湖南省长郡中学2018-2019学年高一物理下学期期中试题（含解析）

湖南省长郡中学2018-2019学年高一物理下学期期中试题（含解析）一、选择题1.许多科学家在物理学的发展过程中做出了重要贡献，下列叙述不符合事实的是a. 开普勒首先指出了行星绕太阳轨道不是圆形，而是椭圆b. 海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的,被称为“笔尖下的行星”c. 开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律d. 卡文迪许第一次实验室里测出了引力常量【答案】c【解析】【详解】a.开普勒第一次对天体圆周运动提出质疑，指出了行星绕太阳的轨道不是圆形，而是椭圆，故a正确；b. 当初发现天王星后，人们发现天王星的实际轨道和按照理论计算的总是不符合所以人们怀疑在天王星的轨道外有一颗未知的大行星存在，它的引力干扰了天王星的运行于是人们先计算了这颗行星应该在的位置，然后去那里寻找，果然发现了这颗行星，所以叫它“笔尖上发现的行星”，故b正确。c. 发现了万有引力定律是牛顿，不是开普勒，故c错误；d. 卡文迪许第一次在实验室里用扭秤测出了引力常量g，故d正确2. 关于机械能是否守恒，下列说法正确的是（ ）a. 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒b. 做圆周运动的物体机械能一定守恒c. 做变速运动的物体机械能可能守恒d. 合外力对物体做功不为零，机械能一定不守恒【答案】bc【解析】试题分析：做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒，比如：降落伞匀速下降，机械能减小故a错误做匀速圆周运动的物体机械能不一定守恒，比如竖直平面内的匀速圆周运动，机械能不断变化故b错误做变速直线运动的物体，若只有重力做功，机械能可能守恒比如：自由落体运动故c正确合外力对物体做功不为零，机械能不一定不守恒，例如自由落体运动的物体，选项d错误；故选c考点：机械能守恒【名师点睛】解决本题的关键掌握机械能守恒的条件，机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力做功；要正确理解只有重力做功，物体除受重力外，可以受其它力，但其它力不做功或做功的代数和为03.地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆.天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现.哈雷的预言得到证实,该彗星被命名为哈雷彗星.哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒行星运动第三定律估算，它下次将在大约哪一年飞近地球a. 2042 年b. 2052 年c. 2062 年d. 2072 年【答案】c【解析】【详解】设彗星的周期为t1，地球的公转周期为t2，这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，由开普勒第三定律=k得： 所以1986+76=2062年即彗星下次飞近地球将在2062年a. 2042 年与上述计算结果2062 年不相符，故a不符合题意； b. 2052 年与上述计算结果2062 年不相符，故b不符合题意； c. 2062 年与上述计算结果2062 年相符，故c符合题意； d. 2072 年与上述计算结果2062 年不相符，故d不符合题意；4.某人造卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球半径为r,地面重力加速度为g,下列说法错误的是a. 人造卫星的最小周期为2b. 卫星在距地面高度2r处的重力加速度为c. 卫星在距地面高度r处的绕行速度为d. 人造卫星的最大绕行速度为【答案】b【解析】【详解】a. 根据万有引力等于向心力得当r越小，则周期越小，当r最小时，就是地球半径r，则周期最小为，故a正确b.由可知，地球表面重力加速度为g=，在轨道半径为r处的加速度为，所以当卫星距地面高度为2r时，轨道半径为3r，a= ，故b错误；c. 根据万有引力提供向心力得故c正确；d. 根据万有引力提供向心力所以在地球表面的物体受到的重力等于万有引力得gm=r2g；所以，当轨道半径r越小，则v越大，当r最小等于r时，速度v最大，故d正确。5.通过观测冥王星的卫星，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. 卫星的质量和轨道半径b. 卫星的运行周期和角速度c. 卫星的质量和角速度d. 卫星的速度和角速度【答案】d【解析】【详解】a.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a错误；bc. 卫星的运行周期和角速度关系是，也就是说知道周期，就知道了角速度，其实只知道一个量，根据可知，卫星的质量可以约去，只知道角速度或周期不能求出冥王星质量，所以知道卫星的运行周期和角速度或卫星的质量和角速度，没法计算出冥王星的质量，故bc错误；故c错误；d.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d正确.6.我国首个火星探测器将于2020年在海南文昌发射场用“长征”五号运载火箭实施发射，一步实现火星探测器的“绕、着、巡”，假设将来中国火星探测器探测火星时，经历如图所示的变轨过程，关于这艘飞船的下列说法正确的是a. 飞船在轨道上运动时，经过p点时的速度大于经过q点时的速度b. 飞船在轨道i上经过p点时的速度大于飞船在轨道上经过p点时的速度c. 飞船在轨道上运动到p点时的加速度大于飞船在轨道上运动到p点时的加速度d. 飞船在轨道上运动时的机械能大于在轨道上运动时所具有的机械能【答案】a【解析】【详解】a。根据开普勒定律知飞船在椭圆轨道上运动时，在离火星最近的p点速度大于最远的q 点的速度,a正确；b.飞船从轨道i上变轨到轨道上，需要在p点加速，所以轨道i运动时的速度 小于轨道口上速度,b错误；c.不管在那个轨道上，飞船在p点受到的万有引力是相等的，所以加速度相等，c错误；d.飞船往高轨道运动需要点火加速，飞船在轨道上运动时的机械能小于在轨道 上运动时所具有的机械能,d错误7.2019年4月10日晚，人类历史上首张黑洞照片“冲洗完成，室女座星系团中超大质量星系messier 87中心的黑洞图像 呈现在世人眼前.观察发现在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引 力作用，会形成短时间的双星系统.如图所示，黑洞a.b可视为质点，它们 围绕连线上o点做匀速圆周运动，且ao大于bo,不考虑其他天体的影 响.下列说法正确的是a. 黑洞a的向心力大于b的向心力b. 黑洞a的线速度大于b的线速度c. 黑洞a的质量大于b的质量d. 两黑洞之间的距离越大, a的周期越小【答案】b【解析】【详解】a.双星靠相互间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律可知，a对b的作用力与b对a的作用力大小相等，方向相反，则黑洞a的向心力等于b的向心力，故a错误；b.双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，由图可知a的半径比较大，根据可知，黑洞a的线速度大于b的线速度故b正确；c.在匀速转动时的向心力大小关系为： ，由于a的半径比较大，所以a的质量小，故c错误；d.双星之间的周期公式为：所以两黑洞之间的距离越大，a的周期越大，故d错误。8.质量为m的滑块沿着高为h，长为的斜面匀速下滑，在滑块从斜面顶端下滑到底端的过程中a. 滑块克服阻力所做的功等于mghb. 滑块的机械能守恒c. 合力对滑块所做的功为mghd. 滑块的重力势能减少mgl【答案】a【解析】试题分析：滑块沿斜面匀速下滑，由动能定理知，故a选项正确；由于有阻力的存在，故阻力做负功，故机械能不守恒，故b选项错误；滑块沿斜面匀速下滑，合力为零，故合力的功也等于零，故c选项错误；滑块的重力做功为mgh，滑块的重力势能减少mgh，故d选项错误。考点：动能定理 机械能守恒的条件 重力做功与重力势能的关系9.汽车以恒定功率p、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时，汽车受到的阻力恒定不变，则汽车上坡过程的v t图像不可能是选项图中的a. b. c. d. 【答案】a【解析】【详解】汽车冲上斜坡，受重力、支持力、牵引力和阻力，设斜面坡角为，根据牛顿第二定律，有，其中，故；ac、若，则物体加速运动，加速度会减小，当加速度减为零时，速度达到最大，故选项c正确，a错误；b、若，则物体速度不变，做匀速运动，故选项b正确；d、若，即加速度沿斜面向下，物体减速，故加速度会减小，当加速度减为零时，速度达到最小，故选项d正确；故不可能选选项a。10.在粗糙的水平地面上，一个质量为m的物体在水平恒力f作用下由静止开始运动，经过时间t后，速度为v，如果要使物体的速度由0增加到2v，可采用的做法是a. 将水平恒力增到2f，其他条件不变b. 将时间增到2t，其他条件不变c. 将物体的质量减为原来的，其他条件不变d. 将物体的质量、水平拉力都同时增加为原来的2倍【答案】b【解析】【详解】物体在运动过程中手中拉力f和摩擦力f，故根据牛顿第二运动定律可得故末速度a. 若将f变为原来的2倍，其他条件不变，则有，不能满足在t时间内速度变为原来的2倍，故a错误；b. 若其他条件不变，时间变为2t，满足在速度变为原来的2倍，故b正确c. 当质量变为，其他条件不变时，物体的加速度并不能变为原来的2倍，所以在t时间内物体的速度不能达到2v，故c错误；d. 若将质量，作用力都变为原来的2倍，加速度不变，其他条件不变，以在t时间内物体的速度不能达到2v，故d错误。11.如图，质量为m的物体沿斜上方以速度v0抛出后，能达到的最大高度为h，当它将要落到离地面高度为h的平台时（不计空气阻力，取地面为参考平面），下列判断正确的是( )a. 它的总机械能大于b. 它的总机械能为mghc. 它的动能为mg(h-h)d. 它的动能为【答案】d【解析】小球斜上抛运动中机械能守恒，机械能为，a错；运动到最高点时动能不为零，机械能大于，b错；由机械能守恒=mgh+ek，运动到h平台处动能为- mgh，c错；d对；12.欧洲航天局的第一枚月球探测器“智能1号”环绕月球沿椭圆轨道 运动，用m表示它的质量,h表示它在近月点的高度,表示它在近月点 的角速度，a表示它在近月点的加速度,r表示月球的半径,g表示月球 表面处的重力加速度.忽略其他星球对“智能1号”的影响，则它在近月点所受月球对它的万有引力的大小等于a. b. c. d. 【答案】ab【解析】【详解】a.据牛顿第二定律得 在近月点时卫星所受合力即万有引力 f=ma； 故a正确b.据万有引力公式得 在近月点时对月球的万有引力为f=据万有引力公式得 在月球表面时卫星所受重力即二者万有引力=mg由得：，故b正确；cd. cd项表达只适用于匀速圆周运动，而月球探测器在绕月椭圆运动时速度变化不均匀，不适用故cd错误；13.由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为t，引力常量为g.假设地球可视为质量均匀分布的球体下列说法正确的是()a. 质量为m的物体在地球北极受到的重力大小为mgb. 质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为mg0c. 地球的半径为d. 地球的密度为【答案】bcd【解析】a. 质量为m的物体在两极所受地球的引力等于其所受的重力.f=mg0，故a错误；b. 质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小等于在地球北极受到的万有引力，即为mg0，故b正确；c. 设地球的质量为m，半径为r，在赤道处随地球做圆周运动物体的质量为m.物体在赤道处随地球自转做圆周运动的周期等于地球自转的周期，轨道半径等于地球半径。根据万有引力定律和牛顿第二定律有 在赤道的物体所受地球的引力等于其在两极所受的重力解得r=，故c正确；d. 因为，所以m=又因地球的体积v=，所以=，故d正确。故选：bcd点睛：质量为m的物体在两极所受地球的引力等于其所受的重力根据万有引力定律和牛顿第二定律，在赤道的物体所受地球的引力等于其在两极所受的重力联立求半径14.质量相同的滑块a、b置于光滑的水平面上，a的弧形表面也是光滑的，如图所示，开始时a静止，若b以速度v0向a滑去，滑至某一高度后向下返回，对于这一过程，下述说法中正确的是（）a. b在势能最大点处的速度为零b. b在势能最大点处的速度为 c. b回到平面上后，将以小于v0的速度向左做匀速直线运动d. b回到平面上后将静止不动【答案】bd【解析】小球b上升到最高点时势能最大，此时b与a相对静止，有共同速度v，规定向右为正方向，由水平动量守恒得：mv0=2mv，得：v=，故a错误，b正确。设b返回水平面时速度为v1，此时a的速度v2，规定向右为正方向，由动量守恒定律可得：mv0=mv2+mv1;由机械能守恒得：mv02=mv22+mv12。联立解得：v2=v，v1=0，故b回到水 平面上后将静止不动，故c错误，d正确。故选bd。点睛：本题考查了动量守恒定律和能量守恒定律的综合，知道当b与a的速度相等时，b上升到最大高度要注意系统的水平动量守恒，但总动量不守恒15.如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块a.b用轻绳连接并跨过 滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）.初始时刻,a、b处于同一高度并恰好处于静止状态.剪断轻绳后a下落、b沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块a. 落地时的速率相同b. 重力的冲量相同c. 重力势能的变化量相同d. 重力做功的平均功率相同【答案】ad【解析】【详解】设斜面倾角为，刚开始ab处于静止状态，所以，所以，a运动的时间为：，b运动的时间为：解得；a. 剪断轻绳后a自由下落，b沿斜面下滑，ab都只有重力做功，根据动能定理得：，解得，所以落地时的速率相同，故a正确；b.a物体重力的冲量b物体重力的冲量所以重力的冲量不相同，故b错误；c. 重力势能变化量ep=mgh，由于a、b的质量不相等，所以重力势能变化不相同，故c错误；d. a重力做功的平均功率为： b重力做功的平均功率为：=所以重力做功的平均功率相等，故d正确。二、实验题16.如图为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒的装置两带有等宽遮光条的滑块a和b，质量分别为ma、mb，在a、b间用细线水平压住一轻弹簧，将其置于气垫导轨上，调节导轨使其能实现自由静止，这是表明_，烧断细线，滑块a、b被弹簧弹开，光电门c、d记录下两遮光条通过的时间分别为ta和tb，若有关系式_，则说明该实验动量守恒【答案】 (1). 气垫导轨水平 (2). 【解析】【详解】两滑块自由静止，处于平衡状态，所受的合力为零，此时气垫导轨一定是水平的。设遮光条的宽度为，两滑块的速度为：，。如果动量守恒，满足：，把时间代入可得：。所以只要有方程成立，就说明该实验动量守恒。17.某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图，图中小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车 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. (1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、交流电源和 _。(2)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是_。 a.橡皮筋处于原长状态 b.橡皮筋仍处于伸长状态c.小车在两个铁钉的连线处d.小车已过两个铁钉的连线(3)分析打点计时器打出的纸带,分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3(作出w-v图象，则下列符合实际的图象是_.a. b. c. d. 【答案】 (1). 刻度尺 (2). b (3). d【解析】【详解】（1）1 探究橡皮筋做功与小车的动能变化的关系，则小车的速度根据纸带上所打的点，通过测量位移，求平均速度来代替瞬时速度,因此必须要有刻度尺（2）2 木板水平放置时，小车受到橡皮筋的拉力和滑动摩擦力作用，由牛顿第二定律：，随着橡皮筋形变量的减小，可知小车先做加速度减小的加速运动，当橡皮筋的拉力与小车受到的摩擦力大小相等时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，之后开始减速运动；所以b正确。（3）3 根据可知，故wv图象为二次函数，由数学知可得d正确。18.如图所示为用电火花打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置若已知打点计时器的电源频率为50hz，当地的重力加速度g，重物质量为实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，打p点时，重物的速度为零，a、b、c为另外3个连续点，根据图中的数据，可知重物由p点运动到b点，重力势能减少量等于_j.结果保留3位有效数字 若pb的距离用h表示，打b点时重物的速度为，重力加速度为g，当两者间的关系式满足_时用题中所给的字母表示，说明下落过程中重物的机械能守恒实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是_a.重物的质量过大重物的体积过小c.使用的直流电源重物及纸带在下落时受到阻力【答案】 (1). ； (2). ； (3). d【解析】【分析】重力势能减小量：；根据功能关系可得出正确表达式；重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能【详解】（1）重力势能减小量：，（2）要验证物体从p到b的过程中机械能是否守恒，则需满足，即，说明下落过程中重锤的机械能守恒；（3）a、重物的质量过大，重物和纸带受到的阻力相对较小，所以有利于减小误差，故a错误b、重物的体积过小，有利于较小阻力，所以有利于减小误差，故b错误c、电源的电压偏低，电磁铁产生的吸力就会减小，吸力不够，打出的点也就不清晰了，与误差的产生没有关系，故c错误d、重物及纸带在下落时受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以重物增加的动能略小于减少的重力势能，故d正确故选d。【点睛】纸带问题的处理时力学实验中常见的问题，计算过程中要注意单位的换算和有效数字的保留，要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒正确，并利用所学物理规律解决实验问题，熟练应用物理基本规律。三、计算题19.中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测，宇航员在月球上着陆后，自高h处以初速度v0水平抛出一小球，测出水平射程为l（这时月球表面可以看作是平坦的），已知月球半径为r，万有引力常量为g。求：（1）月球表面处的重力加速度g及月球的质量m?（2）如果要在月球上发射一颗月球卫星，发射速度至少为多大?【答案】（1），；（2）最小的发射速度为【解析】【详解】（1）由平抛运动得：，解得：着陆器在月球表面有：解得：（2）着陆器绕月球表面运行有：且有：解得：故最小的发射速度为。20.如图所示，abcd为固定在竖直平面内的轨道， 其中abc为光滑半圆形轨道,半径为r，ac沿竖直方向,cd为水平粗糙轨道，一质量为m的小滑块(可视为质点)从圆轨道中点b由静止释放，滑至d点恰好静止, cd间距为4r.已知重力加速度为g. (1)求小滑块与水平面间的动摩擦因数；(2)现使小滑块在d点获得一初动能，使它向左运动冲上圆轨道，恰好能通过最高点a,求小滑块在d点获得的初动能.【答案】【解析】【详解】(1)小物块从c点到d点的过程由动能定理:解得: （2）在a点，由题意可知