【物理】黑龙江省大庆市铁人中学2019-2020学年高一下学期期中考试试题 9页

黑龙江省大庆市铁人中学 2019-2020 学年高一下学期 期中考试试题 一、选择题（共 12 小题，共 56 分。在每小题给出的四个选项中，第 1-8 题只有一项符合题目 要求，每小题 4 分，第 9-12 题为多选题，每小题 6 分，选不全的得 3 分，有选错或不答的得 0 分） 1.下面四个选项中的虚线均表示小鸟在竖直平面内飞行的轨迹,小鸟在图示位置时的速度 v 和 所受合力 F 的方向可能正确的是( 　 ) 2.空间站是科学家进行天文探测和科学试验的特殊而又重要的场所，我国将于 2020 年前后将 建成规模较大、长期有人参与的轨道空间站。假设某空间站正在地球赤道平面内的圆周轨道 上运行，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一，且运行方向与地球自 转方向一致。下列说法正确的有（ ） A．同步卫星的运行周期比空间站运行周期小 B．同步卫星的运行速度大于空间站运行速度 C．站在地球赤道上的人观察到空间站向东运动 D．在空间站工作的宇航员因所受合力为零而在舱中悬浮或静止 3.图中所示为一皮带传动装置，右轮的半径为 r，a 是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮 的半径为 4r，小轮的半径为 2r，b 点在小轮上，到小轮中心的距离为 r，c 点和 d 点分别位于 小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则（ ） A．ab 两点的线速度大小相等 B．ab 两点的角速度大小相等 C．ac 两点的向心加速度大小相等 D．ad 两点的向心加速度大小相等 4. 质量为 1kg 的物体被人用手由静止向上提高 2m，这时物体的速度是 4m/s，下列说法中不正 确的是（不计一切阻力，g=10m/s2）( ) A．手对物体做功 20J B．合外力对物体做功 8J C．物体重力势能增加了 20J D．物体机械能增加了 28J 5．在水平路面上运动的汽车质量为 2 t，发动机的额定功率为 80kW，若汽车所受阻力大小恒 为车重的 0.2 倍(g 取 10m/s2)，则下列判断中正确的有（ ） A．若汽车以额定功率启动，则汽车能达到的最大速度为 10m/s B．若汽车以额定功率启动，则当汽车速度为 5 m/s 时，其加速度为 8m/s2 C．若汽车从静止开始以 2m/s2 的加速度匀加速启动，则匀加速过程能维持 5s D．若汽车从静止开始以 2m/s2 的加速度匀加速启动，则启动后第 3 秒初时发动机实际功率是 48kW 6．下列说法中正确的有（ ） A．人用 F=200N 的力将足球踢出，球在空中飞行 40m，人对足球做功 8000J B．滑块沿斜面匀速下降机械能一定不守恒 C．作用力做正功，反作用力一定做负功 D．物体所受合力做功为零，机械能一定守恒 7．“水流星”是一种常见的杂技项目，该运动可以简化为轻绳一端系着小球在竖直平面内的圆 周运动模型，如图所示，已知小球运动到最低点 Q 时速度为 v0，绳长为 l，重力加速度为 g， 忽略空气阻力，则（ ） A．小球运动到最低点 Q 时，处于失重状态 B．小球运动到最低点 Q 时速度 v0 越大，则在 P、Q 两点绳对小球的拉力差越大 C．当 时，小球一定能通过最高点 P D．当 时，细绳始终处于绷紧状态 8.如图所示，倾角 θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为 L、质量为 m、粗细均匀、质量分布 均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳相连，物块由静止释 放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中(　 ) A.物块的机械能逐渐增加 B.软绳的重力势能共减少了 mgL/4，其机械能一定减少 glv 20 > glv <0 C.物块重力势能的减少小于二者增加的动能与软绳克服摩擦力所做功的和 D.软绳重力势能的减少等于软绳动能的增加与软绳克服摩擦力所做的功之和 9．在倾角为 θ 的斜面上以大小为 v 的速度水平抛出一质量为 m 的小球，已知重力加速度为 g， 空气阻力不计，下列说法中正确的是（ ） A．当小球与斜面距离最大时，小球速度方向与斜面平行 B．如果 v 不同，则小球落到斜面时的速度方向也就不同 C．从小球抛出到离开斜面距离最大的过程中，重力做功的平均功率为 D．球与斜面距离最大时，小球飞行的水平距离为 10．在天文观测中，发现一颗与其它天体相距较远的球形天体 A，它有一靠近表面飞行的卫星 a；另一颗 与其它天体相距较远的球形天体 B，它也有一靠近表面飞行的卫星 b，测得两颗卫星 a、b 分 别环绕天体 A、 B 的周期相等。以下说法正确的是（ ） A．天体 A、B 的密度一定相等 B．天体 A、B 的质量一定相等 C．天体 A、B 的第一宇宙速度一定相等 D．天体 A 和天体 B 表面附近的重力加速度之比等于天体 A、B 的半径之比 11．一个质量为 m 的质点以速度 v0 做匀速直线运动，某时刻开始受到恒力 F 的作用，质点的 速度先减小后增大，其最小值为 。则质点从受到恒力作用到速度减至最小值的过程中 （ ） A．经历的时间为 B．经历的时间为 C．发生的位移为 D．发生的位移为 θtan2 1 mgv θtan 2 g v 03 2 v 0(2 3) 2 mv F − 0 2 mv F 2 0 8 mv F 2 013 8 mv F 12．如图，轻杆长为 L，一端铰接在地面上可自由转动，一端固定一质量为 m 的小球（半径 可忽略），一表面光滑的立方体物块（边长为 a，且 a 远小于杆长 L）在水平外力 F 作用下由 杆的小球一端沿光滑地面以速度 v0 向左做匀速直线运动，并将杆顶起．下列说法正确的是 （　　 ） A．在杆与地面夹角转到 90°之前，F 所做的功等于小球动能的改变量 B．在杆与地面夹角转到 90°之前，小球的速度一直增大 C．当杆与地面的夹角为 θ 时，杆的角速度 D．当杆与地面的夹角为 θ 时，小球克服重力做功的瞬时功率为 二、实验题(本题有两小题，13 题 6 分，14 题 10 分，共 16 分) 13.某学习小组做探究“合力的功与物体速度变化的关系”的实验装置如图所示，图中小车是在 一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为 W，当用 2 条、3 条…完全相 同的橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持 一致，每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出，打点计时器的工作频率为 50Hz。 (1)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操 作正确的是( ) A．放开小车，能够自由下滑即可 B．轻推小车，能够匀速下滑即可 C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．轻推拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 (2)根据第 4 次实验的纸带(如图所示)求得小车获得的速度为________m/s。 (3)若根据多次测量数据画出的 W－v 图象如下图所示，符合实际的是图(　　 ) a v θω 2 0 sin= a LmgvP θθ cossin 2 0= 14.用落体法“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。 (1)（多选）实验中，如下哪些操作是必要的________。 A．用秒表测出重物下落的时间 B．用天平测量重物的质量 C．先接通电源后释放重物 D．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器 (2) 下图为某次实验中打出的一条纸带，若重物的质量 m＝1kg，相邻计数点间的时间间隔为 0.04s，计算 B 点瞬时速度时，甲同学用 v2B＝2gxOB，乙同学用 vB＝xAC 2T，其中所选择方法正确 的是______(填“甲”或“乙”)同学。从打点计时器打下起点 O 到打下 B 点的过程中， 重物重力 势能的减少量 Ep＝________J，重物动能的增加量 Ek＝________J。(g＝9.8m/s2，结果均保留三 位有效数字) (3)某次实验中丙同学发现重物重力势能的减少量小于重物动能的增加量，其原因可能是： ____________。 三、计算题（本大题有 3 小题，共 38 分，要求写出必要的文字说明及计算过程） 15．（12 分）如图所示，粗糙弧形轨道和两个相同的光滑半圆轨道组成翘尾巴的 S 形轨道。光 滑半圆轨道半径为 R，两个光滑半圆轨道连接处 CD 之间留有很小空隙，刚好能够使小球通过， CD 之间距离可忽略。粗糙弧形轨道最高点 A 与水平面上的 B 点之间的高度为 h。从 A 点静止 释放一个可视为质点的小球，小球沿翘尾巴的 S 形轨道运动后从 E 点水平飞出，落到水平地 面上，落点到与 E 点在同一竖直线上 B 点的距离为 s。已知小球质量 m，重力加速度为 g，不 计空气阻力，求： (1)小球从 E 点水平飞出时的速度大小； (2)小球运动到半圆轨道的 B 点时对轨道的压力； (3)小球沿翘尾巴 S 形轨道运动时克服摩擦力做的功。 16．（12 分）已知地球绕太阳做圆周运动的轨道半径为 R、周期为 T，万有引力常量为 G。求： (1)太阳的质量 M； (2)已知金星绕太阳做圆周运动的周期为 0.6T，求地球与金星相邻两次距离最近时的时间间隔 t。 17．（14 分）如图所示为一水平皮带运输机，现在令皮带上只允许有一袋水泥，人将一袋水泥 无初速度地放在皮带左端，水泥相对于皮带滑动时可在皮带上划出痕迹，皮带足够长，水泥 袋在运行过程中最终都会与皮带达到共速，皮带右面有一半径为 R 的光滑竖直半圆轨道，轨 道的最低点与皮带相切，最高点为 A。已知水泥的质量为 m，重力加速度为 g，水泥可当做质 点，水泥和皮带之间的动摩擦因数为 μ。 (1)若水泥从放到皮带上到达到相对静止所用时间为 t，求电动机由于传送水泥多消耗的电能； (2)若要水泥沿竖直半圆轨道到达 A 点，求皮带运行速度满足的条件。 【参考答案】 一、选择题 1.B 2.C 3.D 4.A 5.C 6. B 7.D 8.C 9.AC 10.AD 11.BD 12.BCD 二、实验题（每空 2 分，共 16 分） 13． (1)D (2)2 (3)C 14．(1) CD　(2) 乙 2.28　 2.26 (3) 开始打点时重物有一定的速度（或先释放重物 后接通电源） 三、计算题 15．解析：(1)小球从 E 点水平飞出做平拋运动，设小球从 E 点水平飞出时的速度大小为 vE， 由平拋运动规律： s＝vEt ……………1 分 4R＝1 2gt2 ……………1 分 联立解得：vE＝s 4 2g R ……………1 分 (2)小球从 B 点运动到 E 点的过程，机械能守恒 1 2mv2B＝mg4R＋1 2mv2E ……………1 分 解得：v2B＝8gR＋s2g 8R 在 B 点：F－mg＝mv R ……………1 分 解得：F＝9mg＋mgs2 8R2 ……………1 分 由牛顿第三定律可知小球运动到 B 点时对轨道的压力为： F′＝9mg＋mgs2 8R2 ，方向竖直向下……………2 分 (3)设小球沿翘尾巴的 S 形轨道运动时克服摩擦力做的功为 W，则根据动能定理： mg(h－4R)－W＝1 2mv2E……………2 分 解得：W＝mg(h－4R)－mgs2 16R ……………2 分 16.解析：(1)对于地球绕太阳运动有： GMm R2 ＝mRω2，ω＝2π T ……………4 分 解得：M＝4π2R3 GT2 ……………2 分 (2)根据圆周运动规律，地球再一次与金星相距最近的条件是： ω 金 t－ω 地 t＝2π，ω 金＝ ，ω 地＝2π T ……………4 分 联立解得：t＝1.5T ……………2 分 17．解析：（1）设皮带的速度为 v，对水泥有：μmg=ma ……………1 分 v=at ……………1 分 S 水 泥= at2 ……………1 分 对皮带有：S 皮带=vt ……………1 分 水泥在皮带上划出的痕迹：S 痕迹=S 皮带-S 水泥 ……………1 分 联立以上方程可得：S 痕 迹= ugt2 ……………1 分 在时间 t 内，皮带与水泥的摩擦生热为 Q=μmg•S 痕 迹= ……………1 分 水泥获得的动能为 Ek= mv2= ……………1 分 所以：电动机多消耗的电能为 W=Q+Ek = ……………1 分 （2）若水泥能够通过最高点： 则在最高点： ……………2 分 最低点到最高点，对水泥列动能定理： ……………2 分 联立得到： ……………1 分 2 2mvmg R ≤ 2 2 2 1 12 2 2mgR mv mv− = − 5v gR≥