吉林省辽源五中2017-2018学年高一物理下学期期中试题

吉林省辽源五中2017-2018学年高一物理下学期期中试题
本试卷用时90分钟，满分100分
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题（本题共12道小题，每小题4分，共48分。

1-8题为单选题，每道小题只有一个正确答案；9-12题为多选题，每小题有多个正确答案，全选对得4分，选对部分得2分，有选错或不答者得0分。

）
1．火车轨道在转弯处外轨高于内轨，设斜面倾角为θ，火车质量为m ，轨道半径为R ，若重力加速度为g ，则下列说法正确的 （ ）
A. 火车可能受到重力、支持力和向心力
B. 物体受到的向心力方向沿轨道斜面向下
C. 增加斜面倾角θ，车轮对内轨的压力一定增大
D.
2．如图所示，质量为m 的物块与转轴OO '相距R ，物块随水平转台由静止开始缓慢转动，当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到开始滑动前的这一过程中，转台对物块做的功为
8
mgR
，若物块与转台之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，则物块与
转台间的动摩擦因数为 （ ）
A. 0.25
B. 0.15
C. 0.125
D. 0.5
3．两颗互不影响的行星1P 、2P ，各有一颗近地卫星1S 、2S 绕其做匀速圆周运动．图中纵轴表示行星周围空间某位置的引力加速度a ，横轴表示某位置到行星中心距离r 平方的倒数，
21
a r
-
关系如图所示，卫星1S 、2S 的引力加速度大小均为0a ．则 （ ）
A. 1S 的质量比2S 的大
B. 1P 的平均密度比2P 的大
C. 1P 的第一宇宙速度比2P 的小
D. 1P 的质量比2P 的大
4．质量为m 的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管的直径，如图所示。

已知小球以速度v 通过最高点时对圆管外壁的压力恰好为mg ，则小球以速度
2
v
通过圆管的最高点时 （ ）
A. 小球对圆管内、外壁均无压力
B. 小球对圆管外壁的压力等于2
mg
C. 小球对圆管内壁的压力等于
2
mg
D. 小球对圆管内壁的压力等于mg 5．地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F 1，向心加速度为a 1，线速度为v 1，角速度为ω1，绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受的向心力为F 2，向心加速度为a 2,线速度为v 2，角速度为ω2；地球同步卫星所受的向心力为F 3，向心加速度为a 3,线速度为v 3，角速度为ω3；地球表面重力加速度为g ，第一宇宙速度为v ，假设三者质量相等，则 （ ） A. F 2＞F 1＞F 3 B. ω1=ω3＜ω2 C. v 1=v 2=v ＞v 3 D. a 1＞a 2=g ＞a 3
6．如图所示，物体A 、B 通过细绳以及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体B 的质量为2m ，放置在倾角为30°的光滑斜面上，物体A 的质量为m ，开始时细绳伸直。

用手托着物体A 使弹簧处于原长，A 与地面的距离为h ，物体B 静止在斜面上挡板P 处，放手后物体A 下落，与地面即将接触时速度大小为v ，此时物体B 对挡板恰好无压力，则下列说法正确的是
A 、弹簧的劲度系数为2
mg
h
B 、此时物体A 的加速度大小为g ，方向竖直向上
C 、此时弹簧的弹性势能等于212
mgh mv
D 、此时物体B 可能离开挡板沿斜面向上运动
7．如图所示，传送带AB 的倾角为θ，且传送带足够长．现有质量为m 可视为质点的物体以v 0的初速度从B 端开始向上运动，物体与传送带之间的动摩擦因数μ>tan θ，传送带的速度为v (v 0<v )，方向未知，重力加速度为g .物体在传送带上运动过程中，摩擦力对物体做功的最大瞬时功率是
( )
A. μθ
B. μmgv cos θ
C. 0μmg v cos θ
D. θμcos )(2
1
0v v mg + 8．如图所示，从倾角为30°的光滑斜面上的M 点水平抛出一个小球，抛出时小球的动能为4.5 J ，最后小球落在斜面上的N 点，则小球运动到距离斜面最远处时的动能为 （ ）
A. 3.5 J
B. 4 J
C. 6 J
D. 4.8 J
9．如图所示，在水平地面的O 点正上方不同高度的A 、B 两点分别水平抛出一小球，不计一
切阻力，如果两球均落在同一点C 上，则两小球 （ ）
A. 在空中飞行时间可能相等
B. 落地的速度方向不同
C. 落地的速率可能相等
D. 抛出时的初速度可能相同
10．发动机额定功率为P o 的汽车在水平路面上从静止开始先匀加速启动，最后达到最大速度并做匀速直线运动，已知汽车所受路面阻力恒为f ，汽车刚开始启动时的牵引力和加速度分别为F 0和a 0，如图所示描绘的是汽车在这一过程中速度随时间以及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象，其中正确的是（ ）
A. B. C. D.
11．如图所示，竖直平面内有一半径为R 的固定
1
4
圆轨道与水平轨道相切于最低点B 。

质量为m 的小物块P （视为质点）从A 处由静止滑下，经过最低点B 后沿水平轨道运动，到C 处停下，B 、C 两点间的距离为R ，物块P 与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为μ。

现用力F 将该小物体沿下滑的路径从C 处缓慢拉回圆弧轨道的顶端A ，拉力F 的方向始终与小物体的运动方向一致，小物体从B 处经圆弧轨道到达A 处过程中，克服摩擦力做的功为μmgR ，下列说法
正确的是： （ ）
A. 物体在下滑过程中，运动到B处时速度最大
B. 拉力F做的功小于2mgR
C. 物体从A滑到C的过程中克服摩擦力做的功等于2μmgR
D. 拉力F做的功为mgR（1＋2μ）
12．如图所示，竖直墙上固定有光滑的小滑轮D，质量相等的物体A和B用轻弹簧连接，物体B放在地面上，用一根不可伸长的轻绳一端与物体A连接，另一端跨过定滑轮与小环C连接，小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆，小环C位于位置R时，绳与细杆的夹角为θ，此时物体B与地面刚好无压力，图中，SD水平，位置R和Q关于S对称，现让小环从R处由静止释放，环下落过程中绳始终处于拉直状态，且环到达Q时速度最大。

下列关于小环C下落过程中的描述正确的是（）
A. 小环C、物体A和轻弹簧组成的系统机械能守恒
B. 小环C下落到位置S时，小环C的机械能一定最大
C. 小环C从位置R运动到位置Q的过程中，弹簧的弹性势能一定先减小后增大
D. 小环C到达Q点时，物体A与小环C的动能之比为cos 2
第II卷（非选择题共52分）
二、实验题（共13分）
13．（6分）做“探究功和速度变化的关系”实验时，有如图所示的甲、乙两套实验装置。

请回答下列问题.
（1）两种实验装置都必须满足的操作是_________
A．都不需要平衡摩擦力
B．甲图中小车的质量要远大于橡皮筋的质量，乙图中小车的质量要远大于钩码的质量
C．木板必须是光滑的
D．所用的打点计时器都必须使用交流电源
（2）用甲图实验装置打的纸带如丙图所示，其中AG 段小车做加速运动，GK 段小车做匀速运动，那么应该用_________（填“AG” 或“GK”）段来计算小车的速度。

（3）用乙图实验装置打出的纸带如丁图所示.某同学想利用BE 段验证动能定理，测出纸带上AC 间的距离1s ，DF 间的距离2s ，BE 间的距离3s .那么，该同学用天平分别测出小车质量M ； 钩码的总质量m ；已知打点计时器的打点频率为f ，从打B 点到打E 点的过程中，合力对小车做的功是__________，小车动能的增量是_______。

(用题中的物理量符号表示） 14．（7分）在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m （已知量）的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点（下图纸带上的所有点均为计时点，相邻计时点时间间隔为0.02s ），那么：
（1）实验中下列物理量中需要直接测量的量有_____，通过计算可得到的量有_____（填字母序号）
A ．重锤质量
B ．重力加速度
C ．重锤下落的高度
D ．与下落高度相应的重锤的瞬时速度
（2）从起点O 到打下计时点B 的过程中物体的重力势能减少量△E p =_____J ，此过程中物体动
能的增加量△E k =_____J ；（g 取9.8m/s 2
，保留到小数点后两位，图中长度单位为cm) （3）实验的结论是：_____．
三、计算题（必须写出必要的文字说明和计算过程，只写结果不给分。

共39分）
15．（6分）人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，已知卫星在较低的轨道半径为,在较高轨道的半径为，请回答下列问题： （1）由轨道变到时发动机对卫星做什么功？万有引力对卫星做什么功？ （2）卫星在轨道和卫星在轨道运动时的动能的比是多少？
16．（7分）质量为3
1.010kg ⨯的汽车，沿倾角为30︒的斜坡由静止开始沿斜坡向上运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2000N ，汽车发动机的额定输出功率为45.610W ⨯，开始时以21m /s a =的加速度做匀加速运动（g 取210m /s ）．求：
（1）汽车的最大速度
（2）若斜坡长143.5m ，且认为汽车到达坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间．
17．（8分）如图所示，竖直平面内的
3
4
圆弧形光滑管道半径略大于小球半径，管道中心到圆心距离为R ，A 点与圆心O 等高，AD 为水平面，B 点在O 的正下方，小球自A 点正上方由静止释放，自由下落至A 点时进入管道，当小球到达B 点时，管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍，求：
(1)释放点距A 点的竖直高度； (2)落点C 与A 的水平距离。

18．（8分）如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m =4kg 的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F 随位移x 变化的图像如图乙所示，已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5， 2
10m/s g =，求： (1)出发时物体运动的加速度大小； (2)物体距出发多远达到最大速度； (3)物体能够运动的最大位移。

19．（10分）如图所示，质量0.2m kg =小物块，放在半径12R m =的水平圆盘边缘A 处，小物块与圆盘的动摩擦因数10.8μ=。

圆心角为037θ=.半径2 2.5R m =的光滑圆弧轨道BC 与水平轨道光滑连接于C 点，小物块与水平轨道的动摩擦因数为20.5μ=。

开始圆盘静止，在电动机的带动下绕过圆心1O 的竖直轴缓慢加速转动，某时刻小物块沿纸面水平方向飞出（此时1O 与A 连线垂直纸面），恰好沿切线进入圆弧轨道B 处，经过圆弧BC 进入水平轨道CD ，在
D 处进入圆心为3O .半径为30.5R m =光滑竖直圆轨道，绕过圆轨道后沿水平轨道DF 向右运
动。

设最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 0sin370.6=， 0cos370.8=，g 取2
10/m s ，求：
（1）圆盘对小物块m 做的功；
（2）小物块刚离开圆盘时A 、B 两点间的水平距离；
（3）假设竖直圆轨道可以左右移动，要使小物块能够通过竖直圆轨道，求竖直圆轨道底端D
与圆弧轨道底端C 之间的距离范围和小物块的最终位置。

物理参考答案
一、选择题
13、（1）D （2） GK （3） 3mgs ()2211
8
Mf s s -
14、 C D 0.49m 0.48m 在误差允许的范围内，重物的机械能守恒 三、计算题 15、解：（1）发动机对卫星做正功，万有引力对卫星做负功。

( 2 ) 12
121
GM r V m r m = 22
22
2GMm r V m r = 21121mV E k =
2222
1
mV E k = 1221r r E E k k =
16、解（1）当达到最大速度时，汽车做匀速直线运动，此时sin30F mg f =︒+，所以有： ()sin30m
P mg f v =︒+额 计算得出：汽车的最大速度为： 8m /s m v =． （2）据牛顿第二定律有： sin30F mg f ma -︒-=；设匀加速的末速度为v ，根据p Fv =，汽车的速度增加，发动机的功率在增大，当汽车功率增加到额定输出功率时匀加速运动结束，
则有： P Fv =额； v at =，代入数值，匀加速的时间为： 17s t =．
汽车匀加速运动的位移为： 2
11124.5m 2
x at =
= 设后阶段中时间为2t ，位移为2x ，根据动能定理有：()222211
sin3022
Pt mg f x mvm mv -︒+=-，又有21x x x =-
代入数值，计算得出； 215s t = 汽车总的运动时间为： 1222s t t +=
17、解（1）(1)设小球到达B 点的速度为v 1.有 9mg －mg ＝m 2
1v R
由机械能守恒定律得mg (h
＋R )＝
12
mv 12
由此可解得h ＝3R .
(2)设小球到达最高点的速度为v 2，落点C 与A 的水平距离为x . 由机械能守恒定律得
12mv 12＝12mv 22＋2mgR 由平抛运动规律得R ＝1
2
gt 2，
R ＋x ＝v 2t 解得x ＝－1)R .
18、解(1) 据牛顿第二定律， F mg ma μ-=，开始F =100N ，故220/a m s = (2)由图像求出，推力F 随位移x 变化的数值关系为10020F x =- 速度最大时，物体加速度为零，则F mg μ=， 解得x =4m
(3)根据10020F x =-，由图像可知，推力对物体做的功等于图线与x 轴包围的面积，
01
2502
W Fx J =
=，由动能定理得0m W mgx μ-= 解得12.5m x m = 19、解（1）小物块刚滑出圆盘时： 211
A
mv mg R μ=，得到： 4/A v m s =
由动能定理得： 2
12
A W mv =
，得到： 1.6W J = （2）物块切入圆弧面，由平抛运动知识可得： 在B 处的竖直方向速度为0
tan37By A v v =，运动时间By v t g
=
AB 间的水平距离 1.2A x v t m ==；
（3）物块刚好通过圆轨道最高点E 处： 2
3
E
mv mg R =由B 到E 点由动能定理得到：
()
022
223111cos37222
E B mgR mgL mg R mv mv μ---⋅=-，可得： 1L m = 即DC 之间距离不大于1m 时物块可通过竖直圆，最后物块停止，由动能定理可得：
()
02
2211cos3702
B
mgR mgx mv μ--=-
最后物块停离C位置3.5m处。