山东省济宁市泗水县2020-2021学年高一下学期期中考试物理试题+答案

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1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
单选题（每题3分，共24分）
1．关于匀速圆周运动的说法正确的是（ ）
A．匀速圆周运动一定是匀速运动
B．匀速圆周运动是变加速运动
C．匀速圆周运动是匀加速运动
D．做匀速圆周运动的物体所受的合外力可能为恒力
2．如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星．关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是 （ ）
A．角速度的大小关系为
B．向心加速度的大小关系为
C．线速度的大小关系为
D．周期关系为
3．如图所示，两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内作匀速圆周运动，则它们的（ ）
A．运动周期不同
B．运动线速度一样
C．运动角速度相同
D．向心加速度相同
4．如图所示的皮带传动装置中，轮A和B同轴，A、B、C分别是三个轮边缘的质点，且RA=RC=2RB，若传动过程中皮带不打滑，则下列说法正确的是（ ）
A．A点与C点的线速度大小相同
B．B点与C点的角速度相同
C．A点的向心加速度大小是B点的2倍
D．B点的运行周期大于C点的运行周期
5．如图所示，一物体从圆弧形轨道的A点无初速自由滚下，由于摩擦力的作用到达C点时的速度为零，C点比A点下降了，又由C点滚至B点，速度再次为零，B比C下降了，则与比较有
A．
B．
C．
D．无法确定
6．如图所示，斜面AB、DB动摩擦因数相同．可视为质点的同一物体分别沿AB、DB从斜面顶端由静止下滑到底端，下列说法正确的是
A．物体沿斜面 DB滑动到底端时动能较大
B．物体沿斜面 AB滑动到底端时动能较大
C．物体沿斜面 DB滑动过程中克服摩擦力做的功较多
D．物体沿斜面 AB滑动过程中克服摩擦力做的功较多
7．如图所示，质量为m的物块与水平转台之间的动摩擦因数为μ，物块与转台转轴相距R，物块随转台由静止开始转动并计时，在t1时刻转速达到n，物块即将开始滑动。保持转速n不变，继续转动到t2时刻。则（ ）
A．在0~t1时间内，摩擦力做功为零
B．在t1~t2时间内，摩擦力做功为2μmgR
C．在0~t1时间内，摩擦力做功为2μmgR
D．在0~t1时间内，摩擦力做功为
8．近年来我国航天事业飞速发展，2020年7月23日，我国自主研发的火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场由长征五号运载火箭发射升空，随后准确地进入预定地火转移轨道。如图所示为探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆。探测器经轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运动后在Q点登陆火星，O点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的O、P、Q三点与火星中心在同一直线上，O、Q分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为R，，轨道Ⅱ上正常运行时经过O点的速度为v，关于探测器，下列说法正确的是（ ）
A．沿轨道Ⅰ运动时，探测器与Q点连线在相等时间内扫过的面积相等
B．沿轨道Ⅱ运动时，探测器经过O点的加速度大小等于
C．沿着轨道Ⅱ运行过程中，探测器于平衡状态
D．沿轨道Ⅱ的运动周期大于沿轨道Ⅰ的运动周期
二、多选题（每题4分，共16分。每题有多个选项符合题目要求，选对不全得2分，错选或不选得0分）
9．经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1∶m2＝3∶2。则可知（ ）
A．m1、m2做圆周运动的线速度之比为3∶2
B．m1、m2做圆周运动的角速度之比为2∶3
C．m1做圆周运动的半径为L
D．m1、m2做圆周运动的向心力大小相等
10．质量为m的物体，从静止开始以a＝g的加速度竖直向下运动h，下列说法中正确的是( )
A．物体的动能增加了mghB．物体的动能减少了mgh
C．物体的势能减少了mghD．物体的势能减少了mgh
11．如图所示，半径为L的圆管轨道(圆管内径远小于轨道半径)竖直放置，管内壁光滑，管内有一个小球(小球直径略小于管内径)可沿管转动，设小球经过最高点P时的速度为v，则( )
A．v的最小值为
B．v若增大，球所需的向心力也增大
C．当v由逐渐减小时，轨道对球的弹力也减小
D．当v由逐渐增大时，轨道对球的弹力也增大
12．如图所示，光滑细杆MN倾斜固定，与水平方向夹角为θ，一轻质弹簧一端固定在O点，另一端连接一小球，小球套在细杆上，O与杆MN在同一竖直平面内，P为MN的中点，且OP垂直于MN，已知小球位于杆上M、P两点时，弹簧的弹力大小相等且在弹性限度内，弹簧位于OM时处于伸长状态，位于OP时处于压缩状态。现将小球从细杆顶端M点由静止释放，则在小球沿细杆从M点运动到N点的过程中（重力加速度为g），以下判断正确的是（ ）
A．弹簧弹力对小球先做正功再做负功
B．小球加速度大小等于gsinθ的位置有三个
C．小球运动到P点时的速度最大
D．小球运动到N点时的动能是运动到P点时动能的两倍
第II卷（非选择题）
三、实验题(共14分）
13．（8分）某同学设计了一个测定油漆喷枪向外喷射油漆雾滴速度的实验．他采用如图（甲）所示的装置，该油漆喷枪能够向外喷射四种速度大小不同的油漆雾滴，一个直径为D=20cm的纸带环安放在水平转台上，纸带环上刻有一条狭缝A，在狭缝A的正对面画一条标志线．在转台开始转动达到稳定转速时，向侧面同样开有狭缝B的纸盒中沿水平方向喷射油漆雾滴，当狭缝A转至与狭缝B正对平行时，雾滴便通过狭缝A在纸带的内侧面留下油漆痕迹。改变喷射速度v0重复实验，在纸带上留下四个油漆痕迹a、b、c、d．将纸带从转台上取下来，展开平放在刻度尺旁边，如图（乙）所示，已知。
（1）图（乙）中，速度最大的雾滴所留的痕迹是_____点；
（2）已知转台转动的角速度ω=16rad/s，如果不计雾滴所受空气的阻力，则喷枪喷出雾滴速度的最大值为_____m/s； 考虑到空气阻力的影响，该测量值_____真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）（结果保留3位有效数字）。
14．（6分）如图甲所示的装置叫作“阿特伍德机”，它是早期英国数学家和物理学家阿特伍德制造的一种著名的力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示，已知重力加速度为g。
实验时，该同学进行了如下操作：
①将质量均为M的重物A、B（A含挡光片及挂钩、B含挂钩）用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态。测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h；
②在B的下端挂上质量也为M的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t；
③测出挡光片的宽度d，计算有关的物理量，验证机械能守恒定律。
（1）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为_______。（用重力加速度g、h、d和Δt表示）
（2）引起该实验系统误差的主要原因是________________。（写一条即可）
四、解答题
15、（8分）已知某星球半径为R，若宇航员随登陆舱登陆该星球后，在此星球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，小球能上升的最大高度为H，则（不考虑该星球自转的影响）。
（1）试求此星球表面的重力加速度
（2）若在登陆前，宇宙飞船绕该星球做匀速圆周运动，运行轨道距离星球表面高度为h，求卫星的运行周期T．
16、（10分）如图所示，一质量为0.5kg的小球可视为质点，用0.4m长的细线拴住，在竖直面内做圆周运动，g取10m/s2求：
（1）小球刚好经过最高点A时的速度；
（2）若小球经过最高点A的速度为4m/s，此时细线对小球的拉力；
（3）若小球经过最低点B的速度为m/s，此时细线对小球的拉力．
17、（12分）汽车发动机的额定功率为80kW，其总质量为3000kg，在水平路面行驶，试求：(g=10m/s2)
(1)当汽车所能达到的最大速度为v=40m/s，此时汽车所受阻力为多少？
(2)当汽车以恒定的加速度a=2m/s2启动时，汽车所受的阻力恒定，汽车做匀加速所用的时间是多少？
(3)当汽车速度达到v=25m/s时，汽车的加速度是多少？
18、（16分）物块A的质量为m=2kg，物块与坡道间的动摩擦因数为μ=0.6，水平面光滑。坡道顶端距水平面高度为h=1m，倾角为θ=37°物块从坡道进入水平滑道时，在底端O点处无机械能损失，将轻弹簧的一端连接在水平滑道M处并固定墙上，另一自由端恰位于坡道的底端O点，如图所示。物块A从坡顶由静止滑下，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
(1)物块滑到O点时的速度大小；
(2)弹簧压缩量最大时的弹性势能；
(3)物块A被弹回到坡道后上升的最大高度。
参考答案
1．B【解析】匀速圆周运动加速度大小不变，方向始终指向圆心，加速度是变化的，是变加速运动，故AC错误，B正确；做匀速圆周运动的物体所受的合外力提供向心力，方向始终指向圆心，是变力，故D错误．所以B正确，ACD错误．
2．D【解析】a与c有相同的周期所以角速度相同，相同的周期；卫星由万有引力充当向心力．得，，，因为rc>rb，所以c的角速度比b小，c的周期比b大，故A错误， D正确；向心加速度由于b比c半径小，所以b的向心加速度大于c ，ac角速度相同，c的半径大，c的向心加速度比a大，故B错误；由，a比c线速度小，b比c线速度大，所以有，故C错误．
故选D．
3．C【详解】C．对其中一个小球受力分析，如图，受重力，绳子的拉力，由于小球做匀速圆周运动，故合力提供向心力；
将重力与拉力合成，合力指向圆心，由几何关系得，合力：F=mgtanθ ①
由向心力公式得到F=mω2r ②
设绳子与悬挂点间的高度差为h，由几何关系，得：r=htanθ ③
由①②③三式得ω=与绳子的长度和转动半径无关，故C正确；
A．又由T=，运动的周期相同，故A错误；B．由v=ωr，两球转动半径不等，线速度不同，故B错误；D．由a=ω2r，两球转动半径不等，向心加速度不同，故D错误。故选C。
4．C【详解】A．由于B轮和C轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同，故vC=vB；由于A轮和B轮共轴，故两轮角速度相同，即ωA=ωB，再由角速度和线速度的关系式v=ωR可得，所以vA：vC=2：1，故A错误；
B．同理可得ωB：ωC=2：1，故B错误；C．据a=ω2r得：aA：aB=2：1，故C正确；
D．根据T=和ωB：ωC=2：1可知TB：TC=1：2，故D错误。故选C。
5．A【解析】根据功能关系得：，，由于小球克服摩擦力做功，机械能不断减小，前后两次经过轨道同一点时速度越小，所需要的向心力越小，则轨道对小球的支持力越小，小球所受的滑动摩擦力相应越小，而滑动摩擦力做功与路程有关，可见，从A到C小球克服摩擦力做功一定大于从C到B克服摩擦力做功，则得，故A正确，BCD错误。
6．B【详解】设底边的长度为L，斜面的倾角为θ，根据动能定理得整理得
知高度越高，到达底端的动能越大。
克服摩擦力做功知克服摩擦力做功相等。故B正确，ACD错误；故选B。
7．D【详解】ACD．在0~时间内，转速逐渐增加，故物体的速度逐渐增加，由动能定理可知，最大静摩擦力提供向心力 解得
物体做加速圆周运动过程 故AC错误，D正确；
B．在时间内，物体的线速度不变，摩擦力只提供向心力，根据动能定理可知摩擦力做功为零，故B错误。故选D。
8．B【详解】A．由开普勒定律可知，在同一轨道上运行的探测器与天体中心连线在相等时间内扫过的面积相等，而Q点并非天体中心位置，A错误；B．轨道Ⅱ是圆轨道，半径为3R，经过O点的速度为v，根据圆周运动的规律可知，探测器经过O点的加速度
B正确；C．沿着轨道Ⅱ运行过程中，受到火星的万有引力，加速度不为零，不是平衡态，C错误；D．轨道Ⅱ的半径小于轨道Ⅰ的半长轴，由开普勒第三定律可知，沿轨道Ⅱ的运动周期小于沿轨道Ⅰ运动周期，D错误。故选B。
9．CD【详解】ABD．双星由它们所受万有引力作为向心力，即向心力大小相等，角速度、周期相同得因此故AB错误，D正确；C．由又得故C正确。故选CD。
10．AD【详解】AB．根据牛顿第二定律，合力为
根据动能定理，动能增加量为故A正确，B错误；
CD．重力所做功等于重力势能的减小量，重力做功mgh，故重力势能减小mgh，故C错误，D正确；故选AD。
11．BD【详解】试题分析：由于在最高点P管子能支撑小球，所以的最小值为零，故A错误；根据向心力公式，可知增大，球所需的向心力也增大，故B正确；小球经过最高点P时，当时，根据牛顿第二定律得知：管壁对小球没有作用；当由逐渐减小时，下管壁对小球有支持力，根据牛顿第二定律得：，得：，v减小，轨道对球的弹力N增大；当由逐渐增大时，根据牛顿第二定律得：，得：，增大，轨道对球的弹力N增大，故C错误，D正确．
12．BD【详解】A．小球沿细杆从M点运动到N点的过程中，弹簧先恢复原长，然后被压缩，再伸长到原长，再被拉伸，对应做功为，先做正功、然后做负功、再做正功、再做负功，A错误；B．小球加速度大小等于gsinθ的位置有三个，一个是在P点、另外两个在弹簧处于原长的位置，B正确；C．小球运动到P点时，小球的合外力为重力沿杆方向的分力，因此小球会继续加速，因此速度不是最大，C错误；D．小球处于M、P、N三点时，弹簧形变量相等，弹性势能相等，小球从M到N过程中重力势能的减少量，是从M到P过程重力势能减少量的两倍，可得小球运动到N点时的动能是运动到P点时动能的两倍，D正确。
故选BD。
13．（1）d；（2）40.0，小于；（3）12.2．
【详解】（1）转盘的角速度一定，雾滴速度越大，运行时间越短，在雾滴运行的时间内，转盘转过的角度越小，故雾滴与标志线的距离越近；故d点对应雾滴的速度最大．
（2）速度最大的是d点，距离标志线的距离是△S=0.80cm，根据：
根据弧长半径关系：l=rθ得： ，解得：
若考虑空气阻力，实际上雾滴做减速运动，现在将雾滴当做匀速直线运动的计算，求出来的速度要小于真实的速度．
（3）速度最小的雾滴落在a点，此时a点转动的路程为：△s=πD+2.80cm=65.60cm
根据（2）问中公式，可得最小速度为：v=12.2m/s．
14．gh = ()2 绳子有一定的质量、滑轮与轴之间有摩擦、重物运动中受到空气阻力
【详解】（1）[1]重物A经过光电门时的速度v = 系统动能增加量ΔEk = ·3Mv2 = M()2系统重力势能的减小量为Mgh，系统机械能守恒应满足的关系式为Mgh = M()2化简得gh = ()2
（2）[2]系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能是：绳子有一定的质量、滑轮与轴之间有摩擦、重物运动中受到空气阻力。
15．（1）（2）（3）
【解析】试题分析：（1）根据匀变速直线运动的速度位移公式求出星球表面的重力加速度．
（2）根据万有引力等于重力，结合万有引力提供向心力求出卫星运行的周期．
解：（1）根据匀变速直线运动的速度位移公式得，星球表面的重力加速度为：g=．
（2）根据，GM=gR2联立解得：T=．
答：（1）星球表面的重力加速度为；（2）卫星的运行周期为．
16．(1)2m/s (2) 15N , 方向竖直向上； (3) 45N
【详解】(1)小球刚好经过最高点A时，由重力提供向心力，据牛顿第二定律有，解得：
(2) 若小球经过最高点A时速度为4m/s，对小球在最高点受力分析，由牛顿第二定律得，代入数据解得
(3) 对小球经过B点时受力分析，由牛顿第二定律得，代入数据解得
17．(1)2000N；(2)5s（3）0.4m/s2
【详解】(1)当汽车所能达到最大速度时，F=f，则此时汽车所受阻力为
(2)根据牛顿第二定律F-f=ma汽车到达额定功率时的速度根据v1=at可得t=5s
(3）汽车的速度v2=25m/s时，得，根据牛顿第二定律F1-f=ma1得a1=0.4m/s2
18．(1)；(2)；(3)
【详解】(1)由动能定理得
解得 ，代入数据得v=2m/s
(2)在水平滑道上，由机械能守恒定律得代入数据得Ep＝4J
(3)设物块A能够上升的最大高度为h1，物块被弹回过程中由动能定理得代入数据解得h1＝m