江西省九江市同文中学2017_2018学年高一物理下学期期中试题（含解析）.docx

江西省九江市同文中学2017-2018学年高一物理下学期期中试题（含解析）一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得4分，选错或不答的得0分）1. 关于曲线运动，下列说法正确的有( )A. 做曲线运动的物体速度方向在时刻改变，故曲线运动是变速运动B. 做曲线运动的物体，受到的合外力方向一定在不断改变C. 只要物体做圆周运动，它所受的合外力一定指向圆心D. 物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做匀速圆周运动【答案】A.考点：曲线运动【名师点睛】本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。2. 下列关于万有引力定律的说法，正确的是( )A. 万有引力定律是卡文迪许发现的B. 万有引力定律适用于自然界中的任何两个物体之间C. 万有引力定律公式中的引力常量是一个比例常数，是没有单位的D. 万有引力定律公式表明当r等于零时，万有引力为无穷大【答案】B【解析】A、万有引力定律是牛顿发现的，而引力常量G是卡文迪许测得的，故A错误；B、万有引力具有普适性，适用自然界任何物体间的作用，故B正确；C、G是常数，但是有单位，其单位是,故C错误；D、r等于零时物体不能看做质点，万有引力仍然能用，但是r不再是物体间的距离，而要以微积分的方式来算物体间的万有引力，故D错误。点睛：本题是对万有引力定律的理解，重点是要知道时，不再是物体间的距离，而要以微积分的方式来算物体间的万有引力。3. 当火车在某个弯道按规定运行速度40 m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30 m/s，则下列说法中正确的是( )A. 仅外轨对车轮有侧压力 B. 仅内轨对车轮有侧压力C. 内、外轨对车轮都有侧压力 D. 内、外轨对车轮均无侧压力【答案】C【解析】若火车按40m/s转弯时，内外轨与车轮之间均没有侧压力，此时火车拐弯所需要的向心力由其重力和铁轨的支持力的合力提供，若火车的速度为30m/s，小于规定速度，重力和支持力的合力大于火车转弯所需要的向心力，所以此时内轨对车轮有侧压力，故B正确，ACD错误。4. 已知地球和火星绕太阳公转的轨道半径分别为R1和R2(公转轨迹近似为圆），如果把行星与太阳连线扫过的面积与其所用时间的比值定义为扫过的面积速率。则地球和火星绕太阳公转过程中扫过的面积速率之比是( )A. B. C. D. 【答案】B【解析】公转的轨迹近似为圆，地球和火星的运动可以看作匀速圆周运动，根据开普勒第三定律知，C，运动的周期之比，在一个周期内扫过的面积之比为，面积速率为S/T，可知面积速率之比为，故B正确，ACD错误。故选B。5. 如图所示，自动卸货车静止在水平地面上，在液压机的作用下，车厢与水平方向的夹角缓慢增大，在货物没有滑动之前的过程中，下列说法正确的是( )A. 货物受到的静摩擦力减小B. 地面对货车有水平向右的摩擦力C. 货物受到的摩擦力对货物做正功D. 货物受到的支持力对货物做正功【答案】D【解析】A、货物处于平衡状态，则有，增大时，f增大，N减小，故A错误；B、对整体受力分析可知，整体处于平衡状态；在水平方向不受外力；故地面对货车没有摩擦力，故B错误；C、D、摩擦力的方向与位移方向垂直，不做功，故C错误；D、货物受到的支持力的方向与位移方向的夹角小于90，做正功，故D正确；故选D。6. 如图所示，质量为m的小球用一根轻细绳子系着在水平面内做圆锥摆运动，已知绳长为L，轻绳与竖直方向夹角为，现增大绳长L，保持夹角不变，仍使小球在水平面内做圆锥摆运动，则( )A. 小球的向心加速度增大B. 小球运动的线速度增大C. 小球运动的周期减小D. 小球所受的细线拉力增大【答案】B【解析】对摆球进行受力分析，受重力mg和绳子的拉力T作用；在竖直方向上合力为零，有：Tcos=mg得：，不变，则绳子拉力不变；在水平方向上，合力提供向心力，有：Fn=mgtan=m=mma，由几何关系可知：R=Lsin，L增大，不变，则R增大，所以a不变，线速度和周期都增大，故B正确，ACD错误；故选B。点睛：该题是一个圆锥摆模型，对于圆周摆，在竖直方向上受力平衡，在水平方向上的合力提供向心力，会结合F向=m=mma等公式进行相关的计算7. 飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，到达竖直状态的过程中（如图所示），飞行员所受重力的瞬时功率的变化情况是( )A. 一直增大 B. 一直减小C. 先增大后减小 D. 先减小后增大【答案】C【解析】对飞行员受力及运动分析如图所示，在A位置，飞行员受重力但速度为零，所以Pmgv0；在B位置，飞行员受重力mg，速度为v，90，所以PFvcos 0；在A、B之间的任意位置C，090由PFvcos 知P为一个大于零的数值，所以运动员所受重力的瞬时功率的变化情况是先增大后减小8. 一个质量为M的箱子放在水平地面上，箱内用一段固定长度的轻质细线栓一质量为m的小球，线的另一端拴在箱子的顶板上，现把细线和球拉到左侧与竖直方向成角处静止释放，如图所示，在小球摆动的过程中箱子始终保持静止，则以下判断正确的是( )A. 在小球摆动的过程中，线的张力呈周期性变化，但箱子对地面的作用力始终保持不变B. 小球摆到右侧最高点时，地面受到的压力为(M+m) g，箱子受到地面向左的静摩擦C. 小球摆到最低点时，绳对箱顶的拉力大于mg，箱子对地面的压力大于(M+m) gD. 小球摆到最低点时，地面受到的压力为(M+m) g，箱子不受地面的摩擦力【答案】C【解析】在小球摆动的过程中，速度越来越大，对小球受力分析根据牛顿第二定律可知：Fmgcos；绳子在竖直方向的分力为：FFcos(mgcos+)cos，由于速度越来越大，角度越来越小，故F越大，故箱子对地面的作用力增大，在整个运动过程中箱子对地面的作用力时刻变化，故A错误；小球摆到右侧最高点时，小球有垂直于绳斜向下的加速度，对整体由于箱子不动加速度为aM=0，a为小球在竖直方向的加速度，根据牛顿第二定律可知：（M+m）g-FN=MaM+ma，其中a为m竖直方向的加速度，故FN小于（M+m）g，根据牛顿第三定律可知对地面的压力小于（M+m）g，故B错误；在最低点，小球受到的重力和拉力的合力提供向心力，由牛顿第二定律有：T-mg=，联立解得：T=mg+则根据牛顿第三定律知，球对箱的拉力大小为：T=T=mg+，故此时箱子对地面的压力为：N=（M+m）g+T=Mg+mg+，故小球摆到最低点时，绳对箱顶的拉力大于mg，箱子对地面的压力大于（M+m）g，故C正确，D错误 故选C。9. 如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道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轨道正常运行时，以下说法正确的是( )A. 卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期B. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率C. 卫星在轨道1上经过Q点时的速率大于它在轨道2上经过Q点时的速率D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度【答案】A【解析】卫星绕中心天体做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，T=2，所以卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期，故A正确；，轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上线速度较大，故B错误；从轨道到轨道，卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力。所以在轨道2上Q点的速度大于轨道上1上Q点的速度。故C错误；，所以卫星在轨道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，故D错误；故选A。点睛：本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度和角速度的表达式，再进行讨论知道知道卫星变轨的原理，卫星通过加速或减速来改变所需向心力实现轨道的变换10. 已知地球自转周期为T0，有一颗与同步卫星在同一轨道平面的低轨道卫星，自西向东绕地球运行，其运行半径为同步轨道半径的四分之一，该卫星两次在同一城市的正上方出现的时间间隔可能是( )A. B. C. D. 【答案】C【解析】设地球的质量为M，卫星的质量为m，运动周期为T，因为卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，有：，解得：T=2，同步卫星的周期与地球自转周期相同，即为T0已知该人造卫星的运行半径为同步卫星轨道半径的四分之一，所以该人造卫星与同步卫星的周期之比是：，解得：T=T0/8。设卫星至少每隔t时间才在同一地点的正上方出现一次，根据圆周运动角速度与所转过的圆心角的关系=t得：t=2n+t，解得：t= nT0/7，因此卫星两次在同一城市的正上方出现的时间间隔可能为3T0/7，故ABD错误，C正确。故选C。点睛：本题考查万有引力定律和圆周运动知识的综合应用能力要理解当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2时，卫星再次出现在城市上空二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，每题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）11. 质量为2kg的质点在xy平面上做曲线运动，在x方向的速度图象和y方向的位移图象如图所示，下列说法正确的是( )A. 质点的初速度为5m/sB. 质点所受的合外力为3NC. 质点初速度的方向与合外力方向垂直D. 2s末质点速度大小为6m/s【答案】AB【解析】试题分析：A、x轴方向初速度为vx=3m/s，y轴方向初速度vy=4m/s，质点的初速度v0=5m/s故A正确B、x轴方向的加速度a=1.5m/s2，质点的合力F合=ma=3N，故B正确；C、合力沿x轴方向，初速度方向在x轴与y轴负半轴夹角之间，故合力与初速度方向不垂直，C正确；D、2s末质点速度大小为v=6m/s，故D错误；故选：ABC12. 如图所示，质量均为m的小木块A和B(均可看作为质点)用长为L的轻绳连接，置于水平圆盘的同一半径上，A与竖直轴的距离为L，此时绳子恰好伸直无弹力。现让木块A、B随圆盘一起以角速度绕竖直轴作匀速转动，木块与圆盘间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则( )A. 木块A受到的摩擦力始终指向圆心B. 木块B所受摩擦力大小总等于木块A所受摩擦力大小的两倍C. 木块A、B所受的摩擦力始终相等D. 若，则木块A、B将要相对圆盘发生滑动【答案】AD，则fB2fA，选项BC错误；木块A、B将要相对圆盘发生滑动时，对A: ，对B: ，联立解得：，选项D正确；故选AD.点睛：本题的关键是正确分析木块的受力，明确木块做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，把握住临界条件：静摩擦力达到最大，由牛顿第二定律分析解答13. 我国在西昌卫星发射中心成功发射了第五颗新一代北斗导航卫星。该卫星为地球中圆轨道卫星，质量为m，轨道离地面的高度约为地球半径R的3倍。已知地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转的影响，则( )A. 卫星处于完全失重状态，因而不受重力 B. 卫星的绕行周期约为C. 卫星所在处的重力加速度大小约为 D. 卫星的速度大小约为【答案】BD【解析】卫星所受的万有引力充当向心力，卫星处于完全失重状态，但仍然受重力作用，选项A错误；根据得，r=4R，解得T=16，故B正确。根据，得，故C错误。根据得，卫星的速度，故D正确。故选BD。点睛：解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1是万有引力等于重力，2是万有引力提供向心力，并能灵活运用14. 2016年12月22日，我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（以下简称“碳卫星”）。如图所示，设“碳卫星”在半径为r的圆周轨道上运行，经过时间t，通过的弧长为s，已知引力常数为G下列说法正确的是( )A. “碳卫星”内的物体向心加速度一定小于地面物体随地球自转的向心加速度B. “碳卫星”的发射速度大于7.9km/sC. “碳卫星”的运行速度大于7.9km/sD. 可算出地球质量为【答案】BD【解析】根据可知“碳卫星”的向心加速度大于同步卫星的向心加速度；由a=2r可知，同步卫星的向心加速度大于地面物体随地球自转的向心加速度，则“碳卫星”内的物体向心加速度一定大于地面物体随地球自转的向心加速度，故A错误；v=7.9km/s为第一宇宙速度，是最小的地面发射速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其发射速度应大于7.9km/s，故B正确；v=7.9km/s为第一宇宙速度，是最大的运行速度，“碳卫星”轨道半径比地球半径大，因此其运行速度应小于7.9km/s，故C错误；“碳卫星”的线速度vs/t，根据万有引力提供向心力，解得地球质量：，故D正确；故选BD。点睛：解决本题的关键是掌握万有引力提供向心力这一理论，可以求出中心天体的质量，关键熟练记忆公式，注意第一宇宙速度是最大运行速度，是最小的发射速度三、实验题（共12分，每空2分，请按题目要求作答）15. 如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢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钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。(1) 在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持_和_相同；(2) 图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小F与_的关系；【答案】 (1). (2). r (3). 【解析】（1）根据F=m2r可知，在研究向心力的大小F与质量m的关系时，需先控制角速度和半径r不变（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F与角速度的关系16. 如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分， A、B、C是轨迹上的三个点，图中背景方格的边长均为5cm，如果取g=10m/s2，那么：(1) 照相机的闪光频率是_Hz；(2) 小球运动中水平分速度的大小是_m/s；(3) 小球经过B点时的速度大小是_m/s。【答案】 (1). 10 (2). 1.5 (3). 2.5【解析】试题分析：(1)根据方格图片，AB的竖直位移3格，BC竖直位移5格，根据，解得，所以闪光频率是10Hz(2)小球运动中水平分速度的大小为；(3)小球经过B点的竖直速度为，所以小球经过B点的速度为。考点：此题考查平抛运动的规律。四、计算题（本题共5小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）17. 质量为1kg的物体静置于粗糙水平地面上，现对物体施以水平方向的恒定拉力，1s时物体的速度达到12m/s，此时撤去拉力，物体运动的v-t图像如图所示，物体与地面摩擦力大小为6N，求：（1）13s滑动摩擦力做的功；（2）03s拉力的平均功率。【答案】（1）-72J（2） 36W【解析】（1）13s内物体的位移： 滑动摩擦力做的功：W=-fx=-612J=-72J；（2）01s的加速度： ，由牛顿第二定律：F-f=ma解得F=18N01s的位移： 03s拉力的平均功率： 18. 2016年10月17日，我国已成功发射了神舟十一号飞船，并按计划与在轨的目标飞行器天宫二号空间实验室交会对接，形成组合体。设组合体在轨道上绕地球做匀速圆周运动，测量出组合体所在轨道处的重力加速度大小为a，地球表面的重力加速度为g，地球半径为R。求：（1）组合体轨道离地面的高度h；（2）组合体在轨道上绕地球运行的速度大小v。【答案】【解析】（1）设地球质量为M，组合体质量为m对m：对地面上的物体：得（2）由 得v 点睛：解决本题的关键是掌握万有引力等于重力提供向心力和圆周运动的基本规律即可进行解答，注意万有引力等于重力，g是轨道所在处的重力加速度；19. 如图所示一辆质量为500kg的汽车行驶在一座半径为40m的圆弧形拱桥，g取10m/s2。请问： （1）如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？（2）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？【答案】（1）4550N（2）20m/s【解析】（1）由牛顿第二定律得：mg-F=m解得：F=50010N-500=4550N；（2）汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零时，重力提供向心力，由牛顿第二定律得：mg=m解得：v=20m/s，即汽车安全通过拱桥顶部的最大速度为20m/s20. 同文中学某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，最后小车以最大功率做匀速直线运动，并将小车运动的全过程记录下来