湖南省益阳市桃江县学年高一下期末考试物理试题.docx
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湖南省益阳市桃江县学年高一下期末考试物理试题
湖南省益阳市桃江县2020-2021学年高一(下)期末考试物理试题
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.家用台式计算机上的硬盘磁道如图所示.A,B是分别位于两个半径不同磁道上的两质量相同的点,磁盘转动后,它们的( )
A.向心力大小相等
B.角速度大小相等
C.向心加速度相等
D.线速度大小相等
2.跳伞员在跳伞的最后阶段做匀速直线运动,无风时以3m/s的速度竖直着地。
若风以4m/s的速度沿水平方向向东吹来,则跳伞员的着地速度大小为( )
A.3m/sB.4m/sC.5m/sD.6m/s
3.下列哪些现象利用了离心现象( )
A.汽车转弯时要限制速度
B.转速很大的砂轮半径做得不能太大
C.在修建铁路时,转弯处内轨要低于外轨
D.工作的洗衣机脱水桶转速很大
4.如图所示,两轮用皮带传动,皮带不打滑,图中有A、B、C三点,这三点所在处的半径rA>rB=rC,则以下有关各点线速度v、角速度ω的关系中正确的是( )
A.vA=vB>vC
B.vC>vA>vB
C.ωC<ωA<ωB
D.ωC=ωB>ωA
5.关于万有引力定律的数学表达式F=G
,下列说法中正确的是( )
A.公式中G为引力常量,是人为规定的
B.当r趋近于零时,万有引力趋近于无穷大
C.m1、m2受到的万有引力总是大小相等,是一对作用力与反作用力
D.m1、m2受到的万有引力总是大小相等,方向相反,是一对平衡力
6.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知:
A.太阳位于木星运行轨道的中心
B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
7.已知地球的半径为6.4×106m,地球自转的角速度为7.29×10-5rad/s,地面的重力加速度为9.8m/s2,在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×103m/s,第三宇宙速度为16.7×103m/s,月球到地球中心的距离为3.84×108m,假设地球赤道上有一棵苹果树长到了接近月球那么高,则当苹果脱离苹果树后,将( )
A.落向地面B.成为地球的同步“苹果卫星”
C.成为地球的“苹果月亮”D.飞向茫茫宇宙
8.若已知物体运动的初速度v0的方向及它所受到的恒定的合外力F的方向,则下列各图中可能的轨迹是:
()
A.
B.
C.
D.
9.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动.研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距离和周期均可能发生变化.若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,则此时圆周运动的周期为()
A.
B.
C.
D.
二、多选题
10.如图甲喷出的水做斜抛运动,图乙为斜抛物体的轨迹,对轨迹上的两点A、B下列说法正确的是(不计空气阻力)( )
A.A点的速度方向沿切线向上,合力方向沿切线向下
B.A点的速度方向沿切线向上,合力方向竖直向下
C.B点的速度方向沿切线向下,合力方向沿切线向下
D.B点的速度方向沿切线向下,合力方向竖直向下
11.如图所示,小王乘滑板车从距底端高为h处的顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑,加速度为0.4g,斜面倾角为30°,设人和滑板车总质量为m,人和滑板车可视为质点,则从顶端向下滑到底端B的过程中,下列说法正确的是( )
A.人和滑板车减少的重力势能全部转化为动能
B.人和滑板车获得的动能为0.8mgh
C.整个下滑过程中人和滑板车减少的机械能为0.4mgh
D.人和滑板车克服摩擦力做功为0.2mgh
12.由光滑细管组成的轨道如图所示,其中AB段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内.一质量为m的小球,从距离水平地面高为H的管口D处静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上.下列说法正确的是
A.小球落到地面相对于A点的水平位移值为
B.小球落到地面相对于A点的水平位移值为
C.小球能从细管A端水平抛出的条件是H>2R
D.小球能从细管A端水平抛出的最小高度
三、实验题
13.在研究平抛运动的特点及其规律实验中:
(1)某同学用图示装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作是:
在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开。
①他观察到的现象是:
小球A、B____(填“同时”或“不同时”)落地;
②让A、B球恢复初始状态,用较大的力敲击弹性金属片。
A球在空中运动的时间将___(填“变长”,“不变”或“变短”);
③上述现象说明______。
(2)一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中,只画出了如图所示的一部分曲线,于是他在曲线上取水平距离相等的三点A、B、C,量得Δs=0.1m。
又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m,h2=0.2m,利用这些数据,取g=10m/s2,可求得:
①物体抛出时的初速度为_______m/s;
②物体经过B时速度为________m/s。
14.“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。
(g取10m/s2)
(1)用公式
mv2=mgh时,对纸带上起点的要求是初速度为________,为达到此目的,所选择的纸带第1、2两点间距应接近________(打点计时器打点的时间间隔为0.02s)。
(2)若实验中所用重物质量m=1kg,打点纸带如图甲所示,打点时间间隔为0.02s,则记录C点时,重物速度vC=________,重物的动能EkC=________,从开始下落至C点,重物的重力势能减少量是________,因此可得出的结论是_____________。
(3)根据纸带算出相关各点的速度值,量出下落的距离,则以
为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图乙中的________。
A.
B.
C.
D.
四、解答题
15.假如你将来成为一名宇航员,你驾驶一艘宇宙飞船飞临一未知星球,你发现当你关闭动力装置后,你的飞船贴着星球表面飞行一周用时为t,而飞船仪表盘上显示你的飞行速度大小为v。
已知引力常量为G。
求:
(1)该星球的半径R多大?
(2)该星球的第一宇宙速度v1多大?
(3)质量为m的物体在该星球表面的重力为多大?
16.如图,竖直固定挡板与静置于水平轨道上的小物块a之间夹有压缩的轻质弹簧,弹簧被锁定且与a接触但不粘连,储存的弹性势能Ep=4.5J。
水平轨道的MN段粗糙且长为L=1.5m,其余部分光滑。
现打开锁扣,物块a与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑动,物块a沿水平轨道运动并与右边的竖直固定物块发生碰撞。
小物块a的质量m=1kg,重力加速度g=10m/s2,空气阻力忽略不计。
试求:
(1)物块a运动到M点的速度多大?
(2)若物块a与固定物块碰撞后速度等大反向,只会发生一次碰撞,且不能再次经过M点,那么物块a与轨道的MN段之间的动摩擦因数μ应该满足怎样的条件?
17.如图所示是某次四驱车比赛的轨道某一段。
选手控制的四驱车(可视为质点)质量m=1.0kg,额定功率为P=8W。
选手的四驱车到达水平平台上A点时速度很小(可视为0),此时启动四驱车的发动机并直接使发动机的功率达到额定功率,一段时间后关闭发动机。
当四驱车由平台边缘B点飞出后,恰能沿竖直光滑圆弧轨道CDE上C点的切线方向飞入圆形轨道,B、C两点的竖直高度为hBc=0.8m,∠COD=53°,并从轨道边缘E点竖直向上飞出,离开E以后上升的最大高度为h=0.65m。
已知AB间的距离L=7m,四驱车在AB段运动时的阻力恒为1N。
重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。
sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)四驱车运动到B点时的速度大小;
(2)发动机在水平平台上工作的时间;
(3)四驱车在D点对圆弧轨道压力的大小。
参考答案
1.B
【解析】
【详解】
由题意可知,磁道上A、B两点在同轴传动,它们的角速度
相同,B正确;
根据
,
,
,A、B两点绕同一圆心做圆周运动的半径不同,故它们的向心加速度不同,向心力大小不相等,线速度大小不相等,ACD均错;
【点睛】
(1)A、B同轴传动,角速度
相等;
(2)根据向心加速度公式和牛顿第二定律,可以判断A、B两点向心加速度的相对大小和向心力的相对大小.
2.C
【详解】
根据运动的合成可知,跳伞员的着地速度大小为
故选C。
3.D
【详解】
A.汽车转弯时速度太大,容易侧翻,所以要限制速度,避免离心现象,A错误;
B.转速很大的砂轮半径如果太大,外侧会甩出去,所以半径做得不能太大,避免离心现象,B错误;
C.在修建铁路时,转弯处内轨低于外轨,也是为了避免火车离心向外甩出去,C错误;
D.工作的洗衣机脱水桶转速很大,是为了把水甩出去,是利用了离心现象,D正确。
故选D。
考点:
离心运动
【点睛】
解决本题的关键是:
一要明确在什么情况下需要利用离心现象,在什么情况下需要避免离心现象。
二要明确发生离心运动的条件。
二要明确所采取的措施与所叙述的结果是否符合,是否有因果关系。
4.A
【详解】
AB.图中A与B两点通过同一根皮带传动,线速度大小相等,即
,A、C两点绕同一转轴转动,有
,由于
,因而有
,得到
故A正确,B错误;
CD.由于
因而有,
,又由于
,所以
CD错误。
故选A。
【点睛】
本题关键抓住公式
,两两比较,得出结论,要注意不能三个一起比较,初学者往往容易将三个一起比较,从而出现错误。
5.C
【详解】
A.万有引力定律的数学表达式F=G
,公式中G为引力常量,其大小是通过实验测定的,而不是人为规定的,A错误;
B.当r趋近于零时,两个物体不能看成质点,不能用万有引力定律计算两物体的引力,万有引力趋近于无穷大是错误的,B错误;
CD.m1、m2受到的万有引力总是大小相等,是一对作用力与反作用力,C正确,D错误;
故选C。
6.C
【解析】
太阳位于木星运行轨道的焦点位置,选项A错误;根据开普勒行星运动第二定律可知,木星和火星绕太阳运行速度的大小不是始终相等,离太阳较近点速度较大,较远点的速度较小,选项B错误;根据开普勒行星运动第三定律可知,木星与火星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方,选项C正确;根据开普勒行星运动第二定律可知,相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积相等,但是不等于木星与太阳连线扫过面积,选项D错误;故选C.
7.D
【详解】
如果地球上有一棵苹果树长到了接近月球那么高,苹果脱离苹果树后的速度为
此速度比第三宇宙速度1.67×104m/s还要大,苹果所受的万有引力肯定不够其做圆周运动所需的向心力,所以苹果将飞向茫茫宇宙,故选D。
8.B
【详解】
AD.物体的速度的方向是沿着运动轨迹的切线的方向,选项AD错误;
BC.曲线运动的物体受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧,选项C错误,B正确。
故选B。
9.B
【详解】
两恒星之间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力,则有:
又
,
联立以上各式可得
故当两恒星总质量变为
,两星间距变为
时,圆周运动的周期
变为
,B正确,ACD错误。
故选B。
10.BD
【详解】
抛体运动是曲线运动,曲线运动的速度方向沿着曲线的切线方向;抛体运动只受重力,故合力竖直向下;
AB、A点速度方向应该是沿切线向上,合力方向竖直向下;故A错误,B正确;
CD、B点的速度方向应该是沿切线向下,合力方向竖直向下;故C错误,D正确.
故选BD.
【点睛】
本题考查了抛体运动,解题的关键是曲线运动的速度方向沿切线方向,加速度一直是重力加速度,方向竖直向下.
11.BD
【详解】
A.下滑到底端B的过程中,由能量守恒分析得:
人与滑车减小的重力势能转化为摩擦产生的内能与人和滑车的动能,故A错误;
B.研究人与滑车下滑的过程,由牛顿第二定律得
mgsinθ-f=ma
a=0.4g
得
f=0.1mg
下滑到B的过程中,由动能定理得
联立得
故B正确;
CD.下滑阶段减小的机械能等于摩擦产生的内能,由
得整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mgh,人和滑车克服摩擦力做功也为0.2mgh,故C错误,D正确;
故选BD。
12.BC
【详解】
小球从D到A运动过程中,只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律求出A点速度,从A点抛出后做平抛运动,根据平抛运动规律求出水平位移,细管可以提供支持力,所以到达A点的临界速度等于零,由机械能守恒定律求小球能从细管A端水平抛出的最小高度.
小球从D到A运动过程中,只有重力做功,其机械能守恒,以地面为参考平面,根据机械能守恒定律得
,解得
,小球从A点抛出后做平抛运动,运动时间
,则小球落到地面时相对于A点的水平位移
,故A错误B正确;细管可以提供支持力,所以到达A点抛出时的速度应大于零即可,即
,解得:
H>2R,所以小球能从细管A端水平抛出的最小高度
,故C错误D正确.
【点睛】
本题中细管可以提供支持力,所以一定要注意A的临界速度等于零,区别于绳的情况
13.同时不变平抛运动的时间与初速度大小无关,且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动1.01.8或
【详解】
(1)①[1]他观察到的现象是小球A、B同时落地;
②[2]让A、B球恢复初始状态,用较大的力敲击弹性金属片。
A球在空中运动的时间将不变;
③[3]上述现象说明平抛运动的时间与初速度大小无关,且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
(2)[4]在竖直方向上,根据
h2−h1=gT2
得
则物体平抛运动的初速度为
[5]B点的竖直分速度为
根据平行四边形定则知,B点的速度为
14.02mm0.785m/s0.308J0.314J在实验误差允许的范围内,重物动能的增加量等于重力势能的减少量,机械能守恒C
【详解】
(1)[1]用公式
来验证机械能守恒定律时,对纸带上起点的要求是重锤是从初速度为零开始。
[2]重物开始下落后,在第一个打点周期内重物下落的高度,应是所选的纸带最初两点间的距离接近,根据
(2)[3]利用匀变速直线运动的推论
[4]重物的动能
[5]从开始下落至C点,重物的重力势能减少量
[6]在实验误差的范围内,动能的增加量等于重力势能的减小量,机械能守恒。
(3)[7]根据
即
所以,以
为纵轴,以h为横,图线应该是过原点的直线。
故选C。
15.
(1)
;
(2)v;(3)
【详解】
(1)由
2πR=vt
得
(2)第一宇宙速度
v1=v
(3)根据
得该星球表面的重力加速度大小
质量为m的物体在该星球表面重力为
16.
(1)3m/s;
(2)0.15≤μ<0.3
【详解】
(1)小物块与弹簧分离过程中,机械能守恒
EP=
mvM2
vM=3m/s
(2)依据题意有
①μ的最大值对应的是物块撞墙瞬间的速度趋近于零,根据功能关系有
EP>μmgL
带入数据解得
μ<0.3
②对于μ的最小值求解,物体第一次碰撞后反弹,恰好不能过C点,根据功能关系有
Ep≤2μmgL
解得
μ≥0.15
综上可知满足题目条件的动摩擦因数μ值
0.15≤μ<0.3
17.
(1)3m/s;
(2)2.0s;(3)43.0N
【详解】
(1)从B到C的平抛过程中
由
vB=vCx=vCytan37°
得四驱车到B点时的速度
vB=4×0.75m/s=3m/s
(2)从A到B的运动过程中有牵引力和阻力做功,根据动能定理有
代入数据解得
t=2.0s
(3)从C点运动到最高过程中,只有重力做功,所以机械能守恒,有
解得圆轨道的半径
R=1m
设四驱车在D点速度为vD,从C到D过程中机械能守恒,有
在D点
联立解得
Fm=43.0N
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