山西省太原五中高一物理下学期期中试题（含解析）(2).docVIP

山西省太原五中2013-2014学年高一物理下学期期中试题（含解析） （考生注意：考试时间90分钟，满分100分，答案写到答题纸上，只交答题纸）一、选择题（每小题4分，共48分。1-8题只有一个选项正确，9-12有二个或二个以上选项正确，全选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有选错的或不答的得 0 分，请将下列各题符合题意的选项的字母填入答题纸上）1.航天飞机中的物体处于失重状态，是指这个物体( ) a不受地球的吸引力b受到地球吸引力和向心力的作用而处于平衡状态c受到向心力和离心力的作用而处于平衡状态d对支持它的物体的压力为零【答案】d【解析】a、地球对物体的引力提供物体绕地球匀速圆周运动的向心力，故a错误；b、做匀速圆周运动的物体受到的合力指向圆心，又称向心力，故向心力是合力，不是重复受力，故b错误；c、做匀速圆周运动的物体速度方向时刻改变，具有向心加速度，合力提供向心力，故c错误；d、物体处于完全失重状态，对支持它的物体的压力为零，故d正确。故选d。【考点】超重和失重2.如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动下列说法正确的是()a太阳对各小行星的引力相同b各小行星绕太阳运动的周期均小于一年c小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值d小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值【答案】c【解析】小行星绕太阳做匀速圆周运动，有知：a、太阳对小行星的引力，由于各小行星轨道半径质量均未知，故不能得出太阳对小行星的引力相同的结论，故a错误；b、由周期知，由于小行星轨道半径大于地球公转半径，故小行星的周期均大于地球公转周期，即大于一年，故b错误；c、小行星的加速度知，小行星内侧轨道半径小于外侧轨道半径，故内侧向心加速度大于外侧的向心加速度，故c正确；d、线速度知，小行星的轨道半径大于地球半径，故小行星的公转速度小于地球公转的线速度，故d错误。故选c。【考点】万有引力定律；向心力3.关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是()a分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期b沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率c在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同d沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合【答案】b【解析】a、分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，可能具有相同的周期，故a错误；b、沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道对称的不同位置具有相同的速率，故b正确；c、根据万有引力提供向心力，列出等式：，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，故c错误；d、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，因此同步卫星相对地面静止不动，所以同步卫星不可能经过北京上空，故d错误。故选b。【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系4.在倾角为的斜面上某点，先后将同一小球以不同速度水平抛出，小球都能落在斜面上，当抛出速度为v1时，小球到达斜面时速度方向与斜面夹角为1，当抛出速度为v2时，小球到达斜面时速度方向与斜面夹角为2。则（ ）a当v1 v2时，12 b当v1 v2时，12c无论v1、v2大小如何，均有1=2 d1与2的关系与斜面倾角有关【答案】c【解析】设当将小球以初速度v0平抛时，在斜面上的落点与抛出点的间距为l，则由平抛运动的规律得，整理得，若设落到斜面上时小球速度方向与竖直方向的夹角为r，则有是恒量，与初速度无关，也是恒量，可知到达斜面时速度方向与斜面的夹角不变，1一定等于2，故c正确。故选c。【考点】平抛运动5.右图为以空间探测器的示意图. p1、p2、p3、p4是四个喷气发动机，p1、p3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，p2、p4的连线与y轴平行. 每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动. 开始时，探测器以恒定的速度v0向正x方向平动. 要使探测器改为向x正、y偏负600的方向以原来的速率v0平动，则可（ ） a.先开动p1适当时间，再开动p4适当时间b.先开动p3适当时间，再开动p2适当时间c.开动p4适当时间d.先开动p3适当时间，再开动p4适当时间【答案】a【解析】a、先开动p1适当时间，探测器受到的推力沿-x轴方向，探测器沿+x轴减速运动，再开动p4适当时间，又产生沿-y轴方向的推力，探测器的合速度可以沿正x偏负y60的方向，并以原来的速率v0平动，故a正确；b、先开动p3适当时间，探测器受到的推力沿+x轴方向，将沿+x轴加速运动，再开动p2适当时间，又产生沿+y轴方向的推力，探测器的合速度沿第一象限，故b错误；c、先开动p4适当时间，探测器受到的推力沿-y轴方向，将获得沿-y轴的速度，沿x轴方向的速率不变，再开动p3适当时间，又产生沿+x轴方向的推力，探测器的合速度沿第四象限，速度大于v0，故c错误；d、先开动p3适当时间，探测器受到的推力沿+x轴方向，将沿+x轴加速运动，速率大于v0再开动p4适当时间，探测器又受到的推力沿-y轴方向，将获得沿-y轴的速度，合速度大于v0，故d错误。故选a。【考点】喷气发动机的工作原理；牛顿第二定律6.人造卫星绕地球只受地球的引力，做匀速圆周运动，其轨道半径为r，线速度为v，周期为t。为使其周期变为8t，可采用的方法有 （ ）a保持轨道半径不变，使线速度减小为v/8 b逐渐减小卫星质量，使轨道半径逐渐增大为4rc逐渐增大卫星质量，使轨道半径逐渐增大为8r d保持线速度不变v，将轨道半径增加到8r【答案】b【解析】ad、根据万有引力提供向心力，保持轨道半径不变，则线速度的大小不变，故ad错误；b、根据得，轨道半径增大为4r，则周期增大为8t，与卫星的质量无关，故b正确；c、根据得，轨道半径增大为8r，则周期增大为，故c错误。故选b。【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律7.随着太空技术的飞速发展，地球上的人们登陆其它星球成为可能假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而该星球的平均密度与地球的差不多，则该星球质量大约是地球质量的 ( )a0.5倍 b2倍 c4倍 d8倍【答案】d【解析】根据万有引力等于重力，列出等式：，其中m是地球的质量，r应该是物体在某位置到球心的距离；根据根据密度与质量关系得：，星球的密度跟地球密度相同，星球的表面重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，所以星球的半径也是地球的2倍，所以再根据得：星球质量是地球质量的8倍。故选d。【考点】万有引力定律8.如图所示，有一个沿水平方向以加速度a作匀加速直线运动的半径为r的半圆柱体，半圆柱面上搁着一个只能沿竖直方向运动的竖直杆.在半圆柱体速度为v时，杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为，则这时竖直杆的速度大小为（ ）a. b. c. d. 【答案】b【解析】杆子的实际速度是接触点沿切线方向的速度与半圆柱速度的合速度，如图，根据速度的合成，运用平行四边形定则，得。故选b。【考点】运动的合成和分解9.已知引力常量g和以下各组数据，能够计算出地球质量的是（ ）a地球绕太阳运行的周期和地球与太阳间的距离b月球绕地球运行的周期和月球与地球间的距离c人造地球卫星在地面附近处绕行的速度与周期d若不考虑地球的自转，已知地球的半径与地面的重力加速度【答案】bcd【解析】a、地球绕太阳运动的周期和地球与太阳的距离，根据万有引力提供向心力：其中m为地球质量，在等式中消去，只能求出太阳的质量m，也就是说只能求出中心体的质量，故a错误；b、月球绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力，用它运动周期表示向心力，由万有引力定律结合牛顿第二定律得：，所以地球的质量，其中r为地球与月球间的距离，故b正确；c、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力，用它运动周期表示向心力，由万有引力定律结合牛顿第二定律得：又因，所以地球的质量，因此，可求出地球的质量，故c正确；d、地球表面的物体受到的地球的重力等于万有引力，即，因此，可求出地球的质量，故d正确。故选bcd。【考点】万有引力定律；牛顿第二定律10.关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）a是匀变速曲线运动 b是变加速曲线运动c任意两段时间内速度变化量的方向相同 d任意相等时间内的速度变化量相等【答案】acd【解析】ab、平抛运动的加速度恒定，初速度与加速度方向垂直，是匀变速曲线运动，故a正确b错误；c、任意两段时间内速度变化量的方向就是加速度的方向，故c正确；d、任意相等时间内的速度变化量都为gt，故d正确。故选acd。【考点】平抛运动11双星系统的a、b围绕两者连线上的o点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为g，由观测能够得到星a的速率v1和星b的速率v2以及星a的运行轨道半径r1和星b的运行轨道半径r2。设a和b的质量分别为m1、m2， a和b的角速度分别为、， a和b的加速度分别为a1、a2 ，由运动规律和万有引力定律可知 （ ）av1v2 = m2m1 ba1a2 = m2m1cr1r2 = m1m2 d = m1m2【答案】ab【解析】a、c、d、双星是稳定的结构，a、b的角速度相同，设为由题意知，a、b做匀速圆周运动，由相互之间的万有引力提供向心力，则由牛顿第二定律得：对a： 对b： 其中 解得：由，相等，则得：，故a正确cd错误；b、根据，相等，则得：，故b正确。故选ab。【考点】万有引力定律12一个物体以初速度v0从a点开始在光滑水平面上运动，一个水平力作用在物体上，物体的运动轨迹如图中的实线所示，图中b为轨迹上的一点，虚线是过a、b两点并与轨迹相切的直线，虚线和实线将水平面划分5个区域，则关于施力物体的位置，下面说法正确的是（ ）a如果这个力是引力，则施力物体一定在区域b如果这个力是引力，则施力物体一定在区域c如果这个力是斥力，则施力物体一定在区域d如果这个力是斥力，则施力物体一定在区域【答案】ad【解析】做曲线运动物体的轨迹一定处于合外力与速度方向之间且弯向合外力这一侧，所以如果这个力是引力，则施力物体一定在区域；如果这个力是斥力，则施力物体一定在区域。故选ad。【考点】曲线运动二、填空题（本题4个小题，共12分，按要求把答案写到答题纸上）13人类认识行星运动规律的曲折过程给我们的启示：从地心说的直接经验开始，到日心说的转变，不是简单的参考系的变化，而是人类思想的一次重大解放，此次人类的视野超越了地球。在此基础上德国天文学家_仔细整理了丹麦天文学家_留下的长期观测资料，并进行了详细的分析。为了解释计算结果与其导师观测数据间的8差异，他摒弃了保留在人们心目中所钟爱的完美图形（即行星做匀速圆周运动的假设），提出了行星的运动轨道是椭圆的新观点。经过10多年的悉心研究，终于发现了后来以他的名字命名的行星运动定律。从此他也得到了“天空的立法者”的光荣称号。【答案】开普勒；第谷【解析】德国天文学家 开普勒仔细整理了丹麦天文学家第谷留下的长期观测资料，并进行了详细的分析得出了开普勒三定律。【考点】物理学史14设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上。假定经过长时间开采和搬运后，地球仍可看作是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆轨道运动，则与开采前相比，地球与月球间的万有引力将_，月球绕地球运行的周期将_。（选填“变大”、“不变”或“变小”）【答案】变小 变小【解析】设月球质量为m，地球质量为m，月球与地球之间的距离为r，根据万有引力定律得：地球与月球间的万有引力，由于不断把月球上的矿藏搬运到地球上，所以m减小，m增大；由数学知识可知，当m与m相接近时，它们之间的万有引力较大，当它们的质量之差逐渐增大时，m与m的乘积将减小，它们之间的万有引力将变小；假定经过长时间开采后，地球仍可看作是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动（轨道半径r不变）根据万有引力提供向心力得：，则得随着地球质量的逐步增加，m将增大，将使月球绕地球运动周期将变小。【考点】万有引力定律15某行星绕太阳c沿椭圆轨道运行，它的近日点a到太阳的距离为r，远日点b到太阳的距离为r.若行星经过近日点时的速率为va，则该行星经过远日点b时的速率vb=_.【答案】【解析】根据开普勒第二定律，行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，它和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，如图所示，分别以近日点a和远日点b为中心，取一个很短的时间t，在该时间内扫过的面积如图中的两个曲边三角形所示，由于时间极短，可把这段时间内的运动看成匀速率运动，从而有所以，该行星经过远日点时的速度大小为。【考点】开普勒定律16地球赤道上的物体重力加速度为g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a,要使赤道上的物体“飘”起来,则地球转动的角速度应为原来的_ 倍【答案】【解析】物体在赤道上随地球自转时，有；物体随地球自转时，赤道上物体受万有引力和支持力，支持力等于重力，即物体“飘”起来时只受万有引力，故故，即当物体“飘”起来时，物体的加速度为，则有解得，即。【考点】万有引力定律；向心力三计算题（本题5个小题，共40分，要求写出必要的公式和文字说明，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中要标明数值和单位）17如图所示，半径为r的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动，其正上方h处沿ob方向水平抛出一个小球，要使球与盘只碰一次，且落点为b，求小球的初速度的值和圆盘的转速的值各为多大？ 【答案】 （2）（k=1，2，3）【解析】（1）根据得，则小球的初速度；（2）根据得，则圆盘的转速（k=1，2，3）。【考点】平抛运动；匀速圆周运动18卡文迪许在实验室中测得引力常量为g=6.710-11nm2/kg2。他把这个实验说成是“称量地球的质量”。已知地球半径为6400km，地球表面的重力加速度g=10m/s2。（1）根据万有引力定律和题干中给出数据，推算地球的第一宇宙速度v1；（2）已知太阳系的某颗小行星半径为32km，将该小行星和地球都看做质量均匀分布的球体，且两星球的密度相同，试计算该小行星的第一宇宙速度v2。【答案】v18.0； v240 m/s【解析】（1）根据万有引力提供向心力所以（2）设小行星的第一宇宙速度为v2，质量为m，地球质量为m0；则有，解得：；而地球的第一宇宙速度，故；得；即该小行星的第一宇宙速度为40m/s。【考点】万有引力定律；向心力19如图为宇宙中某一个恒星系的示意图。a为星系的一颗行星，它绕中央恒星o运行的轨道近似为圆。天文学家观测得到a行星运动的轨道半径为、周期为。求：（1）中央恒星o的质量为多大？（2）经长期观测发现，a行星实际运动的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔时间发生一次最大的偏离。天文学家认为形成这种现象的原因可能是a行星外侧还存在着一颗未知的行星b（假设其运行轨道与a在同一水平面内，且与a的绕行方向相同），它对a行星的万有引力引起a轨道的偏离。（由于b对a的吸引而使a的周期引起的变化可以忽略）根据上述现象及假设，试求未知行星b的运动周期t及轨道半径r.【答案】（1） （2） 【解析】（1）设中央恒星质量为m，a行星质量为m，则有解得：（2）由题意可知：a，b相距最近时，b对a的影响最大，且每隔t0时间相距最近，设b行星周期为tb，则有：解得：设b行星的质量为m，运动的轨道半径为rb，则有由以上各式可解得：。【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律20如图是小型电动打夯机的结构示意图,电动机带动质量为 m=50kg的重锤(重锤可视为质点)绕转轴o匀速转动,重锤转动半径为r=0.5m.电动机连同打夯机底座的质量为m=25kg,重锤和转轴o之间连接杆的质量可以忽略不计,重力加速度g取10m/s2.(1)重锤转动的角速度为多大时,才能使打夯机底座刚好离开地面?(2)若重锤以上述的角速度转动,当打夯机的重锤通过最低位置时,打夯机对地面的压力为多大?【答案】(1) (2) 【解析】（1）当拉力大小等于电动机连同打夯机底座的重力时，才能使打夯机底座刚好离开地面；有：对重锤有：解得：（2）在最低点，对重锤有：则：对打夯机有：。【考点】向心力；线速度、角速度和周期、转速21如图所示，a、b两个相同木块放在足够大的转盘上，木块与盘间的最大静摩擦力为重力的k倍，用一条细绳连接a、b（a、b体积大小可以忽略），若a放在距离轴心r1处，b距轴心r2处，它们不发生相对滑动。试求转盘允许的角速度？ （ 已知r1 r2 ）【答案】 【解析】当角速度达