【物理】山西省浑源县第五中学2020届高三上学期第四次考试试题（解析版）

【物理】山西省浑源县第五中学2020届高三上学期第四次考试试题（解析版）

山西省浑源县第五中学2020届高三上学期 第四次考试试题 一、选择题：共48分，本题包括12小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。将正确答案涂在答题卡 ‎1.关于曲线运动,下列说法中正确的是（ ）‎ A. 速度方向一定改变 B. 速度方向一定不变 C. 速度大小一定改变 D. 速度大小一定不变 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 曲线运动的速度的方向沿轨迹的切线方向，所以物体做曲线运动时，速度的方向不断变化，所以一定是变速运动，但是速度大小可以不变，例如匀速圆周运动，故选项A正确，选项BCD错误．‎ 点睛：本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，掌握了做曲线运动的条件．‎ ‎2. 地球同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，它（ ）‎ A. 只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 B. 只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值 C. 可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 D. 可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】地球同步卫星因为和地球上的物体的相对位置不变，因此只能在赤道上空出现，转动周期和地球的周期相同，设同步卫星的转动半径为r，则有可得，因此轨道半径时一定的，因此A正确BCD错误 ‎3.月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点O做匀速圆周运动．据此观点，可知月球与地球绕O点运动生物线速度大小之比约为 ( )‎ A. 1：6400 B. 1:80‎ C. 80:1 D. 6400:1‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】月球和地球绕O做匀速圆周运动，它们之间万有引力提供各自的向心力，则地球和月球的向心力相等．且月球和地球和O始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期．因此有，又由于，所以，C正确．‎ ‎4.如图甲所示，在一个向右行驶的车厢内有一高h的货架，货架边缘有一小球．当车突然加速行驶时，小球从货架边缘脱落，若小球下落过程中未与车厢后壁相碰，则以地面为参考系，小球下落时的运动轨迹应是图乙中的（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】对小球受力分析可知，小球在水平方向不受力但有向右初速度，在竖直方向上只受重力的作用，所以小球将做平抛运动，所以当以地面为参考系时，小球下落时的运动轨迹应该是向右的抛物线，所以D正确．‎ 故选D．‎ ‎5.质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道内侧运动，经过最高点而不脱离轨道的临界值为v，当小球以v的速度经过最高点时，对轨道的压力为 A. 0‎ B. 2mg C. 8mg D. 10mg ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】小球在圆环内做圆周运动，恰好经过最高点时重力提供向心力，因此有，当速度为时，由牛顿第二定律可得，联立解得F=2mg，因此B正确ACD错误 ‎6.如图所示，甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动，相互之间不打滑，其半径分别为r1、r2、r3．若甲轮的角速度为ω1，则丙轮的角速度为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动，相互之间不打滑知三者线速度相同，其半径分别为r1、r2、r3，则：ω1r1＝ω2r2＝ω3r3，故ω3=.‎ A. ，与结论不相符，选项A错误；‎ B. ，与结论相符，选项B正确；‎ C. ，与结论不相符，选项C错误；‎ D. ，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎7. 铁路转弯处常竖立一速度标示牌,即火车以此速度大小行驶时,车轮边缘和内、外侧铁轨均无挤压作用.如果火车转弯时的速度小于标示速度,那么 ( )‎ A. 外侧铁轨与轮缘间产生挤压作用 B. 内侧铁轨与轮缘间产生挤压作用 C. 内、外侧铁轨与轮缘均有挤压作用 D. 内、外侧铁轨与轮缘均无挤压作用 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：当火车以此速度大小行驶时，车轮边缘和内、外侧铁轨均无挤压作用，靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力．若火车转弯时的速度小于标示速度，知重力和支持力的合力大于所需要的向心力，所以内侧铁轨对轮缘有向外的挤压力．‎ 故选B 考点：向心力 点评：解决本题的关键知道当提供的力大于所需要的向心力，物体做近心运动，当提供的力小于所需要的向心力，物体做离心运动；火车拐弯时，车轮边缘和内、外侧铁轨均无挤压作用，靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力．根据提供的力与需要的向心力大小进行比较，判断内侧还是外侧对轮缘有挤压作用．‎ ‎8. 如图所示，一长为L轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使得小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最高点的速率为v，以下说法正确的是 A. v的最小值是0‎ B. 小球过最高点时，杆对小球的弹力一定为零 C. v由逐渐增大时，杆对小球的弹力逐渐减小 D. v由逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐增大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ A、杆既可以提供拉力，又可以提供支持力，所以小球到达最高点时的速度可以等于零，故A正确；‎ B、小球在最高点时，如果速度恰好为，则此时恰好只有重力作为它的向心力，杆和球之间没有作用力，如果速度不等于，杆对小球的弹力就不为零，故B错误；‎ C、当v＞时，根据牛顿第二定律得：T+mg=m 当v由逐渐增大时，T逐渐增大，故C错误；‎ D、当v＜时，根据牛顿第二定律得：mg-T=m v由逐渐减小时，杆对小球的弹力逐渐增大，故D正确．‎ ‎9. 探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比(　　)‎ A. 轨道半径变小 B. 向心加速度变小 C. 线速度变小 D. 角速度变小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：由于，所以，T变小，变小，A正确；又，，变小，增大，B错误；由，，变小，增大，C错误；由，，变小，增大，D错误．‎ 考点：万有引力定律及其应用；人造卫星的加速度、周期和轨道的关系 ‎【名师点睛】根据万有引力提供向心力列式求解即可得到线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系；根据周期变小，先得到轨道半径的变化，再得出其它量的变化．‎ ‎10.月球绕地球做匀速圆周运动向心加速度大小为，设月球表面的重力加速度大小为，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，则 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据公式可得，即只要轨道半径相同，向心加速度相同，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为，B正确；‎ ‎11. 已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍．不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出（ ）‎ A. 地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9：8‎ B. 地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9：4‎ C. 靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为8：9‎ D. 靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器线速度之比约为81：4‎ ‎【答案】C ‎【详解】试题分析：依据得ρ地/ρ月=M地R月3/M月R地3=81/64,故A错.‎ 依据g=GM/R2得g地/g月=M地R月2/M月R地2=81/16,故B错.‎ 依据得T地/T月=8/9,所以C正确.‎ 依据得=所以D错．‎ 考点：万有引力定律及其应用．‎ ‎12.设地球半径为R，地球表面重力加速度为g，地球自转周期为T，自转角速度为ω ‎，地球质量为M，地球的第一宇宙速度为v1，同步卫星离地球表面的高度为h，万有引力常量为G，则同步卫星的线速度大小v是 （ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据题中所求为同步卫星的线速度，可知本题考查万有引力定律和同步轨道卫星的相关知识，运用万有引力提供向心力、黄金代换等知识，进行求解．‎ ‎【详解】A．由于该卫星是地球同步卫星，其周期等于地球的周期T，可得其速度为，A正确；‎ BC．由万有引力提供同步卫星绕地球运动的向心力可知 以及黄金代换公式 可得，‎ 由题可知第一宇宙速度为，可得 ‎，‎ 与联立得，B错误，C正确；‎ D．由万有引力提供向心力得 ‎，‎ 由线速度和角速度的关系可得，联立可得，D正确．‎ 第Ⅱ卷（共62分）‎ 二．实验题(14分) 本题共3个小题，把答案填写在指定的位置或按题目要求作答 ‎13.如图，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落，A、B同时开始运动．这个实验研究的是平抛运动__________方向的分运动．‎ ‎【答案】竖直 ‎【解析】‎ ‎【详解】本实验为AB两个小球运动后能够同时落地，因此研究的时小球在竖直方向的运动特点 ‎14. ⑴在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________________．‎ ‎ A、坐标纸 B、秒表 C、重垂线 ‎ ‎ D、天平 E、弹簧秤 F、游标卡尺 ‎（2）实验中，下列说法正确的是_______________‎ A、斜槽轨道必须光滑 B、应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 C、斜槽轨道末端可以不水平 D、要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些 ‎【答案】（1）AC （2）BD ‎【解析】‎ ‎【详解】本实验要在坐标纸上记录小球的运动轨迹，因此需要坐标纸，同时需要让坐标纸竖直且装置竖直，因此需要重锤线，‎ 本实验要求多次实验记录，因此要求小球从同一位置释放，斜面末端没有要求必须水平，只要每次速度相同即可，因此可以不光滑但是必须水平，为了运动真实轨迹增加平滑真实应多记录一些点 ‎15.利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OO’＝h（h＞L）．‎ ‎（1）电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：____________．‎ ‎（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，O’C＝s，则小球做平抛运动的初速度为v0________．‎ ‎（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角，小球落点与O’点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cos为横坐标，得到如图（b）所示图像．则当＝30°时，s为 ________m；若悬线长L＝1.0m，悬点到木板间的距离OO’为________m．‎ ‎【答案】（1）保证小球沿水平方向抛出，（2） （3）0.52，1.5‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：（1）由于在烧断细线前小球做圆周运动，故速度方向沿切线方向，所以只有在悬点正下方物体的速度沿水平方向，要小球做平抛运动，则小球平抛的初速度只能沿水平方向，故只有保证小球沿水平方向抛出才能保证物体做平抛运动．（2）由于小球做平抛运动故有在水平方向有s=vt 在竖直方向有h﹣L=…①‎ 故有v=s；‎ ‎（3）变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ时，小球平抛的速度v，则有 mg（L﹣Lcosθ）=mv2…②‎ 则物体在水平方向的位移s=vt…③‎ 联立①②③可得 s2=4（h﹣L）L（1﹣cosθ）‎ 整理得： ‎ 根据图像可知 ‎ 所以 当θ=30°时，故s==0.52m．‎ s2=4（h﹣L）L（1﹣cosθ）‎ 故当L=1.0m时有：即：‎ 即h=1.5m．‎ 三、计算题．本大题有4个小题，共48分．解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的，答案中必须写出数值和单位．‎ ‎16.某部队进行军事演习，一架轰炸机在距离地面2000m得高空以250m/s的速度沿水平方向飞行，某时刻相对飞机由静止释放一颗炸弹，则炸弹落地点与释放点水平距离为多少？（不计空气阻力，g=10m/s2）‎ ‎【答案】5000m ‎【解析】‎ ‎【详解】由h=gt2可求得炸弹落时所用的时间； 则炸弹落点与释放点水平距离为：x= v0t=250×20m=5000m；‎ ‎17.如图，在一圆柱形筒中有一小物体恰能靠在筒壁上随筒一起匀速转动，已知小物体与筒壁间的最大静摩擦力等于正压力的1/4，小物体中心到转轴的距离r=0．3m,求筒转动的角速度ω．（g取10m/s2）‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】小物体恰能靠在筒壁上随筒一起匀速转动说明静摩擦力等于滑动摩擦力，物体做圆周运动由支持力提供向心力，因此有，，联立解得 ‎18.为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M．已知地球半径R=6.4 ×106m，地球质量m=6×1024kg，日地中心的距离r=1.5 ×1011m，地球公转周期为一年，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，试估算目前太阳的质量．(保留二位有效数字，引力常量未知〉‎ ‎【答案】2.0×1030kg ‎【解析】‎ 试题分析：设地球质量m，由牛顿第二定律可得：，‎ 则 考点：万有引力定律的应用 ‎【名师点睛】本题考查了万有引力定律的应用，根据万有引力定律及牛顿第二定律列方程，即可求出太阳质量；此题计算量较大，考查学生的数学计算能力.‎ ‎19.如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置．两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为3mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75mg，求a、b两球落地点间的距离．‎ ‎【答案】3R ‎【详解】两个小球在最高点时，受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力，离开轨道后两球均做平抛运动，A. B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差．‎ 对a球：解得：‎ 对b球：解得：‎ 根据平抛运动：‎ 则两球水平位移：；‎ ‎20.某课外小组经长期观测，发现靠近某行星周围有众多卫星，且相对均匀地分布于行星周围，假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动，通过天文观测，测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R1，周期为T1，已知万有引力常为G．求：‎ ‎⑴行星的质量；‎ ‎⑵若行星的半径为R，行星的第一宇宙速度；‎ ‎⑶通过天文观测，发现离行星很远处还有一颗卫星，其运动半径为R2，周期为T2，试估算靠近行星周围众多卫星的总质量．‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎⑴设卫星质量为，万有引力提供向心力：,……2分⑵,得第一宇宙速度:……2分 ‎⑶因为行星周围的卫星均匀分布，研究很远的卫星可把其他卫星和行星整体作为中心天体，设总质量为，由，得……2分 所以靠近该行星周围的众多卫星总质量,……1分