2020-2021学年江西省新余市第一中学高一下学期第一次段考(3月)物理试卷

2020-2021学年江西省新余市第一中学高一下学期第一次段
考（3月）物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．万有引力定律的发现实现了物理学史上的第一次大统一——天上物理学和地上物理学的统一，它表明天体运动和地面上物体的运动遵从相同的规律．若牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道运动假想成圆周运动，则牛顿没有使用的规律和结论是( )
A．开普勒第二定律
B．牛顿第二定律
C．开普勒第三定律
D．牛顿第三定律
2．如图所示，两个啮合齿轮，小齿轮半径为10 cm，大齿轮半径为20 cm，大齿轮中C 点离圆心O2的距离为10 cm，A、B分别为两个齿轮边缘上的点，则A、B、C三点的( )
A．线速度之比为1∶1∶1
B．角速度之比为1∶1∶1
C．向心加速度之比为4∶2∶1
D．转动周期之比为2∶1∶1
3．在光滑的横杆上穿着两质量分别为m1、m2的小球，小球用细线连接起来，当转台匀速转动时，两小球与横杆保持相对静止，下列说法中正确的是( )
A．两小球的速率必相等
B．两小球的向心力大小必不相等
C．两小球的加速度大小必相等
D．两小球到转轴的距离与其质量成反比
4．如图所示，物体A、B经无摩擦的定滑轮用细线连在一起，A物体受水平向右的力F 的作用，此时B匀速下降，A水平向左运动，可知( )
A．物体A做匀速运动
B．物体A做加速运动
C．物体A所受摩擦力逐渐增大
D．物体A所受摩擦力不变
5．如图所示，河岸A处有一只小船．河宽为300m，水流速度为4m/s，在A点下游400m处有一瀑布．小船从A处开出后不能掉进瀑布且要到达对岸，船相
对于水的最小速度为（）
A．2m/s B．2.4m/s C．3m/s D．3.5m/s
v 6．如图所示，水平面上固定有一个斜面，从斜面顶端向右平抛一个小球，当初速度为
0时，小球恰好落到斜面底端，飞行时间为0t。

现用不同的初速度v从该斜面顶端向右平抛这个小球，以下图像能正确表示平抛运动的飞行时间t随v变化的函数关系的是（）
A．B．
C．D．
二、多选题
7．如图所示，置于圆形水平转台上的小物块随转台转动．若转台以角速度ω0=2rad/s．转动时，物块恰好与平台发生相对滑动．现测得小物块与转轴间的距离l1=0.50m，设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2．则( )
A．小物块与转台间的摩擦因数为μ=0.2
B．若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m，则水平转台转动的角速度最大为1rad/s
C．若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m rad/s D．若小物块质量变为原来2倍，则水平转台转动的角速度最大为2rad/s
8．据报道有科学家支持在2006年被除名的冥王星重新拥有“行星”称号，而最终结果将在国际天文联会上讨论才能做出决定．下表是冥王星的一些物理量（万有引力常量G已知）则下列说法正确是（）
A．冥王星绕日公转的线速度比地球绕日公转的线速度小
B．冥王星绕日公转的加速度比地球绕日公转的加速度小
C．根据所给信息，可以估算冥王星表面重力加速度的大小
D．根据所给信息，可以估算太阳的体积
9．如图所示，从水平地面上a、b两点同时抛出两个物体，初速度分别为v1和v2，与水平方向所成角度分別为30°和60°．某时刻两物体恰好在ab连线上一点O（图中未画出）的正上方相遇，且此时两物体速度均沿水平方向，不计空气阻力．则（）
A．v1＞v2
B．O a＞O b
C．若v1和v2均增大到2v1和2v2,则仍然在相遇点相遇
D．若v1和v2均增大到2v1和2v2,则仍然在点O的正上方相遇
10．如图所示，水平光滑长杆上套有小物块A，细线跨过位于O点的轻质光滑定
滑轮，一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块A、B质量相等．C为O点正下方杆上的点，滑轮到杆的距离OC=h．开始时A位于P点，现将A、B静止释放．物块A由P点出发第一次到达C点过程中，则下列说法正确的是（）
A．物块A速度先增大后减小B．物块A速度一直在增大
C．物块B速度先增大后减小D．细线对物块B的拉力先小于B的重力后大于B的重力
三、实验题
11．如图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．
(1).以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______.
A、安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B、斜槽轨道必须光滑
C、将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
D、每次小球应从同一高度由静止释放
E、每次释放小球时的位置越高，实验效果越好
(2).如图2所示，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=2.5cm．若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度=__________m/s（取g=10m/s2）．
A、 10.0m/s
B、5.0m/s
C、0.5m/s
D、 1.0m/s
(3).小球在b点的速率是_________ ．（取g=10m/s2）
A、 12.5m/s
B、 6. 25m/s
C、 1.75m/s
D、1.25m/s
四、解答题
12．从离水平地面某一高度平抛一物体，抛出2s后落地时它的速度方向与水平
方向成45°角，( g =10m /s 2
).求：
(1)抛出点距地面的高度;
(2)抛出时的速度.
13．如图所示装置可绕竖直轴'O O 转动，可视为质点的小球A 与两细线连接后分别系于B 、C 两点，当细线AB 沿水平方向绷直时，细线AC 与竖直方向的夹角37.θ=已知小球的质量1kg m =，细线AC 长1m L =，(重力加速度取210m/s g =，sin370.6)=
（1）若装置匀速转动时，细线AB 刚好被拉直成水平状态，求此时的角速度1ω．
（2）若装置匀速转动的角速度2ω=，求细线AB 和AC 上的张力大小AB T 、AC T ． 14．已知地球的半径约为R =6400km,北极地球表面的重力加速度约为g =10m/s 2,假设地球是个质量均匀分布的球体，万有引力常量G =6.67×10-11N.m 2/kg 2。

试用G 、R 、g 写出下列物理量的表达式，并计算近地卫星的速度v 的值.
(1)写出地球的质量M 的表达式;
(2)写出地球的密度ρ的表达式;
(3)写出地球卫星最小周期的表达式.
(4)近地卫星的速度v 的表达式，并计算近地卫星的速度v 的值（计算结果保留两位有效数）
15．在倾角为θ =37°足够长的斜面顶端有一光滑的半径为R =2.5m 的半圆轨道，AB 为圆轨道竖直方向的直径,如图所示。

一质量为m =20g 大小不计的小球以速度v 0从圆轨道最低点A 水平射入，到达圆轨道最高点B 时对轨道的压力为0.6N, g 取10m/s 2
，sin37º=0.6，cos37º=0.8。

求：
(1)小球到达圆轨道最高点B时的速度v;
(2)小球从圆轨道最高点B落回到斜面的时间t;
(3)小球落回到斜面的位置离A点的距离d.
参考答案
1．A
【解析】
牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道简化为圆轨道这就是开普勒第一定律，由牛顿第二定律可列出万有引力提供向心力．再借助于牛顿第三定律来推算物体对地球作用力与什么有关系．同时运用开普勒第三定律来导出万有引力定律，而开普勒第二定律则没有用到，故选项A正确．
点睛：天体运动和地面上物体的运动遵从相同的规律，牛顿在发现万有引力定律的过程中，运用了牛顿第二、三定律，开普勒三定律．
2．C
【解析】
【详解】
A、同缘传动时，边缘点的线速度相等，故v A=v B；同轴传动时，角速度相等，故ωB=ωC；根据题意，有：r A:r B:r C=1:2:1；根据v=ωr，由于ωB=ωC，故v B：v C=r B：r C=2：1；故v A:v B:v C=2:2:1，故A错误；
B、根据v=ωr，由于v A=v B，故ωA：ωB=r B：r A=2：1；故ωA：ωB：ωC=2:1:1，故B错误；
C、向心加速度之比为：
2
22
B
::::C
A
A B C
A B C
v
v v
a a a
r r r
=，故C正确；
D、转动周期之比为：
111
::::1:2:2
A B C
A B C
T T T
ωωω
==，故D错误；
故选C.
3．D
【解析】两小球随着杆及转台一起转动，角速度必相等，
由v=ωr知，r不一定相等，所以v不一定相等，选项A错误；
由向心加速度a=ω2r可知，r不一定相等，向心加速度不一定相等，选项C错误；两小球用一细线连接，两小球的向心力等于线的张力，一定相等，选项B错误；
m1ω2r1=m2ω2r2，解得r1
r2=m2
m1
，选项D对；故选D.
4．B 【解析】【详解】
B匀速下降，A沿水平面向左做运动，如图1，V B是V A在绳子方向上的分量，V B是恒定的，随着V B与水平方向的夹角增大，V A增大，所以A在水平方向上向左做加速运动．选项A 错误，B正确；
因为B匀速下降，所以B受力平衡，B所受绳拉力T=G B，A受斜向上的拉力等于B的重力，在图2中把拉力分解成竖着方向的F2和水平方向的F1，在竖直方向上，有N+F2=G A．绳子与水平方向的夹角增大，所以有F2增大，支持力N减小，所以摩擦力减小，选项C错误、D正确．故选BD．
【点睛】
该题既考查了力的合成与分解，又考察了运动的合成与分解，是一道质量较高的题．该题在对A的运动的分解时，要明确谁是合速度，谁是分速度，注意物体实际运动的速度为合速度．此种情况是把合速度沿绳子收缩的方向和绳子摆动的方向进行正交分解．
5．B
【解析】船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水而下的分运动，其中合速度v合方向已知，大小未知，顺水流而下的分运动v水速度的大小和方向都已知，沿船头指向分运
动的速度v船大小和方向未知，根据平行四边形法则可知：
船的合速度与河岸的夹角的正切值tanα=300
400=3
4
，则α=370，当船速与合速度垂直时，船速
最小，由几何关系可得船速的最小值为：v
船=v
水
sin370=2.4m/s ,故选B.
点睛；此题是关于运动的合成问题；要知道合运动和分运动之间满足平行四边形定则，要搞清已知量和未知量之间的几何关系即可解答.
6．B
【详解】
AD ．平抛运动竖直方向为自由落体运动
2012
h gt =
水平方向为匀速直线运动 0x v t =
若初速度大于0v ，在高度不变时水平位移就会大于x ，此时小球落在水平面上，高度不变，所以飞行时间不变，结合图像可知，AD 错误；
BC ．若初速度小于0v ，则会落在斜面上，此时设斜面的倾角为θ，则有
212tan 2gt y gt x vt v
θ=== 得到时间
2tan v t g
θ=
可见 t v ∝
B 正确，
C 错误。

故选B 。

7．ACD
【详解】
转台以角速度ω0=2rad/s 转动时，物块恰好与平台发生相对滑动，根据牛顿第二定律得201mg m l μω= ，解得：μ=0.2，故A 正确；若小物块与转轴间距离变为l 2=1.0m ，则当物体
恰好发生相对滑动时，满足212mg m l μω=
，解得：1/s ω，故B 错误，C 正确；
根据22mg m l μω=可知，物块发生滑动时的临界角速度与质量无关，开始发生相对滑动的
临界角速度为2rad/s ，则质量变为原来的2倍，水平转台转动的角速度最大还是2rad/s ，故D 正确。

故选ACD.
8．ABC
【解析】根据G Mm
r 2=m 4π2T 2r ，则r =√GMT 24π23 ,因冥王星公转周期大于地球的公转周期，则冥
王星公转半径大于地球的公转半径，即r 冥>r 地；根据v =√GM r 可知，冥王星绕日公转的线
速度比地球绕日公转的线速度小，选项A 正确；根据a =GM
r 2可知，冥王星绕日公转
的加速度比地球绕日公转的加速度小，选项B 正确；根据冥王星的平均密度和直径可求解冥王星的质量，再根据g =
GM
R 2可估算冥王星表面重力加速度的大小，选项C 正确；因不能求解太阳的质量和半
径等值，故不能估算太阳的体积，选项D 错误；故选ABC.
点睛：此题主要考查万有引力定律的应用；解题的关键是知道行星做圆周运动的向心力来自太阳的引力，通过列式即可求解讨论.
9．ABD
【解析】
【详解】 两物体在竖直方向的位移相同，故211sin 302h v t gt =- ; 221sin 602
h v t gt =-，则0012sin 30sin 60v v = ,则v 1＞v 2，选项A 正确；水平方向：oa=v 1t ；ob=v 2t,则O a ＞O b ，选项B 正确；因12v oa ob v = 可知若v 1和v 2均增大到2v 1和2v 2,则oa ob
比值不变，根据211sin 302h v t gt =-及221sin 602
h v t gt =-可知，若v 1和v 2均增大到2v 1和2v 2,仍然在点O 的正上方相遇，选项D 正确，C 错误；故选ABD.
10．BCD
【解析】
对物体A ，由于受到细绳的拉力作用，且拉力与速度方向成锐角，则物块A 速度一直在增大,选项A 错误，B 正确；开始时B 的速度为零，当A 到达C 点时，B 的速度又变为零，可知选项C 正确；当B 速度增加时，处于失重状态；当B 减速时，处于超重状态，则细线对物块B 的拉力先小于B 的重力后大于B 的重力，选项D 正确；故选BCD.
11．ACD D D
【详解】
（1）斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度为水平方向，A 正确；只要保证从同一高度释放小球，到达斜槽末端的速度就相同，斜槽轨道可以不光滑，B 错误；将木板校
准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，这样才不会影响小球的运动轨迹，C 正确；为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球的释放点都应该相同，D 正确；释放小球的位置要适当，位置高了，平抛初速度大，会使在木板上留下的轨迹短，不方便研究，E 错误；故选ACD ．
（2）小球在竖直方向做自由落体运动，则2y gt ∆= ，可得t =0.05s ； 沿水平方向做匀速直线运动，01m/s x v t
=
= 【点睛】 本实验主要考查对平抛运动的处理方法，描绘运动轨迹，求平抛运动的初速度；实验中注意的问题：（1）保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线．（2）平抛运动竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动；联立求得两个方向间的位移关系可得出正确的图象．（3）根据平抛运动的处理方法，直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动即可求解．
考点：研究平抛物体运动．
12．(1)20m (2)20m/s
【解析】
(1)抛出点与地面的高度ℎ=12gt 2=12×10×22m =20m ．
(2)落地时竖直分速度v y =gt=20m/s
根据tan45∘=v
y v 0 得，v 0=20m/s ． 13．（1）3.54rad/s （2）T AC =12.5N ，T AB =2.5N
【详解】
（1）当细线AB 刚好被拉直，则AB 的拉力为零，靠AC 的拉力和重力的合力提供向心力， 根据牛顿第二定律有
mg tan37°＝mL AB ω12
解得
1
3
10
3752
4rad/s
32
1
5
AB
gtan
L
ω
⨯
︒
⨯
＝＝＝
（2）若装置匀速转动的角速度
ω2=50
3
rad/s
竖直方向上有
T AC cos37°=mg
水平方向上有
T AC sin37°+T AB＝mL ABω22
代入数据解得
T AC=12.5N
T AB=2.5N．
14．(1)M=gR2/G(2)ρ=3g/(4 GπR) （3）t=2π√R
g
（4）v=8.0×103m/s
【解析】(1)由GMm
R2
=mg
可得：M=gR2
G
(2)M=4
3
ρπR3
&#ξΦ020;&#ξΦ020;&#ξΦ020;&#ξΦ020;&#ξΦ020;&#ξΦ020;&#ξΦ020;&#ξΦ020;
解得：r=3g
4GπR
（3）由mg=mR(2π
T
)2
T=2π√R
g
（4）根据mg=m v2
R
解得：v=√gR=8.0×103m/s
点睛：此题是万有引力定律的应用问题；关键是知道在地球表面的物体的重力等于万有引力；绕地球运转的卫星的向心力来自万有引力.
15．(1)v=10m/s (2)t=2s (3)d=25m
【解析】(1)由圆周运动规律F N+mg=m v2
R
v=10m/s
(2)由平抛运动规律
y-2R=xtanθ
gt2
y=1
2
x=vt
t=2s
(3)由几何关系
d=x
=25m
cosθ。