中小学资料内蒙古北重三中学年高一物理下学期期中试题.docx
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中小学资料内蒙古北重三中学年高一物理下学期期中试题
内蒙古北重三中2017-2018学年高一物理下学期期中试题
满分:
120分考试时长:
100分钟
第一部分
一、选择题(每小题4分,共60分。
第1-9小题只有一个正确选项;第10-15小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分。
)
1.关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A.匀速圆周运动的物体所受的向心力一定指向圆心,非匀速圆周运动的物体所受的向心力可能不指向圆心
B.做曲线运动的物体,速度也可以保持不变
C.只要物体做圆周运动,它所受的合外力一定指向圆心
D.做匀变速曲线运动的物体,相等时间内速度的变化量一定相同
2.有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b处于地面附近近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图,则有( )
A.a的向心加速度等于重力加速度gB.线速度关系va>vb>vc>vd
C.d的运动周期有可能是20小时D.c在4个小时内转过的圆心角是
3.一物体沿竖直方向运动,以竖直向上为正方向,其运动的v-t图象如图所示.下列说法正确的是( )
A.0~t1时间内物体处于失重状态
B.t1~t2时间内物体机械能守恒
C.t2~t3时间内物体向下运动
D.0~t2时间内物体机械能一直增大
4.将一小球竖直向上抛出,小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略.a为小球运动轨迹上的一点,小球上升和下降经过a点时的动能分别为Ek1和Ek2.从抛出开始到小球第一次经过a点时重力所做的功为W1,从抛出开始到小球第二次经过a点时重力所做的功为W2.下列选项正确的是( )
A.Ek1=Ek2,W1=W2B.Ek1>Ek2,W1=W2
C.Ek1<Ek2,W1<W2D.Ek1>Ek2,W1<W2
5.甲、乙两名溜冰运动员,面对面拉着弹簧测力计做圆周运动,如图所示,已知两人的质量m甲>m乙,下列判断正确的是( )
A.甲、乙的线速度大小相等B.甲、乙的角速度大小相等
C.甲、乙的轨迹半径相等D.甲受到的向心力比较大
6.关于万有引力及其应用,下列叙述正确的是( )
A.地球同步卫星运行时,地球引力做负功
B.随地球自转的物体,其向心力指向地心
C.在轨运行的同步卫星中的物体,处于完全失重状态,所受重力为零
D.卫星在地面附近绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度,称为第一宇宙速度
7.一物体从某一高度自由落下,落在直立于地面的轻弹簧上,如图所示.在A点物体开始与弹簧接触,到B点时物体速度为零,然后被弹回.不计空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.物体从A下降到B的过程中,动能不断变小
B.物体从B上升到A的过程中,动能不断变大
C.物体从A下降到B和从B上升到A的过程中,加速度都是先增大后减小
D.物体在AB之间某点时,系统的重力势能与弹性势能之和最小
8.下列关于功、功率的说法,正确的是( )
A.只要力作用在物体上,则该力一定对物体做功
B.由P=
知,只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
C.摩擦力一定对物体做负功
D.由P=Fv知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比
9.如图所示,小物体A沿高为h、倾角为θ的光滑斜面由静止从顶端滑到底端,而相同的物体B从同等高度处作自由落体运动,则( )
A.两物体到达地面时的速率不同
B.从开始至落地,重力对它们做功相同
C.两物体落地时重力的瞬时功率相同
D.从开始运动至落地过程中,重力做功的平均功率相同
10.一条船在静水中的速度为4m/s,它要渡过一条40m宽的大河,河水的流速为3m/s,则下列说法中正确的是( )
A.船不可能垂直于河岸航行B.船渡河的速度一定为5m/s
C.船到达对岸的最短时间为10sD.船到达对岸的最短距离为40m
11.有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A.如图a,汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
B.如图b所示是两个圆锥摆,增大θ,但保持圆锥的高度不变,则圆锥摆的角速度不变
C.如图c,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动,则在A、B两位置小球的角速度相等
D.如图c,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动,则在A、B两位置所受筒壁的支持力大小相等
12.在平直的公路上,汽车由静止开始做匀加速运动,当速度达到一定值后立即关闭发动机,汽车继续滑行直到停止.这辆汽车v-t图象如图所示,设在汽车行驶的整个过程中,汽车的牵引力和汽车所受的阻力都是恒定的,汽车牵引力大小为F,阻力大小为f在汽车行驶的整个过程中,牵引力做功为W1,克服阻力做功为W2,则( )
A.F:
f=5:
1B.F:
f=6:
1C.W1:
W2=1:
1D.W1:
W2=1:
5
13.如图,长度为l的小车静止在光滑的水平面上,可视为质点的小物块放在小车的最左端.将一水平恒力F作用在小物块上,物块和小车之间的摩擦力大小为f.当小车运动的位移为s时,物块刚好滑到小车的最右端,下列判断正确的有( )
A.此时物块的动能为(F-f)(s+l)
B.这一过程中,物块对小车所做的功为f(s+l)
C.这一过程中,物块和小车系统产生的内能为fl
D.这一过程中,物块和小车系统增加的机械能为Fs
14.如图所示,AC和BC是两个固定的斜面,斜面的顶端A、B在同一竖直线上.甲、乙两个小物块分别从斜面AC和BC顶端由静止开始下滑,质量分别为m1、m2(m1<m2),与斜面间的动摩擦因数均为μ.若甲、乙滑至底端C时的动能分别为Ek1、Ek2,速度大小分别为v1、v2.甲、乙在下滑至底端C的过程中克服摩
擦力做的功分别为W1、W2,所需时间分别为t1、t2.则( )
A.Ek1>Ek2B.v1>v2
B.C.W1<W2D.t1<t2
15.如图所示,一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定于O点,将小球拉至A处,弹簧恰好无形变,由静止释放小球,它运动到O点正下方B点的竖直高度
差为h,速度为v,则( )
A.小球在B点动能小于mgh
B.由A到B小球重力势能减少mv2
C.由A到B小球克服弹力做功为mgh
D.小球到达位置B时弹簧的弹性势能为mgh-
第二部分
二、实验探究题(共2小题,共16分)
16.在做“研究平抛物体的运动”的实验时,通过描点法画出小球平抛运动轨迹,并求出平抛运动初速度.实验装置如图甲所示.
(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上,实验前要检查斜槽末端是否水平,请简述你的检查方法:
______.
(2)关于这个实验,以下说法正确的是______
A.小球释放的初始位置越高越好
B.每次小球要从同一高度由静止释放
C.实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直
D.小球的平抛运动要靠近但不接触木板
(3)某同学在描绘平抛运动轨迹时,得到的部分轨迹曲线如图乙所示.在曲线上取A、B、C三个点,测量得到A、B、C三点间竖直距离h1=10.20cm,h2=20.20cm,A、B、C三点间水平距离x1=x2=12.40cm,取g=10m/s2,则小球平抛运动的初速度大小为______ m/s.(保留三位有效数字)
17.某中学实验小组采用如图1所示的装置探究功与速度的关系,小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行.打点计时器工作频率为50Hz.
(1)实验中木板略微倾斜,这样做______.
A.是为了使释放小车后,小车能匀加速下滑
B.是为了增大小车下滑的加速度
C.可使得橡皮筋做的功等于合外力对小车做的功
D.可使得橡皮筋松弛后小车做匀加速运动
(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…,并起来挂在小车的前端进行多次实验,每次都要把小车拉到同一位置再释放小车.把第1次只挂1条橡皮筋对小车做的功记为W,第2次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W,…;橡皮筋对小车做功后而获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出.根据第4次实验的纸带(如图2所示)求得小车获得的速度为______m/s(结果保留三位有效数字).
(3)若根据多次测量数据画出的W-v图象如图3所示,根据图线形状可知,对W与v的关系作出猜想肯定不正确的是______.
A.W∝
B.W∝ C.W∝v2 D.W∝v3.
三、计算题(共4小题,共44分。
18题8分,19题8分,20题12分,21题16分,请写出必要公示和重要演算步骤,有数值计算的题,答案中写明数值和单位。
)
18.汽车的质量为4×103kg,额定功率为30kw,运动中阻力大小恒为车重的0.1倍.汽车在水平路面上从静止开始以8×103N的牵引力出发,g取10m/s2.
求:
(1)经过多长时间汽车达到额定功率?
(2)汽车达到额定功率后保持功率不变,运动中最大速度多大?
(3)汽车加速度为0.6m/s2时速度多大?
19.如图所示,竖直平面内的轨道由直轨道AB和圆弧轨道BC组成,小球从斜面上A点由静止开始滑下,滑到斜面底端后又滑上一个半径为R=0.4m的圆轨道,
(1)若接触面均光滑.小球刚好能滑到圆轨道的最高点C,求斜面高h.
(2)若已知小球质量m=0.1kg,斜面高h=2m,小球运动到C点时对轨道压力为mg,求全过程中摩擦阻力做的功.
20.跳台滑雪是勇敢者的运动.如图,运动员踏着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆,这项运动非常惊险.设一位运动员由山坡顶的A点沿水平方向飞出的速度为v0=20m/s,落点在山坡上的B点,山坡倾角为θ取37°,山坡可以看成一个斜面.(g取10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)运动员在空中飞行的时间t;
(2)A、B间的距离s.
21.如图所示,摩托车做腾跃特技表演,沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台,接着以v=3m/s水平速度离开平台,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0m,人和车的总质量为180kg,特技表演的全过程中,阻力忽略不计.(计算中取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:
(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离S;
(2)从平台飞出到A点时速度及圆弧对应圆心角θ;
(3)人和车运动到达圆弧轨道A点时对轨道的压力大小;
(4)人和车运动到圆弧轨道最低点O速度v′=
m/s此时对轨道的压力大小.
【答案】
1.D2.D3.D4.B5.B6.D7.D
8.D9.B10.CD11.BD12.BC13.AC14.BC
15.AD
16.将小球放在槽的末端,看小球能否静止;BCD;1.24
17.C;2.00;AB
18.解:
(1)根据牛顿第二定律得:
a=
根据P=Fv得达到额定功率时的速度为:
v=
,
得:
t=
(2)汽车所受阻力为:
f=kmg=4000N;
当F=f时,a=0,速度最大;故最大速度为:
,
(3)根据牛顿第二定律得:
解得:
F′=4000×0.6N+4000N=6400N,
则速度为:
答:
(1)经过3.75s的时间汽车达到额定功率;
(2)汽车达到额定功率后保持功率不变,运动中最大速度为7.5m/s;
(3)汽车加速度为0.6m/s2时速度为4.7m/s.
19.解:
(1)小球刚好到达C点,重力提供向心力,由牛顿第二定律得:
mg=m
,
从A到C过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mg(h-2R)=mv2,
解得:
h=2.5R=2.5×0.4=1m;
(2)在C点,由牛顿第二定律得:
mg+mg=m
,
从A到C 过程,由动能定理得:
mg(h-2R)+Wf=mvC2-0,
解得:
Wf=-0.8J;
答:
(1)若接触面均光滑.小球刚好能滑到圆轨道的最高点C,斜面高h为1m.
(2)全过程中摩擦阻力做的功为-0.8J.
20.解:
(1)运动员由A到B做平抛运动,水平方向的位移为:
x=v0t
竖直方向的位移为:
y=gt2
又 =tan 37°
可得:
t=
=
s=3 s.
(2)由题意可知:
sin 37°==
,
得:
s=
将t=3 s代入得:
s=75 m.
答:
(1)运动员在空中飞行的时间t是3s;
(2)A、B间的距离s是75m.
21.解:
(1)车做的是平抛运动,很据平抛运动的规律可得
竖直方向上H=gt22,
水平方向上s=vt2,
可得:
s=v
=1.2m.
(2)摩托车落至A点时,其竖直方向的分速度vy=gt2=4m/s
到达A点时速度:
v
=5m/s,
设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为α,则
tanα=
=,
即α=53°
所以θ=2α=106°
(3)对摩托车受力分析可知,摩托车受到的指向圆心方向的合力作为圆周运动的向心力,由牛顿第二定律得:
NA-mgcosα=m
,
解得:
NA=5580N,
由牛顿第三定律可知,人和车在最低点O时对轨道的压力为5580 N.
(4)在最低点,受力分析可得:
N-mg=m
,
解得:
N=7740N;
由牛顿第三定律可知,人和车在最低点O时对轨道的压力为7740N.
答:
(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离s为1.2m.
(2)从平台飞出到达A点时速度及圆弧对应圆心角θ为106°.
(3)人和车运动到达圆弧轨道A点时对轨道的压力为5580 N.
(4)人和车运动到圆弧轨道最低点O速度v′=
m/s此时对轨道的压力为7740N.
【解析】
1.解:
A、匀速圆周运动的物体所受的向心力一定指向圆心,而非匀速圆周运动的物体所受的合力不指向圆心,但向心力一定指向圆心.所以A错误.
B、做曲线运动的物体,加速度可以不变,但速度一定变化,所以B错误.
C、当做匀速圆周运动的物体合外力,一定指向圆心,而物体做圆周运动,例如竖直面的圆周运动在最高点和最低点时,它所受的合外力才指向圆心,所以C错误.
D、做匀变速曲线运动的物体,加速度不变,根据△v=a△t可知,相等时间内速度的变化量相同,所以D正确.
故选:
D.
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上,合外力方向不一定变化,向心力,顾名思义,它的方向一定是指向圆心的,既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,所以曲线运动一定是变速运动.
本题主要是考查学生对物体做曲线运动的条件、圆周运动特点的理解,涉及的知识点较多,是一道比较好的题目,注意理解向心力的含义,及区别匀速圆周运动与非匀速圆周运动.
2.解:
A、地球同步卫星的角速度与地球自转角速度相同,即知a与c的角速度相同,根据a=ω2r知,a的向心加速度比c的小.
由G
=ma,得a=
,可知,卫星的轨道半径越大,向心加速度越小,则c的向心加速度小于b的向心加速度,所以a的向心加速度比b的小,而b的向心加速度约为g,故知a的向心加速度小于重力加速度g.故A错误;
B、G
=m
,得v=
,可知,卫星的轨道半径越大,线加速度越小,则有vb>vc>vd.
由v=ωr有,va<vc.故B错误.
C、由开普勒第三定律
=k知,卫星的轨道半径越大,周期越大,所以d的运动周期大于c的周期24h.故C错误;
D、c是地球同步卫星,周期是24h,则c在4h内转过的圆心角是
•2π=.故D正确;
故选:
D
地球同步卫星的周期、角速度必须与地球自转周期、角速度相同,根据a=ω2r比较a与c的向心加速度大小,再比较a的向心加速度与g的大小.根据万有引力提供向心力,列出等式得出线速度与半径的关系.根据开普勒第三定律判断d与c的周期关系.
对于卫星问题,要建立物理模型,根据万有引力提供向心力,分析各量之间的关系,并且要知道地球同步卫星的条件和特点.
3.解:
A、以竖直向上为正方向,在v-t图象中,斜率代表加速度,可知0~t1时间内物体向上做加速运动,加速度的方向向上,处于超重状态.故A错误;
B、由图可知,t1~t2时间内物体向上做匀速直线运动,动能不变,重力势能增大,所以机械能增大.故B错误;
C、由图可知,t2~t3时间内物体向上做减速运动.故C错误;
D、0~t1时间内物体向上做加速运动,动能增大,重力势能也增大;t1~t2时间内物体向上做匀速直线运动,动能不变,重力势能增大,所以0~t2时间内物体机械能一直增大.故D正确.
故选:
D
v-t图象中,与时间轴平行的直线表示做匀速直线运动,倾斜的直线表示匀变速直线运动,斜率表示加速度,倾斜角越大表示加速度越大.
本题考查了v-t图象的直接应用,要明确斜率的含义,能根据图象读取有用信息,属于基础题,较为简单.
4.解:
从抛出开始到第一次经过a点和抛出开始第二次经过a点,上升的高度相等,可知重力做功相等,即W1=W2.
对两次经过a点的过程运用动能定理得,-Wf=Ek2-Ek1,可知Ek1>Ek2,故B正确,A、C、D错误.
故选:
B.
根据上升或下降的高度比较重力做功的大小,对两次经过a点的过程运用动能定理,比较两次经过a点的动能大小.
解决本题的关键知道重力做功与路径无关,与首末位置的高度差有关,以及掌握动能定理,知道两次经过a点的过程中重力不做功,阻力做负功.
5.解:
B、甲、乙两名溜冰运动员做匀速圆周运动,是共轴转动,角速度相同,故B正确;
C、弹簧测力计对甲、乙两名运动员的拉力提供向心力,则向心力相等,根据牛顿第二定律得:
m甲R甲ω2=m乙R乙ω2
解得:
已知m甲>m乙,所以乙做圆周运动的半径较大,故CD错误;
A、甲、乙两名溜冰运动员角速度相同,根据公式v=ωr,由于转动半径不同,故线速度不相等,故A错误;
故选:
B
分析甲、乙两名运动员,弹簧秤对各自的拉力提供向心力,根据牛顿第二定律和向心力公式求解.
解本题关键要把圆周运动的知识和牛顿第二定律结合求解,知道共轴转动时,角速度相等,难度适中.
6.解:
A、地球同步卫星运行时,地球引力与速度方向垂直,不做功,故A错误;
B、随地球自转的物体,其向心力垂直指向地轴,不是指向地心,故B错误;
C、同步卫星绕地球匀速圆周运动,万有引力完全提供向心力,卫星中物体处于完全失重状态,所受重力完全提供圆周运动向心力,不是不再受重力作用,故C错误;
D、第一宇宙速度时围绕地球做匀速圆周运动的最大速度,此时半径最小,是卫星在地面附近绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度,故D正确.
故选:
D
地球同步卫星运行时,做匀速圆周运动,万有引力不做功,随地球自转的物体,其向心力垂直指向地轴,绕地球表面做圆周运动的卫星的速度是地球的第一宇宙速度.
本题考查了对万有引力定律的理解、考查了第一宇宙速度的概念,明确完全失重与不受重力是两回事,是一道基础题,熟练掌握基础知识即可正确解题.
7.解:
A、在A下降到B的过程中,开始阶段,重力大于弹簧的弹力,合力向下,加速度方向向下,物体做加速运动,弹力在增大,合力减小,则加速度减小.当重力等于弹力时,加速度为零,速度达到最大.后来物体在运动的过程中,弹力大于重力,根据牛顿第二定律知,加速度方向向上,加速度方向与速度方向相反,物体做减速运动,运动的过程中弹力增大,加速度增大,到达最低点,速度为零.可知加速度先减小后增大,速度先增大后减小,则动能先增大后减小.故A错误.
BC、物体从B上升到A的过程是A到B过程的逆过程,返回的过程速度先增大后减小,动能先增大后减小.加速度先减小后增大,故BC错误.
D、物体在在AB之间运动时,只有重力和弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒.当重力等于弹力时,物体的速度最大,动能最大,此时弹簧处于压缩状态,位置在AB之间某点,根据系统的机械能守恒可知,在该点,系统的重力势能与弹性势能之和最小.故D正确.
故选:
D
根据物体所受的合力方向判断加速度的方向,根据速度方向与加速度方向的关系,判断其速度的变化.分析弹簧的弹力变化情况,由牛顿第二定律分析加速度的变化.系统中只有重力和弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒.由此分析即可.
解决本题的关键知道加速度方向与合力方向相同,当加速度方向与速度方向相同,物体做加速运动,当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动.分析时要抓住弹力的可变性,运用牛顿第二定律分析物体的运动情况.
8.解:
A、只有同时满足功的两个条件,力才做功,即:
物体受力,同时在力的方向上发生了位移,故A错误;
B、公式P=
只能计算平均功率,不能计算瞬时功率,故B错误;
C、恒力做功的表达式W=FScosα,滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反,但与运动方向可以相同,也可以相反,物体受滑动摩擦力也有可能位移为零,故可能做负功,也可能做正功,也可以不做功;静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反,但与运动方向可以相同,也可以相反,还可以与运动方向垂直,故静摩擦力可以做正功,也可以做负功,也可以不做功,故C错误;
D、据P=Fv可知,当功率恒定时,牵引力与速度成反比,故D正确.
故选:
D.
做功的两个必要因素:
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离.二者缺一不可;
公式P=
只能计算平均功率,P=Fv既可以计算平均功率,也可以计算瞬时功率;
功等于力与力的方向上的位移的乘积,这里的位移是相对于参考系的位移;静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反,滑动摩擦力的方向与物体的相对滑动的方向相反;
由公式P=Fv用控制变量法讨论.
解答此题的关键是:
①理解做功的两个必要因素:
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离.二者缺一不可;②理解平均功率和瞬时功率的概念,会用控制变量法讨论;③同时要明确恒力做功的求法.
9.解:
A、两个小球在运动的过程中都是只有重力做功,机械能守恒,A的初速度为零,Bd的初速度为零,所以根据机械能守恒可以知两物体落地时速率相等,故A错误;
B、重力做功只与初末位置有关,物体的起点和终点一样,所以重力做的功相同;故B正确;
C、重力的瞬时功率:
P=mgvcosθ,θ是速度方向与重力的方向之间的夹角,由于二者的速率相等而速度方向与竖直方向之间的夹角本题,所以它们的瞬时功率的大小是不相等的,故C错误;
D、平均功率等于做功的大小与所用的时间的比值,物体重力做的功相同,但是时间不同tA>tB,所以A的平均功率小于B的平均功率,.故D错误;
故选:
B
两个物体在运动的过程中机械能守恒,可以判断它们的落地时的速度的大小,再由平均功率和瞬时功率的公式可以得出结论.
在分析功率的时候,一定要注意公式的选择,P=
只能计算平均功率的大小,而P=Fv可以计算平均功率也可以是瞬时功率,取决于速度是平均速度还是瞬时速度.
10.解:
A、D、要使小船过河的位移最短,合速度的方向垂直于河岸方向,因为小船将沿合速度方向运动.根据平行四边形定则,水流速平行于河岸,合速度垂直于河岸,所以静水速(即船头的方向)应指向上游.此时最短位移为40m,故A错误,D正确,
B、船在静水中的速度为4m/s,水流速度为3m/s,所以船可垂直到达对岸,故B错误.
C、当静水速的方向垂直于河岸时,渡河的时间最短,根据分运动
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