【物理】陕西省咸阳市实验中学2019-2020学年高一下学期第二次月考试题 （解析版） 12页

‎ 陕西省咸阳市实验中学2019-2020学年高一下学期 第二次月考试题 一、选择题 ‎1.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( )‎ A. 太阳位于木星运行轨道的中心 B. 火星和木星绕太阳运行速度大小始终相等 C. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 D. 火星与木星公转周期的平方之比等于它们轨道半长轴的立方之比 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据开普勒第一定律可知太阳处于椭圆的一个焦点上，A错误；第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，B错误；第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，是对同一个行星而言，C错误；根据开普勒第三定律所有行星绕太阳运动的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，D正确．‎ ‎2.以下运动中物体的机械能一定守恒的是（　　）‎ A. 物体做匀速直线运动 B. 物体从高处以的加速度竖直下落 C. 不计空气阻力，细绳一端拴一小球，使小球在竖直平面内做圆周运动 D. 物体做匀变速曲线运动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，判断做功情况，即可判断物体是否是机械能守恒．也可以机械能的概念：机械能是动能与势能之和，进行分析．‎ ‎【详解】A．物体做匀速直线运动时动能不变，而重力势能可能变化，比如竖直方向的匀速直线运动，所以机械能不一定守恒，故A错误．‎ B．物体从高处以的加速度竖直下落时，必定受到向上的阻力，物体的机械能不守恒，故B错误．‎ C．不计空气阻力，细绳一端拴一小球，使小球在竖直平面内做圆周运动，细绳的拉力对小球不做功，只有重力做功，机械能守恒，故C正确．‎ D．物体做匀变速曲线运动时可能有除重力以外的力做功，机械能不一定守恒，故D错误．‎ ‎3.关于三个宇宙速度，以下说法错误的是（　　）‎ A. 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大绕行速度 B. 第一宇宙速度是人造地球卫星的地面最小发射速度 C. 在地球发射绕月球运动的月球探测器，需要达到地球的第二宇宙速度 D. 飞船的地面发射速度达到第三宇宙速度，它会飞出太阳系以外 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，是人造地球卫星的地面最小发射速度，人造地球卫星的最大绕行速度，故AB正确；‎ C．第二宇宙速度是卫星脱离地球引力的束缚的最小发射速度，即当卫星的发射速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道，月球探测器没有脱离地球引力的束缚，发射速度要小于第二宇宙速度，故C错误；‎ D．当卫星的发射速度大于等于第三宇宙速度时物体将脱离太阳的束缚，飞出太阳系，故第三宇宙速度又称为逃逸速度，故D正确。 本题选择错误的，故选：C。‎ ‎4.韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功，他克服阻力做功。韩晓鹏在此过程中（　　）‎ A. 动能增加了 B. 重力势能减小了 C. 动能增加了 D. 重力势能减小了 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AC． 外力对物体所做的总功为 W总=WG+W阻=1900J-100J=1800J 是正功，根据动能定理得：动能增加了1800J，故AC错误；‎ BD． 重力对物体做功为1900J，是正功，则物体重力势能减小了1900J，故B正确，D错误。‎ ‎5.我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为‎705km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为‎36000km，它们都绕地球做圆周运动．与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（　　）‎ A. 周期 B. 角速度 C. 线速度 D. 向心加速度 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 设卫星的质量为m，轨道半径为r，地球的质量为M，卫星绕地球匀速做圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则得：‎ 得：，，， 可知，卫星的轨道半径越大，周期越大，而角速度、线速度和向心加速度越小，“高分五号”的轨道半径比“高分四号”的小，所以“高分五号”较小的是周期，较大的是角速度、线速度和向心加速度，故A错误，BCD正确．‎ ‎6.如图所示，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距。重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】以均匀柔软细绳MQ段为研究对象，其质量为。取M点所在的水平面为零势能面，开始时，细绳MQ段的重力势能,当用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点时，细绳MQ段重力势能，‎ 则外力做的功即克服重力做的功等于细绳MQ段的重力势能的变化，‎ 即，故BCD错误，A正确。‎ ‎7.假设地球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处的大小为g0、在赤道处的大小为g，地球半径为R，则地球自转的周期T为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】地球表面的重力加速度在两极处的大小为g0，地球半径为R，则 地球表面的重力加速度在赤道处的大小为g，地球自转的周期为T，则，联立解得：，故B项正确，ACD错误；‎ ‎8.如图所示，光滑水平面与光滑半球面相连，点为球心，一轻绳跨过光滑小滑轮连接物块A、B，A、B质量相等可视为质点，开始时A、B静止，轻绳水平伸直，B与点等高，释放后，当B和球心连线与竖直方向夹角为时，B下滑速度为，此时A仍在水平面上，重力加速度为，则球面半径为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】滑块A和滑块B系统机械能守恒，故，将B的速度沿着平行绳子和垂直绳子方向正交分解，如图所示 滑块A、B沿着绳子的分速度相等，根据几何关系得，故vA=vBcos30°，其中vB=v，联立解得，故A正确，BCD错误。‎ ‎9.下列说法正确的是（　　）‎ A. 伽利略整理第谷的观测数据，发现了行星运动的三条定律 B. “月一地检验”表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种性质的力 C. 经典力学仍然适用于接近光速运动的物体 D. 牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许首次在实验室测出了引力常量 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．开普勒整理第谷的观测数据，发现了行星的三大运动规律，故A错误；‎ B．“月—地检验”表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种力，故B正确；‎ C．经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不能适用于接近光速运动的物体，故C错误；‎ D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许第一次实验室里测出了万有引力常量，故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎10. 中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的一次试验“火星－‎500”‎，王跃走出登陆舱，成功踏上模拟火星表面，在“火星”上首次留下中国人的足迹，目前正处于从“火星”返回地球途中．假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时，经历如图所示的变轨过程，则下列说法正确的是 （ ）‎ A. 飞船在轨道Ⅱ上运动时，在P点的速度大于在Q点的速度 B. 飞船在轨道Ⅰ上运动的机械能大于在轨道Ⅱ上运动的机械能 C. 飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度 D. 飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动的周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道I同样的半径运动的周期相同 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析：A、根据开普勒第二定律可知，飞船在轨道Ⅱ上运动时，在P点速度大于在Q点的速度．故A正确．B、飞船在轨道Ⅰ上经过P点时，要点火加速，使其速度增大做离心运动，从而转移到轨道Ⅱ上运动．所以飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能小于轨道Ⅱ上运动的机械能．故B错误．C、飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时与飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时受到的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律可知加速度必定相等．故C正确．D、根据周期公式，虽然r相等，但是由于地球和火星的质量不等，所以周期T不相等．故D错误．故选AC．‎ ‎11.通过观测冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量．假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量．这两个物理量可以是 A. 卫星的速度和角速度 B. 卫星的质量和轨道半径 C. 卫星的质量和角速度 D. 卫星的运行周期和轨道半径 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：卫星围绕冥王星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，已知卫星的速度和角速度，则轨道半径，根据即可求解冥王星质量M，故A正确；根据 可知，卫星的质量可以约去，只知道半径不能求出冥王星质量，故B错误；根据可知，卫星的质量可以约去，只知道角速度不能求出冥王星质量，故C错误；根据可知，知道卫星的运行周期和轨道半径可求解冥王星质量M，故D正确；故选AD．‎ ‎12.一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和‎2m的小球A和B．支架的两直角边长度分别为‎2l和l，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示．开始时OA边处于水平位置．由静止释放，则( )‎ A. A球的最大速度为 B. A球的速度最大时，两小球的总重力势能最小 C. A球第一次转动到与竖直方向的夹角为45°时，A球的速度为 D. A、B两球的最大速度之比vA∶vB＝3∶1‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】由机械能守恒可知，A球的速度最大时，二者的动能最大，此时两球总重力势能最小，所以B正确；根据题意知两球的角速度相同，线速度之比为vA：vB=ω•‎2l：ω•l=2：1，故D错误；当OA与竖直方向的夹角为θ时，由机械能守恒得：mg•2lcosθ-2mg•l（1-sinθ）=mvA2+ •2mvB2，解得：vA2=gl（sinθ+cosθ）-gl，由数学知识知，当θ=45°时，sinθ+cosθ有最大值，最大值为：vA=，所以A错误，C正确．故选BC．‎ 二、填空题 ‎13.如图所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。‎ ‎(1)为完成实验，还需要的器材有______________。‎ A．米尺 B．直流电源 C．秒表 D．交流电源 ‎(2)某同学用图中所示装置打出的一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为，根据纸带计算出打下点时重物的速度大小为_____________（结果保留三位有效数字）。‎ ‎(3)采用重物下落方法，根据公式验证机械能守恒定律，对实验条件的要求是____________________________，为验证和满足此要求，所选择的纸带第1、2点间的距离应接近__________。‎ ‎(4)该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出图象如图3所示，则图线斜率的物理意义是_____________________。‎ ‎【答案】 (1). AD (2). 1.75 (3). 重物的初速度为零 ‎2mm ‎ ‎ (4). 当地重力加速度的的2倍 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)通过打点计时器计算时间，故不需要秒表。打点计时器应该与交流电源连接。需要米尺测量纸带上两点间的距离。故选AD。‎ ‎(2)由图可知CE间的距离为x=‎19.41 cm ‎-12.40 cm =‎7.01cm=‎‎0.0701m 则由平均速度公式可得，D点的速度 ‎(3)根据公式验证机械能守恒定律，对纸带上起点的要求是重锤是从初速度为零开始，打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度所以所选的纸带最初两点间的距离接近‎2mm，‎ h=gT2=×9.8×‎0.022m≈‎‎2 mm ‎(4)由机械能守恒，得v2=2gh，由此可知图象的斜率k=‎‎2g ‎14.用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连．先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，然后由静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x．‎ ‎（1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v=___________．‎ ‎（2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．（填字母序号）‎ A．弹簧原长 B．当地重力加速度 C．滑块（含遮光片）的质量 ‎（3）若气垫导轨左端比右端略高，弹性势能的测量值与真实值比较将_______（填字母序号）‎ A．偏大 B．偏小 C．相等 ‎【答案】 （1）； （2）C； （3）A ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC段的平均速度表示离开时的速度；则有：； （2）弹簧的弹性势能等于物体增加的动能，故应求解物体的动能，根据动能表达式可知，应测量滑块的质量；故选C． （3）若气垫导轨左端比右端略高，导致通过两光电门的时间将减小，那么测得速度偏大，因此弹性势能的测量值也偏大；故选A.‎ 三、计算题 ‎15.有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点.现从M中挖去半径为R的球体，如图所示，则剩余部分对m的万有引力F为多大？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】质量为M的球体对质点m的万有引力F1== ‎ 挖去的球体的质量M′= = ‎ 质量为M′的球体对质点m的万有引力F2= ‎ 则剩余部分对质点m的万有引力，F=F1－F2=-=‎ ‎16.如图，假设某星球表面上有一倾角为θ=30°的固定斜面，一质量为m=‎2.0 kg的小物块从斜面底端以速度‎9 m/s沿斜面向上运动，小物块运动1.5 s时速度恰好为零。已知小物块和斜面间的动摩擦因数为，该星球半径为R=1.2×‎103 km，万有引力常量为6.67×10－11 N·m2/kg2，试求： ‎ ‎(1)该星球表面上的重力加速度g的大小；‎ ‎(2)该星球的密度。（保留三位有效数字）‎ ‎【答案】(1)‎4.8m/s2；(2)1.43×‎104kg/m3‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由牛顿第二定律得mgsinθ＋μmgcosθ=ma 又 联立可得g=‎4.8m/s2‎ ‎(2)对该星球表面的物块，有 又M=ρ·πR3‎ 得ρ=‎ 代入数据得ρ=1.43×‎104kg/m3‎ ‎17.如图所示，轻质弹簧左端与墙相连，右端与质量为的小球接触但不固连，初始时在外力作用下弹簧处于压缩状态，某时刻撤去外力，小球能顺利通过圆弧轨道ABC并无能量损失地进入圆弧轨道CDE而从E点抛出，最终打在圆弧轨道ABC的F点．已知圆弧轨道ABC的半径是圆弧轨道CDE的两倍且圆弧轨道ABC的半径，B、D分别为圆弧轨道ABC及圆弧轨道CDE的中点．当小球离开弹簧运动到圆弧轨道A点时，对圆弧轨道的压力，除圆弧轨道CDE外，其余部分均光滑（）．试求：‎ ‎(1)小球运动到A点的速度大小及弹簧的弹性势能；‎ ‎(2)小球运动到B点时，对轨道的压力大小及方向；‎ ‎(3)如果F点距水平面的高度,则小球在圆弧轨道CDE克服摩擦力所做功的取值范围为多少？‎ ‎【答案】（1），30J（2）80N，方向向右；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在A点时，由牛顿第二定律： ‎ 解得 ‎ 由能量关系可知，弹簧的弹性势能为： ‎ ‎（2）小球运动到B点时： ，‎ ‎ ‎ 解得 ，NB=80N 则小球运动到B点时，对轨道的压力大小为80N，方向向右；‎ ‎（3）若h1=‎0.1m，可计算得出小球从E点射出时的竖直高度H1=‎0.4m，水平射程：x1=‎0.3m，速度，‎ 此时对小球由动能定理：；‎ 若h1=‎0.2m，可计算得出小球从E点射出时的竖直高度H2=‎0.3m，水平射程：x2=‎0.4m，速度，‎ 此时对小球由动能定理：；‎ 则小球在圆弧轨道CDE克服摩擦力所做功的取值范围为.‎ ‎ ‎