2020-2021学年湖北省武汉市部分重点中学联考高一（下）期中物理试卷

2020-2021学年湖北省武汉市部分重点中学联考高一（下）期中物理试卷

1. 日常生活中，我们经常会看到物体做曲线运动。关于曲线运动，下列说法正确的是

A. 速度总是与加速度垂直 B. 速率总是变化的
C. 加速度总是变化的 D. 速度总是变化的

2. 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. 入轨后可以位于北京正上方
B. 入轨后的速度小于第一宇宙速度
C. 发射速度大于第二宇宙速度
D. 若发射到近地圆轨道所需能量较多

3. 如图所示，重物A质量为m，置于水平地面上。一根轻质弹簧，原长为L，劲度系数为k，下端与物体A相连接。现将弹簧上端点P缓慢地竖直提起一段高度h使重物A离开地面。这时重物具有的重力势能为以地面为零势能面

A.  B.
C.  D.

4. 如图所示，一个女孩尝试站着荡秋千。已知秋千的两根绳长均为5m，女孩和秋千踏板的总质量约为40kg，绳的质量忽略不计。当女孩运动到最低点，速度大小为，此时每根绳子平均承受的拉力最接近于

A. 150N B. 220N C. 300N D. 450N

5. 若已知月球半径为R，探测器在距月球表面高为R的圆轨道上飞行，周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是

A. 月球质量为 B. 月球表面的重力加速度为
C. 月球的密度为 D. 月球表面的环绕速度为

6. 2020年11月28日20时58分，嫦娥五号探测器经过约112小时奔月飞行，在距月面400公里处成功实施发动机点火，顺利进入椭圆环月轨道Ⅰ。11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点A再次“刹车”，从轨道Ⅰ变为圆形环月轨道Ⅱ。嫦娥五号通过轨道Ⅰ近月点A速度大小为，加速度大小为，通过轨道Ⅰ远月点B速度大小为，加速度大小为，在轨道Ⅱ上运行速度大小为，加速度大小为，则

A.  B.  C.  D.

7. 如图所示，质量均为的小物块A和长木板B叠放在一起，以相同的速度在光滑水平面上向右匀速运动，A、B间的动摩擦因数。给长木板B一个水平向左的力，且保持力的功率不变，经过一段时间，A开始相对于B运动。则这段时间内小物块A克服摩擦力做的功为取

A.  B.  C. 2J D. 0

8. 下列有关运动的说法止确的是
    

A. 图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球角速度越大则偏离竖直方向的角越小
B. 图乙质量为m的小球到达最高点时对管壁的压力大小为3mg，则此时小球的速度大小为
C. 图丙皮带轮上b点的加速度小于a点的加速度
D. 图丙皮带轮上c点的线速度等于d点的线速度

9. 如图为牛顿“月-地”检验示意图，已知月球公转的轨道半径为地球半径R的60倍，月球公转轨道处的重力加速度为，地球表面的重力加速度为g，则
   
    

A. “月-地”检验中的与月球公转的向心加速度相等
B. “月-地”检验中的与月球表面的重力加速度相等
C.
D.

10. 同步卫星离地心的距离为r，运行速度为，加速度，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度，第一宇宙速度为，地球的半径为R，则

A.  B.  C.  D.

11. 如图所示，在一平底凹槽内弹射器将一钢珠可视为质点从挡板A处以的速度水平向右弹射出去，凹槽两端挡板A、B相距5m，钢珠每次与挡板碰撞后均以原速率被反弹回去，现已知钢珠最终停在距A挡板2m处，且钢珠只与B挡板碰撞了一次，则钢珠与凹槽间的动摩擦因数可能为取

A.  B.  C.  D.

12. 用如图所示的实验装置来探究小球作圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。某次实验图片如下，请回答相关问题：
    在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中______的方法；
    A.理想实验法        等效替代法        控制变量法        演绎法
    图中是在研究向心力的大小F与______的关系。
    A.质量角速度半径r
    若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______
    A.1：：：：1

13. 利用如图1所示的装置可以做力学中的一些实验，已知交流电的频率为f，小车质量为M，钩码质量为
    
    ①如果利用它来探究物体的加速度与力、质量的关系时，为使小车所受的合外力等于细线的拉力，应该采取的措施是______，要使细线的拉力约等于钩码的总重量，应该满足的条件是M______填“大于”、“远大于”、“小于”或“远小于”
    ②在满足了小车所受的合外力等于细线的拉力的条件下，且使细线的拉力等于钩码的总重量，如果利用它来探究外力做功与动能的关系时得到的纸带如图2所示．O为小车开始运动打下的第一点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图2所示，要探究小车运动的动能定理，要满足一个怎样的关系式______用题中的字母符号表示
14. 如图甲，小球用不可伸长的轻绳连接绕定点O在竖直面内圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时绳子拉力大小为，拉力与速度的平方的关系如图乙所示，图象中的数据a和b以及重力加速度g为已知量，求小球的质量和圆周轨道半径。

15. 如图所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行，若三颗星质量均为M，万有引力常量为G，求：
    甲星所受合外力；
    甲星的线速度；
    甲星和丙星的周期。
    
    
    
    
    
    
     
16. 如图所示，长度为的水平长直轨道AB与半径为的光滑竖直圆轨道BC相切于B，轨道BC与半径为r的光滑竖直圆轨道CD相切于C。质量的小球静止在A点，现用的水平恒力向右拉小球，在到达AB中点时撤去拉力。已知小球与水平面间的动摩擦因数，取。求：
    小球在B点的速度大小；
    小球在B点对圆轨道的压力大小；
    应满足什么条件，才能使小球能通过D点。

答案和解析

1.【答案】D
 

【解析】解：A、在曲线运动中，物体的速度方向总是沿着曲线的切线方向，不一定与加速度的方向垂直，如抛体运动，故A错误；
B、做匀速圆周运动的物体的速度大小不变，即速率不变，故B错误；
C、做曲线运动的物体的加速度不一定变化，如平抛运动，故C错误。
D、曲线运动的速度方向总是沿着曲线的切线方向，是不断变化的，所以曲线运动的速度一定是变化的，故D正确。
故选：D。
物体运动轨迹是曲线的运动，称为“曲线运动”，当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动；曲线运动的速度是不断变化的．
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住．
 

2.【答案】B
 

【解析】解：A、地球同步卫星入轨后一定只能位于赤道正上方的某一固定高度处，北京不在赤道上，故不可能在北京的正上方，故A错误；
B、第一宇宙速度等于地球附近做匀速圆周运动的卫星的速度，对环绕地球做匀速圆周运动的卫星，由万有引力提供向心力有：，解得：，地球同步卫星的轨道半径大于地球的半径，所以卫星入轨后的速度一定小于第一宇宙速度，故B正确；
C、第二宇宙速度为卫星脱离地球引力的最小发射速度，所以地球同步卫星的发射速度一定小于第二宇宙速度，故C错误；
D、因为卫星发射到越高的轨道，克服引力做的功越大，所以发射到近地圆轨道所需能量较少，故D错误。
故选：B。
地球同步卫星入轨后一定在赤道的正上方；
由万有引力提供向心力得到线速度表达式，由此分析地球同步卫星线速度与第一宇宙速度的大小关系；
地球同步卫星的发射速度一定小于第二宇宙速度；
卫星发射的轨道越高，需要对其做的功越多，由此分析D选项。
本题主要考查了同步卫星的相关知识，理解第一、第二宇宙速度的定义，理解同步卫星的运动特点。
 

3.【答案】A
 

【解析】

【分析】
物块刚A离开地面时，弹簧所受的弹力等于物块的重力，根据胡克定律求出此时弹簧伸长的长度，根据几何关系求出物块上升的高度，再求物块A具有的重力势能。
物块刚A离开地面时，弹簧所受的弹力等于物块的重力，根据胡克定律求出此时弹簧伸长的长度，根据几何关系求出物块上升的高度，再求物块A具有的重力势能。
【解答】
物块刚A离开地面时，弹簧所受的弹力等于物块的重力，根据胡克定律得弹簧伸长的长度为：
，
由弹簧上端P缓慢的竖直向上提起的距离L，则物块上升的高度为：

以地面为势能零点，这时物块A具有的重力势能为：

故选：A。  

4.【答案】C
 

【解析】解：以同学和秋千整体作为研究对象，整体受到竖直向下的重力以及竖直向上的绳子的拉力，令每根绳子的拉力为T，绳长为l，根据牛顿第二定律有：
代入数据解得每根绳子的拉力为：，故ABD错误，C正确。
故选：C。
秋千荡到最低点时，需要竖直向上的向心力，分析秋千和同学整体的受力，根据牛顿第二定律列式子求解每根绳子平均承受的拉力。
解决该题的关键是明确知道秋千运动到最低点时其合力不为零，且合力方向竖直向上，正确分析秋千和同学整体的受力情况。
 

5.【答案】A
 

【解析】解：AB、设飞船在距离月球表面高度为R的圆轨道上做匀速圆周运动，则，在月球表面，重力等于万有毅力，则，联立解得：，，故A正确，B错误；
CD、月球的密度，月球表面的环绕速度，故CD错误；
故选：A。
地球对月球的万有引力提供月球做圆周运动的向心力；在月球上，物体受到月球的万有引力等于其重力；结合质量-密度公式计算出密度。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，分清万有引力提供重力或者是向心力，熟悉向心力的公式即可求解。
 

6.【答案】B
 

【解析】解：AB、根据卫星变轨原理可知，在A点时由椭圆轨道Ⅰ变轨到圆轨道Ⅱ，需要减速做近心运动，即，根据开普勒第二定律可知，椭圆轨道Ⅰ上近月点A的速度大，远月点B的速度小，故在轨道Ⅰ上，假设探测器在B点绕地球做匀速圆周运动，运行速度，根据万有引力提供向心力可知，，解得运行速度：，则，综上所述可知，，故A错误，B正确；
CD、万有引力提供加速度，，解得加速度：，轨道半径大的，加速度小，故，故CD错误。
故选：B。
根据卫星变轨原理分析变轨前后速度的关系。
根据开普勒第二定律分析椭圆轨道上近月点、远月点的速度关系。
根据万有引力提供向心力分析圆轨道上速度关系。
万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律分析。
此题考查了人造卫星的相关知识，解决本题的关键掌握飞船的变轨原理，知道当万有引力等于需要向心力，做圆周运动，当万有引力小于需要向心力，做离心运动，当万有引力大于需要向心力，做近心运动。
 

7.【答案】B
 

【解析】解：A与B刚要相对运动时，A、B间的静摩擦力恰好达到最大，此时A、B具有相同的速度v，相同的加速度对A、B整体，由牛顿第二定律：
，

对A，由牛顿第二定律：，
联立知，A、B的共同速度
设题中过程小物块A克服摩擦力做的功为W，此过程，对A由动能定理：
代入数据解得，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据牛顿第二定律结合功率的计算公式解得AB共同速度v，再对A根据动能定理可解得。
本题考查动能定理，解题关键掌握恒定功率的应用，可根据恒定功率结合牛顿第二定律解得AB共同速度。
 

8.【答案】BC
 

【解析】解：小球在水平面做匀速圆周运动，其向心力由重力和绳子拉力的合力提供，
即，解得：，知角速度越大，偏离竖直方向的夹角越大，故A错误；
B.小球到达最高点时对管壁的压力大小为3mg，根据牛顿第二定律知其向心力为：
，解得，，故B正确；
C.因为b、c两点角速度相等，根据知，b、c两点的向心加速度之比为1：2，
a、c两点线速度相等，根据知，a、c两点的向心加速度之比为2：1，
故a、b两点的向心加速度之比为4：1，故C正确；
D.c、d两点角速度相等，根据知，c、d两点的线速度之比为1：2，故D错误；
故选：BC。
图甲中小球靠重力和绳子拉力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出角速度表达式，从而分析判断；
图乙中小球在最高点靠重力和管壁的弹力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出线速度即可；
图丙中根据同轴转动和皮带传动找到a和b两点，c、d两点的角速度和线速度关系求解；
本题关键要对球受力分析，找向心力来源，求角速度表达式；知道同轴转到和皮带传动的特征，同时要灵活应用角速度与线速度、向心加速度之间的关系公式。
 

9.【答案】AD
 

【解析】解：AB、假设地面的地球吸引力与地球吸引月球绕地球运行的引力是同种力，遵循相同的规律，已知月球公转的轨道半径为地球半径R的60倍，那么应该比较的是月球绕地球运行的向心加速度与地面的重力加速度g的比值，即月-地”检验的是与月球公转的向心加速度相等，故A正确，B错误；
CD、根据“月-地”检验的原理可知，月球绕地球运行轨道半径是地球半径的60倍，月球轨道上一个物体的受到的引力与它在地面附近时受到的引力之比为，月球在轨道处的重力加速度与地球表面的重力加速度g的关系为，故C错误，D正确。
故选：AD。
假设拉住月球使它围绕地球运动的力与地球上物体受到的引力是同一种力，已知月球绕地球运行轨道半径是地球半径的60倍，月球轨道上一个物体的受到的引力与它在地面附近时受到的引力之比为。
牛顿时代已经较精确的测量了地球表面的重力加速度、地月之间的距离和月球绕地球运行的公转周期，通过比较对应物理量间的关系，上述假设就得到了很好的证明。
此题考查了万有引力定律及其应用，解决本题的关键掌握“月-地”检验的原理，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，并能灵活运用。
 

10.【答案】BC
 

【解析】解：根据题意得：同步卫星的周期等于地球自转的周期，故角速度相等，
根据向心加速度公式可知

根据万有引力提供向心力：
，
解之得：
所以：，故BC正确，AD错误。
故选：BC。
同步卫星的周期与地球的自转周期相同，根据得出同步卫星和随地球自转物体的向心加速度之比，根据万有引力提供向心力得出第一宇宙速度与同步卫星的速度之比。
解决本题的关键知道同步卫星和随地球自转的物体速度相等，同步卫星以及贴近地球表面运行的卫星靠万有引力提供向心力。
 

11.【答案】AC
 

【解析】解：根据钢珠只与B挡板碰撞了一次，可知钢珠运动的路程有两种可能：一是与A板碰一次，；二是与A板没碰，；
由公式可得；
当时，解得：加速度；
当时，解得：，
由牛顿第二定律和知，

或，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
根据钢珠只与B挡板碰撞了一次，分析钢珠运动的路程的可能情况，根据位移速度关系求解加速度大小，再根据牛顿第二定律求解动摩擦因数．
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁；本题也可以直接根据动能定理求解．
 

12.【答案】C B B
 

【解析】解：在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。
故选：C。
图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系。
故选：B。
根据，两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，
因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，
根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1。
故选：B。
故答案为：；；。
该实验采用控制变量法，图中抓住质量不变、半径不变，研究向心力与角速度的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变。知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等。
 

13.【答案】平衡摩擦力  远大于 
 

【解析】解：①为使小车所受的合外力等于细线的拉力，实验前需平衡摩擦力；
对系统运用牛顿第二定律得，有，解得，
隔离分析得，，知当M远大于m时，细线的拉力等于钩码的总重量．
②根据动能定理得，，，
要探究小车运动的动能定理，要满足的关系式为：

故答案为：①平衡摩擦力，远大于；②
①为了使合力等于细线的拉力，需平衡摩擦力，为了使细线的拉力等于钩码的总质量，M应远大于
②根据动能定理得出小车应满足的关系式．
该题涉及的实验比较多，要明确实验原理，根据物理定律求出相应的表达式，然后可以讨论得出相应结论．
 

14.【答案】解：若，由图知：，根据牛顿第二定律可得：
解得圆周轨道半径：；
当时，拉力为b，则有：
解得小球的质量：。
答：小球的质量为，圆周轨道半径为。
 

【解析】若，由图知：，根据牛顿第二定律求解圆周轨道半径；
当时，拉力为b，根据牛顿第二定律求解小球的质量。
本题主要是考查圆周运动的知识，解答此类问题的关键是能够对物体进行受力分析，确定哪些力的合力或哪个力的分力提供了向心力，根据向心力的计算公式进行解答。
 

15.【答案】解：甲星所受的合外力为：

合力提供向心力，由牛顿第二定律得：

解得甲星的线速度大小为：

甲星与丙星都绕乙星做匀速圆周运动，它们的所受合力相等、轨道半径相等，它们做圆周运动的周期T相等，由牛顿第二定律得：

解得：
答：甲星所受合外力大小是，方向指向乙星；
甲星的线速度大小是，方向沿运动轨迹的切线方向；
甲星和丙星的周期是。
 

【解析】根据万有引力定律与力的合成方法求出甲星所受合外力。
甲星所受合力提供向心力，应用牛顿第二定律求出甲星的线速度。
合力提供向心力，应用牛顿第二定律求出甲星与丙星的周期。
本题考查了万有引力定律的应用，知道甲、丙两星做圆周运动的向心力来源是解题的前提与关键；应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题。
 

16.【答案】解：小球从A到B的运动过程中，由动能定理可知：

解得：
设小球在B点受到圆轨道的支持力为，由牛顿第二定律有：

解得：
根据牛顿第三定律小球在B点对轨道的压力为
小球恰好过最高点D，此时只受到重力，由牛顿第二定律有：

小球从B运动到D，由动能定理：

解得：
故r满足时，才能使小球能通过D点
答：小球在B点的速度大小为；
小球在B点对圆轨道的压力大小为100N；
应满足条件，才能使小球能通过D点。
 

【解析】小球从A到B过程利用动能定理，求出B点小球速度；
小球在B点，根据牛顿第二定律并结合牛顿第三定律可求出轨道对小球的压力；
当小球恰好能通过D点，根据牛顿第二定律求得D点的速度，从B到D，根据动能定理求得r的最大值即可。
本题主要考查动能定律和向心力知识的综合应用，关键要分析临界状态，挖掘小球到达最高点时的临界条件，同时要抓住圆轨道内侧模型与细绳拴球模型规律相同的特点。