内容正文:
天津外大滨海附校
高一年级6月检测物理试题
考试时间:60分钟分值:100分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第Ⅰ卷(选择题)
一、单选题(25分)
1. 如图所示,小车放在光滑的水平面上,将系着绳的小球向右拉开到一定的角度,然后同时放开小球和小车,不计一切摩擦,小球向左摆到最低点过程中( )
A. 小车和小球组成的系统机械能不守恒
B. 小车的机械能守恒
C. 小球的机械能减少
D. 小球的机械能不变
2. 如右图质量为m的小球从位置A运动到位置B的过程重力所做的功为( )
A. mg(H-h) B. mgH
C. mgh D. -mg(H-h)
3. 如图所示,摆球质量为,悬线的长为,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中,空气阻力的大小不变,则下列说法正确的是( )
A. 重力做功为
B. 悬线拉力做负功
C. 空气阻力做功为
D. 空气阻力做功为
4. 如图所示为发射同步卫星的三个轨道,轨道Ⅰ为近地轨道,轨道Ⅱ为转移轨道,轨道Ⅲ为同步轨道,P、Q分别是转移轨道的近地点和远地点。假设卫星在各轨道运行时质量不变,关于卫星在这三个轨道上的运动,下列说法正确的是( )
A. 卫星在各个轨道上的运行速度一定都小于7.9km/s
B. 卫星在轨道Ⅲ上Q点的运行速度小于在轨道Ⅱ上Q点的运行速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上从P点运动到Q点的过程中,运行时间一定小于12h
D. 卫星在轨道Ⅲ上Q点的运行加速度大于在轨道Ⅱ上Q点的运行加速度
5. 如图所示,A、B两个恒星绕A、B连线上的O点做匀速圆周运动,形成一个稳定的双星系统。已知A、B两恒星的质量之比为,则A、B两恒星的动能之比为( )
A. B. C. D.
二、多选题(18分)
6. 如图所示,某物体在运动过程中,受竖直向下的重力和水平方向的风力,某段时间内,重力对物体做功,风力对物体做功,则以下说法中正确的是( )
A. 外力对物体做的总功为14J B. 物体的重力势能增加了8J
C. 物体的机械能减少了6J D. 物体的动能增加了2J
7. “天宫二号”在距地面的轨道上运行,“天链二号01星”是一颗地球静止轨道卫星,可为“天宫二号”与地面测控站间数据传输提供中继服务,两者均绕地球做匀速圆周运动。则( )
A. “天宫二号”的速度大于第一宇宙速度
B. “天链二号01星”能经过广州上空
C. “天链二号01星”的角速度比“天宫二号”的角速度小
D. “天链二号01星”的加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度
8. 如图所示,水平桌面上的物体甲,用细绳与物体乙连接,甲、乙质量分别为m、2m。细绳绷紧后静止释放物体乙,物体乙下降的高度为h。不计滑轮和细绳的质量,忽略摩擦,该过程中( )
A. 乙的机械能守恒 B. 甲和乙总的机械能守恒
C. 乙的重力势能减少了2mgh D. 甲的动能增加了2mgh
第II卷(非选择题)
三、实验题(16分)
9. 小李用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。绕过定滑轮的细线上悬挂重物a、b,重物a下端连接着纸带,纸带穿过竖直固定在铁架台上的打点计时器。已知重物a(含纸带)的质量为m,重物b的质量为2m,当地重力加速度大小为g,打点计时器的打点周期为T.
(1)下列说法正确的是______。
A. 实验时应先释放重物b再接通打点计时器
B. 打点计时器连接的可能是直流电源
C. 纸带与打点计时器的限位孔应在同一竖直线上
(2)小李按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图乙所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为纸带上相邻的三个计时点,到O点的距离分别为。纸带上打出B点时重物b的速度大小为______,从纸带上打出O点到纸带上打出B点的过程中,重物a(含纸带)和重物b构成的系统动能的增加量______.重力势能的减少量______.若在误差允许范围内成立,则说明系统机械能守恒。(均用题目中给定的物理量符号表示)
(3)实验结果显示,系统重力势能的减少量总是略大于动能的增加量,原因可能是______(写出一条即可)。
10. 在物理学中,常常用等效替代法、类比法、微小量放大法等来研究问题。如在牛顿发现万有引力定律一百多年后,卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了引力常量的数值。由的数值及其他已知量,就可计算出地球的质量,卡文迪许也因此被誉为“第一个称量地球的人”。如图所示是卡文迪许扭秤实验示意图。
(1)若在某次实验中,卡文迪许测出质量分别为、,且球心相距为的两个小球之间引力的大小为,则引力常量________;计算的引力常量________(填写国际单位)。
(2)为了测量石英丝极微的扭转角,该实验装置中采取“微小量放大”思想的措施是________
A. 增大石英丝的直径
B. 增大刻度尺与平面镜的距离
C. 利用平面镜对光线的反射
D. 减小T形架横梁的长度
四、解答题
11. 如图所示,水平光滑轨道与半径为、竖直放置的光滑半圆形轨道BC在点平滑连接,现使质量为的滑块以一定的初速度滑上半圆形轨道,滑块恰好能运动到半圆轨道的最高点点。已知滑块的大小可忽略不计,重力加速度为,求:
(1)滑块离开点后落地点与点之间的距离(设滑块落地后不反弹);
(2)滑块经过半圆形轨道最低点时对轨道的压力。
12. 一遥控小车在水平轨道上由静止开始做匀加速直线运动,当小车达到额定功率后保持该功率加速至最大速度,最终以该速度匀速行驶,其运动的v-t图象如图所示。已知小车的质量为m=2kg,小车在整个过程中所受的阻力大小恒为f=6N。求:
(1)小车匀速行驶阶段的功率;
(2)小车的速度为v1=8m/s时加速度a1的大小;
(3)小车在4s~8s内的位移大小。
13. 质量为2kg的物体A和质量为1kg的B分别系在一根不计质量的细绳两端,绳子跨过固定在倾角为30°的斜面顶端的定滑轮上,斜面固定在水平地面上。开始时把物体B拉到斜面底端,这时物体A离地面的高度为1.6m,如图所示。若不计一切阻力和摩擦,从静止开始放手让它们运动。(斜面足够长,g取)求:
(1)物体A着地时的速度大小;
(2)绳的拉力对物体A做的功;
(3)物体A着地后,物体B还能沿斜面上滑的距离。
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天津外大滨海附校
高一年级6月检测物理试题
考试时间:60分钟分值:100分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第Ⅰ卷(选择题)
一、单选题(25分)
1. 如图所示,小车放在光滑的水平面上,将系着绳的小球向右拉开到一定的角度,然后同时放开小球和小车,不计一切摩擦,小球向左摆到最低点过程中( )
A. 小车和小球组成的系统机械能不守恒
B. 小车的机械能守恒
C. 小球的机械能减少
D. 小球的机械能不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球向左摆到最低点过程中,小车和小球组成的系统只有重力做功,系统机械能守恒,故A错误;
BCD.系统机械能守恒,小球拉力做正功,小球的部分机械能转化为小车的机械能,所以小球机械能减小,小车机械能增大,故C正确,BD错误。
故选C。
2. 如右图质量为m的小球从位置A运动到位置B的过程重力所做的功为( )
A. mg(H-h) B. mgH
C. mgh D. -mg(H-h)
【答案】A
【解析】
【详解】重力做功只与初末位置有关,与路径无关,物体下降的高度为,故重力做功为
故BCD错误,A正确。
故选A。
3. 如图所示,摆球质量为,悬线的长为,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中,空气阻力的大小不变,则下列说法正确的是( )
A. 重力做功为
B. 悬线拉力做负功
C. 空气阻力做功为
D. 空气阻力做功为
【答案】D
【解析】
【详解】A.重力做功与初末位置的高度差有关,所以重力做功为
故A错误;
B.因为悬线的拉力F始终与球的运动方向垂直,故不做功,故B错误;
CD.阻力f做功时,阻力大小不变,方向与运动方向相反,阻力f做功等于阻力与路程的乘积,阻力f做的功为
故C错误,D正确。
故选D。
4. 如图所示为发射同步卫星的三个轨道,轨道Ⅰ为近地轨道,轨道Ⅱ为转移轨道,轨道Ⅲ为同步轨道,P、Q分别是转移轨道的近地点和远地点。假设卫星在各轨道运行时质量不变,关于卫星在这三个轨道上的运动,下列说法正确的是( )
A. 卫星在各个轨道上的运行速度一定都小于7.9km/s
B. 卫星在轨道Ⅲ上Q点的运行速度小于在轨道Ⅱ上Q点的运行速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上从P点运动到Q点的过程中,运行时间一定小于12h
D. 卫星在轨道Ⅲ上Q点的运行加速度大于在轨道Ⅱ上Q点的运行加速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.卫星在近地轨道上的速度为7.9km/s,由近地轨道上的P点加速才能进入椭圆轨道,可知卫星在轨道Ⅱ上P点的速度大于7.9km/s,即各个轨道上的运行速度不一定都小于7.9km/s,A错误;
B.卫星在轨道Ⅱ上Q点加速才能进入轨道Ⅲ,可知卫星在轨道Ⅲ上Q点的运行速度大于在轨道Ⅱ上Q点的运行速度,B错误;
C.卫星在轨道Ⅲ上的运行周期为24h,根据开普勒第三定律,在轨道Ⅱ上的半长轴小于在轨道Ⅲ的运动半径,可知在轨道Ⅱ上的周期小于在轨道Ⅲ的运动周期,则卫星从P点运动到Q点的过程中,运行时间一定小于12h,C正确;
D.根据可知,卫星在轨道Ⅲ上Q点的运行加速度等于在轨道Ⅱ上Q点的运行加速度,D错误。
故选C。
5. 如图所示,A、B两个恒星绕A、B连线上的O点做匀速圆周运动,形成一个稳定的双星系统。已知A、B两恒星的质量之比为,则A、B两恒星的动能之比为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】双星运动中角速度相同,则由可知,
即
因此有。
故选C。
二、多选题(18分)
6. 如图所示,某物体在运动过程中,受竖直向下的重力和水平方向的风力,某段时间内,重力对物体做功,风力对物体做功,则以下说法中正确的是( )
A. 外力对物体做的总功为14J B. 物体的重力势能增加了8J
C. 物体的机械能减少了6J D. 物体的动能增加了2J
【答案】CD
【解析】
【详解】AD.外力对物体做的总功为
根据动能定理可得物体的动能增加了,故A错误,D正确;
B.根据
可知物体的重力势能减少了,故B错误;
C.根据功能关系可知,物体的机械能变化量为
可知物体的机械能减少了,故C正确。
故选CD。
7. “天宫二号”在距地面的轨道上运行,“天链二号01星”是一颗地球静止轨道卫星,可为“天宫二号”与地面测控站间数据传输提供中继服务,两者均绕地球做匀速圆周运动。则( )
A. “天宫二号”的速度大于第一宇宙速度
B. “天链二号01星”能经过广州上空
C. “天链二号01星”的角速度比“天宫二号”的角速度小
D. “天链二号01星”的加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度
【答案】CD
【解析】
【详解】A.第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,根据万有引力提供向心力有
解得
由于“天宫二号”的卫星半径大于地球半径,所以运行速度小于第一宇宙速度,故A错误;
B.静止卫星的轨道平面与地球赤道平面重合,故不可能经过广州上空,故B错误;
C.根据万有引力提供向心力有
解得
由图可知,“天宫二号”的半径较小,则“天宫二号”的角速度大,故C正确;
D.同步轨道上的“天链二号01星”相对地面静止,与赤道上物体具有相同的角速度,由于“天链二号01星”的轨道半径比地球半径大,根据可知,“天链二号01星”的加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度,故D正确。
故选CD。
8. 如图所示,水平桌面上的物体甲,用细绳与物体乙连接,甲、乙质量分别为m、2m。细绳绷紧后静止释放物体乙,物体乙下降的高度为h。不计滑轮和细绳的质量,忽略摩擦,该过程中( )
A. 乙的机械能守恒 B. 甲和乙总的机械能守恒
C. 乙的重力势能减少了2mgh D. 甲的动能增加了2mgh
【答案】BC
【解析】
【详解】A.乙下降过程,绳对乙的拉力对乙做负功,可知乙的机械能减小,故A错误;
B.对甲、乙构成的系统,系统所受外力只有重力做功,甲和乙总的机械能守恒,故B正确;
C.乙所受重力做正功2mgh,则乙的重力势能减少了2mgh,故C正确;
D.对甲、乙构成的系统进行分析有
解得
即甲的动能增加了,故D错误。
故选BC。
第II卷(非选择题)
三、实验题(16分)
9. 小李用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。绕过定滑轮的细线上悬挂重物a、b,重物a下端连接着纸带,纸带穿过竖直固定在铁架台上的打点计时器。已知重物a(含纸带)的质量为m,重物b的质量为2m,当地重力加速度大小为g,打点计时器的打点周期为T.
(1)下列说法正确的是______。
A. 实验时应先释放重物b再接通打点计时器
B. 打点计时器连接的可能是直流电源
C. 纸带与打点计时器的限位孔应在同一竖直线上
(2)小李按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图乙所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为纸带上相邻的三个计时点,到O点的距离分别为。纸带上打出B点时重物b的速度大小为______,从纸带上打出O点到纸带上打出B点的过程中,重物a(含纸带)和重物b构成的系统动能的增加量______.重力势能的减少量______.若在误差允许范围内成立,则说明系统机械能守恒。(均用题目中给定的物理量符号表示)
(3)实验结果显示,系统重力势能的减少量总是略大于动能的增加量,原因可能是______(写出一条即可)。
【答案】(1)C (2) ①. ②. ③.
(3)细线与滑轮间存在摩擦或纸带与打点计时器间存在摩擦
【解析】
【小问1详解】
A.实验时应先接通打点计时器,待打点稳定后再释放重物,故A错误;
B.打点计时器连接的是交流电源,故B错误;
C.纸带与打点计时器的限位孔应在同一竖直线上,以减小摩擦对实验的影响,故C正确。
故选C。
【小问2详解】
[1]纸带上打出点时重物的速度大小
[2]从纸带上打出点到纸带上打出点的过程中,重物(含纸带)和重物构成的系统动能的增加量
[3]重力势能的减少量
【小问3详解】
细线与滑轮间存在摩擦或纸带与打点计时器间存在摩擦,导致系统的机械能减少。
10. 在物理学中,常常用等效替代法、类比法、微小量放大法等来研究问题。如在牛顿发现万有引力定律一百多年后,卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了引力常量的数值。由的数值及其他已知量,就可计算出地球的质量,卡文迪许也因此被誉为“第一个称量地球的人”。如图所示是卡文迪许扭秤实验示意图。
(1)若在某次实验中,卡文迪许测出质量分别为、,且球心相距为的两个小球之间引力的大小为,则引力常量________;计算的引力常量________(填写国际单位)。
(2)为了测量石英丝极微的扭转角,该实验装置中采取“微小量放大”思想的措施是________
A. 增大石英丝的直径
B. 增大刻度尺与平面镜的距离
C. 利用平面镜对光线的反射
D. 减小T形架横梁的长度
【答案】(1) ①. ②. ## (2)BC
【解析】
【小问1详解】
[1][2]根据万有引力定律有
解得
由上式可知引力常量的单位为。
【小问2详解】
A.当增大石英丝的直径时,会导致石英丝不容易转动,对“微小量放大”没有作用,故A错误;
BC.为了测量石英丝极微小的扭转角,该实验装置中采用使“微小量放大”。利用平面镜对光线的反射,来体现微小形变的,或当增大刻度尺与平面镜的距离时,转动的角度更明显,故BC正确;
D.当减小型架横梁的长度时,会导致石英丝不容易转动,对“微小量放大”没有作用,故D错误。
故选BC。
四、解答题
11. 如图所示,水平光滑轨道与半径为、竖直放置的光滑半圆形轨道BC在点平滑连接,现使质量为的滑块以一定的初速度滑上半圆形轨道,滑块恰好能运动到半圆轨道的最高点点。已知滑块的大小可忽略不计,重力加速度为,求:
(1)滑块离开点后落地点与点之间的距离(设滑块落地后不反弹);
(2)滑块经过半圆形轨道最低点时对轨道的压力。
【答案】(1)0.8m
(2)12N,方向竖直向下
【解析】
【小问1详解】
滑块恰好到达半圆轨道的最高点C点,则在C点只受重力,由牛顿第二定律可得
解得
滑块离开半圆轨道后做平抛运动,则,
解得滑块离开点后落地点与点之间的距离为
【小问2详解】
滑块从点运动到点过程中,只有重力做功,由动能定理可得
滑块运动到半圆形轨道的点时受到重力和轨道的支持力,由牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律可得滑块对轨道的压力为,方向竖直向下。
12. 一遥控小车在水平轨道上由静止开始做匀加速直线运动,当小车达到额定功率后保持该功率加速至最大速度,最终以该速度匀速行驶,其运动的v-t图象如图所示。已知小车的质量为m=2kg,小车在整个过程中所受的阻力大小恒为f=6N。求:
(1)小车匀速行驶阶段的功率;
(2)小车的速度为v1=8m/s时加速度a1的大小;
(3)小车在4s~8s内的位移大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由图可知,小车的最大速度
此时牵引力最小,等于阻力f=6N,根据
代入数据解得
【小问2详解】
当小车的速度为v1=8m/s时,由图可知,此时小车的功率为额定功率
根据
解得牵引力
根据牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
由图可知,小车做匀加速结束,此时速度为,而小车在4s~8s内做变加速直线运动,根据动能定理有
其中,代入数据解得
13. 质量为2kg的物体A和质量为1kg的B分别系在一根不计质量的细绳两端,绳子跨过固定在倾角为30°的斜面顶端的定滑轮上,斜面固定在水平地面上。开始时把物体B拉到斜面底端,这时物体A离地面的高度为1.6m,如图所示。若不计一切阻力和摩擦,从静止开始放手让它们运动。(斜面足够长,g取)求:
(1)物体A着地时的速度大小;
(2)绳的拉力对物体A做的功;
(3)物体A着地后,物体B还能沿斜面上滑的距离。
【答案】(1)4m/s;(2)-16J;(3)1.6m
【解析】
【详解】(1)物体A、B速度大小任意时刻相等,以地面为参考平面,A、B系统机械能守恒,根据机械能守恒定律有
代入数据解得
(2)对物体A,由动能定理
解得
(3)A着地后,B机械能守恒,则B上升到最大高度过程中,根据机械能守恒定律有
代入数据解得
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