2017-2018学年陕西省黄陵中学高新部高二上学期开学考物理试题 解析版

2017-2018学年陕西省黄陵中学高新部高二上学期开学考物理试题 解析版

‎2017-2018学年陕西省黄陵中学高新部高二上学期开学考物理试题 一、选择题（12题，48分）‎ ‎1. 第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是（ ）‎ A. 德国科学家开普勒 B. 英国科学家牛顿 C. 意大利科学家伽利略 D. 英国科学家卡文迪许 ‎【答案】D ‎【解析】第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，D对；‎ ‎2. 关于行星对太阳的引力，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力 B. 行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关 C. 行星对太阳的引力远小于太阳对行星的引力 D. 行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与二者间的距离成反比 ‎【答案】A ‎【解析】行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是作用力与反作用力，所以是同一种性质的力且大小相等，A对，C错；行星对太阳的引力即与太阳质量有关，又与行星的质量有关，B错；行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离的平方成反比，D错。‎ ‎3. 对于万有引力定律的表述式，下面说法中正确的是（ ）‎ A. 公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的 B. 当m1与m2一定时，随着r的增大，万有引力逐渐减小 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】ABD ‎【解析】A、公式中G为引力常数，由卡文迪许通过实验测得，故A正确；‎ B、当m1与m2一定时，随着r的增大，万有引力逐渐减小，故B正确；‎ C、m1、m2之间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对相互作用力，不是一对平衡力，故C错误；‎ D、m1、m2之间的万有引力是属于相互作用力，所以总是大小相等，与m1、m2的质量是否相等无关，却与它们的质量乘积有关，故D正确；‎ 故选：ABD。‎ ‎4. 关于经典力学，下列说法正确的是（ ）‎ A. 经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用 B. 经典力学理论的成立具有一定的局限性 C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变 D. 相对论与量子力学否定了经典力学 ‎【答案】BC ‎【解析】经典力学在微观，高速情况下不再适用，经典力学的适用条件为，宏观世界，低速运动．故A错误，B正确；在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，但在相对论中质量是随速度的改变而改变的，故C正确；相对论与量子力学不适用于经典力学，证明了经典力学理论的局限性，D错误。所以BC正确，AD错误。‎ ‎5. 在一次抗洪抢险中，战士驾驶摩托艇救人，假设江岸是平直的，洪水沿江向下游流去，水流速度为，摩托艇在静水中的航速为，战士救人的地点A离岸最近处O的距离为d。如战士想在最短时间内将人送上岸，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 摩托艇登陆的地点在O点的下游处 B. 其最短时间内d/‎ C. 其最短时间为d/(+) D. 其最短时间为d/‎ ‎【答案】AB ‎【解析】根据v=s/t，‎ 则摩托艇登陆的最短时间：t=d/v2，‎ 登陆时到达O点的距离：，故AB正确，CD错误；‎ 故选：AB。‎ ‎【名师点睛】‎ 摩托艇在水中一方面自己航行前进，另一方面沿水向下漂流，当摩托艇垂直于河岸方向航行时，到达岸上的时间最短，由速度公式求出到达河岸的最短时间，然后求出摩托艇登陆的地点到O点的距离。‎ ‎6. 将一小球从距地面h高处以初速度v0水平抛出，小球落地时的竖直分速度为vy。则下列关于计算小球在空中飞行时间t的表达式正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】A、根据得，故A正确；‎ BC、根据vy=gt得t=vy/g，故B、C错误；‎ D、竖直方向平均速度为vy/2，空中飞行时间t=，故D正确。‎ 故选：AD。‎ ‎【名师点睛】‎ 由平抛在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，可求解时间的表达式。‎ ‎7. 冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员体重的K倍，他在冰面上做半径R的匀速圆周运动，其安全速度为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】人沿圆弧溜冰时，受三个力作用：重力、支持力、摩擦力，如题图所示．重力与支持力相平衡，摩擦力效果是提供人做匀速圆周运动的向心力，由F向＝知，当R一定时，v越大，F向越大，而摩擦力提供向心力时，这个力不会无限增大，其最大值为最大摩擦力，最大向心力对应的线速度就是安全速度的临界值Kmg＝，所以v＝.‎ 思路分析：人沿圆弧溜冰时，受三个力作用：重力、支持力、摩擦力，摩擦力效果是提供人做匀速圆周运动的向心力，由F向＝知，当R一定时，v越大，F向越大，而摩擦力提供向心力时，这个力不会无限增大，其最大值为最大摩擦力，最大向心力对应的线速度就是安全速度的临界值Kmg＝‎ 试题点评：本题考查了由静摩擦力提供向心力时的临界问题，当静摩擦力变为滑动摩擦力时将发生滑动，关键就是找出这个临界条件 ‎8. 如图所示的圆锥摆，摆线与竖直方向的夹角为θ，悬点O到圆轨道平面的高度为h，下列说法正确的是（ ）‎ A. 摆球质量越大，则h越大 B. 角速度ω越大，则摆角θ也越大 C. 角速度ω越大，则h也越大 D. 摆球周期与质量无关 ‎【答案】BD ‎【解析】设摆球的质量为m，绳长为L ‎ B、绳子对摆球拉力与摆球的重力的合力提供向心力，则有：Fn=mgtanθ=mω2⋅Lsinθ，得：，角速度ω越大，则摆角θ也越大， B正确；‎ AC、上式，由几何关系可知h=L⋅cosθ，角速度越大，h越小，与摆球质量无关，A错误、C错误；‎ D、由公式得：，摆球周期与质量无关，选项D正确。‎ 故选：BD。‎ ‎9. 下列说法中正确的是(　　)‎ A. 牛顿运动定律就是经典力学 B. 经典力学的基础是牛顿运动定律 C. 牛顿运动定律可以解决自然界中的所有问题 D. 经典力学可以解决自然界中的所有问题 ‎【答案】B ‎【解析】经典力学的基础是牛顿运动定律，但牛顿运动定律不能说就是经典力学；故A错误，B正确；牛顿运动定律不适用于微观低速物体；故CD错误。故B正确，ACD错误。‎ ‎10. 如图为嫦娥一号卫星撞月的模拟图,卫星从控制点开始沿撞月轨道在撞击点成功撞月。假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R,周期为T,引力常量为G。根据以上信息,可以求出 A. 月球的质量 B. 地球的质量 C. 嫦娥一号卫星的质量 D. 月球对嫦娥一号卫星的引力 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：根据万有引力提供向心力，结合轨道半径和周期求出中心天体的质量．由于嫦娥一号的质量未知，无法求出月球对嫦娥一号的引力．‎ 根据得，月球的质量，故A正确．由于题干中不存在围绕地球做圆周运动的模型，无法通过万有引力理论求出地球的质量，故B错误；根据题目条件无法求出嫦娥一号的质量，根据无法求出月球对嫦娥一号的引力大小，故CD错误．‎ ‎11. 下列关于地球同步通信卫星的说法中,正确的是 (　　)‎ A. 为避免同步通信卫星在轨道上相撞,应使它们运行在不同的轨道上 B. 同步通信卫星定点在地球上空某处,各个同步通信卫星的角速度相同,但线速度可以不同 C. 不同国家发射同步通信卫星的地点不同,这些卫星轨道不一定在同一平面内 D. 同步通信卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上 ‎【答案】D ‎【点睛】地球同步卫星有四个“定”：定轨道、定高度、定速度、定周期，‎ ‎12. 据报道,美国航天局已计划建造一座通向太空的升降机,传说中的通天塔即将成为现实。据航天局专家称:这座升降机的主体是一根长长的管道,一端系在位于太空的一个巨大的人造卫星上,另一端一直垂到地面并固定在地面上。已知地球到月球的距离约为地球半径的60倍,由此可以估算,该管道的长度至少为(已知地球半径为6 ‎400 km)(　　)‎ A. ‎360 km B. ‎‎3600 km C. ‎36000 km D. ‎‎360000 km ‎【答案】C ‎【解析】要想建造一座通向太空的升降机，则升降机必须相对地面处于静止状态，即这根长长的管道的一端连接的卫星就是同步地球卫星。卫星离地的高度就是管道的长度。设地球质量为M,半径为R,月球质量为,月球离地球的距离为，月球绕地球的公转周期为,同步卫星离地的距离为，同步卫星绕地球运动的周期为，则由万有引力提供向心力得：‎ ‎--①；--②，联立①②解得：,解得=5.7R,故选C。‎ 二、填空题（12分）‎ ‎13. ．某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图1，在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动．在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节．在木板上固定一张白纸．该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的操作：‎ A．实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且ab=bc，如图2，量出ab长度L=‎20.00cm．‎ B．让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板离地面的高度h1=‎70cm．‎ C．让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板离地面的高度h2=‎90.00cm．‎ D．让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板离地面的高度h3=‎100.00cm．‎ 则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0=____m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby=_____m/s．（已知重力加速度为g=‎10m/s2，空气阻力忽略不计）‎ ‎【答案】 (1). 2.00 (2). 1.50‎ ‎【解析】试题分析：①根据题意可知：hab=100-90=‎10cm=‎0.1m，hbc=‎90cm-70cm=‎20cm=‎0.2m．在竖直方向：△h=gt2，水平方向：x=v0t，其中△h=hbc-hac=‎0.1m，x=L=‎20cm=‎0.2m，代入数据解得：t=0.1s，v0=‎2.00m/s．‎ ‎②b点为中间时刻，因此有．‎ 考点：本题考查研究平抛运动。‎ ‎【名师点睛】根据竖直方向运动特点△h=gt2‎ ‎，求出物体运动时间，然后利用水平方向运动特点即可求出平抛的初速度，钢球击中b点时其竖直分速度可以根据竖直方向做自由落体运动求解．‎ ‎14. 20世纪初期，著名物理学家爱因斯坦提出了_______，改变了经典力学的一些结论。如在经典力学中，物体的质量是_____的，而狭义相对论指出质量随着物体速度变化而______；也是在这这个时期，科学家建立了_____________，这个理论能够正确地描述微观粒子的运动规律。‎ ‎【答案】 (1). 狭义相对论 (2). 不变 (3). 变化 (4). 量子力学 ‎【解析】根据爱因斯坦的相对论，可知质量、长度、时间都是相对的，它们的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变；在经典力学中，物体的质量是不变的；经典力学适用于低速运动、宏观物体。不适用于高速和微观物体。量子力学能够正确地描述微观粒子的运动规律。‎ 三、计算题（40分）‎ ‎15. 如图所示，在光滑的圆锥顶端，用长为L=‎2m的细绳悬一质量为m=‎1kg的小球，圆锥顶角为2θ=74°．求：‎ ‎（1）当小球ω=1rad/s的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时，细绳上的拉力．‎ ‎（2）当小球以ω=5rad/s的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时，细绳上的拉力．‎ ‎【答案】（1）8.72N （2）50N ‎【解析】（1）小球刚要离开锥面时的速度，此时支持力为零，根据牛顿第二定律得： ‎ 解得：ω0=2.5rad/s，‎ 当ω=1rad/s＜2.5rad/s时，小球没有离开斜面，‎ 根据牛顿第二定律得：‎ Tsinθ﹣Ncosθ=mω2Lsinθ Tcosθ+Nsinθ=mg 带入数据得：T=8.72N ‎（2）当ω=5rad/s＞2.5rad/s时，小球离开锥面，设细线与竖直方向夹角为β T1sinβ=mω2Lsinβ 解得：T1=mω‎2L=1×25×2=50N ‎16. 如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平，质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为Ep，已知小球与BC间的动摩擦因数μ＝0.5.求：‎ ‎(1)小球达到B点时的速度大小vB；‎ ‎(2)水平面BC的长度s；‎ ‎(3)在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm.‎ ‎【答案】（1） （2）3r （3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）由机械能守恒得：mg•2r=mvB2﹣0，‎ 解得：vB=2；‎ ‎（2）在C点对管壁无压力，根据牛顿第二定律有：‎ mg=m，‎ 解得：vC=，‎ 对A到C段运用动能定理得：‎ mg•2r﹣μmgs=mvC2﹣0，‎ 解得：s=3r；‎ ‎（3）设在压缩弹簧过程中小球速度最大时离D端的距离为x，‎ 则有：kx=mg，‎ 解得：x=，‎ 由功能关系得：mg（r+x）﹣EP=mvm2﹣mvC2，‎ 解得：vm=．‎ 答：（1）小球达到B点时的速度大小为2；‎ ‎（2）水平面BC的长度为3r．‎ ‎（3）在压缩弹簧过程中小球的最大速度为．‎ ‎17. “太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时,健身者半马步站立,手持太极球拍,拍上放一橡胶太极球,健身者舞动球拍时,球却不会掉落地上。现将球拍和太极球简化成如图甲所示的平板和小球,熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动,且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势。A为圆周的最高点,C为最低点,B、D与圆心O等高。设球的重力为1 N,不计拍的重力。则:‎ ‎(1)健身者在C处所需施加的力比在A处大多少?‎ ‎(2)设在A处时健身者需施加的力为F,当球运动到B、D位置时,板与水平方向需有一定的夹角θ,请作出tan θ-F的关系图象。‎ ‎【答案】（1）2N （2）‎ ‎【解析】（1）由于小球在A处的速度大小为v，半径为R 则在A处时有   ，① ‎ 可得 ‎ 在C处时，有 ② 由①②式得△F=F′-F=2mg=2 N ‎ 则 ‎ 作出的tan θ-F的关系图象如图所示 ‎18. 如图所示，水平屋顶高H＝‎5 m，墙高h＝‎3.2 m，墙到房子的距离L＝‎3 m，墙外马路宽x＝‎10 m，小球从房顶水平飞出，落在墙外的马路上，已知g＝‎10 m/s2，求小球离开房顶时的速度v0的取值范围。‎ ‎ ‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】试题分析：设小球恰好越过墙的边缘时的水平初速度为v1，由平抛运动规律可知：，①②，由①②得：v1＝＝m/s＝‎5m/s 又设小球恰落到马路右边沿时的初速度为v2，由平抛运动的规律得：③，④‎ 由③④得：‎ 所以小球抛出时的速度大小为.‎ 考点：考查了平抛运动规律的应用 ‎【名师点睛】在处理平抛运动时，关键是知道将平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，两个运动具有等时性，即运动时间相同，然后列式求解 ‎ ‎ ‎ ‎