北京市顺义区三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-解答题

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北京市顺义区三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-解答题 一、解答题1．（2022春·北京顺义·高一牛栏山一中期末）如图所示，用水平拉力F使质量m=2.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，加速度为5m/s2。求∶（1）水平拉力的大小；（2）物体开始运动后，通过前10m的位移所经历的时间。2．（2022春·北京顺义·高一牛栏山一中统考期末）汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不 允许超过规定的速度。 如图所示， 一辆质量 m  2.0 103kg 的汽车（可视为质点）在水平公路的弯道上 行驶，速度的大小 v 10m/s，其轨迹可视为半径 r 50m 的圆弧。(1)求这辆汽车转弯时需要向心力的大小F；(2)请你从道路设计者或驾驶员的角度，提出一条可避免汽车在弯道处侧滑的措施。3．（2022春·北京顺义·高一牛栏山一中期末）如图所示，竖直平面内的一半径R＝0.5m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，质量m＝0.1kg的小球（可看作质点）从B点正上方H＝0.75m高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出，不计空气阻力，（g＝10m/s2）求：（1）小球经过B点时的动能；（2）小球经过最低点C时对轨道的压力大小。4．（2022春·北京顺义·高一牛栏山一中期末）假如将来的某一天你成为了一名优秀的宇航员，并成功登上了月球。当你乘宇宙飞船绕月球表面附近做匀速圆周运动时，测得宇宙飞船的周期为T；已知引力常量为G，月球半径为R，忽略月球的自转。根据以上信息，求：（1）月球的质量；（2）月球表面的重力加速度；（3）月球上的第一宇宙速度。5．（2022春·北京顺义·高一牛栏山一中期末）将传感器安装在蹦极运动员身上，可以测量出运动员在不同时刻下落的高度及速度，如图甲所示。运动员及所携带装备的总质量为，弹性绳原长为。运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的速度—位移图像。（取）(1)运动员下落过程中受到的空气阻力是否能忽略不计？写出你的理由。(2)运动员下落过程中最大动能是多少？指出该位置运动员受力的特点。(3)简述运动员下落过程中的运动情况。(4)运动员下落过程中动能最大时和落到最低点时，绳的弹性势能分别是多少？6．（2021春·北京顺义·高一期末）如图所示，用=60N的水平恒力拉动质量为=10kg的箱子，在光滑的水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，当前进位移时，求：（1）力F对箱子所做的功W；（2）箱子的速度。7．（2021春·北京顺义·高一期末）如图所示，在光滑水平面上，质量m=1kg的小球，以半径绕O点做匀速圆周运动，小球做匀速圆周运动的线速度=2m/s，求：（1）小球做匀速圆周运动的角速度ω；（2）小球的向心力F。8．（2021春·北京顺义·高一期末）已知地球表面的重力加速度为，半径为R，万有引力常量为G，不考虑地球自转。求：（1）地球的质量为M；（2）地球的第一宇宙速度。9．（2021春·北京顺义·高一期末）如图所示，某同学将质量为0.5kg的小球从A点水平抛出后落在地面上的B点。已知小球在空中飞行的时间t=0.6s。A点与B点的水平距离x=3m，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：（1）A点距离地面的高度h；（2）小球水平抛出时的速度大小；（3）小球从A点到B点过程中重力做的平均功率。10．（2021春·北京顺义·高一期末）如图所示，将一根轻质弹簧和一个质量为m的小圆环穿在水平细杆上，弹簧左端固定，右端与小圆环相接触（但不拴接，小环可脱离），BC和CD是由细杆弯成的两段圆弧，AB杆与BC圆弧下端相切，BC圆弧上端与CD圆弧下端相切，BC圆弧的半径为R。CD圆弧的半径为2R，O点为弹簧自由端的位置，整个轨道竖直放置，除OB段粗糙外，其余部分均光滑。用外力抓住小圆环缓慢向左压缩弹簧，当弹簧的压缩量为d时释放，小圆环弹出后恰好能到达C点，返回水平杆时刚好与弹簧接触停在O点，重力加速度为g（已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比，小球通过B处和C处没有能量损失）。求：（1）当弹簧的压缩量为d时，弹簧具有的弹性势能；（2）若将小圆环放置在弹簧的压缩量为2d位置释放，小圆环到达最高点D时，轨道所受到的作用力F；（3）为了使小圆环能停在OB的中点，弹簧具有的弹性势能。11．（2020春·北京顺义·高一期末）如图所示，用F1的水平拉力，使质量m = 2.0 kg的物体由静止开始沿水平地面做匀加速直线运动．物体开始运动后t=2.0 s内通过的距离为10m．已知物体所受的滑动摩擦力F2 = 6.0 N ．求：(1)物体加速度a的大小；(2)水平拉力 F1的大小．12．（2020春·北京顺义·高一期末）起重机吊起质量为2×103kg的水泥，水泥以0.2m/s2的加速度匀加速上升。某时刻水泥的速度为0.3m/s，取g=9.8m/s2，求：(1)该时刻水泥的动能Ek；(2)该时刻起重机对水泥做功的瞬时功率P。13．（2020春·北京顺义·高一期末）北斗卫星导航系统是中国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。假设一颗非静止轨道卫星a在轨道上绕行n圈所用时间为t。如图所示。已知地球的半径为R，地球表面处的重力加速度为g，万有引力常量为G，求：(1)地球的质量M；(2)地球的第一宇宙速度v1；(3)卫星a离地面的高度h。14．（2020春·北京顺义·高一期末）长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点，使小球在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图所示，当摆线L与竖直方向的夹角为α时，求：(1)细线对小球的拉力F；(2)小球运动的线速度大小v：(3)小球运动的周期T。15．（2020春·北京顺义·高一期末）某同学看到法治节目中报道有人用弹弓射击野生动物，他对此行为表示强烈谴责，为了教育其他同学不要玩弹弓，他想用学过的物理知识来实际测量它的威力。于是他准备了一个与节目中类似的弹弓，如图所示，弹弓两侧的支架各固定有两根完全相同的橡胶管。金属弹珠的直径为10mm。(1)他首先猜想橡胶管拉伸过程中弹力与形变量的关系满足胡克定律，为了验证猜想进行了实验。由于实验室的传感器量程较小，于是他取其中一根橡胶管进行实验，通过传感器拉动橡胶管，记下它每一次的长度L及对应的拉力F的大小，并在坐标纸上画出图甲所示的图象。为了便于研究，他在老师的启发下将原图象拟合成图乙所示，请你根据图乙，计算出该单根橡胶管的原长L0和劲度系数k；(2)该同学查阅资料发现，当弹丸发射后的比动能（动能与最大横截面积的比值）超过1.8J/cm2时，就可被认定为被管制危险品，并且满足胡克定律的物体在弹性限度内其弹性势能E与形变量x的关系式可表示为E，在一次测试中，弹弓两侧的橡胶管组被拉至49cm长，请你估算弹珠离开弹弓时的比动能（π取3，结果保留两位有效数字）；(3)该同学在实际测量弹珠射程时发现，当用比较大的弹珠时，它的射程比较小，请你用学过的物理知识解释这一现象。
参考答案：1．（1）；（2）【详解】（1）根据牛顿第二定律可得（2）根据匀变速直线运动位移与时间的关系可得2．(1)4000N ；(2) 从驾驶员的角度：汽车在水平道路上转弯时，向心力由静摩擦力提供，为了防止最大静摩擦力小于所需的向心力，发生侧滑，转弯时要减速。【详解】(1) 汽车转弯时需要向心力的大小(2)从驾驶员的角度：汽车在水平道路上转弯时，向心力由静摩擦力提供，为了防止最大静摩擦力小于所需的向心力，发生侧滑，转弯时要减速。3．（1）0.75J；（2）6N【详解】（1）小球从A点到B点，根据机械能守恒定律得代入数据解得（2）小球从A点到C点，设经过C点速度为，根据机械能守恒定律得代入数据解得在C点，小球受到的支持力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得代入数据解得由牛顿第三定律有小球对轨道压力的大小4．(1) ；(2) ；(3) 【详解】(1)根据可得月球的质量(2) 忽略月球的自转时，有可得月球表面的重力加速度(3)由可得月球上的第一宇宙速度5．(1)可以忽，理由见解析；(2)，合力为零；(3)见解析；(4)，【详解】(1)空气阻力可以忽略。        假设运动不受空气阻力，则下落的过程为自由落体运动，根据自由落体运动公式得与图乙中得到的数据相同，假设成立。        (2)下落时运动员动能最大，为该位置运动员受到的合力为零。 (3)运动员下落过程中，做自由落体运动，做加速度减少的加速运动；做加速度增加的减速运动。            (4)根据机械能守恒定律，速度最大时        根据机械能守恒定律，在最低点有6．（1）300J；（2）7.7m/s【详解】（1）力F对箱子所做的功W=Fx=300J（2）根据动能定理解得箱子的速度7．（1）4rad/s；（2）8N【详解】（1）小球做匀速圆周运动的角速度（2）小球的向心力8．（1）；（2）【详解】（1）根据可得地球的质量 （2）根据可得地球的第一宇宙速度9．（1）1.8m；（2）5m/s；（3）15W【详解】（1）A点距离地面的高度（2）小球水平抛出时的速度大小 （3）小球从A点到B点过程中重力做的平均功率10．（1）；（2）；（3）【详解】（1）由于小圆环恰好能到C点，则由功能关系知由于返回时停在D点，由功能关系知联立解得（2）由于弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比，则由功能关系知联立解得由牛顿第二定律知解得方向向下；（3）为了使物块停在OB中点，则要求滑块达到的最高点为D点，则为了使物块停在OB中点，同时还应满足联立可得11．（1）5.0m/s2（2）16N【详解】（1）物体的加速度 （2）由牛顿第二定律：F1-F2=ma，解得F1=16N12．(1)90J；(2)6.12×103W【详解】(1)该时刻水泥的动能为Ekmv22×103×0.32J=90J(2)水泥以0.2m/s2的加速度匀加速上升，故牵引力F=mg+ma=2.04×104N那么该时刻起重机对水泥做功的瞬时功率为P=Fv=6.12×103W13．(1)；(2)；(3)【详解】(1)在地球表面，物体重力等于万有引力，故有mg解得M(2)第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，重力提供向心力，故有mg=m解得(3)卫星a在轨道上绕行n圈所用时间为t，故有t=nT万有引力提供向心力，故有联立解得h14．(1)；(2)：(3)【分析】小球靠拉力和重力的合力提供向心力，根据平行四边形定则求出拉力的大小；根据牛顿第二定律结合向心力公式求出线速度；根据牛顿第二定律给合向心力公式求出周期的大小。【详解】(1)根据平行四边形定则知，细线的拉力为(2)根据牛顿第二定律得解得线速度为(3)根据牛顿第二定律得mgtanα=mω2Lsinα可得周期为【点睛】解决本题的关键是知道小球做圆周运动向心力的来源，根据牛顿第二定律再结合向心力公式进行求解。15．(1) 34cm和0.7N/cm；(2)4.2J/cm2；(3)发射过程橡胶管的弹性势能完全转化为弹丸的动能，由于橡胶管的弹性势是一定的，当用质量比较大的弹珠发射时，弹珠离开弹弓的初速度减小，弹丸飞行过程可以近似为平抛运动或匀变速直线运动，初速度小则射程小。【详解】(1)由图线可知k0.7N/cm设橡胶管的原长为L0，当L=40cm时，F=k（L﹣L0）L0=34cm(2)当弹弓拉到49cm时，由机械能守恒弹丸发射后的动能为Ek=4kx2=40.7×100×（49×10﹣2﹣34×10﹣2）2J=3.15J弹珠离开弹弓时的比动能为(3)发射过程橡胶管的弹性势能完全转化为弹丸的动能，由于橡胶管的弹性势是一定的，当用质量比较大的弹珠发射时，弹珠离开弹弓的初速度减小，弹丸飞行过程可以近似为平抛运动或匀变速直线运动，初速度小则射程小。