河南省洛阳市2019-2020学年高一下学期期中考试物理试题含解析

.河南省洛阳市2019-2020学年高一下学期期中考试物理试题（共100分，考试时间为90分钟）第I卷（选择题，共42分）一、选择题（题。全部选对的得3分，选1.下列关于三种宇宙速度的说法中v7.9km/s，第本题共14小题，每小题3分，共42分。其中1~9题为单选题，10~14题为多选有选对但不全的得2分，错或不答的得0分）正确的是（）二宇宙速度v11.2km/s。则人造卫星绕地球在圆轨道上A.第一宇宙速度12运行时的速度大于等于，小于vv12B.我国计划于今年发射的火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度D.第一宇宙速度7.9km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度【答案】C【详解】AD．第一宇宙速度，这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度7.9km/s，若发射速度的范围为79km/s≤v＜11.2km/s7.9km/s是物发射速度11.2km/s，若11.2km/s≤v＜16.7km/s，物体绕太阳引力束缚的最小发射速度16.7km/s，若v≥16.7km/s，物体将脱离太阳系在宇逃逸速度）。根据公式体绕地球运行最大环绕速度；第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小运行（脱离速度）；第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳宙空间运行（GMrv则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度小于或等于，故AD错误；v1B．火星探测卫星，故B错误；仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，C．第二宇宙速度是在地面附近使物体挣脱地球束缚而成为太阳的一颗人造行星的最小发射速度，C正确。故选C。-1-2.人造卫星在运行中因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运行的轨道半径会慢慢变化，卫星r1v1的运动可近似视为匀速圆周运动，当它缓慢变化前在轨道半径上运行时线速度为，周期T1r2T2为，后来在轨道半径上运行时线速度为v，周期为，则它们的关系是（）2A.vv，B.vv，TTC.vv，TTvvD.，12TT121212121212TT12【答案】CMm根据v2m，解得：vGMvv，因为轨道半径会逐渐减小，所以速度增大，G21r2rr23Mmm44r，，因为轨道半径会逐渐减小，所以周期减小，GM2根据Gr，解得：Tr2T2故T＞T12故应选C．点晴：人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，根据万有引力提供向心力列出等式，判断线速度、周期的变化．3.2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）．该卫星A.入轨后可以B.入轨后的速度大于C.发射速度大于第二宇宙速度D.若发射到近地圆轨道所位于北京正上方第一宇宙速度需能量较少【答案】D【详解】由同步卫星的特点和卫星需的能量越大解答．一定只能与赤道在最大速度，所以卫星发射到越高的轨道所同步卫星，所以入轨后同一平面内，故A错误；一定小于第一宇宙由于卫星为由于第一宇宙速度为卫星绕地球运行的入轨后的速度速度，故B错误；由于第二宇宙速度为卫星脱离地球引力最小发射速度，所以卫星的发射速度一定小于第二宇宙速度，故C错误；将卫星发射到越高的轨道克服引力所作的功越大，所以发射到近地圆轨道所需能量较小，故D正确．-2-4.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（）1A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的6021B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的6012C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的61D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的60【答案】B【详解】A．设月球质量为M，地球质量为，苹果质量为，则月球受到的万有引力为Mm月GMMF=60r2月月苹果受到的万有引力为GMmFr2由于月球质量和苹果质量之间的关系未知，故二者之间万有引力的关系无法确定，故选项A错误；B．根据牛顿第二定律GMM60r2Ma，ma月月月GMmr2整理可以得到a1a60月2故选项B正确；C．在地球表面处Mm'mG'g地R2地在月球表面处Mm月mg'月'Gr2月由于地球、月球本身的半径大小、质量大小关系未知，故无法求出月球表面和地面表面重力-3-加速度的关系，故选项C错误；D由C可知，无法求出月球表面和地面表面重力加速度的关系，故无法求出苹果在月球表面D错误受到的引力与地球表面引力之间的关系，故选项。故选B。5.宇宙中两颗靠得比较近的在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系如图所示，若AO>OB，则（）恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。统。设某双星系统A，B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，A.星球A的质量一定大于B的质量B.星球A的角速度一定大于B的角速度C.双星间D.双星的【答案】D距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越大总质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大【详解】AB．双星运动的角速度相等，则有mA2rm2rABBm，即A的质量一定小于B的质量，故AB错误；B因为rr，所以mABACD．设两星体间距为L，根据万有引力提供向心力公式得2mmBmr424GmrAL2AAT2BBT2解得4L23TG(mm)AB由此可知双星距离一定，双星总质量越大，其转动周期越小，双星的总质量一定，双星之间的距离越大，D。6.关于机械能守恒定律的理解说法不正的确是（）其转动周期越大，故C错误，D正。确故选A.汽车在长直斜坡上匀速下滑时，机械能不守恒B.合力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒-4-C.在竖直平面内做匀速圆周运动的物体，机械能一定不守恒D.做各种抛体运动的物体，若不计空气阻力，机械能一定守恒【答案】B【详解】AB．汽车在长直斜坡上匀速下滑时，动能不变，势能减小，故机械能不守恒，此时合外力做功为零，故选项A正确，不符题意，B错误，符合题意；C．在竖直平面内做匀速圆周运动的物体，动能不变，势能改变，故机械能一定不守恒，选项C正确，不符题意；D．做各种抛体运动的物体，若不计空气阻力，机械能一定守恒，选项D正确，不符题意；本题选不正确的，故选B。7.如图所示，一m的物体以某一速度从A点冲上倾角为30°的斜面，个质量为其运动的加速度5为8g，该物体在斜面上上升的最大高度为，则物体在斜面上运动的整个过程中以下说法错h误的是（）5A.上升过程物体动能减少了4mgh5B.上升过程重力势能增加了8mgh1整个过程机械能损失了2mghC.物体在斜面上运动的D.物体沿斜面上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力做功的平均功率【答案】B【详解】知，物体在斜面上上B．由题升的最大高度为，h克服重力做功为，mgh则重力势能增加了mgh；故B错误；A．根据牛顿第二定律得解得摩擦力大小为mgsin30fmaf18mg上升过程中物体克服摩擦力做功为mg2h14mghhsin3081Wff1所以物体的机械能损失了4mgh，故动能减少了-5-WW5mgh4GfA正确；C．物块向上运动的过程中与向下运动的过程中摩擦力对物体做的功是相等的，所以物体在斜1mgh面上运动的整个过程机械能损失了，C正确；2D．由于物块在运动的过程中克服摩擦力做功，所以物块回到出发点时的速度一定小于开始时的速度，所以物块上升过程中的平均速度大于下降过程中的平均速度，故上升过程所用的时间大于下降过程中所用的时间，物体沿斜面上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力做功的平均功率，D正确。本题选错误的，故选B。8.如图所g加速度竖直示，火箭内平台上放有质量为m的测试仪器，火箭从地面启动后，以21匀加速运动，升到某一高度时，测试仪对平台的压力为刚离开地面时压力的。已知地向上2球半径为R，g为地面附近的重力加速度，下列说法正确的是（）A.此时为RB.此时火箭离地面高度为2RC.此时为3RD.此时为4R【答案】A【详解】火箭离地面高度火箭离地面高度火箭离地面高度火箭离地面高度h处时，测试仪由牛顿第二定律Nmgmg2刚而离开地面时Nmgmg2且有NN2联立解得N3mgg，g44由万有引力提供重力可得-6-MmMmR2mgGmgG，Rh2联立解得h=R则A正确，BCD错误。故选A。9.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人M类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”．已知月球的质量为、m半径为，探测器的质量为，G引力常量为，嫦娥四号探测器r做半径为的匀速R围绕月球圆周运动时，探测器的（）GMmB.动能为2R4πr23A.周期为GMGmGMC.角速度为D.向心加速度为rR32【答案】AGMmm4v22rmrmma【详解】由万有引力提供向心力可得r，可得2T2r2GMGMmmv22rr3T2，故，故B错误；解vE，由于k1A正确；解得r2GMGMr3GMaC错误；解得，故D错误．综上分析，A，故答案为r2得10.发射地球同步卫星时，先行，后最再次点火，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，如图所示，则常运行时，以下说法正确的是（）当卫星分别在1、2、3轨道上正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-7-A.卫星在圆轨道3上运行的角速度大于在圆轨道1上运行的角速度B.卫星在轨道2上经过P点时的速率大于它在轨道3上经过P点时的速率C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道1上运动的周期小于它在轨道3上运动的周期【答案】CD【解析】【详解】卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力，则有：m2rm（2）rma可得：ω=T4rGMMmGM，r323G2则知，卫星的轨道半径r2T越大，角速度越小，所以卫星在轨道3上的角速度比在轨道1上的小．卫星在轨道1上运动的周期小于它在轨道3上运动的周期，故A错误，D正确．卫星从轨道2进入轨道3要加速，则卫星在轨道2上经过P点时的速率小于它在轨道3上经过P点时的速率，选项B错误；根GM据a可知，卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速r2度，选项C正确；故选CD.【点睛】本题的关键是要抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度和角速度的表达式，再进行讨论；知道卫星的变轨方法，即从低轨道进入高轨道要加速．11.如图，三个质点a、b、c的质量分别为m1、m2、M(M远大于m1及m2)，在c的万有引力作rr用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，已知轨道半径之比为∶＝1∶ab4，则下列说法中正确的有()A.a、b运动的周期之比为T∶T＝1∶8abB.a、b运动的周期之比为T∶T＝1∶4abC.从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线12次D.从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次【答案】AD-8-【详解】AB.根据2GMmm4r2r2T2可得周期之比为a31，TraTbr8b所以A正确；B错误；CD.a、b、c共线有两种情况，一是a、b在c的同侧，二是a、b在c的两侧，由于Tb=8Ta，若从abc共线开始在Tb的时间内共有16次abc共线，若从图示位置开始则只有14次，所以C错误；D正确.的M、N为轨道短轴的两个运行的周期为，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从经过、T012.如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，端点，PMQ到N的运动过程中()TA.从P到M所用的时间等于04B.从Q到N阶段，C.从P到Q阶段，D.从M到N阶段，【答案】CD机械能逐渐变大速率逐渐变小万有引力对它先做负功后做正功【详解】A．海王星在PM段速度大小大于段的速度大小，则段的时间小于段MQPMMQT的时间，所以P到M所用的时间小于，故A错误；04B．从Q到N的过程中，机械能守恒，故B错误；由于只有万有引力做功，C．从P到Q阶段，万有引力做负功，速率减小，故C错误；D．根据万有引力方向与速度方向的关系知，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，故D正确。故选D。13.如图所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为s．若木块对子弹的阻力f视为恒定，则下列关系式中正确的是（）-9-A.fL1Mv2B.fs1mv21mv20222D.fLsmv21mv21C.系统摩擦生热Q=fs【答案】ACD220【详解】A、以木块为研究对象，根据动能定理得，子弹对木块做功等于木块动能的增加，即fL1Mv2①，故A正确；2fLsmv21mv2②.故B错误，D正确．1B、D以子弹为研究对象，由动能定理得，2201得，1C、由①②fsmvMmv202，根据能量守恒定律可知，系统摩擦生热22Q1mv2Mmv1Qfs，则得到，故C正确．2220故选：ACD【点睛】子弹fL，根据动能定理，分别以木块和子弹为研究对象，分析子弹和木块的作用力做功变化的关系；根据能律研究系统摩擦生热．fLs过程中，木块对子弹的阻力f做功为，子弹对木块的作用射入木块的力做功为与动能量守恒定14.如图a，物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在t=1s时刻撤去恒力F，物体运动的图象如图b，重力加速度g10m/s2，则（）A.物体在3s内的位移s3mB.恒力F与摩擦力f大小之比F:f3:10.3C.物体与地面的动摩擦因数为D.3s内恒力做功与克服摩擦力做功之比W:W3:2F克f【答案】BCvt【详解】与时间轴所围的A.根据图象面积表示位移，可得物体在3s内的位移：s63m9m2故A错误；B.物体在第1s内的位移为-10-s161m3m21对整个过程，由动能定理得：Fsfs01解得F:f3:1故B正确；C.物体在和2s内位移为62m6ms22对后2s内物体的运动过程，由动能定理得mgs012mv22解得0.3故C正确；D.对整个过程，由动能定理得WW0F克f可得W:W1:1F克f故D错误。故选BC。第II卷（非选择题，共58分）二、实验题（15.探究力对本题共2小题，共15分）原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图4所示.实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分W别为、2W0、03W0、4W0….-11-(1)实验中首先通过调整木板倾斜程度平衡摩擦力，目的是________(填写字母代号).A.为了释放小车后小车能做匀加速运动B.为了增大橡皮筋对小车的弹力C.为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D.为了使小车获得较大的动能(2)图是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一部分，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度vm＝________m/s(保留3位有效数字).(3)几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小车做的功W与小车获得的最大速度vm的数据，并利用数据绘出了下列给出的四个图象，你认为其中正确的是________.D.案】(1).C(2).1.22(3).D【详解】（即为合外力对小车所做的功，C正确；（2）由所打的点可知，DG之间小车做匀速直线1）实验中通过调整木板倾斜程度平衡摩擦力，目的是为了使橡皮筋对小车所做功运动，速度最大，小车获得的最大速度为：vDE0.02441.22m/s；0.02Tm1，则v22W，v（3）橡皮筋对小车做的功W与小车的动能关系知W2mv22与W成正mmmm比，D正确．16.如图1所示，在利用重锤(1)下面叙述不正确的是_________（填选项前面A．必须用天平称出物体的质量下落验证机械能守恒定律的实验中：的序号）B．应该选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm的纸带C．操作时应先放纸带再通电D．电磁打点计时器应接在电压为220V的直流电源上(2)如图2是实验中得到的一条纸带。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，A、B、C、D是连续打出的四个点，它们到-12-0点的距离如图2所示．则由图中数据可知，打点计时器打下计数点C时，物体的速度v_________m/s；由点运动到点的过程中，重物重力势能的减少量等于0_________J，CC动能的增加量等于_________J（取三位有效数字）。(3)实验结果总是动能增量略小于重力势能的减少量；造成这种现象的主要原因是_________（填选项前面的序号）A．选用的重锤质量过大B．处埋时出现计算错误C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力D．实验时操作不够细，实验数据测量不准确【答案】(1).ACD(2).3.90(3).7.62(4).7.61(5).C1【详解】(1)[1]A．因为我们是比较mgh、2mv的大小关系，故可约去比较，不需要用天m2平，故A错误，B．应该选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm的纸带，由初速度为零开始释放，第一、二点的距离符合题意；自由落体的知识可知，h12gt219.800.022m0.02m2mm212故说明打出的第一点为C．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误，初速度为零的点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如快，不利于数据的故B正确，不符合题意；符合题意；D．电磁打点计时器的工作电源是4～6V的交流电源，故D错误，符合题意。故选ACD。(2)[2]利用匀变速直线运动的推论，可知BD之间的平均速度等于C点的瞬时速度，得-13-vx0.85780.7018m/s3.90m/sBD2T20.02C[3]从打下计数点O到打下计数点C的过程中，重锤重力势能减小量Emgx19.800.7776J7.62JpC[4]动能的增加量E1mv27.61J2kC(3)[5]实验中动能的增加量略小于重力势能的减小量，原因是阻力的存在，使得部分重力势能的减小量转化为内能，故C正确，ABD错误。故选C。三、计解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算算题：本题共4小题，共43分。步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。17.某一星球上，间t后小星球表面，已知该星球的半径为，引力常量为，求：RG（1）该星球表面的重力加速度g；（2）该星球的宇航员站在距离地面h高度处，以初速度v沿水平方向抛出一个小球，经时0球落到第一宇宙速度；（3）该星球的质量．M2h12hR；（3）2hR2Gt2【答案】（1）；（2）t2t【详解】（1）根据h1gt22得g2ht2（2）根据v2mgmR得-14-2hR=1v2hRtt2（3）根据MmmgGR2的得2hR2MGt218.如图所小，定在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半径=0.4m的圆轨道（不计轨道连接处能量损失，Rg取10m/s2）。(1)若接(2)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；触面均粗糙，小球质量m=0.1kg，斜面高h=2m，小球C点时对轨道运动到压力大小为mg，求全过程中摩擦阻力做功。【答案】(1)1m；(2)-0.8J【详解】(1)小球刚好到达点，重力提供向心力，由牛顿第二定律得Cmv2Rmg从到过程机械能守恒，由机械能守恒定律得AC1mgh2Rmv22解得h2.5R2.50.4m1m(2)在C点，由牛顿第二定律得v2mgmgmCR-15-从到过程，由动能定理得ACmgh2RW12mv20fC解得W0.8Jf19.一列火车总质量m=500t，发动机的额定功率6106W，在轨道上行驶时，轨道对列车P的阻力是车重的0.02倍。（取g=10m/s