【物理】天津市和平区耀华中学2019-2020学年高二上学期第一次阶段检测试题（解析版）

【物理】天津市和平区耀华中学2019-2020学年高二上学期第一次阶段检测试题（解析版）

天津市耀华中学2019-2020学年度第一学期 第一次阶段检测高二年级物理学科试卷 一、单选题：‎ ‎1.下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ）‎ A. 通电导线受磁场力大的地方，磁感应强度一定大 B. 一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C. 磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．通电导体在磁场中所受的安培力大小还与导体的放置方向有关，通电导线受磁场力大的地方，磁感应强度不一定大，选项A错误；‎ B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，可能是导体与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定为零，选项B错误；‎ C．磁感线指向不一定就是磁感应强度减小的方向，例如匀强磁场，选项C错误；‎ D．磁感应强度的大小和方向只由磁场本身决定，跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关，选项D正确。‎ ‎2. 关于磁感线的概念，下列说法中正确的是( ).‎ A. 磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线 B. 磁感线总是从磁体的N极指向磁体的S极 C. 磁感线上各点的切线方向与该点的磁场方向一致 D. 两个磁场叠加的区域，磁感线就有可能相交 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 磁感线是假象的，不是实际存在，总是从N极出发，进入S极形成闭合曲线，在磁铁内部，磁感线由S极指向N极，磁感线的切线方向表示磁场磁场方向，所以不可能相交。答案选C。‎ ‎3. 研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比 A. 距地面的高度变大 B. 向心加速度变大 C. 线速度变大 D. 角速度变大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．同步卫星的周期等于地球的自转周期，根据万有引力定律和牛顿第二定律 可知，卫星的周期越大，轨道半径越大，所以地球自转变慢后，同步卫星需要在更高的轨道上运行，选项A正确；‎ BCD．而此时万有引力减小，所以向心加速度减小、线速度减小，角速度减小，故选项BCD错误。‎ ‎4. 两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为1∶2，两行星半径之比为2∶1，有下列结论①两行星密度之比为4∶1 ②两行星质量之比为16∶1 ③两行星表面处重力加速度之比为8∶1 ④两卫星的速率之比为4∶1，正确的有 A. ①② B. ①②③ C. ②③④ D. ①③④‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 卫星贴近行星表面运动，有，可求出两行星质量之比为32:1，体积为，密度可求出密度之比为4:1，线速度可求出线速度之比为4∶1，D对；‎ ‎5.美国宇航局宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星——“开普勒—22b”，其直径约为地球的2.4倍。至今其确切质量和表面成分仍不清楚，假设该行星的密度和地球相当，根据以上信息，估算该行星的第一宇宙速度等于（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】第一宇宙速度是行星表面的运行速度，根据万有引力提供向心力得：‎ 解得：‎ 而星球质量为：‎ 解得：‎ 该行星的密度和地球相当，其直径约为地球的2.4倍。所以该行星的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的2.4倍.所以该行星的第一宇宙速度等于.‎ A.与计算结果不相符；故A项不合题意.‎ B.与计算结果不相符；故B项不合题意.‎ C.与计算结果不相符；故C项不合题意.‎ D.与计算结果相符；故D项符合题意.‎ ‎6.美国宇航局利用开普勒太空望远镜发现了一个新的双星系统，命名为“开普勒”，该系统位于天鹅座内，距离地球大约5000光年。这一新的系统有一对互相围绕运行的恒星，运行周期为T，其中一颗大恒星的质量为M，另一颗小恒星质量只有大恒星质量的三分之一。已知引力常量为G，则下列判断正确的是　　‎ A. 两颗恒星的转动角速度之比为1：2 B. 两颗恒星的转动半径之比为1：1‎ C. 两颗恒星相距 D. 两颗恒星相距 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】两星转动的向心力均由万有引力提供，角速度要相等，根据牛顿第二定律列式求解出周期和向的表达式进行分析即可；‎ ‎【详解】A、两星绕共同圆心运动，则其角速度相等，设两恒星的转动半径分别为和，两恒星间的距离为，根据可得 ‎，故AB错误； C、由上面分析知，，因为所以可得，　 据万有引力提供向心力有： 代入数据可解得：，故C正确，D错误。‎ ‎【点睛】本题是双星问题，与卫星绕地球运动模型不同，两颗星都绕同一圆心做匀速圆周运动，关键抓住条件：相同的角速度和周期。‎ ‎7.如图，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以、分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是 A B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】因空间站建在拉格朗日点，故周期等于月球的周期，根据可知，a2>a1；对空间站和地球的同步卫星而言，因同步卫星周期小于空间站的周期则，同步卫星的轨道半径较小，根据可知a3>a2，故选项D正确。‎ ‎【点睛】此题考查了万有引力定律的应用；关键是知道拉格朗日点与月球周期的关系以及地球同步卫星的特点。‎ ‎8.如图，两根互相平行的长直导线垂直穿过纸面上的M、N两点。导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）‎ A. o点处的磁感应强度为零 B. a、c两点处磁感应强度的方向相同 C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据右手螺旋定则确定两根导线在a、b、c、d四点磁场的方向，根据平行四边形定则进行矢量叠加。‎ ‎【详解】A．根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，N处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，合成后磁感应强度不等于0，故A错误；‎ B．由右手定则可知，M、N处导线在a点产生的磁场方向均垂直MN向下，则a点磁感应强度的方向垂直MN向下；M、N处导线在c点产生的磁场大小相等，方向分别垂直cM向下，垂直cN向下且关于直线cd对称，由平行四边形法则可得，c点磁感应强度的方向同样垂直MN向下，故B正确；‎ C、M处导线在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，在d出产生的磁场方向垂直dM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏下，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向垂直MN向下，d处的磁场方向垂直MN向下，磁感应强度方向相同，且合磁感应强度大小相等，故C正确；‎ D．M在a处产生的磁场方向垂直MN向下，在b处产生的磁场方向垂直MN向下，N在a处产生的磁场方向垂直MN向下，b处产生的磁场方向垂直MN向下，根据磁感应强度的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故D错误。‎ ‎【点睛】本题考查了比较磁感应强度大小由于方向关系问题，解决本题关键掌握右手螺旋定则判断电流与其周围磁场方向的关系，会根据平行四边形定则进行合成。‎ 二、多选题 ‎9.组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转的速率，如果超出了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,由此能得到半径为R,密度为ρ、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T，下列表达式正确的是：（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.当周期小到一定值时，压力为零，此时万有引力充当向心力，即 解得：‎ ‎ ①‎ 故B正确，A错误；‎ CD. 星球的质量 代入①式可得：‎ 故C正确，D错误。‎ ‎10.铁路转弯处的弯道半径r是由地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速度v有关。下列说法正确的是 A. 速率v一定时，r越大，要求h越大 B. 速率v一定时，r越小，要求h越大 C. 半径r一定时，v越小，要求h越大 D. 半径r一定时，v越大，要求h越大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．设内外轨的水平距离为d，根据火车转弯时，重力与支持力的合力提供向心力得：，当v一定时，r越大则要求h越小，r越小则要求h越大。故A错误，B正确。‎ CD．r一定时，v越大则要求h越大，v越小则要求h越小。故C错误，D正确。‎ 故选BD。‎ ‎【点睛】本题是物理模型在实际生活中应用题，知道火车做圆周运动向心力的来源是解决本题的关键，注意几何关系在解题中的运用．‎ ‎11. 如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是 A. 棒中的电流变大，θ角变大 B. 两悬线等长变短，θ角变小 C. 金属棒质量变大，θ角变大 D. 磁感应强度变大，θ角变小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：导体棒受力如图所示，；棒中电流I变大，θ角变大，故A正确；两悬线等长变短，θ角不变，故B错误；金属棒质量变大，θ角变小，故C错误；磁感应强度变大，θ角变大，故D错误；故选A．‎ 考点：安培力；物体的平衡 ‎【名师点睛】此题考查了安培力及物体的平衡问题；解题时对金属棒进行受力分析、应用平衡条件，根据安培力公式分析即可正确解题。‎ ‎12.如图所示，长‎0.5m的轻质细杆，一端固定有一个质量为‎3kg的小球,另一端由电动机带动,使杆绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，小球的速率为‎2 m/s。g取‎10 m/s2，下列说法正确的是( )‎ A. 小球通过最高点时，对杆的拉力大小是24 N B. 小球通过最高点时，对杆的压力大小是6 N C. 小球通过最低点时，对杆的拉力大小是24 N D. 小球通过最低点时，对杆的拉力大小是54 N ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.在最高点，设杆子对球表现为支持力，根据牛顿第二定律得：‎ 解得：‎ 则球对杆子表现为压力，大小为6N，故A错误，B正确； C.在最低点，根据牛顿第二定律得：‎ 则拉力：‎ 则球对杆子的拉力大小为54N，故C错误，D正确。‎ ‎13.如图所示，有A、B两个行星绕同一恒星O作匀速圆周运动，运转方向相同，A行星的周期为TA，B行星的周期为TB，在某一时刻两行星第一次相遇（即两行星距离最近），则（ ）‎ A. 经过时间t =TA +TB，两行星第二次相遇 B. 经过时间，两行星第二次相遇 C. 经过时间，两行星第一次相距最远 D. 经过时间，两行星第一次相距最远 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．卫星A的周期较小，当卫星A比B多转动一圈时，第二次追上，有 解得 故A错误，B正确；‎ CD．卫星A比B多转动半圈时，第一次相距最远，有 解得 故C错误，D正确；‎ ‎14.发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道1，然后点火，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，如图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法中正确的是 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上的角速度小于在轨道1上的角速度 C. 卫星在轨道1上经过Q点时的速度大于它在轨道2上经过Q点时的速度 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】‎ ‎【分析】‎ 卫星做圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，据此可以分析不同半径上圆周运动的速度大小、角速度大小和加速度大小．‎ ‎【详解】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有，解得：，轨道3的卫星半径大，速率小，故A错误；，轨道3的卫星半径大，角速度小，故B正确；卫星在轨道1上的Q点加速才能进入轨道2，则卫星在轨道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，选项C错误；，所以卫星在轨道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D正确；故选BD。‎ 三、实验题 ‎15.用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的频闪频率为10Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始下落，背景的小方格为相同的正方形。重力加速度g取‎10m/s2，不计阻力。‎ ‎(1)根据照片显示的信息，下列说法中正确的是___________‎ A．只能确定b球的运动是自由落体运动 B．不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动 C．只能断定a球的运动是水平方向的匀速直线运动 D．可以确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成 ‎(2)根据照片信息可求出a球的水平速度大小为___________m/s；当a球与b球运动了___________s时它们之间的距离最小。‎ ‎【答案】 (1). D (2). 1 0.2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空.因为相邻两照片间的时间间隔相等，水平位移相等，知小球在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上的运动规律与b球运动规律相同，知竖直方向上做自由落体运动．故D正确，ABC错误．‎ 第二空.根据△y=gT2=10×‎0.01m=‎0.1m．所以‎2L=‎0.1m，所以平抛运动的初速度．‎ 第三空.因为两球在竖直方向上都做自由落体运动，所以位移之差恒定，当小球a运动到与b在同一竖直线上时，距离最短，则 四、计算题 ‎16.我国月球探测计划 “嫦娥工程”已启动，科学家对月球的探索会越来越深入。‎ ‎（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T ‎，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径；‎ ‎（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0水平抛出一个小球，经过时间t，小球速度和水平方向成45°角。已知月球半径为R月，引力常量为G，试求出月球的质量M月。‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 设地球质量为M，根据万有引力定律和向心力公式得：‎ 在地表 联立解得 ‎(2) 设月球表面处的重力加速度为g月，小球的质量为m，根据题意可知：‎ vy=g月t；‎ 在月球表面 联立解得 ‎17.如图所示，质量为m的小球自由下落高度为R后沿竖直平面内的轨道ABC运动。AB是半径为R的1/4粗糙圆弧，BC是直径为R的光滑半圆弧，小球运动到C时对轨道的压力恰为零，B是轨道最低点，求：‎ ‎(1)小球在AB弧上运动时，摩擦力对小球做的功；‎ ‎(2)小球经B点前、后瞬间对轨道的压力之比。‎ ‎【答案】（1） （2）7∶12‎ ‎【解析】‎ ‎(1)在C点小球对轨道压力为零，有mg＝m 从开始下落到C点，有mgR＋Wf＝mvC2；所以Wf＝－mgR。‎ ‎(2)从开始下落到B点2mgR＋Wf＝mvB2；‎ 或从B点到C点mvB2＝mgR＋mvC2；‎ 由牛顿第二定律知N前－mg＝m；‎ N后－mg＝m；‎ 所以N前∶N后＝7∶12。‎