山东省济宁市嘉祥一中2019-2020学年高一下学期5月期中考试物理试题 14页

嘉祥一中2019-2020 学年下学期期中考试高一物理试题 一、选择题 ‎1.某质点绕圆轨道做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 因为它的速度大小始终不变，所以它做的是匀速运动 B. 该质点速度大小不变，但方向时刻改变，是变速运动 C. 该质点速度大小不变，处于平衡状态 D. 该质点做的是匀变速运动，所受合外力不等于零 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变，因此是变速运动，不处于平衡状态，选项AC错误，B正确；‎ D．质点做的是变速运动，故它所受合外力不等于零，具有加速度，但加速度的方向时刻在变化，不是匀变速运动，选项D错误。‎ 故选B。‎ ‎2.A、B两个质点，分别做匀速圆周运动，在相等时间内它们通过的弧长之比sA∶sB=2∶3，转过的圆心角之比θA∶θB=3∶2。则下列说法正确的是（　　）‎ A. 它们的线速度大小之比vA∶vB=3∶2‎ B. 它们的角速度之比ωA∶ωB=2∶3‎ C. 它们的周期之比TA∶TB=3∶2‎ D. 它们的向心加速度之比aA∶aB=1∶1‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据线速度的定义得 选项A错误；‎ B．根据角速度的定义得 选项B错误；‎ C．根据周期得 选项C错误；‎ D．由得 选项D正确。‎ 故选D。‎ ‎3.如图所示，将一质量为m的摆球用细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，关于摆球A的受力情况，下列说法中正确的是（  ） ‎ A. 摆球受重力、拉力的作用 B. 摆球受拉力和向心力的作用 C. 摆球受重力、拉力和向心力的作用 D. 摆球受重力和向心力的作用 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 摆球在水平面内做匀速圆周运动，小球只受重力和绳的拉力作用，二者合力提供向心力，故A正确．故选A．‎ 点睛：本题要正确理解向心力：是效果力，它由某一个力或几个力的合力提供，它不是性质的力，分析物体受力时不能分析向心力．‎ ‎4.通过观测冥王星卫星，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．‎ 考点：万有引力定律的应用 ‎5.关于地球同步卫星，下列说法不正确的是（　　）‎ A. 它的周期与地球自转周期相同 B. 它的周期、高度、速度大小都是一定的 C. 我国发射的同步通讯卫星可以通过北京上空 D. 我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．同步卫星的周期与地球自转周期相同，选项A正确；‎ B．根据万有引力提供向心力有 其中R为地球半径，h为同步卫星离地面的高度。‎ 由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以T为一定值，根据上面等式得出同步卫星离地面的高度h也为一定值。由于轨道半径一定，则线速度的大小也一定，选项B正确；‎ CD ‎．它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的。所以我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空，选项C错误，D正确。‎ 本题选不正确的，故选C。‎ ‎6.如图所示，B物体在拉力F的作用下向左运动，在运动的过程中，A、B之间有相互作用的摩擦力， 则对摩擦力做功的情况，下列说法中一定正确的是（　　）‎ A A、B都克服摩擦力做功 B. 摩擦力对A不做功 C. 拉力F与摩擦力对B做的总功为零 D. 摩擦力对A、B都不做功 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．做功的两个必要因素是力和在力的方向上通过一段位移，当B向左移动时，A物体没有动，故AB之间的摩擦力对A没有做功，选项A错误，B正确；‎ D．B物体受到的摩擦力方向与运动方向相反，故摩擦力对B做负功，选项D错误；‎ C．由于不知拉力F与摩擦力的大小关系，因此不能判断拉力F与摩擦力对B做的总功情况，选项C错误。‎ 故选B。‎ ‎7.关于功率，下列说法正确的是（　　）‎ A. 不同物体做相同的功，它们的功率一定相同 B. 物体做功越多，它的功率就越大 C. 物体做功越快，它的功率不一定越大 D. 发动机的额定功率与实际功率可能相等，也可能不相等 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．不同物体做相同的功，但它们的功率不一定相同，还与所用时间有关，选项A错误；‎ B．物体做功越多，它的功率并不一定越大，还要看时间的多少，选项B错误；‎ C．物体做功越快，则它的功率就一定越大，因为功率是描述做功快慢的物理量，选项C错误；‎ D．发动机的额定功率与实际功率不一定相等，当处于正常工作时，两者相等，选项D正确。‎ 故选D。‎ ‎8.如图所示，重物A的质量为m，置于水平地面上，一根轻质弹簧原长为L，劲度系数为k，下端与重物A相连接。现将弹簧上端点P缓慢地竖直提起一段高度h，使重物A离开地面，这时重物A具有的重力势能为（以地面为零势能面，重力加速度为g）（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】物块刚A离开地面时，弹簧所受弹力等于物块的重力，根据胡克定律得弹簧伸长的长度为 由弹簧上端P缓慢的竖直向上提起的距离h，则物块上升的高度为 以地面为势能零点，这时物块A具有的重力势能为 选项C正确，ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎9.发射地球同步先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P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. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B. 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度 D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 详解】AB．根据万有引力提供向心力有 解得 ‎，‎ 可知轨道半径越大，速率和角速度都越小，因此卫星在轨道3上的速率和角速度小于在轨道1上的速率和角速度，选项A错误，B正确；‎ CD．卫星圆周运动的向心力有万有引力提供，在同一点万有引力相等，则加速度也相等，因此卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，选项C错误，D正确。‎ 故选BD。‎ ‎10.如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是（　　）‎ A. A球的线速度必定大于B球的线速度 B. A球的角速度必定大于B球的线速度 C. A球的运动周期必定小于B球的运动周期 D. A球的向心加速度必定等于B球的向心加速度 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球做圆周运动的受力如图：‎ 由于A和B的质量相同，小球A和B在两处的合力相同，即它们做圆周运动时的向心力是相同的。由向心力的计算公式可知，由于球A运动的半径大于B球的半径，F和m相同时，半径大的线速度大，选项A正确；‎ B．由公式可知F和m相同时，半径大的角速度小，A球的角速度必定小于B球的角速度，选项B错误；‎ C．根据知F和m相同时，半径大的周期大，A 球的运动周期必定大于B 球的运动周期，选项C错误；‎ D．两球的向心力相等，根据F=ma知两球的向心加速度相等，选项D正确。‎ 故选AD。‎ ‎11.如图所示，可视为质点的、质量为m的小球，在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列有关说法中正确的是（　　）‎ A. 小球能够到达最高点时的最小速度为0‎ B. 小球能够通过最高点时的最小速度为 C. 如果小球在最低点时的速度大小为，则小球通过最低点时对管道的外壁的作用力为 ‎6mg D. 如果小球在最高点时的速度大小为2，则此时小球对管道的外壁的作用力为3mg ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．圆形管道内壁能支撑小球，小球能够通过最高点时的最小速度为0，选项A正确，B错误；‎ C．设最低点时管道对小球的弹力大小为F，方向竖直向上。由牛顿第二定律得 将代入解得 ‎，方向竖直向上 根据牛顿第三定律得知小球对管道的弹力方向竖直向下，即小球对管道的外壁有作用力为6mg，选项C正确；‎ D．小球在最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有 将代入解得 ‎，方向竖直向下 根据牛顿第三定律知球对管道的外壁的作用力为3mg，选项D正确。‎ 故选ACD。‎ ‎12.如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上．其正上方A位置有一只小球．小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零．小球下降阶段下列说法中正确的是 A. 在B位置小球动能最大 B. 在C位置小球动能最大 C. 从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加 D. 从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.当加速度为零时小球的速度达到最大，所以小球应该在C位置时动能达到最大，故A错误，B正确 C.从A→C位置动能增大，弹性势能增大，而重力势能减小，根据能量守恒可知重力势能的减少大于小球动能的增加，故C正确；‎ D. 从A→D位置小球重力势能减小，动能减小，弹性势能增大，根据能量守恒可知重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加，故D正确；‎ 二、实验题 ‎13.随着航天技术的发展，许多实验可以搬到太空中进行。飞船绕地球做匀速圆周运动时，无法用天平称量物体的质量。假设某宇航员在这种环境下设计了如图所示装置（图中O为光滑的小孔）来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动。设飞船中具有基本测量工具：‎ ‎(1)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是___________________；‎ ‎(2)实验时测得的物理量有弹簧秤示数F、圆周运动的周期T和圆周运动的半径R，则待测物体质量的表达式为M=_____。‎ ‎【答案】 (1). 在太空中物体与桌面间几乎没有压力，物体与接触面间摩擦力几乎为零 (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]弹力是产生摩擦力的前提条件，没有摩擦力一定没有弹力。由于在太空中物体与桌面间几乎没有压力，物体与接触面间摩擦力几乎为零，因此摩擦力可以忽略不计。‎ ‎[2]物体在桌面上做匀速圆周运动，物体与桌面间的摩擦力忽略不计，由弹簧秤的拉力提供物体的向心力。根据牛顿第二定律有 解得 ‎14.额定功率为80kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度是‎20m/s，汽车的质量是‎2000kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是‎2m/s2，运动过程中阻力不变。则汽车受到的阻力为_____N，汽车维持匀加速运动能维持的时间是_____s。‎ ‎【答案】 (1). (2). 5‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]汽车达到最大速度做匀速直线运动，由平衡条件得 ‎，‎ 由功率P=Fv得阻力 ‎[2]由牛顿第二定律得 代入数据解得汽车匀加速运动时的牵引力为 F=8000N 根据汽车的功率P=Fv得匀加速结束的速度 由v=at可知匀加速的时间 三、计算题 ‎15.如图，已知绳长a=‎0.20m，水平杆长b=‎0.11m，小球质量m=‎0.3kg，整个装置可绕竖直轴转动。要使绳子与竖直方向成45°角，试求该装置必须以多大的角速度旋转？此时绳子对小球的拉力为多大？（g取‎10m/s2，=1.4）‎ ‎【答案】，‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】以小球为研究对象，其圆周运动的圆心在竖直轴上，设小球受绳子拉力为F，以竖直方向和指向圆心方向建立直角坐标系，将力F分解成水平方向和竖直方向两个分力，则可以得到：‎ 竖直方向 水平方向 由图中几何关系可得 联立解得 ‎，‎ ‎16.在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，求：‎ ‎（1）卫星运动的线速度；‎ ‎（2）卫星运动的周期．‎ ‎【答案】（1）卫星运动的速度v=，（2）卫星运动的周期T=4π．‎ ‎【解析】‎ 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有，解得， 根据万有引力等于重力得地球表面重力加速度为：‎ 根据题意得 ‎（1）卫星运动的速度，‎ ‎（2）卫星运动的周期．‎ ‎17.如图所示，长为‎2L的轻杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为‎3m和m的小球a和b，当两小球由静止开始从水平位置转到竖直位置时，求∶（不计一切摩擦与空气阻力影响）‎ ‎(1)小球b的速度是多少？‎ ‎(2)小球a受到杆的拉力是多少？‎ ‎【答案】(1)；(2)6mg ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对于整体，由动能定理得 解得 ‎(2)取向上为正方向，对于a球，由牛顿第二定律得 解得 ‎18.如图甲所示，长为‎4m的水平轨道AB与半径为R=‎0.6m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接，有一质量为‎1kg的滑块（大小不计），从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化的关系如图乙所示，滑块与AB间的动摩擦因数为μ=0.25，与BC间的动摩擦因数未知，g取‎10m/s2，求：‎ ‎(1)滑块在水平轨道AB上运动前‎2m过程所用的时间；‎ ‎(2)滑块到达B处时的速度大小；‎ ‎(3)若到达B点时撤去力F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能到达最高点C，则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少？‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)5J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在前‎2m内有 且 解得 ‎(2)滑块从A到B过程中，由动能定理有 即 解得 ‎(3)当滑块恰好能到达C点时，应有 滑块从B到C的过程中，由动能定理有 解得 W=-5J 即克服摩擦力做功为5J。‎