有侧压力 C. 若火车在该弯道实际运行速度为‎30m/s，内、外轨对车轮都有侧压力 D. 若火车在该弯道实际运行速度为‎30m/s，内、外轨对车轮均无侧压力 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】火车拐弯时不受轮缘的挤压时，靠重力和支持力的合力提供向心力，其受力如图 根据牛顿第二定律得，因θ很小，则有，联立得 A．实际速度‎25m/s小于v0时，重力和支持力的合力大于向心力，此时内轨对车轮轮缘施加压力，故A正确；‎ B．实际速度‎40m/s大于v0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对车轮轮缘施加压力，故B正确；‎ CD．实际速度‎30m/s等于v0时，靠重力和支持力的合力刚好提供向心力，方向水平指向圆心，则内外两侧铁轨所受轮缘对它们的压力均恰好为零，故C错误，D正确。‎ 故选ABD。‎ ‎15.冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动，由此可知，冥王星绕O点运动的（　　）‎ A. 轨道半径约为卡戎的 B. 角速度大小约为卡戎的 C. 线速度大小约为卡戎的 D. 向心力大小约为卡戎的7倍 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，所以冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的。‎ A．它们之间的万有引力提供各自的向心力得，因质量比约为7：1，所以冥王星绕O点运动的轨道半径约为卡戎的，故A正确；‎ B．冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的，故B错误；‎ C．根据线速度v=ωr得，线速度比等于半径比，则冥王星线速度大小约为卡戎的，故C正确；‎ D．它们之间的万有引力提供各自的向心力，冥王星和卡戎向心力大小相等，故D错误。‎ 故选AC。‎ ‎16.我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为‎350 km，“神舟八号”的运行轨道高度为‎343 km.它们的运行轨道均视为圆周，则 A. “天宫一号”比“神舟八号”线速度大 B. “天宫一号”比“神舟八号”周期长 C. “天宫一号”比“神舟八号”角速度大 D. “天宫一号”比“神舟八号”加速度小 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】天宫一号和神州八号绕地球做匀速圆周运动，靠地球的万有引力提供向心力：即 ‎ 根据这个等式得：‎ A．线速度，天宫一号的轨道半径大于神舟八号的轨道半径，则天宫一号的线速度较小，故A错误；‎ B．周期，天宫一号的轨道半径大于神舟八号的轨道半径，则天宫一号的周期更大，故B正确；‎ C．角速度，天宫一号的轨道半径大于神舟八号的轨道半径，则天宫一号的角速度更小，故C错误；‎ D．加速度，天宫一号的轨道半径大于神舟八号的轨道半径，则天宫一号的加速度更小，故D正确；‎ 二、计算题 ‎17.质量为小球固定在长为的轻绳一端，绳子可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动。，求：‎ ‎(1)小球在最高点的最小速度；‎ ‎(2)在最低点小球速度为‎9m/s时，绳中拉力为多大？‎ ‎【答案】(1)‎3m/s；(2)20N ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球在最高点只受重力时，速度最小，有 解得 ‎(2)在最低点拉力和重力合力提供向心力，有 解得 ‎18.如图所示，AB为竖直转轴，细绳AC 和BC 的结点C系一质量为m的小球，两绳能承担的最大拉力均为2mg。当AC和BC均拉直时，，。ABC能绕竖直轴AB匀速转动，因而C球在水平面内做匀速圆周运动。当小球的线速度增大时，两绳均会被拉断，求：‎ ‎(1)哪根绳最先被拉断，被拉断时的线速度v1；‎ ‎(2)另一根绳被拉断时的速度v2。（已知，，）‎ ‎【答案】(1)BC先断，；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)当绳子拉直时，线速度再增大时，不变，而增大，所以BC绳先断，当时，根据向心力公式得 解得 ‎(2)当BC线断后，小球线速度继续增大，当时，AC也断。设此时AC线与竖直方向夹角，则有 代入数据解得 ‎，‎ ‎19.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)物体返回出发点时的速度大小以及下滑过程中的加速度大小；‎ ‎(2)月球的密度ρ；‎ ‎(3)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)；(3)‎ ‎【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 则下滑的加速度大小 ‎(2)对上滑和下滑过程，根据牛顿第二定律得 联立解得月球表面重力加速度 根据地球表面物体受到的重力近似等于万有引力 得 则月球的密度 解得 ‎(3)根据飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动满足 可得