山东省烟台市2019-2020学年高一下学期期中考试物理（等级考）试题

山东省烟台市2019-2020学年高一下学期期中考试物理（等级考）试题

‎2019-2020学年度高一第二学期期中学业水平测 物理试题 一、选择题 ‎1.做圆周运动物体，在运动过程中（　　）‎ A. 速度可能不变 B. 加速度保持不变 C. 加速度一定不断变化 D. 合力一定指向圆心 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．做圆周运动的物体，在运动过程中速度方向时刻发生变化，所以速度肯定变化。故A错误；‎ BC．做圆周运动的物体，物体所受合外力方向时刻发生改变，由牛顿第二定律可知，加速度也会时刻发生改变。故B错误，C正确；‎ D．物体只有在做匀速圆周运动时，所受的合外力完全提供向心力，指向圆心。但如果物体做非匀速圆周运动时，合力的方向就不指向圆心了。故D错误。‎ 故选C。‎ ‎2.下列关于万有引力的说法中正确的是（　　）‎ A. 地面上物体重力与地球对物体的万有引力无关 B. 赤道上的物体随着地球一起运动，所受的向心力等于地球对它的万有引力 C. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用 D. 人造卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体的重力是由于地球对物体的吸引引起的，也就是由于地球对物体的万有引力引起的，故A错误；‎ B．在赤道地面上的物体随地球自转所需的向心力是地球对物体的引力和地面支持力的合力提供的，故B错误；‎ C．宇宙飞船内的宇宙员处于完全失重状态是由于宇航员所受万有引力全部用来提供宇航员与飞船一起绕地球圆周运动，而非不受万有引力作用，故C错误；‎ D．人造地球卫星绕地球圆周运动，万有引力提供其向心力，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎3.如图所示，质量分布均匀、长度均为LA、B棒的质量分别为m、，将它们叠放后置于水平地面上如图甲所示，若将它们的叠放顺序改为如图乙所示，则A、B棒整体的重力势能（　　）‎ A. 增加了 B. 增加了 C. 减少了 D. 减少了 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】假设水平地面为零势能面，对图甲进行分析，A、B棒整体重力势能为 对图乙进行分析，A、B棒整体重力势能为 两者重力势能差为 故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎4.木星的卫星“木卫三”是太阳系中最大的卫星，根据历史记载，最早是由中国战国时代天文学家甘德发现的，比伽利略用望远镜观测发现早了将近2000年。“木卫三”绕木星公转的周期大约为7天，约是木星另一颗卫星“木卫二”周期的两倍。若它们绕木星的公转轨道近似为圆轨道，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. “木卫二”的线速度小于“木卫三”的线速度 B. “木卫二”的向心加速度小于“木卫三”的向心加速度 C. “木卫二”的轨道半径大于“木卫三”的轨道半径 D. “木卫二”的角速度大于“木卫三”的角速度 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．根据开普勒第三定律 根据题意 解得 所以 根据 解得 所以 故AC错误；‎ B．根据 解得 故B错误；‎ D．根据 解得 故D正确。‎ 故选D。‎ ‎5.如图所示，质量为m的小球（大小可忽略）用细线悬于P点，使小球在水平面内做匀速圆周运动，已知细线长为l，重力加速度为g。若细线能承受的最大拉力为，要使细线不被拉断，小球做匀速圆周运动的角速度不能超过（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】小球做匀速圆周运动时，有重力和拉力的合力提供向心力，当最大拉力为时，向心力最大，此时的角速度最大，则 根据几何关系 根据向心力公式 联立解得 故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎6.天狼星是除太阳外全天最亮的恒星，它是由一颗蓝矮星和一颗白矮星组成的双星系统，它们互相绕转的周期约为50年，间距约为30亿公里，若它们绕转的轨道近似为圆轨道，由这些数据和万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出蓝矮星和白矮星的（　　）‎ A. 质量之比 B. 质量之差 C. 总质量之和 D. 总质量之积 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．设两颗星的质量分别为m1、m2，轨道半径分别为r1、r2，相距L，根据题意有 整理可得 解得 即可估算出总质量之和，故ABD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎7.如图所示，在水平圆盘上放置两个质量相等的小物块A、B（可看成质点），物块A、B用长为L的细线相连结，细线处于拉直状态，物块A、B位于圆心O的同侧且和圆心O在同一直线上，物块A到圆心O的距离为L，现使圆盘绕过圆心的竖直轴由静止开始加速转动，若物块A、B与圆盘间的动摩擦因数皆为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要使物块与圆盘保持相对静止，圆盘转动的角速度不能超过（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】据题意可知 ‎，‎ 当较小时，A、B均由静摩擦力充当向心力，增大，设物块质量为，可得 所以B受到的静摩擦力先达到最大，此后角速度继续增大，要保证B不滑动，轻绳产生弹力并增大，A受到的摩擦力继续增大，直到A受到的静摩擦力也达到最大，此时角速度最大，轻绳的弹力T也最大。‎ 对B有 对A有 故圆盘的转动最大角速度为 故ABD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎8.汽车过拱形桥时对地面的压力过小是不安全的，要保障汽车安全过桥，下列说法正确是（　　）‎ A. 对于同一拱形桥，汽车过桥时的速度过小是不安全的 B. 对于同一拱形桥，汽车过桥时的速度过大是不安全的 C. 对于同样的车速，拱形桥的半径大些比较安全 D. 对于同样的车速，拱形桥的半径小些比较安全 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】根据牛顿第二定律，汽车在拱形桥的最高点有 所以 由牛顿第三定律可知，汽车对地面的压力大小等于所受的支持力大小。对于同一拱形桥，汽车车速越小，F支越大，汽车越安全；对于同样的车速，拱形桥的半径越大，F支越大，汽车越安全。故AD错误，BC正确。‎ 故选BC。‎ ‎9.如图所示，滑梯左、右滑道与水平面的夹角分别为、，质量相等的甲、乙两个小孩从滑梯顶端由静止开始分别沿左、右滑道下滑到底端（不计一切阻力），则甲、乙两小孩在该过程中（　　）‎ A. 到达底端时的速度相同 B. 到达底端时的动能相同 C. 重力的平均功率相同 D. 到达底端时重力的瞬时功率不同 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．两位小孩达到底端的速度方向不同，所以速度不一样，故A错误；‎ B．两个小孩从顶端滑到底端的过程中，根据动能定理 即末动能为 两个小孩的质量相同，始末高度差相同，所以动能相同，故B正确；‎ C．甲的下滑加速度 位移 根据 联立可得甲的下滑时间 同理可得乙的下滑时间 有 可知，甲乙下滑所需时间不同，所以重力的平均功率不同，故C错误；‎ D．根据 可知甲乙末速度大小相等，即 重力的瞬时功率为 因，所以甲乙的重力的瞬时功率肯定不同。故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎10.海王星的质量是地球质量的17倍，它的半径是地球半径的4倍，则海王星与地球（　　）‎ A. 第一宇宙速度之比为 B. 第一宇宙速度之比为 C. 表面的重力加速度之比为17∶16 D. 表面的重力加速度之比为16∶17‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．据牛顿第二定律得 可得出第一宇宙速度 联立解得海王星与地球的加速度之比 故B错误，A正确；‎ CD．在表面由重力等于万有引力，即 由此可得 联立解得海王星表面重力加速度与地球表面的重力加速度之比 故D错误，C正确。‎ 故选AC。‎ ‎11.据报道：“新冠”疫情期间，湖南一民警自费买药，利用无人机空投药品，将药品送到了隔离人员手中。假设无人机在离地面高度为‎12米处悬停后将药品自由释放，药品匀加速竖直下落了后落地，若药品质量为，重力加速度，则药品从释放到刚接触地面的过程中（　　）‎ A. 机械能守恒 B. 机械能减少了 C. 动能增加了 D. 所受的合力做了的功 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．药品下落过程中还有空气阻力做功，机械能不守恒，故A错误；‎ BCD．药品在下落过程中，由运动学公式可得 药品落地的动能为 联立解得 根据动能定理 重力做功为 解得 由功能关系可知，机械能减少了24J。故BC正确，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎12.如图所示，在与水平地面夹角为的光滑斜面上有一半径为的光滑圆轨道，一质量为的小球在圆轨道内沿轨道做圆周运动，，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 小球能通过圆轨道最高点的最小速度为0‎ B. 小球能通过圆轨道最高点的最小速度为 C. 小球以的速度通过圆轨道最低点时对轨道的压力为 D. 小球通过圆轨道最低点和最高点时对圆轨道的压力之差为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．设小球通过最高点的最小速度为，由题意得在最高点时有 解得通过圆轨道最高点的最小速度为 故AB错误；‎ C．在最低点时有 代入解得 故C正确；‎ D．设小球通过圆轨道最低点的速度为，最高点速度为v2，根据动能定理 联立解得 故D正确。‎ 故选CD。‎ ‎13.如图所示，一颗卫星刚开始在半长轴为a的椭圆轨道运动，其绕行周期为T，近地点Q与近地卫星圆轨道（未画出）相切，后来卫星在经过远地点P时通过变轨进入圆轨道，已知地球半径为R，引力常量为G，则根据以上信息可知（　　）‎ A. 卫星在圆轨道的环绕周期为 B. 地球的质量为 C. 卫星在椭圆轨道上运动经过Q点时的速度大于第一宇宙速度 D. 卫星分别在圆轨道上绕行和在椭圆轨道上绕行时，经过P点时的加速度不同 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据开普勒第三定理可得 解得 故A正确；‎ B．由 解得 故B正确；‎ C．第一宇宙速度是近地面卫星的运行速度，也是最大环绕速度。所以卫星在近地圆轨道上做圆周运动到Q点的速度等于第一宇宙速度，做离心运动到椭圆轨道，速度增大，故卫星在椭圆轨道上运动经过Q点时的速度大于第一宇宙速度，故C正确；‎ D．由 可知在同一点轨道半径相同，即加速度相同，故D错误。‎ 故选ABC。‎ ‎14.劲度系数的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端系在一小车上，小车与地面之间的阻力大小为，开始时小车静止，弹簧处于自然伸长状态，如图甲所示。现对小车施加一水平向右的恒力，此后小车运动的加速度a随位移x的变关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 小车运动到处速度为零 B. 小车的质量为 C. 水平恒力的大小为 D. 小车向右运动过程中的最大速度为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．根据 可知 小车运动到处速度为 由题意得小车运动到的过程中做加速度减小的加速运动，故小车向右运动过程中的最大速度为，故A错误，D正确；‎ BC．由 联立解得 故C错误，B正确。‎ 故选BD。‎ 二、填空题 ‎15.如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动，当卫星运动到轨道上远地点P时，速度大小为v，P点距离地球球心的距离为r，当卫星从近地点运动到P点的过程中，卫星的引力势能_______（选填“变大、“不变”或“变小”）；卫星在P点的加速度a________（选填“大于”“等于”或“小于”）。‎ ‎【答案】 (1). 变大 (2). 大于 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2]卫星受地球的万有引力，当卫星从近地点运动到P点的过程中，万有引力做负功，卫星的引力势能变大。卫星在P点做向心运动，万有引力大于向心力，即 解得 ‎16.如图所示，轻质动滑轮下方悬挂质量为m的物块A，轻绳的左端绕过定滑轮连接质量为的物块B，开始时物块A、B处于静止状态，释放后A、B开始运动，假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度为g，当物块B向右运动的位移为L时，物块A的速度大小为__________，物块A减少的机械能为___________。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2]由题意得 联立解得 由 解得 物块A减少的机械能即为物块B增加的动能，即 ‎17.某同学利用向心力演示器探究影响向心力大小的因素。‎ ‎(1)该实验所采用的研究方法是__________。‎ ‎(2)该同学在某次实验过程中，皮带带动的两个变速塔轮的半径相同，将两个完全相同的小球如图所示放置，可判断该同学是在研究________。‎ A.向心力与质量之间的关系 B.向心力与角速度之间的关系 C.向心力与线速度之间的关系 D.向心力与半径之间的关系 ‎【答案】 (1). 控制变量法 (2). D ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]本实验通过控制变量法探究影响向心力大小的因素。‎ ‎(2)[2]由图可知，两个小球完全相同，放置的位置到变速塔轮的距离不同，故可知该同学是在研究向心力与半径之间的关系，故ABC错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎18.某实验小组利用气垫导轨和数字计时器记录物体沿光滑斜面下滑过程的运动过程，并验证该过程机械能是否守恒，实验装置如图所示，实验操作中，在导轨A、B两点处分别固定光电门1和光电门2，把气垫导轨调成倾斜状态，将带有挡光片的滑块由导轨顶端轻轻释放。‎ ‎(1)实验时，下列不必要的操作是___________。‎ A.测出滑块和遮光片的总质量 B.测出A、B两点的高度差 C.测出挡光片的宽度 D.读出挡光片通过光电门的挡光时间 ‎(2)某次实验，小车先后经过光电门1和光电门2时，连接光电门的计时器显示挡光片的挡光时间分别为和，该小组又测得挡光片的宽度为d，A、B两点和水平桌面的距离分别为、，若滑块从A点运动到B点的过程中机械能守恒，则以上测得的物理量之间应该满足的关系式为________________。‎ ‎(3)实验结果显示，滑块重力势能的减少量略大于其动能的增加量，主要原因是____________。‎ ‎【答案】 (1). A (2). (3). 滑块运动过程中克服阻力做功 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]设A、B两点的高度差为h，经过A点的速度为v1，经过B点的速度的v2，由题意可得 可知质量可约，故不需要测出滑块和遮光片的总质量，故BCD错误，A正确。故选A。‎ ‎(2)[2]由 代入解得 ‎(3)[3]滑块重力势能的减少量略大于其动能的增加量，说明存在阻力，即滑块重力势能的减少量略大于其动能的增加量是因为滑块运动过程中克服阻力做功。‎ 三、解答题 ‎19.地球同步卫星在离地面高度为h的上空绕地球做匀速圆周运动，已知地球平均密度为，地球半径为R，引力常量为G，求：‎ ‎(1)同步卫星的速度大小；‎ ‎(2)地球赤道上的物体随地球自转时的加速度大小。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由 解得 ‎(2)对同步卫星有 解得 由 解得 ‎20.如图所示，半径为R的空心圆环固定在滑块上，滑块放置在水平地面上，滑块与圆环的总质量为M，质量为m的小球（可视为质点），可以在环内做无摩擦运动，空心圆环的内径可忽略。下列情况在最低点分别给小球不同的初速度，从而使小球能在竖直面内做圆周运动，设小球在整个运动过程中滑块始终能够保持不动。已知重力加速度为g，空气阻力不计。‎ ‎(1)若小球恰好能够在竖直面内做圆周运动，小球在最低点时的速度大小；‎ ‎(2)若小球在最低点的初速度大小为，求小球运动到最高点时，地面对滑块的支持力大小。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)若小球恰好能够在竖直面内做圆周运动，则小球在最高点的速度可以接近零，设小球在最低点时的速度为，由机械能守恒定律，有 小球在最低点时的速度 ‎(2)若小球在最低点的初速度大小为，小球经过最高点的速度为，由机械能守恒定律，有 解得 在最高点，设圆环对小球的压力为,根据牛顿第二定律，有 解得 根据牛顿第三定律，在最高点，小球对圆环压力大小也是，方向向上；单独分析圆环和滑块知，地面对滑块的支持力大小为。‎ 答：(1)若小球恰好能够在竖直面内做圆周运动，小球在最低点时的速度大小为；(2)若小球在最低点的初速度大小为，小球运动到最高点时，地面对滑块的支持力大小为。‎ ‎21.一辆质量为m的汽车在平直的公路上以速度匀速行驶，发动机输出功率为，从时刻开始，汽车驾驶员加大油门，发动机的功率立即增加到并保持该功率不变继续行驶，时刻以后，汽车开始做匀速运动，假设汽车整个行驶过程中所受的阻力保持不变，求：‎ ‎(1)时刻，汽车的加速度大小；‎ ‎(2)在时间内，汽车行驶的位移大小。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 设汽车在平直的公路上以速度匀速行驶时受到的阻力为，则 时刻，根据牛顿第二定律，有 汽车的加速度大小 ‎(2) 在时刻，汽车的速度 在时间内，根据动能定理，有 解得汽车行驶的位移大小 答：(1)时刻，汽车的加速度大小为；(2)在时间内，汽车行驶的位移大小为。‎ ‎22.如图所示，斜面与半径为的光滑竖直圆弧轨道相切于B点，与水平面之间的夹角为，C为轨道的最低点，圆心O点与圆弧轨道最高点D在同一高度。现将一质量为的小滑块从斜面上的P点由静止开始释放，P点与B点之间的高度差为。已知滑块与斜面之间的动摩擦因数，，，，不计空气阻力。求：‎ ‎(1)滑块第一次经过轨道最低点C时，对圆弧轨道的压力大小；‎ ‎(2)滑块返回斜面时，沿斜面上滑的最大距离；‎ ‎(3)滑块在斜面上运动的总路程。‎ ‎【答案】(1)17N；(2)‎0.4m；(1)‎‎3m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)滑块从P到C过程中，根据动能定理，有 在最低点C，支持力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有 代入数据解得 根据牛顿第三定律，滑块对圆弧轨道的压力与支持力等大反向，大小也是，方向竖直向下；‎ ‎(2)滑块返回斜面时，设沿斜面上滑的最大距离为，由动能定理，有 代入数据解得 ‎(3) 物体在斜面上运动时机械能不断减小，在斜面上升的最大高度越来越小，最终在以B为一端点的圆弧上来回运动，设物块在斜面上运动的总路程为，由能量守恒，有 代入数据解得 答：(1)滑块第一次经过轨道最低点C时，对圆弧轨道的压力大小为；(2)滑块返回斜面时，沿斜面上滑的最大距离为；(3) 滑块在斜面上运动的总路程为。‎ ‎ ‎