【物理】山东省微山县第二中学2019-2020学年高一下学期第一学段教学质量监测试题 （解析版）

【物理】山东省微山县第二中学2019-2020学年高一下学期第一学段教学质量监测试题 （解析版）

山东省微山县第二中学2019-2020学年高一下学期 第一学段教学质量监测物理试题 一、单项选择题（本题共8小题）‎ ‎1.在物理学发展过程中，有许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（　　）‎ A. 第谷通过多年观测记录行星的运动，提出了行星运动的三大定律 B. 卡文迪许发现万有引力定律，被人们称为“能称出地球质量的人”‎ C. 伽利略利用“理想斜面”实验得出“力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因”‎ D. 牛顿从理论和实验两个角度，证明了轻重物体下落一样快，从而推翻了亚里士多德的“质量越大下落越快”的错误观点 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．第谷通过多年的观测，积累了大量可靠的数据，开普勒在精确的计算分析第谷的观测数据后得出了行星运动三定律，故A错误；‎ B．牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，被人们称为“能称出地球质量的人”，故B错误；‎ C．伽利略利用“理想斜面”得出“力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因”的观点，故C正确；‎ D．伽利略从理论和实验两个角度，证明了轻、重物体下落一样快，从而推翻了古希腊学者亚里士多德的“小球质量越大下落越快”的错误观点，故D错误；‎ ‎2.如图所示为正常走时的挂钟，A、B为秒针上的两点，在秒针转动半周的过程中，比较A、B两点运动的路程、角速度、线速度和向心加速度，其中大小相等的是 A. 路程 B. 角速度 C. 线速度 D. 向心加速度 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．A、B两点同轴转动，角速度大小相等，A、B两点转动半径不同，其路程不相等，故A错误，B正确；‎ C．根据可知，A、B两点半径不同，其线速度大小不相等，C错误；‎ D．根据可知，A、B两点的半径不同，其向心加速度大小不相等，D错误。‎ ‎3.地球的质量为M，半径为R。质量为m的宇航员离地面高度为h时，受到地球的万有引力为（ ）‎ A. F＝G B. F＝G C. F＝G D. F＝G ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据万有引力公式有，其中，万有引力大小为 故D正确，ABC错误；‎ ‎4.一个质点沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，周期为4s，在1s内质点的位移大小和路程分别是（ ）．‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】位移是指从初位置到末位置的有向线段，当质点沿半径为R的圆周作匀速圆周运动时，1s内质点的位移大小R；经过的总的路程为。‎ A．，与结论不相符，选项A错误；‎ B．，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，与结论相符，选项C正确；‎ D．，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎5.在水平面上，小猴拉着小滑块做匀速圆周运动，O点为圆心，能正确地表示小滑块受到的牵引力F及摩擦力的图是　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 摩擦力Ff应与物体相对运动的方向相反，拉力F与摩擦力的合力提供向心力，符合要求的A选项，A正确．‎ ‎6.“科学真是迷人”天文学家已经测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T等据，根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常数G，用M表示月球的质量。关于月球质量，下列说法正确的是 A. M= B. M= C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．设质量为m的物体在月球表面，受到的重力等于月球的万有引力，可得：‎ ‎，故A正确B错误；‎ CD．在利用月球绕地球做圆周运动的周期计算天体质量时，只能计算中心天体的质量，即计算的是地球质量而不是月球的质量，故CD错误；‎ ‎7.如图所示，当用扳手拧螺母时，扳手上的P、Q两点的角速度分别为ωP和ωQ，线速度大小分别为vP和vQ，则(　　)‎ A. ωP<ωQ，vPvQ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由于P、Q两点属于同轴转动，所以P、Q两点的角速度是相等的，即ωP=ωQ；同时由图可知Q点到螺母的距离比较大，由可知，Q点的线速度大，即υP＜υQ．故选C.‎ ‎8.观看科幻电影《流浪地球》后，某同学设想地球仅在木星引力作用下沿椭圆轨道通过木星的情景，如图所示，轨道上P点距木星最近（距木星表面的高度可忽略）。则 A. 地球靠近木星的过程中运行速度减小 B. 地球远离木星的过程中加速度增大 C. 地球远离木星的过程中角速度增大 D. 地球在P点的运行速度大于木星第一宇宙速度 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．地球靠近木星时所受的万有引力与速度成锐角，做加速曲线运动，则运行速度变大，A错误；‎ B．地球远离木星的过程，其距离r变大，则可知万有引力增大，由牛顿第二定律：‎ ‎，则加速度逐渐减小，B错误；‎ C．地球远离木星的过程线速度逐渐减小，而轨道半径逐渐增大，根据圆周运动的角速度关系，可知运行的角速度逐渐减小，C错误；‎ D．木星的第一宇宙速度指贴着木星表面做匀速圆周的线速度，设木星的半径为R，满足，而地球过P点后做离心运动，则万有引力小于需要的向心力，可得，可推得：‎ 即地球在P点的运行速度大于木星第一宇宙速度，D正确；‎ 故选D。‎ 二、多项选择题（本题共4小题）‎ ‎9.某物体做匀速圆周运动,下列描述其运动的物理量中,恒定不变的是　(　　)‎ A. 角速度 B. 向心加速度 C. 线速度 D. 周期 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查匀速圆周运动的物理量。‎ ‎【详解】A．匀速圆周运动角速度不变，A正确；‎ B．匀速圆周运动向心加速度方向指向圆心，时刻在变，B错误；‎ C．匀速圆周运动线速度沿切线方向，与半径垂直，方向时刻在变，C错误；‎ D．匀速圆周运动周期不变，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎10.关于行星绕太阳运动，下列叙述正确的是（　　）‎ A. 某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小 B. 某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点速度大，在远日点速度小 C. 绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等 D. 行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据万有引力定律，可知行星在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小，故A正确；‎ B．由开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，则近日点处行星的运动速度大，远日点处的行星运动速度小，故B正确；‎ C．由开普勒第三定律可知，绕太阳运动的所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相同，故C正确；‎ D．由开普勒第一定律可知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，故D错误。‎ 故选ABC。‎ ‎11.火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动．当火车以规定速度通过时，内外轨道均不受侧向挤压．现要降低火车转弯时的规定速度，须对铁路进行改造，从理论上讲以下措施可行的是 A. 减小内外轨的高度差 B. 增加内外轨的高度差 C. 减小弯道半径 D. 增大弯道半径 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析：由，由于θ较小，则，h为内外轨道高度差，L为路面的宽度．则，L、r一定，v减小，h减小．故A正确，B错误． 设弯道半径为R，路面的倾角为θ，由牛顿第二定律得，θ一定，v减小时，可减小半径r．故C正确，D错误．故选AC．‎ 考点：圆周运动的实例分析 ‎【名师点睛】本题是实际应用问题，要知道火车拐弯所需要的向心力由支持力和重力的合力提供；此题同时考查应用物理知识分析处理实际问题的能力，本题与圆锥摆问题类似，基础是对物体进行受力分析．‎ ‎12.如图所示，用长为L的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 小球在圆周最高点时所受向心力一定为重力 B. 小球在圆周最高点时绳子的拉力可能为零 C. 若小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则其在最高点速率是 D. 小球在圆周最低点时拉力一定等于重力 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球在最高点时可以受到绳子的拉力，若速度足够大，则小球的向心力由重力和绳子的拉力的合力提供，A错误；‎ BC．小球刚好通过最高点时，绳子的拉力恰好为零，靠重力提供向心力，所以 解得：，BC正确；‎ D．小球在圆周最低点时，绳子的拉力和重力提供向心力，即：，则，则绳子的拉力一定大于重力，D错误。‎ 故选BC。‎ 三、非选择题（本题共6小题）‎ ‎13.如图，用一根结实的细绳拴住一个小物体，在足够大的，光滑水平桌面上抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，则：‎ ‎①当你抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动时，作用在小物体的拉力________．‎ A.沿绳指向圆心 B.沿绳背向圆心 C.垂直于绳与运动方向相同 D.垂直于绳于运动方向相反 ‎②松手后，物体做________．‎ A.半径更大的圆周运动 B.半径更小的圆周运动 C.平抛运动 D.直线运动 ‎③若小物体做圆周运动的半径为‎0.4m．质量为‎0.3kg，每秒匀速转过5转，则细绳的拉力为________N．（结果用舍有“”的式子表示）‎ ‎【答案】 ① A ②D ③‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】①小物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，对物体进行受力分析可知，绳子的拉力提供向心力，所以绳子作用在小物体的拉力沿绳指向圆心．故A正确，BCD错误． ②松手后，物体在水平方向将不受力的作用，所以将保持松手时的速度做匀速直线运动．故D正确，ABC错误．‎ ‎③根据向心力公式得：F=mω2r=0.3×（5×2π）2×0.4=12π2N ‎14.某同学做验证向心力与线速度关系的实验．装置如图所示，一轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球．钢球静止时刚好位于光电门中央．主要实验步骤如下：‎ ‎①用游标卡尺测出钢球直径d；‎ ‎②将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为F1，用米尺量出线长L； ‎ ‎③将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F2；‎ 已知当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量表示：‎ ‎（1）钢球经过光电门时的线速度表达式v＝____，向心力表达式＝____； ‎ ‎（2）钢球经过光电门时的所受合力的表达式F合＝ ___；‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)钢球的直径为d，钢球通过光电门时间为t，故钢球经过光电门的线速度 ．mg=F1，半径 ，所以 ‎(2)根据受力分析，F1=mg，当钢球到达光电门时，钢球所受的合力等于 ‎15.有一辆质量为‎800kg的小汽车驶上圆弧半径为‎50m的拱桥。（g取‎10m/s2）‎ ‎(1)汽车到达桥顶时速度为‎5m/s，汽车对桥的压力是多大？‎ ‎(2)汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空？‎ ‎【答案】(1)7600N；(2)m/s。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)如图所示，汽车到达桥顶时，竖直方向受到重力G和桥对它的支持力N的作用，如图：‎ 汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力N，汽车过桥时做圆周运动，重力和支持力的合力提供向心力，即F=G﹣N；根据向心力公式：mg﹣N =‎ 有=7600N 故汽车对桥的压力是7600N；‎ ‎(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力而腾空，则N=0，即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供，所以有：F=G=m 得=‎22.4m/s 故汽车以m/s速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空。‎ ‎16.在物理学中，常常用等效替代、类比、微小量放大等方法来研究问题．如在牛顿发现万有引力定律一百多年后，卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值，如图所示是卡文迪许扭秤实验示意图．卡文迪许的实验常被称为是“称量地球质量”的实验，因为由G的数值及其它已知量，就可计算出地球的质量，卡文迪许也因此被誉为第一个称量地球的人．‎ ‎（1）若在某次实验中，卡文迪许测出质量分别为m1、m2相距为r的两个小球之间引力的大小为F，求万有引力常量G；‎ ‎（2）若已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转的影响，请推导出地球质量及地球平均密度的表达式．‎ ‎【答案】（1）万有引力常量为．‎ ‎（2）地球质量为，地球平均密度表达式为 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据万有引力定律有：‎ 解得：‎ ‎（2）设地球质量为M，在地球表面任一物体质量为m，在地球表面附近满足：‎ 得地球的质量为： ‎ 地球的体积为：‎ 解得地球的密度为：‎ 答：（1）万有引力常量为．‎ ‎（2）地球质量，地球平均密度的表达式为．‎ ‎17.如图所示，一质量为m＝‎0.5 kg的小球，用长为‎0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动。g取‎10 m/s2，求：‎ ‎（1）小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为多大？‎ ‎（2）当小球在最高点的速度为‎4 m/s时，轻绳拉力多大？‎ ‎【答案】（1）‎2 m/s （2）15 N ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在最高点，根据 得 ‎ ‎（2）在最高点，根据牛顿第二定律得 ‎ 解得 ‎18.“海上生明月，天涯共此时”、“但愿人长久，千里共婵娟”，月亮是人们思乡思亲的寄托，千百年来用清冽的光辉陪伴着我们。宇宙中，月球是离地球最近的天体，登月也是人类迈向宇宙的第一步。2014年10月，我国嫦娥五号飞行试验器拜访了老邻居月球，在月球旁边拍下“月地合影"，并成功返回故乡地球。文学从情感上拉近了月亮和人的距离，科学则从理性和技术上拉近了人和月球的距离。根据所学知识，在地球上就可推算出月球的一些信息。已知月球绕地球的运动可视为匀速圆周运动，地球的质量为M，月球绕地球公转的周期为T，引力常量为G。求：‎ ‎（1）地心到月心之间的距离r；‎ ‎（2）月球绕地球公转线速度v的大小。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）月球绕地球的运动可视为匀速圆周运动，设月球质量为m，根据万有引力定律和牛顿第二定律 ‎ 解得 ‎ ‎（2）月球绕地球公转速度大小