2016-2017年黑龙江省大庆一中高一(下)期中物理试卷(解析版)

2016-2017学年黑龙江省大庆一中高一（下）期中物理试卷
一、选择题：本题共10小题，每小题5分．在每小题给出的四个选项中，第6、
8、10题有多项符合题目要求，其它小题只有一项符合题目要求．全部选对
的得5分，选对但选不全的得2分，有选错的得0分．
1．（5分）下列有关物理学史正确的说法是（）
A．牛顿总结前人的研究，提出了万有引力定律，并用实验测出了万有引力常量
B．胡克的理想斜面实验说明力是维持物体运动的原因
C．科学家哈雷用了近20年的时间获得了丰富的行星观测记录
D．德国天文学家开普勒发现了行星运动规律
2．（5分）下列说法中正确的是（）
A．位于同一水平面上的质量不同的物体，它们的重力势能的数值一定不同
B．物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关
C．动能不但有大小，而且有方向
D．合外力对物体所做的功，等于物体动能的减少量
3．（5分）用力F 把质量为m 的物体从地面由静止开始举高h 时物体的速度为v，则（）
A．力F 做功为mgh B．合力做功为mv2
C．重力做功（F﹣mg）h D．重力势能减少了mgh
4．（5分）从1984年我国第一颗试验同步卫星发射成功到2013年神舟十号飞船载人飞行，我国的航天事业实现了三次质的飞跃．其中神舟五号飞船经历21小时27分37秒，绕地球运行14圈后安全着陆．则运行时神舟五号飞船与同步卫星相比（）
A．神舟五号飞船比同步卫星的加速度小
B．神舟五号飞船比同步卫星的速度大
C．神舟五号飞船比同步卫星离地高度大
D．神舟五号飞船比同步卫星角速度小
5．（5分）已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为（）A．3.5km/s B．5.0km/s C．17.7km/s D．35.2km/s 6．（5分）质量为1kg 的物体做自由落体运动，经过2s 落地．取g＝10m/s2．关于重力做功的功率，下列说法正确的是（）
A．下落过程中重力的平均功率是100W
B．下落过程中重力的平均功率是200W
C．落地前的瞬间重力的瞬时功率是200W
D．落地前的瞬间重力的瞬时功率是400W
7．（5分）如图所示，物块的质量为m，它与水平桌面间的动摩擦因数为μ．起初，用手按住物块，物块的速度为零，弹簧的伸长量为x．然后放手，当弹簧第一次恢复原长时，物块的速度为v．则此过程中弹力所做的功为（）
A．mv2﹣μmgx B．μmgx﹣mv2
C．mv2+μmgx D．以上选项均不对
8．（5分）两个靠近的天体称为双星，它们以两者连线上某点O为圆心做匀速圆周运动，其质量分别为m1、m2，如图所示，以下说法正确的是（）
A．它们的角速度相同B．线速度与质量成反比
C．向心力与质量成正比D．轨道半径与质量成正比
9．（5分）如图所示，搭载着“嫦娥二号”卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射，卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面100km、周期为118min 的工作轨道，开始对月球进行探测，则（）
A．卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度大
B．卫星在轨道Ⅲ上经过P 点的加速度与在轨道II 上经过P 点时的加速度相等
C．卫星在轨道Ⅲ上运行周期比在轨道Ⅰ上大
D．卫星在轨道Ⅲ上经过P 点的速度比在轨道Ⅰ上经过P 点时的大10．（5分）由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同．已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G．假设地球可视为质量均匀分布的球体．下列说法正确的是（）
A．质量为m 的物体在地球北极受到的重力大小为mg
B．质量为m 的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为mg0
C．地球的半径为
D．地球的密度为
二．实验题（15分）
11．（6分）某同学用如图所示的装置来测定一玩具电动机在稳定状态下的输出功率．
实验器材：玩具电动机，带有两个固定铁夹的铁架台，电磁打点计时器，低压交流电源，垂锤，细线，米尺，纸带，复写纸片，天平等．实验步骤：
①如图所示，将玩具电动机和电磁打点计时器固定在铁架台上，并与电源接
好．把一根细线固定在电动机的转轮上，细线下端连接在重锤上端，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在垂锤上．
②接通打点计时器的电源，启动玩具电动机带动重锤上升．
③经过一段时间，关闭打点计时器和电动机，取下纸带，进行测量．
④用天平测出垂锤的质量．
已知交流电源周期T＝0.02s，当地的重力加速度g＝9.80m/s2，某次实验测得垂锤的质量为500.0g，得到纸带的一段如图所示，试回答下列问题：
（1）由纸带上打下的点，可以判断重锤做运动．
（2）由已知量和测得量求得玩具电动机的输出功率P＝W．
12．（9分）某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。

（ⅰ）小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；
（ⅱ）在钉子上分别套上2条、3条、4条…同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤（ⅰ），小物块落点分别记为M2、M3、M4…；（ⅲ）测量相关数据，进行数据处理。

（1）为求出小物块抛出时的动能，需要测量下列物理量中的（填正确答案标号）。

A．小物块的质量m
B．橡皮筋的原长x
C．橡皮筋的伸长量△x
D．桌面到地面的高度h
E．小物块抛出点到落地点的水平距离L
（2）将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3、…，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、…．若功与速度的平方成正
比，则应以W为纵坐标、为横坐标作图，才能得到一条直线。

（3）由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于（填“偶然误差”或“系统误差”）。

三．计算题：（计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位，13题10分，14题10分，15题10分，16题15分，共45分）13．（10分）质量为2.0×103kg的汽车在平直公路上行驶，若汽车行驶过程中所受阻力恒为f＝3.0×103N，且保持功率为90kW．求：
（1）汽车在运动过程中所能达到的最大速度．
（2）汽车的速度为5m/s时的加速度．
14．（10分）宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球以v0的初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升离抛出点的最大高度为h（h远小于星球半径），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G，求：
（1）求该星球表面的重力加速度；
（2）若该星球的半径R，忽略星球的自转，求该星球的密度．
15．（10分）已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响．
（1）推导第一宇宙速度v1的表达式；
（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T．
16．（15分）一个半径为R、内壁光滑的圆周玻璃管竖直固定在地面上，一质量为m的小球从A处静止释放，恰好从管口B紧贴内壁进入管内，最终从顶端D点水平飞出，落至地面上的E点且CE＝4R，重力加速度为g，求：（1）小球到达D点时的速度大小；
（2）小球到达D点时对玻璃管的作用力大小及方向；
（3）A点距地面的高度．
2016-2017学年黑龙江省大庆一中高一（下）期中物理试
卷
参考答案与试题解析
一、选择题：本题共10小题，每小题5分．在每小题给出的四个选项中，第6、
8、10题有多项符合题目要求，其它小题只有一项符合题目要求．全部选对
的得5分，选对但选不全的得2分，有选错的得0分．
1．（5分）下列有关物理学史正确的说法是（）
A．牛顿总结前人的研究，提出了万有引力定律，并用实验测出了万有引力常量
B．胡克的理想斜面实验说明力是维持物体运动的原因
C．科学家哈雷用了近20年的时间获得了丰富的行星观测记录
D．德国天文学家开普勒发现了行星运动规律
【解答】解：A、牛顿总结前人的研究，提出了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了万有引力常量，故A错误；
B、伽利略的理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因，故B错误；
C、科学家第谷用了近20年的时间获得了丰富的行星观测记录，故C错误；
D、物理学家开普勒发现了行星运动规律，故D正确；
故选：D。

2．（5分）下列说法中正确的是（）
A．位于同一水平面上的质量不同的物体，它们的重力势能的数值一定不同
B．物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关
C．动能不但有大小，而且有方向
D．合外力对物体所做的功，等于物体动能的减少量
【解答】解：A、根据重力势能的表达式E p＝mgh，位于同一水平面上的质量不同的物体，如果以该平面为参考平面，则它们的重力势能相等，均为零，故A错误；
B、重力做功的特点是只跟初末位置有关，跟路径和路程无关，故B正确；
C、动能是标量，没有方向。

故C错误；
D、根据动能定理可知，合外力对物体所做的功，等于物体动能的变化量，动能
不一定减小，故D错误；
故选：B。

3．（5分）用力F 把质量为m 的物体从地面由静止开始举高h 时物体的速度为v，则（）
A．力F 做功为mgh B．合力做功为mv2
C．重力做功（F﹣mg）h D．重力势能减少了mgh
【解答】解：A、根据恒力做功公式可知：W＝Fh，故A错误；
B、根据动能定理，合外力做功对应着动能转化，物体动能变化为mv2
所以物体所受合外力对它做的功等于mv2，故B正确；
C、根据重力做功公式可知：W G＝﹣mgh，故C错误；
D、重力做负功，重力势能增加了mgh，故D错误。

故选：B。

4．（5分）从1984年我国第一颗试验同步卫星发射成功到2013年神舟十号飞船载人飞行，我国的航天事业实现了三次质的飞跃．其中神舟五号飞船经历21小时27分37秒，绕地球运行14圈后安全着陆．则运行时神舟五号飞船与同步卫星相比（）
A．神舟五号飞船比同步卫星的加速度小
B．神舟五号飞船比同步卫星的速度大
C．神舟五号飞船比同步卫星离地高度大
D．神舟五号飞船比同步卫星角速度小
【解答】解：根据得：a＝，v＝，，T＝，
因为飞船的周期大约一个多小时，小于同步卫星的周期，所以神舟五号的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则神舟五号飞船比同步卫星离地高度小，故C
错误。

神舟五号的轨道半径小，则向心加速度大，线速度大，角速度大，故AD错误，B正确。

故选：B。

5．（5分）已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为（）A．3.5km/s B．5.0km/s C．17.7km/s D．35.2km/s
【解答】解：航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动时，由火星的万有引力提供向心力，则有：
G＝①
对于近地卫星，由地球的万有引力提供向心力，则得：
G＝m近②
由①②得：＝＝＝
＝7.9km/s
又近地卫星的速度约为v
近
可得：航天器的速率为v
＝＝km/s≈3.5km/s
航
故选：A。

6．（5分）质量为1kg 的物体做自由落体运动，经过2s 落地．取g＝10m/s2．关于重力做功的功率，下列说法正确的是（）
A．下落过程中重力的平均功率是100W
B．下落过程中重力的平均功率是200W
C．落地前的瞬间重力的瞬时功率是200W
D．落地前的瞬间重力的瞬时功率是400W
【解答】解：AB、下落的位移为：h＝＝，
则重力做功的平均功率为：P＝＝．故A正确，B错误。

CD、落地时物体的速度为：v＝gt＝10×2m/s＝20m/s，
则重力做功的瞬时功率为：P＝mgv＝1×10×20W＝200W．故C正确，D错误。

故选：AC。

7．（5分）如图所示，物块的质量为m，它与水平桌面间的动摩擦因数为μ．起初，用手按住物块，物块的速度为零，弹簧的伸长量为x．然后放手，当弹簧第一次恢复原长时，物块的速度为v．则此过程中弹力所做的功为（）
A．mv2﹣μmgx B．μmgx﹣mv2
C．mv2+μmgx D．以上选项均不对
【解答】解：对物块，由动能定理得：
W﹣μmgx＝mv2﹣0，
解得弹簧弹力做功为：W＝μmgx+mv2，
故C正确，ABD错误；
故选：C。

8．（5分）两个靠近的天体称为双星，它们以两者连线上某点O为圆心做匀速圆周运动，其质量分别为m1、m2，如图所示，以下说法正确的是（）
A．它们的角速度相同B．线速度与质量成反比
C．向心力与质量成正比D．轨道半径与质量成正比
【解答】解：A、双星结构稳定，间距恒定，故它们的角速度相等，故A正确；
B、设两星之间的距离为L，则有：
G＝m1ω2r1①
G＝m2ω2r2②
联立①②可得：m1r1＝m2r2，即轨道半径和质量成反比，再由v＝ωr，则线速度
与半径成正比，因此线速度与质量成反比，故B正确；
C、由万有引力公式可知F＝G，向心力与质量的乘积成正比，故C错误。

D、由①②两式解得：
m1ω2r1＝m2ω2r2
故：m1r1＝m2r2，故轨道半径与质量成反比，故D错误；
故选：AB。

9．（5分）如图所示，搭载着“嫦娥二号”卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射，卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面100km、周期为118min 的工作轨道，开始对月球进行探测，则（）
A．卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度大
B．卫星在轨道Ⅲ上经过P 点的加速度与在轨道II 上经过P 点时的加速度相等
C．卫星在轨道Ⅲ上运行周期比在轨道Ⅰ上大
D．卫星在轨道Ⅲ上经过P 点的速度比在轨道Ⅰ上经过P 点时的大
【解答】解：A、月球的第一宇宙速度是绕月球表面做圆周运动的线速度，是最大的环绕速度，可知卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小，故A错误。

B、卫星在轨道Ⅲ上经过P 点和在轨道II 上经过P 点时所受的万有引力相等，
根据牛顿第二定律得，加速度相等，故B正确。

C、根据开普勒第三定律知，，轨道Ⅲ的半径小于轨道Ⅰ的半长轴，则卫
星在轨道Ⅲ上运行周期比在轨道Ⅰ上小，故C错误。

D、卫星在轨道Ⅲ上的P点进入轨道Ⅰ，需加速，做离心运动，可知卫星在轨道
Ⅲ上经过P 点的速度比在轨道Ⅰ上经过P 点时的小，故D错误。

故选：B。

10．（5分）由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同．已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G．假设地球可视为质量均匀分布的球体．下列说法正确的是（）
A．质量为m 的物体在地球北极受到的重力大小为mg
B．质量为m 的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为mg0
C．地球的半径为
D．地球的密度为
【解答】解：A、质量为m的物体在两极所受地球的引力等于其所受的重力。

F ＝mg0，故A错误；
B、质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小等于在地球北极受到的万
有引力，即为mg0，故B正确；
C、设地球的质量为M，半径为R，在赤道处随地球做圆周运动物体的质量为m。

物体在赤道处随地球自转做圆周运动的周期等于地球自转的周期，轨道半径等于地球半径。

根据万有引力定律和牛顿第二定律有﹣mg＝m
在赤道的物体所受地球的引力等于其在两极所受的重力：＝mg0
解得R＝，故C正确；
D、因为，所以M＝又因地球的体积V＝πR3，所以ρ＝＝
，故D正确。

故选：BCD。

二．实验题（15分）
11．（6分）某同学用如图所示的装置来测定一玩具电动机在稳定状态下的输出功率．
实验器材：玩具电动机，带有两个固定铁夹的铁架台，电磁打点计时器，低压交流电源，垂锤，细线，米尺，纸带，复写纸片，天平等．实验步骤：
①如图所示，将玩具电动机和电磁打点计时器固定在铁架台上，并与电源接
好．把一根细线固定在电动机的转轮上，细线下端连接在重锤上端，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在垂锤上．
②接通打点计时器的电源，启动玩具电动机带动重锤上升．
③经过一段时间，关闭打点计时器和电动机，取下纸带，进行测量．
④用天平测出垂锤的质量．
已知交流电源周期T＝0.02s，当地的重力加速度g＝9.80m/s2，某次实验测得垂锤的质量为500.0g，得到纸带的一段如图所示，试回答下列问题：
（1）由纸带上打下的点，可以判断重锤做匀速直线运动．
（2）由已知量和测得量求得玩具电动机的输出功率P＝ 2.94W．
【解答】解：（1）因为各点之间的间距相等，故做的是匀速直线运动．
故答案为：匀速直线．
（2）因匀速直线运动，电动机的动力F＝mg＝4.9N，9个间距为L＝10.80cm＝
0.1080m，历时t＝9T＝9×0.02＝0.18s，因此其速度大小为：
所以输出功率为：
P＝FV＝mgV＝2.94W
故答案为：（1）匀速直线运动，（2）2.94（2.94﹣2.97）．
12．（9分）某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。

（ⅰ）小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；
（ⅱ）在钉子上分别套上2条、3条、4条…同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤（ⅰ），小物块落点分别记为M2、M3、M4…；（ⅲ）测量相关数据，进行数据处理。

（1）为求出小物块抛出时的动能，需要测量下列物理量中的ADE（填正确答案标号）。

A．小物块的质量m
B．橡皮筋的原长x
C．橡皮筋的伸长量△x
D．桌面到地面的高度h
E．小物块抛出点到落地点的水平距离L
（2）将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3、…，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、…．若功与速度的平方成正比，则应以W为纵坐标、L2为横坐标作图，才能得到一条直线。

（3）由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于系统误差（填“偶然误差”或“系统误差”）。

【解答】解：（1）小球离开桌面后做平抛运动，根据桌面到地面的高度h＝，可计算出平抛运动的时间，再根据小物块抛出点到落地点的水平距离L＝v0t，可计算出小球离开桌面时的速度，根据动能的表达式，还需要知道小球的质量。

故ADE正确、BC错误。

故选：ADE。

（2）根据h＝，和L＝v0t，可得，因为功与速度的平
方成正比，所以功与L2正比，故应以W为纵坐标、L2为横坐标作图，才能得到一条直线。

（3）一般来说，从多次测量揭示出的实验误差称为偶然误差，不能从多次测量揭示出的实验误差称为系统误差。

由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于系统误差。

故答案为：（1）ADE；（2）L2；（3）系统误差。

三．计算题：（计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位，13题10分，14题10分，15题10分，16题15分，共45分）13．（10分）质量为2.0×103kg的汽车在平直公路上行驶，若汽车行驶过程中所受阻力恒为f＝3.0×103N，且保持功率为90kW．求：
（1）汽车在运动过程中所能达到的最大速度．
（2）汽车的速度为5m/s时的加速度．
【解答】解：（1）因汽车匀速直线运动时速度最大，
由P＝Fv m和F＝f
得：v m＝＝30m/s；
（2）设v1＝5m/s时牵引力为F1，
则P＝
得
F1﹣f＝ma
代入数据：
答：（1）汽车在运动过程中所能达到的最大速度为30m/s．
（2）汽车的速度为5m/s时的加速度为
14．（10分）宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球以v0的初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升离抛出点的最大高度为h（h远小于星球半径），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G，求：
（1）求该星球表面的重力加速度；
（2）若该星球的半径R，忽略星球的自转，求该星球的密度．
【解答】解：（1）根据速度位移公式得：
得
（2）根据
及
联立解得星球密度
答：（1）该星球表面的重力加速度；
（2）若该星球的半径R，忽略星球的自转，该星球的密度
15．（10分）已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响．
（1）推导第一宇宙速度v1的表达式；
（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T．
【解答】解：（1）设卫星的质量为m，地球的质量为M，
在地球表面附近满足
得GM＝R2g ①
卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力②
①式代入②式，得到
故第一宇宙速度v 1的表达式为．
（2）卫星受到的万有引力为③
由牛顿第二定律④
③、④联立解得
故卫星的运行周期T为．
16．（15分）一个半径为R、内壁光滑的圆周玻璃管竖直固定在地面上，一质量为m的小球从A处静止释放，恰好从管口B紧贴内壁进入管内，最终从顶端D点水平飞出，落至地面上的E点且CE＝4R，重力加速度为g，求：（1）小球到达D点时的速度大小；
（2）小球到达D点时对玻璃管的作用力大小及方向；
（3）A点距地面的高度．
【解答】解：（1）小球从D到E做平抛运动，有
水平方向：
竖直方向：
解得：
（2）小球到达D点受到重力和管的弹力，根据牛顿第二定律有
解得：
由牛顿第二定律可知，小球对玻璃管的作用力大小为3mg，方向竖直向上（3）从A到D根据动能定理得
得h＝2R
H＝h+2R＝4R
答：（1）小球到达D点时的速度大小；
（2）小球到达D点时对玻璃管的作用力大小3mg及方向竖直向上；（3）A点距地面的高度4R．。