北京海淀人大附中高一下段考份物理带答案.docx
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北京海淀人大附中高一下段考份物理带答案
2020北京海淀人大附中高一(下)段考(4月份)
物理
一、选择题(本题包括13小题,每小题3分,共39分.每小题只有一个选项符合题意.)
1.(3分)下列物理量中属于矢量的是( )
A.周期B.向心加速度C.功D.动能
2.(3分)利用如图所示的装置首先精确测量引力常量的科学家是( )
A.第谷B.牛顿C.开普勒D.卡文迪许
3.(3分)下列所述的实例中(均不计空气阻力),机械能守恒的是( )
A.小石块被水平抛出后在空中运动的过程
B.木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程
C.人乘电梯加速上升的过程
D.子弹射穿木块的过程
4.(3分)如图所示,一物块与水平方向成θ角的拉力F作用下,沿水平面向右运动一段距离x,在此过程中,拉力F对物块所做的功为( )
A.FxB.FxsinθC.FxcosθD.Fxtanθ
5.(3分)质量10g、以0.80km/s飞行的子弹与质量60kg、以10m/s奔跑的运动员相比( )
A.运动员的动能较大B.子弹的动能较大
C.二者的动能一样大D.无法比较它们的动能
6.(3分)如图所示,以10m/s的水平初速v0抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角θ为30°的斜面上,取g=10m/s2,可知物体完成这段飞行的时间是( )
A.
sB.
sC.
sD.2s
7.(3分)1970年4月24日,我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功,开创了我国航天事业的新纪元.为了纪念中国航天事业的成就,发扬中国航天精神.2016年3月8日,国务院批复同意自2016年起,将每年4月24日设立为“中国航天日”.已知“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道,其近地点M和远地点N的高度分别为439km和2384km.则( )
A.卫星在M点的势能大于在N点的势能
B.卫星在M点的势能小于在N点的势能
C.卫星在M点的角速度大于在N点的角速度
D.卫星在M点的加速度小于在N点的加速度
8.(3分)在降落伞沿竖直方向匀速下降的过程中,遇到水平方向吹来的风,则降落伞( )
A.下落的时间变短B.下落的时间变长
C.落地时的速度变小D.落地时的速度变大
9.(3分)如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动,物体相对桶壁静止.则( )
A.物体受到4个力的作用
B.物体所受向心力是物体所受的重力提供的
C.物体所受向心力是物体所受的弹力提供的
D.物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的
10.(3分)小球P和Q用不可伸长的轻绳挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短.将两球拉起,使两球均被水平拉直,如图所示.将两球由静止释放,在各自轨道的最低点( )
A.P球的速度一定大于Q球的速度
B.P球的动能一定大于Q球的动能
C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D.P球的向心加速度一定大于Q球的向心加速度
11.(3分)如图所示,倾角为30°、长度为10m的光滑斜面,一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑,g取10m/s2,则( )
A.整个过程中重力做功120J
B.整个过程中合外力做功120J
C.整个过程中重力做功的平均功率是30W
D.物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是30W
12.(3分)物体m用线通过光滑的水平板间小孔与砝码M相连,并且正在做匀速圆周运动,如图所示,如果减少M的重量,则物体m的轨道半径r,角速度ω,线速度v的大小变化情况是( )
A.r不变.v变小B.r增大,ω减小
C.r减小,v不变D.r减小,ω不变
13.(3分)如图所示,一名滑雪爱好者从离地h=40m高的山坡上A点由静止沿两段坡度不同的直雪道AD、DC滑下,滑到坡底C时的速度大小v=20m/s,已知滑雪爱好者的质量m=60kg,滑雪板与雪道间的动摩擦因数μ=0.25,BC间的距离L=100m,重力加速度g=10m/s2,忽略在D点损失的机械能,则下滑过程中滑雪爱好者做的功为( )
A.3000JB.4000JC.5000JD.6000J
二、实验题(本题共2小题,每空3分,共18分.把答案填在答题卡相应的位置)
14.(12分)在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球多次从 位置自由滚下,在一张印有小方格的纸记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置,如右图中a、b、c、d所示。
B.按图安装好器材,注意调节斜槽末端切线 ,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C.取下白纸以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。
(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。
(2)上述实验步骤的合理顺序是 。
(3)已知图中小方格的边长L=1.25cm,则小球平抛的初速度为v0= (用L、g表示),其值是 (取g=9.80m/s2),小球在b点的速率 (保留三位有效数字)。
15.(6分)利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验.
(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的 .
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化置与势能变化量
C.速度变化置与高度变化量
(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是 .
A.交流电源
B.刻度尺
C.天平(含砝码)
(3)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是 .
A.利用公式v=gt计算重物速度
B.利用公式v=
计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D.没有采用多次实验取平均值的方法.
三、解答题(本题共5小题,共43分.把答案填在答题卡相应的位置)
16.(7分)如图所示,用F=8.0N的水平拉力,使质量m=2.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动.求:
(1)物体加速度a的大小;
(2)在t=3.0s内水平拉力F所做的功.
17.(8分)2016年4月6日,我国首颗微重力科学实验卫星“实验十号”发射升空.已知卫星的质量为m,它绕地球做匀速圆周运动时距地球表面的高度为h.已知引力常数为G,地球质量为M,地球半径为R.求:
(1)卫星所受的万有引力F;
(2)卫星做匀速圆周运动的周期T.
18.(8分)绳系着装有水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m=0.5kg,绳长L=60cm,求:
(g=10m/s2)
(1)在最高点水不流出的最小速率?
(2)水在最高点速率v=3m/s时,水对桶底的压力?
19.(8分)质量为m的汽车在平直公路上行驶,阻力f保持不变,当速度达到v0时,发动机的实际功率正好等于额定功率P0,此后,汽车在额定功率下继续加速行驶,公路足够长。
(1)求汽车能达到的最大速度vm。
(2)在图中,定性画出汽车的速度由v0加速到vm的过程中,速度v随时间t变化关系的图线。
(3)若汽车的速度从v0增大到v1,所用时间为t,求这段时间内汽车的位移x。
20.(12分)如图所示,同一竖直平面内的光滑轨道,是由一斜直轨道和一段由细圆管弯成的圆形轨道连接而成,斜直轨道的底端与圆形轨道相切.圆形轨道半径为R(细圆管内径远小于R),A是圆形轨道的最低点,B是圆形轨道的最高点,O是圆形轨道的圆心.现有一质量为m的小球从斜直轨道上某处由静止开始下滑,进入细圆管内做圆周运动.忽略机械能损失,重力加速度用g表示.试求:
(1)若小球从距地面高2R处下滑,小球到达A点的速度大小;
(2)若小球到达B点时速度大小为
,小球下落的高度应是圆形轨道半径的多少倍;
(3)若小球通过圆形轨道最高点B时,对管壁的压力大小为0.5mg,小球下落的高度应是圆形轨道半径R的多少倍.
2020北京海淀人大附中高一(下)段考(4月份)物理
参考答案
一、选择题(本题包括13小题,每小题3分,共39分.每小题只有一个选项符合题意.)
1.【分析】既有大小又有方向,相加是遵循平行四边形定则的物理量是矢量,如力、速度、加速度、位移、动量等都是矢量;
只有大小,没有方向的物理量是标量,如路程、时间、质量等都是标量
【解答】解:
向心加速度是既有大小又有方向,相加时遵循平行四边形定则的,所以向心加速度是矢量,
而周期、功以及动能均没有方向;所以它们都是标量。
故选:
B。
【点评】本题考查矢量和标量的性质,要注意明确矢量具有方向,同时注意功虽然有正负,但功是标量.
2.【分析】最先利用扭秤实验较精确测出万有引力常量G的科学家是卡文迪许.
【解答】解:
牛顿发现万有引力定律后,由英国科学家卡文迪许最先利用扭秤实验较精确测出万有引力常量G.故D正确,ABC错误。
故选:
D。
【点评】对于物理学上两个扭秤实验要记牢:
一个扭秤实验测出万有引力常量G,另一个扭秤实验测出了静电力常量.
3.【分析】物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹簧的弹力做功,逐个分析物体的受力的情况,判断做功情况,即可判断物体是否是机械能守恒.
【解答】解:
A、小石块被水平抛出后只受到重力的作用,所以机械能守恒,故A正确;
B、木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程中,滑动摩擦力对物体做功,则其机械能不守恒,故B错误。
C、人乘电梯加速上升的过程中,动能和重力势能均增大;故机械能增大,机械能不守恒,故C错误;
D、子弹射穿木块的过程要克服阻力做功,机械能不守恒,故D错误。
故选:
A。
【点评】本题是对机械能守恒条件的直接考查,掌握住机械能守恒的条件,知道各种运动的特点即可,题目比较简单.
4.【分析】根据功的定义,力与力方向上的位移的乘积,直接计算即可。
【解答】解:
物体的位移是在水平方向上的,
把拉力F分解为水平的Fcosθ,和竖直的Fsinθ,
由于竖直的分力不做功,所以拉力F对物块所做的功即为水平分力对物体做的功,
所以w=Fcosθ•x=Fxcosθ
故选:
C。
【点评】恒力做功,根据功的公式直接计算即可,比较简单。
5.【分析】根据动能的定义式EK=
mV2,可以求得人和子弹的各自的动能的大小.
【解答】解:
子弹的动能为EK1=
mV2=
×0.01×8002J=3200J;
运动员的动能为EK2=
mV2=
×60×102J=3000J,所以子弹的动能较大。
故选:
B。
【点评】本题是对动能公式的直接应用,题目比较简单.
6.【分析】物体垂直地撞在倾角θ为30°的斜面上,知物体的速度方向与斜面垂直,将该速度进行分解,根据水平方向上的速度求出竖直方向上的分速度,根据竖直方向上做自由落体运动求出物体飞行的时间。
【解答】解:
物体撞在斜面上的速度与斜面垂直,将该速度分解,如图。
则tan60°=
,
解得:
t=
.故ABD错误,C正确
故选:
C。
【点评】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,根据竖直方向上的分速度求出运动的时间。
7.【分析】地球引力做功改变卫星的势能,做正功势能减小,做负功势能增加.据此判断势能的大小.在远地点速度慢,加速度小,近地点速度快,加速度大.
【解答】解:
AB、由M到N地球引力做负功,势能增加。
故A错误;B正确;
C、近地点角速度大,远地点角速度小。
故C正确;
D、加速度
,可知近地点加速度大,远地点加速度小。
故D错误;
故选:
BC。
【点评】考查卫星运动规律,明确近地点与远地点的速度,加速度,势能的大小关系.
8.【分析】降落伞参与了竖直方向的分运动和水平方向分运动,水平方向的分运动对竖直分运动无影响。
【解答】解:
AB、降落伞参与了竖直方向的分运动和水平方向分运动,水平方向的分运动对竖直分运动无影响,故风速变大时,下落的时间不变,故AB错误;
CD、根据v=
,若风速越大,水平风速vx越大,则降落伞落地时速度越大,故C错误,D正确;
故选:
D。
【点评】本题关键在于水平分运动与竖直分运动互不影响,落地时间由竖直分运动决定,并掌握矢量的合成法则。
9.【分析】物体随圆筒一起做圆周运动,靠弹力提供向心力,竖直方向上重力和静摩擦力平衡.
【解答】解:
物体受重力、静摩擦力和筒壁的弹力三个力作用,靠弹力提供向心力,重力和静摩擦力平衡。
故C正确,A、B、D错误
故选:
C。
【点评】本题中要使静摩擦力与重力平衡,角速度要大于某一个临界值,即重力不能大于最大静摩擦力!
10.【分析】从静止释放至最低点,由机械能守恒列式,得到最低点的速度表达式;在最低点由牛顿第二定律可得绳子的拉力和向心加速度表达式,再比较它们的大小.
【解答】解:
A、对任意一球,设绳子长度为L.小球从静止释放至最低点,由机械能守恒得:
mgL=
mv2,解得:
v=
,v∝
,则知,通过最低点时,P球的速度一定小于Q球的速度。
故A错误。
B、由于P球的质量大于Q球的质量,而P球的速度小于Q球的速度,所以P球的动能不一定大于Q球的动能。
故B错误。
C、在最低点,由拉力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
F﹣mg=m
,解得,F=3mg,与L无关,与m成正比,所以P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力,故C正确。
D、在最低点小球的向心加速度a向=
=2g,与L无关,所以P球的向心加速度一定等于Q球的向心加速度,故D错误。
故选:
C。
【点评】比较一个物理量时,往往根据物理规律得到它们的表达式,再比较它们的大小.对于本题的结论要在理解的基础上记住,经常用到.
11.【分析】通过牛顿第二定律求的下滑加速度,利用运动学公式求的下滑速度和时间,再有重力做功只与初末位置有关即可求得
【解答】解:
重力做功为WG=mgh=mgL30°=60J,故A错误;
B、整个过程中只有重力做功,故合外力做功为W=WG=60J,故B错误;
C、下滑过程中加速度为a=gsin30°=5m/s2,所需时间t=
,重力平均功率为
,故C正确;
D、下滑到斜面底端时的速度为v=at=10m/s,故P=mgvcos60°=60W,故D错误;
故选:
C。
【点评】解决本题的关键掌握平均功率和瞬时功率的求法,要注意瞬时功率的表达式是P=Fvcosθ
12.【分析】小球在砝码的重力作用下,在光滑水平面上做匀速圆周运动.显然砝码的重力提供向心力,当砝码的重量变化,此时向心力与砝码的重力不等,从而做离心运动,导致半径变化.向心力再次与砝码的重力相等时,又做匀速圆周运动.因此由半径的变化可得出角速度、线速度的变化.
【解答】解:
小球在砝码的重力作用下,在光滑水平面上做匀速圆周运动。
砝码的重力提供向心力,当砝码的重量减小,此时向心力大于砝码的重力,从而做离心运动,导致半径变大。
当再次出现砝码的重力与向心力相等时,小球又做匀速圆周运动。
ACD、因M的质量减小,则导致提供的向心力小于需要的向心力,因此小球出现离心运动,那么半径增大,故ACD不正确;
B、由于半径变大,而向心力大小变小,则角速度减小,故B正确。
故选:
B。
【点评】本题体现出圆周运动与离心运动区别,同时掌握影响向心力大小的因素.
13.【分析】分析下滑过程的做功情况,由动能定理可求得下滑过程中滑雪爱好者做的功。
【解答】解:
下滑过程中摩擦力做的总功为μ•mgL,
滑雪爱好者下滑的过程由动能定理得:
W﹣μ•mgL+mgh=
代入数据解得:
W=3000J,故A正确BCD错误。
故选:
A。
【点评】本题考查了动能定理的应用,只要明确各个力的做功情况即可求解,难度不大,基础题目。
二、实验题(本题共2小题,每空3分,共18分.把答案填在答题卡相应的位置)
14.【分析】
(1)为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的,这就要求小球平抛的初速度相同,而且方向一定要水平,因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平;
(2)实验步骤一步要本着先安装器材,后进行实验的思路进行;
(3)根据竖直方向运动特点△h=gt2,求出物体运动时间,然后利用水平方向物体做匀速运动,可以求出其水平速度大小,根据运动的合成可以求出小球在b点的速率。
【解答】解:
(1)平抛运动的初速度一定要水平,因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平,为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的,这就要求小球平抛的初速度相同,因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放。
故答案为:
同一,水平。
(2)实验操作中要先安装仪器,然后进行实验操作,故实验顺序为:
B,A,C。
故答案为:
BAC。
(3)由图可知a、b、c、d之间的时间间隔是相同的,因此根据匀变速直线运动的规律有:
△h=gT2,由题可知△h=L,带入解得:
;
x=2L=v0T解得:
,代入数据解得:
v0=0.700m/s
竖直方向自由落体运动,根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有:
故答案为:
;0.700;0.875。
【点评】本题不但考查了平抛运动的规律,还灵活运用了匀速运动和匀变速运动的规律,是一道考查基础知识的好题目。
15.【分析】
(1)验证机械能守恒定律即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等.
(2)根据实验的原理确定需要测量的物理量,从而确定所需的测量器材;
(3)通过能量守恒的角度分析重力势能的减小量大于动能增加量的原因.
【解答】解:
(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,故选:
A.
(2)打点计时器使用交流电源,实验中需要测量点迹间的距离,从而得出瞬时速度和下降的高度,所以需要刻度尺.实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,质量可以约去,不需要测量质量,则不需要天平.
故选:
AB.
(3)由于纸带在下落过程中,重锤和空气之间存在阻力,纸带和打点计时器之间存在摩擦力,所以减小的重力势能一部分转化为动能,还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功,故重力势能的减少量大于动能的增加量,故C选项正确;
故答案为:
(1)A;
(2)AB;(3)﹣C
【点评】解决本题的关键掌握实验的原理,会通过原理确定器材,以及掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度的大小,关键是匀变速直线运动推论的运用.
三、解答题(本题共5小题,共43分.把答案填在答题卡相应的位置)
16.【分析】根据牛顿第二定律求出物体的加速度大小,结合位移时间公式求出物体在3s内的位移,根据W=Fx求得拉力做功
【解答】解:
(1)根据牛顿第二定律可知F=ma,解得a=
(2)3s内通过的位移x=
拉力做功W=Fx=8×18J=144J
答:
(1)物体加速度a的大小为4m/s2;
(2)在t=3.0s内水平拉力F所做的功为144J
【点评】本题考查牛顿第二定律和运动学公式的基本运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
17.【分析】
(1)根据万有引力定律求卫星所受的万有引力
(2)根据万有引力提供向心力求卫星匀速圆周运动的周期T
【解答】解:
(1)根据万有引力定律,有:
(2)根据万有引力提供向心力有:
解得:
答:
(1)卫星所受的万有引力F为
;
(2)卫星做匀速圆周运动的周期T为
【点评】本题关键抓住万有引力提供向心力,万有引力等于重力这两种情况的应用,列式求解出.
18.【分析】
(1)在最高点,当水对桶底的压力为零时,此时速度最小,根据牛顿第二定律求出在最高点水不流出的最小速率.
(2)在最高点,水靠重力和桶底对水的压力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出桶底对水的压力.
【解答】解:
(1)当桶底对水压力为零时,速度最小.
mg=m
解得v=
.
(2)在最高点,根据牛顿第二定律得,F+mg=m
解得F=
.
根据牛顿第三定律,知水对桶底的压力为2.5N.
答:
(1)在最高点水不流出的最小速率为
.
(2)水对桶底的压力为2.5N.
【点评】解决本题的关键知道水做圆周运动向心力的来源,根据牛顿第二定律进行求解.
19.【分析】
(1)当牵引力等于阻力时,速度达到最大,根据P0=fvm求得;
(2)应用功率公式P=Fv与牛顿第二定律判断汽车加速度如何变化,然后作出v﹣t图象;
(3)应用动能定理可以求出汽车的位移。
【解答】解:
(1)当牵引力等于阻力时,速度达到最大,则P=fvm,解得
(2)由功率公式:
P=Fv可知,汽车的牵引力:
F=
,
由牛顿第二定律得:
F﹣f=ma
解得:
a=
,
汽车做加速运动,速度v不断增大,汽车达到额定功率P0后,其加速度a逐渐减小,
汽车做加速度逐渐减小的加速运动,v﹣t图象如图所示:
(3)对汽车,由动能定理得:
P0t﹣fx=
mvm2﹣
mv02
解得:
x=
答:
(1)求汽车能达到的最大速度vm为
;
(2)在图中,定性画出汽车的速度由v0加速到vm的过程中,速度v随时间t变化关系的图线如图所示;
(3)若汽车的速度从v0增大到v1,所用时间为t,这段时间内汽车的位移x为
。
【点评】汽车功率达到额定功率后做加速度减小的加速运动,然后做匀速直线运动,分析清楚汽车的运动过程,应用功率公式P=Fv、牛顿第二定律与动能定理即可解题。
20.【分析】
(1)根据动能定理求出小球到达A点的速度.
(2)对开始到达B过程运用动能定理,求出小球下落的高度是圆形轨道半径的倍数.
(3)根据牛顿第二定律求出最高点的速度,结合动能定理求出下落的高度.
【解答】解:
(1)根据动能定理得:
mg•2R=
﹣0,
解得:
.
(2)对开始到B点运用动能定理得:
,
解得:
h=
.
(3)若对管壁的压力向下,根据牛顿第二定律得:
,
N=0.5mg,
解得:
,
根据动能定理得:
,
解得:
.
若对管壁的压力向上,根据牛顿第二定律得:
,
解得:
,
根据动能定理得:
,
解得:
h2=
.
答:
(1)小球到达A点的速度为
;
(2)小球下落的高度应是圆形轨道半径的
倍;
(3)小球下落的高度应是圆形轨道半径R的
倍或
倍.
【点评】本题考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用,知道最高点向心力的来源是解决本题的关键,注意第三问中,小球可能对外壁有压力,也可能对内壁有压力.
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