黑龙江省、吉林省十校联合体高一（下）期中物理试卷

2020-2021学年黑龙江省、吉林省十校联合体高一（下）期中物理试卷

1. 因测量出万有引力常量的值，而被称作“第一个称量地球质量的人”的科学家是

A. 开普勒 B. 伽利略 C. 卡文迪许 D. 哥白尼

2. 汽车通过拱形桥时的运动可以看成圆周运动，如图所示，当汽车以一定速度通过圆形拱桥的最高点瞬间，下列说法正确的是

A. 桥对汽车的支持力大于汽车的重力
B. 桥对汽车的支持力小于汽车的重力
C. 桥对汽车的支持力等于汽车的重力
D. 无论汽车的速度有多大，汽车对桥始终有压力

3. 我国高铁总里程位居世界第一，弯道是限制火车速度的重要因素，一般情况火车轨道在转弯处外轨都要高于内轨，如图所示，设斜面倾角为，则下列说法正确的是

A. 火车过弯道时速度越小越好
B. 火车过弯道时速度越大越好
C. 如果火车整体运行提速，设计师应增大弯道处的角
D. 如果火车整体运行提速，设计师应减小弯道处的角
 

4. 未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是

A. 旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大
B. 旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小
C. 宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大
D. 宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小

5. 假设地球是一个质量分布均匀球体，并且不计自转，利用引力常量和下列某一组数据，能估算出地球质量的是

A. 地球表面的重力加速度和地球的半径
B. 人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的角速度及周期
C. 月球绕地球做匀速圆周运动的周期及月球的质量
D. 地球绕太阳做匀速圆周运动的周期及地球与太阳间的距离

6. 为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星，其轨道半径约为地球半径的倍；另一地球卫星的轨道半径约为地球半径的倍。与的周期之比约为       

A.  B.  C.  D.

7. 一辆小车在水平面上做匀速直线运动，从某时刻起，小车所受牵引力和阻力随时间变化的规律如图所示，则作用在小车上的牵引力的功率随时间变化的规律是图中的

A.
B.
C.
D.

8. 如图所示，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的全过程中，大圆环对它的作用力

A. 一直不做功
B. 一直做正功
C. 一直做负功
D. 先做负功后做正功
 

9. 如图所示，、、是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，下列说法中正确的是

A. B、的角速度大小相等，且小于的角速度
B. B、的线速度大小相等，且大于的线速度
C. B、的向心加速度大小相等，且小于的向心加速度
D. B、的周期大小相等，且大于的周期

10. 质量不等，但具有相同初动能的两个物体，在摩擦系数相同的水平地面上滑行，直到停止，则

A. 质量大的物体滑行的距离大 B. 质量小的物体滑行的距离大
C. 它们滑行的距离一样大 D. 它们克服摩擦力所做的功一样多

11. 物体在合外力作用下，做直线运动的图象如图所示，下列表述正确的是

A. 在内，合外力对物体做正功
B. 在内，合外力对物体做负功
C. 在内，合外力对物体不做功
D. 在内，合外力对物体做正功

12. 在倾角为的斜面上，某人用平行于斜面的力把原来静止于斜面上的质量为的物体沿斜面向下推了的距离，并使物体获得的速度，已知物体与斜面间的动摩擦因数为，取，如图所示，则在这个过程中

A. 人对物体做功 B. 合外力对物体做功
C. 物体克服摩擦力做功 D. 物体重力势能减小

13. 某同学利用如图装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触面不固定；弹簧处于原长时，小球恰好位于桌面边缘，如图所示。向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面上。通过分析和计算，回答下列问题：
    本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能与小球抛出时的动能相等。已知重力加速度大小为，不计空气阻力，为求得，至少需要测量下列物理量中的______填正确答案标号。
    
    A.小球的质量
    B.小球抛出点到落地点的水平距离
    C.桌面到地面的高度
    D.弹簧的原长
    用所选取的量和已知量表示，得______。
    图中的直线是实验测量得到的水平射程和压缩量关系的图线。从理论上可推出，如果不变．减小，图线的斜率会______填“增大”、“减小”或“不变”；如果不变，增加，图线的斜率会______填“增大”、“减小”或“不变”。由图中给出的直线关系和的表达式可知，随的增大会______填“增大”、“减小”或“不变”。
14. 我国嫦娥五号发射器，携带月壤成功返回地球，激起了同学们对浩瀚宇宙深入探索的热情，某学生兴趣小组查阅资料发现，某行星绕一颗恒星公转运动可以看成匀速圆周运动，不受其他天体的干扰，其公转周期及公转轨道半径分别为和，已知万有引力常量为，求：恒星质量的表达式。
    
    
    
    
    
    
     
15. 为阻断疫情传播，“无接触”式配送成为物流业的主要手段，如图为某物流站的货物传输装置示意图，传送带在电动机的带动下以的恒定速度水平向右运动，将一质量为的货物无初速的放在传送带上，货物可看成一个物块，货物和传送带间的动摩擦因数为。设传送带足够长，取，在货物与传送带发生相对滑动的过程中，求：摩擦力对货物做的功和平均功率。

16. 据悉，东京奥运会将于年弯日至月日举行，滑板运动作为新的比赛项目将被纳入奥运会比赛项目之中。如图是滑板运动的轨道示意图，和是两段光滑圆弧形轨道，段的圆心为点，圆心角为，半径与水平轨道垂真，水平轨道段粗糙且长。某运动员和滑板从水平轨道上的点以的速度水平滑出，在点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道，经轨道后冲上轨道，到达点时速度恰好减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质量为，、两点与水平面的竖直高度分别为和，且，，不计空气阻力，取。求：
    运动员和滑板从运动到达点时的速度的大小；
    运动员和滑板在第一次通过轨道段运动过程中克服阻力所做的功；
    若段阻力大小恒定，以后的运动中只靠惯性滑行、求人和滑板最终将停在何处？

答案和解析

1.【答案】
 

【解析】解：牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤测出了引力常量，
根据，则地球的质量，卡文迪许测出后，可以求出地球的质量，所以卡文迪许被人们誉为“第一个称量地球质量的人”。故C正确，ABD错误。
故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
 

2.【答案】
 

【解析】解：、汽车通过凸圆弧形桥顶部时，由汽车的重力和桥面的支持力提供汽车的向心力，即：

解得：
即
所以桥对汽车的支持力小于汽车的重力，故AC错误，B正确；
D、根据
解得时，汽车对桥压力为零，故D错误；
故选：。
汽车通过凸圆弧形桥顶部时，由汽车的重力和桥面的支持力提供汽车的向心力，根据牛顿第二定律求出支持力即可判断。
汽车通过拱桥顶点时，通过分析受力情况，确定向心力来源，再由牛顿定律分析是超重还是失重现象，判断支持力与重力的关系。
 

3.【答案】
 

【解析】解：火车以速度通过弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，由图可以得出：
为轨道平面与水平面的夹角
合力等于向心力，由牛顿第二定律得：
 ，
解得：，
A、当火车转弯速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，故火车对内侧车轮轮缘有挤压，故A错误；
B、当火车转弯速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故火车对外侧车轮轮缘有挤压；
故B错误；
、如果火车整体运行提速，根据可知，设计师应增大弯道处的角，故C正确，D错误；
故选：。
火车以轨道的速度转弯时，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，利用平行四边形定则求出合力，根据合力等于向心力求出转弯速度，当转弯的实际速度大于或小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供向心力或大于所需要的向心力，火车有离心趋势或向心趋势，故其轮缘会挤压车轮。
本题关键抓住火车所受重力和支持力的合力恰好提供向心力的临界情况，计算出临界速度，然后根据离心运动和向心运动的条件进行分析。
 

4.【答案】
 

【解析】解：为了使宇航员在航天器上受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，即为使宇航员随旋转舱转动的向心加速度为定值，且有，
宇航员随旋转舱转动的加速度为：，由此式可知，旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小，此加速度与宇航员的质量没有关系，所以选项ACD错误，B正确。
故选：。
首先分析出该题要考查的知识点，就是对向心加速度的大小有影响的因素的分析，列出向心加速度的表达式，进行分析即可得知正确选项。
该题的考查方法非常新颖，解题的关键是从相关描述中提起有用的东西，对于该题，就是得知在向心加速度不变的情况下，影响向心加速度大小的物理量之间的变化关系，该题还要熟练的掌握有关匀速圆周运动的各个物理量的关系式，并会应用其进行正确的计算和分析。
 

5.【答案】
 

【解析】解：、根据地球表面物体重力等于万有引力可得
，
所以地球质量
，故A正确；
B、由万有引力做向心力可得

故可根据，无法求得地球半径，进而无法求得地球质量，故B错误；
C、根据万有引力做向心力可得

由于月球的轨道半径未知，故无法求得中心天体地球的质量，故C错误；
D、根据万有引力做向心力可得

运动天体的质量无法求解，一定条件下仅可求出太阳质量，故D错误。
故选：。
由地球表面物体重力等于万有引力求解，根据万有引力做向心力判断。
万有引力的应用问题一般由重力加速度求得中心天体质量，或由中心天体质量、轨道半径、线速度、角速度周期中两个已知量，根据万有引力做向心力求得其他物理量。
 

6.【答案】
 

【解析】解：根据题意可得与的轨道半径之比为：
：：
根据开普勒第三定律有：

得：
可得周期之比为：
 ：：
故C正确，ABD错误。
故选：。
由题得到卫星与的轨道半径之比，由开普勒第三定律求周期之比。
本题中已知两个卫星的轨道半径之间的关系，可以由开普勒第三定律快速解答，也可以由万有引力定律提供向心力求出周期与半径之间的关系后再进行判断。
 

7.【答案】
 

【解析】解：小车在水平面上做匀速直线运动，则初速度不为零，所以初始功率不为零，小车所受的牵引力和阻力都恒定不变，所以物体做匀加速直线运动，速度均匀增大，根据可知，均匀增大，故D正确，、、C错误。
故选：。
根据物体的受力情况分析物体的运动情况，根据求解．
本题主要考查了同学们读图的能力，要求同学们能根据受力情况分析物体的运动情况，难度不大．
 

8.【答案】
 

【解析】解：对小环受力分析可得，竖直向下的重力和沿半径方向的弹力，其中弹力方向始终与小环的速度方向垂直，二者夹角为，所以不做功。故A正确；BCD错误。
故选：。
首先判断出小环所受大圆环的作用力的方向，再根据做功的公式判断做功情况。
本题考查判断做功的方法，可以看力与物体速度的夹角，对学生要求较低，属于基础题目。
 

9.【答案】
 

【解析】解：卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力；
A、由牛顿第二定律得：，解得：，由题意可知：，则：，故A正确；
B、由牛顿第二定律得：，解得：，由题意可知：，则：，故B错误；
C、由牛顿第二定律得：，解得：，由题意可知：，则：，故C正确；
D、由牛顿第二定律得：，解得：，由题意可知：，则：，故D正确；
故选：。
卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出加速度、角速度、线速度、周期，然后分析答题。
本题关键是抓住万有引力提供圆周运动向心力，能根据半径关系确认描述圆周运动物理量与半径的关系是正确解题的关键。
 

10.【答案】
 

【解析】解：、、、设木块的质量为，与地面间动摩擦因数为，滑行的距离为，根据动能定理，有

解得

在滑行过程中，它们克服摩擦力做功一样多，但滑行距离与木块的质量有关，质量越大，滑行的距离越小；
故AC错误，B正确；
D、根据动能定理，它们克服摩擦力所做的功一样多，等于，故D正确；
故选：。
对木块运动的过程运用动能定理直接列式，求出位移表达式分析；也可以先对木块受力分析，求出合力，再根据牛顿第二定律求得加速度，再结合运动学公式求出位移表达式分析。
对于动力学问题，有时既可以用牛顿运动定律结合运动学公式求解，也可以用动能定理求解，选择动能定理求解可以不涉及加速度和时间，较为简洁。
 

11.【答案】
 

【解析】解：、由图可知，在内，物体速度增大，动能增大，根据动能定理知合外力对物体做正功，故A正确；
B、在内，物体速度减小，动能减小，根据动能定理知合外力对物体做负功，故B正确；
C、在内，物体速度减小，动能减小，根据动能定理知合外力对物体做负功，故C错误；
D、在时刻和末物体的速度均为，物体动能的变化量为零，故在内，合外力对物体做功为，故D错误。
故选：。
由图象明确初未速度，确定初末动能的变化，再根据动能定理判断合力做功。
本题考查动能定理和图像，结合图象得出速度的变化，熟练运用动能定理进行分析即可。
 

12.【答案】
 

【解析】解：、对物体受力分析，根据动能定理，有：
    。
解得：人对物体做功，故A错误；
B、对物体，合外力做功等于动能的增加量，为：，故B正确；
C、物体克服摩擦力做功：，故C错误；
D、物体重力势能减小：故D错误；
故选：。
对物体受力分析，受推力、重力、支持力和滑动摩擦力，根据恒力做功表达式求解克服摩擦力做功，根据动能定理列式求解合力做功和推力做功．物体重力势能减小等于重力做的功．
本题的关键是明确物体的受力情况和运动情况，然后结合动能定理和功能关系列式分析．
 

13.【答案】   增大  增大  增大
 

【解析】解：由平抛规律可知，由水平距离和下落高度即可求出平抛时的初速度，进而可求出物体动能，所以本实验至少需要测量小球的质量、小球抛出点到落地点的水平距离、桌面到地面的高度。故选ABC；
由平抛规律可知竖直方向上，水平方向上，而动能，联立可得；
由题意可知如果不变，减小，则相同的对应的速度变大，物体下落的时间不变，对应的水平位移变大，图线的斜率会增大；
如果不变，增加，则物体下落的时间增加，则相同的下要对应更大的水平位移，故图线的斜率会增大；
弹簧的弹性势能等于物体抛出时的动能，即；可知与的次方成正比，而与成正比，则与的次方成正比，故E随的增大会增大。
故答案为：；；增大；增大；增大。
结合平抛运动的规律分析所需测量的物理量；
由平抛运动规律，结合动能的表达式即可求解；
结合图以及平抛运动的规律进行分析求解。
本题考查探究弹力和弹簧伸长关系的实验，要求学生结合平抛运动的规律和动能表达式进行分析求解，难度适中。
 

14.【答案】解：令恒星的质量为，行星的质量为，行星绕恒星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，据此有：

可得恒星的质量
答：恒星质量的表达式为：。
 

【解析】行星绕恒星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，据此由公转半径和周期及引力常量求得恒星的质量即可。
本题根据万有引力提供圆周运动向心力展开讨论，要知道已知旋转天体的轨道半径和周期，可求得中心天体的质量。
 

15.【答案】解：由动能定理
代入数据解得 
由
取向右为正方向，对行李有

解得：

 又，故
 则
。
答：摩擦力对货物做的功为和平均功率为。
 

【解析】由动能定理可求得摩擦力做功；再由牛顿第二定律求得加速时间，即可求出平均功率。
本题考查了动能定理的基本运用，也可以采用动力学知识进行求解，关键需理清货物在整个过程中的运动规律。
 

16.【答案】解：运动员从点到点做平抛运动，根据平抛运动规律有
 
解得
由点到点，根据动能定理有
 
解得通过轨道段运动过程中克服阻力所做的功：
设运动员能到达左侧的最大高度为，从到第一次返回左侧最高处，根据动能定理
 
解得
所以第一次返回时，运动员不能回到点，最终停在上。
设运动员从点运动到停止，在段运动的总路程为。
根据
得
对从点到停止的整个过程，根据动能定理有
 
解得
因为，所以运动员最后停在点左侧处，或点右侧处。
答：运动员和滑板从运动到达点时的速度的大小为。
 运动员和滑板在第一次通过轨道段运动过程中克服阻力所做的功为。
人和滑板最终将停在点左侧处，或点右侧处。
 

【解析】运动员从点到点做平抛运动，在点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道，根据几何关系求出在点速度的大小；
由点到点，由动能定理列式即可求解通过轨道段运动过程中克服阻力所做的功；
运动员最终停在上，对整个过程，利用动能定理求出人和滑板在上通过的总路程，从而确定人和滑板最终将停在何处。
本题考查平抛运动、动能定理的综合应用。利用动能定理解题时，要注意初末状态的确定，确定运动过程，要知道滑动摩擦力做功与总路程有关。