广东省高一下学期期末模拟物理试题 2.docx
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广东省高一下学期期末模拟物理试题2
高一期末模拟考试
物理试题
一.本大题12小题,每小题4分,共48分。
1-8小题给出的四个选项中只有一个是正确的,9-12小题每小题有多个选项是正确的。
1.关于曲线运动,下列说法正确的是
A.做曲线运动的物体,其速度大小一定变化
B.做曲线运动的物体,其加速度大小一定变化
C.在平衡力作用下,物体可以做曲线运动
D.在合力大小不变的情况下,物体可能做曲线运动
【答案】D
【解析】曲线运动的物体速度大小可能不变,如匀速圆周运动,A错误;做曲线运动的条件是力和速度不在同一直线上,而力不一定变化,如平抛运动,B错误D正确;根据牛顿第一定律可知在平衡力作用下,物体静止或匀速直线运动,C错误.
2.许多科学家在物理学发展过程中作出了重要贡献,下列叙述中符合物理学史实的是
A.哥白尼提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律
B.开普勒在前人研究的基础上,提出了万有引力定律
C.牛顿利用万有引力定律通过计算发现了彗星的轨道
D.卡文迪许通过实验测出了万有引力常量
【答案】D
【解析】哥白尼提出了日心说,开普勒发现了行星沿椭圆轨道运行的规律,选项A错误;牛顿在前人研究的基础上,提出万有引力定律,选项B错误;哈雷利用万有引力定律通过计算发现了彗星的轨道,选项C错误;卡文迪许通过实验测出了万有引力常量,选项D正确;故选D.
3.如图,齿轮传动装置,小齿轮半径为10cm,大齿轮半径为20cm,大齿轮中C点离圆心O2的距离为10cm,A、B两点分别为两个齿轮边缘上的点,则A、B、C三点的
A.角速度之比为
B.角速度之比为
C.线速度之比为
D.线速度之比为
【答案】A
【解析】A、C同缘传动时,边缘各点的线速度大小相等,则vA=vB;同轴传动时,角速度相等,有ωB=ωC;根据题意:
rA:
rB:
rC=1:
2:
1;根据v=ωr,由于ωB=ωC,故vB:
vC=rB:
rC=2:
1;所有vA:
vB:
vC=2:
2:
1,故CD错误;根据v=ωr,由于vA=vB,故ωA:
ωB=rB:
rA=2:
1;故ωA:
ωB:
ωC=2:
1:
1,故A正确,B错误。
所以A正确,BCD错误。
4.小船横渡一条河,船头开行方向始终与河岸垂直,小船相对静水的速度大小不变。
小船由A到B的运动轨迹如图所示,则该过程中河水的流速
A.一直减小B.一直增大
C.先增大后减小D.先减小后增大
【答案】A
【解析】从轨迹曲线的弯曲形状上可以知道,加速度的方向水平向左,知越靠近B岸水速越小,故A正确,BCD错误。
5.“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器已成功实现了自动交会对接.设地球半径为R,地球表面重力加速度为g,对接成功后,“神舟九号”和“天宫一号”一起绕地球运行的轨道可视为圆周轨道,轨道离地球表面的高度约为
R,运行周期为T,则
A.地球质量为
B.对接成功后,“神舟九号”飞船里的宇航员受到的重力为零
C.对接成功后,“神舟九号”飞船的线速度为
D.对接成功后,“神舟九号”飞船的加速度为g
【答案】C
【解析】由牛顿第二定律得:
,解得地球的质量:
,故A错误;对接成功后,飞船里的宇航员的重力不为零,故B错误;对接成功后,飞船的线速度:
,故C正确;对接成功后,根据
,
,联立两式解得,飞船的加速度:
g′(
)2g,“神舟九号”飞船的加速度小于g,故D错误。
【名师点睛】本题考查了万有引力定律的应用,解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力这两个理论,并能灵活运用。
6.木星是太阳系中最大的行星,它有众多卫星.观察测出:
木星绕太阳做圆周运动的半径为r1、周期为T1;木星的某一卫星绕木星做圆周运动的半径为r2、周期为T2.已知万有引力常虽为G.则根据题中给定条件,下列说法正确的是
A.不能求出木星的质B.能求出太阳与木星间的万有引力
C.能求出木星与卫星间的万有引力D.可以断定
【答案】B
【解析】根据万有引力提供圆周运动向心力,已知木星卫星运行的周期、轨道半径和引力常量可以求得中心天体木星的质量,故A错误;同理根据木星绕太阳圆周运动的周期与半径可以算得太阳的质量,再根据A问中求得的木星质量,可以算得太阳与木星间的万有引力,故B正确;由A知可以算得木星质量,但不知木星卫星的质量,故C无法求得,故C错误;开普勒行星运动定律要面对同一个中心天体,而木星绕太阳运动,与木星卫星绕木星运动中心天体不同,故半径的三次方与周期的二次方比值不同,故D错误.故选B.
点睛:
一个物理量能不能求出,我们应该先通过物理规律表示出这个物理量的关系式,再根据题目中已知物理量判断.开普勒第三定律为:
=k,其中我们要清楚k与中心体的质量有关,与环绕体无关.
7.质量为m的汽车,以速率v通过半径为r的凹形桥,在桥面最低点时汽车对桥面的压力大小是
A.MgB.
C.
D.
【答案】D
【解析】根据牛顿第二定律得
,解得
,故C正确;A、B、D错误。
故选C。
【点睛】解决本题的关键知道汽车做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.
8.—物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点,在此过程中重力对物块做的功等于
A.物块动能的增加量
B.物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和
C.物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和
D.物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和
【答案】C
【解析】由动能定理应有mgh-W阻=
mv2-0,可知mgh=W阻+
mv2,可知重力对物块做功等于物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和,故选C.
9.在绕地球做匀速圆周运动的太空实验室内,下列仪器中可正常使用的有
A.摆钟B.天平C.弹簧测力计D.水银温度计
【答案】CD
【解析】摆钟是利用重力作用摆动的,在太空中无法使用,故A错误;天平是利用杠杆的原理,天平平衡需要物体的重力,所以天平不能在失重状态下有效使用,故B错误;弹簧测力计根据胡克定律制成,与重力无关,故太空中可以使用,故C正确;水银温度计采用热胀冷缩原理,与重力无关,故在太空中可以使用,故D正确。
所以CD正确,AB错误。
10.静止在水平地面上质量为10kg的物块,受到恒定的水平拉力作用做直线运动,经过1s撤去水平拉力。
其运动的v-t图像如图所示。
重力加速度g=l0m/s2,则
A.物块受到的水平拉力大小为20N
B.物块受到的阻力大小为10N
C.0〜3s内物块受到的合外力做功为0
D.0〜3s内物块受到的阻力做功为-20J
【答案】BC
【解析】AB:
由v-t图像可得,第1s内物体的加速度大小
,第1~3s内物体的加速度大小
。
据牛顿第二定律可得:
、
,代入数据解得:
、
。
故A项错误,B项正确。
C:
由图知,0〜3s内的初末速度均为零;据动能定理可得,0〜3s内合外力做的功为零。
故C项正确。
D:
由图知,0〜3s内物体的位移
,则0〜3s内物块受到的阻力做功
。
故D项错误。
点睛:
本题根据图像分析物体的运动过程,求出物体的加速度和位移,结合牛顿第二定律、功的计算公式与动能定理求解合力与摩擦力所做的功。
11.横截面为直角三角形的两个相同斜面如图紧靠在一起,固定在水平面上,它们的竖直边长都是底边长的一半。
小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右平抛,最后落在斜面上。
其中三个小球的落点分别是a、b、c,图中三小球比较,下列判断正确的是
A.落在b点的小球飞行的时间最短
B.落在a点的小球飞行过程速度的变化量最大
C.落在c点的小球飞行过程速度变化最快
D.无论小球抛出时初速度多大,落到两个斜面上的瞬间速度都不可能与斜面垂直
【答案】ABD
【解析】A、三个小球做的都是平抛运动,从图中可以发现落在c点的小球下落的高度最小,由
,可知,时间
,所以落在c点的小球飞行时间最,故A正确;
B、小球做的是平抛运动,平抛运动在水平方向的速度是不变的,所以小球的速度的变化都发生在竖直方向上,竖直方向上的速度的变化为
,所以,运动的时间长的小球速度变化的大,所以a球的速度变化最大,故B正确;
C、速度变化的快慢是指物体运动的加速度的大小,由于物体做的都是平抛运动,运动的加速度都是重力加速度g,所以三次运动速度变化的快慢是一样的,故C错误;
D、首先a点上是无论如何不可能垂直的,然后看b、c点,竖直速度是gt,水平速度是v,然后斜面的夹角的正切
,要合速度垂直斜面,把两个速度合成后,需要
,即
,那么在经过t时间的时候,竖直位移为
,水平位移为
,即若要满足这个关系,需要水平位移和竖直位移都是一样的,显然在图中b、c是不可能完成的,因为在b、c上水平位移必定大于竖直位移,所以落到两个斜面上的瞬时速度都不可能与斜面垂直,故D错误。
点睛:
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,知道平抛运动的时间由高度决定,初速度和时间共同决定水平位移,也可以利用“中点”分析得出落到两个斜面上的瞬时速度都不可能与斜面垂直。
12.如图是某缓冲装置,劲度系数足够大的轻质弹簧与直杆相连,直杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f,直杆质量不可忽略。
一质量为m的小车以速度v0撞击弹簧,最终以速度v弹回。
直杆足够长,且直杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计小车与地面的摩擦。
则()
A.小车被弹回时速度v一定小于v0
B.直杆在槽内移动的距离等于
C.直杆在槽内向右运动时,小车与直杆始终保持相对静止
D.弹簧的弹力可能大于直杆与槽间的最大静摩擦力
【答案】BD
故选BD。
13.某学习小组欲验证动能定理,他们在实验室找到了打点计时器、学生电源、导线、细线、复写纸、纸带、长木板、滑块、沙及沙桶,组装了一套如图所示的实验验证装置.若你是小组中的一位成员,为了完成该验证实验,
(1)你认为还需要的器材有_________;
(2)实验时为了使得沙和沙桶的总重力可作为滑块受到的合外力,应做两方面减少误差的措施:
a.细沙和沙桶的总质量应满足_________;
b.将长木板左端适当垫高的目的是___________.
【答案】
(1).刻度尺、天平
(2).细沙和沙桶的质量应远小于滑块的质量(3).平衡摩擦力
【解析】
(1)实验要验证动能增加量和总功是否相等,故需要求出总功和动能,故还要天平和刻度尺;
(2)a.沙和沙桶加速下滑,处于失重状态,其对细线的拉力小于重力,设拉力为T,根据牛顿第二定律,有对沙和沙桶,有mg-T=ma;对小车,有T=Ma;解得
;故当m<<M时,有T≈mg;
b.小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的左段垫高的目的是平衡摩擦力;
14.在用落体法“验证机械能守恒定律”实验时,某同学按照正确的步骤操作(如图1),并选得一条如图2所示的纸带.其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点,该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图2中(单位cm),重锤质量为0.5kg,重力加速度g=9.80m/s2.
(1)根据图2中的数据,可知重物由O点运动到B点,重力势能减少量△Ep=______J,动能的增加量△Ek=_________J.(计算结果保留3位有效数字)
(2)重力势能的减少量△Ep往往大于动能的增加量△Ek,这是因为_________.
(3)他进一步分析,发现本实验存在较大误差,为此设计出用如图3所示的实验装置来验证机械能守恒定律.通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出AB之间的距离h,用精密仪器测得小铁球的直径d.重力加速度为g.实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.题中所给的d、t、h、g应满足关系式_____,方可验证机械能守恒定律.
(4)比较两个方案,改进后的方案相比原方案的优点是:
__________.
【答案】
(1).0.610
(2).0.599(3).克服阻力做功(4).
(5).①阻力减小,②速度测量更精确
【解析】试题分析:
(1)重力势能的减小量等于重力做功,故有:
△EP=mghOB=0.5×9.80×0.1242=0.610J;
根据匀变速直线运动规律,B点的速度为:
,
所以动能的增量为:
;
(2)重力势能的减小量大于动能的增加量,原因是减小的重力势能一部分转化为内能.
(3)光电门测速度的原理是:
利用通过极短时间内的平均速度表示瞬时速度,因此有:
;
根据功能关系得:
mgh=
mv2,因此有:
,即若满足:
则机械能守恒.
(3)该实验产生误差的主要原因是空气阻力以及纸带与限位孔之间的摩擦力影响,因此实验进行改正之后的主要优点是:
①阻力减小;②速度测量更精确;
考点:
验证机械能守恒定律
【名师点睛】解答实验问题的关键是明确实验原理、实验目的,了解具体操作,同时加强应用物理规律处理实验问题的能力,注意图象斜率的含义,及有效数字的认识。
15.如图所示,位于竖直平面内的光滑圆轨道,由一段斜的直轨道与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R。
一个质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。
要求物块能通过圆形轨道的最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)。
求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。
【答案】
.........
设物块在圆形轨道最高点的速度为v,由机械能守恒得:
物块在最高点受的力为重力mg,轨道的压力
重力与压力的合力提供向心力,有
物块能通过最高点的条件是
由以上式得
联立以上各式得
根据题目要求
由以上各式得
由此可得
所以h的取值范围是
点睛:
物体在竖直平面内做圆周运动的过程中在最高点的最小速度必须满足重力等于向心力,这是我们解决此类问题的突破口.要知道小球做圆周运动时,由指向圆心的合力充当向心力。
视频
16.如图所示,A是地球同步卫星,B是近地卫星,它们的轨道半径之比为6:
1。
(1)求卫星A、B线速度大小之比;
(2)地球自转的周期为T,同步卫星A的轨道半径为r,引力常量为G,则地球的质量M为多少?
【答案】
(1)
(2)
【解析】试题分析:
,根据万有引力提供向心力
,解得:
由此可知轨道半径越大,速度越小,据此判断线速度大小。
由万有引力定律和牛顿第二定律即可求出地球的质量。
(1)对卫星由万有引力定律和牛顿第二定律得:
解得:
,即
则卫星A与卫星B线速度大小之比:
(2)对同步卫星A,由万有引力定律和牛顿第二定律有:
解得:
点睛:
本题主要考查了万有引力提供向心力做匀速圆周运动的应用,注意分清同步,则有相同角速度,而在地球上的物体运动与地球外的物体运动向心力不同是解题的关键。
17.如图所示,半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°,另一端点C为轨道的最低点。
C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板,木板质量M=1kg,上表面与C点等高。
质量为m=1kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0=1.2m/s的速度水平抛出,恰好从圆弧轨道的B端沿切线方向进入轨道。
(忽略空气阻力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)物块经过B点时的速度vB;
(2)物块经过C点时对轨道的压力FC;
(3)若物块与木板间动摩擦因数
,物块在木板上滑动2s后离开木板,求物块在木板上滑动滑动过程中系统产生的热量Q。
【答案】
(1)2m/s
(2)46N,沿OC方向(3)8J
【解析】试题分析:
物块从A到B做平抛运动,由平抛规律可求得B点的速度;由机械能守恒可求得C点的速度;由向心力公式可求得物块在C点受到的支持力,由牛顿第三定律可求得对轨道的压力;由能量守恒求出整个过程产生的热量。
(1)设物体在B点的速度为vB,在C点的速度为vC,
从A到B物体做平抛运动,有:
vBsinθ=v0
代入数据解得:
vB=2m/s
(2)从B到C,由动能定理得:
代入数据解得:
vC=6m/s
在C点,根据牛顿第二定律有:
代入数据解得:
FC′=46N
由牛顿第三定律得,物体对轨道的压力为:
FC=FC′=46N,沿OC方向。
(3)对物块根据牛顿第二定律:
运动的位移为:
对木板根据牛顿第二定律:
运动的位移为:
系统产生的热量:
代入数据解得:
Q=8J
点睛:
本题主要考查了将平抛、圆周运动及直线运动结合在一起考查,注意分析运动过程,并根据过程正确的选择物理规律求解。
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