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- 2021-05-24 发布
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2018-2019学年黑龙江省双鸭山市第一中学高一4月月考
物理试题(解析版)
一、选择题:(每题5分,共60分,其中1-8单选,9-12多选,选不全得3分,选错不得分。)
1.如图所示,有两条位于同一竖直平面内的水平轨道,轨道上有两个物体A和B,它们通过一根绕过定滑轮O的不可伸长的轻绳相连接,物体A以速率=10m/s匀速运动,在绳与轨道成30°角时,物体B的速度大小为( )
A. 5 m/s B. m/s
C. 20 m/s D. m/s
【答案】D
【解析】
【详解】将B点的速度分解如图所示:
则有:
v2=vA,v2=vBcos30∘.
解得:vB=vA/cos30∘==m/s,故D正确,ABC错误;
故选:D.
2.如图所示,A球在B球的斜上方,两球相向水平抛出。若要使两球在与两球抛出的距离相等的竖直线上相遇,则
A. A、B两球要同时抛出
B. B球要先抛出
C. A球抛出时的速度大于B球抛出时的速度
D. A球抛出时的速度小于B球抛出时的速度
【答案】D
【解析】
【详解】AB、两球都做平抛运动,在竖直方向上做自由落体运动,则有 h,得 t,可知A平抛运动的时间较长,所以A球要先抛出,故A B错误;
CD、水平方向有 x=v0t,因为x相等,A平抛运动的时间较长,所以A球抛出时的速度小于B球抛出时的速度,故C错误,D正确。
3.某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮,如图所示,其半径分别为r1、r2、r3,若甲轮的角速度为ω,则丙轮边缘上某点的向心加速度为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】甲丙的线速度大小相等,根据知甲丙的向心加速度之比为r3:r1,甲的向心加速度 ,则 .所以A选项是正确的,B、C、D错误.
故选A
【点睛】甲乙丙三个轮子的线速度相等,根据求出丙轮边缘上某点的向心加速度
4.如图所示,用一水平木板托着一个物块,使它们一起在竖直平面内做匀速圆周运动,运动过程中物块与木板始终保持相对静止,木板始终保持水平,图中A、C两个位置分别是运动轨迹的最低点和最高点,B位置与轨迹圆心等高。下列说法正确的是
A. 在A位置,物块处于平衡状态
B. 在B位置,物块有向右运动的趋势
C. 在C位置,物块对木板的压力等于物块的重力
D. 从A到B再到C的过程中,物块一直处于超重状态
【答案】B
【解析】
【详解】A、在A位置,物块的合外力指向圆心,即合力不为零,不是处于平衡状态,故A错误;
B、在B位置,向心力由摩擦力提供,摩擦力水平向左,物块有向右运动的趋势,故B正确;
C、在C位置,物块的重力和木板对物块的支持力的合力提供向心力,因此物块对木板的压力小于物块的重力,故C错误;
D、从A到B过程中,物块有向上的分加速度,处于超重状态,从B到C过程中,物块有向下的分加速度处于失重状态,故D错误;
故B正确;
5.如图所示,轻杆长为L,一端固定在水平轴上的O点,另一端系一个小球(可视为质点).小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动,且能通过最高点,g为重力加速度.下列说法正确的是( )
A. 小球通过最高点时速度可能小于
B. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力不可能为零
C. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大
D. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小
【答案】A
【解析】
【详解】小球在最高点时,杆对球可以表现为支持力,由牛顿第二定律得:mg-F=m,则得v<,故A正确。当小球速度为时,由重力提供向心力,杆的作用力为零,故B错误。杆子在最高点可以表现为拉力,此时根据牛顿第二定律有mg+F=m,则知v越大,F越大,即随小球速度的增大,杆的拉力增大。小球通过最高点时杆对球的作用力也可以表现为支持力,当表现为支持力时,有mg-F=m,则知v越大,F越小,即随小球速度的增大,杆的支持力减小,故CD错误。故选A。
6.若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v0水平抛出一个小球,测出小球的水平射程为L。已知月球半径为R,万有引力常量为G。则下列说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度g月= B. 月球的质量m月=
C. 月球的自转周期T= D. 月球的平均密度ρ=
【答案】A
【解析】
【详解】平抛运动的时间.再根据h=gt2得: ,故A正确;由,可得:.故B错误。根据题目条件不能求解月球自转的周期,选项C错误;月球的平均密度,故D错误;故选A。
7.有一项杂技表演的是骑康托车沿圆锥面运动,其物理模型如图所示。现有两个质量相同的车手骑着质量相同的摩托车A和B紧贴圆锥的内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动(圆锥壁始终固定不动,不计一切摩擦)。则下列说法正确的是( )
A. 摩托车A对圆锥壁的压力大小等于摩托车B对圆锥壁的压力大小
B. 摩托车A的加速度大小等于摩托车B的加速度大小
C. 摩托车A的运动周期等于摩托车B的运动周期
D. 摩托车A的线速度大小等于摩托车B的线速度大小
【答案】AB
【解析】
A、任取一摩托车,设圆锥壁和水平面的夹角为,圆锥壁对摩托车的支持力为F,摩托车的运行轨道半径为r,则在竖直方向上有 ,计算得出 由于两摩托车质量相等,所以力F也相等,故A对
B、根据水平方向上有: ,角度和力F都相等,所以两摩托车运动的加速度也是相等的,故B对;
C、根据 由于运动的半径不相等,所以运动的周期也不相等,故C错;
D、根据 ,则半径大的速度也大,所以摩托车A的线速度大小大于摩托车B的线速度大小故D错;
故选AB
点睛: 摩托车靠重力和支持力的合力提供向心力,结合平行四边形定则求出支持力,从而比较大小.根据牛顿第二定律得出线速度、角速度、周期的表达式,从而比较大小.
8.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。则下列说法正确的是( )
A. 角速度的大小关系是 B. 向心加速度的大小关系是
C. 线速度的大小关系是 D. 周期的大小关系是
【答案】AC
【解析】
【详解】由题意有ωa=ωc,由万有引力提供向心力有,得,因为rb<rc,所以有ωb>ωc,则有ωa<ωb,故A正确;由题意有aa<ac,由万有引力提供向心力有 ,得,因为rb<rc,所以有,ab>ac,则有aa<ab,故B错误;由万有引力提供向心力有,得,因为rb<rc,所以有vb>vc,故C正确;由万有引力提供向心力有,得,因为rb<rc,所以有Tc>Tb,故D错误。故选AC。
9.有一底面半径为r的筒绕其中心轴线做角速度为ω的匀速圆周运动,如图所示.今用一枪对准筒的轴线射击,当子弹穿过圆筒后发现筒上留下两个弹孔,且两弹孔的连线正好位于筒的一条直径上,则子弹的速度可能值为( )
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】
【分析】
子弹沿圆筒直径穿过圆筒,结果发现圆筒上两弹孔的连线正好位于筒的一条直径上,在子弹飞行的时间内,筒有可能转动n圈,结合时间相等,从而得出子弹的速度;
【详解】筒的周期,筒上留有两个弹孔,说明在子弹打穿筒的过程中,筒有可能转动n圈,故经历的时间 ,则子弹的速度为:,这里的n=1,2,3…,即分母为整数,当时,;当时,,故选项AB正确,CD错误。
【点睛】解决本题的关键知道圆筒转动的周期性,抓住子弹飞行的时间和圆筒转动时间相等进行求解。
10.如图所示,一质量为m的物块(可视为质点)从半径为R的半球形碗口下方的A点下滑到碗的最低点的过程中,物块的速率不变,则
A. 物块下滑过程中所受的合力大小不变
B. 因为物块的速率不变,所以物块的加速度为零
C. 物块下滑过程中所受的摩擦力大小不变
D. 物块下滑过程中,其与接触面间的动摩擦因数不断减小
【答案】AD
【解析】
A、从A点下滑到碗的最低点的过程中,物块的速率不变,故做了匀速圆周运动,所以合力提供了做圆周运动的向心力,所以合力的大小是不变的,故A正确;
B、由于做曲线运动,所以合外力不为零,则加速度也不为零,故B错误;
CD、物体受力如图所示:
当物块向下运动时: 减小, 增大,则N也增大, 减小,则f也减小,但N在增大,所以要使f减小,则必须让摩擦因数减小,故C错;D对;
故选AD
11.我国在2018年12月8日发射的“嫦娥四号”,可以更深层次、更加全面的探测月球地貌、资源等方面的信息。已知月球的半径为R,月球表面的重力加速度为g,引力常量为G,“嫦娥四号”绕月球做圆周运动时,离月球中心的距离为r,根据以上信息可知下列结果正确的是( )
A. “嫦娥四号”绕月球运行的周期为
B. “嫦娥四号”绕月球运行的速度大小为
C. 月球的平均密度为
D. “嫦娥四号”所在轨道处的重力加速度为
【答案】ABC
【解析】
【分析】
根据根据万有引力等于向心力分析各个选择。
【详解】根据万有引力等于向心力可得:且,联立解得,选项A正确;根据万有引力等于向心力可得:,解得,选项B正确;月球的平均密度为,选项C正确; 根据 ,可知“嫦娥四号”所在轨道处的重力加速度为,选项D错误;故选ABC.
12.卫星A、B的运行方向相同,其中B为近地卫星,某时刻,两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),已知地球半径为R,卫星A离地心O的距离是卫星B离地心的距离的4倍,地球表面重力加速度为g,则( )
A. 卫星A、B的运行周期的比值为
B. 卫星A、B的运行线速度大小的比值为
C. 卫星A、B的运行加速度的比值为
D. 卫星A、B至少经过时间t=,两者再次相距最近
【答案】BD
【解析】
【分析】
由地球对卫星的引力提供向心力即可求出周期、线速度和加速度之比;当卫星A、B再次相距最近时,卫星B比卫星A多运行了一周即可求出两者再次相距最近的时间。
【详解】由地球对卫星的引力提供向心力,可知,即,而rA=4rB
,所以卫星A、B的运行周期的比值为,故A错误;同理,由,可得:,所以卫星A、B的运行线速度大小的比值为,故B正确;由,解得:,所以卫星A、B的运行加速度的比值为,故C错误;由及地球表面引力等于重力大小,可知,由于B为近地卫星,所以,当卫星A、B再次相距最近时,卫星B比卫星A多运行了一周,即,联立可得,故D正确。所以BD正确,AC错误。
【点睛】本题是卫星类型,关键要在理解的基础上记住卫星的线速度、角速度、周期、加速度等物理量与半径的关系式。
二、实验题(13题10分)
13.在做“研究平抛物体运动”的实验中,
(1)引起实验误差的原因是____________(多选)。
A.小球运动时与白纸相接触
B.确定轴时,没有用重垂线
C.斜槽不是绝对光滑的,有一定摩擦
D.建立坐标系时,以斜槽末端口位置为坐标原点
(2)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图,实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线___________。每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛_____________。
(3)在实验中白纸为方格纸,每个格的边长,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如图乙所示,则该小球做平抛运动的初速度为_________,点的竖直分速度为__________().
【答案】 (1). (1)ABD (2). (2)水平 (3). 初速度相同 (4). (3)1.5m/s (5). 2m/s
【解析】
【分析】
(1)根据实验的原理和注意事项确定引起实验误差的原因.
(2)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,是为了每次平抛初速度相同.
(3)在竖直方向上,根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔,结合水平位移和时间间隔求出初速度.根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的竖直分速度.
【详解】(1)A、小球运动时与白纸相接触,会因为摩擦改变小球的运动轨迹,引起实验的误差,所以A选项是正确的.
B、确定Oy轴时,没有用重垂线,会引起实验的误差,所以B选项是正确的.
C、为了保证小球的初速度相等,每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽轨道不一定需要光滑,故C错误.
D、建立坐标系时,应以小球在斜槽末端时球心在白纸上的投影作为坐标原点,以斜槽末端口位置为坐标原点,会引起实验的误差,所以D选项是正确的.
故选ABD
(2)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线水平,目的是保证小球的初速度水平.每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛初速度相同.
(3)在竖直方向上,根据 ,解得: ,则小球平抛运动的初速度
B点的竖直分速度
故本题答案是: (1)ABD,(2)水平,初速度相同,(3)1.5 ;2
【点睛】做实验题要了解实验的目的,了解平抛运动水平方向匀速运动,竖直方向自由落体运动,并利用逐差法求解运动中的加速度;以及利用中点时刻的速度等于平均速度求运动中某点的速度。
三、解答题(其中14题8分,15题8分,16题8分,17题8分,18题8分。)
14.如图所示,水平转盘上放有质量为m的物体(可视为质点),连接物体和转轴的绳子长为r,物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍,转盘的角速度由零逐渐增大,求:
(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度;
(2)当角速度为 时,绳子对物体拉力的大小.
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)当物体恰好由最大静摩擦力提供向心力时,绳子拉力为零且转速达到最大,设转盘转动的角速度为ω0,则,得
(2)当 ,,所以绳子的拉力F和最大静摩擦力共同提供向心力,此时,,即,得
15.如图所示,一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道,管道里有一个直径略小于管道内径的小球,小球在管道内做圆周运动,从B点脱离后做平抛运动,经过后又恰好与倾角为的斜面垂直相碰。已知半圆形管道的半径为,小球可看作质点且其质量为,,求:
(1)小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离;
(2)小球通过管道上B点时对管道的压力大小和方向。
【答案】(1);(2)
【解析】
【分析】
(1)根据平抛运动时间求得在C点竖直分速度,然后由速度方向求得v,即可根据平抛运动水平方向为匀速运动求得水平距离;
(2)对小球在B点应用牛顿第二定律求得支持力NB的大小和方向。
【详解】(1)根据平抛运动的规律,小球在C点竖直方向的分速度
vy=gt=10m/s
水平分速度vx=vytan450=10m/s
则B点与C点的水平距离为:x=vxt=10m
(2)根据牛顿运动定律,在B点
NB+mg=m
解得 NB=50N
根据牛顿第三定律得小球对轨道的作用力大小N, =NB=50N
方向竖直向上
【点睛】该题考查竖直平面内的圆周运动与平抛运动,小球恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰到是解题的关键,要正确理解它的含义。要注意小球经过B点时,管道对小球的作用力可能向上,也可能向下,也可能没有,要根据小球的速度来分析。
16.我国航天技术飞速发展,设想数年后宇航员登上了某星球表面。宇航员手持小球从高度为h处,沿水平方向以初速度v抛出,测得小球运动的水平距离为L。已知该行星的半径为R,引力常量为G。求:
(1)行星表面的重力加速度;
(2)行星的平均密度。
【答案】(1)(2)
【解析】
(1)小球平抛运动的水平位移x=L.
则平抛运动的时间.
根据h=gt2得,星球表面的重力加速度 .
(2)根据得,
星球的质量.
则星球的密度.
17.如图所示,A是地球的同步卫星,另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为h.已知地球半径为R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为g,O为地球中心.
(1)求卫星B的运行周期.
(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时间,它们再一次相距最近?
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)由万有引力定律和向心力公式得①,②
联立①②解得:③
(2)由题意得④,由③得⑤
代入④得
18.如图所示,内壁光滑的细导管弯成半径为R的圆形轨道竖直放置.质量为m的A球和质量为2m的B球,以大小相同的线速度在管内滚动,当A小球运动到最高点时,B小球运动到最低点,重力加速度取g.
(1)当两球以一定速度运动时,A球运动到最高点时,A球对导管没有力,求此时导管受B球的作用力的大小和方向.
(2)请讨论,A、B小球是否存在一个速度,出现使导管受A、B球的作用力的合力为零的情况?若存在,求此时的速度.
【答案】(1)4mg,方向向下.
(2)存在,.
【解析】
试题分析:
(1)当A球运动到最高点时,对管道没有力,对A:mg=,
设管道对B的作用力为FN对B:FN﹣2mg=,
则FN="4mg" 由牛顿第三定律 B对管道作用力为:FN′=4mg
方向竖直向下.
(2)当A球在下,B球在上时,对A:FA﹣mg=,
对B:FB+2mg=,
因为导管受A、B球的作用力的合力为零,则有:FA=FB,
解得:v=.
答:(1)此时导管受B球的作用力的大小为4mg,方向向下.
(2)存在这样的速度,速度大小为.