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高一年级期中学情检测
物理
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分.每题只有一个选项最符合题意.
1. 在人类历史发展的长河中,围绕万有引力的研究,物理学家们经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中,下列叙述符合史实的是( )
A. 开普勒通过分析第谷的天文观测数据,发现了万有引力定律
B. 丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录,提出了“日心说”的观点
C. 卡文迪什通过实验推算出来引力常量G的值,被誉为第一个能“称量地球质量”的人
D. 伽利略利用“地-月系统”验证了万有引力定律的正确性,使得万有引力定律得到了推广和更广泛的应用
【答案】C
【解析】
【详解】A.万有引力定律是由牛顿发现的,故A错误;
B.日心说是哥白尼提出的,故B错误;
C.卡文迪许通过扭称测出了引力常量,由黄金代换可得地球质量,故C正确;
D.牛顿利用“地-月系统”验证了万有引力定律的正确性,故D错误;
故选C。
2. 某同学做自由落体实验。他将石块从19.6m高处由静止释放,石块的落地时间不到2s。该同学可能是在以下哪个地方做实验?(已知北京的重力加速度为)( )
A. 北极 B. 赤道 C. 广州 D. 上海
【答案】A
【解析】
【详解】石块做自由落体运动,有
石块的落地时间不到2s,可得当地的重力加速度为
根据纬度越高,重力加速度越大,故该同学可能是在北极做实验。
故选A。
3. 天宫空间站是继国际空间站之后,人类正在轨运行的第二座空间站,天舟货运飞船被人们称为太空快递,它往返于天宫空间站和地球之间,定期向天宫空间站运送物资。其轨道示意图如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 天舟飞船在A点的运行速度等于7.9km/s
B. 天舟飞船在B点时,与天宫号受到地球引力大小相等
C. 天舟飞船运动的周期比天宫号运动的周期小
D. 天舟飞船在运动到B点时需减速才能和天宫号进行对接
【答案】C
【解析】
【详解】A.天舟飞船在近地轨道运行时,运行速度等于7.9km/s,从近地轨道进入椭圆轨道,在A点需要加速,所以天舟飞船在A点的运行速度大于7.9km/s,故A错误;
B.由于二者的质量关系未知,无法比较万有引力大小,故B错误;
C.根据开普勒第三定律可知,天舟飞船轨道半长轴小于天宫号运动半径,则天舟飞船运动的周期比天宫号运动的周期小,故C正确;
D.天舟飞船在运动到B点时的速度小于在圆形轨道上的天宫空间站的速度,因此天舟需加速才能和天宫号进行对接,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,汽车在足够长的平直路面上匀速行驶,通过路面b处后由于所受阻力变小,速度发生变化并最终仍匀速行驶,整个过程中汽车的输出功率保持不变,能够描述这一过程的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】当汽车受的阻力减小时,由,
功率保持不变,速度不能瞬间突变,故牵引力瞬间不变,则汽车产生向前的加速度,速度要增加,牵引力减小,加速度减小,汽车做加速度减小的加速运动,直至牵引力又和阻力平衡,汽车再次开始匀速运动。
故选A。
5. 如图为古代一种投掷石头的装置,投掷石头时,在B端挂质量较大的重物,释放重物后,重物在其重力作用下向下转动,长臂带动A端石头向上快速转动,当长臂转到高处某一位置P时,石头被抛出。在石头抛出前( )
A. 短臂对重物做的总功为负功
B. 石头的动能增量等于重物重力势能减少量
C. 石头的机械能守恒
D. 石头的动能大于重物的动能
【答案】A
【解析】
【详解】AC.该过程中,石头的动能和重力势能都增大,机械能增大,重物的机械能减小,短臂对重物做负功,故A正确,C错误;
B.重物减少的重力势能转化为石头的动能、石头的重力势能、重物的动能等,故石头的动能增量小于重物重力势能减少量,故B错误;
D.若石头的质量比重物质量小得多,则石头的动能有可能小于重物的动能,故D错误。
故选A。
6. 如图所示,取一对用绝缘支柱支持的金属导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,此时它们下部的金属箔是闭合的。现在把带正电荷的导体球C移近导体A,可以看到A、B上的金属箔都张开了。下列说法正确的是( )
A. 导体A的正电荷被排斥到导体B上
B. 导体A的电荷量小于导体B的电荷量
C. 若用手摸一下导体A,再移走导体球C,导体AB带负电
D. 若先移走导体球C,再分开导体A和导体B,导体B带正电
【答案】C
【解析】
【详解】A.带正电的C靠近A时,是B的自由电子被吸引到A端,不是A的正电荷移动到B,故A错误;
B.A、B原本整体不带电,静电感应后,A端带负电,B端带正电,根据电荷守恒,A的电荷量大小等于B的电荷量大小,故B错误;
C.用手触摸导体时,人体(大地)是导体,带正电的C会吸引大地的电子流入AB,中和B端的正电荷,此时AB整体带多余负电;移走C后,负电荷重新分布,AB整体带负电,故C正确;
D.若先移走C,AB内的感应正负电荷会重新中和,整体恢复不带电,再分开A、B后,B也不带电,故D错误。
故选C。
7. 用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的大小。如图甲是等量异种点电荷形成的电场的电场线,图乙是场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )
A. B、C两点场强大小和方向都相同 B. A、D两点电势相等
C. E、O、F三点比较,O点场强最小 D. B、O、C三点比较,电子放在B点电势能最大
【答案】A
【解析】
【详解】A.在等量异种电荷的连线上,关于中点对称的两点,场强大小相等、方向相同,因此B、C两点场强大小和方向都相同,故A正确;
B.连线上电势从正电荷到负电荷逐渐降低,中点电势为零,关于中点对称的两点电势大小相等、符号相反,故A、D两点电势不相等,故B错误;
C.在中垂线上,场强方向均与连线平行,且从O点向两侧场强逐渐减小,因此O点场强最大,故C错误;
D.连线上电势关系为,电子带负电,电势能,故在电势最低的C点电势能最大,故D错误。
故选A。
8. 如图所示,为半径为的绝缘球壳的中心,球壳上均匀分布着正电荷。已知均匀带电球壳在内部产生电场的场强处处为零。现在球壳上点处取下一面积足够小、带电荷量为的曲面,将其沿连线的延长线移到点,。若球壳的其他部分的带电荷量与电荷分布保持不变,静电力常量为,则球心点处场强为( )
A. ,方向由指向 B. ,方向由指向
C. ,方向由指向 D. ,方向由指向
【答案】B
【解析】
【详解】在球壳表面点处放入等电荷密度、等面积的带正电荷的曲面,和相同的带负电的曲面,则A处总电量为零,根据均匀带电球壳在内部产生电场的场强处处为零可知,球壳内的电场相当于两个等量异种电荷产生的电场,B处带正电,A处带负电,因为A处负电荷在O点产生场强更大,所以场强方向由指向,大小
故选B。
9. 某同学学习了静电的相关知识后,用矿泉水瓶自制了如图所示的静电除尘器。矿泉水瓶去底,在其中心轴安装一根直导线,水瓶外绕有多圈细铁丝,将直导线一端与线圈的一端分别与电源两极相连。在瓶里放一盘点燃的蚊香,整个瓶里烟雾缭绕,接通合适的电源后,瓶内很快变得清澈透明。关于该静电除尘器,下列说法正确的是( )
A. 烟尘主要吸附在瓶壁 B. 越靠近瓶壁,电场强度越大
C. 电源接通后烟尘被电离成正负离子 D. 必须接交变电源才能达到除尘效果
【答案】A
【解析】
【详解】A.烟尘颗粒被电离后,会吸附电子带负电,在电场力作用下向带正电的瓶壁运动并附着,所以烟尘主要吸附在瓶壁,A正确;
B.越靠近瓶壁,电场线稀疏,电场强度较小,B错误;
C.电源接通后,是空气分子被强电场电离成正负离子,而非烟尘本身被电离。烟尘颗粒是吸附了离子而带电,C错误;
D.静电除尘用的是直流电源(必须保证中心导线和外围线圈极性固定),交变电源会让电场方向不断变化,无法稳定吸附带电烟尘,D错误。
故选A。
10. 打篮球是很多同学喜欢的运动,同学们经常通过观察篮球自由下落后的反弹高度检测篮球的性能。某同学将一质量为0.5kg的篮球自距地面高1.2m处自由下落,反弹后的高度为0.8m。已知该篮球每次与地面碰撞前后的动能比值不变。若该同学在篮球下落的同时向下拍一下球,球落地后反弹仍能回到原高度1.2m处。重力加速度大小取,不计空气阻力,则该同学拍球过程中对篮球做的功为( )
A. 1.0J B. 2.0J C. 3.0J D. 4.5J
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可得篮球与地面碰撞前后动能的比值为
在同学拍球的情景中,令碰撞前后的速度分别为、,则有
其中
解得
球下落过程,根据动能定理有
解得
故选C。
11. 已知篮球在空中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。从篮球与地面碰撞后竖直弹起,到再次与地面碰撞的过程中,篮球的速度 v、动能随时间t或高度h变化的图像可能正确的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.篮球在上升的过程中,速度越来越小,空气阻力越来越小,由
可知其加速度越来越小,速度变化越来越慢,速度图线切线的斜率越来越小,下降过程中,v越大,阻力就越大,由
可知加速度就越小,图线切线的斜率继续减小,故AB错误;
CD.上升过程中,h越大,v越小,阻力就越小,合力就越来越小,图线切线斜率越小,下降过程中,h越小,v越大,阻力就越大,合力越小,所以图线切线斜率越小,故C正确,D错误。
故选C。
二、非选择题:共5题,共56分.其中第12题~第16题解答时请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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位.
12. 某同学用如图甲装置验证机械能守恒定律,上端固定在铁架台顶部,下端系一小球,小球自然下垂位置处固定一光电门,P是可移动的夹子,已知当地重力加速度为g。
(1)用游标卡尺测得小球的直径d如图乙,则;用毫米刻度尺测得夹子下端到小球上端的细线长度为l。
(2)将细线水平拉直,使小球从与夹子下端等高处由静止释放,记录小球通过光电门的遮光时间t,则小球通过最低点时的速度大小v=__________(用所测物理量符号表示);
(3)本实验中,满足关系式__________,则验证了机械能守恒(用所测物理量符号表示);
(4)移动P的位置多次实验,将实验数据描绘在坐标平面上得到如图丙所示的图线。已知图线的纵截距为b,当满足__________时,则验证了机械能守恒;
(5)实验中发现小球动能的增加量总是大于势能的减少量,可能的原因是__________(写出一个即可)。
【答案】 ①. ②. ③. ④. 可能是光电门放置的位置偏低,根据公式可知,圆周运动时离圆心越远,线速度越大,会使得光电门测得的速度偏大,动能偏大。
【解析】
【详解】(2)[1]小球通过光电门的时间极短,极短时间内的平均速度等于瞬时速度,则小球通过最低点时的速度大小
(3)[2]小球由静止释放到通过最低点的过程,重心下降的高度为
则重力势能的减小量
动能的增加量
若机械能守恒,则满足
化简可得,满足此关系式则验证了机械能守恒。
(4)[3]由可知,在坐标平面上得到一条直线,时该直线的纵截距
因此当满足时,验证了机械能守恒。
(5)[4]实验中发现小球动能的增加量总是大于势能的减少量,说明测得的速度偏大。可能是光电门放置的位置偏低,根据公式,圆周运动时离圆心越远,线速度越大,这会使得光电门测得的挡光部分速度大于球心的实际速度,从而导致计算出的动能偏大。
13. 在一个点电荷Q的电场中,让x轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.5m(图甲)。在A、B两点分别放置试探电荷,其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系,如图乙中直线a、b所示。
(1)求A点和B点的电场强度的大小;
(2)点电荷Q所在位置的坐标是多少?
【答案】(1)80N/C,5N/C
(2)0.1m或0.26m
【解析】
【小问1详解】
由图像可知,A点的电场强度
B点的电场强度
【小问2详解】
设点电荷Q的位置坐标为x,则A点场强
B点场强
可得x=0.1m或x=0.26m
14. 随着科技的发展,未来人类可以在宇宙中旅行。假如一名宇航员乘坐宇宙飞船到达某一颗宜居行星,在该行星“北极”地面以初速度竖直向上抛出一个小球(引力视为恒力,阻力可忽略),经过时间落到地面。已知该行星半径为R,自转周期为T,引力常量为G,求:
(1)该行星的质量M;
(2)如果该行星有一颗同步卫星,求它的速度与该行星“赤道”上物体的速度的比值。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对小球的运动分析,利用对称性可得
解得
对行星表面的物体,有
故行星质量
【小问2详解】
同步卫星的周期与该行星自转周期相同,均为,设同步卫星的质量为,同步卫星的轨道半径为。由牛顿第二定律有
联立解得同步卫星轨道半径
同步卫星和该行星“赤道”上物体一起转动,角速度相同,由
可得
解得
15. 如图所示,轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B,悬挂滑轮的轻质细线竖直。A、B从距地为h的同一高度由静止释放,物体落地后不反弹,重物不会与滑轮碰撞。已知重力加速度为g,B的质量是m,不计摩擦阻力和空气阻力。
(1)若释放后A、B静止,求A、B的质量之比;
(2)若,求:
①A刚落地前瞬间速度大小;
②释放后B上升的过程中增加的机械能。
【答案】(1)
(2)①;②
【解析】
【小问1详解】
若释放后A、B静止,由平衡条件
解得
【小问2详解】
①释放瞬间A的加速度为,则B的加速度为,则对A有
对B有
其中
联立解得释放瞬间B的加速度大小为
A的加速度为
则当A落地时的速度
②A落地时,B的速度
以后B做竖直上抛运动,则还能上升的高度
则释放后B的最大高度为,故B增加的机械能为3mgh
16. 快递公司自动分拣系统是由多个相同水平传送带组合而成。如图为该装置中一部分的俯视图,每个传送带上表面都是正方形,运行速度大小都为。可视为质点的一质量的快件沿与传送带1速度垂直的方向滑上传送带,滑上的初速度大小,恰好从传送带1左侧中点滑上传送带2,滑上传送带2的速度方向与传送带2速度方向垂直,快件与传送带间动摩擦因数,重力加速度。求:
(1)快件刚滑上传送带1时受到的摩擦力大小f;
(2)传送带的边长l;
(3)该传送带系统因传送该快件多消耗的电能E。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)由
解得
(2)以传送带为参考系,快件初速度,方向与水平方向成,摩擦力方向与相对运动方向相反,快件相对传送带做匀减速直线运动
根据,
解得
快件在竖直方向位移为
传送带的边长
(3)快件在传送带1上产生热量
快件与传送带1共速后,以滑上传送带2,快件在传送带2上的运动情况与在传送带1上相同.
则快件在传送带2上产生热量
故传送带多消耗的电能
解得
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物理
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分.每题只有一个选项最符合题意.
1. 在人类历史发展的长河中,围绕万有引力的研究,物理学家们经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中,下列叙述符合史实的是( )
A. 开普勒通过分析第谷的天文观测数据,发现了万有引力定律
B. 丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录,提出了“日心说”的观点
C. 卡文迪什通过实验推算出来引力常量G的值,被誉为第一个能“称量地球质量”的人
D. 伽利略利用“地-月系统”验证了万有引力定律的正确性,使得万有引力定律得到了推广和更广泛的应用
2. 某同学做自由落体实验。他将石块从19.6m高处由静止释放,石块的落地时间不到2s。该同学可能是在以下哪个地方做实验?(已知北京的重力加速度为)( )
A. 北极 B. 赤道 C. 广州 D. 上海
3. 天宫空间站是继国际空间站之后,人类正在轨运行的第二座空间站,天舟货运飞船被人们称为太空快递,它往返于天宫空间站和地球之间,定期向天宫空间站运送物资。其轨道示意图如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 天舟飞船在A点的运行速度等于7.9km/s
B. 天舟飞船在B点时,与天宫号受到地球引力大小相等
C. 天舟飞船运动的周期比天宫号运动的周期小
D. 天舟飞船在运动到B点时需减速才能和天宫号进行对接
4. 如图所示,汽车在足够长的平直路面上匀速行驶,通过路面b处后由于所受阻力变小,速度发生变化并最终仍匀速行驶,整个过程中汽车的输出功率保持不变,能够描述这一过程的图像是( )
A. B.
C. D.
5. 如图为古代一种投掷石头的装置,投掷石头时,在B端挂质量较大的重物,释放重物后,重物在其重力作用下向下转动,长臂带动A端石头向上快速转动,当长臂转到高处某一位置P时,石头被抛出。在石头抛出前( )
A. 短臂对重物做的总功为负功
B. 石头的动能增量等于重物重力势能减少量
C. 石头的机械能守恒
D. 石头的动能大于重物的动能
6. 如图所示,取一对用绝缘支柱支持的金属导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,此时它们下部的金属箔是闭合的。现在把带正电荷的导体球C移近导体A,可以看到A、B上的金属箔都张开了。下列说法正确的是( )
A. 导体A的正电荷被排斥到导体B上
B. 导体A的电荷量小于导体B的电荷量
C. 若用手摸一下导体A,再移走导体球C,导体AB带负电
D. 若先移走导体球C,再分开导体A和导体B,导体B带正电
7. 用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的大小。如图甲是等量异种点电荷形成的电场的电场线,图乙是场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )
A. B、C两点场强大小和方向都相同 B. A、D两点电势相等
C. E、O、F三点比较,O点场强最小 D. B、O、C三点比较,电子放在B点电势能最大
8. 如图所示,为半径为的绝缘球壳的中心,球壳上均匀分布着正电荷。已知均匀带电球壳在内部产生电场的场强处处为零。现在球壳上点处取下一面积足够小、带电荷量为的曲面,将其沿连线的延长线移到点,。若球壳的其他部分的带电荷量与电荷分布保持不变,静电力常量为,则球心点处场强为( )
A. ,方向由指向 B. ,方向由指向
C. ,方向由指向 D. ,方向由指向
9. 某同学学习了静电的相关知识后,用矿泉水瓶自制了如图所示的静电除尘器。矿泉水瓶去底,在其中心轴安装一根直导线,水瓶外绕有多圈细铁丝,将直导线一端与线圈的一端分别与电源两极相连。在瓶里放一盘点燃的蚊香,整个瓶里烟雾缭绕,接通合适的电源后,瓶内很快变得清澈透明。关于该静电除尘器,下列说法正确的是( )
A. 烟尘主要吸附在瓶壁 B. 越靠近瓶壁,电场强度越大
C. 电源接通后烟尘被电离成正负离子 D. 必须接交变电源才能达到除尘效果
10. 打篮球是很多同学喜欢的运动,同学们经常通过观察篮球自由下落后的反弹高度检测篮球的性能。某同学将一质量为0.5kg的篮球自距地面高1.2m处自由下落,反弹后的高度为0.8m。已知该篮球每次与地面碰撞前后的动能比值不变。若该同学在篮球下落的同时向下拍一下球,球落地后反弹仍能回到原高度1.2m处。重力加速度大小取,不计空气阻力,则该同学拍球过程中对篮球做的功为( )
A. 1.0J B. 2.0J C. 3.0J D. 4.5J
11. 已知篮球在空中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。从篮球与地面碰撞后竖直弹起,到再次与地面碰撞的过程中,篮球的速度 v、动能随时间t或高度h变化的图像可能正确的是
A. B.
C. D.
二、非选择题:共5题,共56分.其中第12题~第16题解答时请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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位.
12. 某同学用如图甲装置验证机械能守恒定律,上端固定在铁架台顶部,下端系一小球,小球自然下垂位置处固定一光电门,P是可移动的夹子,已知当地重力加速度为g。
(1)用游标卡尺测得小球的直径d如图乙,则;用毫米刻度尺测得夹子下端到小球上端的细线长度为l。
(2)将细线水平拉直,使小球从与夹子下端等高处由静止释放,记录小球通过光电门的遮光时间t,则小球通过最低点时的速度大小v=__________(用所测物理量符号表示);
(3)本实验中,满足关系式__________,则验证了机械能守恒(用所测物理量符号表示);
(4)移动P的位置多次实验,将实验数据描绘在坐标平面上得到如图丙所示的图线。已知图线的纵截距为b,当满足__________时,则验证了机械能守恒;
(5)实验中发现小球动能的增加量总是大于势能的减少量,可能的原因是__________(写出一个即可)。
13. 在一个点电荷Q的电场中,让x轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.5m(图甲)。在A、B两点分别放置试探电荷,其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系,如图乙中直线a、b所示。
(1)求A点和B点的电场强度的大小;
(2)点电荷Q所在位置的坐标是多少?
14. 随着科技的发展,未来人类可以在宇宙中旅行。假如一名宇航员乘坐宇宙飞船到达某一颗宜居行星,在该行星“北极”地面以初速度竖直向上抛出一个小球(引力视为恒力,阻力可忽略),经过时间落到地面。已知该行星半径为R,自转周期为T,引力常量为G,求:
(1)该行星的质量M;
(2)如果该行星有一颗同步卫星,求它的速度与该行星“赤道”上物体的速度的比值。
15. 如图所示,轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B,悬挂滑轮的轻质细线竖直。A、B从距地为h的同一高度由静止释放,物体落地后不反弹,重物不会与滑轮碰撞。已知重力加速度为g,B的质量是m,不计摩擦阻力和空气阻力。
(1)若释放后A、B静止,求A、B的质量之比;
(2)若,求:
①A刚落地前瞬间速度大小;
②释放后B上升的过程中增加的机械能。
16. 快递公司自动分拣系统是由多个相同水平传送带组合而成。如图为该装置中一部分的俯视图,每个传送带上表面都是正方形,运行速度大小都为。可视为质点的一质量的快件沿与传送带1速度垂直的方向滑上传送带,滑上的初速度大小,恰好从传送带1左侧中点滑上传送带2,滑上传送带2的速度方向与传送带2速度方向垂直,快件与传送带间动摩擦因数,重力加速度。求:
(1)快件刚滑上传送带1时受到的摩擦力大小f;
(2)传送带的边长l;
(3)该传送带系统因传送该快件多消耗的电能E。
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