锦州市第一高级中学学年高一下学期期中考试物理试题及答案Word格式文档下载.docx
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B.b,c的向心加速度相等且大于a的向心加速度
C.b,c的周期相等且大于a的周期
D.b,c的向心力相等且大于a的向心力
7.(4分)(2015•宿迁模拟)某物体在地球表面,受到地球的万有引力为F.若此物体受到的引力减小为
,则其距离地面的高度应为(R为地球半径)( )
A.RB.2RC.4RD.8R
8.(4分)(2014春•苍南县校级期末)倾角为θ的斜面,长为l,在顶端水平抛出一个小球,小球刚好落在斜面的底端,如图所示,那么小球的初速度v0的大小是( )
A.cosθ•
B.cosθ•
C.sinθ•
D.sinθ•
二、多项选择题:
本大题共4小题,每小题4分,共16分.在每小题列出的四个选项中,至少有两个选项是符合题目要求的,全部选对得4分,少选且正确得2分,未选、错选不得分.
9.(4分)(2015春•锦州校级期中)关于曲线运动的下列说法,正确的是( )
A.做曲线运动的质点加速度可能为零
B.做曲线运动的质点,加速度方向与速度方向不在同一条直线上
C.曲线运动质点的加速度方向可能与速度方向垂直
D.在恒力作用下物体不可能做曲线运动
10.(4分)(2014•廉江市校级学业考试)关于地球同步卫星,下列说法正确的是( )
A.卫星距地面的高度不确定
B.卫星的运行轨道在地球的赤道平面内
C.卫星的运行周期与地球的自转周期相同
D.卫星的运行角速度与地球的自转角速度相同
11.(4分)(2015春•锦州校级期中)关于铁路转弯处内外轨道间有高度差,下列说法正确的是( )
A.因为列车转弯时要受到离心力的作用,故一般使外轨高于内轨,以防列车翻倒
B.可以使列车顺利转弯,减小车轮与铁轨的侧向挤压
C.因为列车转弯时有向内侧倾倒的可能,故一般使内轨高于外轨,以防列车翻倒
D.当车速过小会对内轨产生侧向压力作用
12.(4分)(2015春•锦州校级期中)宇航员在绕地球做匀速圆周运动的空间站中会处于完全失重状态,下列说法正确的是( )
A.宇航员仍旧受重力的作用
B.宇航员受的重力正好充当向心力
C.宇航员不受任何作用力
D.宇航员处于平衡状态
三、填空题(本题共4个小题,每空4分,共20分,请将答案填写在答题卡中相应位置)题
13.(8分)(2015春•锦州校级期中)我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的,且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的
,月球的半径约为地球半径的
,地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s,则该探月卫星绕月球表面运行的速率约为_______km/s月球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的____倍.
14.(4分)(2015春•锦州校级期中)如图所示,汽车过拱形桥时的运动可以看做匀速圆周运动,质量为1吨的汽车以20m/s的速度过桥,桥面的圆弧半径为500m,g取10m/s2,则汽车过桥面顶点时对桥面的压力是___________.
15.(8分)(2015春•锦州校级期中)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=1.25cm,若小球在平抛运动中先后经过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____m/s.(g取9.8m/s2)
四.计算题(共32分16题10分17题10分18题12分)(解答过程要求写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤,只写出结果不给分)
16.(10分)(2014春•盐津县校级期末)小球以15m/s的水平初速度向一倾角为37°
的斜面抛出,飞行一段时间后,恰好垂直撞在斜面上.求:
(1)小球在空中的飞行时间;
(2)抛出点距落球点的高度.(g=10m/s2,sin37°
=0.6,cos37°
=0.8.)
17.(10分)(2015春•锦州校级期中)轻杆长L=1m,以一端为圆心,在竖直面内做圆周运动,杆另一端固定一个质量m=1.0kg的小球,小球通过最高点时速率v=5m/s,求此时小球受到的弹力大小及方向(g=10m/s2),若小球在最低点时速率v=10m/s,则此时小球受到的弹力大小及方向又怎样?
18.(12分)(2015春•锦州校级期中)
(1)开普勒行星运动第三定律指出:
行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即
=k,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知引力常量为G,太阳的质量为M太.
(2)一均匀球体以角速度ω绕自己的对称轴自转,若维持球体不被瓦解的唯一作用力是万有引力,则此球的最小密度是多少?
参考答案与试题解析
A.
B.
C.
D.
【考点】曲线运动;
运动的合成和分解.
【分析】当物体速度方向与加速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动,加速度指向曲线凹的一侧;
当加速度与速度方向夹角小于90度时物体做加速运动;
当加速度的方向与速度方向大于90度时物体做减速运动;
分析图示情景然后答题.
【解析】解:
A、由图示可知,加速度方向与速度方向夹角大于90度,物体做减速运动,故A错误;
B、由图示可知,速度方向与加速度方向相同,物体做直线运动,不做曲线运动,故B错误;
C、由图示可知,加速度在速度的右侧,物体运动轨迹向右侧凹,故C错误;
D、由图示可知,加速度方向与速度方向夹角小于90度,物体做加速曲线运动,故D正确;
故选D.
【点评】知道物体做曲线运动的条件,分析清楚图示情景即可正确解题.
【考点】运动的合成和分解.
【专题】运动的合成和分解专题.
【分析】当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短;
当合速度与河岸垂直时,渡河航程最短,从而即可求解.
A、D、小船在静水中的速度为4m/s,大于水流速度为2m/s,故合速度可以垂直河岸,此时过河位移最短,则过河位移最小为200m,故A正确,D错误;
B、C、当以静水中的速度垂直河岸过河时,过河时间最短,为:
t=
=
=50s
此时沿水流方向的位移大小为:
x=v2t=2×
50=100m,故BC错误;
故选:
【点评】小船过河问题属于运动的合成与分解问题,要明确分运动的等时性、独立性,运用分解的思想,看过河时间只分析垂直河岸的速度,分析过河位移时,要分析合速度.
A.1m/sB.2m/sC.3m/sD.4m/s
【考点】平抛运动.
【专题】平抛运动专题.
【分析】平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动,竖直方向的自由落体运动,物体的速度等于水平和竖直方向的合速度.
平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动,竖直方向的自由落体运动,则
,解得:
D
【点评】本题考查了平抛运动瞬时速度和水平方向速度及竖直方向速度的关系,难度不大,属于基础题.
A.先抛出A球B.先抛出B球
C.同时抛出两球D.使两球质量相等
【分析】研究平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,两个方向上运动的时间相同.
由于相遇时A、B做平抛运动的竖直位移h相同,
由h=
gt2可以判断两球下落时间相同,即应同时抛出两球,故C正确,A、B错误.
D、下落时间与球的质量无关,故D错误.
故选C.
【点评】本题就是对平抛运动规律的直接考查,掌握住平抛运动的规律就能轻松解决.
A.VA<VB,ωA=ωBB.aA>aB,ωB=ωC
C.ωA>ωB,VB=VCD.ωA<ωB,VB=VC
【考点】向心加速度;
线速度、角速度和周期、转速.
【专题】匀速圆周运动专题.
【分析】共轴转动的点,角速度大小相等,靠摩擦传动轮子边缘上的点线速度大小相等,结合v=rω,a=
求出线速度、角速度、向心加速度和转速之间的关系.
A、因为靠摩擦传动轮子边缘上点的线速度大小相等,所以vA=vB,R1:
2,根据v=rω知,ωA:
ωB=2:
1.故A错误.
B、A、B两点的线速度大小相等,根据
知,aA>aB.B、C共轴转动,则角速度相等.故B正确.
C、A、B两点的线速度大小相等,根据v=rω知,ωA>ωB.B、C的角速度相等,根据v=rω知,vB>vC.故C错误.
D、转速n=
,ωA>ωB.则nA>nB,B、C的角速度相等,则周期相等.故D错误.
【点评】解决本题的关键知道共轴转动,角速度相等,靠摩擦传动,线速度大小相等,以及知道线速度、加速度、向心加速度、周期、转速这些物理量之间的关系.
【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.
【专题】人造卫星问题.
【分析】卫星匀速圆周运动的向心力由万有引力提供,由牛顿第二定律得列方程讨论分析即可
A、卫星受到的万有引力提供向心力,得:
,所以运行速度
知,r越大,v越小,故A错误;
B、卫星匀速圆周运动的向心力由万有引力提供,
,故有
,而rb=rc<ra,故B错误;
C、由
,故
,而rb=rc<ra,故C正确;
D、b和c质量等于a的质量,而加速度小于a的加速度,所以不能判定哪一个的向心力大.故D错误.
C
【点评】要抓住万有引力提供向心力这一特征,巧妙选择公式,再整理出被求量的表达式加以比较讨论
【考点】万有引力定律及其应用.
【专题】万有引力定律的应用专题.
【分析】根据万有引力定律的内容(万有引力是与质量乘积成正比,与距离的平方成反比)解决问题.
根据万有引力定律表达式得:
F=
,其中r为物体到地球中心的距离.某物体在地球表面,受到地球的万有引力为F,此时r=R,若此物体受到的引力减小为
,根据F=
得出此时物体到地球中心的距离r′=2R,所以物体距离地面的高度应为R.故选A.
【点评】要注意万有引力定律表达式里的r为物体到地球中心的距离.
能够应用控制变量法研究问题.
【分析】根据高度求出平抛运动的时间,结合水平位移和时间求出平抛运动的初速度.
根据
得:
,
则初速度为:
.故B正确,A、C、D错误.
【点评】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式灵活求解,基础题.
【考点】曲线运动.
【专题】物体做曲线运动条件专题.
【分析】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上,合外力大小和方向不一定变化,由此可以分析得出结论.
A、曲线运动的速度方向沿着轨迹的切线方向,时刻改变,故一定是变速运动,一定具有加速度,故A错误;
B、物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上,根据牛顿第二定律,合力与加速度同方向,故曲线运动质点的加速度方向与速度方向不在同一条直线上,故B正确;
C、曲线运动质点的加速度方向可能与速度方向垂直,如匀速圆周运动,故C正确;
D、在恒力作用下物体可能做曲线运动,如平抛运动始终只受到重力的作用.故D错误;
BC.
【点评】本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查,掌握了做曲线运动的条件,本题基本上就可以解决了.同时知道合力方向与加速度方向同向.
【考点】同步卫星.
【专题】计算题.
【分析】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.
A、根据万有引力提供向心力,列出等式:
=m
(R+h),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.故A错误.
B、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.故B正确.
C、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,故C正确.
D、由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,根据ω=
所以卫星的运行角速度与地球的自转角速度相同.故D正确.
故选BCD.
【点评】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.
【考点】向心力.
【专题】牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
【分析】火车轨道外高内低的设计是为了减轻轮缘与轨道之间的挤压,这样火车转弯时,轨道给火车的支持力和其重力的合力提供向心力,保证行车安全.
A、列车转弯时需要向心力,使得外轨高于内轨,靠重力和支持力的合力提供向心力,故A错误.
B、铁路转弯处内外轨道间有高度差,靠重力和支持力的合力提供向心力,使得列车顺利转弯,减小车轮对铁轨的侧向挤压,故B正确.
C、若内轨高于外轨,轨道给火车的支持力斜向弯道外侧,列车更容易外翻,故C错误.
D、当车速过小时,重力和支持力的合力大于向心力,此时会对内轨产生挤压,即对内轨产生侧向压力作用,故D正确.
BD.
【点评】生活中有很多圆周运动的实例,要明确其设计或工作原理,即向心力是由哪些力来提供的.
【考点】超重和失重.
【分析】完全失重是指物体受到的重力完全产生了物体运动的加速度,在圆周运动中,完全失重的时候,物体的重力全部作为了物体运动所需要的向心力,产生了向心力加速度.
A、C、宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中会处于完全失重状态,此时并不是说人不受重力的作用,而是宇航员受的重力正好充当向心力,故A正确,C错误;
B、D、宇航员受的重力正好充当向心力,产生向心加速度,并不是处于受力平衡状态,故B正确,D错误;
AB.
【点评】:
本题主要考查了对超重失重现象的理解,人处于超重或失重状态时,人的重力并没变,只是对支持物的压力变了.
,地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s,则该探月卫星绕月球表面运行的速率约为 1.8 km/s月球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的
倍.
【分析】
(1)根据万有引力提供向心力,求出速度与轨道半径的关系,从而得出探月卫星的速度与地球第一宇宙速度的关系.
(2)根据万有引力等于重力得出表面重力加速度与中心天体半径和质量的关系,从而通过地球表面的重力加速度求出月球表面的重力加速度.
【解析】:
解:
根据万有引力提供向心力得:
解得:
v=
已知月球的质量约为地球质量的
所以地球上的第一宇宙速度是月球上的第一宇宙速度的
倍.
地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s,则该探月卫星绕月球表面运行的速率约为:
v=1.8km/s,
根据万有引力等于重力得:
=mg,
g=
,已知月球的质量约为地球质量的
所以月球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的
故答案为:
1.8,
【点评】解决本题的关键掌握万有引力等于重力和万有引力提供向心力这两个理论,并能熟练运用.
14.(4分)(2015春•锦州校级期中)如图所示,汽车过拱形桥时的运动可以看做匀速圆周运动,质量为1吨的汽车以20m/s的速度过桥,桥面的圆弧半径为500m,g取10m/s2,则汽车过桥面顶点时对桥面的压力是 9200N .
【分析】在桥顶,汽车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,从而得出压力的大小.
在桥顶,根据牛顿第二定律得,
解得N=mg﹣m
=9200N.
根据牛顿第三定律知,汽车过桥面顶点时对桥面的压力为9200N.
9200N.
【点评】解决本题的关键知道汽车在桥顶向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解,基础题.
15.(8分)(2015春•锦州校级期中)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=1.25cm,若小球在平抛运动中先后经过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 0.5 m/s.(g取9.8m/s2)
【考点】研究平抛物体的运动.
【专题】实验题.
【分析】平抛运动竖直方向是自由落体运动,对于竖直方向根据△y=gT2求出时间单位T.对于水平方向由公式v0=
求出初速度.
设相邻两点间的时间间隔为T,
竖直方向:
3l﹣l=gT2,得到T=
;
水平方向:
v0=
带入数据得:
=0.5m/s;
,0.5.
【点评】本题是频闪照片问题,频闪照相每隔一定时间拍一次相,关键是抓住竖直方向自由落体运动的特点,由△y=gT2求时间单位.
四.计算题(共32分16
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