江苏省徐州三十七中2015-2016学年下学期高一(下)期中物理试卷(解析版)

2015-2016学年江苏省徐州三十七中高一（下）期中物理试卷一、单项选择题（每题4分，共计40分）1．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示．F1和F2是椭圆的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于（）A．F1点 B．F2点 C．O点 D．均不正确2．图示为一个玩具陀螺．a、b和c是陀螺上的三个点．当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是（）A．a、b和c三点的线速度大小相等B．a、b和c三点的角速度相等C．a、b的角速度比c的大D．c的线速度比a、b的大3．如图所示，一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起做匀速圆周运动．则关于木块A的受力，下列说法正确的是（）A．木块A受重力、支持力和向心力B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向指向圆心C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向与木块运动方向相反D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向与木块运动方向相同4．秋千的吊绳有些磨损．在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千（）A．在下摆过程中 B．在上摆过程中 C．摆到最高点时 D．摆到最低点时5．三颗人造卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动．如图所示，已知m A=m B＜m C，则对于三颗卫星，正确的是（）A．运行线速度关系为v A＜v B=v CB．运行周期关系为T A=T B＜T CC．向心力大小关系为F A=F B＞F CD．运行半径与周期关系为==6．关于地球的第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A．它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度B．它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度C．它是能使卫星进入近地轨道的最大发射速度D．它是同步卫星绕地球运行的速度7．在不计地球自转的情况下，一个物体在地球表面所受的重力为G，在距离地面高度为地球半径的位置，物体所受地球的引力大小为（）A．B．C．D．8．质量为m的物体，在水平拉力F的作用下第一次沿粗糙的水平面由静止开始匀加速移动距离为L，F做的功为W1、拉力F的平均功率为P1；第二次用同样大小的水平拉力F沿光滑的水平面由静止开始匀加速移动的距离也为L，拉力F做的功为W2、拉力F的平均功率为P2．则（）A．W1=W2B．W1＜W2C．P1＞P2D．P1=P29．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，用大小为F、方向与水平面成θ角且斜向下的恒力作用在该木块上，经过时间t，力F的瞬时功率为（）A．t B．t C．t D．t10．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3．轨道1、2相切于Q点．轨道2、3相切于P点（如图），则当卫星分别在1，2，3，轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度二、简答题（每题4分，共计12分）11．在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是（）A．秒表 B．坐标纸C．重锤线D．弹簧秤12．在做“研究平抛物体的运动”实验中，下列说法正确的是（）A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道末端可以不水平D．为使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些13．在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.6cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0=______（用L、g表示），其值是______（g=10m/s2）．三、计算题（每题16分，共计48分）14．宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上，从h高度处水平抛出一物体，经时间t落到星球表面上，已知该星球的半径为R，引力常量为G，不计该星球的自转，求：（1）该星球表面的重力加速度g（2）该星球的质量M（3）该星球的第一宇宙速度υ1．15．如图所示，一辆小汽车质量为m=800kg，在半径为R=50m的圆弧拱形桥上行驶（g取10m/s2）．（1）若汽车到达桥顶时的速度为v1=5m/s，汽车对桥顶的压力为多大？（2）汽车以多大的速度v2到达桥顶时，恰好离开桥面做平抛运动？（3）汽车从离开桥顶到落回地面的过程中重力做的功W为多少？（汽车可视为质点）16．如图所示，水平转盘上放有质量为m=1kg的物块，当物块到转轴的距离为r=1m时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为零）．物体和转盘间最大静摩擦力是其正压力的µ=0.5倍．求：（1）当绳子刚开始有张力时，转盘的角速度ω1；（2）当转盘角速度ω2=2rad/s时，细绳的拉力T1；（3）当转盘角速度ω3=3rad/s时，细绳的拉力T2．2015-2016学年江苏省徐州三十七中高一（下）期中物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题（每题4分，共计40分）1．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示．F1和F2是椭圆的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于（）A．F1点 B．F2点 C．O点 D．均不正确【考点】开普勒定律．【分析】开普勒第二定律的内容，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上．如果时间间隔相等，即t2﹣t1=t4﹣t3，那么面积A=面积B由此可知行星在远日点B的速率最小，在近日点A的速率最大【解答】解：根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．如果时间间隔相等，即t2﹣t1=t4﹣t3，那么面积A=面积B由此可知，弧长t1t2＞弧长t3t4则v A＞V B即行星在在近日点A的速率最大，远日点B的速率最小，故A正确，BCD错误．故选：A【点评】考查了开普勒第二定律，再结合时间相等，面积相等，对应弧长求出平均速度2．图示为一个玩具陀螺．a、b和c是陀螺上的三个点．当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是（）A．a、b和c三点的线速度大小相等B．a、b和c三点的角速度相等C．a、b的角速度比c的大D．c的线速度比a、b的大【考点】线速度、角速度和周期、转速．【分析】陀螺上三个点满足共轴的，角速度是相同的．所以当角速度一定时，线速度与半径成正比；因此根据题目条件可知三点的线速度与半径成正比关系．【解答】解：∵a、b、c三点共轴转动，∴ωa=ωb=ωc；A、因为三点共轴转动，所以角速度相等；由于三点半径不等，根据公式v=ωr，所以三点的线速度大小不等；故A不正确；B、因为三点共轴转动，所以角速度相等；故B正确；C、因为三点共轴转动，所以角速度相等；故C不正确；D、因为三点共轴转动，所以角速度相等；由于三点半径不等，a、b两点半径比c点大，所以a、b两点的线速度比c点大；故D错误；故选：B．【点评】在共轴转动条件下，只要知道半径关系，就可确定线速度关系．3．如图所示，一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起做匀速圆周运动．则关于木块A的受力，下列说法正确的是（）A．木块A受重力、支持力和向心力B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向指向圆心C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向与木块运动方向相反D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向与木块运动方向相同【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】物体做圆周运动，一定要有外力来充当向心力，对物体受力分析可以得出静摩擦力的方向．【解答】解：对木块A受力分析可知，木块A受到重力、支持力和静摩擦力的作用．重力竖直向下，支持力竖直向上，这两个力为平衡力，由于物体有沿半径向外滑动的趋势，静摩擦力方向指向圆心，由静摩擦力提供物体做圆周运动的向心力，故B正确．故选：B【点评】物体做圆周运动时都需要向心力，向心力是由其他的力来充当的，向心力不是一个单独力．4．秋千的吊绳有些磨损．在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千（）A．在下摆过程中 B．在上摆过程中 C．摆到最高点时 D．摆到最低点时【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】单摆在摆动的过程中，靠径向的合力提供向心力，通过牛顿第二定律分析哪个位置拉力最大．【解答】解：因为单摆在摆动过程中，靠径向的合力提供向心力，设单摆偏离竖直位置的夹角为θ，则有：T﹣mgcosθ=m，因为最低点时，速度最大，θ最小，则绳子的拉力最大，所以摆动最低点时绳最容易断裂．故D正确，A、B、C错误．故选：D．【点评】解决本题的关键知道单摆做圆周运动向心力的来源，运用牛顿第二定律进行分析．5．三颗人造卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动．如图所示，已知m A=m B＜m C，则对于三颗卫星，正确的是（）A．运行线速度关系为v A＜v B=v CB．运行周期关系为T A=T B＜T CC．向心力大小关系为F A=F B＞F CD．运行半径与周期关系为==【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．【分析】根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、加速度、周期表达式，根据万有引力定律，可以分析答题．【解答】解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，由图示可知：r A＜r B=r C，由题意知：M A=M B＜M C；由牛顿第二定律得：…①，A、由①得，所以v A＞v B=v C，故A错误；B、由①得，所以T A＜T B=T C．故B错误；C、F=G，已知r A＜r B=r C，M A=M B＜M C，可知F A＞F B，F B＜F C，故C错误；D、由①得运行半径与周期关系为==，故D正确．故选：D【点评】本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、周期的表达式，再进行讨论．6．关于地球的第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A．它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度B．它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度C．它是能使卫星进入近地轨道的最大发射速度D．它是同步卫星绕地球运行的速度【考点】第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度．【分析】第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初发射速度，从而即可求解．【解答】解：ABC、人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度为：v=，轨道半径越大，速度越小，故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度，卫星进入近地轨道的最小发射速度，也是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度，故AC错误，B正确；D、第一宇宙速度是地球近地卫星的运行速度v1=，同步卫星的轨道半径比较大，根据v=，则同步卫星的速度比较小，故D错误；故选：B．【点评】注意第一宇宙速度有三种说法：①它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度；②它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度；③它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度．7．在不计地球自转的情况下，一个物体在地球表面所受的重力为G，在距离地面高度为地球半径的位置，物体所受地球的引力大小为（）A．B．C．D．【考点】万有引力定律及其应用．【分析】根据万有引力定律公式，结合物体间距离的变化，求出引力大小的变化．【解答】解：物体在地球表面时，有：F=，在距离地面高度为地球半径的位置时，，选项C正确．故选：C【点评】解决本题的关键掌握万有引力定律的公式，知道引力的大小与质量的乘积成正比，与两物体距离的二次方成反比．8．质量为m的物体，在水平拉力F的作用下第一次沿粗糙的水平面由静止开始匀加速移动距离为L，F做的功为W1、拉力F的平均功率为P1；第二次用同样大小的水平拉力F沿光滑的水平面由静止开始匀加速移动的距离也为L，拉力F做的功为W2、拉力F的平均功率为P2．则（）A．W1=W2B．W1＜W2C．P1＞P2D．P1=P2【考点】功的计算；功率、平均功率和瞬时功率．【分析】根据功的计算公式W=Fs，二者用同样大小的力，移动相同的距离S，即可判定做功的多少；当用同样大小的作用力F拉着物体A在光滑和粗糙水平面上由静止开始移动相同的距离S时，所用的时间是不同的，即粗糙水平面上移动相同的距离S时所用的时间长，根据P=即可判定二者的功率大小．【解答】解：A、因为用同样大小的力，移动相同的距离S，即F相等，s相等，所以W1=W2=W=Fs；故A正确，B错误；C、当用同样大小的作用力F拉着物体A在光滑和粗糙水平面上由静止开始移动相同的距离S时，所用的时间是不同的，由于在光滑地面上加速度较大，故t2＞t1，所以P1=＞P2=．故CD错误．故选：A．【点评】此题主要考查学生对功的计算和功率的计算等知识点的灵活运用，解答此题的关键是根据已知条件推算出粗糙水平面上移动相同的距离S时所用的时间长，然后即可比较出其功率的大小．9．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，用大小为F、方向与水平面成θ角且斜向下的恒力作用在该木块上，经过时间t，力F的瞬时功率为（）A．t B．t C．t D．t【考点】功率、平均功率和瞬时功率．【分析】根据牛顿第二定律求出木块的加速度，结合速度时间公式求出t时刻的速度，根据瞬时功率的公式求出力F的瞬时功率．【解答】解：根据牛顿第二定律得，木块的加速度为：a=，则t时刻的瞬时速度为：，则力F的瞬时功率为：P=Fvcosθ=，故A正确，B、C、D错误．故选：A．【点评】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合，知道瞬时功率和平均功率的区别，掌握这两种功率的求法．10．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3．轨道1、2相切于Q点．轨道2、3相切于P点（如图），则当卫星分别在1，2，3，轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．【分析】卫星做圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，据此可以分析不同半径上圆周运动的速度大小、角速度大小和加速度大小．【解答】解：万星做圆周运动时万有引力提供圆周运动的向心力有：=maA、因为知，在轨道1上卫星的速率大于轨道3上的速率，故A错误；B、因为ω=知，在轨道1上的角速度大于在轨道3上的角速度，故B错误；C、因为a=知，在轨道1上经过Q点和轨道2上经过Q点的加速度大小相等，故C错误；D、因为a=知，在轨道2上经过P点和轨道3上经过P点的加速度大小相等，故D正确；故选D．【点评】正确掌握万有引力提供圆周运动向心力是解决本题的关键．二、简答题（每题4分，共计12分）11．在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是（）A．秒表 B．坐标纸C．重锤线D．弹簧秤【考点】研究平抛物体的运动．【分析】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，同时斜槽轨道要在竖直面内．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．根据实验的原理，确定实验的器材．【解答】解：在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重锤线，确保小球抛出是在竖直面内运动，还需要坐标纸，便于确定小球间的距离．打点计时器可算出时间，不需要秒表，当然也不需要弹簧秤，故BC正确，AD错误．故选：BC．【点评】本题考查了实验器材，掌握实验原理与实验器材即可正确解题，本题是一道基础题．12．在做“研究平抛物体的运动”实验中，下列说法正确的是（）A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道末端可以不水平D．为使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些【考点】研究平抛物体的运动．【分析】保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线，记录的点应适当多一些．【解答】解：A、为了让小球每次做同样的平抛运动，小球每次应从同一位置滚下，故A正确；B、小球在运动中摩擦力每次都相同，故不需光滑，故B错误；C、为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，故C错误；D、为了得出更符合实际的轨迹，应尽量多的描出点，故D正确；故选：AD．【点评】解决平抛实验问题时，要特别注意实验的注意事项，在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要注重学生对探究原理的理解，提高解决问题的能力．13．在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.6cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0=2（用L、g表示），其值是0.8m/s（g=10m/s2）．【考点】研究平抛物体的运动．【分析】平抛运动的水平方向做匀速直线运动，从图中可以看出：a、b、c、d 4个点间的水平位移均相等为2L，因此这4个点是等时间间隔点，v0=，而竖直方向是自由落体运动，两段相邻的位移之差是一个定值△y=gT2=L，联立方程即可解出．【解答】解：从图中看出，a、b、c、d 4个点间的水平位移均相等，是x=2L，因此这4个点是等时间间隔点．竖直方向两段相邻位移之差是个定值，即△y=gT2=L，再根据v0=解出v0=2代入数据得v0=0.8m/s．故答案为：2；0.8m/s．【点评】本题考查平抛物体的运动规律．要求同学们能够从图中读出有用信息，再根据平抛运动的基本公式解题，难度适中．三、计算题（每题16分，共计48分）14．宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上，从h高度处水平抛出一物体，经时间t落到星球表面上，已知该星球的半径为R，引力常量为G，不计该星球的自转，求：（1）该星球表面的重力加速度g（2）该星球的质量M（3）该星球的第一宇宙速度υ1．【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；向心力．【分析】（1）小球竖直方向做自由落体，由匀变速运动的速度公式可以求出重力加速度；（2）根据万有引力等于重力可以求出星球的质量．（3）该星球的近地卫星的向心力由万有引力提供，该星球表面物体所受重力等于万有引力，联立方程即可求出该星球的第一宇宙速度υ1；【解答】解：（1）小球球竖直方向做自由落体，运动时间：h=，解得，星球表面的重力加速度：g=（2）星球表面的物体受到的重力等于万有引力，即：G=mg，解得星球质量：M=（3）卫星绕星球做圆周运动，重力（万有引力）提供向心力，由牛顿第二定律得：mg=m，解得第一宇宙速度为：v=；答：（1）该星球表面的重力加速度为；（2）该星球得质量为；（3）该星球的第一宇宙速度为．【点评】重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．本题要求学生掌握两种等式：一是物体所受重力等于其吸引力；二是物体做匀速圆周运动其向心力由引力提供．15．如图所示，一辆小汽车质量为m=800kg，在半径为R=50m的圆弧拱形桥上行驶（g取10m/s2）．（1）若汽车到达桥顶时的速度为v1=5m/s，汽车对桥顶的压力为多大？（2）汽车以多大的速度v2到达桥顶时，恰好离开桥面做平抛运动？（3）汽车从离开桥顶到落回地面的过程中重力做的功W为多少？（汽车可视为质点）【考点】动能定理的应用；牛顿第二定律；向心力．【分析】（1）汽车到达桥顶时，靠重力和支持力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出支持力的大小，从而得出小汽车对桥顶的压力大小．（2）当汽车对桥顶压力为零时，靠重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出汽车速度的大小．（3）根据公式W=mgh求重力做的功W．【解答】解：（1）汽车到达桥顶时，靠重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：mg﹣F N=m得：F N=m（g﹣）=800×（10﹣）=7600（N）由牛顿第三定律知，汽车对桥顶的压力大小为7600N，方向向下（2）当汽车恰好离开桥面做平抛运动时，在桥顶由重力提供向心力，则有：mg=m解得：υ2===10（m/s）（3）汽车从离开桥顶到落回地面的过程中重力做的功为：W=mgR=800×10×50=4×105（J）答：（1）若汽车到达桥顶时的速度为v1=5m/s，汽车对桥顶的压力为7600N，方向向下．（2）汽车以10m/s的速度v2到达桥顶时，恰好离开桥面做平抛运动．（3）汽车从离开桥顶到落回地面的过程中重力做的功W为4×105J．【点评】解决本题的关键知道在桥顶向心力的来源，知道汽车做平抛运动的临界条件：重力等于向心力，结合牛顿第二定律进行研究．16．如图所示，水平转盘上放有质量为m=1kg的物块，当物块到转轴的距离为r=1m时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为零）．物体和转盘间最大静摩擦力是其正压力的µ=0.5倍．求：（1）当绳子刚开始有张力时，转盘的角速度ω1；（2）当转盘角速度ω2=2rad/s时，细绳的拉力T1；（3）当转盘角速度ω3=3rad/s时，细绳的拉力T2．【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】（1）根据牛顿第二定律求出绳子恰好有拉力时的角速度，（2）当角速度大于临界角速度，拉力和摩擦力的合力提供向心力．当角速度小于临界角速度，靠静摩擦力提供向心力，（3）当角速度大于临界角速度，靠静摩擦力和绳子的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律求出细绳的拉力大小．【解答】解：（1）当绳子开始有张力时，物体与转盘之间的静摩擦力恰好达到最大值，即mω12r=µmgω1=rad/s（2）因为ω2＜ω1，物体与转盘之间的静摩擦力还未达到最大静摩擦力，绳子还未有张力所以T1=0（3）因为ω1＜ω3，物体与转盘之间的静摩擦力已达到最大静摩擦力，绳子已有张力，由f m+T2=mω32r知T2=mω32r﹣f m=4N答：（1）当绳子刚开始有张力时，转盘的角速度ω1为（2）当转盘角速度ω2=2rad/s时，细绳的拉力T1为0（3）当转盘角速度ω3=3rad/s时，细绳的拉力T2为4N【点评】解决本题的关键求出绳子恰好有拉力时的临界角速度，当角速度大于临界角速度，摩擦力不够提供向心力，当角速度小于临界角速度，摩擦力够提供向心力，拉力为0．。