四川省绵阳市实验中学2020-2021学年高一下学期期中物理试题（解析版）

这是一份四川省绵阳市实验中学2020-2021学年高一下学期期中物理试题（解析版），共21页。试卷主要包含了选择题I，选择题II，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2020~2021学年四川省绵阳市实验中学高一下学期期中物理试卷（满分：100分）一、选择题I（共九题：共27分）1. 第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折，牛顿在他们研究的基础上，得出了科学史上最伟大的定律之一—万有引力定律，下列说法正确的是（    ）A. 开普勒通过研究、观测和记录发现行星绕太阳做匀速圆周运动B. 太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星C. 牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识D. 库伦利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值【答案】C【解析】【详解】根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳的运动都是椭圆，故A错误；太阳与行星间的引力就是万有引力，万有引力适用于一切天体之间，故B错误；在发现万有引力定律的过程中，牛顿应用了牛顿第三定律以及开普勒定律的知识，故C正确；万有引力常量G是由卡文迪许在实验室中首次准确测量出来的，故D错误；故选C.2. 下列说法正确的是（　　）A. 在赤道上随地球一起转动的物体的向心力等于物体受到地球的万有引力B. 地球同步卫星与赤道上物体相对静止，且它跟地面的高度为某一确定的值C. 人造地球卫星的向心加速度大小应等于9.8m/s2D. 人造地球卫星运行的速度一定大于7.9km/s【答案】B【解析】【分析】【详解】A．在赤道上随地球一起转动的物体的向心力是物体受到地球的万有引力的一个分力，另一个分力是重力，故A错误；B．地球同步卫星与赤道上物体相对静止，且它跟地面的高度为某一确定的值，故B正确；C．由可知则人造地球卫星的向心加速度大小应小于9.8m/s2，故C错误；D．由得人造地球卫星运行的轨道半径大于R，所以速度一定小于7.9km/s，故D错误。故选B。3. 如图所示，北京和广州的地理纬度分别约为40°和23°，若在北京地面上的物体随地球自转的周期和线速度分别为T1和v1，广州地面上的物体随地球自转的周期和线速度分别为T2和v2，则(   )A.  B. C.  D. 【答案】C【解析】【详解】在北京和广州地面上的物体转动的周期都等于地球自转的周期，所以T1=T2，由图知广州的转动半径大于北京的轨道半径，根据可知，v2>v1．A. 与上述计算结果    不相符，故A错误；    B. 与上述计算结果    不相符，故B错误；C.     与上述计算结果    相符，故C正确；D. 与上述计算结果    不相符，故D错误．4. 如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则下列说法错误的是（　　）A. 重力对两物体做的功相同 B. 重力的平均功率相同C. 到达底端时重力的瞬时功率PA<PB D. 到达底端时两物体的动能相同【答案】B【解析】【分析】【详解】A．重力做功为下落高度相同，故重力对两物体做的功相同，A正确，不符合题意；B．B自由下落过程有解得A沿斜面下滑过程有解得对比可知，由平均功率公式可知，自由下落过程重力的平均功率较大，B错误，符合题意；CD．由动能定理得可知，到底底端的动能相同，速度大小相同，可得两次的瞬时功率分别为，故到达底端时重力的瞬时功率PA<PB，CD正确，不符合题意。故选B5. 质量为的小球，用长为的线悬挂在点，在点正下方处有一光滑的针子。把小球拉到与在同一水平面的位置，摆线被钉子拦住，如图所示。将小球从静止释放。当球第一次通过最低点时，下列说法错误的是（　　）A. 小球速率突然减小 B. 小球加速度突然减小C. 小球的角速度突然减小 D. 摆线上的张力突然减小【答案】A【解析】【详解】A．速度变化需要一个过程，所以当球第一次通过最低点时速度不突变，故A错误；B．当球第一次通过最低点时速度不突变，圆周运动半径突然变大，根据公式可知，小球加速度突然减小，故B正确；C．当球第一次通过最低点时速度不突变，圆周运动半径突然变大，根据公式可知，小球角速度突然减小，故C正确；D．当球第一次通过最低点时速度不突变，圆周运动半径突然变大，根据牛顿第二定律可知，摆线上的张力突然减小，故D正确。本题选不正确的，故选A。6. 质量为的小球，用长为的轻绳悬挂于点，小球在水平恒力作用下，从最低点转过角，如图所示，重力加速度为，则在此过程中（　　）A. 小球受到的合力做功为 B. 拉力对小球做功为C. 重力做功为 D. 绳中拉力对小球做正功【答案】B【解析】【详解】B．拉力对小球做功为故B正确；C．重力对小球做负功大小为故C错误；A．小球受到的合力做功为故A错误；D．绳子拉力始终与小球的运动方向垂直，对小球不做功，故D错误。故选B。7. 如图所示，两个质量相同的小球A、B，用长度之比为LA：LB=3:2的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的(   )A. 角速度之比为B. 线速度之比为C. 悬线的拉力之比为D. 向心力之比为【答案】C【解析】【详解】小球靠重力和拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得，mgtanθ=mLsinθ•ω2，则，由于两球做圆周运动悬点到圆心的距离相等，可知角速度大小相等，故A错误．由A选项知，两球的角速度相等，根据v=rω=Lsinθ•ω知，由于做圆周运动的半径不等，则线速度之比不等于1：1，故B错误．悬线拉力，由于A、B悬线与竖直方向的夹角的余弦之比为2：3，则悬线的拉力之比为TA：TB=3：2，故C正确．向心力Fn=mgtanθ，根据几何关系知，A、B悬线与竖直方向的夹角的余弦之比为2：3，则正切之比不等于2：3，可知向心力之比不等于2：3，故D错误．8. 近年来我国的火星探测工程和探月工程都取得了巨大进展。已知火星和月球的半径分别为R1和R2，质量分别为M1和M2，表面重力加速度分别为g1和g2，第一宇宙速度分别为v1和v2，其对应的轨道周期分别为T1和T2，则（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【分析】【详解】在星球表面有所以有，，故选C。9. 如图为湖边一倾角为30°的大坝的横截面示意图，水面与大坝的交点为O．一人站在A点处以速度v0沿水平方向扔小石子，已知AO=40m，g取10m/s2．下列说法正确的是(     )A. 若v0=18m/s，则石块可以落入水中B. 若石块能落入水中，则v0越大，落水时速度方向与水平面的夹角越大C. 若石块不能落入水中，则v0越大，落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越大D. 若石块不能落入水中，则v0越大，落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越小【答案】A【解析】【详解】试题分析：若石块恰能落到O点，,则，，解得t=2s,v0=17.32m/s,所以若v0=18m/s，则石块可以落入水中；因为石块落水的时间均为2s，落到水中的竖直速度均为10m/s，所以若石块能落入水中，则v0越大，落水时速度方向与水平面的夹角越小；根据平抛运动的规律．若石块不能落入水中，则落到斜面上时速度方向与水平方向的夹角满足，即为定值，而落到斜面上时速度方向与斜面的夹角等于-300，也为定值．选项A正确．考点：此题考查斜面上的平抛运动问题．二、选择题II（共五题：共20分）10. 关于物体做曲线运动，下述说法正确的是（　　）A. 两个不共线的匀速直线运动的合运动，可能是直线运动，也可能是曲线运动B. 不共线的匀加速直线运动和匀减速直线运动的合运动，一定是曲线运动C. 曲线运动的加速度可以恒定不变D. 曲线运动轨迹不一定夹在速度和合外力之间【答案】BC【解析】【详解】A．两个不共线的匀速直线运动的合运动，一定是直线运动，选项A错误；B．两个不共线的匀加速直线运动和匀减速直线运动的合运动，合初速度与合加速度不共线，合运动是曲线运动；选项B正确；C．做曲线运动的物体它所受的合外力可能是恒力，加速度可以恒定不变，例如平抛运动，选项C正确；D．曲线运动的轨迹一定夹在速度和合外力之间，选项D错误。故选BC。11. 赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B，地球同步卫星C，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三个物体的运动情况，以下判断正确的（　　）A. 三者的周期关系为B. 三者向心加速度大小关系为C. 三者角速度大小关系为D. 三者线速度大小关系为【答案】AD【解析】【详解】A．卫星C为同步卫星，周期与物体A周期相等；近地卫星B与地球同步卫星C，根据近地卫星B的轨道半径小于地球同步卫星C的轨道半径，则有即三者的周期关系为A正确；B．卫星C为同步卫星，则A、C的角速度相等，由可得近地卫星B与地球同步卫星C，根据近地卫星B的轨道半径小于地球同步卫星C的轨道半径，则有三者向心加速度大小关系为B错误；C．卫星C为同步卫星，则A、C的角速度相等；近地卫星B与地球同步卫星C，根据近地卫星B的轨道半径小于地球同步卫星C的轨道半径，则有即三者的角速度大小关系为C错误；D．A、C的角速度相等，由可得近地卫星B与地球同步卫星C，根据近地卫星B的轨道半径小于地球同步卫星C的轨道半径，则有则三者的线速度大小关系为D正确。故选AD。12. 物体受到水平推力的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力、物体速度随时间变化的规律分别如图甲、乙所示。取，则下列说法正确的是（　　）A. 物体的质量B. 第内物体克服摩擦力做的功C. 物体与水平面间的动摩擦因数D. 前内推力做功的平均功率【答案】AB【解析】【详解】A．由图像可知，在内，物体做匀速直线运动，可知推力等于摩擦力，则有在内，物体做匀加速直线运动，由图像可知，加速度大小为根据牛顿第二定律得代入数据解得故A正确；B．第2s内的位移为则第内物体克服摩擦力做的功为故B正确；C．物体与水平面间的动摩擦因数故C错误；D．前2s内位移为则推力F做功的大小则平均功率为故D错误。故选AB。13. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆形轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点，如图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　）A. 卫星在椭圆轨道2上经过A点时的速度大于7.9km/sB. 卫星在椭圆轨道2上经过A点时的加速度大于它在轨道1上经过A点时的加速度C. 卫星在轨道1上的运行速率大于轨道3上的速率D. 卫星在轨道1上的角速度小于在轨道3上的角速度【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．轨道1的运行速度为7.9km/s，与轨道2相切于A点，由于卫星要远离地球做离心运动，所以必须加速，卫星在轨道2的速度大于7.9km/s，A正确；B．根据牛顿第二定律得可知所以卫星在轨道2上经过A点时的加速度等于它在轨道1上经过A点时的加速度，B错误；C．根据万有引力提供向心力得轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上线速度较大，C正确；D．根据万有引力提供向心力得轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道3上角速度较小，D错误；故选AC。14. 如图所示，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）A. b一定比a先开始滑动 B. a、b所受的摩擦力始终相等C. 是b开始滑动的临界角速度 D. 当时，a所受摩擦力的大小为kmg【答案】AC【解析】【详解】A．小木块a、b做圆周运动时，由静摩擦力提供向心力，即Ff=mω2R当角速度增加时，静摩擦力增大，当增大到最大静摩擦力时，发生相对滑动，对木块aFfa=mωa2l当Ffa=kmg时kmg=mωa2l对木块bFfb=mωb2·2l当Ffb=kmg时kmg=mωb2·2l所以b先达到最大静摩擦力，b一定比a先开始滑动，选项A正确；B．两木块滑动前转动的角速度相同，则Ffa=mω2lFfb=mω2·2lFfa<Ffb选项B错误；C．当时，b刚开始滑动，选项C正确；D．当a没有滑动，则Ffa=mω2l=kmg选项D错误。故选AC。三、填空题（共三题：共20分）15.（1）C　BD　（2）4.00　8.13　8.00　在误差允许的范围内，重物自由下落过程中机械能守恒解析：（1）打点计时器应接在电源的“交流输出”上，故B操作不当；要验证重物动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，即验证，质量可以约去，所以没必要用天平测量重物的质量，故C没有必要进行；在实验的操作中，应先接通电源再释放纸带，故D操作不当。（2） 打B点时重物的瞬时速度由O点运动到B点，重物重力势能减少量，动能的增加量=。可得出的结论是在误差允许的范围内，重物自由下落过程中机械能守恒。16. 用如图所示的实验装置来探究小球作圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值．某次实验图片如下，请回答相关问题：(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中______的方法；A．理想实验法        B．等效替代法        C．控制变量法 D．演绎法(2)图中是在研究向心力的大小F与______的关系．A．质量m            B．角速度ω C．半径r(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______A.1：9        B.3：1        C.1：3        D.1：1【答案】    ①. C    ②. B    ③. B【解析】【分析】该实验采用控制变量法，图中抓住质量不变、半径不变，研究向心力与角速度的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合v=rω，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比．【详解】(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法．故选C．(2)图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系．故选B．(3)根据Fn=mrω2，两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v=rω，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1．故选B．【点睛】本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量关系，需要控制其它量不变．知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等．17. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛______。（2）图乙是正确实验取得数据，为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度______（g取）（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______；A点到点的时间______s；点的速度为______。（取）【答案】    ①. 初速度相同    ②. 1.6    ③. 1.5    ④. 0.1    ⑤. 2.5【解析】【详解】（1）[1]每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的初速度相同。（2）[2]分析图乙，O点为抛出点，取坐标点：x=32.00cm=0.32m，y=19.6cm=0.196m，在竖直方向上则有水平方向上则有x=v0t代入数据解得小球平抛初速度（3）[3][4]分析图丙 L=5cm=0.05m，由图可知，小球由A到B和由B到C在水平方向位移相等，均为3L，则运动时间T相等，在竖直方向，由图示可知，由匀变速直线运动推论可得初速度[5]根据匀变速直线运动中，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，在B点竖直分速度四、计算题（共三题：共33分）18. 一质量为的汽车，发动机额定功率为，汽车由静止开始以加速度做匀加速直线运动。机车发动机达到额定功率后以恒定功率继续行驶。假设车的阻力为车重的0.06倍，g取。求：（1）汽车的最大速度；（2）汽车做匀加速直线运动的最长时间。【答案】（1）；（2）10 s【解析】【详解】（1）当时，v最大解得（2）匀加速阶段解得，根据公式解得加速结束时汽车的速度为，根据公式解得19. 天宫一号和神舟八号分别于2011年9月29日和11月1日成功发射，并在空间完成交会对接，实现中国载人航天工程的一个新的跨越。天宫一号由长征运载火箭将其送入近地点为A，远地点为B的椭圆轨道上，实施变轨后，进入预定圆轨道，其简化的模拟轨道如图所示。假设近地点A距地面高度为h，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用的时间为t，地球表面的重力加速度为g，地球半径R，试求：（1）天宫一号在近地点A的加速度aA大小。（2）天宫一号在预定圆轨道上飞行的速度v的大小。（3）地球质量M和平均密度。【答案】（1）aA= ；（2）v=；（3），【解析】【分析】【详解】（1）设地球质量为M，飞船质量为m天宫一号在A点 对地面上质量为m0的物体有G=m0g联立解得aA=（2）天宫一号在预定圆轨道上飞行的周期T=t/n设预定圆轨道半径为r，则有G=mr又v=2πr/T由以上几式联立解得v=（3）由物体受到的万有引力等于物体的重力，可得G=m0g解得地球质量为又因为地球体积为V=πR3地球的平均密度20. 小华站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d后落地，如图所示。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为d，重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。 （1）从绳断到球落地时间多长；绳断时球的速度多大；（2）问绳能承受的最大拉力多大；（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少；最大水平距离为多少。‍【答案】（1），；（2）；（3），【解析】【分析】【详解】（1）设绳子断后球飞行时间为t，由平抛运动规律可得联立解得 ，（2）在最低点，由牛顿第二定律可得代入数据解得由牛顿第三定律可得，绳能承受的最大拉力为。（3）设绳子长度为l，绳断时球的速度为v，由于绳子承受的最大拉力不变，则有解得绳子断后做平抛运动，则有解得当 时，x有最大值