河北省石家庄市辛集市一中2019-2020学年高二下学期四月物理试题（一）1

物理试卷一、选择题（共18小题）每题3分1.如图是跳远运动员在起跳、腾空和落地过程的情景。若运动员的成绩为8.00m，腾空时重心离沙坑的最大高度为1.25m。为简化情景，把运动员视为质点，空中轨迹视为抛物线，则（）A.运动员在空中运动的时间为0.5sB.运动员在空中最高点时的速度大小为4m/sC.运动员落入沙坑时的速度大小为D.运动员落入沙坑时速度与水平面夹角正切值为【答案】D【解析】【详解】A．跳远是斜抛运动，后半段可视为平抛运动，前半段可视为逆向平抛，前、后段时间相等，由得则运动员在空中运动的时间是故A错误；B．由结合得即运动员在空中最高点的速度大小是，故B错误；C．运动员落入沙坑时的速度大小是故C错误；D．运动员落入沙坑时速度与水平面的夹角正切值故D正确。故选D。2.乒乓球作为我国的国球，是一种大家喜闻乐见的体育运动，它对场地要求低且容易上手。如图所示，某同学疫情期间在家锻炼时，对着墙壁练习打乒乓球，球拍每次击球后，球都从同一位置斜向上飞出，其中有两次球在不同高度分别垂直撞在竖直墙壁上，不计空气阻力，则球在这两次从飞出到撞击墙壁前（）A.飞出时的初速度大小可能相等B.飞出时的初速度竖直分量可能相等C.在空中的时间可能相等D.撞击墙壁的速度可能相等【答案】A【解析】【详解】C．将乒乓球的运动反向处理，即为平抛运动，由题知，两次的竖直高度不同，所以两次运动时间不同，故C错误；B．在竖直方向上做自由落体运动，因两次运动的时间不同，故初速度在竖直方向的分量不同，故B错误；D．撞击墙壁的速度，即可视反向平抛运动的水平初速度，两次水平射程相等，但两次运动的时间不同，故两次撞击墙壁的速度不同，故D错误；A．由上分析，可知竖直速度大的，其水平速度速度就小，所以根据速度的合成可知，飞出时的初速度大小可能相等，故A正确。故选A。3.如图所示，两个竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上，半径R相同，左侧轨道由金属凹槽制成，右侧轨道由金属圆管制成，均可视为光滑。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别为hA和hB下列说法正确的是（）A.若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为3RB.若使小球B沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为2.5RC.适当调整hA，可使A球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处D.适当调整hB，可使B球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处【答案】D【解析】【详解】A．若小球A恰好能到A轨道的最高点时，在轨道的最高点，由根据机械能守恒定律得解得即若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为．故A错误；B．若小球B恰好能到轨道的最高点时，在最高点的速度vB=0，根据机械能守恒定律得hB=2R．可见，若使小球B沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为2R时，故B错误；C．小球A从最高点飞出后做平抛运动，下落R高度时，水平位移的最小值为所以A球从轨道最高点飞出后必定落在轨道右端口外侧。故C错误；D．适当调整hB，小球B从轨道最高点飞出时的速度从0开始可调，则水平射程可调，可以落在轨道右端口处。故D正确。

故选D。4.我国计划在2020年发射首个火星探测器，实现火星环绕和着陆巡视探测。假设“火星探测器”贴近火星表面做匀速圆周运动，测得其周期为T。已知引力常量为G，由以上数据可以求得（）A.火星的质量B.火星探测器的质量C.火星的第一宇宙速度D.火星的密度【答案】D【解析】【详解】AC．根据和可知，因缺少火星的半径，故无法求出火星的质量、火星的第一宇宙速度，选项AC均错误；B．根据上式可知，火星探测器的质量m被约去，故无法求出其质量，B错误；D．根据可得又代入上式可知，火星的密度故可求出火星的密度，D正确。故选D。5.如图所示，A、B、C是三级台阶的端点位置，每一级台阶的水平宽度是相同的，其竖直高度分别为h1、h2、h3，将三个相同的小球分别从A、B、C三点以相同的速度v0水平抛出，最终都能到达A的下一级台阶的端点P处，不计空气阻力。关于从A、B、C三点抛出的小球，下列说法正确的是（）A.在空中运动时间之比为tA∶tB∶tC=1∶3∶5B.竖直高度之比为h1∶h2∶h3=1∶2∶3C.在空中运动过程中，动量变化率之比为=1∶1∶1D.到达P点时，重力做功的功率之比PA：PB：PC=1：4：9【答案】C【解析】【详解】A．根据水平初速度相同，A、B、C水平位移之比为1:2:3，所以它们在空中运动的时间之比为1:2:3，A错误。B．根据，竖直高度之比为，B错误。C．根据动量定理可知，动量的变化率为物体受到的合外力即重力，重力相同，则动量的变化率相等，故C正确。D．到达P点时，由知，竖直方向速度之比为1:2:3，重力做功的功率所以重力做功的功率之比为故D错误。故选C。6.如图，两根细杆M、N竖直固定在水平地面上，M杆顶端A和N杆中点B之间有一拉直的轻绳。两杆的高度均为4.0m，两杆之间的距离为2.0m。将一个小球从M杆上的C点以一定的初速度vo水平向右抛出。已知C点与A点的距离为0.8m，重力加速度g取10m/s2.不计空气阻力。若要使小球能碰到轻绳，则vo的最小值为（）A.2.5m/s B. C.4.0m/s D.【答案】C【解析】【详解】细绳与水平方向夹角为45°，要使小球恰能碰到轻绳，则轨迹与轻绳相切，此时速度方向与水平方向夹角为45°，此时位移偏向角满足即其中由几何关系解得v0=4m/s。故选C。7.如图所示，竖直平面内的光滑固定轨道由一个半径为R的圆弧AB和另一个圆弧BC组成，两者在最低点B平滑连接。一小球（可视为质点）从A点由静止开始沿轨道下滑，恰好能通过C点，则BC弧的半径为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】设BC弧的半径为r。小球恰好能通过C点时，由重力充当向心力，则有：小球从A到C的过程，以C点所在水平面为参考平面，根据机械能守恒得：联立解得：A．，与结论相符，选项A正确；B．，与结论不相符，选项B错误；C．，与结论不相符，选项C错误；D．，与结论不相符，选项D错误；故选A。8.如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端上移H，将物体缓缓提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，则下列说法错误的是（）A.重力做功－mgh，重力势能减少mghB.弹力做功－WF，弹性势能增加WFC.重力势能增加mgh，弹性势能增加FHD.重力势能增加mgh，弹性势能增加WF－mgh【答案】ABC【解析】【详解】重力所做的功为由于重力做负功，所以重力势能增加，物体缓缓提高说明速度不变，所以物体动能不发生变化，根据功能关系得所以弹性势能增加，所以弹力做功为故ABC错误，D正确。本题选错误的，故选ABC。9.如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小球以速度v从轨道下端滑入轨道，并保证从轨道上端水平飞出，则关于小球落地点到轨道下端的水平距离x与轨道半径R的关系，下列说法正确的是A.R越大，则x越大；B.R越小，则x越大；C.当R为某一定值时，x才有最大值；D.当R为某一定值时，x才有最小值；【答案】C【解析】【详解】设半圆的半径为R，根据动能定理得：离开最高点做平抛运动，有：x=v′t，联立解得：可知当时，水平位移最大。A．R越大，则x越大；与结论不相符，选项A错误；B．R越小，则x越大；与结论不相符，选项B错误；C．当R为某一定值时，x才有最大值；与结论相符，选项C正确；D．当R为某一定值时，x才有最小值；与结论不相符，选项D错误；故选Ｃ。10.北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。为了兼顾高纬度地区的定位和导航需要，该系统已布置了10余颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO），其轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，运行周期与地球自转周期相同。关于倾斜地球同步轨道卫星，下列说法正确的是（）A.该卫星不可能经过北京上空B.该卫星距地面的高度与同步轨道静止卫星相同C.与赤道平面夹角为的倾斜地球同步轨道只有唯一一条D.该卫星运行的速度大于第一宇宙速度【答案】B【解析】【详解】A．根据题目描述，倾斜地球同步轨道卫星的轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，所以有可能在运动过程中经过北京上空，所以A错误；B．由题意可知，倾斜地球同步轨道卫星的周期与地球同步卫星的周期相同，根据可知，该卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径相同，即该卫星距地面的高度与同步轨道静止卫星相同，所以B正确；C．由题意可知，圆心在地心，与赤道平面成的圆形轨道有无数个，所以C错误；D．根据公式可知，卫星轨道半径越大，运行速度越小，而第一宇宙速度是最大环绕速度，所以该卫星的运行速度比第一宇宙速度小，D错误。故选B。11.据科学家推算，六亿两千万年前，一天只有21个小时，而现在已经被延长到24小时，假设若干年后，一天会减慢延长到25小时，则若干年后的地球同步卫星与现在的相比，下列说法正确的是（）A.可以经过地球北极上空B.轨道半径将变小C.加速度将变大D.线速度将变小【答案】D【解析】【详解】AB．由万有引力提供向心力得解得当周期变大时，轨道半径将变大，但依然与地球同步，故轨道平面必与赤道共面，故A、B错误；C．由万有引力提供向心力得可得轨道半径变大，则加速度减小，故C错误；D．由万有引力提供向心力得可得轨道半径变大，则线速度将变小，故D正确；故选D。12.如图所示，绕地球做匀速圆周运动的卫星的角速度为，对地球的张角为弧度，万有引力常量为。则下列说法正确的是（）A.卫星的运动属于匀变速曲线运动B.张角越小的卫星，其角速度越大C.根据已知量可以求地球质量D.根据已知量可求地球的平均密度【答案】D【解析】【详解】A．卫星的加速度方向一直改变，故加速度一直改变，不属于匀变速曲线运动，故A错误；B．设地球半径为R，卫星做匀速圆周运动的半径为r，由几何知识得可知张角越小，r越大，根据得可知r越大，角速度越小，故B错误；C．根据万有引力提供向心力，则有解得地球质量为因为r未知，所以由上面的式子可知无法求地球质量，故C错误；D．地球的平均密度则知可以求出地球的平均密度，故D正确。故选D。13.如图所示，小环A套在光滑竖直杆上，小环B套在光滑水平杆上，A、B两环用一不可伸长的轻绳连接在一起。初始时，用力F作用在A上，使A、B两环均处于静止状态，轻绳处于伸直状态且与竖直杆夹角为60°。撤去F后，小环A运动至轻绳与竖直杆夹角为37°时的速率为v。已知A、B两环的质量均为m，绳长为l，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.力F的大小为2mg，方向竖直向上B.在运动过程中，小环A的机械能守恒C.轻绳与竖直杆夹角为37°时，小环B的速率也为vD.轻绳与竖直杆夹角为37°时，小环A的速率为【答案】D【解析】【详解】A．在拉力作用下，AB都处于静止，说明轻绳上的拉力为0，对A分析，由于A静止，故合力为零，施加的外力等于A环的重力，故拉力F=mg方向竖直向上，选项A错误；B．在运动过程中，AB组成的系统机械能守恒，由于轻绳存在作用力，故小环A的机械能不守恒，选项B错误；C．将A、B的速度分解为沿绳的方向和垂直于绳子的方向，两物体沿绳子方向的速度大小相等，有解得选项C错误；D．在运动过程中，AB组成的系统机械能守恒，则解得选项D正确。故选D。14.如图所示，一个长直轻杆两端分别固定小球A和B，两球质量均为m，两球半径忽略不计，杆的长度为L.先将杆竖直靠放在竖直墙上，轻轻拨动小球B，使小球B在水平面上由静止开始向右滑动，当小球A沿墙下滑距离为时，下列说法正确的是(不计一切摩擦)A.杆对小球A做功B.小球A和B的速度都为C.小球A、B的速度分别为和D.杆与小球A和B组成的系统机械能减少了【答案】C【解析】【详解】BC.当小球A沿墙下滑距离为时，设此时A球的速度为vA，B球的速度为vB.根据系统机械能守恒定律得：，两球沿杆子方向上的速度相等，则有：vAcos60°=vBcos30°.联立两式解得:,;故B错误,C正确.A.对A球使由动能定理有：，代入A的速度解得，故A错误.D.对于杆与小球A和B组成的系统而言运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒；故D错误.15.一物体从空中某点以一定的初速度v0做平抛运动，落地时的水平位移为s，记录下该平抛运动的轨迹，并按照1：1的比例制作成了一条钢制抛物线轨道，如图所示．现让一个铁环从抛物线轨道顶端从静止滑下，不计运动过程中摩擦阻力和空气阻力，重力加速度为g，当铁环滑落到抛物线轨道末端时，下面说法正确的是A.铁环的水平速度等于B.铁环的竖直速度等于C.铁环的末速度等于D.铁环的末速度等于【答案】C【解析】【详解】设铁环落地速度为，根据机械能守恒，，钢制轨道的高度可根据平抛运动规律求得，，，因此铁环落地速度．速度方向与水平方向的夹角：，则；A.铁环的水平速度等于，选项A错误；B.铁环落地的合速度等于，选项B错误；C.铁环的末速度等于，选项C正确；D.铁环的末速度不等于，选项D错误.16.2019年11月11日出现了难得一见的“水星凌日”现象。水星轨道在地球轨道内侧，某些特殊时刻，地球、水星、太阳会在一条直线上，且水星处于地球和太阳之间，这时从地球上可以看到水星就像一个小黑点一样在太阳表面缓慢移动，天文学称之为“水星凌日”。在地球上每经过年就会看到“水星凌日”现象。通过位于贵州的“中国天眼（目前世界上口径最大的单天线射电望远镜）观测水星与太阳的视角（观察者分别与水星、太阳的连线所夹的角），则A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】由于水星每隔N年就会处于地球、太阳之间，且三者共线，那就意味着每经过N年水星会比地球多转一圈，则且年，解得年由得所以视角最大的时候应该是水星与地球连线与水星轨道相切的时候，此时故选A。17.某物体在水平面上从静止开始向右做直线运动，其加速度随时间变化的图象如图所示，下列关于物体所受合外力F、瞬时速度v、距起始点的距离x、合外力做功的功率P随时间t变化的大致图象正确的是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】A．因为物体的加速度先增大后减小，所以根据牛顿第二定律，合外力也应先增大后减小，A错误；B．物体先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，则vt图像的斜率先增加后减小，B正确；C．物体一直往一个方向运动，位移一直变大，故C错误；D．当加速度减为0时，合外力的功率一定为0，则D错误。故选B。18.如图，第一次，小球从粗糙的圆形轨道顶端由静止滑下，到达底端的速度为，克服摩擦力做功为；第二次，同一小球从底端以冲上圆形轨道，恰好能到达点，克服摩擦力做功为，则（）A.可能等于B.一定小于C.小球第一次运动机械能变大了D.小球第一次经过圆弧某点的速率大于它第二次经过同一点的速率【答案】B【解析】【详解】AD．下滑过程重力做正功、摩擦力做负功，根据动能定理有上滑过程重力、摩擦力做负功，根据动能定理有由以上两式可知且物体在同一位置时上滑速度大于下滑速度相同，AD错误；B．物体在同一位置时上滑速度大于下滑速度相同，故上滑时对轨道的压力较大，那么摩擦力较大，所以上滑过程克服摩擦力做功比下滑时多，即，B正确；C．小球第一次运动过程中，由于摩擦生热，所以机械能减少，C错误。故选B。二、多选题（共2小题）每题5分19.如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处由静止释放，某同学在研究小球落到弹簧后向下运动到最低点的过程，他以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下方向建立坐标轴Ox，做出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度为g。以下判断正确的是（）A.小球在下落的过程中机械能守恒B.小球到达最低点的坐标大于C.小球受到的弹力最大值等于2mgD.小球动能的最大值为mgh+mgx0【答案】BD【解析】【详解】A．小球与弹簧组成地系统只有重力和弹簧的弹力做功，满足机械能守恒定律，故A错误；BC．由图像可知，为平衡位置，小球刚接触弹簧时有动能，有对称性知识可得，小球到达最低点的坐标大于，小球运动到最低点时弹力大于2mg，故B正确，C错误；D．为平衡位置，动能最大，故从开始到这段过程，根据动能定理可得而克服弹力做功等于图乙中小三角形面积，即故小球动能的最大值D正确。故选BD。20.如图所示，质量为4m的球A与质量为m的球B用绕过轻质定滑轮的细线相连，球A放在固定的光滑斜面上，斜面倾角α=30°，球B与质量为m的球C通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，球C放在水平地面上。开始时控制住球A，使整个系统处于静止状态，细线刚好拉直但无张力，滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行，然后由静止释放球A，不计细线与滑轮之间的摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（A.释放球A瞬间，球B的加速度大小为B.释放球A后，球C恰好离开地面时，球A沿斜面下滑的速度达到最大C.球A沿斜面下滑的最大速度为2gD.球C恰好离开地面时弹簧的伸长量与开始时弹簧的压缩量相等，所以A、B两小球组成的系统机械能守恒【答案】BC【解析】【详解】A．开始时对球B分析，根据平衡条件可得释放球A瞬间，对球A和球B分析，根据牛顿第二定律可得解得故A错误；B．释放球A后，球C恰好离开地面时，对球C分析，根据平衡条件可得对球A和球B分析，根据牛顿第二定律可得解得所以球C恰好离开地面时，球A沿斜面下滑速度达到最大，故B正确；C．对球A和球B及轻质弹簧分析，根据能量守恒可得解得球A沿斜面下滑的最大速度为故C正确；D．由可知球C恰好离开地面时弹簧的伸长量与开始时弹簧的压缩量相等，A、B两小球组成的系统在运动过程中，轻质弹簧先对其做正功后对其做负功，所以A、B两小球组成的系统机械能不守恒，故D错误；故选BC。三.计算题（共2小题）21.如图所示，可视为质点的质量为m=0.2kg的小滑块静止在水平轨道上的A点，在水平向右的恒定拉力F=4N的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，当其滑行到AB的中点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R=0.3m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从B处的出口（未画出，且入口和出口稍稍错开）出来后向C点滑动，C点的右边是一个“陷阱”，D点是平台边缘上的点，C、D两点的高度差为h=0.2m，水平距离为x=0.6m。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，水平轨道BC的长度为l2=2.0m，小滑块与水平轨道AB、BC间的动摩擦因数均为=0．5，重力加速度g=10m/s2。(1)求水平轨道AB的长度l1；(2)试通过计算判断小滑块能否到达“陷阱”右侧的D点；(3)若在AB段水平拉力F作用的范围可变，要达到