2017-2018学年河北省武邑中学高二上学期入学考试物理试题 解析版

2017-2018学年河北省武邑中学高二上学期入学考试物理试题 解析版

河北省武邑中学2017-2018学年高二上学期入学考试物理试题 一、选择题 ‎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. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常数为G，则地球的密度为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】在两极，引力等于重力，则有：，由此可得地球质量， 在赤道处，引力与支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律，则有：‎ ‎，密度：，解得：，故选项B正确。‎ 点睛：考查万有引力定律，掌握牛顿第二定律的应用，注意地球两极与赤道的重力的区别，知道密度表达式。‎ ‎7. 在倾角为的光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B，它们的质量均为m，弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，当物块B刚要离开C时，A的速度为v，则此过程（弹簧的弹性势能与弹簧的伸长量或压缩量的平方成正比，重力加速度为g）（ ）‎ A. 物块A运动的距离为 B. 物块A的加速度为 C. 拉力F做的功为 D. 拉力F对A做的功等于A的机械能的增加量 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：开始时，弹簧处于压缩状态，压力等于物体A重力的下滑分力，根据胡克定律，有：mgsinθ=kx1‎ 解得：；物块B刚要离开C时，弹簧的拉力等于物体B重力的下滑分力，根据胡克定律，有；‎ mgsinθ=kx2； 解得：；故物块A运动的距离为：△x＝x1+x2＝，故A正确；‎ 此时物体A受拉力、重力、支持力和弹簧的拉力，根据牛顿第二定律，有：F-mgsinθ-T=ma ‎ ‎ 考点：胡克定律；牛顿第二定律；动能定理的应用 ‎【名师点睛】本题关键抓住两个临界状态，开始时的平衡状态和最后的B物体恰好要滑动的临界状态，然后结合功能关系分析，不难。‎ ‎8. 美国在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件。该事件中甲、乙两个黑洞的质量分别为太阳质量的36倍和29倍，假设这两个黑洞，绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小。若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（ ）‎ A. 甲、乙两个黑洞运行的线速度大小之比为36：29‎ B. 甲、乙两个黑洞运行的角速度大小始终相等 C. 随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们运行的周期也在减小 D. 甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等 ‎【答案】BC ‎【解析】A、双星做匀速圆周运动具有相同的角速度，根据，‎ 得，，因为质量大的黑洞和质量小的黑洞质量之比为，则轨道半径之比为，根据知，因为质量大的黑洞和质量小的黑洞半径之比为，角速度相等，则线速度之比为，故A错误，B正确； C、根据可得，‎ 根据可得，‎ 所以 当不变时，L减小，则T减小，即双星系统运行周期会随间距减小而减小，故C正确； D、根据知，因为质量大的黑洞和质量小的黑洞半径之比为 ‎，角速度相等，则向心加速度之比为，故D错误。‎ 点睛：解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，应用万有引力定律与牛顿第二定律即可正确解题。‎ ‎9. 如图所示，一弹性轻绳（绳的弹力与其伸长量成正比）穿过固定的光滑圆环B，左端固定在A点，右端连接一个质量为m的小球，A、B、C在一条水平线上，弹性绳自然长度为AB。小球穿过竖直固定的杆，从C点由静止释放，到D点时速度为零，C、D间距离为h。已知小球在C点时弹性绳的拉力为0.5mg，g为重力加速度，小球和杆间动摩擦因素为0.5，弹性绳始终处在弹性限度内，下列说法正确的是（ ）‎ A. 小球从C点运动到D点的过程中克服摩擦力做功为0.5mgh B. 若在D点给小球一个向上的速度v，小球恰好回到C点，则 C. 若仅把小球的质量变成2m，则小球到达D点的速度大小为 D. 若仅把小球的质量变成2m，则小球向下运动到速度为零的位置与C点距离为2h ‎【答案】BC ‎【解析】A、在D点对小球进行受力分析，如图所示：‎ 则，则 ，‎ 则摩擦力功为：，故选项A错误；‎ B、从C到D点后，在返回C点，根据动能定理：，则，故选项B正确；‎ C、当质量为m时，从C到D根据动能定理：‎ 则： ‎ 若仅把小球的质量变成，从C到D根据动能定理：‎ 则：，故选项C正确；‎ D、若仅把小球的质量变成，则小球向下运动到速度为零时，则弹簧做功变大，且无法求出，故小球下落最终位置无法求出，故选项D错误。‎ ‎10. 如图所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮 和质量为m的小球连接，另一端与套在光滑直杆上质量也为m的小物块连接，已知直杆两端固定，与两定滑轮在同一竖直平面内，与水平面的夹角，直杆上C点与两定滑轮均在同一高度，C点到定滑轮的距离为L，重力加速度为g，设直杆足够长，小球运动过程中不会与其他物体相碰。现将小物块从C点由静止释放，当小物块沿杆下滑距离也为L时（图中D处），下列说法正确的是（ ）‎ A. 小物块刚释放时轻绳中的张力一定大于mg B. 小球下降最大距离为 C. 小物块在D处的速度与小球速度大小之比为 D. 小物块在D处的速度大小为 ‎【答案】BD ‎【解析】A、刚释放的瞬间，小球的瞬间加速度为零，拉力等于重力，故A错误； B、当拉物块的绳子与直杆垂直时，小球下降的距离最大，根据几何关系知，，故B正确； C、将小物块的速度分解为沿绳子方向和垂直绳子方向，沿绳子方向的分速度等于小球的速度，根据平行四边形定则知，小物块在D处的速度与小球的速度之比为，故C错误； D、设小物块下滑距离为L时的速度大小为v，此时小球的速度大小为，则,对滑块和小球组成的系统根据机械能守恒定律，有： ,解得，故D正确。‎ 点睛：解决本题的关键知道两物体组成的系统，只有重力做功，机械能守恒，以及知道物块与之间的距离最小时，小球下降的高度最大，知道物块沿绳子方向的分速度等于小球的速度。‎ ‎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 ‎【解析】同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上空圆形轨道，轨道固定不变，故A错误，D正确；通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星的角速度相同，线速度也相等，B错误；不同国家发射通信卫星的地点不同，但射通信卫星是同步卫星，轨道固定不变，所以这些卫星轨道一定在同一平面内，故C错误；‎ ‎【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. 3 600 km C. 36 000 km D. 360 000 km ‎【答案】C 二、填空题 ‎13. 某同学做探究动能定理的实验,如图所示,图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功为W.当用2条,3条…实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出.‎ ‎ (1)除了图中已有的器材外,还需要导线、开关、 ______(填测量工具)和_______电源(填“交流”或“直流”).‎ ‎(2)若粗糙的木板水平,小车在橡皮筋的作用下,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置是（_____）‎ A.橡皮筋处于原长状态 B.橡皮筋仍处于伸长状态 C.小车在两个铁钉连线处 D.小车已过两个铁钉连线处 ‎ (3)实验中小车会受到阻力,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力,需要在___________(填“左”或“右”)侧垫高木板.‎ ‎【答案】 (1). 刻度尺 (2). 交流 (3). B (4). 左 ‎【解析】（1）除了图中已有的器材外，还需要导线，开关，刻度尺和交流电源，故选择A．‎ ‎（2）若粗糙的木板水平，小车在橡皮筋的作用下先做加速运动，当橡皮筋的拉力与小车受到的摩擦力大小相等时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，故B正确；‎ ‎（3）小车在水平面运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化．所以适当倾斜以平衡摩擦力．根据题图可知需要在左侧垫高木板．‎ ‎14. 如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。‎ ‎ (1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量 _______ (填选项前的符号)，间接地解决这个问题。‎ ‎ A.小球开始释放高度h        B.小球做平抛运动的水平射程 C.小球抛出点距地面的高度H (2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射球从斜轨上S位置静止释放，与小球相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是 _____ (填选项前的符号)‎ ‎ A.用天平测量两个小球的质量、 B.分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N C.测量抛出点距地面的高度H D.测量平抛射程OM，ON E.测量小球开始释放高度h (3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 _________________；(用第(2)小题中测量的量表示)。‎ ‎【答案】 (1). B (2). ABD (3). ‎ ‎【解析】（1）验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现速度速度大小，故需要测量水平射程，故AC错误，B正确； （2）要验证动量守恒定律定律，即验证：，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以得：，得：，因此实验需要测量：两球的质量、小球的水平位移，故选：ABD； （3）根据平抛运动可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为，则：，，，而动量守恒的表达式是： 若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式即可。‎ 点睛：该题考查用“碰撞试验器”验证动量守恒定律，该实验中，虽然小球做平抛运动，但是却没有用到速和时间，而是用位移来代替速度，成为是解决问题的关键。‎ 三、计算题 ‎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，在光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B。它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，物块A通过一根轻绳跨过光滑的定滑轮与物块D相连，物块D的质量也为m，用手托住物块D，使轻绳拉直但没有作用力。从静止释放物块D，当物块D达到最大速度时，物块B恰好离开挡板C。求：‎ ‎(1)斜面的倾角θ； （2）物块D的最大速度。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）物块D达到最大速度时，A、B、D系统平衡，则： 所以。 （2）释放物块D前，对物块A有：，物块D达到最大速度时，对物块B有：，联立得到：即从释放物块D到物块D达到最大速度的过程中，弹簧的弹性势能不变，则由机械能守恒得：‎ ‎，联立得：。‎ 点睛：本题综合考查了共点力平衡、胡克定律和机械能守恒定律，综合性较强，对学生的能力要求较高，需加强训练。‎ ‎17. 如图所示，半径R＝0.4 m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内，轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角θ＝30°，下端点C为轨道的最低点，圆弧轨道与粗糙水平面相切于C点，一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上，质量m＝0.1 kg的小物块(可视为质点)从空中A点以v0＝2 m/s的速度被水平抛出，恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道，经过C点后在水平面上向右运动至D点时，弹簧被压缩至最短，C、D两点间的水平距离L＝1.2‎ ‎ m，小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2.求：‎ ‎(1)小物块经过圆弧轨道上B点时的速度大小vB；‎ ‎(2)小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小；‎ ‎(3)在上述过程中弹簧的弹性势能的最大值Epm.‎ ‎【答案】(1) (2) 8N (3) 0.8J ‎【解析】试题分析：（1）小物块恰好从B点沿切线方向进入轨道，由几何关系有：．‎ ‎（2）小物块由B点运动到C点，由机械能守恒定律有：‎ 在C点处，由牛顿第二定律有：‎ 解得：F=8N 根据牛顿第三定律，小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力F′大小为8N．‎ ‎（3）小物块从B点运动到D点，由能量守恒定律有：．‎ 考点：考查了平抛运动，能量守恒定律，机械能守恒定律 ‎【名师点睛】该题为平抛运动与圆周运动的结合的综合题，要能够掌握平抛运动的规律、牛顿第二定律和机械能守恒定律，关键能正确分析能量如何转化 ‎ ‎