2018-2019学年广西省桂林市中山中学高一下学期期中考试物理试卷 12页

‎2018-2019学年广西省桂林市中山中学高一下学期期中考试物理试卷 题号 一 二 三 四 总分 得分 一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）‎ 1. 关于曲线运动，下说法中正确的是　　‎ A. 曲线运动一定是变速运动 B. 曲线运动的加速度可以为零 C. 在恒力作用下，物体不可以做曲线运动 D. 物体做曲线运动，动能一定会发生变化 ‎【答案】A ‎【解析】【分析】 曲线运动的条件，合外力与速度不一条直线上，速度方向时刻变化，故曲线运动时变速运动在恒力作用下，物体可以做曲线运动。 明确物体做曲线运动的条件，从而可以明确物体做曲线运动的基本性质，特别注意掌握平抛和圆周运动两个曲线运动的特例。 【解答】 A.曲线运动的速度方向为轨迹上该点的切线方向，时刻变化，故曲线运动是变速运动，故A正确； B.做曲线运动的物体，一定受到力的作用，故一定有加速度，故B错误；  C.曲线运动的条件，合外力与速度不一条直线上，与合外力是否变化无关；如平抛运动的合外力不变，加速度不变，物体做匀变速曲线运动。故C错误； D.匀速圆周运动的速率始终不变，故动能不变，故D错误。 故选：A。 ‎ 2. 关于功的概念，下列说法中正确的是　　‎ A. 因为功有正负，所以功是矢量 B. 力对物体不做功，说明物体一定无位移 C. 滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功 D. 若作用力对物体做正功，则反作用力一定做负功 ‎【答案】C ‎【解析】解：A、功有正负，但功是标量，A错误； B、当力的方向和位移的方向垂直时，力不做功，但有位移，故B错误； C、摩擦力方向可以与位移方向相同，也可以相反，故可能做正功，也可能做负功，故C正确； D、一对相互作用力做功，可以出现都做正功，都做负功，一正一负或一个做功，一个不做功等各种情况，故D错误。 故选：C ‎。 功有正负，但功是标量，计算公式为，受力与力的方向上位移的乘积 本题主要考查了功的表达式，即力与在力的方向上通过的位移的乘积； ‎ 1. 如图所示，汽车通过拱形桥时的运动可看做圆周运动质量为m的汽车以速率v通过拱形桥最高点时，若桥面的圆弧半径为R，则此时汽车对桥面的压力大小为　　‎ A. mg B. 2mg C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】解：根据牛顿第二定律，汽车对桥的压力等于桥对汽车的支持力 对汽车受力分析，受重力和支持力，由于汽车做圆周运动，故合力提供向心力，有 解得 故选C． 对汽车受力分析，受重力和支持力，由于汽车做圆周运动，故合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可． 本题关键对汽车受力分析后根据牛顿第二定律列式求解． ‎ 2. 如图所示，一人用细绳通过定滑轮以恒定的速度竖直向下拉小车使之在水平面内运动，当小车被拉到如图位置时，细绳与水平成角，则此时小车运动的速度大小为 ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】解：将小车速度沿着绳子方向与垂直绳子方向进行分解，如图： 人拉绳的速度与小车沿绳子方向的分速度是相等的，根据三角函数关系： 则有： 选项A正确，BCD错误 故选：A 将小车速度沿着绳子方向与垂直绳子方向进行分解，根据三角函数关系及抓住沿着绳子方向速度大小相等，可知人拉绳的速度与小车的速度大小关系． 考查学会对物体进行运动的分解，涉及到平行四边形定则与三角函数知识，同时本题的突破口是沿着绳子的方向速度大小相等． ‎ 1. 一个水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示则小球水平方向通过的距离与竖直方向下落的距离之比为　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】【分析】 本题就是对平抛运动规律的直接考查，要把握隐含的条件：速度方向与竖直方向的夹角，掌握住平抛运动的规律就能轻松解决。 物体做平抛运动，我们可以把平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，两个方向上运动的时间相同，根据小球落在斜面上时速度方向，由分速度公式求时间，再由分位移公式求解水平方向通过的距离与竖直方向下落的距离之比。 【解答】 小球落斜面上时速度方向与斜面垂直，则有，小球水平方向通过的距离与竖直方向下落的距离之比为x：：，故C正确，ABD错误。 故选C。 ‎ 2. 如图所示。小物块A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动。下列关于A的受力情况说法正确的是　　‎ A. 受重力、支持力 B. 受重力、支持力和指向圆心的摩擦力 C. 受重力、支持力、与运动方向的摩擦力和向心力 D. 受重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力 ‎ ‎【答案】B ‎【解析】解：物块A随圆盘一起做匀速圆周运动，受重力、支持力和指向圆心的静摩擦力，重力和支持力平衡，靠静摩擦力提供向心力，故B正确，ACD错误。 故选：B。 向心力是根据效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力来充当，不是真实存在的力，不能说物体受到向心力。 本题学生很容易错误的认为物体受到向心力作用，要明确向心力的特点，同时受力分析时注意分析力先后顺序，即受力分析步骤。 ‎ 1. 关于地球同步卫星的说法正确的是　　 地球同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动 地球同步卫星的角速度一定，但高度和线速度可选择，高度增加，线速度增大 地球同步卫星的线速度小于 周期是24小时的卫星一定是同步卫星．‎ A B. C. D. . ‎ ‎【答案】D ‎【解析】解：、它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的，因此同步卫星相对地面静止不动，故正确。 、根据万有引力提供向心力，列出等式：，其中R为地球半径，h为同步卫星离地面的高度。由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以T为一定值，根据上面等式得出：同步卫星离地面的高度h也为一定值。由于轨道半径一定，则线速度的大小也一定，但小于第一宇宙速度，故正确，错误。 、周期是24小时的卫星，不一定在赤道的正上方，不一定是同步卫星，故错误； 故选：D。 了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同． 物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心． 通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量． 地球质量一定、自转速度一定，同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度大小． ‎ 2. 如图所示，地球赤道上的山丘e、近地卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动设e、p、q的线速度分别为、、，角速度分别为、、，向心加速度分别为、、，周期分别为、、，则(    ) ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】【分析】 题中涉及三个物体：地球赤道上的山丘e、近地卫星p、同步通信卫星q；山丘e与同步通信卫星q转动周期相同，近地卫星p与同步通信卫星q，都是万有引力提供向心力；分两种类型进行比较分析即可。 掌握万有引力提供向心力是求解的关键。 【解答】 A. 山丘e与同步通信卫星q转动周期相等，根据可知，由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径，故山丘e的轨道速度小于同步通信卫星q的速度，即；由可知近地卫星p和同步卫星q的速度大小为，所以有，故A错误； 由可知，因为，所以 ，故BD错误； ‎ C.山丘e与同步通信卫星q转动周期相等，根据可知，由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径，故山丘e的轨道加速度小于同步通信卫星q的加速度，即；根据加速度公式，由于近地卫星的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径，故近地卫星的加速度大于同步通信卫星的加速度，即，故，故C正确。 故选C。 ‎ 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）‎ 1. 关于向心加速度和向心力，下列说法中正确的是　　‎ A. 做匀速圆周运动的物体所受的向心力大小不变，是一个恒力 B. 做圆周运动的物体，其向心加速度一定指向圆心 C. 地球自转时，地面上各点的向心加速度都指向地心 D. 向心力只改变物体速度的方向，不改变物体速度的大小 ‎【答案】BD ‎【解析】解：A、做匀速圆周运动的物体的加速度指向圆心，非匀速圆周运动加速度不是指向圆心，故A错误； B、向心力与速度垂直，做圆周运动的物体，其向心加速度一定指向圆心，故B正确； C、地球自转时，地面上各点的向心加速度都指向各自的圆轨道的圆心，只有赤道上的物体的向心力指向地心，故C错误； D、向心力与速度垂直，不做功，故不改变圆周运动物体的速度大小，只改变运动的方向，故D正确； 故选：BD． 做匀速圆周运动的物体要受到指向圆心的向心力的作用，从而产生指向圆心的向心加速度，向心加速度只改变物体的速度的方向不改变速度的大小而非匀速圆周运动，合外力指向圆心的分量提供向心力地球自转时，地面上各点的向心加速度都指向各自的圆轨道的圆心． 匀速圆周运动要注意，其中的匀速只是指速度的大小不变，合力作为向心力始终指向圆心，合力的方向也是时刻在变化的． ‎ 2. 下列关于太阳系中行星绕太阳运动的说法中，正确的是 A. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B. 太阳位于行星轨道的焦点处 C. 行星绕太阳运动的速率不变 D. 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 ‎【答案】BD ‎【解析】【分析】‎ 由开普勒对行星运动描述的三个定律可以解答各个选项。  熟练掌握开普勒三定律的内容，并能知道有定律所反映的运动情况，会判定速度大小，周期大小。‎ ‎【解答】‎ A.行星绕太阳运动做椭圆轨道运动，并不是所有行星都在一个椭圆上，故A错误； B.由开普勒第一定律可知：行星绕太阳运动做椭圆轨道运动，太阳在椭圆的一个焦点上，故B正确；‎ 由开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，故在近日点速度大，远日点速度小，故C错误。 D.由开普勒第三定律可知：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，即，故D正确。  故选BD。 ‎ ‎ ‎ 1. 在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ则   ‎ A. 该卫星的发射速度必定大于第二宇宙速度 B. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于第一宇宙速度 C. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度 D. 卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ ‎ ‎【答案】CD ‎【解析】【分析】‎ 了解同步卫星的特点和第一宇宙速度、第二宇宙速度的含义，当万有引力刚好提供卫星所需向心力时，卫星正好可以做匀速圆周运动：若是供大于需则卫星做逐渐靠近圆心的运动；若是供小于需则卫星做逐渐远离圆心的运动。‎ 知道第一宇宙速度的特点，卫星变轨也就是近心运动或离心运动，根据提供的万有引力和所需的向心力关系确定。‎ ‎【解答】‎ A.是卫星脱离地球束缚的发射速度，而同步卫星仍然绕地球运动，故A错误； B.即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度。而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据v的表达式可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故B错误； C.从椭圆轨道Ⅰ到同步轨道Ⅱ，卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力。所以在轨道Ⅱ上Q点的速度大于轨道上Ⅰ经过Q点的速度，故C正确； D.卫星在轨道Ⅰ上经过Q点时受到的万有引力等于在轨道Ⅱ上经过Q点时受到的万有引力，根据牛顿第二定律，卫星在轨道Ⅰ上经过Q点加速度等于在轨道Ⅱ上经过Q点的加速度，故D正确。‎ 故选CD。‎ ‎ ‎ 1. 如图所示，有一皮带传动装置，A，B，C三点到各自转轴的距离分别为、、，已知，若在传动过程中，皮带不打滑，则　　 ‎ A. A点与C点的线速度大小相等 B. A点与C点的角速度大小相等 C. B点与C点的角速度大小之比为 D. B点与C点的向心加速度大小之比为 ‎【答案】AD ‎【解析】【分析】 两轮子靠传送带传动，轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点，具有相同的角速度根据求出向心加速度的比值。 解决本题的关键知道靠传送带传动轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点，具有相同的角速度以及掌握向心加速度的公式。 【解答】 、C两点是轮子边缘上的点，靠传送带传动，两点的线速度相等，而半径不等，所以角速度不等故A错误，B正确； C.A、B两点共轴转动，具有相同的角速度两点线速度相等，根据，，得：A与C的角速度之比为1：2，所以B点与C点的角速度大小之比为1：2，故C错误； D.因为，B点与C点的角速度大小之比为1：2，根据得：B点与C点的向心加速度大小之比为1：4，故D正确。 故选AD。 ‎ 三、实验题探究题（本大题共2小题，共18.0分）‎ 2. 图甲所示是研究平抛物体运动的实验装置图，乙是实验后在白纸上作的图．  ‎ 安装斜槽轨道时要注意________________________________ ‎ 实验过程需要多次释放小球使它沿斜槽轨道滚下才能描出小球作平抛运动的轨迹，每次释放小球时应使小球____________   ____  ，目的是____________________。‎ 为平抛运动起点，计算小球作平抛运动的初速度的公式是 ________，根据乙图给出的数据，计算出小球平抛的初速度 ________‎ ‎【答案】斜槽末端水平；从同一位置静止滚下；保证每次具有相同的初速度； ；。‎ ‎【解析】【分析】 本题不但考查了研究平抛运动的实验，还考查了平抛运动规律的应用，是一道考查基础知识的好题目。 在实验中要画出平抛运动轨迹，必须确保小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道末端一定要水平； 要画出轨迹必须让小球在同一位置多次释放，才能在坐标纸上找到一些点然后将这些点平滑连接起来，就能描绘出平抛运动轨迹； 点为平抛的起点，水平方向匀速，竖直方向自由落体，据此可正确求解。 【解答】 该实验成功的关键是，确保小球做平抛运动，因此只有斜槽的末端保持水平，小球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动。 只有每次小球平抛的初速度相同，其轨迹才能相同，才能在坐标纸上找到一些点，每次在同一位置由静止释放小球，是为了使小球有相同的水平初速度． 故答案为：从同一位置静止滚下；保证每次具有相同的初速度 。 由于O点是抛出点，取，，有： 联立解得：，。 故答案为： 斜槽末端水平；从同一位置静止滚下；保证每次具有相同的初速度； ；。 ‎ 1. 一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行星数圈后着陆于该行星，宇宙飞船备有下列器材： A.精确秒表一只         B.弹簧秤一个 C.质量为m的物体一个   D.天平一台 已知宇航员在绕行星过程中与着陆后各作了一次测量，依据所测量的数据，可求得该行星的质量M和半径已知引力常量为； 两次测量所选用的器材分别是上列器材中的______填写宇母序号； 两次测量的方法及对应的物理量分别是______； 用测得的数据求得该星球的质量______，该星球的半径______．‎ ‎【答案】ABC   用计时表测量周期T，用天平测量质量，用弹簧秤测量重力    ‎ ‎【解析】解：重力等于万有引力： 万有引力等于向心力： 由以上两式解得：----                ----- 由牛顿第二定律               ------ 因而需要用计时表测量周期T，用天平测量质量，用弹簧秤测量重力； 故选ABC． 由第一问讨论可知，需要用计时表测量周期T，用天平测量质量，用弹簧秤测量重力； 故答案为：飞船绕行星表面运行的周期T，质量为m的物体在行星上所受的重力． 由三式可解得                         故答案为：，B  C   周期T，物体重力  ， 要测量行星的半径和质量，根据重力等于万有引力和万有引力等于向心力，列式求解会发现需要测量出行星表面的重力加速度和行星表面卫星的公转周期，从而需要选择相应器材 本本题关键先要弄清实验原理；万有引力等于重力，及万有引力等于向心力，再根据实验原理选择器材，计算结果． ‎ 四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）‎ 1. ‎(8分)一条河宽100m，水流速度为，一条小船在静水中的速度为．‎ 若要小船过河的时间最短，则船头应该指向哪里？过河的最短时间是多少 若要小船过河的位移最短，则船头应指向什么方向？用船头与上游河岸的夹角来表示，小船需用多长时间到达对岸？‎ ‎【答案】解：当合速度的方向与静水速的方向垂直时，渡河时间最短为(1分)：；(2分)船头始终朝正对岸；‎ 若要小船过河的位移最短，船要垂直河岸过河即合速度垂直河岸，合速度与分速度如图： ‎ ‎=0.6 (1分) (1分) ‎ ‎=4 (1分) 过河时间用合位移除以合速度： (2分) ‎ 船头与上游河岸的夹角为；‎ ‎【解析】因为水流速度小于静水速度，当静水速的方向与河岸垂直，渡河时间最短。速度的合成满足平行四边形定则。‎ 解决本题的关键知道当静水速与河岸垂直时，渡河时间最短，当合速度垂直河岸时，位移最短。‎ ‎ ‎ 1. ‎(7分)一只质量为2kg的小球，从距水平地面20m高处以的初速度水平抛出。不计空气阻力，取重力加速度求： 小球在空中飞行的时间； 小球抛出的水平距离； 小球落地的速度大小。 ‎ ‎【答案】解：小球竖直方向做自由落体运动，则有： (1分) 得 (1分) 小球抛出的水平距离： (2分) 落地竖直分速度大小： (1分) 速度大小为 (2分) 答： 小球在空中飞行的时间是2s； 小球抛出的水平距离是20m； 小球落地的速度大小是。‎ ‎【解析】小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据平抛运动的高度求出时间。 由水平方向匀速直线运动的规律求解小球飞行的水平距离。 ‎ 由时间求落地时竖直分速度，再由速度的合成求出小球落地时的速度大小。 解答本题关键掌握平抛运动的分解方法和相应的规律：竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动。运用运动学规律解答。 ‎ 1. ‎(7分)如图所示，有一长为L的细线，细线的一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球。现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动。已知水平地面上的C点位于O点正下方，且到O点的距离为。不计空气阻力。 ‎ 求小球通过最高点A时的速度的大小；‎ 若小球通过最低点B时，细线对小球的拉力恰好为小球重力的6倍，且小球经过B点的瞬间细线断裂，求小球的落地点到C点的距离。‎ ‎【答案】解：小球恰好能做完整的圆周运动，则小球通过A点时细线的拉力为零，根据向心力公式有：(1分) 解得：；(1分) 小球在B点时根据牛顿第二定律有：，(1分)‎ 其中，所以(1分) 小球运动到B点时细线断裂，小球做平抛运动，有竖直方向：：(1分) 水平方向：(2分) ‎ ‎【解析】小球在竖直面内的圆周运动一般会和机械能守恒或动能定理结合考查，要注意临界值的应用及正确列出机械能的表达式． 物体恰好做通过最高点，即重力充当向心力，由向心力公式可求得最高点的速度； 由向心力公式可求得小球的速度；细线断裂后，小球做平抛运动，由平抛运动的规律可得出小球落地点到C的距离． ‎ 2. ‎(12分)如图所示，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常量为G。 ‎ 求两星球做圆周运动的周期；‎ 在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为。求与两者平方之比。‎ ‎【答案】  ‎ 解：和B绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则A和B的向心力大小相等，且A和B和O始终共线， 说明A和B有相同的角速度和周期，因此有：(1分) (1分) 联立解得：   或     对A根据牛顿第二定律和万有引力定律得： (2分) 化简得：    (2分) 将地月看成双星，由得： (1分) 将月球看作绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律 和万有引力定律得：(2分) 化简得： (1分) 所以两种周期的平方比值为：   (2分)  ‎ ‎【解析】这是一个双星的问题，A和B绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，A和B有相同的角速度和周期，结合牛顿第二定律和万有引力定律解决问题。 对于双星问题，我们要抓住它的特点，即两星球的万有引力提供各自的向心力和两星球具有共同的周期。 ‎