内容正文:
高二9月物理阶段性检测
一、单选题(共28分)
1. 有两个点电荷,所带电荷量的绝对值均为Q,从其中一个电荷上取下△Q的电荷量,并加在另一个电荷上,那么它们之间的相互作用力与原来相比( )
A. 一定变大
B. 一定变小
C. 保持不变
D. 由于两电荷电性不确定,无法判断
【答案】B
【解析】
【详解】根据库仑定律得,原来的作用力
从其中一个电荷上取下△Q的电荷量,并加在另一个电荷上后,再由库仑定律得
所以F2<F1
故选B。
2. 汽车转弯时,车上的挂件会偏离竖直方向。当汽车以恒定的速率经过某一水平圆形弯道时,仪表盘如图甲所示,挂件偏离竖直方向约14°,如图乙所示。取重力加速度g=10m/s2,tan14°=0.25,由此估算出该弯道的半径为( )
A. 20m B. 40m C. 60m D. 80m
【答案】B
【解析】
【详解】由图甲可知,汽车此时的速度大小为
对挂件,根据牛顿第二定律
解得
故选B。
3. 机械手表中有大量精密齿轮,齿轮转动从而推动表针。某机械手表打开后盖如图甲所示,将其中两个齿轮简化,如图乙所示。已知大、小齿轮的半径之比为3:2,Q、P分别是大、小齿轮边缘上的点,则Q、Р两点的向心加速度大小之比为( )
A. 1:1 B. 1:2 C. 2:3 D. 3:2
【答案】C
【解析】
【详解】Q、Р两点的线速度大小相等,根据
可得Q、Р两点的向心加速度大小之比为
故选C。
4. 如图所示,我国“北斗卫星导航系统”由5颗静止轨道卫星(地球静止卫星)和30颗非静止轨道卫星组成,卫星轨道半径大小不同,其运行速度、周期等参量也不相同,下面说法正确的是( )
A. 卫星轨道半径越大,环绕速度越大
B. 卫星的线速度可能大于7.9km/s
C. 卫星轨道半径越小,向心加速度越大
D. 卫星轨道半径越小,运动的角速度越小
【答案】C
【解析】
【详解】人造地球卫星在绕地球做圆周运动时,由地球对卫星的引力提供圆周运动的向心力,故有
得
, ,
A.由,知卫星的轨道半径越大,环绕速度越小;故A错误;
B.卫星的线速度小于第一宇宙速度7.9km/s,故B错误.
C.根据,轨道半径越小,向心加速度越大,故C正确;
D.根据,知轨道半径越小,角速度越大,故D错误.
5. 如图所示,带电小球和放在倾角为的光滑绝缘斜面上,质量,所带电荷量,A带正电,带负电。沿斜面向上的恒力作用于球,可使一起运动,且保持间距不变,取,静电力常量,则恒力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对整体分析可知
对小球B分析可知
解得
F=0.018N
故选B。
6. 如图所示,甲、乙、丙三个光滑斜面的高度相同、倾角不同,。现让完全相同的物块沿斜面由静止从顶端运动到底端。关于物块沿不同斜面运动时重力做功W和重力做功的平均功率P,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AC.由
完全相同的物块质量相同,初始高度相同,则重力做功相等,故A错误,C正确;
BD.由重力和支持力的合力为重力的下滑分力,由牛顿第二定律
越大,下滑时间越短,又
故,故BD错误。
故选C。
7. 如图所示,把两个相同的小球在离地面同一高度,以相同大小的初速度分别沿竖直向下和水平方向抛出,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 落地时,两小球速度大小和方向都相同
B. 落地时,两小球重力的瞬时功率相等
C. 从小球抛出到落地,重力对两小球做的功不相等
D. 从小球抛出到落地,重力对两小球做功的平均功率不相等
【答案】D
【解析】
【详解】AC.根据动能定理可得
从小球抛出到落地,重力对两小球做的功相等,则两小球落地时速度大小相等,但是平抛的小球落地时方向斜向下,竖直下落的小球方向竖直向下,二者速度方向不同,故AC错误;
B.设两小球落地时速度大小为v,做平抛运动的小球落地时速度方向与水平方向成θ角,所以小球落地时重力的瞬时功率为
竖直下抛的小球落地时重力的瞬时功率为
所以平抛运动的小球重力的瞬时功率小于竖直下抛的小球重力的瞬时功率,故B错误;
D.从开始运动至落地,由于平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,下抛的小球在竖直方向做竖直下抛运动,加速度相同,所以平抛运动的小球运动时间大于竖直下抛运动的小球运动时间,根据平均功率公式
可知重力对平抛运动小球做功的平均功率小于重力对竖直下抛运动小球做功的平均功率,故D正确。
故选D。
二、多选题(共18分)
8. 质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放,落在地面后出现一个深度为h的坑,在此过程中以下说法正确的是:( )
A. 重力对物体做功为mgH B. 物体的重力势能减少了mg(H+h)
C. 此过程物体机械能守恒 D. 地面对物体的平均阻力为
【答案】BD
【解析】
【详解】物体下降的高度为H+h,因此重力做功为,A错B正确;该过程由阻力,因此机械能不守恒,C错误,由动能定理可知D正确
9. 图中的一组平行实线可能是电场线也可能是等势线,一个电子在电场力作用下从a点运动到b点的运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 如果实线是等势面,则a点的电势比b点的电势高
B. 如果实线是电场线,则a点的电势比b点的电势高
C. 如果实线是等势面,则电子在a点的动能比在b点的动能小
D. 如果实线是电场线,则电子在a点的电势能比在b点的电势能大
【答案】AD
【解析】
【详解】AC.若实线是等势面,由于电场线与等势面垂直,电子所受电场力指向轨迹凹面,所以方向向下,则电场线方向向上,则a点的电势比b点高。从a到b电场力对电子做负功,所以电子动能减少,则电子在a点的动能比在b点的动能大,故A正确,C错误;
BD.若图中实线是电场线,电子所受的电场力指向轨迹凹面,所以方向水平向右,电场线方向水平向左,则a点的电势比b点低,由于从a点运动到b点电场力对电子做正功,所以电子的动能增加,电势能减小,所以电子在a点的电势能比在b点的电势能大,故B错误,D正确。
故选AD。
10. 如图所示,一轻质绝缘细线一端固定在O点,另一端系一带电量大小为,质量为m的小球,小球静止悬挂放置在正对距离为的平行板电容器A、B间,电容器极板足够大,电容器两板连接在电源两端,细线与竖直方向夹角,细线、小球在竖直纸面内,A、B两板平行正对倾斜放置、且与纸面垂直、与细线平行。已知重力加速度为g,下列说法正确的有( )
A. 小球带正电
B. 两极板的电势差
C. 若在竖直面内保持两板正对面积不变,B板向A板缓慢靠近,则小球将缓慢上移
D. 若绳子突然断开,则小球做曲线运动
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图可知B板带正电,只受重力,绳子拉力,电场力三个力平衡,可知小球所受电场力指向B板才能受力平衡,所以小球必带负电,故A错误;
B.设小球所受电场力大小为F电,根据平衡条件有
解得
,
则A、B间电场强度大小为
电源电动势为
故B正确;
C.A、B两板间电场强度大小为
若在竖直面内保持两板正对面积不变,B板向A板缓慢靠近,则电场强度增大,小球所受电场力增大,且方向不变,而小球所受重力不变,且重力与电场力的合力与绳子拉力平衡,开始时F与垂直,如图所示,可知绳子拉力变大,且与水平方向夹角减小,即小球缓慢上移,故C正确;
D.若绳子突然断开,则小球只受重力和电场力,由于这两个力都是恒定的,且小球初速度为0,故小球将沿绳子拉力反方向做匀加速直线运动,故D错误。
故选BC。
三、实验题(共14分)
11. 某实验小组完成“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)如图所示,释放纸带前的瞬间,重锤和手的位置合理的是______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”);
(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T,重物的质量为m,从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化了______,动能变化了______(用已知物理量和测得物理量的符号表示)
(3)完成上述实验后,实验小组又用如图的装置探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系时,主要实验步骤如下:
①测出滑块(包括遮光片)的质量m以及遮光片的宽度d;
②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧;
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;
④释放滑块,记录滑块通过光电门的遮光时间Δt,算出滑块的速度;
⑤重复步骤③④,测出多组v与x的值。
回答下列问题:(用已知和测得物理量的符号表示)
(1)滑块通过光电门时的速度v=_____;
(2)弹簧的弹性势能Ep=_____。
(3)处理数据发现v与x成正比,则弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系满足______。
A、 B、 C、 D、
【答案】(1)丙 (2) ①. ②.
(3) ①. ②. ③. C
【解析】
【小问1详解】
在“验证机械能守恒定律”实验中,为了减小实验误差,释放纸带前,重锤应靠近打点计时器,手应提着纸带的上端且使纸带竖直,这样能保证纸带在下落过程中受到较小的阻力。所以观察甲、乙、丙、丁四幅图,只有丙图符合上述要求,即重锤和手的位置合理的是丙图。
【小问2详解】
[1]从打O点到打B点的过程中,重物高度下降了hB,根据重力势能的变化公式可知,重物的重力势能变化了
[2]根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得B点的瞬时速度为
所以从打O点到打B点的过程中动能变化了
【小问3详解】
[1]根据光电门测速原理可知,滑块通过光电门时的速度为
[2]当释放被弹簧压缩的滑块后,弹簧的弹性势能会全部转化为滑块的动能。根据能量守恒得弹簧的弹性势能为
[3]已知v与x成正比,而由(2)可知弹性势能与速度的平方成正比,所以弹性势能Ep与形变量x的平方成正比。
故选C。
12. 学校物理兴趣小组用如图甲所示的装置探究向心加速度a与半径r、线速度v的关系。细线下端系一小球,上端固定在O处的拉力传感器(可以测量细线中的拉力大小,图甲中未画出)上,当小球静止时,将光电门(图甲中未画出)固定在小球静止时所在位置。小球的质量为m,直径为d,重力加速度大小为g。
(1)该实验采用的思想方法是( )
A. 建构模型法 B. 控制变量法 C. 类比法 D. 放大法
(2)将小球从图甲位置由静止释放,当小球通过最低点时读出拉力传感器的示数F和光电门的挡光时间t,则小球通过最低点时的线速度大小v=_________(用d、t表示),此时小球的向心加速度大小a=_________(用F、m、g表示)。
(3)多次改变细线与竖直方向的夹角,得到多组实验数据F、t,作出a-v2图像如图乙所示,由此得出结论:在实验误差允许的范围内,半径r不变的情况下,向心加速度大小与_________(填“线速度大小v”或“线速度大小v的二次方”)成正比。
【答案】(1)B (2) ①. ②.
(3)线速度大小的二次方
【解析】
【小问1详解】
本实验探究向心加速度与半径、线速度两个物理量的关系,实验中控制一个变量不变,研究另一个变量对的影响,采用的思想方法是控制变量法。
故选B。
【小问2详解】
[1]挡光时间很短,可用平均速度近似表示瞬时速度,因此小球通过最低点的线速度
[2]小球在最低点,由牛顿第二定律可知合力提供向心力
整理得向心加速度
【小问3详解】
图乙中是过原点的直线,说明半径不变时,向心加速度大小与线速度大小的二次方成正比。
四、解答题(共40分)
13. 2020年7月,备受瞩目的火星探测将迎来发射“窗口期”,我国“天问一号”探测器将开启火星之旅。假设“天问一号”探测器围绕火星做匀速圆周运动,已知轨道半径为r,运动周期为T,引力常量为G,求:
(1)“天问一号”探测器的线速度大小v;
(2)火星的质量M。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)探测器的线速度
①
(2)由牛顿第二定律得
②
所以
③
14. 如图光滑弧形轨道AB与粗糙水平面在B点平滑连接C为BD的中点。一小滑块从弧形轨道上A点由静止下滑,经过B点后做匀减速直线运动至D点停下。已知A点距离水平地面的高度h=0.9m,小滑块的质量m=0.1kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)滑块滑到B点时的动能;
(2)小滑块在水平面上运动的过程中,摩擦力对小滑块做的功;
(3)小滑块经过C点时的速度大小。
【答案】(1)0.9J
(2)-0.9J (3)3m/s
【解析】
【小问1详解】
滑块从A到B过程,根据动能定理可得
解得滑块滑到B点时的动能为
【小问2详解】
滑块从A到D过程,根据动能定理可得
解得摩擦力对小滑块做的功为
【小问3详解】
滑块从A到C过程,根据动能定理可得
解得
15. 如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角θ=37°的固定光滑直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点,BC=4R,D点为圆弧轨道的最高点,A、B、C、D均在同一竖直面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑,最低到达E点,BE=R,重力加速度大小为g,取sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求物块P运动到E点时弹簧的弹性势能;
(2)改变物块P的质量,将物块P推至E点,从静止开始释放,已知物块P恰好到达圆弧轨道的最高点D,求改变后物块P的质量。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)对物块和弹簧构成的系统,C到E过程机械能守恒,有
解得
(2)物块到达D点,有
解得
对物块和弹簧构成的系统,E到D过程机械能守恒,有
其中E到D的高度差
联立解得改变后物体的质量
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高二9月物理阶段性检测
一、单选题(共28分)
1. 有两个点电荷,所带电荷量的绝对值均为Q,从其中一个电荷上取下△Q的电荷量,并加在另一个电荷上,那么它们之间的相互作用力与原来相比( )
A. 一定变大
B. 一定变小
C. 保持不变
D. 由于两电荷电性不确定,无法判断
2. 汽车转弯时,车上的挂件会偏离竖直方向。当汽车以恒定的速率经过某一水平圆形弯道时,仪表盘如图甲所示,挂件偏离竖直方向约14°,如图乙所示。取重力加速度g=10m/s2,tan14°=0.25,由此估算出该弯道的半径为( )
A. 20m B. 40m C. 60m D. 80m
3. 机械手表中有大量精密齿轮,齿轮转动从而推动表针。某机械手表打开后盖如图甲所示,将其中两个齿轮简化,如图乙所示。已知大、小齿轮的半径之比为3:2,Q、P分别是大、小齿轮边缘上的点,则Q、Р两点的向心加速度大小之比为( )
A. 1:1 B. 1:2 C. 2:3 D. 3:2
4. 如图所示,我国“北斗卫星导航系统”由5颗静止轨道卫星(地球静止卫星)和30颗非静止轨道卫星组成,卫星轨道半径大小不同,其运行速度、周期等参量也不相同,下面说法正确的是( )
A. 卫星轨道半径越大,环绕速度越大
B. 卫星的线速度可能大于7.9km/s
C. 卫星轨道半径越小,向心加速度越大
D. 卫星轨道半径越小,运动的角速度越小
5. 如图所示,带电小球和放在倾角为的光滑绝缘斜面上,质量,所带电荷量,A带正电,带负电。沿斜面向上的恒力作用于球,可使一起运动,且保持间距不变,取,静电力常量,则恒力的大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,甲、乙、丙三个光滑斜面的高度相同、倾角不同,。现让完全相同的物块沿斜面由静止从顶端运动到底端。关于物块沿不同斜面运动时重力做功W和重力做功的平均功率P,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示,把两个相同的小球在离地面同一高度,以相同大小的初速度分别沿竖直向下和水平方向抛出,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 落地时,两小球速度大小和方向都相同
B. 落地时,两小球重力的瞬时功率相等
C. 从小球抛出到落地,重力对两小球做的功不相等
D. 从小球抛出到落地,重力对两小球做功的平均功率不相等
二、多选题(共18分)
8. 质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放,落在地面后出现一个深度为h的坑,在此过程中以下说法正确的是:( )
A. 重力对物体做功为mgH B. 物体的重力势能减少了mg(H+h)
C. 此过程物体机械能守恒 D. 地面对物体的平均阻力为
9. 图中的一组平行实线可能是电场线也可能是等势线,一个电子在电场力作用下从a点运动到b点的运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 如果实线是等势面,则a点的电势比b点的电势高
B. 如果实线是电场线,则a点的电势比b点的电势高
C. 如果实线是等势面,则电子在a点的动能比在b点的动能小
D. 如果实线是电场线,则电子在a点的电势能比在b点的电势能大
10. 如图所示,一轻质绝缘细线一端固定在O点,另一端系一带电量大小为,质量为m的小球,小球静止悬挂放置在正对距离为的平行板电容器A、B间,电容器极板足够大,电容器两板连接在电源两端,细线与竖直方向夹角,细线、小球在竖直纸面内,A、B两板平行正对倾斜放置、且与纸面垂直、与细线平行。已知重力加速度为g,下列说法正确的有( )
A. 小球带正电
B. 两极板的电势差
C. 若在竖直面内保持两板正对面积不变,B板向A板缓慢靠近,则小球将缓慢上移
D. 若绳子突然断开,则小球做曲线运动
三、实验题(共14分)
11. 某实验小组完成“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)如图所示,释放纸带前的瞬间,重锤和手的位置合理的是______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”);
(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T,重物的质量为m,从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化了______,动能变化了______(用已知物理量和测得物理量的符号表示)
(3)完成上述实验后,实验小组又用如图的装置探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系时,主要实验步骤如下:
①测出滑块(包括遮光片)的质量m以及遮光片的宽度d;
②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧;
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;
④释放滑块,记录滑块通过光电门的遮光时间Δt,算出滑块的速度;
⑤重复步骤③④,测出多组v与x的值。
回答下列问题:(用已知和测得物理量的符号表示)
(1)滑块通过光电门时的速度v=_____;
(2)弹簧的弹性势能Ep=_____。
(3)处理数据发现v与x成正比,则弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系满足______。
A、 B、 C、 D、
12. 学校物理兴趣小组用如图甲所示的装置探究向心加速度a与半径r、线速度v的关系。细线下端系一小球,上端固定在O处的拉力传感器(可以测量细线中的拉力大小,图甲中未画出)上,当小球静止时,将光电门(图甲中未画出)固定在小球静止时所在位置。小球的质量为m,直径为d,重力加速度大小为g。
(1)该实验采用的思想方法是( )
A. 建构模型法 B. 控制变量法 C. 类比法 D. 放大法
(2)将小球从图甲位置由静止释放,当小球通过最低点时读出拉力传感器的示数F和光电门的挡光时间t,则小球通过最低点时的线速度大小v=_________(用d、t表示),此时小球的向心加速度大小a=_________(用F、m、g表示)。
(3)多次改变细线与竖直方向的夹角,得到多组实验数据F、t,作出a-v2图像如图乙所示,由此得出结论:在实验误差允许的范围内,半径r不变的情况下,向心加速度大小与_________(填“线速度大小v”或“线速度大小v的二次方”)成正比。
四、解答题(共40分)
13. 2020年7月,备受瞩目的火星探测将迎来发射“窗口期”,我国“天问一号”探测器将开启火星之旅。假设“天问一号”探测器围绕火星做匀速圆周运动,已知轨道半径为r,运动周期为T,引力常量为G,求:
(1)“天问一号”探测器的线速度大小v;
(2)火星的质量M。
14. 如图光滑弧形轨道AB与粗糙水平面在B点平滑连接C为BD的中点。一小滑块从弧形轨道上A点由静止下滑,经过B点后做匀减速直线运动至D点停下。已知A点距离水平地面的高度h=0.9m,小滑块的质量m=0.1kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)滑块滑到B点时的动能;
(2)小滑块在水平面上运动的过程中,摩擦力对小滑块做的功;
(3)小滑块经过C点时的速度大小。
15. 如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角θ=37°的固定光滑直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点,BC=4R,D点为圆弧轨道的最高点,A、B、C、D均在同一竖直面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑,最低到达E点,BE=R,重力加速度大小为g,取sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求物块P运动到E点时弹簧的弹性势能;
(2)改变物块P的质量,将物块P推至E点,从静止开始释放,已知物块P恰好到达圆弧轨道的最高点D,求改变后物块P的质量。
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