内容正文:
高一物理卷
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)
1. 关于曲线运动,下列说法中正确的是( )
A. 曲线运动一定是变速运动
B. 变速运动一定是曲线运动
C. 曲线运动一定是变加速运动
D. 匀速运动可能是曲线运动
【答案】A
【解析】
【详解】由于曲线运动速度的方向一直在改变,所以曲线运动一定是变速运动,A正确;变速运动不一定是曲线运动,比如匀加速直线运动,B错误;曲线运动不一定是变加速运动,比如平抛运动,C错误;匀速运动的速度大小方向是不会改变的,所以不可能是曲线运动,D错误;故选A
2. 自行车转弯时,可近似看成自行车绕某个定点O(图中未画出)做圆周运动,如图所示为自行车转弯时的俯视图,自行车前、后两轮轴A、B相距L,虚线表示两轮转弯的轨迹,前轮所在平面与车身夹角θ=30°,此时轮轴B的速度大小v2=3m/s,则轮轴A的速度v1大小为( )
A. m/s B. 2m/s
C. m/s D. 3m/s
【答案】B
【解析】
【详解】将轮A的速度分解为沿后轮B方向的速度和与后轮B速度垂直的速度,则
解得
故选B。
3. 如图所示,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球自由下落。质量相等的A、B两球在运动过程中( )
A. 同一时刻动能相等
B. 同一时刻重力的功率相等
C. 相同时间内,速度变化量不同
D. 相同时间内,发生的位移相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.同一时刻两球的竖直速度相同,但是A的水平速度大于B的水平速度,可知两球的动能不相等,选项A错误;
B.同一时刻两球的竖直速度相同,根据
P=mgvy
可知,重力的功率相等,选项B正确;
C.两球的加速度都等于重力加速度,根据
∆v=gt
可知,相同时间内,速度变化量相同,选项C错误;
D.相同时间内,两球的竖直位移和水平位移不相等,可知两球发生的位移不相同,选项D错误。
故选B。
4. 如图,A、B两点分别位于大、小轮的边缘上,大轮的半径是小轮的2倍,它们之间靠摩擦传动,接触面上没有滑动。C在上,且AC距离是距离的两倍。则B、C两点的角速度、线速度关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】本题隐含两个已知条件,两点线速度相等,两点角速度相等,依据
结合半径关系
可以计算得出
故选C。
5. 游乐场内旋转飞椅的运动可以简化为如图所示的匀速圆周运动(不计空气阻力),下列说法正确的是( )
A. 飞椅受到重力、悬绳拉力和向心力
B. 飞椅受到重力、悬绳拉力
C. 飞椅在运动中的加速度不变
D. 飞椅运动的速度不变
【答案】B
【解析】
【详解】AB.飞椅受到重力、悬绳拉力作用,两个力的合力充当飞椅做圆周运动的向心力,选项A错误,B正确;
C.飞椅在运动中的加速度大小不变,但方向不断变化,选项C错误;
D.飞椅运动的速度不变大小不变,但方向不断变化,选项D错误。
故选B。
6. 如图,两相同的小物块A、B放在水平圆台上,A离转轴较近。两物块与台面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让圆台由静止开始转动,在转速缓慢增大的过程中( )
A. 物块A将先滑动 B. 物块B将先滑动
C. 物块A、B将同时滑动 D. 转速增大到某个值时物块将沿半径向外滑动
【答案】B
【解析】
【详解】当转速较小时,沿半径方向的静摩擦力提供向心力,两物块随平台做匀速圆周运动,根据
可知离转轴较远的小物块B,所需的向心力较大,因为二者的最大静摩擦力相同,所以当转速达到某一值时,小物块B先滑动做离心运动。
故选B。
7. 假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4 200 km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动,地球半径约为6 400 km,地球静止卫星距地面高为36 000 km,宇宙飞船和一地球静止卫星绕地球同向运动,每当两者相距最近时,宇宙飞船就向静止卫星发射信号,然后再由静止卫星将信号发送到地面接收站,某时刻两者相距最远,从此刻开始,在一昼夜的时间内,接收站共接收到信号的次数为( )
A. 4次 B. 6次 C. 7次 D. 8次
【答案】C
【解析】
【详解】设宇宙飞船的周期为T,由
得
则
解得
T=3 h
设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为t1,有
解得
再设两者相邻两次相距最近的时间间隔为t2,有
解得
由
n==6.5次
知,接收站接收信号的次数为7次。
故选C。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每个小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8. “神舟十九号”载人飞船在太空变轨时,先沿椭圆轨道运行,之后在远地点P处点火加速,由椭圆轨道变成高度约为380km的圆轨道,在圆轨道上运行周期约为90min,则飞船在圆轨道运行时( )
A. 航天员处于平衡状态
B. 速度小于7.9km/s
C. 角速度大于同步卫星运行的角速度
D. 加速度小于沿椭圆轨道通过P处时的加速度
【答案】BC
【解析】
【详解】A.航天员在圆轨道上做匀速圆周运动,所受万有引力提供向心力,合外力不为零,不是平衡状态,故A错误;
B.7.9km/s 是第一宇宙速度,是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度,飞船在距地面380km的圆轨道运行,轨道半径大于地球半径,所以其速度小于7.9km/s,故B正确;
C.同步卫星的周期是24h,根据
可知周期越小,角速度越大。飞船运行周期约为90min,小于同步卫星周期,所以飞船的角速度大于同步卫星运行的角速度,故C正确;
D.根据牛顿第二定律(M为地球质量,r为飞船到地心的距离)
解得加速度大小
飞船在圆轨道和椭圆轨道通过P处时,到地心的距离r相等,所以加速度相等 ,故D错误。
故选BC。
9. 一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定,有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动,如图所示,A的运动半径较大,则( )
A. A球的角速度必小于B球的角速度 B. A球的线速度必大于B球的线速度
C. A球的运动周期必大于B球的运动周期 D. A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力
【答案】ABC
【解析】
【详解】D.两球都是只受到重力、筒壁的支持力作用而在水平面内做匀速圆周运动,受力分析如图所示
设筒壁母线与竖直方向夹角为,由
可知,A、B球与筒壁间的压力相同,故D错误;
A.由,可得
又,则
故A正确;
B.由,可得
又,则
故B正确;
C.由,可得
又,则
故C正确。
故选ABC。
10. 如图所示为一半球形的坑,其中坑边缘两点M、N与圆心等高且在同一竖直平面内。现甲、乙两位同学分别站在M、N两点,同时将两个小球以v1、v2的速度沿图示方向水平抛出,发现两球刚好落在坑中同一点Q,已知∠MOQ=60°,忽略空气阻力。则下列说法中正确的是( )
A. 两球抛出的速率之比为1∶3
B. 若仅增大v1,则两球将在落入坑中之前相撞
C. 两球的初速度无论怎样变化,只要落在坑中的同一点,两球抛出的速率之和不变
D. 若仅从M点水平抛出小球,改变小球抛出的速度,小球可能垂直坑壁落入坑中
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】A.由于两球抛出的高度相等,则运动时间相等
由几何关系可知
所以两球抛出的速率之比为1∶3,A正确;
B.由
可知,若仅增大v1,时间减小,所以两球将在落入坑中之前相撞,B正确;
C.要使两小球落在坑中的同一点,必须满足v1与v2之和与时间的乘积等于半球形坑的直径,即
落点不同,竖直方向位移就不同,t也不同,所以两球抛出的速度之和不是定值,C错误;
D.由平抛运动速度的反向延长线过水平位移的中点可知,若仅从M点水平抛出小球,改变小球抛出的速度,小球不可能垂直坑壁落入坑中,D错误。
故选AB。
三、实验题(共2小题,共14分)
11. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 两个变速轮塔通过皮带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,槽内的钢球就同时做匀速圆周运动,横臂的挡板对球的弹力提供向心力。球对挡板的反作用力通过横臂的扛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。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
(1)本实验采用的科学方法是( );
A.控制变量法 B.等效替代法 C.微元法 D.放大法
(2)在研究向心力的大小F与角速度ω关系时,要保持___________相同;
A.ω和r B.ω和m C.m和r D.m和F
(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值为1∶9,运用圆周运动知识和上图中信息,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 B.1∶3 C.3∶1 D.1∶9
【答案】 ①. A ②. C ③. C
【解析】
【详解】(1)[1]本实验通过控制质量m、角速度ω和半径r中两个物理量相同,探究向心力F与另外一个物理量之间的关系,采用的科学方法是控制变量法。
故选A。
(2)[2]在研究向心力的大小F与角速度ω关系时,要保持m和r相同。
故选C。
(3)[3]由图可知两钢球做匀速圆周运动的半径相同,根据可知二者角速度之比为
两变速塔轮边缘的线速度大小相等,所以有
所以与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为
故选C。
12. 在“探究平抛运动的规律”实验中,某小组先利用如图1所示装置进行实验,并用频闪照相机记录下两小球在空中运动过程如图2所示。
(1)该小组先利用小锤击打图1所示装置中弹性金属片,使B球沿水平方向抛出的同时A球由静止自由下落,此实验应该选择密度__________(填“较大”或“较小”)的小球。观察到图2中同一时刻A、B两球在同一高度,通过此现象可以得到,平抛运动在竖直方向做__________(填“匀速直线”或“自由落体”)运动。
(2)实验中,用一张印有小方格的透明纸覆盖在照片上,小方格的边长对应的实际长度为。若小球B在平抛运动过程中的几个位置如图3中的a、b、c、d所示,则小球B平抛的初速度计算式为__________(用l、g表示),其值是__________重力加速度g取),小球在b点的速率是__________。
【答案】(1) ①. 较大 ②. 自由落体
(2) ①. ②. 1.0 ③. 1.25
【解析】
【小问1详解】
[1]为减小空气阻力对实验的影响,应选择密度较大的小球。
[2]同一时刻A、B两球在同一高度,说明B小球在竖直方向的运动与A小球相同,通过此现象可以得到,平抛运动在竖直方向做自由落体运动。
【小问2详解】
[1]相邻两点间的时间间隔t,竖直方向有
水平方向
联立,解得
[2]代入数据平抛运动初速度
[3]时间间隔
则b点竖直方向的速度
所以
四、计算题(本题共3小题,共40分。作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 随着航天事业的发展,在未来太空旅行将不再是科幻电影里的情节。假设未来的旅客从距某星球表面高处自由释放一小球,小球经时间落到星球表面。已知该星球半径为,质量均匀分布,万有引力常数为,忽略星球自转的影响。求:
(1)该星球的质量;
(2)该星球的第一宇宙速度。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由自由落体的位移公式,可得该星球表面的重力加速度
忽略星球自转,对星球表面上质量为的物体,有
解得星球质量
【小问2详解】
对环绕星球表面做圆周运动的卫星,忽略星球自转,有
可得
14. 无人机在距离水平地面高度处,以速度水平匀速飞行并释放一包裹,不计空气阻力,重力加速度为。
(1)求包裹释放点到落地点的水平距离;
(2)求包裹落地时的速度大小;
(3)以释放点为坐标原点,初速度方向为轴方向,竖直向下为轴方向,建立平面直角坐标系,写出该包裹运动的轨迹方程。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)包裹脱离无人机后做平抛运动,在竖直方向做自由落体运动,则
解得
水平方向上做匀速直线运动,所以水平距离为
(2)包裹落地时,竖直方向速度为
落地时速度为
(3)包裹做平抛运动,分解位移
两式消去时间得包裹的轨迹方程为
15. 如图,半径为3r的水平圆形转盘可绕竖直轴转动,圆盘距离水平地面高为h,圆盘上放有小物体A、B、C,质量分别为m、2m、12m,物块A叠放在B上,B、C到转盘中心O的距离分别为3r、2r,B、C间用一轻质细线相连,圆盘静止时,细线刚好伸直无拉力,已知C与圆盘间的动摩擦因数为μ,B与圆盘间的动摩擦因数为2μ,A、B间动摩擦因数为3μ。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。A、B、C均可视为质点,现让圆盘从静止开始逐渐缓慢加速,求
(1)时,C受到转盘的摩擦力;
(2)当增加到某一数值时,C、B哪个物体不受圆盘的摩擦力?求此时圆盘角速度大小(物体仍在圆盘上且圆盘角速度不为零);
(3)当增加到某一数值时,A从B上滑动并飞出,求A落地点与盘中心O在地面投影点之间的距离。
【答案】(1),方向沿CO指向O点;(2)B物体;;(3)
【解析】
【详解】(1)当时,对C物体由牛顿第二定律
由于C物体与圆盘之间的最大静摩擦力为
所以当时,C受到转盘的静摩擦力大小为,方向沿CO指向O点。
(2)当增加到某一数值时,B或C相对圆盘滑动,最大静摩擦力提供向心力,由
可得
所以C物体会先滑动,细线产生拉力,B物体可能不受圆盘摩擦力,设此时圆盘的角速度为,由牛顿第二定律
解得
(3)当A相对B产生滑动时,则
解得
此后A做平抛运动,则
落点到的水平距离
解得
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高一物理卷
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)
1. 关于曲线运动,下列说法中正确的是( )
A. 曲线运动一定是变速运动
B. 变速运动一定是曲线运动
C. 曲线运动一定是变加速运动
D. 匀速运动可能是曲线运动
2. 自行车转弯时,可近似看成自行车绕某个定点O(图中未画出)做圆周运动,如图所示为自行车转弯时的俯视图,自行车前、后两轮轴A、B相距L,虚线表示两轮转弯的轨迹,前轮所在平面与车身夹角θ=30°,此时轮轴B的速度大小v2=3m/s,则轮轴A的速度v1大小为( )
A. m/s B. 2m/s
C. m/s D. 3m/s
3. 如图所示,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球自由下落。质量相等的A、B两球在运动过程中( )
A. 同一时刻动能相等
B. 同一时刻重力的功率相等
C. 相同时间内,速度变化量不同
D. 相同时间内,发生的位移相同
4. 如图,A、B两点分别位于大、小轮的边缘上,大轮的半径是小轮的2倍,它们之间靠摩擦传动,接触面上没有滑动。C在上,且AC距离是距离的两倍。则B、C两点的角速度、线速度关系正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 游乐场内旋转飞椅的运动可以简化为如图所示的匀速圆周运动(不计空气阻力),下列说法正确的是( )
A. 飞椅受到重力、悬绳拉力和向心力
B. 飞椅受到重力、悬绳拉力
C. 飞椅在运动中的加速度不变
D. 飞椅运动的速度不变
6. 如图,两相同的小物块A、B放在水平圆台上,A离转轴较近。两物块与台面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让圆台由静止开始转动,在转速缓慢增大的过程中( )
A. 物块A将先滑动 B. 物块B将先滑动
C. 物块A、B将同时滑动 D. 转速增大到某个值时物块将沿半径向外滑动
7. 假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4 200 km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动,地球半径约为6 400 km,地球静止卫星距地面高为36 000 km,宇宙飞船和一地球静止卫星绕地球同向运动,每当两者相距最近时,宇宙飞船就向静止卫星发射信号,然后再由静止卫星将信号发送到地面接收站,某时刻两者相距最远,从此刻开始,在一昼夜的时间内,接收站共接收到信号的次数为( )
A. 4次 B. 6次 C. 7次 D. 8次
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每个小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8. “神舟十九号”载人飞船在太空变轨时,先沿椭圆轨道运行,之后在远地点P处点火加速,由椭圆轨道变成高度约为380km的圆轨道,在圆轨道上运行周期约为90min,则飞船在圆轨道运行时( )
A. 航天员处于平衡状态
B. 速度小于7.9km/s
C. 角速度大于同步卫星运行的角速度
D. 加速度小于沿椭圆轨道通过P处时的加速度
9. 一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定,有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动,如图所示,A的运动半径较大,则( )
A. A球的角速度必小于B球的角速度 B. A球的线速度必大于B球的线速度
C. A球的运动周期必大于B球的运动周期 D. A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力
10. 如图所示为一半球形的坑,其中坑边缘两点M、N与圆心等高且在同一竖直平面内。现甲、乙两位同学分别站在M、N两点,同时将两个小球以v1、v2的速度沿图示方向水平抛出,发现两球刚好落在坑中同一点Q,已知∠MOQ=60°,忽略空气阻力。则下列说法中正确的是( )
A. 两球抛出的速率之比为1∶3
B. 若仅增大v1,则两球将在落入坑中之前相撞
C. 两球的初速度无论怎样变化,只要落在坑中的同一点,两球抛出的速率之和不变
D. 若仅从M点水平抛出小球,改变小球抛出的速度,小球可能垂直坑壁落入坑中
三、实验题(共2小题,共14分)
11. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 两个变速轮塔通过皮带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,槽内的钢球就同时做匀速圆周运动,横臂的挡板对球的弹力提供向心力。球对挡板的反作用力通过横臂的扛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。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
(1)本实验采用的科学方法是( );
A.控制变量法 B.等效替代法 C.微元法 D.放大法
(2)在研究向心力的大小F与角速度ω关系时,要保持___________相同;
A.ω和r B.ω和m C.m和r D.m和F
(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值为1∶9,运用圆周运动知识和上图中信息,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 B.1∶3 C.3∶1 D.1∶9
12. 在“探究平抛运动的规律”实验中,某小组先利用如图1所示装置进行实验,并用频闪照相机记录下两小球在空中运动过程如图2所示。
(1)该小组先利用小锤击打图1所示装置中弹性金属片,使B球沿水平方向抛出的同时A球由静止自由下落,此实验应该选择密度__________(填“较大”或“较小”)的小球。观察到图2中同一时刻A、B两球在同一高度,通过此现象可以得到,平抛运动在竖直方向做__________(填“匀速直线”或“自由落体”)运动。
(2)实验中,用一张印有小方格的透明纸覆盖在照片上,小方格的边长对应的实际长度为。若小球B在平抛运动过程中的几个位置如图3中的a、b、c、d所示,则小球B平抛的初速度计算式为__________(用l、g表示),其值是__________重力加速度g取),小球在b点的速率是__________。
四、计算题(本题共3小题,共40分。作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 随着航天事业的发展,在未来太空旅行将不再是科幻电影里的情节。假设未来的旅客从距某星球表面高处自由释放一小球,小球经时间落到星球表面。已知该星球半径为,质量均匀分布,万有引力常数为,忽略星球自转的影响。求:
(1)该星球的质量;
(2)该星球的第一宇宙速度。
14. 无人机在距离水平地面高度处,以速度水平匀速飞行并释放一包裹,不计空气阻力,重力加速度为。
(1)求包裹释放点到落地点的水平距离;
(2)求包裹落地时的速度大小;
(3)以释放点为坐标原点,初速度方向为轴方向,竖直向下为轴方向,建立平面直角坐标系,写出该包裹运动的轨迹方程。
15. 如图,半径为3r的水平圆形转盘可绕竖直轴转动,圆盘距离水平地面高为h,圆盘上放有小物体A、B、C,质量分别为m、2m、12m,物块A叠放在B上,B、C到转盘中心O的距离分别为3r、2r,B、C间用一轻质细线相连,圆盘静止时,细线刚好伸直无拉力,已知C与圆盘间的动摩擦因数为μ,B与圆盘间的动摩擦因数为2μ,A、B间动摩擦因数为3μ。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。A、B、C均可视为质点,现让圆盘从静止开始逐渐缓慢加速,求
(1)时,C受到转盘的摩擦力;
(2)当增加到某一数值时,C、B哪个物体不受圆盘的摩擦力?求此时圆盘角速度大小(物体仍在圆盘上且圆盘角速度不为零);
(3)当增加到某一数值时,A从B上滑动并飞出,求A落地点与盘中心O在地面投影点之间的距离。
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