2018-2019学年吉林省长春外国语学校高一下学期期中考试物理试题（解析版）

2018-2019学年吉林省长春外国语学校高一下学期期中考试物理试题（解析版）

长春外国语学校2018-2019学年第二学期期中考试高一年级 物理试卷（理科）‎ 一、选择题：本题共12小题，每小题4分。共计48分。‎ ‎1.在人类发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（ ）‎ A. 牛顿对引力常量G进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中 B. 天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了行星运动的三大定律 C. 古希腊学者亚里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定，牛顿在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断，使亚里士多德的理论陷入困境 D. 牛顿根据他所创立的万有引力，通过计算先后发现了海王星和冥王星 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】牛顿得出万有引力定律,英国物理学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤首先较准确的测定了万有引力常量.故A错误；德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行多年研究,得出了开普勒三个定律;故B正确；古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定,伽利略在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境.故C错误；亚当斯和勒维耶发现了海王星，克莱德.汤博发现了冥王星，故D错误；故选B ‎2.如图所示，甲、乙是两个质量不同的物体m甲＜m乙，若取桌面为参考平面，甲在桌面上，乙在地面上。甲、乙的重力势能分别为EP1、EP2，则有(　　)‎ A. EP1 ＞ EP2‎ B. EP1 ＜ EP2‎ C. EP1 ＝ EP2‎ D. 无法判断 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】取桌面为零势能面，则，物体乙在桌面以下，，故 故A正确；BCD 错误；故选A ‎3.“乐高”是老少皆宜的智力玩具，左图为乐高传动结构，右图是其简化模型。已知大圆半径相等且大圆半径和小圆半径之比为 3:1，左右两轮靠皮带传动且不打滑。A、B分别是两个大轮边缘上的点，下列说法正确的是(　　)‎ A. 因为左右两轮是靠皮带传动，所以A、B两点的线速度大小相等 B. A、B两点周期之比是3:1‎ C. A、B两点加速度相等 D. A、B两点的角速度之比是3:1‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】设小轮边缘上有一点C，C和B是同皮带，所以BC线速度相等，C和A同轴，所以C和A 具有相同的角速度，根据可知A的速度大于B的速度，故A错误；A和C的周期相等，而B和C的线速度相等，根据，故B错误；A、B两点加速度之比为： ，故C错误；根据，解得，故D正确； 故选D ‎4.北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主研发的全球定位系统，预计今年将发射18颗卫星。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，己知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，a和b的轨道半径相同，且均为c的k倍，己知地球自转周期为T。则( )‎ A. 卫星c的周期为 B. 卫星a的向心加速度是卫星c的向心加速度的k2倍 C. 卫星b也是地球同步卫星 D. a、b、c三颗卫星的运行速度大小关系为 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设c的轨道半径为R，c卫星的周期为 根据开普勒第三定律可知卫星c的周期为，故A正确；卫星a和c的向心加速度之比为： 故B错误；地球同步卫星必须定点于赤道正上方,所以卫星b不是地球同步卫星,故C错误；由卫星速度公式得,a、b、c三颗卫星的运行速度大小关系为，故D错误；.故选A ‎5.一水平放置的木板上放有砝码，砝码与木板间的动摩擦因数为μ，如果让木板在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假如运动中木板始终保持水平，砝码始终没有离开木板，且砝码与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,那么下列说法正确的是( ) ‎ A. 在通过轨道最高点时，由于砝码处于失重状态，所以木板给砝码的支持力大于物体的重力 B. 在经过轨道最低点时，砝码对木板压力最大，所以物体所受摩擦力最大 C. 匀速圆周运动的速率不超过 D. 在通过轨道最低点时，砝码处于失重状态，所以木板给砝码的支持力大于砝码的重力 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在通过轨道最高点时，向心加速度竖直向下，是失重，木板给砝码的支持力小于物体的重力，故A 错误；在最低点，向心加速度竖直向上，砝码对木板的压力最大，此时水平方向上没有力，所以摩擦力为零，故B错误；木板和砝码在竖直平面内做匀速圆周运动，则所受合外力提供向心力，砝码受到重力G，木板支持力FN和静摩擦力Ff，由于重力G和支持力FN在竖直方向上，因此只有当砝所需向心力在水平方向上时静摩擦力有最大值，此位置是当木板和砝码运动到与圆心在同一水平面上时的位置，最大静摩擦力必须大于或等于砝码所需的向心力，即，解得： 所以匀速圆周运动的速率不超过，故C正确；在通过轨道最低点时，向心加速度向上砝码处于超重状态，所以木板给砝码的支持力大于砝码的重力，故D错误；故选C ‎6.行星的运动可看做匀速圆周运动，则行星绕太阳运动的轨道半径R的三次方与周期T的平方的比值为常量，下列说法正确的是 (　　)‎ A. 这个规律只适用于围绕太阳运行的行星 B. k值与太阳的质量有关 C. 围绕同一星球运行的行星或卫星，k值不相等 D. k值仅由行星的质量决定 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】公式适用于所有环绕体围绕中心体运行，故A错误；常数k是由中心天体质量决定的，即仅由被环绕星球的质量决定，围绕同一星球运行的行星或卫星，k值相等，故CD错误，B正确。‎ ‎7.英国《新科学家（New Scientist）》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650-500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R约45km，质量M和半径R的关系满足: （其中c为光速，G为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为（   ）‎ A. 108 m/s2 B. 1010 m/s2 C. 1012 m/s2 D. 1014 m/s2‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，对黑洞表面的某一质量为m物体有：，又有，联立解得，代入数据得重力加速度的数量级为1012m/s2，故选C。‎ ‎8.火星是地球的邻居，已知火星的半径是地球的1/2，质量是地球的1/9，自转周期与地球基本相同，地球表面重力加速度是g。若某同学在地球表面上能够跳起的最大高度是h，忽略星球自转的影响，下列描述正确的是（ ）‎ A. 该同学在火星表面所受的万有引力是地球表面的9/4倍 B. 火星表面的重力加速度是地球的2/9倍 C. 火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍 D. 该同学以相同速度在火星上起跳，能上升的最大高度是9h/8‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据万有引力定律的表达式已知火星与地球半径、质量的关系，代入后可以求得王跃在火星表面和地球表面所受的万有引力之比为 ，故A错误；，由加速度公式可知火星表面的重力加速度是地球的倍，故B错误；由速度公式可知火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍，故C正确；已知火星表面的重力加速度是地球的倍，根据速度位移公式有以相同的初速度在火星上竖直跳起时，能上升的最大高度是，故D错误；故选C ‎9.下列关于曲线运动的说法中，正确的是（ ）‎ A. 线速度方向总是沿着位移的方向 B. 各种曲线运动都是变速运动 C. 加速度的方向总是与速度的方向垂直 D. 做曲线运动的物体，其加速度不可能为零 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】速度方向总是沿着轨迹的切线方向，故A错误；各种曲线运动，物体速度方向都在变化，所以各种曲线运动都是变速运动，故B正确；加速度方向与速度方向不一定垂直，但两者之间有夹角，故C错误；做曲线运动的物体，速度均在变化，其加速度不可能为零，故D正确；故选BD ‎10.（多选）地球同步卫星因为其轨道远高于近地卫星，所以发射的难度更大，全球只有不多的几个国家有能力发射同步卫星。发射同步卫星时，卫星首先进入近地轨道（图中未画出），然后变轨进入椭圆轨道Ⅰ，最后在Q点通过改变卫星速度进行变轨，最终让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则(　　)‎ A. 该卫星在轨道Ⅰ上运行到P点时的速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s B. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/s C. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度 D. 卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】7.9 km/s 是发射的最小速度，而11.2 km/s卫星脱离地球束缚的发射速度,而同步卫星仍然绕地球运动,所以该卫星在轨道Ⅰ上运行到P点时的速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s，故A正确；7.9 km/s是最大的环绕速度，且天体的环绕速度随着高度的增大会逐渐减小，故B错误；在轨道Ⅰ上,由P点向Q点运动,万有引力做负功,动能减小,所以P点的速度大于Q点的速度.故C正确；从椭圆轨道Ⅰ到同步轨道Ⅱ,卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动,要实现这个运动必须卫星所需向心力大于万有引力,所以应给卫星加速,增加所需的向心力.所以卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ.故D正确；故选ACD ‎11.（多选）月球是离地球最近的天体，忽略其他天体的影响，我们把地、月看成是双星系统，地球、月球绕它们连线上的某点做匀速圆周运动。可以想象，随着科技的发展和能源危机的不断威胁，人类总有一天会染指月球上的资源。如果人类不停的将月球的资源源源不断的运回地球，势必导致月球质量减少，地球质量增加。假设在一定时间内两星球总质量不变，两星球的间距也不变。则下列说法正确的是（ ）‎ A. 两星球间的万有引力不变 B. 两星球圆周运动周期不变 C. 月球做匀速圆周运动的轨道半径变大 D. 地球做匀速圆周运动的轨道半径变大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】刚开始地月间的万有引力，设地球的质量为M，月球的质量为m，两者之间的距离为，现在有质量从月球运送到地球，则地月之间的万有引力 变小，故A错误；设月球运动周期为T，地球和月球运动的轨道半径分别为和，由万有引力提供向心力 整理得：由于地月的总质量不变，所以月球运动的周期必变，故B正确；由整理得：所以随之月球上质量运送到地球上，则地球的半径变小，月球的半径变大，故C正确；D错误；故选BC ‎12.如图所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短．若不计弹簧的质量和空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中（　　）‎ A. 小球在b点时的动能最大 B. 小球重力势能随时间均匀减少 C. 小球从b到c运动过程中，动能先增大后减小，弹簧的弹性势能一直增大 D. 到达c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】小球从b到c的过程中，当小球重力等于弹力时，加速度为零，速度最大，即动能最大，该位移处于b与c之间，则小球从b到c运动过程中，动能先增大后减小；因弹簧一直被压缩，可知弹簧的弹性势能一直增大，故A错误，C正确；因小球下降的距离不是随时间均匀减小，可知小球的重力势能随时间不是均匀减小，选项B错误；小球下落过程只有重力与弹簧弹力做功，到c点时小球动能变化量为零，则重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，故D正确。故选CD。‎ 二.实验题(共1道小题，共计6分)‎ ‎13.某中学生小明想探究拉力做功与弹簧弹性势能增量的关系。如图所示，轻弹簧左端固定，被外力从原长A位置开始拉长到B位置。小明发现拉力是一个越来越大的变力，所以描绘了拉力和弹簧伸长量的变化图像（如图），并且发现该图像为过坐标原点O的直线，实验过程中，弹簧始终处于弹性限度内。‎ ‎(1)根据所学知识，可以判断直角三角形PQO的面积的物理意义是：___________‎ ‎(2)由此可推断，如果一劲度系数为k的轻弹簧，在弹性限度内，当其形变大小为x时，弹簧的弹性势能的表达式为Ep=_______________。‎ ‎【答案】 (1). 拉力F做的功 (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据W=Fx可知，直角三角形PQO的面积的物理意义是：拉力F做的功 ‎（2）由图像可知拉力做功为 ，则根据能量守恒关系可知，在弹性限度内，当其形变大小为x时，弹簧的弹性势能的表达式为 三.计算题（共3道小题，共计46分）‎ ‎14.如图所示，用F=50N的水平推力推一个质量m=6kg的木块，使其沿着光滑斜面向上移动10m，则在这一过程中，求：（g取10m/s2）‎ ‎（1）F做的功 ‎（2）重力做的功 ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)推力为F=50N,位移为10m,力与位移夹角为,故推力的功为: ‎ ‎(2)重力做功等于重力势能的减小量,故重力做功为:‎ ‎15.如图所示，还没有安装玻璃的窗子上、下沿间的高度H＝1.6 m，墙的厚度d＝0.4 m。某人在离墙壁距离 L＝1.4 m，距窗子上沿高h＝0.2 m处的P点，将可视为质点的小物体以速度v垂直于墙壁水平抛出，小物体直接穿过窗口并落在水平地面上（ g=10 m/s2），求v的取值范围。‎ ‎【答案】3 m/s＜v＜7 m/s.‎ ‎【解析】‎ 小物体做平抛运动，恰好擦着窗子上沿右侧穿过时v最大，此时有 ， 代入解得 恰好擦着窗口下沿左侧时速度v最小，则有， 解得： 故v的取值范围是：。‎ 点睛：解决本题的关键明确临界条件，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活解答。‎ ‎16.某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛．比赛路径如图所示，赛车从起点A出发，沿水平直线轨道运动L后，由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点，并能越过壕沟．已知赛车质量m＝0.1 kg，通电后以额定功率P＝1.5 W工作，进入竖直圆轨道前受到的阻力恒为0.3 N，随后在运动中受到的阻力均可不计．图中L＝10.00 m，R＝0.32 m，h＝1.25 m，s＝1.50 m．问：要使赛车完成比赛，‎ ‎（1）赛车能越过壕沟需要的最小速度v1是多少？‎ ‎（2）赛车恰好越过圆轨道，在圆轨道最低点的最小速度v2是多大?‎ ‎（3）电动机至少工作多长时间？(取g＝10 m/s2)‎ ‎【答案】（1）3 m/s （2）4 m/s （3）2.53 s ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1，由平抛运动的规律 s＝v1t h＝gt2‎ 解得v1＝s＝3 m/s ‎（2）设赛车恰好越过圆轨道，对应圆轨道最高点的速度为v2，最低点的速度为v3，由牛顿定律及机械能守恒定律得 mg＝m 解得v3＝4 m/s 通过分析比较，赛车要完成比赛，在进入圆轨道前的速度最小应该是vmin＝4 m/s ‎（3）设电动机工作时间为t，根据功能原理 由此可得t＝2.53 s ‎ ‎