湖北省大冶市第一中学2019-2020学年高二物理10月月考试题（实验班）

湖北省大冶市第一中学2019-2020学年高二物理10月月考试题（实验班） 满分100分，时间90分钟一、单选题（4分x 8=32分）1（4分）宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起.如图所示，某双星系统中a、b两颗天体绕0点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比ra：rb=l：2，则两颗天体的( )a质量之比ma：mb=2：1b角速度之比的a：b=1：2c线速度大小之比va：vb=2：1d向心力大小之比fa：fb=2：12（4分）如图所示,质量为m、速度为v的a球跟质量为3m、处于静止的b球在光滑的水平面上发生对心正碰,碰撞后b球的速度可能 ( )a0.2v b0.4v c0.6v d0.8v3（4分）如图所示，a、b为等量异种点电荷，a带负电，b带正电，pq为ab连线的中垂线，r为中垂线上的一点，m、n分别为ar、br的中点下列判断中正确的是 （）ar点电场强度方向沿qr方向bm、n两点电势相等cm、n两点电场强度相等d将电子从m移到n，其电势能减小4（4分）地球同步卫星轨道半径约为地球半径的6.6倍，设月球密度与地球相同，则绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为（）a1hb1.4hc6.6hd24h5（4分）如图所示为某电场中x轴上电势随x变化的图象，一个带电粒子仅受电场力作用在x=0处由静止释放沿x轴正向运动，且以一定的速度通过x=x2处，则下列说法正确的是( )a粒子从x=0到x=x2过程中，电势能先增大后减小b粒子从x=0到x=x2过程中，加速度先减小后增大cx1和x2处的电场强度均为零 dx1和x2之间的场强方向不变6（4分）2019年4月10日，人类终于看见黑洞真容!理论分析表明，天体的第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，第二宇宙速度比真空中光速大的天体就是黑洞。取引力常量g=6.6710-11nm2/kg2，真空中光速c=3108m/s，倘若宇宙中质量m=1.81030kg的星球收缩成黑洞，则其半径的最大值约为（ ）a4.0kmb2.7km c2.0kmd1.4km7（4分）一粒钢球从某高度处由静止自由下落，然后陷入泥潭某一深度，若钢球在空中下落时间为t，陷入泥潭中的时间为t，且tt21，则钢球所受重力g与泥潭对钢球的平均阻力ff之比等于（）a13 b11 c21 d318（4分）如图所示，一均匀带电荷量为q的细棒在过中点c垂直于细棒的直线上有a、b、d三点，a和b，b和c，c和d之间的距离均为l，在a处有一电荷量为的固定点电荷，已知b点处的电场强度为零，则d点处的电场强度大小为（k为静电力常量）a b c d二、多选题（4分x 4=16分）9（4分）如图所示，虚线a、b、c为某电场中的三条等势线，其电势分别为3 v、5 v、7 v，实线为带电粒子在电场中运动时的轨迹，p、q为轨迹与等势线a、c的交点，带电粒子只受电场力的作用，则下列说法正确的是 a粒子可能带负电b粒子在p点的动能大于在q点动能c粒子在p点电势能小于粒子在q点电势能d粒子在p点的加速度小于在q点的加速度10（4分）如图所示，位于光滑水平桌面，质量相等的小滑块p和q都可以视作质点，q与轻质弹簧相连，设q静止，p以某一初动能e0水平向q运动并与弹簧发生相互作用，若整个作用过程中无机械能损失，用e1表示弹簧具有的最大弹性势能，用e2表示q具有的最大动能，则（）ae1=e02 be1=e0 ce2=e02 de2=e011（4分）如图所示，质量分别为m和2m的a、b两个木块间用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，a靠紧竖直墙用水平力f将b向左压，使弹簧被压缩一定长度，静止后弹簧储存的弹性势能为e这时突然撤去f，关于a、b和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是（）a撤去f后，系统动量守恒，机械能守恒b撤去f后，a离开竖直墙前，系统动量不守恒，机械能守恒c撤去f后，a离开竖直墙后，弹簧的弹性势能最大值为d撤去f后，a离开竖直墙后，弹簧的弹性势能最大值为e12（4分）假设地球半径为r，地球表面的重力加速度为g.如图所示，飞船沿距地球表面高度为5r的圆形轨道i运动，到达轨道的a点，点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近地点b时，再次点火变轨进入近地轨道，绕地球做圆周运动。下列说法正确的是：a无法判断飞船在轨道上b点的线速度与飞船在轨道上a点的线速度的大小关系b飞船在轨道i上运行的角速度为g216rc飞船在轨道上不同的位置具有不同的动量d飞船从轨道i上的a点运动到轨道上b点的过程中，飞船的机械能保持不变三、实验题（6分x 2=12分，每空2分）13（6分）利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，步骤如下：用天平测出滑块a、b的质量分别为200g和300g；安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；把a、b两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为t=0.2s， 照片如图所示：结合实验过程和图像分析知：该图像是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，a、b两滑块均在0-80cm刻度范围内； 第一次闪光时，滑块a恰好通过x=55cm处，滑块b恰好通过x=70cm处； 碰撞后有一个物体处于静止状态。 设向右为正方向，试分析：滑块碰撞时间发生在第一次闪光后_s，碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是_kgm/s，碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是_kgm/s。14（6分）用如图所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图中给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示。已知电源的频率为50hz，m1=50g， m2=150g，g=9.8m/s2，则(所有结果均保留三位有效数字)在纸带上打下计数点5时的速度v5=m/s；在打点05过程中系统动能的增量ek=j，系统势能的减少量ep=j。四、解答题（共40分）15（8分）如图所示，质量为m的小球在水平恒力f2mg（g为重力加速度）的作用下，从水平轨道上的a点由静止出发到b点时撤去外力，又沿竖直面内的半径为r的光滑半圆形轨道运动，且恰好通过轨道最高点c，小球脱离半圆形轨道后又刚好落到原出发点a，求：（1）小球经过半圆形轨道b点时对轨道的压力大小；（2）ab间的水平距离；（2）小球与ab段间的动摩擦因数16（10分）如图所示，水平放置的两平行金属板，板长l为10cm，两板相距。一束由静止开始经加速电场加速后的电子以的初速度从两板中央水平射入板间的偏转电场，然后从板间飞出射到距板右端l为45cm、宽d为20cm的荧光屏上。不计电子重力，荧光屏中点在两板间的中线上，电子质量，电荷量，求：电子飞入偏转电场前所经历的加速电场的电压；为使电子能射到荧光屏的所有位置，偏转电场的两极板所加电压的最大值；满足问情况下，偏转电场对到达荧光屏边缘的电子所做的功最大值w。17（10分）如图所示，光滑水平轨道上放置长板a(上表面粗糙)和滑块c，滑块b置于a的左端，三者质量分别为ma2 kg、mb1 kg、mc2 kg.开始时c静止，a、b一起以v05 m/s的速度匀速向右运动，a与c发生碰撞(时间极短)后c向右运动，经过一段时间，a、b再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与c发生碰撞求(1)a与c碰撞后瞬间a的速度大小(2)运动过程中因摩擦而产生的热量。18（12分）如图所示，水平向左的匀强电场中，用长为l的绝缘轻质细绳悬挂一小球，小球质量m，带电量为+q，将小球拉至竖直位置最低位置a点处无初速释放，小球将向左摆动，细线向左偏离竖直方向的最大角度=74o（重力加速度为g，）（1）求电场强度的大小e；（2）将小球向左摆动的过程中，对细线拉力的最大值；（3）若从a点处释放小球时，给小球一个水平向左的初速度，则为保证小球能做完整的圆周运动，的大小应满足什么条件？5参考答案1a【解析】双星都绕o点做匀速圆周运动，由两者之间的万有引力提供向心力，角速度相等，设为根据牛顿第二定律，对a星有：，对b星有： ，联立解得：，根据双星的条件有：角速度之比，由得：线速度大小之比，向心力大小之比，故a正确，bcd错误。故选a。【点睛】双星都做匀速圆周运动，由双星之间的万有引力提供向心力，它们共同的角速度据牛顿第二定律列式求解两星体绕共同圆心做匀速圆周运动的质量之比，由求解线速度之比2b【解析】两球碰撞过程中动量守恒，以a的初速度方向为正方向，如果两球发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得：mv=m+3mv，解得：v=0.25v，如果两球发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得：mv=mva+3mvb，由机械能守恒定律得：，解得：vb=0.5v，则碰撞后b的速度为：，所以碰后b的速度可能为0.4v，其他值不可能，故b正确，故选b.【点睛】两球碰撞过程中系统的总动量守恒，分两种情况应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出可能的速度，即速度的范围，并分析可能存在的速度。 3d【解析】试题分析：r点电场强度方向垂直pq指向负电荷，a错误；pq为0等式面，其中n点电势大于零，m点电势小于零，即n点电势大于m点电势，电子从m移到n，电场力做正功，电势能减小，故b错误d正确；根据对称性可得m、n两点电场强度大小相等，但是方向不同，c错误；考点：考查了等量异种电荷电场分别规律【名师点睛】关键是知道等量异种电荷电场规律，在其连线上，靠近电荷，电场强度增大，即o点电场强度最小，在其连线的中垂线上，电场方向垂直中垂线，指向负电荷，电场强度大小从o点向上下两侧递减，中垂线是一条电势为零的等势面4 b【解析】【详解】根据万有引力提供向心力，则 解得：t2；地球同步卫星轨道半径约为地球半径的6.6倍，所以地球表面附近做圆周运动的卫星运行周期与地球同步卫星的周期之比是：；地球同步卫星的周期是24h。解得：t地表1.4h；根据星球表面的卫星万有引力提供向心力得，；可得：；密度，t为星球表面运行的卫星周期。月球密度与地球相同，所以绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期和地球表面附近做圆周运动的卫星运行周期相同。所以绕月球表面附近做圆周运动的探月探测器的运行周期约为1.4h，故选b。5b【解析】【分析】-x图象的切线斜率表示场强，根据电势的变化可分析场强的方向，由电场力方向与粒子运动方向的关系判断电场力做功正负，从而分析其电势能的变化情况。根据电场强度的变化，判断电场力的变化，来分析加速度的变化。【详解】粒子由x=0处由静止沿x轴正向运动，表明粒子运动方向与电场力方向同向，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，故a错误；由图线的切线斜率可知，从x=0到x=x2过程中电场强度先减小后增大，粒子所受的电场力先减小后增大，因此粒子的加速度先减小后增大，故b正确。-x图象的切线斜率越大，则场强越大，可知，x1和x2处的电场强度均不为零，故c错误；由切线斜率的正负可知，x1和x2之间的场强方向先沿x轴负方向后沿x轴正方向，故d错误；故选b。【点睛】解决本题的关键要明确-x图象的切线斜率表示场强，斜率的符号表示场强的方向，要知道电势的高低与电场方向的关系以及电场力做功与电势能的关系。6b【解析】【详解】根据解得第一宇宙速度：，则第二宇宙速度：，因，第二宇宙速度比真空中光速大的天体就是黑洞，即,解得，带入数据解得：，故选b.7a【解析】钢球下落过程中，小球受重力及阻力作用；则由动量定理可得，g(t+t)-ft=0；因t:t=2:1；故gf=13；故选a.【点睛】本题考查动量定理的应用，要注意全程进行分析，由时间之比即可求得力之比8d【解析】电荷量为的点电荷在b处产生电场强度为，方向向右在b点处的场强为零，根据电场的叠加原理可知细棍与q在b处产生电场强度大小相等，方向相反，则知细棍在b处产生的电场强度大小为，方向向左根据对称性可知细棍在d处产生的电场强度大小为，方向向右而电荷量为的点电荷在d处产生电场强度为，方向向右，所d点处场强的大小为，方向向右，d正确9bcd【解析】因电场线与等势面相互垂直，且由高电势指向低电势，故电场线如图所示，由粒子运动的轨迹弯曲的方向可知粒子受力沿电场线的方向，故粒子一定带正电；故a错误；若粒子从p到q，则电场力做负功，粒子动能减小，故p点动能大于q点动能；若粒子从q到p，电场力做正功，动能增大，p点动能大于q点动能，故粒子在p点动能一定大于q点的动能，故b正确；因p点电势小于q点电势，粒子带正电，由e=q可知p点的电势能小于q点的电势能，故c正确；因q点处的等势面密集，故q点的电场强度大，故电荷在q点受到的电场力大于p点受到的电场力，粒子在p点的加速度小于在q点的加速度，故d正确；此题选择错误的选项，故选a点睛：本题中解题的关键在于曲线的弯曲方向的判断，应掌握根据弯曲方向判断受力方向的方法；本题中告诉的是等势面，很多同学由于思维定势当成了电场线从而出现错判10ad【解析】弹簧的最大弹性势能发生在p、q的速度相等时，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0=2mv，由能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能为：e1=12mv02-212mv2，解得：e1=14mv02=12e0，故a正确，b错误；由于p、q之间发生的是完全弹性碰撞，且p、q的质量相等，最终p、q将交换速度，即小滑块p将静止，小滑块q以动能e0运动，故c错误，d正确故选ad11bc【解析】试题分析：撤去f后，a离开竖直墙前，由于系统受到墙壁向右的作用力，所以系统动量不守恒，由于只有弹力做功，所以机械能守恒；撤去f后，a离开竖直墙后，当两者共速时，弹簧弹性势能最大，此时，,即此时弹簧的弹性势能最大值为e/3。选项bc正确。考点：机械能守恒及动量守恒；能量守恒定律。12bc【解析】【详解】a、根据两个匀速圆周和两次变轨理论可知，viiaviaviibviiib，故a错误.b、根据万有引力提供匀速圆周的向心力，而在地球表面有黄金代换gm=r2g，故轨道i上的角速度为；故b正确.c、轨道iii为匀速圆周运动，线速度v大小不变，动量p=mv为矢量，各个点的线速度方向不同，则不同的位置具有不同的动量；c正确.d、飞船从i轨道的a点减速变为ii轨道的a点，机械能减小；从ii轨道的a点到b点只有万有引力做功，机械能守恒，故从i轨道的a点到ii轨道的b点的机械能先减小后不变；d错误.故选bc.【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、万有引力提供向心力，2、万有引力等于重力，并能灵活运用130.1 -0.2 -0.2 【解析】试题分析：a.以上情况看出第二次、第三次和第四次闪光时，物体b的位置始终在x=60cm处，说明碰后b物体静止，滑块碰撞位置发生在60cm处；b.第一次闪光时a的位置在x=55cm处，第二次闪光时a在x=50cm处，说明碰前位移5cm，碰后位移10cm,由图可知：；，所以，所以滑块碰撞时间发生在第一次闪光后0.1s；c.设向右为正方向，碰前a的速度，a的动量pa=mava=0.20.5kgm/s=0.1 kgm/s；碰前b的速度，b的动量pb=mbvb=0.3(-1)kgm/s=-0.3 kgm/s，碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是-0.2kgm/s；碰后a的速度，a的动量p/a=mav/a=0.2(-1)kgm/s=-0.2 kgm/s；以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是碰撞前后两物体的质量与速度的乘积之和保持不变。考点：验证动量守恒定律。14（6分）2.40 m/s.（2分）0.576 j, （2分） 0.600 j. （2分）【解析】试题分析：系统为匀变速直线运动，中间时刻的速度等于平均速度，所以计数点5的瞬时速度。和一起运动，速度大小相同，所以系统增加的动能，系统减少的重力势能包括增加的重力势能和减少的重力势能，即.考点：验证机械能守恒实验探究分析15(1)6mg (2)2r (3)0.75【解析】【详解】（1）设小球经过半圆形轨道b点时，轨道给球的作用力fn： 由b到c过程，由动能定理得： 在c点： 联立解得：fn=6mg 根据牛顿第三定律，轨道给小球的作用力fn=fn=6mg （2）离开c点，小球做平抛运动，则： sabvct 解得sab2r （3）由a到b运动过程，由动能定理得： 代入数据解得：=0.7516； 360v；【解析】【详解】解：设加速电场的电压为，由动能定理可得：化简得：代入数据得：v如图所示，设